cursul_8_9_10( constructii subterane )

7/22/2019 Cursul_8_9_10( Constructii subterane )

1/21


2/21

Constructii Subterane

Figura 2.1. Fazele de execuie pentru excavarea la seciune ntreag

cale de circulaie n perfect stare ce permite amplasarea i transportul facil alinstalaiilor necesare tehnologiei;

un control i o verificare a profilelor excavate pe tot conturul galeriei, putndu-se manevra un ablon mobil;

posibilitatea executrii reprofilrilor necesare, utilizind o platformce circulpe calea de rulare ;

se constituie un reazem stabil i bine centrat pentru cofrajul metalicautoportant al inelului la betonare;

se d posibilitatea efecturii i ntreinerii ordinei i curaeniei prin existenaradierului definitiv pe toatlungimea.


3/21


1.1.2. Execuia n mai multe trepte i faze

n cazul galeriilor de mai mari dimensiuni excavarea se face n mai multe faze, uneorifoarte elaborate, aa cum se poate urmri n figura 2.2.

Figura 1.2. Faze de excavare n cazul unei galerii de mari dimensiuni

n cele ce urmeazse detaliazfazele de execuie n cazul excavrii n 2 trepte. Se atrage

atenia c introducerea a 2 trepte afecteazviteza de execuie. Astfel, Pentru o sectiunemedie de 20 m2a galeriei se obtine un avansament mediu de 80 ml/lun, n cazul excavatiein trepte i de 100 ml/lunn cazul excavatiei la seciune plin.

Tehnologia de execuie n vartianta cu 2 trepte cuprinde operaiile prezentate n figura 2.3.Cele dou trepte sunt decalate n plan longitudinal pe distana maxim de 5,0 m. nsituaia cnd frontul de lucru nu este decalat n trepte, pentru intrarea n aceasttehnologie de lucru, se executlucrri pentru realizarea treptei superioare pe un decalajde 2,0 m. Aceste lucrri sunt:

- montarea unei platforme de lucru executata din eav i dulapi. nlimeaplatformei este astfel aleasnct spermit, lucrul minerilor att n partea superioar

la bolt, ct i sub platform;- perforarea frontului pe 2 m adncime cu perforatorul individual;- puscare, aerisire, copturire;- evacuare manuala sterilului de pe treapta superioar;- ncrcarea sterilului de pe treapta inferioar cu ncrctorul n vagon CF, i

transport la hald;- executarea pe trepte a susinerilor provizorii i definitive.


4/21


Figura 1.3. Fazele de execuie n varianta cu 2 trepteDup raii:realizarea treptei de lucru superioare se executurmtoarele ope

trasarea frontului i materializarea gurilor ce se perforeaz;

perforarea frontului superior pe 1,5m adncime cu perforatoare individuale;perfo lungime de 2,50 m;rarea gurilor pentru ancore cu o pucare, aerisire, copturire;


5/21


evacuare manuala sterilului de pe treapta superioar; aducerea n front a ncrctorului (ce staiona n prima nidin spatele frontului)

i nc goane;rcarea sterilului n va transport la hald;

Se recomand executarea suprapus a operaiilor de ncrcare a sterilului cu celeaferente realizrii susinerii provizorii. Susinerile provizorii folosesc ancore

betonate l = 2,50 m, = 25 mm, plasa cu ochiuri 60 x 60 mm, pribeton 10 cm,cintre simple sau duble (funcie de natura rocii) la 1,50m distanunele de altele.

Dup terminarea lucrrilor de susinere provizorie pe 1,5 m se trece la fazaurmtoare care este executarea unui nou atac de 1,5 m pe treapta superioar i aunui atac de 3,0 m pe treapta inferioar.

