Täällä Yhdysvalloissa meillä oli tapana kutsua tunnelointia poraamalla ja räjäyttämällä "tavanomaiseksi" tunnelointiksi, mikä kaiketi jättää tunneloinnin TBM:llä tai muilla mekanisoiduilla keinoilla kutsutuksi "epätavanomaiseksi".TBM-tekniikan kehityksen myötä tunneloinnin tekeminen poraamalla ja puhalluksella on kuitenkin yhä harvinaisempaa, ja siksi voimme harkita ilmaisun kääntämistä ja alkaa kutsua tunnelointia poraamalla ja puhalluksella "epätavanomaisena". ”tunnelointi.
Tunnelointi porauksella on edelleen yleisin menetelmä maanalaisessa kaivosteollisuudessa, kun taas infrastruktuurihankkeiden tunnelointi on yhä enemmän mekaanista tunnelointia TBM:llä tai muilla menetelmillä.Kuitenkin lyhyissä tunneleissa suurille poikkileikkauksille, luolien rakentamiselle, risteyksille, poikkiväylille, kuiluille, penstocksille jne. Drill and Blast on usein ainoa mahdollinen menetelmä.Drill and Blastilla meillä on myös mahdollisuus olla joustavampia sopeutumaan erilaisiin profiileihin verrattuna TBM-tunneliin, joka antaa aina pyöreän poikkileikkauksen erityisesti moottoritietunneleissa, mikä aiheuttaa paljon ylikaivamista suhteessa todelliseen poikkileikkaukseen.
Pohjoismaissa, joissa maanalaisen rakentamisen geologinen muodostuminen on usein kiinteässä kovassa graniitissa ja gneississä, mikä soveltuu pora- ja räjäytyslouhintaan erittäin tehokkaasti ja taloudellisesti.Esimerkiksi Tukholman metrojärjestelmä koostuu tyypillisesti paljaasta kalliopinnasta, joka on rakennettu Drill and Blast -menetelmällä ja ruiskutettu ruiskubetonilla lopullisena vuorauksena ilman paikalla valettua vuorausta.
Parhaillaan rakenteilla on AECOMin hanke Tukholman ohitustie, joka koostuu 21 km:n (13 mailia) moottoritiestä, josta 18 km (11 mailia) on maan alla Tukholman läntisen saariston alla, katso kuva 1. Nämä vaihtelevan poikkileikkauksen omaavat tunnelit, kolme kaistaa kumpaankin suuntaan ja pintaan yhdistäviä ramppeja rakennetaan Drill and Blast -tekniikalla.Tämäntyyppiset hankkeet ovat edelleen kilpailukykyisiä Drill and Blast -hankkeina hyvän geologian ja vaihtelevan poikkileikkauksen tarpeen vuoksi tilantarpeen mukaan.Tätä hanketta varten on kehitetty useita sisäänkulkuramppeja, jotka jakavat pitkät päätunnelit useisiin suuntiin, mikä lyhentää tunnelin kaivamiseen kuluvaa kokonaisaikaa.Tunnelin alkutuki koostuu kalliopulteista ja 4” ruiskubetonista ja lopullinen vuoraus koostuu vedeneristyskalvosta ja 4 tuuman ruiskubetonista, joka on ripustettu pulteilla noin 4 x 4 jalan etäisyydellä, asennettuna 1 jalan päähän ruiskubetonilla vuoratusta kallion pinnasta, toimii veden- ja huurteena. eristys.
Norja on vieläkin äärimmäisempi Drill and Blastin tunneloinnin suhteen, ja se on vuosien mittaan hionut Drill and Blast -menetelmiä täydellisyyteen.Norjan erittäin vuoristoinen topografia ja erittäin pitkät vuonot leikkaavat maata, joten tunneleiden tarve vuonojen alle sekä moottoritielle että rautateelle on erittäin tärkeä ja voi lyhentää matka-aikaa huomattavasti.Norjassa on yli 1000 tietunnelia, mikä on eniten maailmassa.Lisäksi Norjassa on myös lukemattomia Drill and Blastin rakentamia vesivoimalaitoksia, joissa on penstock-tunneleita ja -kuiluja.Vuosina 2015–2018 pelkästään Norjassa Drill and Blast loi maanalaista kallioa noin 5,5 miljoonaa CY.Pohjoismaat kehittivät Drill and Blast -tekniikkaa ja tutkivat sen teknologiaa ja huipputekniikkaa kaikkialla maailmassa.Myös Keski-Euroopassa erityisesti alppimaissa Drill and Blast on edelleen kilpailukykyinen menetelmä tunnelien rakentamisessa tunnelien pituudesta huolimatta.Suurin ero pohjoismaisiin tunneleihin on, että useimmissa Alppien tunneleissa on lopullinen betonivuoraus.
