PROVÁDĚNÍ PODZEMNÍCH STAVEB - I. část

Transkript

1 Fakulta stavební ČVUT v Praze, katedra geotechniky PROVÁDĚNÍ PODZEMNÍCH STAVEB - I. část 1/2009 Prof. Ing. Jiří Barták, DrSc.

2 ROZDĚLENÍ PODZEMNÍCH STAVEB Podle dispozičního uspořádání Stavby liniové - převládající rozměr je délka štoly (A 16 m2) - horizontální či subhorizont. tunely (A 16 m2) horizontální či subhoriz. šachty svislé nebo šikmé Stavby plošné převládají půdorysné rozměry Stavby prostorové (kaverny) všechny tři rozměry řádově stejné v desítkách metrů

3 Liniové stavby ŠTOLA, TUNEL dovrchní úpadní 0-10o(45o) ŠACHTA svislá šikmá

4 Podle účelu použití podzemní stavby Dopravní (pro pěší, železniční, silniční, metro. plavební) Vodohospodářské kanalizační stoky, vodovodní přivaděče, odpadní a obtokové tunely Komunální kabelovody (silnoproudé i slaboproudé), teplovody, parovody, plynovody, kolektory (sdružené vedení inženýrských sítí) Záštitné podzemní stavby

5 Podle způsobu provádění Podzemní stavby prováděné z povrchu území Přesypávané tenkostěnné konstrukce ocelové (TUBOSIDER) nebo železobetonové (BEBO, MATIÉRE) Hloubené tunely ve svahovaných nebo v pažených jámách Podzemní stavby ražené provádí se bez odstranění nadloží konvenčními metodami (NRTM) nebo pomocí tunelovacích strojů

6 Přesypávané konstrukce - typ TUBOSIDER

7 Přesypávané typ TUBOSIDER Dálnice D5 Bavoryně Červený potok

8 Přesypávané typ BEBO Podzemní hangár Propustek násypem NOVOSEDELSKÝ TUNEL

9 Přesypávané typ MATIÉRE Přivaděč Nýřany na D5 Rychlostní silnice R4 Nová Hospoda u Písku

10 Schema ražených a hloubených podzemních staveb zástavba traťové tunely metra ražené tunely hloubené tunely v pažené jámě

11 TERMINOLOGIE Tunelování - vytvoření podzemních prostor a zajištění jejich stability v průběhu provádění i za provozu. Složky tunelovacích prací při ražbě rubání (rozpojování) vzniká výrub trhacími pracemi nebo pomocí tunelovacích strojů (související termíny - čelba tunelu, rubanina) vyztužení provizorní (dočasné) nebo definitivní (trvalé) Ražba rozpojení, naložení, odvoz rubaniny a provizorní vyztužení výrubu

12 Typy výrubů: dílčí výlom - výrub částí průřezu štoly nebo tunelu, plný výlom - výrub celého (plného) profilu tunelu, teoretický výlom - je omezen teoretickým rubem ostění přerub - vyrubaný prostor, ležící za teoretickým rubem ostění. Dělí se na zvětšený výrub (vícevýlom) a nadměrný výrub (nadvýlom). vícevýlom - chtěný přerub nutný pro provedení rubové izolace ostění (u moderních metod se již nevyskytuje) nadvýlom je nechtěný přerub.

13 Typy výrubů 1 teoretický výlom, 2 vícevýlom, 3 a 4 - nadvýlomy

14 Nadvýlom Geologický - vzniká v důsledku geologické nehomogenity a tektonického porušení horninového masivu Technologický vzniká vlivem použité technologie ražby zaviněný nezaviněný Důležité rozlišení z hlediska fakturace - nezaviněné nadvýlomy jsou investorem hrazeny, zaviněné nikoliv.

15 KONSTRUKČNÍ PRVKY Vyrubaný tunelový průřez má tři části: přístropí neboli kalotu (horní část výrubu) opěří - pruh výrubu, který spojuje obě postranní (opěrové) části tunelu dno neboli počvu - spodní část výrubu

16 Části výrubu 1 kalota, 2 opěří, 3 dno

17 Členění výrubu (NRTM) Horizontální 1 kalota, 2 opěří, 3 - dno Vertikální I opěrové štoly, II kalota, III jádro

18 Části výrubu (NRTM) opěří jádro Tunel Mrázovka (pražský Městský okruh)

19 Části tunelového ostění 45 a)tunelové ostění klasického typu b) ostění hydrotechnické štoly 1 horní klenba, 2 opěra, 3 základ opěry, 4 spodní klenba

20 Části dvouplášťového ostění (NRTM) PRIMÁRNÍ OSTĚNÍ Mezilehlá izolace SEKUNDÁRNÍ OSTĚNÍ Tunel Mrázovka (pražský MO)

21 Části primárního ostění (NRTM) Názvosloví u sekundárního ostění je totožné

22 PROVÁDĚNÍ RAŽENÝCH PODZEMNÍCH STAVEB Cyklický postup operace provedené v jednom cyklu umožňují postup ražby o jeden záběr Rozpojování pomocí trhacích prací Strojní rozpojování» Výložníkové frézy» Tunelbagry» Impaktory Plynulý postup plnoprofilové tunelovací stroje

23 Cyklický postup ražby Pracovní cyklus Trhací práce vrtání, nabíjení, odstřel, větrání, nakládání a odvoz rubaniny, vyztužování, prodlužování instalací Výložníkové frézy, tunelbagry, impaktory rozpojování, nakládání, odvoz rubaniny, vyztužování, prodlužování instalací

