Transcript PODZEMNÍ STAVBY

PODZEMNÍ STAVBY
Tunelové systémy a
soustavy
Ústav geotechniky
Tunelové systémy a soustavy pro
větší Ø

KLASICKÉ
Porubem
Pilířové
Plášťové (jádrové)

MODERNÍ
Vrtání a odstřel
Prstencová metoda
Nová rakouská tunelovací
metoda - NATM (NRTM)
Strojní ražba
Speciální technologie
(zmrazování, přetlak
vzduchu,
obvodový vrub, injektáže,
naplavování, vysouvání ap.)





STROJNÍ RAŽBA
TBM (Tunnel Boring
Machines)
TSM (Tunnel Sequential
Machines)
TBM
TBM pro tvrdé horniny
Štíty
pro
zeminy
ŠTÍTY PRO ZEMINY
Otevřené
Uzavřené (s podporou
čela)
Smíšené (oba režimy)
Nožové
UZAVŘENÉ ŠTÍTY
Pneumatický
Bentonitový (slurry)
Zeminový (EBS)
A kombinace předchozích soustav a systémů
Klasické tunelovací soustavy
V ČR skončila jejich éra r. 1982 (při rekonstrukci části
Tunelu č. 7 naposledy použita „Modifikovaná
moderní rakouská metoda“)
 Rozdělení těchto soustav podle geometrie výrubu:

 Porubem – otevíráním na celou šířku
 Pilířováním – s ponecháním nosných horninových pilířů
 Plášťové (jádrové) – otevíráním po obvodu s ponecháním
(naposled uvolněného) jádra

Rozdělení těchto soustav podle časového postupu
výstavby ostění:
 Výstavba ostění až po plném vylomení profilu
 Výstavba ostění ve stádiu dílčích výlomů
Stará rakouská tunelovací metoda
(porubem, příčníková)
Moderní
rakouská
tunelovací
soustava
Moderní
rakouská
tunelovací
soustava
Belgická
(podchycovací )
tunelovací
soustava - pilířová
Jádrová (plášťová německá) tunelovací
soustava
Výdřeva při
klasické
tunelovací
metodě
Tunel T. G.
Masaryka
(Handlová –
Horná Štubňa,
1928-31,
dl. 3 011 m)
Pracovalo zde
až 905 lidí
současně,
náklady
63 mil. Kč
Vysoké přítoky
vody do tunelu
Zednická výdřeva
Projev
horninového tlaku
Modernizace
klasických
soustav

Spočívala především v
úspoře dřeva –
použitím ocelové
provizorní výstroje
(příčných žeber a
skruží a dále ocelových
či betonových pažin –
ponechaných v
definitivním betonovém
ostění jako tuhá
výztuž)
Španělsko: Tunel spojující Madrid s letištěm
Moderní tunelovací soustavy a
systémy
 VRTÁNÍ A ODSTŘEL se používá ve skalních
horninách s velmi vysokou stabilitou (velké volné
rozpětí a vysoká stabilita v čase). Výrub se vystrojuje
jen minimálně (výstroj má potom charakter pouze
obkladní = ochrana před ovětráváním), případně
vůbec ne. V ČR nejsou horniny vhodné pro tento
postup obvyklé. Velmi důležitý je správně zvolený
postup trhacích prací (pro zachování příčného Ø a
minimální rozvolnění horniny do hloubky) – viz dále
kap. „Trhací práce“
Vrtání a
odstřel
cyklický
postup
prací
PRSTENCOVÁ METODA

Nasazuje se ve skalních horninách s dostatečnou
stabilitou, příp. i v méně stabilních poloskalních
horninách a zeminách (zde doplněná o štít). Ražba
se provádí standardně plným profilem s použitím
trhací práce i TSM. Není vyloučeno ani jednoduché
členění s horní pilotní štolou:

Krátké výlomové záběry jsou bez odkladu
vystrojovány definitivní výstrojí UZAVŘENÍM
PRSTENCE. Následuje případná rychlá zakládka, a
vždy včasná výplňová aktivační injektáž. To, spolu s
rychlým postupem prací i u velkých Ø omezuje rozsah
rozvolněné zóny nad výrubem
Prstencová metoda
- postup prací
- ražba s pilotním
tunelem (štolou)
Krátké záběry zajišťují stabilitu výrubu v podélném
směru (=> volné rozpětí l*= b). Nutná je stabilita
přídě!! Nestabilní čelba ohrožuje bezpečnost a výrazně
snižuje stabilitu stropu (především v podélném směru.
Potom je nutné čelbu podepřít (obvykle kotvením příp.
přetlakem vzduchu) nebo nasadit štít (různého
systému)
 V některých případech je možné prstencovou metodu
realizovat i s některými typy provizorní výstroje (SB,
BERNOLD, rámy)
 Je-li prstenec obezdívky prováděn z dílců vysoké
hmotnosti (řádově q až t; běžně 1÷1,5 t, max. 2,5 t)
je nutný ukladač = erektor
 Pokud je používán erektor a není nasazen štít =>
erektorová ražba

Prstencová metoda
Zajištění čela
(vytvoření celíku)
Erektorová ražba
Montovaná ostění při prstencové
metodě (případně při štítování)

