SADRŽAJ

1. SAŽETAK ............................................................................................ 2

2.UVOD............................................................................................................3

3.TBM...............................................................................................................4

3.1STROJEVI SA ŠTITOM.............................................................................53.2Strojevi za iskop u punom profilu................................................................7

3.3rad TBM-a....................................................................................................7

3.4Karakteristike TBM-a.................................................................................9

3.4.1prednosti TBM.......................................................................................10

3.4.2nedostaci TBM......................................................................................10

4.ZADATAK:Iskop tunela tunelskom bušilicom (TBM) i transport iskop..12

4.1.A40G FS..................................................................................................13

4.2TBM EPBM.............................................................................................15

4.3Učinak TBM-a.........................................................................................17

4.4TROŠKOVNIK......................................................................................18

5.LITERATURA..........................................................................................19

1

1.SAŽETAKU ovom seminarskom radu uzeli smo temu iskop tunela tunelskom bušilicom (TBM) i transport materijala.Kod izračuna zadatka koristit ćemo tunelsku bušilicu TBM(Eng. Tunel Boring Machine) EPBM te vozilo za odvoz materijala damper marke VolvoA40G. U nastavku će biti navedena njihova obilježja ,opisi i karakteristike. TBM spadaja u skupinu strojeva za zemljane radove, on ima važnu ulogu u iskopavanju tunela, bez njega ne bi bilo moguće realizirati određene građevinske projekte. Uporaba TBM-a omogućava nam da u kratkom vremenskom roku što lakše obavimo velike građevinske pothvate. TBM je pogodan u teškim geološkim uvjetima pošto je punog profila, a isto tako moguće je s njim kopati na mjestima gdje ima vode. Damperi su sredstva autoprijevoza posebice krupno miniranih kamenih i sličnih gradiva. Mogu se koristiti na neuređenim prometnicama (makadamima). Ti strojevi pružaju snagu, čvrstoću i pouzdanost potrebnu da se maksimalno poveća produktivnost na teškim gradilištima.

KLJUČNE RIJEČI: DAMPER,TBM,ISKOP

2

2.UVODTema našeg seminarskog rada iz kolegija Građevinska mehanizacija je iskop tunela tunelskom bušilicom (TBM) i transport iskopa na deponij.

TrebalI smo organizirati iskop tunela duljine 1950 metara pomoću TBM-a i transport iskopa iskopanog sitnog kamenog materjala na deponij. Transport materijala se izvodi damperima marke volvoA40G makadamskim putem na deponij. Deponij je udaljen 1000 metara, od kojih je 700 metara u nagibu uz prosjećnu visinsku razliku +100m. Promjer tunela je 7.8 metara.

Odabrali smo temu o tunelskim bušilicama jer smo htjeli saznati nešto više o TBM strojevima koji se koriste za bušenje tunela u cijelom svijetu.

3

3.TBMTBM (engl. Tunnel boring machine), je oblik složene tehnološke opreme koja obuhvaća otkopne rotacijske strojeve i neke vrste rotacijskih štitova za mehanički iskop tunela u svim vrstama stijena u punom kružnom poprečnom presjeku.

Mogu biti koncepirani za bušenje čvrste i tvrde stabilne stijene ili za bušenje srednje čvrste,

odnosno razmjerno meke stijene, ili kao otkopni rotacijski štitovi za iskop nestabilnih jako

razlomljenih polučvrstih trošnih stijena. Ovaj se stroj često naziva „krtica“, iako način njihova

rada nikako ne odgovara načinu krtičina kopanja podzemnih hodnika.

Ovisno o konstrukciji strojevi se dijele na :

Strojevi za iskop u punom profilu (krtice)

Strojevi s pokretnom glavom

Blind shaft borer (bušenje)

Raise borer (bušenje prema gore )

Ovisno o tome koristi li se štit ,strojevi se dijele na :

Strojevi sa štitom

Strojevi bez štita

Ovisno o materijalu u kojem se tunel kopa strojevi se mogu podijeliti u dvije skupine :

