Itt az Egyesült Államokban „hagyományos” alagútként szoktuk emlegetni a fúrással és robbantással végzett alagútépítést, ami azt hiszem, a TBM vagy más gépesített alagútépítést „nem szokványosnak” nevezi.A TBM-technológia fejlődésével azonban egyre ritkább a fúrásos alagútfúrás, ezért érdemes elgondolkodnunk a kifejezés megfordításán, és a fúró-fúvással történő alagútépítést „nem szokványosnak” nevezni. ” alagútépítés.
A fúrásos alagútépítés még mindig a legelterjedtebb módszer a földalatti bányászati iparban, míg az infrastrukturális projektek alagútépítése egyre inkább gépesített alagútépítésssé válik TBM vagy más módszerekkel.Azonban rövid alagutakban, nagy keresztmetszeteknél, barlangépítéseknél, keresztezéseknél, keresztjáratoknál, aknáknál, tömböknél stb., a fúrás és robbantás gyakran az egyetlen lehetséges módszer.A Drill and Blast révén lehetőségünk van arra is, hogy rugalmasabban alkalmazkodjunk a változó profilokhoz, mint egy TBM alagúthoz, amely mindig kör keresztmetszetet ad, különösen az autópálya-alagutak esetében, ami a ténylegesen szükséges keresztmetszethez képest nagymértékű feltárást eredményez.
Az északi országokban, ahol a földalatti építkezések geológiai képződménye gyakran tömör, kemény gránitban és gneiszben található, ami nagyon hatékony és gazdaságos fúró- és robbantásos bányászatot tesz lehetővé.Például a stockholmi metrórendszer jellemzően fúró és robbantással készült, szabaddá tett kőzetfelületből áll, és sörétbetonnal szórják be végső bélésként, helyben öntött bélés nélkül.
Jelenleg az AECOM projektje, a stockholmi elkerülő út, amely 21 km (13 mérföld) autópályából áll, amelyből 18 km (11 mérföld) a föld alatt van Stockholm nyugati szigetcsoportja alatt, lásd az 1. ábrát. Ezek a változó keresztmetszetű alagutak, irányonként három sáv elhelyezésére, valamint a felszínhez csatlakozó be- és lehajtó rámpák Drill and Blast technikával készülnek.Az ilyen típusú projektek még mindig versenyképesek Drill and Blastként a jó geológia és a változó keresztmetszet szükségessége miatt, hogy megfeleljenek a helyigénynek.Ehhez a projekthez több rámpát fejlesztettek ki a hosszú főalagutak több szakaszra történő felosztására, ami lerövidíti az alagút kiásásának teljes idejét.Az alagút kezdeti támasztéka sziklacsavarokból és 4”-es lőttbetonból áll, a végső bélés pedig vízszigetelő membránból és 4 hüvelykes lőttbetonból áll, amelyeket csavarok függesztenek fel körülbelül 4 x 4 láb távolságra, és 1 lábnyira van felszerelve a sörétbetonnal bélelt sziklafelülettől, víz- és fagymentesítőként működik. szigetelés.
Norvégia még szélsőségesebb, ha a Drill and Blast alagútépítésről van szó, és az évek során tökéletesre finomította a Drill and Blast módszereit.Norvégiában a nagyon hegyes domborzat és a nagyon hosszú fjordok miatt, amelyek a földbe vágódnak, a fjordok alatti alagutak szükségessége mind az autópálya, mind a vasút számára rendkívül fontos, és jelentősen csökkentheti az utazási időt.Norvégiában több mint 1000 közúti alagút van, ami a legtöbb a világon.Ezen túlmenően Norvégia ad otthont számtalan vízerőműnek, amelyek alagutakkal és aknákkal rendelkeznek, amelyeket a Drill and Blast épített.A 2015 és 2018 közötti időszakban csak Norvégiában mintegy 5,5 millió CY földalatti sziklát ásott a Drill and Blast.Az északi országok tökéletesítették a Drill and Blast technikáját, és világszerte felfedezték annak technológiáit és a legkorszerűbb technikákat.Továbbá Közép-Európában, különösen az alpesi országokban, a Drill and Blast még mindig versenyképes módszer az alagútépítésben, az alagutak hosszúsága ellenére.A fő különbség a skandináv alagutakhoz képest az, hogy a legtöbb alpesi alagutak öntött végleges betonburkolattal rendelkeznek.