Se execut dou atacuri scurte de 1,5m, pe treapta superioar, din considerente desusinere i pentru o evacuare manualmai uoara sterilului. n acest scop se executurmtoarele operaii:

trasarea frontului i materializarea gurilor ce se perforeaz;

perforarea treptei superioare pe nc1,5 m cu perforatoare individuale ct i agurilor pentru ancorele de 2,5 m din bolt; retragerea utilajelor; pucare, aerisire, copturire ; perforare cu perforatoarele individuale a treptei inferioare ; pucare, aerisire, copturire perei;evacuare manuala sterilului rmas pe treapta superioara (o parte din acest

steril a cazut pe radier la pucarea treptei inferioare);aducerea n front a ncrctorului (ce staiona n prima ni din spatele

front lului n vagoane;ului) i ncrcare steri transport la hald.

n timpul operaiei de perforare a frontului i de evacuare a sterilului rezultat dinpucrile celor dou trepte se execut concomitent lucrarile de susineri provizorii.Tavanul i pereii se vor controla i copturi la nceputul schimbului, duppucare iori de cte ori apar semne croca are tendina sse desprind. n timpul copturirii esteinterzisexecutarea altor lucrri n frontul de lucru.

11.3.Lucrri de pucare. Schema de pucare

Schema de pucare trebuie sa fie afiat la loc vizibil la intrarea n galerie ct i lafrontul de lucru. Excavarea n toate categoriile de roci se face cu ajutorul explozivilor.

Explozivii sunt substane care aprinse au proprietatea sardntr-un timp foarte scurt(fraciuni de secund), degajnd mari cantiti de gaze i cldur. Dacexplozivul ardentr-un spaiu mic, nchis, astfel nct gazele degajate snu poat iei afar, atunci eleapas supra pereilor cu o presiune foarte mare i i rup.a

Aprinderea ncrcturii explozive se poate face pirotehnic sau electric. n excavaiilesubterane se folosete ntotdeauna aprinderea electrica incrcturii. Metoda electricde pucare are avantaje deoarece:

prezintposibilitatea explodrii simultane a unui numr mare de ncrcturii prin aceasta sporirea efectului exploziv.

se poate face reglarea cu precizie a exploziei n privina timpului de producere. dposibilitatea de a pstra o anumitsuccesiune a exploziilor, n raport cu

scopul urmarit.


6/21


Stabilirea lungimii i distributiei gurilor ce urmeaza fi forate n front (schema depucare) este o operaie important, fiindcde ea depinde felul ruperii i consumul deexploziv. Ruperea rocii trebuie realizat ct mai aproape de profilul teoretic alseciunii, iar sterilul rezultat sfie ct mai mrunt, pentru a putea fi ncrcat mai uor.Schema de pucare se alege n funcie de urmtoarele condiii:

- tria rocii;- stratificaia rocii, nclinarea i direcia straturilor;- infiltraiile de api existena gazelor n masiv ;- seciunea i forma galeriei ;- tehnologia folositi utilajele de perforare, ncrcare, transport, pucare;- tipul de exploziv folosit i caracteristicile lui ;- susinerea provizorie i definitiv;- destinaia galeriei- ciclograma prevzuti monografia de armare.

La orice schemde perforare, urmrind din centru spre margini se disting gurile desmbure, care explodeaz primele, apoi guri de lrgire i guri de profilare. Oschemde pucare se poate urmri n figura 2.4.

Figura 1.4. Schemde pucare pentru o galerie de dimensiuni mediiDiametrul gurilor este cuprins intre 32-45 mm i trebuie s depeasc cu 4-5 mmdiametral cartuelor de exploziv folosite. Adincimea gurilor este cuprinsntre 1,5 i 3m. La seciuni sprijinite adncimea gurilor din care rezultpasul de naintare nu poatedepi lungimea pe care lucrarea poate sta nearmat.

Gurile de smbure, explodnd primele au rolul de a produce o scobitur (un fgasau smbure) pentru a crea o a doua fa liber. n acest mod ruperea rocii produsprin explozia celorlalte guri se face n condiiuni mai bune. n zona smbureluigurile au o desime mai mare i se ncarccu cantiti sporite de exploziv (cu 20-25%mai mult ca la celelalte guri). Din motivele artate gurile de smbure converg (autendina s se ntlneasc) n interiorul frontului, deosebindu-se din acest punct de

vedere smburi conici sau piramidali, smburi pan, smburi triunghi, etc.