Litinové a ocelolitinové tubinky (tybingy)
 Plášť z litinových či ocelolitinových dílců (standardně
vylehčených – vyztužených žebry) s přírubami spojovanými
šroubením
 V dílcech injekční otvor (často s ventilem)
 Mezi tubingy se vkládá těsnění různých konstrukcí a
materiálů (drážky v podélném a příčném směru; neoprén –
guma; asfalto-azbest; temování olovem nebo aluminiem; RV
cementy ap.)
 Vystřídání => vazba podélných spár:
 Hmotnost dílců řádově v q. Jedno z nejtěžších ostění; do
silně tlačivých a zvodněných hornin; nese okamžitě po
smontování
 Tybingy jsou mimořádně drahé
 Litinové dílce mohou být namáhány jen tlakem; ocelolitinové
i tahem a ohybem – navíc jdou i svařovat (litinové obvykle
ne) a mají zhruba poloviční hmotnost
Tubingy
Základní požadavek =
co nejmenší počet
různých typů tubingů v 1
prstenci

Lemované plechy (též „lisované plechy,
Metroplechy, Liner Plates“)
 Lehké (cca 12 až 32 kg, i méně), různých rozměrů, lisované
z ocelového plechu tl. 3 až 8 mm, často s prolisy pro zesílení,
s přírubami spojovanými vystřídaně ve vazbě šroubením, s
injekčním otvorem (obvykle bez ventilu)
 = kovové bednění stavěné po prstencích, ochraňující
pracoviště. Plně nese až po zatvrdnutí injektáže
 Prstence mohou být vyztuženy (podepřeny) vnitřní skruží
 Nepoměrně jednodušší manipulace a nižší cena než u
litinových a ocelolitinových tubingů
Lemované plechy
(Metroplechy)

Ostění z betonových a železobetonových
dílců (též panelů, nesprávně tubinků)
 Podstatně levnější než kovové; hmotnost v prvních t
 Celá řada typů a systémů tvarově často odvozených od
litinových tubingů
 Požadavek na co nejmenší typovost (drahé formy,
komplikace při montáži!)
 Spojovány jsou šroubením, trny, pérem a drážkou,
zaobleným (konkávně-konvexním) spojem ap.
 Mezi dílce se vkládá těsnění, často extrémně sofistikované
(syntetická pěna, neoprén, pryskyřice, cementy apod.)
 V těžišti dílců bývá (nutný!) otvor pro uchopení ukladačem –
erektorem, současně sloužící pro injektáž
Betonové a
železobetonové dílce

Ostění z lisovaného („extrudovaného“)
betonu
 Zásadně zřizováno pouze v kombinaci se štítem
 Monolitické ostění z prostého betonu nebo drátkobetonu
 Za štítem je taženo bednění do kterého je po prstencích
betonována definitivní obezdívka
 + zbavíme se styčných spar s nutností těsnění; omezíme
deformace
povrchu
 - vysoká technologická
náročnost provádění;
složitá konstrukce
zařízení (návěsu za
štítem)

Metoda ztraceného bednění – systém
BERNOLD
 Může být použita při prstencové metodě, prstence už nemusí
být v počvě uzavírány. Jedná se o velmi neostrý přechod k
NATM, resp. jde o jedno z ostění využitelných při NATM
 Primární či sekundární obezdívka je zřizována z betonu
ukládaného do ztraceného bednění z prolamovaných nebo
žebrovaných plechů (9, 10, 11 žeber; tl. 1,25; 2; 3 mm)
nebo husté síťoviny vyztužené pruty
 Pažící plechy mohou být v zeminách zatahovány nebo
předháněny
 Běžná je kombinace s ocelovými skružemi (trvalými nebo jen
po dobu zrání betonu), s kotvením i se SB
 Technologie vhodná i pro zřizování šachet
 V počáteční fázi funkce (po osazení) je obezdívka poddajná,
posléze s tvrdnutím betonu zvyšuje svoji tuhost (konečná
tuhost odpovídá tloušťce betonu)
Spojování
prolamovaných plechů
montážním trnem
Postupné podepírání
výrubu šroubovanými
skružemi při ražení
Ztracené bednění
systému BERNOLD
Ztracené bednění
systému BERNOLD
Pracovní cyklus prstencové metody







1. Vrtání (na délku záběru nutného k postavení
prstence, dl. podle stability horniny)
2. Nabíjení a odstřel
3. Větrání
(Ad 1. až 3. splývá při strojním rozpojování TSM)
4. Nakládání a odvoz rubaniny (u TSM průběžně)
5. Stavění definitivní obezdívky
6. Vyzdění čelní zídky (= čílkování)
7. Souběžně s vrtáním dalšího záběru výplňová a
aktivační injektáž za rub ostění
Prstencová metoda - injektáž
Injektáž se provádí přes injekční otvory v tybincích
(dílech). Mezeru mezi obezdívkou a horninou je
nezbytně nutné pečlivě proinjektovat včetně záklenku
(jinak hrozí podélné porušení obezdívky puklinami)
 Injektuje se běžně cementem, někdy odděleně
(zafoukání kačírkem + injektáž)
 Injektáž je prováděna jako primární a jako sekundární
 Postup injektáže: odspodu, symetricky nahoru, s
4
kontrolou ve vyšších otvorech: 4

5
3
3
1
2
2