Bergsprengning Tunnelkontur. Sjefingeniør Arild Neby Statens vegvesen, Vegdirektoratet

Transkript

1 Bergsprengning Tunnelkontur Sjefingeniør Arild Neby Statens vegvesen, Vegdirektoratet

2 Konturkvalitet Kontur kanskje i Sverige? Nei, vannkrafttunnel, Tokke, Norge Kontur garantert i Norge! Vegtunnel adkomst vannkraftverk Ref.: Bruland Ref.: Solvik

3 Norsk kontra tysk kontursprengning Figur 1: Stuff norsk tunnel Figur 2: Stuff tysk tunnel Figur 3: Bunn av salve norsk tunnel Figur 4: Bunn av salve tysk tunnel

4 Sprengstoffers skadesone

5 Sprengningsinduserte sprekker i gjenstående berg Forsinkertiden mellom hull Hensikten med å se på forsinkertiden mellom hull, er å få hullene til å samvirke slik at skadesonen blir mindre enn om hullene hadde blitt skutt enkeltvis Tennere med pyroteknisk forsinker gir ingen samvirkende effekt Elektroniske tennere ble programmert med spredning i forsinkertider for å gi samme nøyaktighet og presisjon som pyrotekniske tennere Resultatet ble at ingen av hullene samvirket slik at sprekkelengden ble kortere, men lik sprekklengden fra enkelthullssprengning (0,3 m) (Kilde: I. Hauknes)

6 Sprengningsinduserte sprekker i gjenstående berg Ikke momentan initiering Sprekk fra nabohull passerer før dette detonerer og man får ingen effekt av samvirkningen mellom hull (Kilde: I. Hauknes)

7 Sprengningsinduserte sprekker i gjenstående berg Momentan initiering Sjokk og sprekker fra nabohull kolliderer og stopper sprekkedannelsen.eller sjokkbølgen fra nabohull stopper sprekkdannelsen (Kilde: I. Hauknes)

8 Sprengningsinduserte sprekker i gjenstående berg Hvor momentant er momentant? Når sprekker fra hull 1 først har passert hull 2 er det for sent. Kunnskap om sprekkehastigheten er derfor viktig for å kunne si noe om den maksimale forsinkertid mellom hull for at de skal samvirke. Teoretisk er sprekkehastigheten 38% av lydhastigheten i berget. Praktisk er det mer normalt å benytte 25 %, og det er ofte hevdet at den sjelden blir over 1000 m/s. Det betyr at om avstanden er 0,8 m må tidsforsinkelsen mellom hullene være mindre enn 0,8 ms. I tunnelsprengning vil forsinkertiden til konturhullene typisk ligge på mer enn 3000 ms. Dette setter krav til spesifikasjoner på elektroniske tennere. (Kilde: I. Hauknes)

