CIM god.55.br.4(str...), Zagreb, srpanj/kolovoz 2009.

Tehnologije miniranja kod iskopa tunela

Zdeslav Karlovac, dipl.ing.geologije

Sažetak

Radi dovršetka izgradnje punog profila autoceste Rijeka –Zagreb, te izgradnje drugog traka obilaznice grada Rijeke bilo je potrebno izvesti proboj drugih tunelskih cijevi uz već postojeće tunelske cijevi pod prometom. Radovi na iskopu izvedeni su kombinacijom miniranja i strojnog iskopa. Kako ne bi došlo do oštećenja postojećih tunelskih cijevi bilo je nužno da se miniranje za iskop provodi u strogo kontroliranim uvjetima uz ograničene seizmičke efekte. Radovi na iskopu drugih cijevi ukupno 15 tunela, uglavnom u karbonatnim stijenama, pokazali su da je miniranje klinastim zalomom znatno pogodnije i primjerenije za iskop u uslojenoj stijenskoj masi od miniranja paralelnim zalomom.______________________________________________________

1. Uvod

Miniranje u tunelu je postupak razaranja stijenske mase pomoću

eksploziva, izvodi se u ciklusima koji se sastoje od bušenja stijene,

punjenja izvedenih bušotina eksplozivom čije aktiviranje i

djelovanje razara stijenu i pretvara u sipki materijal pogodan za

građenje ili proizvodnju mineralnih sirovina, te odvoza

odminiranog materijala i po potrebi strojne dorade profila. Kraj

jednog ujedno je i početak novog radnog ciklusa u tunelu, te se

radovi ne obustavljaju osim u izvanrednim slučajevima. Kod

iskopa tunela miniranjem koristi se metoda miniranja sa plitkim

bušotinama, odnosno bušotinama duljine do 6 metara i promjerom

manjim od 75 milimetara.

Bušenje minskih bušotina u tunelu Trsat

Na rezultate miniranja utječu parametri miniranja:

- broj, raspored i dužina minskih bušotina,

- ukupna i količina eksploziva po bušotini i stupnju

paljenja,

- promjer minskih bušotina i patrona.

Prilikom miniranja razlikujemo više vrsta minskih bušotina:

- zalomne – otpucavaju se prve radi smanjenja uklještenja

stijenske mase na čelu iskopa,

- pomoćne – odbacuju odminirani materijal,

- konturne – određuju konturu iskopa, razmak između

bušotina je 10-15 promjera bušotina (0,4-0,8 metara),

otpucavaju se zadnje (''smooth blasting'', odnosno

glatko miniranje).

Količina eksploziva je najveća u zalomnim, a najmanja u

konturnim bušotinama. Koeficjent iskorištenja minskih bušotina,

ovisno o stijenskoj masi i tehnologiji miniranja varira od 80 do 100

posto.

Miniranje se kod iskopa tunela koristi kao alat za rezanje

stijenske mase, a ne za njenu potpunu destrukciju. Iako miniranje

mora biti učinkovito, najveća pažnja se posvećuje što manjoj

destrukciji okolne stijene u zidovima iskopa, te postizanju što je

moguće preciznije konture iskopa. Dakle, nastoji se na minimum

svesti prekoprofilni iskop, ali i neodminirani dio koji je kasnije

potrebno ukloniti. Ukupni minerski radovi obuhvaćaju:

- pripremne radove,

- glavne minerske radove – bušenje i primarno miniranje,

- po potrebi naknadna strojna dorada profila i naknadno miniranje.

Punjenje minskih bušotina u tunelu Čardak

Pripremni radovi obuhvaćaju prije svega izradu projekta,

odnosno elaborata miniranja, te aktivnosti organizacije miniranja.

U projektu miniranja navode se svi relevantni podaci i proračuni

vezani za miniranje i efekta miniranja. Prije početka miniranja

potrebno je osigurati nabavu, dopremu i skladištenje eksploziva i

inicijalnih sredstava. U pripremu također spada i obavještavanje

javnosti, a pogotovo čimbenika koji će osjetiti efekte miniranja.

Vrlo je važno prije i nakon završetka miniranja izvršiti detaljan

pregled i utvrđivanje stanja svih građevina u području mogućeg

utjecaja miniranja.

