Arild Neby, Tunnel- og betongseksjonen, TMT Optimalisert tunnelsprengning (konturkvalitet) Teknologidagene 2014

Transkript

1 Arild Neby, Tunnel- og betongseksjonen, TMT Optimalisert tunnelsprengning (konturkvalitet) Teknologidagene 2014 Trondheim

2 Bakgrunn - Etatsprogrammer Moderne vegtunneler ( ) Varige konstruksjoner ( ) NORWAT - Nordic Road Water ( )

3 Moderne vegtunneler ( ) FoU-program som ble startet etter flere hendelser i både europeiske og norske tunneler de siste tiårene, samt føringene i bransjerapporten Tunnelsikkerhet (juni 2007) og Agendarapporten (okt. 2007). Forvaltningssystem for tunneler Tunnelskole Utvikle forslag til strategi for vegtunneler Planlegging Bygging (profilutforming, utførelse, geologisk dokumentasjon, stabilitetssikring, kledninger, materialutvikling, teknisk utstyr) Drift og vedlikehold Tilgjengelighet og sikkerhet Levetid Økonomi og konsekvenser

4 Moderne vegtunneler ( ) Etatsprogrammet genererte en rekke rapporter Profilutforming, stabilitetssikring og kledninger Kontur Sikringsomfang Vann og frostsikring

5 Varige konstruksjoner ( ) Et fireårig FoU-program med hovedmål å legge til rette for at riktige materialer og produkter benyttes på riktig måte i Statens vegvesen sine konstruksjoner. Formålet er å oppnå ønsket kvalitet, forutsigbart vedlikehold og definert levetid for ulike konstruksjonsløsninger, i første rekke for bruer og tunneler. Prosjekt 4: Fremtidens tunneler FT1 Konturkvalitet FT2 Helstøpt (V&F) tunnelhvelv

6 NORWAT - Nordic Road Water ( ) Et fireårig FoU-program som har som mål å frembringe ny kunnskap og nye metoder slik at Statens vegvesen planlegger, bygger og drifter vegnettet uten å gi uakseptabel skade på vannmiljøet. NORWAT skal fokusere på hvilke kjemiske og biologiske effekter forurenset avrenningsvann har på vannmiljøet, samt hvilke tiltak som er best egnet til å redusere risikoen for skader på miljøet. Arbeidspakke 1 Miljø i anleggsfase Uomsatt sprengstoff Tunnelvann Avrenning fra sprengstein Arbeidspakke 2 Miljø i driftsfase

7 Tunnelsprengning Tunnelsprengning skiller seg fra pallsprengning ved at: Kun ca. 85 % av sprengstoffet omsettes, mot ca. 97 % ved sprengning i dagen. Dette har med å gjøre at det er kun én fri flate å bryte ut i mot, og denne flaten er i tillegg orientert 90 på hullretningen. Vi må derfor skape oss mer plass som berget kan flytte seg i, hvilket oppnås ved å bore et varierende antall grove hull (gjerne 4 stk. på Ø102 mm), som ikke lades. Disse hullene fungerer som en fri flate og bidrar til at berget kommer lettere ut. Området rundt grovhullene kalles kutten. Spesifikk ladning: 1 3 kg Deq/m 3 Avhengig av tverrsnitt, sprengstofftype og bergets sprengbarhet. Kontur Hjelper Stross Kutt Ligger

8 Konturkrav Kontur Hjelper Stross Kutt Ligger

9 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok 025 Mellomrevisjon av prosesskoden i 2012

10 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok 025 Nummerendring for prosesskoden i 2014

11 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Gammel Hb 025 Prosesskode 1 (2007)

12 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Ny HB 025 Prosesskode 1 (2012) Nest ytterste rast (hjelperrast) bores parallelt med konturrast Torisfærisk eller elliptisk form på stuffen Effektkrav i konturhull: Maksimalt 3 GW/m

13 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Gammel Hb 025 Prosesskode 1 (2007) (FORTS.)