9 HB 025 (i tunnel)

10 HB 025 (i tunnel) (FORTS.)

11 HB 025 (i tunnel)

12 Ladningskonsentrasjon Primere Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand 1 0,7 0,5 0,4 1 0,7 0,5 0,4 Navn Sprengstoff Energi Hastighet Diameter Lengde Vekt Ladningskons.Ladningskons.Ladningskons.Ladningskons.Ladningskons. Energikons. Energikons. Energikons. Energikons. Energikons. [MJ/kg] [m/s] [mm] [mm] [kg] [kg/m] [kg/m 2 ] [kg/m 2 ] [kg/m 2 ] [kg/m 2 ] [MJ/m] [MJ/m 2 ] [MJ/m 2 ] [MJ/m 2 ] [MJ/m 2 ] Nobel Prime PETN/NG 5, ,025 0,167 0,167 0,238 0,333 0,417 0,90 0,900 1,286 1,800 2,250 Dynoprime T Pentyl 5, ,025 0,167 0,167 0,238 0,333 0,417 0,90 0,900 1,286 1,800 2,250 Pentex 25F RDX 5, ,025 0,167 0,167 0,238 0,333 0,417 0,90 0,900 1,286 1,800 2,250 Rørladninger Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand Hullavstand 1 0,7 0,5 0,4 1 0,7 0,5 0,4 Navn Sprengstoff Energi Hastighet Diameter Lengde Vekt Ladningskons.Ladningskons.Ladningskons.Ladningskons.Ladningskons. Energikons. Energikons. Energikons. Energikons. Energikons. [MJ/kg] [m/s] [mm] [mm] [kg] [kg/m] [kg/m 2 ] [kg/m 2 ] [kg/m 2 ] [kg/m 2 ] [MJ/m] [MJ/m 2 ] [MJ/m 2 ] [MJ/m 2 ] [MJ/m 2 ] Dynotex 1 Nitroglycol P 3, ,095 0,207 0,207 0,295 0,413 0,516 0,70 0,702 1,003 1,404 1,755 Dynotex 1 (5) Ngl P + PETN 5, ,0053 0,212 0,212 0,303 0,424 0,530 0,73 0,733 1,047 1,466 1,832 Dynotex 1 (10) Ngl P + PETN 5, , ,01 0,217 0,217 0,309 0,433 0,541 0,76 0,760 1,086 1,520 1,900 Dynotex 1 Nitroglycol P 3, ,37 0,370 0,370 0,529 0,740 0,925 1,26 1,258 1,797 2,516 3,145 Dynotex 1 (5) Ngl P + PETN 5, ,0053 0,375 0,375 0,536 0,751 0,938 1,29 1,289 1,841 2,577 3,222 Dynotex 1 (10) Ngl P + PETN 5, , ,01 0,380 0,380 0,543 0,760 0,950 1,32 1,316 1,880 2,632 3,290 Dynotex 1 Nitroglycol P 3, ,792 0,792 0,792 1,131 1,584 1,980 2,69 2,693 3,847 5,386 6,732 Dynotex 1 (5) Ngl P + PETN 5, ,0053 0,797 0,797 1,139 1,595 1,993 2,72 2,724 3,891 5,447 6,809 Dynotex 1 (10) Ngl P + PETN 5, , ,01 0,802 0,802 1,146 1,604 2,005 2,75 2,751 3,930 5,502 6,877 Dynotex 2 Nitroglycol P 2, ,395 0,395 0,395 0,564 0,790 0,988 1,11 1,106 1,580 2,212 2,765 Dynotex 2 (5) Ngl P + PETN 5, ,0053 0,400 0,400 0,572 0,801 1,001 1,14 1,137 1,624 2,273 2,842 Dynotex 2 (10) Ngl P + PETN 5, , ,01 0,405 0,405 0,579 0,810 1,013 1,16 1,164 1,663 2,328 2,910 Dynotex 3 Ngl P + PETN 1, ,11 0,239 0,239 0,342 0,478 0,598 0,38 0,383 0,547 0,765 0,957 Dynotex 3 (5) Ngl P + PETN 5, ,0053 0,244 0,244 0,349 0,489 0,611 0,41 0,413 0,590 0,827 1,033 Dynotex 3 (10) Ngl P + PETN 5, , ,01 0,249 0,249 0,356 0,498 0,623 0,44 0,441 0,629 0,881 1,102 Dynotex 4 Ngl P + PETN 1, ,115 0,250 0,250 0,357 0,500 0,625 0,30 0,300 0,429 0,600 0,750 Dynotex 4 (5) Ngl P + PETN 5, ,0053 0,255 0,255 0,365 0,511 0,638 0,33 0,331 0,472 0,661 0,827 Dynotex 4 (10) Ngl P + PETN 5, , ,01 0,260 0,260 0,371 0,520 0,650 0,36 0,358 0,511 0,716 0,895

13 «Mellomrevisjon» av HB 025

14 «Mellomrevisjon» av HB 025

15 Kontraktskrav FP E6-Dovrebanen

24 Resultater fra SKB s forskning Figur 5-2. Teoretisk kontur för TASS-tunneln. Figur 5-3. Illustration av kravet på ansättning.

25 Resultater fra SKB s forskning Borrning De detaljkrav som omfattade utförandet av borrningen omfattade följande tre delar: ansättning, stickning, parallellitet (slutpunkter). Kraven på ansättning innebar att borrhålets centrum maximalt fick avvika + 50 mm i höjdled och mm i horisontalled utanför teoretisk kontur och 0 mm innanför, se figur 5-3. För stickningen gällde att den alltid skulle vara mindre än 35 cm, men med en ambition att nå en stickning på 20 alternativt 25 cm. Med parallellitet avsågs att slutpunkterna för kontur- och hjälparborrhålen inte skulle avvika med mer än + 50 mm från de teoretiska slutpunkterna.

