Siin Ameerika Ühendriikides kasutasime puurimis- ja lõhkamismeetodil tunneldamist "tavapäraseks" tunnelimiseks, mis arvatavasti jätab TBM-i või muude mehhaniseeritud vahenditega tunnelimise nimetamise "ebakonventsionaalseks".Kuid TBM-tehnoloogia arenguga muutub tunnelite puurimine ja lõhkamine üha harvemaks ja seetõttu võiksime mõelda selle väljendi ümberpööramisele ja hakata puurimis-lõhkamise teel tunneldamist nimetama „ebakonventsionaalseks. ” tunneldamine.
Puur-lõhkamisega tunneldamine on allmaakaevandustööstuses endiselt kõige levinum meetod, samas kui taristuprojektide jaoks on tunnelitöö muutumas üha enam mehhaniseeritud tunnelimiseks TBM-i või muude meetoditega.Lühikestes tunnelites on aga suurte ristlõigete, koopakonstruktsioonide, ristumiste, ristkäikude, šahtide, penstockide jms jaoks sageli ainuvõimalik meetod Drill and Blast.Tänu Drill and Blastile on meil ka võimalus olla paindlikum, et kohandada erinevaid profiile võrreldes TBM tunneliga, mis annab alati ümmarguse ristlõike, eriti maanteetunnelite puhul, mille tulemuseks on tegeliku vajaliku ristlõikega võrreldes palju ülekaevamisi.
Põhjamaades, kus maa-aluse ehituse geoloogiline moodustis on sageli kõvas kõvas graniidis ja gneissis, mis sobib puur- ja lõhkekaevandamiseks väga tõhusalt ja ökonoomselt.Näiteks Stockholmi metroosüsteem koosneb tavaliselt katmata kivipinnast, mis on konstrueeritud Drill and Blast abil ja millele pihustatakse lõpliku vooderdusena toorbetooni, ilma kohapeal valatud vooderduseta.
Praegu on pooleli AECOMi projekt, Stockholmi ümbersõidutee, mis koosneb 21 km (13 miili) maanteest, millest 18 km (11 miili) on maa all Stockholmi läänesaarestiku all, vt joonis 1. Need muutuva ristlõikega tunnelid, et mahutada igas suunas kolm sõidurada ning rajatakse pinnaga ühendavad sisse- ja väljakaldteed Drill and Blast tehnikas.Seda tüüpi projektid on endiselt konkurentsivõimelised puurimis- ja lõhketöödena, kuna neil on hea geoloogia ja vajadus muutuva ristlõike järele, et rahuldada ruumivajadust.Selle projekti jaoks on välja töötatud mitu juurdepääsukaldteed, et jagada pikad põhitunnelid mitmeks suunaks, mis lühendab tunneli väljakaevamiseks kuluvat aega.Tunneli esialgne tugi koosneb kivipoltidest ja 4-tollisest toorbetoonist ning viimane vooder koosneb hüdroisolatsioonimembraanist ja 4-tollisest toorbetoonist, mis on riputatud poltidega, mis on paigutatud umbes 4 x 4 jala kaugusele, paigaldatud 1 jala kaugusele tootbetoonvooderdatud kivipinnast, toimib vee- ja härmatisena. isolatsioon.
Norra on Drill and Blasti tunneldamise osas veelgi äärmuslikum ning on aastate jooksul viimistlenud Drill and Blasti meetodeid täiuslikuks.Norra väga mägise topograafia ja maa sisse lõikavate väga pikkade fjordide tõttu on tunnelite vajadus fjordide all nii kiirtee kui ka raudtee jaoks väga oluline ja võib oluliselt lühendada sõiduaega.Norras on üle 1000 maanteetunneli, mis on kõige rohkem maailmas.Lisaks on Norras ka lugematu arv Drill and Blasti ehitatud hüdroelektrijaamu, mille tunnelite ja šahtidega.Ajavahemikul 2015–2018 kaevati ainuüksi Norras Drill and Blasti maa-aluseid kivimeid umbes 5,5 miljonit CY.Põhjamaad täiustasid Drill and Blasti tehnikat ning uurisid selle tehnoloogiaid ja tipptasemel tehnikat kogu maailmas.Samuti on Kesk-Euroopas, eriti alpimaades, tunnelite pikast pikkusest hoolimata endiselt konkurentsivõimeline meetod tunnelite rajamisel.Peamine erinevus Põhjamaade tunnelitest seisneb selles, et enamikul Alpide tunnelitest on lõplik betoonvooder.
