Forinjeksjon med styrt aksellerert herding av mikrosementer. Karl Gunnar Holter Hallandsås, 1. desember 2011

Transkript

1 Forinjeksjon med styrt aksellerert herding av mikrosementer Karl Gunnar Holter Hallandsås, 1. desember 2011

2 Innhold METODE: prinsipp for utførelse av styrt herding av sementsuspensjoner FORDELER/MULIGHETER med denne metoden REFERANSER t l t j kt k l d bl REFERANSER, noen utvalgte prosjekteksempler med problemer som har vært løst med denne metoden

3 Styrt aksellerert herding av mikrosementsuspensjoner PRINSIPP FOR METODEN: Nøyaktig tilsats av aksellerator til sementsuspensjonen ved separat kontrollert pumping av suspensjon og aksellerator Man kan man styre herdingen i betydelig grad. Kontrollerbart i området fra 20 minutter til 1 minutt, temperaturavhengig Dette betyr at man kan påvirke hvor langt injeksjonsmassen pumpes inn i berget før den herder.

4 Bakgrunn Utviklet av norske entreprenører i forbindelse med forinjeksjon i bergtunneler med svært vannførende sprekker i kombinasjon med lav vanntemperatur og høye trykk Utstyr for akselleratordosering er sofistikert og ble først spesialkonstruert av en entreprenør I begynnelsen ikke alment kommersielt tilgjengelig Idag: metoden beskrives i anbudsdokumenter ifb med forinjeksjon, men uten presise krav til teknisk ytelse

5 Styrt aksellerert herding; prøver i lab (ved 20 o C) Rheocem 650 V/C 0.8 1,5% Rheobuild 2000PF MEYCO SA 162 alkaliefri aksellerator Dosering i prosent av sementvekt Prøve aks dosering hard Prøve 1 0% 1t 55 min Prøve 2 1% 19 min Prøve 3 2% 11 min Prøve 4 3% 9 min Pø Prøve 5 4% 6 min Prøve 6 5% 4 min

6 Styrt aksellerert herding av mikrosementer Nøyaktig tilsetting av aksellerator til mikrosementsuspensjonen med en separat doseringspumpe som følger injeksjonspumpe som en slave. AGITATOR KOLLOIDAL MIKSER TIL INJEKSJONSHULL INJEKSJONSPUMPE INTERFACE DOSERINGS- PUMPE AKSELLERATOR Y-STYKKE

7 Endring av injeksjonsmassens j skjærfasthet ved nøyaktig dosering av aksellerator Normalsement med dosering vannglassaksellerator Skjærfas sthet Normalsement med dosering aksellerator MEYCO SA162, Rheocem 650 med dosering aksellerator MEYCO SA162, Tid

8 2-komponent sementinjeksjonsanlegg j for kontrollert dosering av aksellerator Grout pumpe Aksellerator pumpe

9 2-komponent sementinjeksjonsanlegg p j j gg for kontrollert dosering av aksellerator

10 Styrt aksellerert herding av mikrosementer Spesialkonstruert injeksjonsrigg, AF Entreprenør, Norge

11 Styrt herding av Rheocem 650 med MEYCO SA 162 (alkaliefri sprøytebetong akselerator) SA 160 Rheocem Gjør det mulig å få kontrollert herding på få minutter uten å fare for å blokkere utstyr og slanger

12 Akselerator munnstykke og komplett y g p stav

13 Styrt herding, munnstykke og aks. tank

14 Normal sementbasert forinjeksjon Injeksjonsmassen kan trenge langt inn i bergmassen, mye lenger enn tilsiktet I svakt berg: vanskelige situasjoner med masseutganger i tunnelen Lave grunnvannstemperaturer: injeksjonsmassen herder svært langsomt

15 Forinjeksjon med styrt aksellerert herding 1. Hvis ikke mottrykk oppnås, startes akselleratortilsetning 2. Begrenser masseinngang i bergmassen langt unna tunnelen 3. Masseutganger i tunnelen kan effektivt stoppes 4 S ti j k j li i l 4. Sementinjeksjon mulig i lave temperaturer