Az USA északkeleti részén és a Sziklás-hegység régióiban hasonló feltételek vannak, mint az északi országokban, ahol a kemény, kompetens kőzet lehetővé teszi a Drill and Blast gazdaságos használatát.Néhány példa a New York-i metró, az Eisenhower alagút Coloradóban és a Mt McDonald alagút a kanadai Sziklás-hegységben
A közelmúltbeli New York-i közlekedési projektek, mint például a nemrégiben elkészült Second Avenue Subway vagy az East Side Access projekt, a TBM-bányászott futóalagutak és az állomási barlangok és egyéb segédterek kombinációját végezte a Drill and Blast.
A fúrók használata az évek során a primitív kézi fúróktól vagy az egygémes jumbóktól a számítógépes önfúró, többszörös szórókeretes Jumbókig fejlődött, ahol a fúrómintákat betáplálják a fedélzeti számítógépbe, lehetővé téve a gyors és nagy pontosságú fúrást egy előkészületig. - Állítsa be a pontosan kiszámított fúrómintát.(lásd 2. ábra)
A fejlett fúró-jumbók teljesen automatizáltak vagy félautomatizáltak;az előbbinél a furat elkészülte után a fúró visszaáll és automatikusan a következő furatpozícióba lép, és megkezdi a fúrást anélkül, hogy a kezelőnek pozícionálnia kellene;a félautomata gémeknél a kezelő furatról furatra mozgatja a fúrót.Ez lehetővé teszi, hogy egy kezelő a fedélzeti számítógép segítségével hatékonyan kezelje a nagy fúrókat akár három gémmel.(lásd 3. ábra)
A 18, 22, 30 és akár 40 kW ütőteljesítményű kőzetfúrók, valamint az akár 20'-os driftrudak befogadására alkalmas adagolókkal ellátott, nagyfrekvenciás fúrók, valamint az automatizált rúdkiegészítő rendszer (RAS) használatával a haladást és a sebességet A fúrás nagymértékben javult: a tényleges előremeneti sebesség akár 18' körönként, és a lyuk süllyedése 8-12 láb/perc között van a kőzet típusától és a használt fúrótól függően.Egy automata, 3 gémű fúró 800-1200 láb/óra sebességgel tud fúrni 20 láb hosszúságú drifterrudakkal.A 20 láb hosszúságú driftrudak használatához bizonyos minimális méretű alagút szükséges (körülbelül 25 láb), hogy a kőzetcsavarokat az alagút tengelyére merőlegesen lehessen fúrni ugyanazzal a berendezéssel.
A legújabb fejlesztés az alagút koronájára felfüggesztett többfunkciós jumbók használata, amelyek lehetővé teszik több funkció egyidejű működését, például a fúrást és a szennyeződést.A jumbo rácsos tartók és lőttbeton beépítésére is használható.Ez a megközelítés átfedi a szekvenciális műveleteket az alagútépítésben, ami időt takarít meg az ütemezésben.Lásd a 4. ábrát.
Egyre elterjedtebb az ömlesztett emulzió használata a furatok feltöltésére egy külön töltőteherautóból, amikor a fúrót több irányhoz használják, vagy a fúró jumbo beépített funkciójaként, amikor egyetlen fejet ásnak ki, hacsak nem erre az alkalmazásra helyi korlátozások vonatkoznak.Ezt a módszert általánosan használják a világ különböző területein, két vagy három lyuk tölthető egyszerre;az emulzió koncentrációja beállítható attól függően, hogy melyik lyukakat töltik fel.A vágott lyukakat és az alsó lyukakat általában 100%-os koncentrációval töltik fel, míg a kontúrlyukakat sokkal könnyebb, körülbelül 25%-os koncentrációval töltik fel.(lásd 5. ábra)
Az ömlesztett emulzió használatához egy becsomagolt robbanóanyag-rúd (primer) formájában van szükség, amelyet a detonátorral együtt a lyukak aljára helyeznek, és szükséges a lyukba pumpált ömlesztett emulzió meggyújtásához.Az ömlesztett emulzió használata csökkenti a teljes töltési időt, mint a hagyományos patronok, ahol 80-100 lyuk/óra sebességgel tölthető fel két töltőszivattyúval és egy- vagy kétszemélyes kosarakkal felszerelt töltőkamionból a teljes keresztmetszet elérése érdekében.Lásd a 6. ábrát
Továbbra is a gumikerekes rakodó és teherautók használata a legelterjedtebb módja a fúró- és robbantástechnikával kombinált szennyeződések olyan alagutak esetében, amelyeknél a felszínhez hozzá lehet jutni.Aknákon keresztül történő bejutás esetén a szennyeződést többnyire kerekes rakodó szállítja az aknába, ahol a felszínre emelik, hogy tovább szállítsák a végső ártalmatlanítási területre.