26 Resultater fra SKB s forskning Laddning, initiering och sprängning Kravstruktur och -innehåll med avseende på laddning skiljde sig något från vad som angavs för borrning. Den främsta anledningen till detta berodde de metodbundna svårigheterna att verifiera utförandet på samma sätt som är möjligt vid borrning. De utförandekrav som fanns omfattade, tillsammans med specifikationerna i laddplanerna, följande: Frikoppling: Avsåg att samtliga kontur- och liggarhål skulle ha centreringshylsor för att säkerställa frikoppling i borrhålen längs tunnelns hela omkrets. Vatten i nedåtriktade konturborrhål: Avsåg att det skulle monteras plaströr med sluten ände och diameter nära borrhålets i sådana hål, förutom att förekomst och vidtagen åtgärd skulle anges i sprängjournalen.

27 Resultater fra SKB s forskning

30 Resultater fra SKB s forskning Ledhål Det föreskrevs att ledhål skulle provas på vänster vägg, ett prov som skulle utvärderas när längdmätningen 21 m nåddes. Ledhål avser att konturborrningen görs extra tät och att endast vartannat hål av laddas. Detta innebär att sprickorna från de sprängda hålen kommer att ledas mot de tomma, varvid tunnelkonturen åstadkoms med mindre kraft än om alla hål laddats och en bättre slutkontur erhålls. Det planerades för ett c/c-avstånd av 30 cm. Stickning För att fastställa vilken stickning som var den praktiskt minsta som kunde uppnås med den använda utrustningen föreskrevs prov med olika stickningar av konturhålen fram till och med längdmätningen 21 m. Ambitionen var att undersöka om en stickning av 20 cm var praktiskt genomförbar och utfallet av provet skulle ligga till grund för stickningen i fullareasalvorna. Provet omfattade följande: stickning 30 cm fram till och med längdmätningen 17 m (salva 1 4), stickning 20 cm mellan längdmätningen m (salva 5).

31 Resultater fra SKB s forskning Pluggning mer sprängenergi in i berget I strategin föreskrevs försök med att plugga samtliga hål i de två första salvorna, det vill säga under Berguttag 1, med laddlås och grus för att dämpa luftstötvågen samt för att få mer sprängenergi in i berget. Matningskraft Vid borrning fram till och med längdmätningen ca 21 m planerades att testa den använda borriggens tre förprogrammerade matningslägen med avseende på borrkapacitet (tid) och borrhålskvalitet (avvikelse). Syftet var att fastställa vilket matningsläge som gav mest kvalitet per tidsenhet och resultatet skulle vara styrande för valet av matningsläge vid borrning av kontur- och hjälparhål i kommande berguttag.

34 Resultater fra SKB s forskning Figur 6-5. Inmätning av stuff efter Salvdel 2.

35 Resultater fra SKB s forskning Figur 6-4. Borrhålsinmätningar

36 Resultater fra SKB s forskning Figur Foto efter Berguttag 5.

44 Tunnel Contour Quality Index, TCI

45 Tunnel Contour Quality Index, TCI

46 Konklusjon bedret konturkvalitet Hovedprinsippet er svake og godt/jevnt fordelte ladninger med nøyaktig tenning En gjennomtenkt bor- og ladeplan tilpasset både geologi og geometri Tilstrekkelig med hull, med tilpasset hullavstand/ forsetning mot konturen og som gir liten innspenning for det enkelte hull Skjerpede krav til nøyaktighet på boring (og navigering av tunnelrigg) Nest ytterste rast har (minst) samme stikning som konturen Alle hull, spesielt i konturen, bores til symmetrisk riktig dyp profilnummer (rett, eller krum stuff tilstrebes) Tilstrebe redusert stikning (25 cm) og rette hull (matetrykk) MWD-registrering på all salveboring

47 Konklusjon bedret konturkvalitet (forts.) Plassering og optimalisering av kutthullsavstander Klare krav til maks og konstant ladningskonsentrasjon (kanskje også energikonsentrasjon) pr hullmeter og pr volum for de to (tre?) ytterste rastene og krav rettet mot ladning pr areal for gjenstående berg i kontur Frikoblet sentrert ladning i såle tent opp elektronisk Elektroniske tennere i de to ytterste rastene og kanskje også i såle dersom frikoblet ladning Bruk av detonerende lunte 20 g/m i kontur Optimalisering av bunnladning for å oppnå reinsprengt stuff Utforming av kontraktskrav og oppfølging essensielt Injeksjonshull, spilingbolter og ikke minst sprøytebetongbuer må ikke forårsake økt stikning

48 Konklusjon bedret konturkvalitet (forts.) Skanning av hver eneste salve før sprøytebetong Avviksmåling av borhull ved hyppige stikkprøver Innovasjon på rørladningsfronten (for redusert ladetid) Fordemming av ladehull med plugging og grus Oppfyllelse av TCI-mål kan gi premiering