Tunelogradnja

8/12/2019 Tunelogradnja

1/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sveuilite u ZagrebuGraevinski fakultet

Preddiplomski studij

GEOTEHNIKO INENJERSTVO

Predavanje 13.

Tunelogradnja


2/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

to je tunel?

Dominatan razlog za izvoenje tunela u prolosti i danas je

svladavanje terenskih prepreka. Meutim u posljednje vrijeme sepostoje novi argumenti za izvoenje tunela:

1. Nedostatak prostora (u urbanim podrujima)

2. Zatita okolia

1. UVOD

Tunele u uem smislu moemo definirati kao podzemneprostore za prolaz ili transport ljudi i materijala, izvedeneljudskom djelatnou,malih dimenzija poprenogpresjekau odnosu na duinu,s niveletom koja ne odstupa znatnije odhorizontale.


3/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU1. UVOD


4/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU1. UVOD


5/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Od prapovijesti ljudi kopaju podzemne prostorije za potrebe stanovanja,

rudarenja, navodnavanja i sl.

Razvojem drutva, pojavila se potreba za tunelima ispod gradova, mora, rijekai jezera, to je rezultiralo teim uvjetima graenja.

Inovacije kao to su dinamit i eksplozivi (1867.), elektrini detonatori (1867.),strojevi za iskop tunela (1881.), pricani mort (1909.), stijenska sidra (1918.),mlazni beton (1942.), tungsten carbide buai pribori (1940.),Nova AustrijskaTunelska Metoda (1950.) i hidrauliko udarno buenje (1971.) zasluni su zaubrzan razvoj metoda izvoenja podzemnih objekata.

Takoer, dolazi do razvoja raunala i opreme koja se koristi za praenjedeformacija i naprezanja u stijenskoj masi (monitoring).

Time se u tunelogradnji smanjio rizik od havarija tijekom graenja i ubrzala

gradnja.

1. UVOD


6/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Podjela tunela s obzirom na namjenu:

1. PROMETNI TUNELI:

- CESTOVNI

- ELJEZNIKI- BRODSKI

- PJEAKI

- MJEOVITE NAMJENE

2. HIDROTEHNIKI TUNELI:- VODOVODNI

- MELIORACIJSKI

- KANALIZACIJSKI

- TUNELI U SKLOPU HIDROCENTRALA

3. KOMUNALNI TUNELI:

- SMJETAJ TELEFONSKIHVODOVA, ELEKTRINIHVODOVA, TOPLOVODA,

PLINOVODA...

1. UVOD


7/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Drava Imetunela

Duinatunela

Godinaotvaranja

Cestovni tunel

Norveka Laerdal 24 510 m 2000.

Podvodni tunel

Japan Tokyo Aqua 9 583 m 1997.

eljezniki tunel

vicarska Gotthard Base 57 072 m 2010.

Plovni tunel

Francuska Le Rove 7120 m 1911. (zatvoren)

Ime tunela Duinatunela Godina otvaranja

Mala Kapela 5 801 m 2005.

Sveti Rok 5 727 m 2003.

Uka 5 062 m 1981.

Sveti Ilija 4 045 m -

NAJDULJI CESTOVNI TUNELI U HRVATSKOJ:

NAJDULJI PROMETNI TUNELI U SVIJETU:

TUNEL LAERDAL

TUNEL

MALA KAPELA

1. UVOD


8/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU2. TUNELSKA PODGRADA

2.1. PRIMARNA PODGRADA

2.1.1. MLAZNI BETON

2.1.2. ELINE MREE I LUKOVI

2.1.3. SIDRA

2.2. POSEBNE MJERE PODGRAIVANJA

2.3. KARAKTERISTINA KRIVULJA STIJENSKE MASE I PODGRADE

2.4. SEKUNDARNA OBLOGA


9/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Primarna podgradaprimjenjuje se za vrijeme ili odmah nakon iskopa kako

bi se osigurali sigurni radni uvjeti tijekom kasnijeg iskopa i inicirao procesmobiliziranja i konzervacije vrstoestijenske mase na nainda se kontrolira

pomak granica iskopa. Svaka dodatna podgrada primjenjena u kasnijoj fazi se

naziva sekundarnom.