7/21


Gurile de lrgire se perforeazpe unul sau dournduri n jurul smburelui, funciede tria rocii i mrimea profilului, avnd i ele o uoar nclinare spre axul galeriei.La seciunile mici gurile de lrgire pot lipsi.

Gurile de profilare explodeazultimele i au rolul de a crea un profil ct mai apropiatde cel teoretic. Ele sunt plasate mai des, la distane de 0,10-0,15 m de margineateoretic a profilului i sunt paralele cu axul galeriei, sau la 0,15 m de margineateoretica profilului i sunt uor divergente (nclinate spre exterior). ncrctura pe gaureste mai micdect la celelalte tipuri de guri.

Pentru galerii care rmn necptuite ncrctura se limiteaza la circa 200 grameexploziv/gaura de 1 m. Uneori gurile de profil se ncarcdin doun dou(una da, unanu). n acest caz se reduce cantitatea de exploziv folosit pentru pucare pe de o parte,iar pe de altparte se dirijeazruperea spre gurile nencrcate i se obine o ruperemai buna conturului galeriei.

Numrul de guri pe un metru ptrat de seciune variaz n limite depinznd de tria

rocii i de mrimea profilului excavat. n condiii normale el variaza ntre 2,5 i 4,0guri/m2 de galerie. Consumul de exploziv este n jur de 0,9-1,4 kg exploziv/m3 derocexcavat. Numrul de guri i consumul de exploziv crete n galeriile de seciunemare i n cazul rocilor foarte tari. Cantitatea de exploziv necesar pentru o gaurdepinde de urmtorii factori:

- lungimea gurii i poziia explozivului n gaur;- duritatea rocii;- puterea materialului exploziv i gradul lui de ndesare;- gradul de fisurare al rocii, precum i stratificaia ei;- cunoaterea amnunita proprietilor explozivului folosit.

Gaura se poate ncrca pe maximum 2/3 din lungimea ei. Pentru ncrcarea frontului ipucarea electric patronul armat (cu caps) se introduce n fundul gurii, apoi seintroduc patroanele de dinamita. Burarea se face cu argil, nisip sau ap.

n ncheierea acestui paragraf sunt prezentate o serie de fotografii din timpul execuieiunor galerii de seciune mare.


8/21


Fotografii din timpul execuiei unor galerii de seciune mare


9/21


1.2. TEHNOLOGIA DE EXECUIE CU MAINA DE FORARE LASECIUNE PLIN

1.2.1. Generaliti

Instalaia de forat la seciune plin, denumit curent main de forat la seciune plinTBM (Tunneling Boring Mashine) este un echipament complex care realizeazexcavarea mecanizat prin foraj orizontal, cu ajutorul unei foreze dotat cu cuite dedislocare a rocii, care este rotiti propulsatelectrohidraulic. Instalaia este alcatuitdindoupari distincte: (vezi figura 2.5).

Figura 1.5. Elementele unei TBM

- Capul tietor, dotat cu forez i elemente de protecie, cilindri de propulsie,gripere i reazeme posterioare.

- Trenul de module, tractat de capul tietor, pe care sunt amplasate instalaiileauxiliare (electrice, hidraulice, de ventilatie, de apa, benzi transportoare etc.).

Instalaia poate fora galerii n aliniament sau n curb, cu pante diferite, excavaia fiind

circular. Avansarea pe traseu a instalaiei se realizeaz prin autopropulsare, n paisuccesivi de 1,2-2 m, vitezele de naintare fiind de pnla 15 m/zi (400-500 m/lun) nfuncie de natura rocii, distana fade fereastr, condiiile de organizare, starea tehnicainstalaiei etc.

1.2.2. Descrierea instalaiei

Instalaia de forat galerii orizontale TBM are urmtoarea alctuire:Capul tietor format dintr-o aib pe care sunt montate rolele de dislocare a

frontului, plasate sub form de spiral simpl sau dubl, fiecare rol clcnd pe untraseu diferit, distana ntre trasee fiind 5-7 cm. Zonele periferice ale aibei suntdemontabile i sunt specializate pentru preluarea materialului dislocat i ridicarea lui nspate, spre banda transportoare (cupe perimetrale).