Svako miniranje uzrokuje i negativne efekte kao što su seizmički

efekti, buka, prašina i eksplozijom odbačeni fragmenti stijenske

mase. Zbog negativnih efekata uzrokovanih miniranjem nužno je

prije početka radova punim kapacitetom provesti pokusna

miniranja manjim kapacitetom kojima se provjerava intenzitet

negativnih efekata i pretpostavke dane u projektu miniranja. Tek

kada se potvrde teoretski dobiveni parametri može se pristupiti

miniranju punim kapacitetom. Nakon provedenog miniranja izvodi

se izvoz odminiranog materijala i prema potrebi strojna dorada

profila iskopa. Za svako miniranje obavezno se izrađuje pismeni

izvještaj o svim relevantnim činjenicama vezanim za miniranje i

rezultatima miniranja.

Svojstva stijenske mase se nejednoliko mijenjaju u pojedinim

smjerovima, a prisutna su i oštećenja, deformacije i promjene

strukture i sastava, odnosno fizičko – mehaničkih karakteristika.

Svi ti faktori utječu na rezultate miniranja, te je zbog njihove

složenosti i brojnosti njihov neposredni, pojedinačni i zbirni utjecaj

na rezultate miniranja vrlo teško predvidjeti. Upravo zato je nužno

provoditi pokusna miniranja i stalnu kontrolu rezultata miniranja

kako bi se na vrijeme moglo reagirati i eventualno korigirati

određene parametre miniranja. Razlikujemo dva osnovna skupa

utjecaja na ukupne minerske radove:

- otpor stijene na bušenje → ovisi o tvrdoći čvrstoći,

žilavosti, zrnatosti i slojevitosti stijenskog masiva,

- otpor stijene na miniranje → ovisi o svemu gore

navedenom, te o veličini prostora koji se minira.

Ovi utjecaji bitno utječu na parametre miniranja. Pored svojstava

stijenske mase na rezultate miniranja uvelike utječu i površina čela,

broj, raspored i dužina minskih bušotina, količina eksploziva po

intervalu paljenja i ukupna količina eksploziva, te vrsta zaloma.

Ovisno o kvaliteti stijenske mase iskop tunela se može izvoditi u

punom profilu ili u više faza, razradom profila.

Seizmički efekti uzrokovani miniranjem, odnosno brzina

oscilacija čestica tla ili stijenske mase uzrokovana miniranjem

ključni je kriterij kojim se ocjenjuje ugroženost pojednog objekta u

području utjecaja miniranja. Brzina oscilacija izazvanih miniranjem

u direktnoj je vezi sa količinom eksploziva koji se detonira u

pojednom intervalu paljenja, primjenjenoj tehnologiji miniranja,

udaljenošću mjesta opažanja od minskog polja, te

inženjeskogeološkim i fizičko-mehaničkim svojstvima stijenska

mase. Mjerenja seizmičkih efekata izvodi se upotrebom geofona –

uređaja koji mjere brzine ocilacija.

2. Karakteristike područja

Dio trase autoceste Rijeka – Zagreb, te zaobilaznice grada Rijeke

na kojem je trebalo izvesti radove radi dovršenja punog profila

prolazi kroz Gorski Kotar i proteže se do mora, taj prostor dio je

karbonatne platforma Dinarida. Krajolik ovog područja čine visoke

planine, planinske rijeke i potoci, jezera i krška polja, te priobalni

pojas. Ovaj gorski predio Hrvatke nalazi se između Like i

Slovenije, Jadranskog mora i Pokuplja, a pruža se u smjeru od

sjeveroistoka prema jugozapadu.

Područje Dinarida obuhvaća planinski prostor, te jadranski

priobalni prostor s otocima na jugu Hrvatske i jedna je od dvije

geotektonske cjeline koje sačinjavaju Hrvatsku. Izgrađeno je

uglavnom od karbonatnih stijena i karakteristično po svojoj

morfologiji koja je jedinstvana u svijetu. Morfološke pojave u

Dinaridima nazivamo skupnim imenom krš, a posljedica su stalne

interakcije stijene i vode u tektonski vrlo razlomljenom području.