24 Rozpojování horniny při ražbě trhací práce pomocí výbušnin v pevných skalních horninách (σc > 50 MPa) tunelovací stroje beztrhavinové rozpojování s dílčím záběrem výložníkové frézy (σc < 50 MPa) tunelové bagry (σc < 30 MPa) plnoprofilové tunelovací stroje (σc až do 200 a více MPa)

25 Beztrhavinové rozpojování Tunelové frézy, tunelbagry, impaktory Výhody schopnost vytvořit výruby variabilních tvarů, možnost rychlého nahrazení stroje jinou technologií rozpojování v případě podstatné změny geologických podmínek, dobrý přístup k čelbě a možnost osazení výstroje v těsné blízkosti čelby možnost snížení prašnosti skrápěním

26 Tunelová fréza Se dvěma výložníky a s podélnými hlavami

27 Tunelová fréza S jedním výložníkem a příčnou hlavou

28 Tunelbagr Tunel Dobrovského na VMO v Brně Schema Rozpojování jílů

29 TRHACÍ PRÁCE Výbuch - chemický vysoce exotermický děj s vývinem plynů a přídavnými efekty Výbušnina sloučenina s labilní chemickou vazbou a velkou vnitřní potenciální energií Iniciační (počinová) energie při jejím působení na výbušninu dojde k výbuchu Explozivní hoření pomalý výbuchový děj (v = 300 m/s) Detonace rychlý výbuchový děj 9000 m/s) (v = až

30 Základní složky průmyslových trhavin Látky výbušné nitroestery - nitroglycerin, nitroglykol, pentrit, trinitrotoluen Látky okysličující dusičňany (amonný, draselný) a chlorečňany Látky hořlavé (paliva) podporují proces hoření -nafta, olej, parafin, síra, uhelný prach, hliníkové a elektronové piliny Plnidla zajišťují určité vlastnosti nesouvisející s výbuchem - vodovzdornost, barvu, sypkost, plastičnost, bezpečnostní detekci

31 Přímá výbušnina k výbuchu stačí malé množství iniciační energie Nepřímá výbušnina k výbuchu je třeba dodat velké množství iniciační energie Při výbuchu 1 kg průmyslové trhaviny vzniká cca 1000 l plynů, které při teplotě až 3000o C výrazně expandují. Vzniklá tlaková a podtlaková vlna konají práci.

32 Základní rozdělení průmyslových trhavin Podle charakteru výbušné přeměny Střeliviny přímé výbušniny, explozivní hoření Třaskaviny přímé výbušniny, detonace Trhaviny nepřímé výbušniny, explozivní hoření jsou bezpečné pro průmyslové použití Podle konzistence trhaviny sypké nižší výkon, složení: tritol + dusičňan amonný + paliva (PERMON, PERMONEX, SYTHESIT) Speciální trhaviny - VESUVIT, OBRYSIT trhaviny plastické vyšší výkon, složení: nitroestery přes 15% + DA + paliva (PERUNIT, DANUBIT, SEMTINIT) Trhaniny pro zvláštní určení - SEMTEX, INFERNIT

33 Rozněcovadla prostředky k iniciaci trhavin Pomocná Bickfordova zápalnice iniciace zážehových rozbušek, hnědá šňůra Ø 6 mm s vnitřní žílou trhacího prachu, zaručená rychlost hoření 1m za 125 ±15 s elektrický palník iniciace zážehových rozbušek

34 Základní Bleskovice Zážehová rozbuška Elektrická rozbuška

35 Bleskovice klasická použitelná samostatně nebo k iniciace trhavin, zelený plastikový kabel Ø 6 mm s vnitřní žílou z pentritu, detonační rychlost 6000 m/s - iniciace vždy rozbuškou velká opatrnost Bleskovice NONEL tenká bleskovice k roznětu a) b) a) Elektrický roznět b) Zápalnicový roznět

36 Zážehová rozbuška iniciace zápalnicí nebo palníkem přivádí k výbuchu trhavinu pomocí třaskavin velká opatrnost při manipulaci

37 Elektrická rozbuška iniciace elektrickým proudem z roznětnice přivádí k výbuchu trhavinu pomocí třaskaviny také nutná velká opatrnost při manipulaci

38 Elektrické rozbušky Mžikové okamžitá detonace po zavedení elektrického proudu z roznětnice (stupeň 0 )

39 časované detonace nastává se zpožděním po průchodu elektrického proudu z roznětnice (stupně 1 až n ) Milisekundové interval mezi jednotlivými stupni < 0,1 s; nejčastěji 23 ms; řada standardní DeM (21 st.), řady se sníženou citlivostí k indukovaným proudům DeM-SICCA, DeM ZEON 5A Dluhointervalové - interval mezi jednotlivými stupni > 0,1 s; nejčastěji 40 až 80 ms (řada DeR), 250 ms (řada DeD) a 500 ms (řada DeP)

40 TRHACÍ PRÁCE PŘI RAŽBĚ Trhavinové nálože se vkládají do vrtů (1/3 až ½ délky vrtu), zbytek je vyplněn ucpávkou Vrtné schema speciální uspořádání vrtů v čelbě štoly nebo tunelu. Tvoří jej: vrty zálomové provádějí obtížný počáteční vlom do horninového masivu v čelbě vrty přibírkové rozpojují podstatnou část horninového masivu v čelbě vrty obrysové rozpojují horninu v oblasti rozhraní mezi výrubem a masivem; cílem je přesný výlom a malé porušení masivu v bezprostředním okolí výrubu