Овде у Сједињеним Државама смо некада називали тунелирање бушењем и минирањем као „конвенционално“ тунелирање, што претпоставља да оставља тунелирање ТБМ-ом или другим механизованим средствима да се назива „неконвенционалним“.Међутим, са еволуцијом ТБМ технологије постаје све ређе радити тунелирање бушењем и минирањем и као такви бисмо можда желели да размислимо о томе да променимо израз и почнемо да се односимо на тунелирање бушењем и минирањем као „неконвенционално ” тунелирање.
Пробијање тунела бушењем и минирањем је и даље најчешћи метод у подземној рударској индустрији, док тунелирање за инфраструктурне пројекте све више постаје механизовано тунелирање ТБМ-ом или другим методама.Међутим, у кратким тунелима, за велике попречне пресеке, изградњу пећина, укрштања, попречне пролазе, шахтове, цевоводе, итд., Бушење и минирање је често једини могући метод.Бушењем и минирањем такође имамо могућност да будемо флексибилнији за прилагођавање различитим профилима у поређењу са ТБМ тунелом који увек даје кружни попречни пресек, посебно за тунеле на аутопуту, што резултира великим ископима у односу на стварни потребни попречни пресек.
У нордијским земљама где је геолошка формација подземне градње често у чврстом тврдом граниту и гнајсу који је погодан за експлоатацију бушотина и експлозија веома ефикасно и економично.На пример, систем подземне железнице у Стокхолму обично се састоји од изложене површине стене изграђене коришћењем бушења и експлозије и прскане млазним бетоном као завршном облогом без икакве ливене облоге на месту.
Тренутно се гради АЕЦОМ-ов пројекат, Стокхолмска обилазница која се састоји од 21 км (13 миља) аутопута од којих је 18 км (11 миља) под земљом испод западног архипелага Стокхолма, види слику 1. Ови тунели променљивог попречног пресека, за смештај по три траке у сваком смеру и рампе за укључивање и искључивање које се повезују са површином се граде техником бушења и минирања.Ова врста пројеката је још увек конкурентна као бушење и експлозија због добре геологије и потребе за променљивим попречним пресеком да би се задовољили захтеви простора.За овај пројекат развијено је неколико приступних рампи како би се дуги главни тунели поделили на више наслова што ће скратити укупно време за ископавање тунела.Иницијална потпора тунела се састоји од сидара и млазног бетона од 4” а коначна облога се састоји од хидроизолационе мембране и млазног бетона од 4 инча окаченог вијцима распоређеним око 4 са 4 стопе, постављених 1 стопу од површине стене обложене млазним бетоном, делује као вода и мраз изолација.
Норвешка је још екстремнија када је у питању пробијање тунела помоћу Дрилл анд Бласт и током година је усавршавала методе за Дрилл анд Бласт до савршенства.Са веома планинском топографијом у Норвешкој и веома дугим фјордовима који се усецају у копно, потреба за тунелима испод фјордова за аутопут и железницу је од велике важности и може значајно смањити време путовања.Норвешка има више од 1000 друмских тунела, што је највише на свету.Поред тога, Норвешка је такође дом безбројних хидроелектрана са тунелима и шахтовима које су изградили Дрилл анд Бласт.У периоду од 2015. до 2018. године, само у Норвешкој, било је око 5,5 милиона ЦИ подземних ископавања стена од стране Дрилл анд Бласт.Нордијске земље су усавршиле технику Дрилл анд Бласт и истражиле њене технологије и најсавременију технику широм света.Такође, у централној Европи, посебно у алпским земљама, бушење и експлозија је и даље конкурентна метода у тунелирању упркос великој дужини тунела.Главна разлика у односу на нордијске тунеле је у томе што већина алпских тунела има завршну бетонску облогу од ливеног на месту.
На североистоку САД, иу регионима Стеновитих планина, постоје слични услови као у нордијским земљама са чврстим стенама које омогућавају економичну употребу бушења и експлозије.Неки примери укључују метро у Њујорку, тунел Ајзенхауер у Колораду и тунел Мт МцДоналд у канадским стеновитим планинама
Недавни транспортни пројекти у Њујорку, као што је недавно завршена подземна железница на Другој авенији или пројекат Еаст Сиде Аццесс, имали су комбинацију ТБМ минираних тунела са стационарним пећинама и другим помоћним простором које је урадио Дрилл анд Бласт.