Dinaridi su zbog svoje geološke kompleksnosti oduvijek

predstavljali izazov istraživačima, a upravo su na osnovi

proučavanja naših krških područja postavljeni temelji nauke o kršu.

U okviru Dinarida razlikuju se dvije zasebne geotektonske cjeline –

unutarnji i vanjski Dinaridi.

Unutarnji Dinaridi su uglavnom izgrađeni od mezozojskih

karbonata, mjestimično se u njima nailazi na sedimente, pretežno

klastite mlađeg paleozoika, a mlađe tercijarne naslage miocenskih

i pliocenskih sedimenata su prostorno ograničene. Na mezozojskim

karbonatima često je razvijen pokrivač od terra rosse ili naslaga

deluvijalnog podrijetla koji je nastao raspadom matične karbonatne

stijene. Znatno veći prostor obuhvaćaju vanjski Dinaridi, odnosno

područje visokog krša i jadransko obalno i priobalno područje. U

tom pojasu dominira kompleks karbonatnih stijena mezozoika i

paleogena. Neogenske naslaga vanjskih Dinarida čine slatkovodni

sedimenti bazenskog razvoja, prostorno su ograničene i velikim

dijelom se poklapaju s krškim poljima. Kvartarne pokrovne naslage

sporadično su razvijene i neznatne su debljine.

Radi dovršetka punog profila autoceste Rijeka – Zagreb i

zaobilaznice grada Rijeke bilo je potrebno izvesti proboj drugih

tunelskih cijevi uz uvjet da se u postojećim tunelskim cijevima

promet nesmetano odvija uz povremena kratkotrajna obustavljanja.

Sveukupno je izveden iskop 15 tunelskih cijevi duljine 11624

metara od kojih je 13 ukupne duljine 9523 metara kopano u

mezozojskim karbonatnim stijenama vrlo sličnih fizičko –

mehaničkih svojstava. Iskop je izvođen uglavnom u punom profilu,

a metodologija miniranja je usavršavana napredovanjem radova na

osnovu stečenih iskustava.

Stručni tim Rudarsko –geološko – naftnog fakulteta prilikom postavljanja uređaja za mjerenje seizmičkih efekata

U projektu je od samog početka učestvovao i tim stručnjaka sa

Rudarsko – geološko – naftnog fakultata u Zagrebu koji su, kao

vodeći stručnjaci u Hrvatskoj na području miniranja, provodili

kontrolu projekata miniranja i izvodili kontrolna mjerenja brzina

osicilacija uzrokovanih miniranjem. Svojim sugestijama također su

uvelike pomagali izvođačima rodova i doprinjeli sigurnošću

izvođenja radova miniranja, te ubrzavanju dinamike iskopa.

Stručnjak Rudarsko – geološko – naftnog fakulteta prilikom mjerenja seizmičkih efekata

3. Iskop druge cijevi tunela Čardak

Tunel Čardak nalazi se na dionici Kupjak – Vrbovsko autoceste

Rijeka – Zagreb i prolazi kroz istoimeno brdo smješteno između

sela Jablan i Stara Sušica. Tunel je dugačak 601 metar, pruža se u

smjeru istok – zapad od stacionaže 59+099,81 do stacionaže

59+700,81, nalazi se na oko 740 metara nadmorske visine, a

maksimalna visina nadsloja je oko 62 metra. Tunelska cijev je

projektirana na dva prometna traka i odmiče od postojeće tunelske

cijevi na način da je osni razmak tunelskih cijevi minimalno 25

metara. Bio je to prvi slučaj u Hrvatskoj da se na autocesti izvodi

iskop druge tunelske cijevi dok je postojeća tunelska cijev pod

prometom.

Položaj tunela Čardak na trasi autoceste Rijeka - Zagreb

S obzirom na složenost zahvata, a u cilju osiguravanja

maksimalne sigurnosti prometa tvrtka Autocesta Rijeka – Zagreb

ovom je izazovu pristupila s velikom pažnjom i poduzela

maksimalne mjere sigurnosti u sklopu kojih je, u suradnji s

stručnim timom RGNF-a iz Zagreba izvođaču radova, tvrtci

Konstruktor inženjering d.d. postavila pored ostalih uvjeta i

ograničenje glede seizmičkih efekata uzrokovanih miniranjem,

točnije brzine oscilacija uzrokovanih miniranjem, te je kao

granična vrijednost na oblozi postojeće tunelske cijevi postavljena

brzina oscilacija od 50 mm/s. Izvođač je bio dužan organizirati

radove na način da se dva puta dnevno, u vrijeme najmanjeg

prometnog opterećenja, na petnaestak minuta zaustavi promet u

postojećoj tunelskoj cijevi radi izvođenja miniranja.