USA kirdeosas ja Rocky Mountainsi piirkonnas on Põhjamaadega sarnased tingimused kõva kompetentse kivimiga, mis võimaldab Drill and Blasti säästlikult kasutada.Mõned näited on New Yorgi metroo, Eisenhoweri tunnel Colorados ja Mt McDonaldi tunnel Kanada kaljumäestikus
Hiljutised New Yorgi transpordiprojektid, nagu hiljuti lõpetatud Second Avenue Subway või East Side Accessi projekt, on kombineerinud TBM-i kaevandatud jooksutunneleid koos Station Cavernsi ja muu abiruumiga, mille on teinud Drill and Blast.
Puurjumbode kasutamine on aastate jooksul arenenud primitiivsetest käeshoitavatest puuridest või ühe noolega jumbodest arvutipõhisteks isepuurivateks mitme noolega puurideks, mille puhul puurimustrid sisestatakse pardaarvutisse, võimaldades kiiret ja suure täpsusega puurimist kuni eelpuurimiseni. - määrake täpselt arvutatud puurimismuster.(vt joonis 2)
Täiustatud puurimisjumbod on täisautomaatsed või poolautomaatsed;esimese puhul liigub puur pärast augu valmimist tagasi ja liigub automaatselt järgmisse auguasendisse ning alustab puurimist, ilma et operaator peaks positsioneerima;poolautomaatsete poomide puhul liigutab operaator puurit august auku.See võimaldab ühel operaatoril pardaarvuti abil tõhusalt käsitseda kuni kolme noolega puurmasinaid.(vt joonis 3)
Tänu 18, 22, 30 ja kuni 40 kW löökvõimsusega kivipuuride ja kuni 20-tolliste triivvarraste söötjatega kõrgsagedustrellide väljatöötamisele ja automatiseeritud varraste lisamissüsteemi (RAS) kasutamisele on edasiminek ja kiirus. puurimine on oluliselt paranenud, kuna tegelikud kiirused on kuni 18' ringi kohta ja augu vajumine vahemikus 8–12 jalga/min, olenevalt kivi tüübist ja kasutatavast puurist.Automaatne 3-nooleline puurijumbo suudab puurida 800–1200 jalga tunnis koos 20 jala pikkuste triivivarrastega.20 jala pikkuste triivivarraste kasutamiseks on vaja teatud minimaalset tunneli suurust (umbes 25 jalga), et võimaldada kivipoltide puurimist tunneli teljega risti sama varustusega.
Hiljutine areng on tunneli krooni küljes riputatud multifunktsionaalsete jumbode kasutamine, mis võimaldavad samaaegselt töötada mitmel funktsioonil, nagu puurimine ja mugimine.Jumbot saab kasutada ka võretalade ja toorbetooni paigaldamiseks.See lähenemine kattub tunnelite järjestikuste toimingutega, mille tulemuseks on ajasääst.Vaata joonist 4.
Hulgiemulsiooni kasutamine aukude laadimiseks eraldi laadimisautost, kui puurjumbot kasutatakse mitme suuna jaoks, või puurmasina sisseehitatud funktsioonina, kui kaevatakse ühte otsa, on muutumas tavalisemaks, välja arvatud juhul, kui selle rakenduse jaoks on kohalikud piirangud.Seda meetodit kasutatakse tavaliselt erinevates piirkondades üle maailma, korraga saab laadida kahte või kolme auku;emulsiooni kontsentratsiooni saab reguleerida sõltuvalt sellest, milliseid auke laetakse.Lõigatud augud ja põhjaaugud on tavaliselt laetud 100% kontsentratsiooniga, samas kui kontuuraugud on laetud palju kergema kontsentratsiooniga, umbes 25% kontsentratsiooniga.(vt joonis 5)
Puistemulsiooni kasutamine vajab võimendust pakendatud lõhkeainete pulga (praimeri) kujul, mis koos detonaatoriga sisestatakse aukude põhja ja on vajalik auku pumbatava puistemulsiooni süütamiseks.Puisteemulsiooni kasutamine vähendab üldist laadimisaega kui traditsioonilised padrunid, kus kahe laadimispumba ja ühe- või kahekohaliste korvidega varustatud laadimisautost saab täis ristlõike saavutamiseks laadida 80–100 auku/h.Vaata joonist 6
Rataslaaduri ja veoautode kasutamine on endiselt kõige levinum viis maapinnale ligipääsetavate tunnelite puhastamiseks koos Drill and Blastiga.Šahtide kaudu juurdepääsu korral kantakse sodi enamasti rataslaaduriga šahti, kus see tõstetakse pinnale edasiseks transportimiseks lõppladustusalasse.