Употреба џумбуса за бушење је током година еволуирала од примитивних ручних бушилица или џембала са једном граном до компјутеризованих самобушивих вишеструких бушилица где се шаблони бушења уносе у компјутер на возилу омогућавајући брзо и високо прецизно бушење до пред. -подесите тачно израчунату шему бушења.(види слику 2)
Напредни џемови за бушење долазе као потпуно аутоматизовани или полуаутоматски;у првом, након завршетка рупе, бушилица се враћа назад и аутоматски се помера на следећу позицију рупе и почиње да буши без потребе за позиционирањем од стране оператера;за полуаутоматске гране руковалац помера бушилицу од рупе до рупе.Ово омогућава једном оператеру да ефикасно рукује великим бушилицама са до три крака уз коришћење компјутера на возилу.(види слику 3)
Са развојем Роцк Дриллс-а од 18, 22, 30 и до 40 кВ ударне снаге и високофреквентних бушилица са хранилицама које држе до 20' дрифтер шипке и употребом аутоматизованог система за додавање шипки (РАС), напредовање и брзина бушење се значајно побољшало са стварним брзинама напредовања до 18' по кругу и потапањем рупе између 8 – 12 фт/мин у зависности од врсте стене и коришћене бушилице.Аутоматска бушилица јумбо са 3 гране може да буши 800 – 1200 фт/х са 20 фт Дрифтер шипкама.За употребу 20 ФТ дрифтер шипки потребна је одређена минимална величина тунела (око 25 ФТ) како би се омогућило бушење сидара у стени окомито на осу тунела користећи исту опрему.
Недавни развој је употреба вишенаменских џумбуса окачених на круну тунела који омогућавају да се више функција одвија истовремено, као што су бушење и испирање.Џамбо се такође може користити за уградњу решеткастих носача и млазног бетона.Овај приступ преклапа секвенцијалне операције у тунелирању што резултира уштедом времена на распореду.Види слику 4.
Употреба расуте емулзије за пуњење рупа из посебног камиона за пуњење, када се бушилица користи за више наслова, или као уграђена функција за бушилицу када се ископава један заглавак, постаје све чешћа осим ако постоје локална ограничења за ову апликацију.Ова метода се обично користи у различитим областима широм света, са две или три рупе се могу пунити у исто време;концентрација емулзије се може подесити у зависности од тога које рупе се пуне.Изрезане рупе и рупе на дну су нормално напуњене концентрацијом од 100%, док су контурне рупе напуњене са много лакшом концентрацијом од око 25% концентрације.(види слику 5)
За употребу расуте емулзије потребан је појачивач у виду штапића упакованог експлозива (прајмера) који се заједно са детонатором убацује на дно рупа и потребан је за паљење расуте емулзије која се упумпава у рупу.Употреба емулзије у расутом стању смањује укупно време пуњења него код традиционалних кертриџа, где се 80 – 100 рупа/сат може напунити из камиона за пуњење опремљеног са две пумпе за пуњење и корпама за једну или две особе да би се достигао пуни пресек.Види сл.6
Употреба утоваривача на точковима и камиона је и даље најчешћи начин за извођење блата у комбинацији са бушењем и експлозијом за тунеле који имају приступ површини.У случају приступа преко шахтова, блато ће се углавном преносити утоваривачем на точковима до шахта где ће се подизати на површину ради даљег транспорта до коначног одлагалишта.
Међутим, употреба дробилице на чеоној страни тунела за разбијање већих комада стена како би се омогућило њихово преношење покретном траком како би се блато извукло на површину је још једна иновација која је развијена у централној Европи често за дугачке тунеле кроз Алпе.Овај метод у великој мери скраћује време мучења, посебно за дугачке тунеле и елиминише камионе у тунелу што заузврат побољшава радно окружење и смањује потребан капацитет вентилације.Такође ослобађа инверту тунела за бетонске радове.Додатну предност има ако је стена таквог квалитета да се може користити за производњу агрегата.У овом случају дробљена стена се може минимално обрађивати за друге корисне намене као што су агрегати за бетон, баласт за шине или коловоз.Да би се смањило време од пескарења до наношења млазног бетона, у случајевима када време стајања може бити проблем, почетни слој млазног бетона се може нанети на кров пре него што се заврши млазирање.
Приликом ископавања великих попречних пресека у комбинацији са лошим условима стене, метода бушења и минирања нам даје могућност да поделимо чело на више наслова и применимо метод секвенцијалног ископавања (СЕМ) за ископ.Средњи пилот курс праћен постепеним бочним одмаком се често користи у СЕМ-у у тунелирању, као што се може видети на слици 7 за ископ на врху станице 86тх Стреет на пројекту метроа Сецонд Авенуе у Њујорку.Горњи део је ископан у три наноса, а затим су уследила два ископавања на клупи да би се комплетирао попречни пресек пећине од 60' ширине и 50' високог.