Trasa autoceste na dijelu dionice na kojem se nalazi tunel Čardak

prolazi izrazito teškim brdovitim terenom u kojem je stijenski

masiv izgrađen od gornjotrijaskih dolomita, odnosno izmjena

stromatolitskih i kristaliničnih dolomita s dolomitnim brečama i

dolomikritima, te vapnenaca i intrabazenskih breča trijaske i jurske

starosti. Osnovna stijena ovog kompleksa je gornjotrijaski, dobro

uslojen, te umjereno do jako zdrobljen dolomit, tamno do svijetlo

sive boje. Naglašen je karakterističan krški razvoj debelo uslojenih

masivnih karbonata sa brojnim krškim fenomenima poput niza

vrtača i ponikava, te kaverni i spilja. Čitavo područje kojim prolazi

tunel Čardak tektonski je jako razlomljeno, a kao posljedica

tektonskih aktivnosti prisutni su brojni rasjedi koji razlamaju

stijensku masu i pospješuju procese trošenja.

Na trasi tunela slojevi su blago nagnuti, maksimalno do 20°. Do

stacionaže 59+220 dominantan smjer pružanja slojeva je 180°±20°,

a od te stacionaže na dalje dominira smjer 240°±20° uz

mjestimične promjene u rasjednim zonama. Pukotinski

diskontinuiteti su promjenjivog pružanja, ali su uglavnom gotovo

vertikalni. Zijev diskontinuiteta je uglavnom manji od 5

milimetara, a ispuna je ili kalcitna ili glinovito-terigena ovisno o

stupnju trošnosti i utjecaju rasjednih zona. Prilikom proboja tunela

Čardak zabilježena su dva gotovo vetikalna speleološka objekta

tipa dimnjak, relativno malih dimenzija (promjera 1-2 metra) kroz

koje se procjeđivala voda sa površine terena. Prilikom iskopa nisu

utvrđeni stalno aktivni dotoci vode, već samo povremeni tokovi

kao posljedica procjeđivanja s površine terena u vrijeme oborina.

Za vrijeme iskopa kostantno je izvođeno inženjerskogeološko

katriranje na osnovu kojeg se provodila kategorizacoija stijenske

mase prema geomehaničkoj (RMR) kategorizaciji, te kontrolno

prema Q sustavu paraleno sa svakim korakom napredovanja čela

iskopa. Geološko praćenje iskopa pokazalo je da je stijenska masa

kvalitetnija nego je to bilo predviđeno geotehničkim projektom.

TUNEL ČARDAK Projektirano Izvedeno

kategorija st. mase (RMR)

dužina udio dužina udio

(m) (%) (m) (%)

II  -  - 137,10   22,82

III 160 26,62 315,1 52,44

IV 140 23,29 25 4,16

V 254 42,26 79,8 13,28

Portalna zona 47 7,83 43,9 7,3

UKUPNO: 601 100 601 100

Tunel Čardak – odnos predviđenih i stvarnih kategorija stijenske

mase na trasi tunela

S obzirom da je iskop desne cijevi tunela Čardak bio prvi slučaj

da se na autocesti u Hrvatskoj izvodi iskop druge tunelske cijevi uz

uvjet nesmetanog odvijanja prometa u postojećoj tunelskoj cijevi,

izvođač je u projektu miniranja obradio četiri moguća načina

iskopa miniranjem:

- iskop punog profila primjenom paralelnog zaloma s

jednom centralnom buštotinom promjera 102 milimetra,

- miniranje punog profila primjenom klinastog zaloma,

- miniranje u dvije etaže primjenom paralelnog zaloma,

- miniranje u dvije etaže peimjenom klinastog zaloma.