Kuid tunneli esiküljel oleva purusti kasutamine suuremate kivimitükkide purustamiseks, et võimaldada nende transportimist konveierilindiga, et tuua sodi pinnale, on veel üks uuendus, mis töötati välja Kesk-Euroopas sageli pikkade Alpide tunnelite jaoks.See meetod vähendab oluliselt mugistamise aega, eriti pikkade tunnelite puhul, ja kõrvaldab tunnelis viibivad veokid, mis omakorda parandab töökeskkonda ja vähendab vajalikku ventilatsioonivõimsust.See vabastab ka tunneli inverti betoonitööde jaoks.Sellel on täiendav eelis, kui kivim on sellise kvaliteediga, et seda saab kasutada täitematerjali tootmiseks.Sel juhul saab purustatud kivimit minimaalselt töödelda muudeks kasulikeks kasutusaladeks, näiteks betoonist täitematerjaliks, rööbaste ballastiks või kõnniteeks.Selleks, et vähendada aega, mis kulub lõhkamisest kuni Shotcrete'i pealekandmiseni, võib juhtudel, kui püstiseismisaeg võib osutuda probleemiks, kanda katusele esialgne toorbetoonkiht enne mustuse tegemist.
Suurte ristlõigete kaevamisel koos halbade kivimitingimustega annab puurimis- ja lõhkamismeetod meile võimaluse jagada pind mitmeks osaks ja rakendada kaevamisel järjestikuse kaevamise meetodit (SEM).SEM-is kasutatakse tunneldamisel sageli keskmist pilootsuunda, millele järgneb astmeline külgmine triiv, nagu on näha joonisel 7 New Yorgi Second Avenue metrooprojekti 86. tänava jaama ülemise suuna kaevamisel.Ülemine päis kaevati välja kolmes triivis ja sellele järgnes kaks pinkkaevamist, et viia lõpule 60' laiune ja 50' kõrgune koopa ristlõige.
Selleks, et minimeerida vee tungimist tunnelisse kaevamise ajal, kasutatakse sageli kaeveeelset vuukimist.Skandinaavias on kivimi kaeveeelne vuukimine kohustuslik, et täita keskkonnanõudeid seoses vee lekkimisega tunnelisse, et minimeerida ehituslikku mõju veerežiimile maapinnal või selle lähedal.Kaevamiseelset vuukimist saab teha kogu tunneli ulatuses või teatud piirkondades, kus kivimite seisund ja põhjaveerežiim nõuavad vuukimist, et vähendada vee sissetungimist juhitava koguseni, näiteks rikke- või nihkepiirkondades.Selektiivsel kaeveeelsel vuukimisel puuritakse 4-6 sondi auku ja olenevalt sondi aukudest mõõdetavast veest kehtestatud vuukimise päästiku suhtes teostatakse vuukimine kas tsemendi- või keemiliste vuukide abil.