Elementi primarne podgrade su:

1) Stijenska masa

2) Mlazni beton

3) eline mree

4) elini lukovi

5 ) Sidra

STIJENSKA MASA

SIDRA

MLAZNI BETON

ELINE MREE ELINI LUKOVI

PRIMARNI PODGRADNI SKLOP

ELEMENTI PRIMARNE PODGRADE TUNELA

2.1. PRIMARNA PODGRADA


10/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Mlazni beton se upotrebljava

za spreavanje rahljenjastijene i kao podgradni element

Obloga od mlaznog betona

zatvara pukotine u stijeni,

spreava ispadanje blokovastijene iz kalote i bokova i time

pojavu progresivnog loma

Vezanjem za stijenu poboljavamehaniku kvalitetu stijene ispreava redukciju njezinevrstoe

STIJENSKA MASA

MLAZNI BETON

POSTUPAK NANOENJA MLAZNOG BETONA

2.1.1. MLAZNI BETON


11/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Za izgradnju primarne podgrade i sekundarne obloge tunela moe se

umjesto normalnog mlaznog betona primijeniti mikroarmirani mlaznibeton (MAMB)primjenom elinih ili polipropilenskih vlakanapropisanih karakteristika.

Kod klasinog nearmiranog betona nemadodatne deformacije nego dolazi dorazdvajanja polovica (nastaje krti lom), dok sekod mlaznog betona s elinim vlaknima(MAMB) uoava znatna postpukotinskanosivost.

2.1.1. MLAZNI BETON


12/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

eline zavarene mree upotrebljavaju se u kombinaciji s mlaznim

betonom. Uobiajeno se primjenjuju mree "Q" i "R".

Kod veih debljina mlaznog betona (> 25 cm) primjenjuje se dvostruka

mrea.

U slaboj stijeni potrebni su elini lukovi. Ti lukovi podupiru iskopzajedno s armiranim mlaznim betonom kao elastina podgrada ispreavaju rastresanje stijene.

Postavljaju se neposredno nakon iskopa ako nema izgleda da e

lagana podgrada zaustaviti napredovanje deformacija stijene.

2.1.2. ELINE MREE I LUKOVI


13/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sidrasu osnovni podgradni

element s kojim se poboljavajufizike i mehanike karakteristike

stijene oko iskopa.

Ugrauju se sustavno kao diostandardnog podgradnog sustava.

Broj sidara, njihova duina,

nosivost i raspored ovise o kvalitetistijene, veliini i obliku poprenog

presjeka i duini napredovanja.

Detaljnije o sidrima se moe pronai u:Predavanje 9.Sidra u stijenskoj masi

STIJENSKA MASA

SIDRA

MLAZNI BETON

ELINE MREE ELINI LUKOVI

2.1.3. SIDRA


14/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Uloga pojedinanog sidrenjaje da sanira lokalne pojave nestabilnosti i

smanjuje mogunost geolokih odvala stijenske mase.

Uloga sistematskog sidrenjaje poveanje ili odravanje vrstoe stijenskemase i ravnomjerna raspodjela optereenja oko podzemnog iskopa.

INJEKTIRANO TAPNO SIDRO SAMOBUIVO TAPNO SIDRO

2.1.3. SIDRA


15/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Djelovanje sidara u stijenskoj masi moe se opisati kao:

1) Dodatni unutranji pritisak na granicu iskopa

2) Poboljanje karakteristika stijenske mase

3) Pridranjenestabilnih blokova

4) Povezivanje slojeva uzpoveanje posmine vrstoe udiskontinuitetima

5) Formiranje nosivog svoda od stijene ojaane sidrima

2.1.3. SIDRA


16/69


17/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Karakteristine krivulje stijenske mase i podgrade predstavljaju odnos

izmeu podgradnog pritiska (pi) potrebnog da se uspostavi ravnotea na rubupodzemnog otvora pri danom radijalnom pomaku ruba otvora, a prema tomradijalnom pomaku (ui).

pi=po

pomak (u)

Nosivostpodgrade

Tlakpotrebanda

ograniideformaciju

REAKCIJA

PODG

RADE(pi)

po

po

po pou pi

pinaprezanje kojimpodgrada djeluje na

stijensku masu

(naprezanje koje

podgrada preuzima

na sebe)

p0prirodno naprezanjeu stijenskoj masi na

mjestu podzemnog

otvora prije iskopa

2.3. KARAKTERISTINE KRIVULJESTIJENSKE MASE I PODGRADE


18/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

PRIKAZ TRI PODGRADE

RAZLIITEDEFORMABLNOSTI:

Krivulja krute podgrade

sijee krivulju stijenskemaseprerano i

mobilizirani pritisak jevisok

Krivulja popustljive

podgrade sijeekrivuljustijenske masekada je

ve dosegnuta vrna

vrstoa podgrade

Krivulja mekane

podgrade ne sijeekrivulju stijenske mase ili

je sijee prekasno pa su

ostvareni pomacipreveliki



19/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU


PRETPOSTAVKE:

Analizira se kruniotvor polumjera (a).