10/21


Modulul de sprijini stabilizare, pe careeste fixat capul tietor prin intermediulunui rulment de mare diametru,care stpe o talpcilindricdemontabil. Modululde sprijin suport axial i transversal solicitrile provenite din capul taietor,transmite capului tietor mpingerile cilindrilor de propulsie care asigur avansulinstalaiei, constituie reazemul mpingtorilor laterali i de tavan, constituie suportulmotoarelor electrice de antrenare a capului tietor i constituie suportul benziitransportoare care preia materialul excavat transferindu-l n spate.

Grinda principal, care este o structur metalic chesonat sudat, fixat demodulul de sprijin i stabilire, care constituie suportul benzii de transport, susinemodulul de gripare n interiorul cruia poate culisa i susine modulul posterior dereazem.

Modul de gripare propulsie este alctuit dintr-o structur metalic susinndsistemul hidraulic de acionare a griperelor, papucii griperelor, cilindrii de reglare apoziiei grinzii fade axele galeriei i cilindrilor de propulsie ai instalaiei. Acestaasigurfixarea n pereii galeriei a papucilor griperelor, care constituie reazemul fix

fa de care are loc naintarea instalaiei cu ajutorul cilindrilor de propulsie. Deasemenea permite ajustarea poziiei grinzii principale n funcie de nevoile de dirijareprin cilindrii auxiliari (cte 2 pe fiecare parte). Prin acionarea pe vertical iorizontal a grinzii principale, se transmit capului tietor micri care permitcorectarea avansului.

Modululul posterior de reazem este alctuit din doi cilindri hidraulici prevzuila capetele inferioare cu papuci metalici care calcpe extremitile prefabricatelor devatr. Funcia sa este de a susine grinda atunci cnd griperele se retrag n vedereadeplasrilor nainte.

Instalaia remorcheaz trenul de module, care este alctuit din structuri spaiale,prevzute cu roi, care ruleazpe extremitile bolarilor. Pe trenul de module se aflbanda transportoare, instalaia hidraulic, pupitrul de comandetc.

Dispunerea acestor utiliti pe module conduce la o lungime mare a trenului (cca 80m), cu implicaii defavorabile asupra montajului, a punerii n funciune, exploatriietc.

Pentru a ilustra complexitatea unei asemenea instalaii sunt prezentate doufotografii, una cu ansamblul unei TBM i a doua cu alctuirea capului tietor.

1.2.3. Execuia sprii i avansului

Fazele de spare i avans ale instalaiei, care determinfluxul tehnologic general ncepindcu platformatehnologicpnla front sunt urmatoarele (vezi figura 2.6):

Griparea instalatiei cu modulul de gripare apropiat de capul tietor. n aceast fazgriperele trebuie sfixeze corespunztor instalaia pe pereii laterali astfel nct acestea sconstituie un reazem ferm care va prelua prin frecare forele dezvoltate de


11/21


Fotografii ale ansamblului

TBM i a capului tietor

cilindrii de propulsie n faza de excavaie - avans. n cazul n care, sunt supraprofilrilocale mai mari dect cursa maxima griperelor i acestea nu pot atinge pereii laterali se

pot face completri cu adaosuri din metal sau lemn, care s asigure griparea necesar

pentru avans. n cazul unor supraprofilri mai mari se vor face betonri locale la profilulnecesar.


12/21


Tot n aceastfazse va controla poziia instalaiei fade direcia proiectatde avansare,stabilindu-se coreciile necesare (modificarea poziiei grinzii principale n seciunea degripare, deschiderea inegala cilindrilor de propulsie etc.).

Liftarea picioarelor de reazem ale instalaiei. Operaiunea constn nchiderea pariala cilindrilor hidraulici respectivi, lsndu-se tlpile pe capetele prefabricatelor, pentru afi deplasate odatcu avansul. Liftarea va avea loc numai dupa fixarea n gripere, n cazcontrar, instalaia dezechilibrndu-se. Dup liftare instalaia este apt pentru faza despare-avans.