USA:n koillisosassa ja Kalliovuorten alueilla vallitsee samanlaiset olosuhteet kuin Pohjoismaissa, kun kovaa osaavaa kalliota on mahdollista käyttää Drill and Blast taloudellisesti.Joitakin esimerkkejä ovat New Yorkin metro, Eisenhower-tunneli Coloradossa ja Mt McDonald -tunneli Kanadan kalliovuorilla
Viimeaikaisissa New Yorkin liikenneprojekteissa, kuten hiljattain valmistuneessa Second Avenue Subwayssa tai East Side Access -projektissa, Drill and Blast on tehnyt TBM:n louhittujen juoksutunnelien yhdistelmän Station Cavernsin ja muun aputilan kanssa.
Porajumbojen käyttö on kehittynyt vuosien varrella primitiivisistä käsiporakoneista tai yksipuomijumboista tietokoneistettuihin itseporaaviin Multiple-Boom Jumboihin, joissa porakuviot syötetään ajotietokoneeseen mahdollistaen nopean ja suuren tarkkuuden poraamisen esiporaukseen. -asettaa tarkasti lasketun porauskuvion.(katso kuva 2)
Edistyneet porausjumbot ovat täysin automatisoituja tai puoliautomaattisia;edellisessä poraa reiän valmistumisen jälkeen ja siirtyy automaattisesti seuraavaan reiän asentoon ja aloittaa porauksen ilman, että käyttäjä tarvitsee paikannusta;puoliautomaattisissa puomissa käyttäjä siirtää poraa reiästä reikään.Tämän ansiosta yksi kuljettaja voi käsitellä tehokkaasti porajumboja jopa kolmella puomilla ajotietokoneen avulla.(katso kuva 3)
Kallioporien 18, 22, 30 ja jopa 40 kW:n iskutehon ja suurtaajuusporien kehittäminen, joissa on syöttölaitteet, joissa on jopa 20' drift-sauvat, sekä automaattisen sauvan lisäysjärjestelmän (RAS) käyttö mahdollistavat edistyksen ja nopeuden. poraus on parantunut huomattavasti, kun todelliset etenemisnopeudet ovat jopa 18' kierrosta kohti ja reiän uppoaminen välillä 8-12 ft/min riippuen kalliotyypistä ja käytetystä porasta.Automaattinen 3-puomiporajumbo voi porata 800–1200 jalkaa tunnissa 20 jalan ajovavoilla.20 jalan ajotankojen käyttö vaatii tietyn tunnelin vähimmäiskoon (noin 25 jalkaa), jotta kalliopultteja voidaan porata kohtisuoraan tunnelin akseliin nähden samalla laitteella.
Viimeaikainen kehitys on tunnelin kruunuun ripustettujen monitoimisten jumbojen käyttö, jotka mahdollistavat useiden toimintojen, kuten porauksen ja mukimisen, etenemisen samanaikaisesti.Jumboa voidaan käyttää myös ristikkopalkkien ja ruiskubetonin asentamiseen.Tämä lähestymistapa on päällekkäinen tunneloinnin peräkkäisten toimintojen kanssa, mikä säästää aikaa aikataulussa.Katso kuva 4.
Bulkkiemulsion käyttö reikien lataamiseen erillisestä latausautosta, kun porajumboa käytetään useisiin suuntiin tai porausjumbon sisäänrakennettuna ominaisuutena, kun yhtä suuntaa kaivetaan, on yleistymässä, ellei tälle sovellukselle on paikallisia rajoituksia.Tätä menetelmää käytetään yleisesti eri alueilla ympäri maailmaa, ja kaksi tai kolme reikää voidaan ladata samanaikaisesti;emulsion pitoisuutta voidaan säätää riippuen siitä, mitä reikiä ladataan.Leikkausreiät ja pohjareiät ladataan normaalisti 100 % pitoisuudella, kun taas ääriviivareiät ladataan paljon kevyemmällä, noin 25 % pitoisuudella.(katso kuva 5)
Bulkkiemulsion käyttö vaatii tehostimen, joka on pakattujen räjähteiden tikun (primer) muodossa, joka yhdessä nallittimen kanssa työnnetään reikien pohjalle ja jota tarvitaan sytyttämään reikään pumpattava bulkkiemulsio.Bulkkiemulsion käyttö lyhentää kokonaislatausaikaa kuin perinteiset patruunat, joissa kahdella latauspumpulla ja yhden tai kahden hengen koreilla varustetusta latausautosta voidaan ladata 80 – 100 reikää/h koko poikkileikkauksen saavuttamiseksi.Katso kuva 6
Pyöräkuormaaja ja kuorma-autot ovat edelleen yleisin tapa tehdä mucking yhdessä Drill and Blast -tekniikan kanssa tunneleissa, joissa on pääsy pintaan.Jos kuljetetaan kuilujen kautta, lika kuljetetaan pääosin pyöräkuormaajalla akselille, jossa se nostetaan pintaan edelleen kuljetettavaksi loppusijoitusalueelle.