Strojevi za iskop stijena

Strojevi za iskop u tlu

TBM Ø 15,1 M- MADRID M30

4

3.1Strojevi sa štitomŠtit je čelični valjak koji ima promjer tunela i pod čijom se zaštitom vrši iskop. Koristi se za

iskop tunela u teškim geotehničkim uvjetima kada je teško osigurati stabilnost nepodgrađenog

tunela (čela, kalote, balote bokova). Štit se u tunelogradnji prvi put koristio za prolaz ispod

rijeke Temze u Londonu 1823. godine. Gotovo redovito, konačna obloga tunela se ugrađuje

ispod štita tako da je materijal u kojem se kopa tunel vidljiv isključivo na čelu tunela. Kod

cestovnih i željezničkih tunela, obloga se sastoji od prefabriciranih betonskih elemenata dok

kod mikrotunela obloga može biti od betona koji se ugrađuju na licu mjesta.

Štit može biti: -otvoren

-zatvoren

Pod otvorenim se štitom podrazumijeva štit koji je otvoren prema čelu iskopa. Iskop se kod

ovih štitova vrši ručno ili strojno (glodači, bageri, miniranje…). Ako se pojavi problem

prodora podzemne vode, izvodi se štit sa komprimiranim zrakom. Ovaj štit radi na istom

principu kao i kesoni za iskop temelja ispod nivoa podzemne vode. Otvoreni štitovi često

imaju čelične ploče za podupiranje čela iskopa kad je čelo nestabilno.

Zatvoreni se štit koristi isključivo sa strojevima za iskop tunela u punom profilu. Tada je štit sastavni dio konstrukcije stroja. Na čelu štita se nalazi rotirajuća rezna glava koja vrši iskop. Stabilnost čela se obično osigurava bentonitnom suspenzijom koja popunjava prostor rezne glave ili u posebnim slučajevima samo iskopano osigurava stabilnost čela

5

TBM SA ŠTITOM

TBM BEZ ŠTITA

6

3.2Strojevi za iskop u punom profiluStrojevi za iskop u punom profilu mogu napredovati 150 m na dan, 500 metara na tjedan, 2

km na mjesec ili čak 15 km na godinu. Međutim nepredvidivi teški geološki uvjeti mogu

zaustaviti napredovanje stroja u dugom vremenskom periodu (više mjeseci do godinu dana ).

Na projektu Madrid M30 postignut je učinak Herrenknecht strojem od 500metara na mjesec.

Obično se misli da stroj za iskop tunela u punom profilu može kopati samo tunel kružnog

poprečnog presjeka. Međutim, koriste se i strojevi koji kopaju eliptični poprečni presjek. Kod

njih rezna glava nije okomita na os stroja. Također kombinacijom više strojeva u jednu

cijelinu dobiju se različiti oblici poprečnog presjeka tunela.

DJELOVI TBM

3.3rad TBM-aTBM radi na način da tiska okretnu bušaću glavu na čelo iskopa, a po njoj su raspoređeni

određeni alati-rezači. Prevladava uglavnom koncepcija diskrezača. Oni se okreću kao kotači i

7

putuju koncentričnim krugovima po čelu iskopa. Pri tome na njih istodobno djeluje tlačna

sila, uslijed čega oštrica rezača djeluje poput klina koji razara stijenu u obliku pločica. TBM

obavlja istodobno niz radnih operacija, kao što je iskop stijene, zahvaćanje iskopanog

materijala te njegovo premještanje kroz TBM i punjenje transportnih sredstava iza sebe.

TBM kao tehnički sustav za sebe obuhvaća nekoliko podsustava: za bušenje, za upiranje i

podupiranje, za unutrašnji transport iskopanog materijala, za otprašivanje, za odvodnju, za

pogon, za energetiku, za upravljanje itd. Pogonski i energetski podsustav zajedno s dijelom

transportnoga podsustava i podsustavom za otprašivanje te ostalom pomoćnom opremom

za rad čine pomoćni podsustav TBM-a.

• Stabilnost čela iskopa temelji se na upotrebi iskopanog materijala koji se miješa i unosi u

komoru za iskopani materijal. Radi se o mješavini različite viskoznosti i plastičnosti koja

održava i kontrolira izjednačenost tlaka na okolno tlo, čime se osigurava stabilnost čela

iskopa tijekom napredovanja stroja.

• Tlak stroja na čelu iskopa treba biti usklađen s tlakom tla, a hidrauličko opterećenje varira

ovisno o potisku samog stroja i količini iskopanog tla te brzini njegova prolaza kroz pužasti

transporter.