Prirodno stanje naprezanja oko otvora je hidrostatsko (p0horizontalno= p0vertikalno).

Stijenska masa u zoni iskopa je homogena i izotropna.

U nedirnutom stanju seponaaidealno elastino,te su joj svojstva opisanamodulom elastinostiEi Poisson-ovim koeficijentom. Nakonprekoraenjavrstoestijenska masa seponaaidealnoplastino.

Podgradni pritisakpije jednolik po cijelom unutranjemrubu otvora.


20/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

gdje su:

tdebljina podgrade od mlaznog betonaapolumjer iskopa tunela

-jednoosna tlana vrstoa mlaznog betona

gdje su:

- nosivost podgradnog sustava

K krutost podgradnog sustava-poetni pomak ruba otvora do trenutka postavljanja podgrade

Za podgradu od mlaznog betona:

Uz pretpostavku linearno elastinog ponaanja stijenske mase, radijalni pomak ruba

otvora odreen je izrazom: )()1( 0 ii ppE

au

Uz pretpostavku linearno elastinog ponaanja podgrade, osnovni oblikkarakteristine krivulje podgrade moe se opisati izrazom:

K

ap

uu iioi

maxppi ;

maxp

iou

22

22

)()21(

)(

)1( taa

taaEK

2

2

max

)(

12

1

a

ta

p



21/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Karakteristine krivulje stijenske mase i podgrade koriste se za analizu

podgrade potrebne za stabilizaciju podzemnog otvora, tj. da bi smo znaliodrediti pravo vrijeme ugradnje i dozirati stijenski pritisak.

Uinkovitost podgrade odreena je:

A. Poetkom postavljanja podgradeB. Krutou sustava podgradeC. Nosivou sustava podgrade

Odabir naprezanja pri kojem e se postii ravnotea, odnosno stabiliziratipodzemni otvor, ovisi o inenjerskoj prosudbi!



22/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU



23/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Sekundarna tunelska obloga izvodi se od armiranog betona nakon zavretka

primarne tunelske podgrade. Izmeu primarnepodgrade i sekundardne oblogepostavljaju se slojevi hidroizolacije.

Usprkos tome, sekundarna obloga konstruktivno djeluje sa primarnom

podgradom kao spregnuta konstrukcija, a njihov spoj se promatra kao kruta

veza.

Prema osnovnim postavkama tunelogradnje

primarna tunelska podgrada sluiza trajno osiguranje tunelskog profila i u

interakciji sa stijenskim masivom

mora preuzeti cjelokupno optereenje.


STIJENSKA MASA

SEKUNDARNA OBLOGA

U skladu s tim sekundarna tunelskaobloga ne preuzima nikakvoznaajnije optereenje.


24/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Meutim, mjerenja deformacija u sekundarnim oblogama izvedenih tunela

pokazala su znatne priraste naprezanja i deformacija za vrijemeeksploatacije. Stalnim mjerenjem deformacija sekundarne obloge u ekploataciji

mogue je badariti proraunske modele i znatno unaprijediti razumijevanjekompleksnog stanja naprezanja i deformacija u kojem se ona nalazi.


MJERENJA NA

TUNELUPOD VUGLE


25/69


26/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

VLASTITA TEINA SEKUNDARNE OBLOGE

Vlastita teina sekundarne obloge je teina armiranog betona ija debljinamoevarirati od 10 do 50 i viecm.

Ovom optereenju moe se pridodati i teina ventilatora ovjeenih u svodutunela.

Intenzitet optereenjaje u tom sluajuprecizno definiran.

Optereenje se javlja odmah nakon ovravanja betona odnosno prijeputanjabilo kojeg tunela u promet.



27/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

SKUPLJANJE I PUZANJE BETONA SEKUNDARNE OBLOGE

Skupljanje i puzanje betona su dugotrajni procesi koji uzrokuju deformacijesekundarne obloge.

O pouzdanosti mjerenja reolokihi mehanikihkarakteristika ugraenogbetonaovisi preciznost odreivanjaintenziteta optereenja.

Uslijed ovog optereenjastanje naprezanja i deformacija u sekundarnoj oblozise mijenja u vremenu, ali ono znaajnije ne utjee na stanje naprezanja u

primarnom podgradnom sustavu i okolnoj stijeni.