Figura 1.6. Fazele de spare i avans la TBM

Sparea i avansul. Sunt faze tehnologice simultane n cursul crora capul tietor esteacionat cu motoarele electrice, la viteza corespunztoare naturii rocii. ntreaga instalaieeste propulsatprin intermediul cilindrilor de avans cu fore corelate cunatura rocii dinfront. Aceasta este faza cea mai lungdin ciclu, n care materialul dislocat din front este

preluat de sistemul de benzi i transferat n mijloace de transport pentru a fi evacuat la zi.n cadrul acestei faze mai au loc urmatoarele activitati: curirea radierului excavat pemsura avansrii instalaiei; montarea prefabricatelor de vatr; verificarea permanenta

poziiei instalaiei i conectarea acesteia prin mijloace cu care e dotatmaina (cilindrii depropulsie i cilindrii ajutatori ai modului de gripare).


13/21


n aceast faz trebuie supravegheat permanent starea masivului forat i realizatbilanul dintre cantitatea de roctransportatn vagonete i volumul teoretic rezultat dinavans i seciunea transversala galeriei. Forajul i avansul se opresc dacse observunraport necorespunzator (prea mare) intre volumul excavat i distanta par-curs, luindu-se msuri de inspectare a frontului.

Unele detalieri privind fazele de lucru sunt prezentate n figurile 1.7 i 1.8.

Figura 1.7. Deschiderea avansului pentru excavarea cu TBM

Dacnatura masivului de roco cere, se iau msurile de susinere localprin aplicare decintre, plase i ancore, etc. instalaia dispunnd de mijloacele necesare pentru efectuareaacestor operaii.

O activitate important, care asigur condiiile de mediu din spaiul de lucru alinstalaiei, este umectarea frontului, n vederea reducerii prafului provocat de procesulexcavrii. Tot n acest scop va fi asiguratpermanent pe parcursul excavrii funcionareainstalaiei de ventilaie.

Degriparea instalaiei i translatarea n fa a griperelor are loc dup confirmarearezemrii posterioare i este precedatde luarea msurilor de extragere a adaosurilor decomplectare dintre gripere i perei. Dupdegripare se comand nchiderea cilindrilorhidraulici de propulsie, ceea ce determin apropierea modulului de gripare de capultietor al instalatiei.


14/21


Reaezarea instalaiei pe picioarele posterioare de reazemse realizeazla sfiritul

Figura 1.8. Flux tehnologic

Cu faza de degripare - avans gripere, ciclul de avansare al instalaiei se ncheie ncepndun nou ciclu de avansare, conform fazelor mai sus analizate.

Vitezele care se realizeaz n forajul cu TBM depind de natura terenului, de distanafrontului fade fereastrdar i de starea tehnica instalaiei. ncondiii normale delucru, se apreciazcsunt posibile viteze pnla 15 m/24 ore. n cazul unor roci care

necesitsusineri, vitezele de naintare nu pot depasi 7m / 24 ore.

1.3. ASPECTE PRIVIND AERAJUL

Toate lucrrile tehnologice subterane aferente constructiilor subterane realizate la mareadincime, inclusiv galeriile i tunelele vor fi aerisite princureni de aer, care sasigurecondiii de lucru normale n ceea ce privete compoziia i microclimatul. Curenii de aervor fi dirijai astfel inct eventualele acumulri de gaze periculoase s fie diluate n

proporii acceptabile.

Aerul trebuie sconinvolumetric cel putin 19% oxigen i cel mult 1% bioxid de carbon.

Coninutul maxim de CH4sau CN2n curentul general de min, determinat la ieirea dincoloana ventilatorului este de 0,75. Temperatura maxim admisa este de 25C.Concentraiile maxime admise pentru toxice sunt:oxid de carbon 0,002 % 30 mg/mc aeroxid de azot 0,0048 % 10 mg/mc aer

bioxid de sulf 0,00035%10 mg/mc aerhidrogen sulfurat 0,00066 10 mg/mc aerPentru realizarea acestor condiii este necesar sse facaerajul artificial, care este de maimulte feluri i anume: aeraj aspirat; aeraj refulat; aeraj combinat.