• Kako stroj napreduje, tlak na čelu ovisi o brzini izlaza iz transportera i potisku stroja na

preše koje se nalaze na stražnjem dijelu štita. Tlak u komori za iskopani materijal kontroliraju

4 detektora tlaka (za 8-metarsko područje štita) koji su instalirani na stražnjem zidu komore

za iskopani materijal (na takozvanoj “pregradi“). Ovim se regulacijskim sustavom izravno

kontrolira i regulira stabilnost u zoni čela iskopa.

• Materijal koji se nalazi u komori za iskopani materijal treba držati pod tlakom, a količine

zemljanog materijala koje se iskopavaju i ispuštaju preko pužastog transportera moraju biti

stalno jednake. Zbog toga je brzina rotiranja puža promjenljiva i treba ju usklađivati s

promjenljivom brzinom napredovanja stroja. Tlak u komori za iskopani materijal obično je za

0,2 bara veći od tlaka tla (tlak tla + tlak vode). Taj se tlak postavlja unutar raspona u kojem je

pasivni tlak tla gornja granica, dok je aktivni tlak tla donja granica.

• Ponekad se na čelu iskopa moraju injektirati fluidifikatori, što je potrebno kada nema

dovoljno supstancija za vezivanje praha i gline, a iskopano tlo mora imati neka svojstva kao

npr.:

8

a) mora biti stišljivo

b) mora imati sposobnost plastičnog tečenja koje omogućuje adekvatno miješanje i

ispuštanje kroz pužasti transporter. Zato se ponekad ubrizgava pjena da bi se dobila

potrebna svojstva plastičnog tečenja

3.4Karakteristike TBM-a

Primjena rotacijskih bušaćih strojeva (TBM) danas je uobičajena kada je opravdana njihova

gospodarstvena prihvatljivost. Tunel se isplati izgraditi TBM tehnologijom kada je duljina

tunela barem 2 km, bez obzira na promjer. U drugim slučajevima TBM se primjenjuje u

mekim tlima kada su zahvati za povećanje stabilnosti tla toliki da je primjena stroja sigurnija i

jeftinija ili daje manja slijeganja površine. Razina kvalitete TBM strojeva na tržištu može se

ocijeniti kao visoka. Bušenje TBM-o nije baš jeftino i koristi se kod većih građevinskih

projekata. U izgradnji je tunel ispod Alpa, Gotthard, koji bi nakon izgradnje trebao postati

najduži tunel na svijetu s dužinom od 57 kilometara. Tunel bi se trebao završiti 2017. godine.

Gradnja tunela koštat će 7 miljardi eura. Istim strojevima izgrađen je i dobro poznati tunel

koji spaja Englesku i Francusku, tunel La Manche, dužine 50 kilometara. Glavni tuneli rađeni

su sa 6 strojeva ˝krtica˝ sa strane Engleske i sa 5 od strane Francuske. S obzirom da je dubina

kanala ispod La Manche oko 100 metara, strojevi su konstruirani da mogu podnjeti

hidrostatske pritiske do 10 bara. Strojeve su izradile tvrtke Robbins i Kawasaki i predstavljaju

posljednje dostignuće u ovoj tehnologiji.

9

3.4.1prednosti TBM

TBM može bušiti u krivinama i do 200 m radijusa zahvaljujući konstrukciji, tj. zglobnoj

izvedbi štita.

Mogu napredovati za 500 metara u jednom mjesecu.

Kontinuirani rad na iskopu i transportu, bez prekida i radnih ciklusa

Nema opasnosti koje prijete od miniranja

Nema vanprofilskih višaka ni manjaka, odnosno postiže se pravilna kontura iskopa

Degradacija i oštećenja stijenske mase su minimalna,te su i podzemni pritisci manji, a

kontaktni modul veći

Veliki radni učinci

Tip reznih alata na rotacionoj bušaćoj glavi zavisi od karakteristika stijenske mase, odnosno,

tvrdoče i monoaksijalne čvrstoće, i prema tim pokazateljima gruba podijela je slijedeća:

Mekane stijene - manje od 30 Mpa - rezači u obliku zuba

Čvrste stijene - manje od 130 Mpa - diskovi

Veoma čvrste stijene - 130 do 180 Mpa - valjci sa bradavicama

Za stijene čvršće od 180 MPa obično prednost imaju metode miniranja. Najčešće se

primjenjuju.