Azonban az alagút homlokzatánál egy zúzógép használata a nagyobb szikladarabok lebontására, hogy lehetővé tegyék azok szállítószalaggal történő továbbítását, hogy a sár felszínre kerüljön, egy másik innováció, amelyet Közép-Európában gyakran az Alpokon áthaladó hosszú alagutakhoz fejlesztettek ki.Ez a módszer nagymértékben csökkenti a szennyeződés idejét, különösen a hosszú alagutak esetében, és kiküszöböli a teherautókat az alagútban, ami javítja a munkakörnyezetet és csökkenti a szükséges szellőzési kapacitást.Felszabadítja az alagútfordítót is a betonozáshoz.További előnye, ha a kőzet olyan minőségű, hogy sódergyártásra használható.Ebben az esetben a zúzott kőzet minimális mértékben feldolgozható más előnyös felhasználási célokra, mint például a beton adalékanyag, a vasúti ballaszt vagy a járda.A szemcseszórástól a lőttbeton felhordásáig eltelt idő csökkentése érdekében olyan esetekben, amikor a felállási idő problémát jelenthet, a kezdeti lőttbeton réteget a tetőre fel lehet vinni a szennyeződés elvégzése előtt.
Ha nagy keresztmetszeteket ásunk ki rossz kőzetviszonyok mellett, a Drill and Blast módszer lehetőséget ad arra, hogy a homlokzatot több részre osztjuk, és a szekvenciális ásatási módszert (SEM) alkalmazzuk az ásatáshoz.A középső kísérleti irányt, amelyet lépcsőzetes oldalsodródás követ, gyakran használnak a SEM-ben az alagútépítésben, amint az a 7. ábrán látható a New York-i Second Avenue Subway projekt 86. utcai állomásának felső szakaszán.A felső szakaszt három sodrásban ásták ki, majd két padon végzett feltárás követte a 60' széles és 50' magas barlang keresztmetszetét.
Annak érdekében, hogy minimálisra csökkentsék a víz behatolását az alagútba az ásatások során, gyakran alkalmaznak ásatás előtti fugázást.Skandináviában kötelező a kőzet kiásás előtti injektálása annak érdekében, hogy megfeleljenek az alagútba való vízszivárgásra vonatkozó környezetvédelmi követelményeknek, hogy minimálisra csökkentsék az építési hatást a vízrendszerre a felszínen vagy annak közelében.Az ásás előtti fugázás elvégezhető a teljes alagútra vagy bizonyos területekre, ahol a kőzet állapota és a talajvíz állapota megköveteli a fugázást, hogy a víz behatolását kezelhető mennyiségre csökkentsük, például a törési vagy nyírási zónákban.A szelektív ásás előtti injektálás során 4-6 szondafurat fúrására kerül sor, és a szondafuratokból a kialakított injektálási kioldóhoz viszonyítva mért vízmennyiségtől függően a fugázás cement- vagy vegyszeres fugázással történik.