Aerajul artificial se realizeaz cu ajutorul ventilatoarelor i a tuburilor de aeraj. Viteza

minimde a curentului de aer n subteran va fi de 0,2 m/s la o temperaturde 20

C iarlimita maximadmispentru locul de muncva fi de 4 m/s.


15/21


Calculul debitului de aer necesar n subteran se face inind cont de numrul de oameni nschimbul cel mai populat i de numarul de mijloace de transport dotate cu motoare dieselaflate simultan n funcionare. Pentru fiecare persoandebitul de aer va fi de minimum 3mc/minut, iar pentru locomotive sau alte utilaje diesel, pentru fiecare CP, 3-6 mc/minut

(funcie de coninutul de CO din gazele eapate).

Locurile de munc temporar oprite sau la care nu se lucreaz vor fi aerisite n modcorespunztor, ca i cele aflate n funciune. Pentru orice lucrare/front, ramurde galerie,zona depozitului se ntocmete o schemde aeraj prin care se rezolv/dimensioneazinstalaiile principale de aeraj, cu caracteristicile lor, direcia i repartiia curenilor de aerdin fiecare circuit, cu indicarea debitelor din circuitele principale. De asemenea sestabilesc construciile de aeraj (ui, staii de msur) i amplasarea staiilor de aeraj

parial.

Figura 1.9. Poziia uzuala tuburilor de ventilare n galerien majoritatea tehnologiilor analizate pentru prezenta documentaie, aerajul a fost de tipaspirant i era constituit din ventilatoare puternice centrifugale montate la gura galeriei,cu Q = 60 000-100. 000 mc/minut i presiuni de 800-1 000 mm coloan Hg, pentrugaleria standard de 15 mp. Tuburile de aeraj se monteazde obicei pe bolta galeriei, dinmotive de gabarite i se fixeazcu srmde ancore cu garnituri din furtun flexibil.

Tuburile se monteazpnla 10 m de front. La captul din front al tubului de aeraj, semonteazo sitconicpentru a opri ptrunderea n tub a sterilului de la explozie.


16/21


Ventilatorul este prevzut cu un motor de rezerv, montat pe aceeai platform, care spoatfi cuplat n maximum 30 minute i alimentat cu energie electricde la o sursdeenergie separat. Ventilatorul are de obicei difuzor i confuzor pentru a reduce pierderile.Ventilatoarele principale sunt construite sau adaptate de la caz la caz, n aa fel nct s

permitinversarea curentului principal de aer.

Toate lucrrile subterane de tip fund de sac , aa cum sunt galeriile de depozitaretrebuie aerisite prin aeraj aspirant. Utilizarea altor sisteme de ventilaie este admisnumai

pe baza ntocmirii unei documentaii speciale. Distana maximadmispnla front estede 10 m, cu condiia s nu existe acumulri de gaze nocive. Aerajul prin difuzie lalucrrile n fund de sac este admis pnla o distande maximum 10 m, cu condiia ca nfront calitatea aerului sfie corespunztoare.

n cazul aerajului parial refulant, ventilatorul este montat n curent de aer proaspt, laminimum 6 m de la cotul spre lucrarea n fund de sac. n aerajul aspirant coloana derefulare se prelungete cel puin 6 m n curentul de aer n care se refuleaz, pentru a se

evita scurtcircuitarea aerului.

Pentru combaterea prafului la ncarcrea materialului derocat, se aplicstropirea cu ap,iar la punctele de ncrcare, descrcare, transbordare, se aplic pulverizarea apei subform de perdele de cea. Pentru combaterea prafului rezultat la pucare, se aplic

barajul cu apsau cu perdele de cea. Pentru combaterea prafului pe cile de aeraj,transport, circulate se vor realiza perdele de ceala locurile unde acestea pot fi puse nsuspensie. Aerul impurificat va fi astfel evacuat n atmosfernct snu afecteze zoneledin care se capteazaerul proaspt.