3.4.2nedostaci TBM

Velika investicijska ulaganja

Veliki pripremni radovi

Veliki troškovi servisiranja

Veoma nepovoljno na radne efekte utječu česte promjene karakteristika stijenske

mase.

Naročiti problemi se javljaju kada se materijali često mijenjaju, jer se tada moraju

mijenjati i rezni alati. To predstavlja velike zastoje u radu. U tim slučajevima treba

detaljno ispitati da li se isplati korisiti TBM. Iz ovih razloga tunel ispod La Mancha

ima izlomljenu trasu, a ne pravac jer je stalno pračen jedno te isti masiv.

Pitanje opravdanosti primjene TBM-a postavlja se i u slučajevima kada je stijnska

10

masa nižih karakteristika, jer iskopi tada nisu stabilni, a kod primjene TBM-a osnovni

preduvijet je da nakon iskopa podzemni kanal ostaje stabilan. Vrlo je bitan servis i

održavanje ovog stroja. Ako se pokvari u tunelu šteta je ogromna jer je potrebno

vrijeme da se rastavi na dijelove i to je izuzetno teško, a ponekad se moraju tuneli

napustiti. Vrlo teško se popravljaju u tunelu u kojem rade.

UZDUŽNI PRESJEK TBM

11

4.ZADATAK:Iskop tunela tunelskom bušilicom (TBM) i

transport iskopa

            Treba organizirati iskop tunela duljine 1950 m pomoću TBM (Tunnel Boring Machine) i transport iskopa iskopanog sitnog kamenog materijala na deponiju. Promjer zadanog  profila iskopa tunela je 7.8 m, a očekivano prosječno dnevno napredovanje iznosi 10 m. Transport materijala se izvodi damperima, makadamskim putem na deponiju, koja je udaljena 1000 m, od kojih je 700 m u nagibu uz prosječnu visinsku razliku +100 m.

Za određivanje vremena trajanja puta dampera obavezno koristiti vučni pasoš (Travel Performance , Rimpull-Speed-Gradeability ) i kočni pasoš (Retarder ) vozila, uz odgovarajuće koeficijente korekcije brzine i parametre u skladu s materijalom i stanjem puta.

Odredite optimalne računske vrijednosti ulaznih parametara za odabrane strojeve, zadani materijal i uvjete rada, na dobro organiziranom gradilištu.

Odaberite odgovarajuće strojeve, provedite proračun praktičnog, planiranog učinka za odabranu grupu strojeva i na temelju analize praktičnog učinka u zadanim uvjetima uskladite međusobno njihov rad.

Treba odrediti ukupne količine i trajanje radova za optimalnu dinamiku izvođenja.Na temelju izvršene analize planiranog učinka treba izraditi troškovničke stavke za

navedene radove.

12

4.1.A40G FS

13

damper riješenje vremena puta i količine odvoza materijalaldo1000m=1km

vrijeme istovara ti=1min

vrijeme manevra tm=3min

koficijent punjenja kp=0,95 -sitni kameni materijal

koficijent rastresitosti kr=0,75

vpomax=11,5km/h- odredeno preva vucnom pasosu

q=24m3

Qc=q*kp

Qc=22.8m3/ciklusu

UČINAK PO SATU

Tc=tu+tvo+tvp+ti+tm

tu=Qc/Utu

tu=22.8/114=0,20h=12min

tvo=ldo/vpo=1/11,5=0.08h=5,21min

tvp=ldp/vp=1:50=1.2min

Tc=11+5.21+1.2+3+1=22.41min

nc=60/Tc=2,67 ciklusa/h

PRORAČUN TEORESKOG UČINKA Ut ZA SITNI KAMENI MATERIJAL-bager na gusjenicama

Ut=nc*Qc

14

Ut=22.8*2,8

Ut=63,84m3/h

PRAKTIČKI UČINAK Up ZA SITNI KAMENI MATERIJAL (kog=0,83 krv=0,92)