Za sve navedene mogućnosti na osnovi proračuna predviđen je broj

minskih bušotina, njihove dubine i određena je količina eksploziva

po bušotini.

Iskop je započet u punom profilu primjenom paralelnog zaloma s

jednom centralnom buštotinom promjera 102 milimetra i ukupno

87 minskih bušotina dubine 2,5 metara i promjera 48 milimetara, a

ukupno je korišteno 173 kilograma eksploziva. Seizmički efekti

uzrokovani miniranjem mjereni su na četiri pozicije na oblozi

postojeće tunelske cijevi. Mjerenja su pokazala da ovakav način

iskopa miniranjem ne daje željene rezultate, te da su seizmički

efekti uzrokovani miniranjem znatno veći nego je to bilo

predviđeno projektom, te su brzine oscilacija bile gotovo dvostruko

veće od dozvoljenih.

Položaj mjesta opažanja brzina oscilacija na oblozi postojeće

tunelska cijevi u tunelu Čardak

Izvođač je postupno povećavao broj minskih bušotina i

smanjivao njihovu dubinu, te provodio miniranja punog profila

paralelnim zalomom sa dvije centralne bušotine, a zatim i klinastim

zalomom uz konstantno smanjivanje količine eksploziva. Nakon

početnih 20 miniranja samo su u 4 slučaja brzine oscilacija

izazvanih miniranjem bile u okviru dozvoljenih vrijednosti, a tek je

povećanjem broja bušotina na 100-110, smanjenjem njihove dubine

na 1,60 -1,70 metara, te smanjenjem količine eksploziva na 120-

140 kilograma uz primjenu paralelnog zaloma sa dvije centralne

bušotine izvođač uspio svesti seizmičke efekte u zadane okvire.

Shema rasporeda minskih bušotina u tunelu Čardak

Miniranje paralelnim zalomom karakteristično je po tome što je

nagib minskih bušotina određen uzdužnom osi tunela s kojom su

sve minske bušotine paralelne. Kod ovakvog načina miniranja ne

uzimaju se u obzir strukturno – teksturne karakteristike stijenske

mase. Kako su sve minske bušotine međusobno paralelne njihovo

je bušenje jednostavnije, ali zahtjeva i veliku preciznost. Ako

prilikom bušenja dođe do odstupanja od zadanog pravca minskih

bušotina to znatno utječe na rezultate miniranja. Prazna bušotina ili

više njih u zalomu služe za izboj materijala. S obzirom na raspored

zalomnih i praznih bušotina razlikujemo prizmatske i cilindarske

paralelne zalome. U tunelu Čardak korišten je cilindarski paralelni

zalom sa dvije centralne bušotine.

Shema rasporeda zalomnih bušotina u tunelu Čardak

Iskop miniranjem tunela Čardak započeo je 31.05.2005. godine, a

završio 14.11.2005. godine. Tijekom iskopa ostvarena je prosječan

dinamika napredovanja od oko 3,34 metra po danu. U tom periodu

izvedno je sveukupno 319 miniranja, a u 56 slučajeva brzine

oscilacija izazvanih miniranjem bile su veće od dozvoljenih 50

mm/s. Prekoračenja su u oko 20 slučajeva bila veća od 75 mm/s, a

u 5 slučajeva, uglavnom na početku miniranja, su bila i veća od 100

mm/s. Već nakon 10 desetak miniranja bilo je očito da je mjerenje

brzina oscilacija u kaloti postojeće cijevi, te na oblozi nasuprot

minskog polja suvišno jer na tim mjernim mjestima (MO-3 i MO-

4) vrijednosti brzine oscilacija nisu prelazile granične vrijednosti.

4. Iskop druge cijevi tunela Trsat

Tunel Trsat nalazi se na obilaznici grada Rijeke na samom rubu

kanjona Rječine, a prolazi ispod gradske četvrti Trsat. Tunel je

dugačak ukupno 857,60 metara i pruža se u smjeru istok – zapad

od km 0+080,55 do km 0+938,15. Istočni portal je na oko 120, a

zapadni na oko 106 metara nadmorske visine, a maksimalna visina

nadsloja je 82 metra. Tunelska cijev projektirana je na dva

prometna traka i odmiče od postojeće tunelske cijevi na način da je

minimalni osni razmak 25 metara. Izvedena su i dva pješačka

interventna prolaza između tunelskih cijevi.

