Her i USA plejede vi at henvise til tunneling ved boring og sprængning som "konventionel" tunneling, hvilket jeg formoder efterlader tunneling med TBM eller andre mekaniserede midler til at blive omtalt som "ukonventionel."Men med udviklingen af TBM-teknologi bliver det mere og mere sjældent at udføre tunneling ved bor-og-sprængning, og som sådan vil vi måske overveje at vende udtrykket om og begynde at omtale tunneling ved bor-og-sprængning som "ukonventionelt ” tunnelkørsel.
Tunneling ved bore-og-sprængning er stadig den mest almindelige metode i den underjordiske mineindustri, mens tunneling til infrastrukturprojekter mere og mere bliver mekaniseret tunneling med TBM eller andre metoder.Men i korte tunneler, for store tværsnit, hulekonstruktion, overkrydsninger, tværpassager, aksler, penstocks osv., er bor og sprængning ofte den eneste mulige metode.Ved Drill and Blast har vi også mulighed for at være mere fleksible at anvende til forskellige profiler sammenlignet med en TBM-tunnel, der altid giver et cirkulært tværsnit specielt til motorvejstunneller, hvilket resulterer med en masse overgravning i forhold til det faktiske behov for tværsnit.
I de nordiske lande, hvor den geologiske dannelse af underjordisk konstruktion ofte er i solid hård granit og gnejs, som egner sig til bore- og sprængningsminedrift meget effektivt og økonomisk.For eksempel består Stockholm Subway System typisk af blotlagt klippeoverflade konstrueret ved hjælp af bore- og sprøjtebeton og sprøjtet med sprøjtebeton som den endelige liner uden nogen form for støbt beklædning.
I øjeblikket er AECOMs projekt, Stockholm Bypass, som består af 21 km (13 miles) motorvej, hvoraf 18 km (11 miles) er under jorden under Stockholms vestlige skærgård, under opførelse, se fig. 1. Disse tunneler med variable tværsnit, for at rumme tre baner i hver retning, og til- og fraramper, der forbinder til overfladen, er ved at blive konstrueret ved hjælp af bore- og sprængningsteknik.Denne type projekter er stadig konkurrencedygtige som Drill and Blast på grund af den gode geologi og behovet for variabelt tværsnit for at imødekomme pladskravene.Til dette projekt er der udviklet adskillige tilkørselsramper for at opdele de lange hovedtunneler i flere overskrifter, hvilket vil forkorte den samlede tid til at udgrave tunnelen.Tunnelens indledende støtte består af klippebolte og 4" sprøjtebeton, og den endelige foring består af vandtætningsmembran og 4" sprøjtebeton ophængt af bolte med en afstand på omkring 4 gange 4 fod, installeret 1 fod fra den sprøjtebetonforede klippeoverflade, fungerer som en vand- og frostvæske. isolering.
Norge er endnu mere ekstreme, når det kommer til tunneling med Drill and Blast og har gennem årene forfinet metoderne til Drill and Blast til perfektion.Med den meget bjergrige topografi i Norge og de meget lange fjorde, der skærer ind i landet, er behovet for tunneler under fjordene til både motorvej og jernbane af stor betydning og kan reducere rejsetiden betragteligt.Norge har mere end 1000 vejtunneler, hvilket er flest i verden.Derudover er Norge også hjemsted for utallige vandkraftværker med penstock-tunneler og skakte, som er bygget af Drill and Blast.I perioden fra 2015 til 2018 var der alene i Norge omkring 5,5 millioner CY underjordisk stenudgravning af Drill and Blast.De nordiske lande perfektionerede teknikken til Drill and Blast og udforskede dens teknologier og state-of-the-art i hele verden.Også i Centraleuropa, især i alpine landene, er Drill and Blast stadig en konkurrencedygtig metode til tunneldrift på trods af tunnelernes lange længde.Den væsentligste forskel til de nordiske tunneler er, at de fleste af alpine tunneler har en Cast-In-Place afsluttende betonforing.
I den nordøstlige del af USA og i Rocky Mountains-regionerne er der lignende forhold som i Norden med hård kompetent sten, der tillader økonomisk brug af Drill and Blast.Nogle eksempler inkluderer New York City Subway, Eisenhower Tunnel i Colorado og Mt McDonald Tunnel i Canadian Rockies
Nylige transportprojekter i New York, såsom den nyligt afsluttede Second Avenue Subway eller East Side Access-projektet, har haft en kombination af TBM-mineret kørende tunneler med Station Caverns og andet hjælperum udført af Drill and Blast.