1.4. PROBLEMELE GALERIILOR DE MARE ADNCIME

1.4.1. Studii de caz

Galeriile i tunelele de mare adncime au probleme specifice din punctul de vedere almecanicii rocilor. Scenarii legate de riscul execuiei acestora sunt exemplificate pornindde la lucrri de acest tip realizate n lume. Semnificative sunt tunelele Furka Base Tunnel,Vereina i Saint Gotthard din Elveia. Acoperirea acestora este de cca 1500 m pentru

primele doui de peste 2500 m pentru ultimul. Analiza acestor studii de caz ofero maibuncunoatere a problemelor galeriilor de mare adncime i a fenomenelor specifice.

Furka Base Tunnelare o lungime de 15,4 Km, i se aflla o adncime de 1500 m ntr-oformaie de granite i gneisuri.

Seciunea transversala tunelului (vezi figurile 2.10 i 2.11) are formde potcoav(ariede 25m 2 ) n zonele cu acoperire mai redusi circularcu aria de 45 m 2 n zonele cuacoperire foarte mare de adncime. Execuia s-a realizat prin forare i pucare (drilland blast). Camuirea s-a realizat cu beton armat iar sprijinirea excavaiei la execuie s-arealizat cu pri beton i ancore. Temperaturile au fost relativ reduse pentru astfel deadncimi de cca 22 0 C, dar lungimile mari ale tronsoanelor au creat probleme deventilare.


17/21


Figura 1.10. Furka Base Tunnel- seciunea potcoav

Figura 1.11. Furka Base Tunnel- seciunea circularTunelul Vereinaare 19.050 m lungime, cu o acoperire de pnla 1500m. Roca de tipcristalin a constat n gnaise i amfibolite extrem de dure. Execuia s-a realizat prin forarei pucare(drill and blast) n zonele cu seciune mare (70 la 85 m 2pnla 135 m 2 ) i

prin forare la seciune plin, cu TBM( Tunneling Boring Mashine) pentru zonele cuseciune mai redus(46 m 2 ).


18/21


Figura 1.12. Tunelul Vereina zona realizatcu TBM

Sprijinirile au utilizat arce metalice n stadiul II, ancore cu rini epoxidice i fibre desticl, torcret umed. Temperaturile au fost i n acest caz relativ reduse pentru astfel deadncimi de cca 28 C, dar lungimile mari ale tronsoanelor au creat probleme deventilare.

Tunelul de bazGotthardcu o lungime de 57 Km strbate granite i gneise de foartebuncalitate, la o adncime ce depete uneori 2000 m. De aceastdattemperaturile aufost mari, peste 45 C. Majoritatea tunelului s-a realizat prin forare la seciune plincuTBM (Tunneling Boring Mashine). Seciunea este circular, cu o arie de 67 m2.

Figura 2.13.

Seciunetransversallatunelul de bazGotthard

1.4.2. Aspecte specifice la excavarea prin forare la seciune plincu TBM

Adncimea mare a tunelelor i accesul limitat necesito foarte bunpredicie i cartaregeologic. Sunt de mare importan identificarea zonelor cu posibile falii sau zone deruptur, cu efecte directe asupra avansului TBM, definirea parametrilor mecanici airocilor, modelul hidrogeologic al zonei, analiza geotermic, predicia temperaturii rocii,abrazivitatea i forabilitatea rocii, n special pentru TBM etc..

Adncimea foarte mare a galeriilor i deci acoperirea i cmpul iniial de efort inducimportante deformaii plastice la excavare. n mare parte acest aspect este favorabil. Prin


19/21


deformare plastic se reduce starea de efort n jurul galeriei i se reduc lucrrile desprijinire. Deformarea se produce n timp i este n interdependen cu efectulsprijinirilor. n cazul excavrii prin forare i pucare acest efect tranzitoriu nu are mareimportan, dar pentru forarea la seciune plincu TBM aceste efecte interfercu rata deavans.

n poriunea L1 sprijinirea excavaiei se face imediat n spatele capului de forare i trebuies stabilizeze roca i s permit deformarea. n poriunea L2 sprijinirea trebuie sstabilizeze roca i sopreascdezvoltarea deformaiilor.