Položaj tunela Trsat na trasi zaobilaznice grada Rijeke

Usprkos iskustvu stečenom na iskopu tunela prilikom izgradnje

punog profila autoceste, iskop ovog tunela bio je specifičan po

tome što se odvijao u gradu, uz vrlo ograničeni prostor na gradilištu

i uz znatno otežane uvjete transporta. Kako tunel prolazi ispod

gradskog naselja, a postojeća tunelska cijev izgrađena je krajem

sedamdesetih godina dvadesetog stoljeća, tvrtka Autocesta Rijeka –

Zagreb je nakon konzultacija s stručnim timom RGNF-a iz Zagreba

izvođaču radova Hidroelektra niskogradnja d.d. postavila

ograničenje brzina oscilacija uzrokovanih miniranjem, te je kao

graničnu vrijednost na oblozi postojeće tunelske cijevi postavljena

vrijednost od 30 mm/s, a na objektima iznad trase tunela 20 mm/s.

Iskustva sa prethodno iskopanih tunelskih cijevi pokazala su da su

za mjerenje seizmičkih efekata na postojećoj tunelskoj cijevi

dovoljna dva mjesta opažanja.

Položaj mjesta opažanja brzina oscilacija na oblozi postojeće

tunelska cijevi u tunelu Trsat

Osim mjerenja seizmičkih efekata na oblozi postojeće tunelske

cijevi izvođač je provodio i seizmički monitoring na objektima

iznad trase tunela. Izvođač je bio dužan organizirati radove na

način da se dva puta dnevno, u vrijeme najmanjeg prometnog

opterećenja na petnaestak minuta zaustavi promet u postojećoj

tunelskoj cijevi radi izvođenja miniranja.

Trasa obilaznice grada Rijeke dijelom dionice na kojem se nalazi

tunel Trsat prolazi izrazito teškim brdovitim terenom koji je

izgrađen od tri različita stijenska kompleksa sačinjena od krednih i

paleogenskih vapnenaca, te paleogenskog fliša. Geološka građa

predmetnog područja je vrlo složena, a cijeli je kompleks znatno

tektonski poremećen što uvelike pospješuje procese trošenja

karbonata. Kredni vapenenci su grebenskog tipa, paleogenski

vapnenci su foraminiferski, a paleogenske flišne naslage tvore

glinoviti siltiti i sitnozrni pješčenjaci.

Na trasi tunela razlikujemo ukupno šest geotehničkih, odnosno

litostratigrafskih jedinica čije se strukturno–teksturne karakteristike

znatno razlikuju. Tijekom iskopa zabilježeno je više rasjednih zona

kao posljedica intenzivne tektonike u području. Od stacionaže

0+602 do stacionaže 0+610 zabilježen je speleološki objekt tipa

dimnjak s promjerom u bazi od oko 5 metara koji se prema kaloti

sužava na oko 2 metra. Pored toga zabilježena su još 2 manja

speleološka objekta istog tipa. Tijekom iskopa nisu utvrđeni stalni

dotoci vode, već samo povremeni tokovi kao posljedica

procjeđivanja s površine terena u vrijeme oborina.

TUNEL TRSAT Projektirano Izvedeno

kategorija st. mase (RMR)

dužina udio dužina udio

(m) (%) (m) (%)

II 193 22,49 - -

III 270 31,47 312 36,36

IV 176 20,51 368 42,89

V 159 18,53 118 13,75

ISKOPANI DIO 29 3,38 29 3,38

Portalna zona 31 3,61 31 3,61

UKUPNO: 858 100,00 858 100

Tunel Trsat – odnos predviđenih i stvarnih kategorija stijenske

mase na trasi tunela

Za vrijeme iskopa konstantno je izvođeno inženjerskogeološko

kartiranje na osnovi kojeg se provodila kategorizacija stijenske

mase prema geomehaničkoj (RMR) kategorizaciji, te kontrolno

prema Q sustavu paralelno sa svakim korakom napredovanja čela

iskopa. Geološko praćenje iskopa pokazalo je da je stijenska masa

slabije kvalitete nego je to bilo predviđeno geotehničkim

projektom.