Kuitenkin murskaimen käyttö tunnelin edessä murskaamaan suurempia kivikappaleita, jotta ne voidaan siirtää kuljetinhihnalla lian nostamiseksi pintaan on toinen innovaatio, joka kehitettiin Keski-Euroopassa usein pitkiä tunneleita varten Alppien läpi.Tämä menetelmä lyhentää huomattavasti mukkimiseen kuluvaa aikaa, erityisesti pitkissä tunneleissa, ja eliminoi rekat tunnelista, mikä puolestaan parantaa työympäristöä ja vähentää tarvittavaa ilmanvaihtokapasiteettia.Se vapauttaa myös tunnelin käänteen betonitöihin.Lisäetuna on se, että kiviaines on laadultaan sellaista, että sitä voidaan käyttää kiviaineksen valmistukseen.Tässä tapauksessa murskattu kivi voidaan käsitellä minimaalisesti muihin hyödyllisiin käyttötarkoituksiin, kuten betonikiviaineksiin, kiskojen painolastiin tai päällysteeseen.Räjäytystyöstä ruiskubetonin levittämiseen kuluvan ajan lyhentämiseksi tapauksissa, joissa seisonta-aika voi olla ongelma, ensimmäinen ruiskubetonikerros voidaan levittää katolle ennen mukituksen suorittamista.
Kun louhitaan suuria poikkileikkauksia yhdessä huonojen kallio-olosuhteiden kanssa, Drill and Blast -menetelmä antaa meille mahdollisuuden jakaa pinnat useisiin otsikoihin ja soveltaa kaivamiseen SEM-menetelmää (Sequential Excavation Method).Keskimmäistä pilottisuuntaa, jota seuraa porrastettu sivupoikkeama, käytetään usein SEM:ssä tunneloinnissa, kuten kuvasta 7 voidaan nähdä New Yorkin Second Avenue Subway -projektin 86th Streetin aseman yläsuuntaisen kaivauksen yhteydessä.Yläsuunta kaivettiin kolmessa ajautumassa, ja sen jälkeen suoritettiin kaksi penkkikaivausta 60" leveän ja 50" korkean luolan poikkileikkauksen täydentämiseksi.
Veden tunkeutumisen minimoimiseksi tunneliin louhinnan aikana käytetään usein louhintaa edeltävää injektointia.Kiven louhintaa edeltävä injektointi on pakollista Skandinaviassa, jotta voidaan täyttää ympäristövaatimukset koskien veden vuotamista tunneliin, jotta rakennusvaikutukset vesistöihin pinnalla tai sen lähellä voidaan minimoida.Louhintaa edeltävä injektointi voidaan tehdä koko tunnelille tai tietyille alueille, joissa kallion kunto ja pohjaveden tila vaativat injektointia veden tunkeutumisen vähentämiseksi hallittavaan määrään, kuten vaurio- tai leikkausvyöhykkeillä.Valikoivassa louhintaa edeltävässä injektiossa porataan 4-6 mittapään reikää ja riippuen mittausvedestä mittausrei'istä suhteessa vakiintuneeseen injektointilaukaisuun, injektointi toteutetaan joko sementti- tai kemiallisilla injektointiaineilla.