S ri inirea excavatieiSprijinirea excavaiei

Deformaii

TBM

Figura 1.14. Srijinirea rocii la excavarea cu TBM

n alctuirea TBM i a liniei de echipamente aferente, zonele L1 i L2 trebuie s fiesuficient de spaioase pentru a permite sprijinirea i accesul utilajelor de instalare aacesteia. Msurile de sprijinire trebuie luate imediat fra afecta avansul.

Principiul deformrii plastice i a fretrii este bine statuat n cazul excavaiilor prin forarei pucare i se aplic curent. n faza de deformare plastic sprijinirea ofer suficientcapabilitate de a urmrii deformarea prin cintre cu mbinare libercu frecare, prin torcretcu liuri prin ancorare.

n cazul forrii la seciune plin acest principiu impune o proiectare special a TBM.Excavarea prin forare la seciune plineste n extindere, asociatcu elemente prefabricatede cmuire. Este un procedeu avantajos n cazul rocilor compacte i stabile, cu viteze deavans superioare.

Dac roca prezint fenomene de deformare plastic accentuat apare ns pericolul deblocare a TBM. Mainile cu dublu scut sunt o posibil soluie n situaia galeriilor demare adncime.


20/21


n pofida temerilor legate de surpri n vecintatea capului de forare i de blocare nsubteran, pentru galeriile/tunelele din Alpi, cu adncimi de 1500 2000 m, s-a utilizat cusucces forarea la seciune plincu TBM.

1.4.3. Mecanismele de cedare la excavarea galeriilor de mare adncime

n cazul acoperirilor mari cedarea conturului excavat este cauzatde cderea/expulzareaunor blocuri de roc din conturul excavat. Aceste mecanisme de cedare au fostidentificate la galeriile din Alpi, n granite omogene. Pentru prevenirea cedrilor s-auutilizat ancore dese, injectate cu poliuretan. S-au eliminat expulzrile brute, iar acolounde s-au produs, acestea s-au localizat n pereii laterali ai galeriilor cu form de

potcoavi nu n tavan/bolt. Aceste observaii sistematice la galeriile de mare adncimedin Alpi au pus n eviden importana formei galeriei, care trebuie s corespundeforturilor mari din masivul de roc.

1.4.4. Comparaie ntre excavarea prin forare i pucare cu forarea la

seciune plincu TBM

n comparaia cu excavarea prin forare i pucare, utilizarea TBM are ca principal defectncetinirea semnificativ a avansului n situaia cderilor de blocuri n faa frontului.Acestea trebuie excavate i evacuate manual.

Din punct de vedere economic cele doumetode de excavare sunt apropiate. La VereinaTunnel i la Ltschberg Base Tunnel din Alpi comparaia a fost posibildat fiind faptulcs-a ecavat n acelai tip de rocdar cu metode diferite. Costurile de execuie au fostapropiate.

1.4.5. Alte elemente specifice

n cazul galeriilor de mare adncime probleme specifice apar nu numai din punctul devedere al eforturilor i stabilitii conturului excavat dar i datorit temperaturilor i a

presiunii mari a apelor subterane.

Presiunea mare a apelor face imposibili nepracticetanarea conturului. Este preferabilsse evite amplasamente cu apsubterancantonat, iar atunci cnd se manifestsse

prevad drenaj i nu etanare. Un aspect de interes este dat de faptul c apele coninminerale dizolvate. Unele pot fi agresive i corozive n raport cu elementele depozitelor.Dat fiind durata foarte mare de via cerut depozitelor i innd seama de sporul deagresivitate la temperaturile foarte mari din subteran se impune evitarea amplasamentelorsusceptibile de a cantona apsau de a drena apdin zonele adiacente.

Chiar dacs-ar prevede drenaj, n cele mai multe cazuri mineralele dizolvate la presiunemare cristalizeaz la intrarea n drenuri i le colmateaz rapid. Se reface n acest fel

presiunea foarte mare pe conturul galeriei, cu efecte asupra stabilitii acesteia.

1.5CONSIDERAII PRIVIND APLICABILITATEATEATEHNOLOGIILOR DE EXCAVARE

1.5.1. Progrese n excavarea prin forare i pucare


21/21

cursul_8_9_10( constructii subterane )

Documents