Általában az ásás előtti fugázó ventilátor 15-40 (70-80 láb hosszú) lyukból áll, amelyeket a homlokzat elé fúrnak, és a feltárás előtt fugáznak.A lyukak száma az alagút méretétől és a várható vízmennyiségtől függ.Az ásatást ezután úgy végzik el, hogy egy 15-20 lábnyi biztonsági zónát hagynak az utolsó körön túl, amikor a következő szondázás és ásatás előtti fugázás történik.A fent említett automatizált rúd-adagoló rendszer (RAS) használatával egyszerű és gyors a szonda és a fugázó lyukak fúrása 300-400 láb/óra kapacitással.Az ásás előtti fugázási követelmény megvalósíthatóbb és megbízhatóbb a Drill and Blast módszerrel, mint a TBM használatával
A fúrási és robbantásos alagutak biztonsága mindig is komoly aggodalomra ad okot, és különleges biztonsági intézkedéseket igényelt.A Drill and Blast építésénél alkalmazott hagyományos biztonsági problémákon túlmenően a homlokzati kockázatok, beleértve a fúrást, a töltést, a lerakódást, a szennyeződést stb., további biztonsági kockázatokat jelentenek, amelyeket kezelni és meg kell tervezni.A fúró- és robbantási technikák terén elért technológiák fejlődésével és a kockázatcsökkentési megközelítés biztonsági szempontokra történő alkalmazásával az alagútépítés biztonsága jelentősen javult az elmúlt években.Például a fedélzeti számítógépre feltöltött fúrómintával végzett automatizált jumbo fúrás használata esetén nincs szükség arra, hogy senkinek a fúrókabin előtt tartózkodjon, így csökken a munkavállalók potenciális veszélyeinek való kitettsége, és így nő. biztonságukat.
A biztonsággal kapcsolatos legjobb funkció valószínűleg az automatizált rúd-kiegészítő rendszer (RAS).Ezzel a rendszerrel főként hosszú lyukak fúrásához használatos, ásatás előtti fugázással és szondás lyukfúrással kapcsolatban;a hosszabbító fúrás teljesen automatizáltan elvégezhető a kezelőfülkéből, és így kiküszöböli a sérülések (különösen a kézsérülések) kockázatát;egyébként a rúd hozzáadását manuálisan végezték, és a dolgozók sérüléseknek voltak kitéve, amikor a rudakat kézzel adták hozzá.Érdemes megjegyezni, hogy a Norvég Alagútépítő Társaság (NNF) 2018-ban adta ki 27. számú kiadványát „Biztonság a norvég fúró- és robbantásos alagútépítésben” címmel.A kiadvány szisztematikusan foglalkozik a fúró- és robbantásos módszerekkel végzett alagútfúrás során az egészségügyi, biztonsági és környezetvédelmi menedzsmenttel kapcsolatos intézkedésekkel, és bevált gyakorlatot nyújt a munkaadók, a munkavezetők és az alagútépítő munkások számára.A kiadvány tükrözi a fúró- és robbantástechnika biztonságának legmodernebb szintjét, és ingyenesen letölthető a Norwegian Tunneling Society weboldaláról: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/
A megfelelő koncepció szerint használt fúró és robbanás még hosszú alagutak esetében is, még mindig életképes alternatíva lehet, és a hossz több részre osztható.A közelmúltban jelentős előrelépések történtek a berendezések és anyagok terén, ami fokozott biztonságot és nagyobb hatékonyságot eredményezett.Bár a TBM-mel végzett gépesített feltárás gyakran előnyösebb a hosszú, állandó keresztmetszetű alagutaknál, azonban a TBM meghibásodása esetén, ami hosszú leállást eredményez, az egész alagút leáll, míg a többirányú fúrási és robbantásos üzemben a az építkezés még akkor is haladhat, ha az egyik fejezet műszaki problémákba ütközik.
Lars Jennemyr szakértő alagútépítő mérnök az AECOM New York-i irodájában.Életre szóló tapasztalattal rendelkezik a földalatti és alagútépítési projektekben a világ minden tájáról, beleértve Délkelet-Ázsiát, Dél-Amerikát, Afrikát, Kanadát és az USA-t a tranzit-, víz- és vízenergia-projektekben.Nagy tapasztalattal rendelkezik a hagyományos és gépesített alagútépítésben.Speciális szakértelme a sziklaalagút-építés, a kivitelezhetőség és az építési tervezés.Projektjei között szerepel: a Second Avenue Subway, 86. St. állomás New Yorkban;a 7-es metróvonal meghosszabbítása New Yorkban;a Regional Connector és a Purple Line Extension Los Angelesben;Citytunnel Malmöben, Svédországban;a Kukule Ganga vízerőmű-projekt, Sri Lanka;Uri vízerőmű projekt Indiában;és a hongkongi stratégiai szennyvízrendszer.
Feladás időpontja: 2020. május 01