S obzirom na iskustvo stečeno na izgradnji punog profila

autoceste izvođač radova je u projektu miniranja predvidio iskop

tunela u punom profilu primjenom dvostrukog klinastog zaloma sa

bušotinama promjera 45 milimetaram, te je predvidio ukupno 136

minskih bušotina, njihove dubine od 1,50 do 3,20 metara ovisno o

kategoriji stijenske mase, te ukupnu količinu eksploziva od 90 do

210 kilograma ovisno dubini minskih bušotina.

Shema rasporeda minskih bušotina u tunelu Trsat

Miniranje klinastim zalomom je karakterisično po tome što

zalomne bušotine tvore klin, te se nagib klina može prilagoditi

diskontinuitetima u stijenskoj masi. Takvom prolagodbom nagiba

klina i iskorištavanjem oslabljenjih pravaca u stijeni pospješuju se

rezultati miniranja i povećava učinkovitost. Kod miniranja

klinastim zalomom nešto je složenije bušenje zalomnih buština, no

uz današnje bušaće garniture kod kojih se bušenje kontrolira

kompjuterski to više ne predstavlja problem.

Shema zalomnih bušotina u tunelu Trsat

Iskop miniranjem tunela Trsat započeo je 12.05.2008. godine i

završen je 31.11.2008. godine. Ukupno je izveden iskop 749 metara

tunel za 203 dana čime je ostvaren prosječni dnevni napredak od

3,69 metra po danu. Izvedeno je sveukupno 293 miniranja, a u 31

slučaju prekoračena je dozvoljena brzina oscilacija na oblozi

postojeće tunelske cijevi od 30 mm/s. Prekoračenja su samo u

jednom slučaju prešla 50 mm/s i to prilikom iskopa pješačkog

prolaza u postojeću tunelsku cijev.

5. Usporedba miniranja paralelnim i klinastim

zalomom

Iskop tunela Čardak i Trsat uglavnom je izvođen u uslojenoj

karbonatnoj stijenskoj masi sličnih fizičko-mehaničkih svojstava, te

se, s obzirom da su prilikom njihovih iskopa postojale razlike u

tehnologiji miniranja, usporedbom postignutih rezultata dobiva i

uvid u efikasnost primjenjenihe tehnologija. Prilikom usporedbe

valja imati na umu da je tunel Čardak bio prvi tunel kod kojeg je

druga cijev bila kopana uz uvjet nesmetanog odvijanja prometa

kroz postojeću cijev, a tunel Trsat je izvođen nakon što je uz takve

uvjete izveden iskop ukupno 11 tunelskih cijevi.

parametar miniranja ČARDAK TRSAT

zalom paralelni klinasti

ograničenje 50 mm/s 30 mm/s

broj bušotina 100-110 136

stupnjevi paljenja 18 18

ukupno eksploziva (sr.vr.) 120-140 kg

150 kg

napredovanje po miniranju (sr.vr)

1,75 m 2,56 m

Usporedba parametara miniranja tunela Čardak i Trsat

Prilikom iskopa tunela Čardak ostvareno je prosječno dnevno

napredovanje od 3,34 metra po danu, a u tunelu Trsat je ono

iznosilo 3,69 metara po danu, no prilikom iskopa tunela Čardak

izvođaču radova su uglavnom odobravana tri termina miniranja za

razliku od dva termina kod iskopa tunela Trsat. Također treba imati

na umu i da je stijenska masa u tunelu Trsat bila lošija nego u

tunelu Čardak. Navedeno je očito iz omjera duljina primarnih

podgradnih sklopova ugrađenih u tunelima.

Pošto tunel Trsat prolazi ispod gradskog naselja, te je postojeća

tunelska cijev izgrađena gotov 30 godina prije gradnje druge

tunelske cijevi, u tunelu trast postavljena je i manja dozvoljena

vrijednost brzina oscilacija, no poučen iskustvom prijašnjih radova

na dovršetku punog profila autoceste izvođač radova izveo je

miniranje bez značajnijih poteškoća i prekoračenja dozvoljenih

vrijednosti brzina oscilacija.