14 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Ny Hb 025 Prosesskode 1 (2012) (FORTS.)

15 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Gammel Hb 025 Prosesskode 1 (2007)

16 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Ny Hb 025 Prosesskode 1 (2012)

17 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Effekt (GW) av ladning per meter Ukorrigert sprekkesonedyp: Hvor p h = borehullstrykk: P h,crack = borehullstrykk for oppsprekning: ρ e = sprengstoffets densitet (kg/m 3 ) D = sprengstoffets detonasjonshastighet eller VOD (m/s) Q = eksplosjonsenergi (J/kg) Ø e = ladningens diameter (m) Ø h = borehullets diameter (m) f = Ø e /Ø h, koblingsgraden, som er 1 for ett fulladet hull c = P-bølgens utbredningshastighet i berget (m/s) K Ic = bergets bruddseighet, dvs. motstandskraft mot sprekkeutbredningen ϒ = dimensjonsløs adiabatisk ekspansjonseksponent Effektivt sprekkesonedyp fås ved å korrigere for: Hullavstand, forsinkertid, vann i hull og bergart

18 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Effekt (GW) av ladning per meter Arbeid = kraft x avstand (Nm [Newtonmeter] = J [Joule]) Evnen til å utføre arbeid = Energi (J) Hvor fort energi omsettes; Effekt = energi/tid, (J/s = W [watt])

19 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Effekt (GW) av ladning per meter

20 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Effekt (GW) av ladning per meter ?

21 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Effekt (GW) av ladning per meter Slangetrekk MÅ brukes for å få til strengladning med slurry ?

22 Konturkrav

23 Konturkrav «Ekstreme konturkrav Vi borer med en hullavstand på 0,5 meter og har en forsetning på 0,6 meter. Salvene lades redusert med en tynn streng på bare gram i hvert av konturhullene, mens de øvrige ladehullene blir fylt med 1,4 kilo» Fjellsprenger n Nr. 2 Desember årgang

24 Konturkrav i såle?

25 Konturkrav i såle Fra Fellesprosjektet E6- Dovrebanen Kontraktskrav for sålekontur:

26 Konturkvalitet Kvalitet av tunnelkontur beskrives av følgende parametere: Teoretisk sprengningsprofil Salveplan Overberg Overflateruhet Skadesone

27 Normalprofil Optimalisert tunnelsprengning Teoretisk sprengningsprofil

28 Konturkvalitet Kvalitet av tunnelkontur beskrives av følgende parametere: Teoretisk sprengningsprofil Salveplan Overberg Overflateruhet Skadesone

29 Salveplan

30 Konturkvalitet Kvalitet av tunnelkontur beskrives av følgende parametere: Teoretisk sprengningsprofil Salveplan Overberg Overflateruhet Skadesone

31 Overberg

32 Overberg - planlagt boring og avvik

33 Overberg

34 Konturkvalitet Kvalitet av tunnelkontur beskrives av følgende parametere: Teoretisk sprengningsprofil Salveplan Overberg Overflateruhet Skadesone

35 Overflateruhet

36 Konturkvalitet Kvalitet av tunnelkontur beskrives av følgende parametere: Teoretisk sprengningsprofil Salveplan Overberg Overflateruhet Skadesone

37 Skadesone

38 Sprengstoffers skadesone Emulsjon (patronert) 32 mm

39 Tunnel Contour Quality Index, TCI

40 Tunnel Contour Quality Index, TCI

41 Tenningssystemer Tennperle / Krympet tetningspropp Ikke-elektrisk tenner / Initieringselement Forsinkerkrets Sjokk slange Elektronisk tenner / Kondensator

42 100 0 Optimalisert tunnelsprengning Unøyaktighet på tenningssystemer Elektronisk tenner, 0,03 % (mindre enn ± 1 ms) Nominel forsinkertid (ms) Pyroteknisk tenner ± 5 %