16 Styrt aksellerert herding av mikrosementsuspensjoner MULIGHETER FORDELER: Betydelig reduksjon av totalt materialforbruk og tidsforbruk Metoden gir mulighet til å utføre barriereinjeksjon Målrettet og kontrollerbar forinjeksjon i en begrenset sone rundt bergrommet Unngå strømning av uherdet sementsuspensjon langt vekk fra tilsiktet område for injeksjon Muliggjør kontrollerbar sementbasert injeksjon i situasjoner med Muliggjør kontrollerbar sementbasert injeksjon i situasjoner med svært lav grunnvannstemperatur

17 Styrt aksellerert herding av mikrosementsuspensjoner EKSEMPEL PÅ FREMGANGSMÅTER: Starte med injeksjonsmasse j uten aksellerator og injisere en kalkulert minimumsmengde, og koble inn akselleratordosering for å oppnå rask herding nær stuffen Etablere barriere, dvs starte med lav dosering akselerator hindre for mye spredning. Fortsette uten aksellerator.

18 Noen referanseprosjekter styrt aksellerert herding av mikrosementer Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk, Norge Store vannlekkasjer med høyt trykk Kumtor gullgruve, Kirgisistan Forinjeksjon j i svakt berg med lav grunnvannstemperatur ved driving av adkomststoller ved etablering av ny underjordsdrift Vannkraftverk Nant-de-Drance, Kanton Wallis, Sveits Forinjeksjon i svakhetssone med gripper TBM

19 Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk PROBLEM: Svært vannførende sprekker, store vannmengder Høyt vanntrykk, 35 bar Lav vanntemperatur, 3-5 o C Forinjeksjon med normale sementer svært Forinjeksjon med normale sementer svært tidkrevende kostbart

20 Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk

21 Lingvatn tilløpstunnel Sauda kraftverk Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk Store lekkasjer med høyt vanntrykk

22 Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk g øp, Bruk av foringsrør med ventil for kontrollert injeksjon

23 Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk TEKNISK LØSNING: Kontrollere situasjonen ved å bore gjennom foringsrør av stål Injeksjon med mikrosement Rheocem 650 med styrt aksellerert herding

24 Vannkraftverk Nant-de-Drance (VS), Sveits Adkomsttunnel for ny kraftstasjon

25 Vannkraftverk Nant-de-Drance, Sveits Adkomsttunnel for ny kraftstasjon PROBLEM: Gripper TBM 8 m diameter i svært godt berg Svakhetssone: stor mektighet, tett oppsprekning, knusning, i partier høy andel silt and leirfraksjon Svakhettsonen berører tunnelen i ca m lengde Statisk vanntrykk max 2 MPa TEKNISK LØSNING: Forinjeksjon selektivt i svakhettsonen Bruk av styrt aksellerert herding for å kontrollere injeksjonen Backflow av grout inn mot tunnelen og TBM en kunne håndteres

26 Vannkraftverk Nant-de-Drance, Sveits Adkomsttunnel for ny kraftstasjon Plan, ovenfra: Gripper TBM, 8m diameter, vannförende svakhetssone

27 Vannkraftverk Nant-de-Drance, Sveits Adkomsttunnel for ny kraftstasjon

28 Kumtor gold mine, Kirgisistan Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer PROBLEM: Etablering av ny underjordsdrift under eksisterende dagbrudd Adskomststoll under en bre Svært oppsprukket berg Lav grunnvannstemperatur

29 Kumtor gold mine, Kirgisistan Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer Riggområde for driving av ny adkomststoll

30 Kumtor gold mine, Kirgisistan Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer Kumtor glacier Skiferbergart? Tkt Tektoniserte t soner - knusningssoner Vertikalt lengdesnitt Situasjon, prinsippskisse

31 Kumtor gold mine, Kirgisistan Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer Teknisk løsning: Forinjeksjon med hurtigherdende mikrosement Rheocem 650 Bruk av styrt Bruk av styrt aksellerert herding for kontrollert penetrasjon

32 Oppsummering Kontrollert injeksjon med styrt aksellerert herding av mikrosementsuspensjoner er en effektiv metode for å håndtere vanskelige situasjoner Praktiske utførelsesdetaljer er svært viktig Riktig utstyr Riktig fremgangsmåte Riktig kombinasjon av injeksjonsmaterialer for optimal ytelse Bør kunne beskrives kontraktuelt med definerte ytelsesparametre for viskositet (inntrengingsevne), tid og herding