Brugen af bore-jumboer har i årenes løb udviklet sig fra de primitive håndholdte boremaskiner eller en-bom-jumboer til de computeriserede selvborende Multiple-Boom-jumboer, hvor boremønstre føres ind i den indbyggede computer, hvilket muliggør hurtig og høj nøjagtig boring til en pre. -indstil nøjagtigt beregnet boremønster.(se fig. 2)
De avancerede bore-jumboer kommer som fuldautomatiske eller halvautomatiske;i førstnævnte, efter afslutning af hullet, går boret tilbage og bevæger sig automatisk til den næste hulposition og begynder at bore uden behov for positionering af operatøren;for de semi-automatiske bomme flytter operatøren boret fra hul til hul.Dette giver én operatør mulighed for effektivt at håndtere bore-jumboer med op til tre bomme ved brug af den indbyggede computer.(se fig. 3)
Med udviklingen af Rock Drills fra 18, 22, 30 og op til 40 kW slagkraft og højfrekvente øvelser med feedere, der holder op til 20' drifter stænger og brugen af det automatiske Rod Adding System (RAS), fremrykning og hastighed boring er forbedret meget med faktiske fremrykningshastigheder på op til 18' pr. runde og hulsynkning mellem 8 – 12 ft/min afhængigt af stentypen og det brugte bor.En automatiseret 3-bom bore-jumbo kan bore 800 – 1200 ft/time med 20 ft Drifter Rods.Brugen af 20 FT drivstænger kræver en vis minimumsstørrelse på tunnelen (ca. 25 FT) for at tillade, at stenbolte kan bores vinkelret på tunnelens akse med det samme udstyr.
En nyere udvikling er brugen af multifunktions jumboer ophængt fra tunnelens krone, hvilket gør det muligt for flere funktioner at fortsætte samtidigt, såsom boring og udgravning.Jumboen kan også bruges til montering af gitterdragere og sprøjtebeton.Denne tilgang overlapper sekventielle operationer i tunneling, hvilket resulterer i tidsbesparelse på tidsplanen.Se Fig. 4.
Brugen af bulkemulsion til at lade hullerne fra en separat ladevogn, når bore-jumboen bruges til flere kurser, eller som en indbygget funktion til bore-jumboen, når en enkelt overskrift udgraves, bliver mere almindelig, medmindre der er lokale begrænsninger for denne applikation.Denne metode er almindeligt anvendt i forskellige områder rundt om i verden, med to eller tre huller kan oplades på samme tid;koncentrationen af emulsionen kan justeres afhængigt af hvilke huller der lades.De skårne huller og bundhuller er normalt ladet med 100 % koncentration, mens konturhuller er ladet med en meget lettere koncentration på omkring 25 % koncentration.(se fig. 5)
Brugen af bulkemulsion har brug for en booster i form af en stang af emballerede sprængstoffer (primer), som sammen med detonatoren indsættes i bunden af hullerne og er nødvendig for at antænde den bulkemulsion, der pumpes ind i hullet.Brugen af bulkemulsion reducerer den samlede ladetid end de traditionelle patroner, hvor der kan lades 80 – 100 huller/time fra en ladetruck udstyret med to ladepumper og en- eller tomandskurve for at nå det fulde tværsnit.Se Fig.6
Brugen af hjullæsser og lastbiler er stadig den mest almindelige måde at udføre udgravningen på i kombination med Drill and Blast for tunneler, der har adgang til overfladen.I tilfælde af adgang via skakter vil møget hovedsageligt blive båret af en hjullæsser til skakten, hvor det vil blive hejst til overfladen for videre transport til det endelige bortskaffelsesområde.
Brugen af en knuser ved tunnelfladen til at nedbryde de større klippestykker for at tillade deres overførsel med et transportbånd for at bringe møget til overfladen er en anden nyskabelse, som blev udviklet i Centraleuropa, ofte til lange tunneler gennem Alperne.Denne metode reducerer i høj grad tiden til udstrøning, især for lange tunneler, og eliminerer lastbilerne i tunnelen, hvilket igen forbedrer arbejdsmiljøet og reducerer den nødvendige ventilationskapacitet.Det frigør også tunnelinverten til betonarbejde.Det har en yderligere fordel, hvis stenen er af en sådan kvalitet, at den kan bruges til tilslagsproduktion.I dette tilfælde kan den knuste klippe bearbejdes minimalt til andre gavnlige formål såsom betontilslag, skinneballast eller fortov.For at reducere tiden fra sprængning til påføring af sprøjtebetonen, i tilfælde hvor stand-up tid kan være et problem, kan det indledende sprøjtebetonlag påføres i taget, før udstøbningen er udført.
Ved udgravning af store tværsnit i kombination med dårlige bjergforhold giver bore- og sprængningsmetoden os mulighed for at opdele forsiden til flere overskrifter og anvende Sequential Excavation Method (SEM) metoden til udgravningen.En centerpilotretning efterfulgt af forskudte sidedrifter bruges ofte i SEM i tunneling, som det kan ses i Fig. 7 for topkursudgravningen af 86th Street Station på Second Avenue Subway-projektet i New York.Den øverste overskrift blev udgravet i tre drivere og blev derefter fulgt af to bænkudgravninger for at fuldende det 60' brede og 50' høje huletværsnit.