Usporedba uvjeta i rezultata iskopa tunela Čardak i Trsat

Dok je kod paralelnog zaloma smjer zalomnih bušotina

predodređen uzdužnom osi tunela, kod klinastog zaloma se smjer

zalomnih bušotina postavlja što okomitije na dominantne

diskontinuitete u stijenskoj masi čime se iskorištavaju oslabljeni

smjerovi u stijenskoj masi. Usprkos manje kvalitetnoj stijenskoj

masi u tunelu Trsat je uz stroža ograničenja seizmičkih efekata

ostvaren veći napredak po miniranju, te je uz približno isti broj

miniranja izvedeno gotovo 50% više tunelskog iskopa.

6. Zaključak

Tunela Čardak bio je prvi slučaj u Hrvatskoj da se na autocesti

izvodi iskop druge tunelske cijevi uz uvjet nesmetanog odvijanja

prometa kroz postojeću tunelsku cijev. Iskop druge cijevi tunela

Trsat izvođen je nakon što je prethodno uz navedene uvjete

iskopano 11 tunelskih cijevi prilikom izgradnje punog profila

autocesta Rijeka – Zagreb. U oba slučaja iskop je uglavnom

izvođen u uslojenoj karbonatnoj stijenoskoj masi. Iako s obzirom

na stečeno iskustvo i razlike u kvaliteti stijenske mase usporedba

ova dva tunela možda i nije najprimjerenija, ipak ona daje odličan

uvid u razlike između tehnologija miniranja paralelnim i klinastim

zalomom.

Prilikom iskopa tunela Čardak primjenjivan je paralelni zalom, a

prilikom iskopa tunela Trast primjenjivan je klinasti zalom. Bitna

razlika između ove dvije tehnologije je u tome što je kod

paralelnog zaloma smjer zalomnih bušotina određen uzdužnom osi

tunela, a kod klinastog zaloma se zalomne bušotine postavljaju što

okomitije na slojne plohe, odnosno oslabljene smjerove u stijenskoj

masi. Iskorištavanjem oslabljenih smjerova u stijenskoj masi kod

klinastog zaloma usmjerava se djelovanje energije eksplozije što

omogućuje veći korak napredovanja uz slabije seizmičke efekte

prilikom miniranja.

U stijenskoj masi podjednake kvalitete je uz neznatno veći

ukupan broj minskih bušotina i gotovo jednaku količinu

eksploziva primjenom klinastog zaloma postizani su znatno bolji

rezultati nego kod paralelnog zaloma. Većim korakom

napredovanja uz slabije seizmičke efekta bitno se smanjuje

destrukcija okolne stijenske mase i objekata u zoni utjecaja

miniranja, vjerojatnost pogreške prilikom povezivanja mina i

ubrzava dinamika iskopa. Time se u konačnici znatno smanjuju

troškovi i rizici prilikom izovđenja radova na iskopu.

Navedeno je jasni pokazatelj da je za iskop u uslojenoj stijenskoj

masi primjerenija i pogodnija upotreba klinastog zaloma jer se

njegovom upotrebom prilikom miniranja postižu bolji rezultati uz

znatno smanjenje negativnog djelovanja miniranja, rizika i

troškova.

Literatura:

1. Arhiva ARZ-a2. Jovanović P.: ''Izrada podzemnih prostorija velikog profila'', Građevinska

knjiga, Beograd, 1984.3. Karlovac Z.:''Miniranje prilikom iskopa tunela Čardak na autocesti Rijeka

– Zagreb'', RGNF Zagreb, Seminarski rad, 2008.4. Langefors U. & Kihlstrom B.:''The modern technique of rock blasting'',

Wiley, New York, 1978.

Summary

Mining technologies in tunnel excavation

Zdeslav Karlovac,dipl.ing.geol

For construction completion of highway Rijeka – Zagreb full profile and bypass of Rijeka city second tunnel tubes had to be excavated while existing tunnel tubes were in use. Excavation works were carried out as a combination of mining and mechanical excavation. Mining was conducted in strictly controled conditions and with limited seismic efects so that existing tunnel tubes and surrounding buildings did not sustain any damage. Excavation works on total of fifteen tunnel tubes in mostly carbonate rocks have shown that for excavation in stratified rocks mining with V – cut is far more suitable and appropriate than mining with parallel hole cut.