Normaalisti louhintaa edeltävä injektointipuhallin koostuu 15–40 reiästä (70–80 jalkaa pitkät), jotka porataan pinnan eteen ja injektoidaan ennen louhintaa.Reikien määrä riippuu tunnelin koosta ja odotetusta vesimäärästä.Louhinta tehdään sitten jättäen 15-20 jalan turvavyöhykkeen viimeisen kierroksen jälkeen, kun seuraava luotaus ja louhintaa edeltävä injektointi tehdään.Yllä mainitun automatisoidun sauvan lisäysjärjestelmän (RAS) avulla on helppoa ja nopeaa porata anturi- ja laastireiät, joiden kapasiteetti on 300–400 jalkaa tunnissa.Kaivua edeltävä injektointivaatimus on toteuttamiskelpoisempi ja luotettavampi Drill and Blast -menetelmää käytettäessä verrattuna TBM:ään
Turvallisuus poraus- ja räjäytystunneleissa on aina ollut suuri huolenaihe vaatien erityisiä turvallisuustoimenpiteitä.Drill and Blastin rakentaman tunneloinnin perinteisten turvallisuusongelmien lisäksi edessä olevat riskit, mukaan lukien poraus, lataus, hilseily, mucking jne., lisäävät turvallisuusriskejä, joihin on puututtava ja joita on suunniteltava.Pora- ja räjäytystekniikoiden tekniikan kehittymisen ja riskien lieventämisen turvallisuusnäkökohtien soveltamisen myötä tunneloinnin turvallisuus on parantunut merkittävästi viime vuosina.Esimerkiksi käytettäessä automatisoitua jumboporausta, jonka porauskuvio on ladattu ajotietokoneeseen, kenenkään ei tarvitse olla poran jumbo-ohjaamon edessä, mikä vähentää työntekijöiden mahdollista altistumista mahdollisille vaaroille ja lisää näin heidän turvallisuutensa.
Paras turvallisuuteen liittyvä ominaisuus on luultavasti automatisoitu Rod Adding System (RAS).Tällä järjestelmällä käytetään pääasiassa pitkien reikien poraamiseen louhintaa edeltävän injektoinnin ja koettimen reikien porauksen yhteydessä;laajennusporaus voidaan tehdä täysin automatisoituna ohjaamosta käsin ja siten eliminoi loukkaantumisriskin (erityisesti käsivammat);Muutoin sauvojen lisäys tehtiin manuaalisesti, jolloin työntekijät altistuvat vammoihin lisättäessä sauvoja käsin.On syytä huomata, että The Norwegian Tunneling Society (NNF) julkaisi vuonna 2018 julkaisunsa nro 27 nimeltä "Safety in Norwegian Drill and Blast Tunnelling".Julkaisu käsittelee systemaattisesti Drill and Blast -menetelmillä tunnelien rakentamiseen liittyviä terveys-, turvallisuus- ja ympäristöjohtamiseen liittyviä toimenpiteitä ja tarjoaa parhaita käytäntöjä työnantajille, työnjohtajille ja tunnelin rakentajille.Julkaisu kuvastaa pora- ja räjähdysrakentamisen turvallisuuden huippua, ja se on ladattavissa ilmaiseksi Norwegian Tunneling Societyn verkkosivuilta: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/
Oikeassa konseptissa käytetty poraus ja räjähdys, jopa pitkissä tunneleissa, ja niiden pituus voidaan jakaa useisiin otsikoihin, voivat silti olla varteenotettava vaihtoehto.Viime aikoina on tapahtunut merkittäviä edistysaskeleita laitteissa ja materiaaleissa, mikä on parantanut turvallisuutta ja tehokkuutta.Vaikka koneellinen louhinta TBM:llä on usein edullisempaa pitkille tunneleille, joiden poikkileikkaus on vakio, mutta jos TBM:ssä tapahtuu vika, joka johtaa pitkään seisokkiin, koko tunneli pysähtyy, kun taas poraus- ja räjäytysoperaatiossa, jossa on useita suuntauksia, rakentaminen voi silti edetä, vaikka yksi otsake törmää teknisiin ongelmiin.
Lars Jennemyr on tunnelinrakennusinsinööri AECOM New Yorkin toimistossa.Hänellä on elinikäinen kokemus maanalaisista ja tunnelointiprojekteista ympäri maailmaa, mukaan lukien Kaakkois-Aasia, Etelä-Amerikka, Afrikassa, Kanadassa ja USA:ssa kauttakulku-, vesi- ja vesivoimaprojekteissa.Hänellä on laaja kokemus tavanomaisesta ja mekanisoidusta tunnelien rakentamisesta.Hänen erikoisosaamisensa sisältää kalliotunnelin rakentamisen, rakennettavuuden ja rakentamisen suunnittelun.Hänen projekteihinsa kuuluvat: Second Avenue Subway, 86th St. Station New Yorkissa;metrolinjan nro 7 laajennus New Yorkissa;Regional Connector ja Purple Line Extension Los Angelesissa;Citytunnel Malmössä, Ruotsissa;Kukule Gangan vesivoimaprojekti, Sri Lanka;Uri Hydro Power Project Intiassa;ja Hongkongin strateginen jätevesijärjestelmä.
Postitusaika: 1.5.2020