Up=kog*krv*Ut

Up=48,73m3/h=49

ndam=Upbag/Updam=64/49=1,30 =2:1

4.2TBM EPBM

podaci o stroju

15

općenito o stroju

• Štit

− rezna glava promjera 8,03 m s reznim zubima i diskovima

− rezne krune: 66 za svaki smjer okretanja, ukupno 132 krune montirane na držače

− rezni diskovi: 20 trostrukih valjkastih rezača (15½"), 6 razmještenih po obodu i 4 na prednjoj

strani

• Tijelo štita

− čelično kućište, zglobni pomak u četiri smjera

• Pužasti transporter

− središnji puž promjera 800 mm, korak navoja 650 mm

• Podizač (erektor)

− prstenasti jednoručni podizač tunelske obloge s mehaničkim zahvatom u sredini segmenta,

radijsko upravljanje s kontrolnog pulta

• Stražnji zatvarač

− prednja klizna oplata sa školjkastim zatvaračem od gume i savitljivog metala

• Injektiranje

− metoda s ekstrudiranim betonom

• Sustav za injektiranje

− 5 mlaznica na prednjoj strani, 16 otvora u tijelu štita, injektiranje tekuće kemijske smjese za

injektiranje

• Mjerenje potiska tla

− 4 detektora tlaka na stražnjem zidu komore za iskopani materijal

• Sustav navođenja

− ZED 260 sa zglobnom jedinicom

• Sustav podrške

− 5 osnovnih sklopova za glavnu opremu štita

− 3 dodatna sklopa za dopremu električne energije, za ventilaciju i za komprimirani zrak

− 2 vlaka za iskopani materijal i segmente

− 1 vlak za mort

Odvoz iskopanog materijala

− trakasti transporter 58 m, širine 800 mm, kapacitet: 600 t/h

• Ventilacija

− ventilator 20 m3/s, ventilacijska cijev promjera 1200 mm

16

Kako se EPBM upotrebljava u poroznom tlu s niskim nadslojem, valja primijeniti i neke dodatne mjere u svrhu kontroliranja i smanjivanja površinskih slijeganja.Najveća kretanja na površini razvijaju se u trenutku kada segmentna obloga napušta rep štita te kada prostor između obloge i iskopanog tla još nije ispunjen. Da bi se ispunio prostor između segmentne obloge i iskopanog tla rabi se postupak Hochtief s ekstrudiranimbetonom. Taj postupak omogućuje trenutačno ispunjavanje prstenastog prostora između segmenata i tla. Zbog pretlaka koji se razvija u toku ovog injektiranja, ekstrudirani beton nosi tlo i sprečava njegovu dekompresiju i popuštanje.

4.3Učinak TBM-a

Vb=k x Vpk=ko x kpbko=kov x krv x kds =0.85 x 0.84 x 0.91=0.64974kpb=k1 x k2 x k3 x k4 x k5

=0.5 x 0,750,95 x 0,9 x 0,5=0,19

k=0,64974 x 0,19 =0,12

Vb=0,12 x 70 =8.4mm/min= 0.5m/h

napredovanje po danu

0.5m/h*24h=12

vrijeme trajanja busenja tunela

1950:12=162,5 dana

bušenje tunela traje 162.5 dana 12 m napredovanje po danu

bušilica radi 24h dnevno.

17

4.4TROŠKOVNIKStavka troškovnika Jedinica mjere količina

Bušenje tunela TBM -sitni kameni materijal

m3 372712

Odvoz sitnog kamenog materijala na deponij damperom

m3 372712

Utovar sitnog kamenog materijala bagera na gusjenicama

m3 372712

18

5.LITERATURA

http://www.volvoce.com/dealers/hr-hr/volvo/products/articulatedhaulers/A35G-FS_A40G-FS/Pages/A40G-FS_Specifications.aspx

http://www.grad.unizg.hr/_download/repository/d-izborgradevinskihstrojeva.pdf

http://www.gramak.com/tabele%20koeficijenata.html

http://gradnja.org/gradevinski-strojevi/leksikon-strojeva/401-krtica.html

http://info.grad.hr/!res/gf_osoblje/1033044770/doc/1.%20knjiga/100.a-leksikonstrojeva.pdf

http://info.grad.hr/!res/gf_osoblje/1033044770/doc/2.%20knjiga/700.teh-grad-i-primjer1do3.pdf

http://moodle.vz.unin.hr/moodle/mod/resource/view.php?id=21084

19