For at minimere vandindtrængning i tunnelen under udgravning, anvendes ofte førgravningsfuger.Forudgravning af klippen er obligatorisk i Skandinavien for at imødekomme miljøkravene vedrørende vandudslip ind i tunnelen for at minimere konstruktionspåvirkningen af vandregimet ved eller nær overfladen.Forudgravningsfugning kan udføres for hele tunnelen eller for visse områder, hvor klippetilstanden og grundvandsregimet kræver fugning for at reducere vandindtrængning til en håndterbar mængde såsom i forkastnings- eller forskydningszoner.Ved selektiv forgravningsfugning bores 4-6 sondehuller og afhængig af det målte vand fra sondehullerne i forhold til den etablerede fugeudløser, vil fugning blive gennemført med enten cement eller kemisk fugemasse.
Normalt består en fugeventilator før udgravning af 15 til 40 huller (70-80 fod lange) boret foran forsiden og fuget før udgravning.Antallet af huller afhænger af tunnelens størrelse og den forventede vandmængde.Udgravningen udføres derefter og efterlader en sikkerhedszone på 15-20 ft ud over den sidste runde, når næste sondering og præ-udgravning er udført.Ved at bruge det automatiske Rod Adding System (RAS), som er nævnt ovenfor, er det nemt og hurtigt at bore sonden og fugerhullerne med en kapacitet på 300 til 400 ft/time.Kravet om fugning før udgravning er mere gennemførligt og pålideligt ved brug af bore- og sprængningsmetoden sammenlignet med brug af en TBM
Sikkerhed i bore- og sprængtunneler har altid været af stor bekymring og kræver særlige sikkerhedsforanstaltninger.Ud over de traditionelle sikkerhedsspørgsmål inden for tunneling, tilføjer konstruktion af Drill and Blast risiciene ved ansigtet, herunder boring, opladning, skalering, udstødning osv. yderligere sikkerhedsrisici, som skal håndteres og planlægges.Med udviklingen af teknologier inden for bore- og sprængningsteknikker og anvendelsen af risikobegrænsende tilgang til sikkerhedsaspekter, er sikkerheden i tunneling forbedret betydeligt i de seneste år.For eksempel, med brugen af automatiseret jumboboring med boremønsteret uploadet til den indbyggede computer, er der ikke behov for, at nogen skal være foran borekabinen, hvilket reducerer arbejdernes potentielle eksponering for potentielle farer og øger dermed. deres sikkerhed.
Den bedste sikkerhedsrelaterede funktion er sandsynligvis det automatiske Rod Adding System (RAS).Med dette system, hovedsageligt brugt til langhulsboring i forbindelse med forgravningsfugning og sondehulsboring;forlængelsesboringen kan udføres fuldautomatisk fra operatørens kabine og eliminerer som sådan risikoen for skader (især håndskader);ellers blev stangtilsætningen udført manuelt med arbejdere, der blev udsat for skader, når de tilføjede stænger med hånden.Det er værd at bemærke, at Norsk Tunnelforening (NNF) i 2018 udgav sin publikation nr. 27 med titlen "Sikkerhed ved norsk bore- og sprængtunneldrift".Publikationen omhandler på en systematisk måde foranstaltninger relateret til sundheds-, sikkerheds- og miljøledelse under tunneldrift ved brug af bore- og sprængningsmetoder, og den giver bedste praksis for arbejdsgivere, formænd og tunnelbyggere.Publikationen afspejler det nyeste inden for sikkerhed i bore- og sprængningskonstruktion, og den kan downloades gratis fra Norwegian Tunneling Society's hjemmeside: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/
Drill and Blast brugt i det rigtige koncept, selv for lange tunneler, med mulighed for at opdele længden i adskillige overskrifter, kan stadig være et levedygtigt alternativ.Der er for nylig sket betydelige fremskridt inden for udstyr og materialer, hvilket har resulteret i øget sikkerhed og øget effektivitet.Selvom mekaniseret udgravning ved hjælp af TBM ofte er mere gunstig for lange tunneler med et konstant tværsnit, men i tilfælde af at der er et sammenbrud i TBM'en, der resulterer i langvarigt stop, går hele tunnelen i stå, mens i bore- og sprængningsdrift med flere overskrifter byggeriet kan stadig være fremme, selvom én overskrift løber ind i tekniske problemer.
Lars Jennemyr er en ekspert tunnelkonstruktionsingeniør på AECOM New Yorks kontor.Han har livslang erfaring med undergrunds- og tunnelprojekter fra hele verden, herunder Sydøstasien, Sydamerika, Afrika, Canada og USA i transit-, vand- og vandkraftprojekter.Han har stor erfaring med konventionel og mekaniseret tunneling.Hans særlige ekspertise omfatter konstruktion af stentunneler, konstruktionsevne og konstruktionsplanlægning.Blandt hans projekter er: Second Avenue Subway, 86th St. Station i New York;Subway Line Extension nr. 7 i New York;Regional Connector og Purple Line Extension i Los Angeles;Citytunnel i Malmø, Sverige;Kukule Ganga Hydro Power Project, Sri Lanka;Uri Hydro Power Project i Indien;og Hong Kong Strategic Sewage Scheme.
Indlægstid: maj 01-2020