Да би се минимизирао продор воде у тунел током ископавања, често се користи фуговање пре ископа.Ињектирање стене пре ископа је обавезно у Скандинавији како би се одговорило на еколошке захтеве у вези са цурењем воде у тунел како би се смањио утицај изградње на водни режим на површини или близу ње.Ињектовање пре ископа може се извршити за цео тунел или за одређене области где стање стена и режим подземних вода захтевају ињектовање да би се продор воде смањио на количину којом се може управљати, као што је у зонама раседа или смицања.Код селективног ињектирања пре ископа, буши се 4-6 рупа за сонде и у зависности од мерене воде из рупа сонде у односу на успостављени окидач за ињектирање, фуговање ће се извести помоћу цемента или хемијских фуга.
Обично се вентилатор за ињектирање пре ископа састоји од 15 до 40 рупа (дужине 70-80 стопа) избушених испред лица и ињектираних пре ископавања.Број рупа зависи од величине тунела и предвиђене количине воде.Ископ се затим обавља остављајући сигурносну зону од 15-20 стопа иза последње рунде када се изврши следеће испитивање и ињектирање пре ископавања.Коришћење аутоматизованог система за додавање шипки (РАС), поменутог горе, чини једноставним и брзим бушење сонде и рупа за ињектирање капацитета од 300 до 400 фт/х.Захтев за ињектирање пре ископавања је изводљивији и поузданији када се користи метода бушења и минирања у поређењу са употребом ТБМ
Безбедност при бушењу и минирању тунела је одувек била главна брига и захтевала је посебне одредбе о безбедносним мерама.Поред традиционалних безбедносних проблема у тунелирању, изградњи од стране Дрилл анд Бласт, ризици на лицу, укључујући бушење, пуњење, скалирање, муљање, итд. додају додатне безбедносне ризике који се морају адресирати и планирати.Са напретком технологија у техникама бушења и минирања и применом приступа ублажавања ризика у аспектима безбедности, безбедност у тунелирању је значајно побољшана последњих година.На пример, коришћењем аутоматизованог јумбо бушења са шаблоном бушења учитаним на рачунар на броду, нема потребе да било ко буде испред џамбо кабине за бушење, чиме се смањује потенцијална изложеност радника потенцијалним опасностима и на тај начин повећава њихову безбедност.
Најбоља карактеристика везана за безбедност је вероватно аутоматизовани систем за додавање штапова (РАС).Са овим системом, углавном се користи за бушење дугих рупа у вези са фугирањем пре ископа и бушењем пробних рупа;продужено бушење се може обавити потпуно аутоматизовано из кабине оператера и као такво елиминише ризик од повреда (нарочито повреда шаке);иначе је додавање штапова вршено ручно, а радници су били изложени повредама приликом ручног додавања штапова.Вреди напоменути да је Норвешко друштво за израду тунела (ННФ) 2018. године издало своју публикацију бр. 27 под називом „Безбедност у норвешком бушењу и минирању тунела“.Публикација се на систематски начин бави мерама у вези са здрављем, безбедношћу и управљањем животном средином током изградње тунела применом метода бушења и минирања и пружа најбољу праксу за послодавце, предраднике и раднике на изградњи тунела.Публикација одражава стање технике у области безбедности изградње бушења и минирања, а може се бесплатно преузети са веб странице Норвешког друштва за тунеле: хттп://туннел.но/публикасјонер/енгелске-публикасјонер/
Бушење и експлозија коришћени у правом концепту, чак и за дугачке тунеле, са могућношћу поделе дужине на бројне наслове, и даље могу бити одржива алтернатива.Значајан напредак је недавно направљен у опреми и материјалима који су резултирали повећаном безбедношћу и повећаном ефикасношћу.Иако је механизовано ископавање коришћењем ТБМ често повољније за дугачке тунеле са константним попречним пресеком, међутим, у случају да дође до квара на ТБМ-у који доводи до дугог заустављања, цео тунел се зауставља, док се у раду бушења и минирања са више смерова изградња може и даље напредовати чак и ако један део наиђе на техничке проблеме.
Ларс Јеннемир је стручни инжењер за изградњу тунела у канцеларији АЕЦОМ Нев Иорк-а.Има животно искуство у подземним и тунелским пројектима из целог света, укључујући југоисточну Азију, Јужну Америку, Африку, Канаду и САД у пројектима транзита, воде и хидроенергије.Има велико искуство у конвенционалним и механизованим тунелима.Његова посебна експертиза обухвата изградњу камених тунела, могућност изградње и планирање изградње.Међу његовим пројектима су: метро Друга авенија, станица 86. Ст у Њујорку;проширење линије метроа број 7 у Њујорку;регионални конектор и продужетак љубичасте линије у Лос Анђелесу;Градски тунел у Малмеу, Шведска;хидроенергетски пројекат Кукуле Ганга, Шри Ланка;Ури хидроенергетски пројекат у Индији;и Стратешку шему канализације Хонг Конга.
Време објаве: 01.05.2020