43 100 0 Optimalisert tunnelsprengning Nøyaktighet på tenningssystemer Elektronisk tenner, 0,03 % (mindre enn ± 1 ms) Nominel forsinkertid (ms) Pyroteknisk tenner ± 5 %

44 Nøyaktighet på tenningssystemer - lang tidsforsinkelse mellom raster Bildesekvens som viser utfall av konturen i dårlig berg / for liten forsetning mot konturrastene og typisk resultat av lang tidsforsinkelse. Medvirkende årsak til mye høyere grad av uomsatt sprengstoff i tunnel enn i dagen

45 Kunnskapsstatus kontursprengning Tilstrekkelig med hull, med tilpasset hullavstand/ forsetning mot konturen og som gir liten innspenning for det enkelte hull Strenge krav til nøyaktighet på boring (og navigering av tunnelrigg) Stikning på nest ytterste rast er (minst) den samme som konturen Alle hull, spesielt i konturen, bores til symmetrisk riktig dyp (krum stuff tilstrebes) Redusert stikning (25 cm) og rette hull (matetrykk, bordiameter) tilstrebes Plassering og optimalisering av kutt Klare krav til maks og konstant ladningseffekt for de to (tre?) ytterste rastene Frikoblet sentrert ladning i såle Elektronisk tenning av hele eller konturdel av salve Bruk av detonerende lunte, lang patronert rørladning tilpasset hullengde eller optimalt frikoblet slurrystreng i kontur Optimalisering av bunnladning for å oppnå reinsprengt stuff Fordemming av ladehull med plugging og grus Stikningsøkning grunnet injeksjonshull, spilingbolter eller sprøytebetongbuer tillates ikke MWD-registrering av all salveboring Skanning og TCI-klassifisering av hver eneste salve før sprøytebetong Utforming av kontraktskrav og oppfølging av kontrakt essensielt

46 FoU Tunnelsprengning E16 Sandvika - Wøyen Tunnelkontur. Utviklingsprosjekt Byggherren ønsker i samarbeid med entreprenøren å teste ut bruk av elektroniske tennere med sikte på å bedre konturkvalitet, redusere omfang av uomsatt sprengstoff og å begrense sprengningsinduserte rystelser. Entreprenøren skal i samarbeid med byggherren velge ut en sammenhengende strekning på ca. 100m hvor dette kan tilpasses driften. I forsøket skal det benyttes elektroniske tennere i alle salvehull, i tillegg til at det skal fokuseres på ekstra nøyaktig boring av konturhull og hull i nest ytterste rast. Det skal gjøres forsøk med ulike sprengstofftyper i kontur og nest ytterste rast. Salvehull i forbindelse med utviklingsprosjektet avviksmåles

47 FoU Tunnelsprengning E16 Sandvika - Wøyen Nøyaktigere boring forsøk m/ grov hulldiameter i kontur og hjelperast Parallellitet med kontur sjekkes ved avviksmåling av også hjelperast Strengladning i kontur og hjelperast m/ grov hulldiameter Detonerende lunte i kontur med m/ varierende hulldiametre Elektronisk opptenning med redusert tidsforsinkelse av salve Tunnelsprengning som «pallsprengning»

48 Endringer i sprengningskapitlene i Håndbok R761 Full revisjon av prosesskoden i 2014

49 Full revisjon av prosesskoden i 2014 Håndtering av forsagere fra tidligere entrepriser Definere bedre forskjellen mellom kontur (bergoverflate) og kontursprengningsmetodene Kontur i såle? Krav til tredje rast? Både i tunnel og i dagen. Krav til boreavvik og skadesone - eller rent funksjonskrav for kontur? I tunnel? I dagen? Tunnel Contour Quality Index (TCI) som måleregel? Bot eller bedring m/ belønning og bruk av skannet TCI? Men, - er dagens prosesskode årsaken til dårlig kontur?

50 Er dagens prosesskode årsak til dårlig kontur? Skyldes alt for ofte dårlig oppfølging av kontraktskrav!!