Tavaliselt koosneb kaevetööde eelse vuukimisventilaator 15–40 avast (70–80 jalga pikad), mis puuritakse pinna ette ja vuugitakse enne kaevamist.Aukude arv sõltub tunneli suurusest ja eeldatavast veekogusest.Seejärel tehakse kaevetööd, jättes 15–20 jala kaugusele ohutusala viimasest ringist, kui tehakse järgmine sondeerimine ja kaevetööde-eelne tsementeerimine.Eespool mainitud automatiseeritud varraste lisamissüsteemi (RAS) kasutamine muudab sondi ja vuugisegu aukude puurimise võimsusega 300–400 jalga tunnis lihtsaks ja kiireks.Kaevetööde eelse injekteerimise nõue on puurimis- ja lõhkamismeetodi kasutamisel teostatavam ja usaldusväärsem võrreldes TBM-iga
Puurimis- ja lõhketunnelite ohutus on alati olnud suur probleem, nõudes erilisi ohutusmeetmeid.Lisaks traditsioonilistele tunnelite ohutusprobleemidele lisavad Drill and Blasti ehitustööd ka eesolevad riskid, sealhulgas puurimine, laadimine, katlakivi eemaldamine, mugistamine jne, täiendavaid ohutusriske, millega tuleb tegeleda ja mida tuleb ette planeerida.Tänu puurimis- ja lõhketehnikatehnoloogiate edenemisele ning riskide vähendamise lähenemisviisi rakendamisele ohutusaspektidel on tunnelite ohutus viimastel aastatel oluliselt paranenud.Näiteks pardaarvutisse laaditud puurimismustriga automaatse suurpuurimise kasutamisel ei pea keegi puurikabiini ees viibima, vähendades seeläbi töötajate potentsiaalset kokkupuudet võimalike ohtudega ja suurendades seega nende ohutust.
Parim turvalisusega seotud funktsioon on tõenäoliselt automatiseeritud varraste lisamise süsteem (RAS).Selle süsteemiga kasutatakse peamiselt pikkade aukude puurimiseks seoses kaevamiseelse injekteerimisega ja sondaugude puurimisega;pikenduspuurimist saab teha täielikult automatiseeritult juhikabiinist ja sellisena välistab vigastuste (eriti kätevigastuste) ohu;muidu tehti varraste lisamine käsitsi, kuna töötajad said varraste käsitsi lisamisel vigastusi.Väärib märkimist, et The Norwegian Tunneling Society (NNF) andis 2018. aastal välja oma väljaande nr 27 pealkirjaga “Safety in Norwegian Drill and Blast Tunnelling”.Väljaanne käsitleb süstemaatiliselt meetmeid, mis on seotud tervise-, ohutus- ja keskkonnajuhtimisega tunnelite rajamisel Drill and Blast meetodil ning pakub parimat praktikat tööandjatele, meistritele ja tunneliehitustöölistele.Väljaanne kajastab puur- ja lõhkeehituse ohutuse taset ning see on tasuta allalaaditav Norra Tunnelite Ühingu veebisaidilt: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/
Õiges kontseptsioonis kasutatud puur- ja lõhkeseade, isegi pikkade tunnelite puhul koos võimalusega jagada pikkus mitmeks rubriigiks, võib siiski olla elujõuline alternatiiv.Seadmete ja materjalide osas on viimasel ajal tehtud olulisi edusamme, mille tulemuseks on suurenenud ohutus ja tõhusus.Kuigi konstantse ristlõikega pikkade tunnelite puhul on mehhaniseeritud kaevamine TBM-i abil sageli soodsam, siis TBM-i rikke korral, mille tulemuseks on pikk seisak, jääb kogu tunnel seisma, samas kui puurimis- ja lõhkamisoperatsioonis mitme suunaga ehitus võib siiski edeneda isegi siis, kui ühel rubriigil tekivad tehnilised probleemid.
Lars Jennemyr on tunneliehituse ekspert AECOM New Yorgi kontoris.Tal on eluaegne kogemus allmaa- ja tunneliprojektides üle maailma, sealhulgas Kagu-Aasias, Lõuna-Ameerikas, Aafrikas, Kanadas ja USA-s transiidi-, vee- ja hüdroenergiaprojektides.Tal on laialdased kogemused tava- ja mehhaniseeritud tunnelite ehitamisel.Tema eriteadmised hõlmavad kivitunnelite ehitamist, ehitatavust ja ehituse planeerimist.Tema projektide hulka kuuluvad: Second Avenue Subway, 86. St. Station New Yorgis;metrooliini pikendus nr 7 New Yorgis;Regional Connector ja Purple Line Extension Los Angeleses;Citytunnel Malmös, Rootsis;Kukule Ganga hüdroenergia projekt, Sri Lanka;Uri hüdroenergia projekt Indias;ja Hongkongi strateegiline kanalisatsioonikava.
Postitusaeg: mai-01-2020