28/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

INJEKTIRANJE UPLJINA U SVODU

Deformacije sekundarne obloge izazvane vlastitom teinom i skupljanjembetona mogu uzrokovati pojavu upljine u svodu tunela izmeu primarnepodgrade i sekundarne obloge.

Da bi se uspostavio ponovni kontakt, nuan za stvaranje cjelovitogkonstruktivnog sustava, provodi se kontaktno injektiranje kroz otvoreostavljene u svodu sekundarne obloge.



29/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

TEMPERATURNE PROMJENE U TUNELU

Temperaturne promjene u tunelu izazivaju deformacije betona a time i promjenustanja naprezanja u sekundarnoj oblozi.

Temperature u tunelu ljeti se mogu poveati do 100C, a zimi smanjiti do -100C.

Intenzitet ovog optereenja mogue je prilino pouzdano odrediti.

Ovo optereenje ne utjee znaajnije na stanje naprezanja u primarnoj podgradi iokolnoj stijeni.



30/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

PODIZANJE RAZINE PODZEMNE VODE OKO TUNELA

Ovo optereenje djeluje i na primarni podgradni sustav i na sekundarnuoblogu, a istovremeno i mijenja stanje efektivnih naprezanja u okolnoj stijeni.

Intenzitet ovog optereenjaje mogueprilinopouzdano odrediti.

Ako je istranim radovima utvrena mogua pojava podzemne vode tada jeprema pravilima NATM primarni podgradni sustav dimenzioniran tako dapreuzme sva naprezanja odnosno deformacije na sebe.

Obzirom da je do podizanja vode doloza vrijeme eksploatacije, sekundarnaobloga emorati preuzeti dio optereenjana sebe jer je i ona sada ukljuenaunosivi konstruktivni sustav.

Ovo optereenje moe uzrokovati reoloke promjene u stijeni i primarnom

podgradnom sustavu i timepoveatioptereenjena sekundarnu oblogu.



31/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

TRAJNOST PRIMARNOG PODGRADNOG SUSTAVA

Gubitak mehanikihkarakteristika primarnog podgradnog sustava predstavljanajvee optereenje na sekundarnu oblogu i izaziva velike promjene stanjanaprezanja i deformacija.

Optereenjese javlja u trivida:

1. Stijenska masa koja je ukljuena u primarni podgradni sustav izloena jedugotrajnom optereenju i razliitim reimima podzemnih voda. Zbog

puzanja, bujanja ili rastrobedolazi do poveanogoptereenjana primarnu

podgradu te prijenosa optereenjana sekundarnu oblogu.

2. Primarna podgrada optereenaiznad polovine svoje vrstoeimat eznatneviskozne deformacije puzanja, a rezultat toga je ukljuivanje sekundarneobloge u proces zaustavljanja deformacija stijenskog masiva.



32/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

3. elinageotehnikasidra, naroitoona bez zatite,nakon veihdeformacijaizvrgnuta su intenzivnoj koroziji te nakon toga potpuno zakazuju. To dovodi doslabljenja primarnog podgradnog sustava i prijenosa optereenjana sekundarnuoblogu.

Intenzitet ovog optereenjaje veoma tekoutvrditi.

Pouzdanost procjene optereenjapoveava se razvojem znanosti o trajnostimaterijala i konstrukcija.

Numerikimsimulacijama mogue je analizirati faktore koji utjeu na trajnostprimarnog podgradnog sustava tunela i koji mijenjaju stanje naprezanja ideformacija sekundarne obloge.



33/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

NATMNew Austrian Tunneling Method

NATM nije metoda ako pod metodom podrazumijevamo tehnologiju gradnjekoja se moeprikazati shemom iskopa i nacrtima podgrade.

NATM nije vezana za neku proceduru iskopa ipodgraivanja.

NATM je generalni koncept odnosno filozofija tunelogradnje. Ona je postupak

gradnje tunela temeljen na znanstveno utvrenim i u praksi potvrenimidejama i principima, kako bi se mobiliziranjem kapaciteta stijenske maseostvarila optimalna sigurnost i ekonominost.

3. NATM


34/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

1944.Rabcewicz, knjiga Gorski pritisak i tunelogradnja

1948.Osnovni principi NATM, patent

1956. do 1958. prvi tuneli u Venezueli

1963. NATM predstavljena na Geomehanikom kolokviju u Salzburgu

Nazvana je Nova jer je postojala Stara

Razvoj traje i danas

3. NATM


35/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

etiri su osnovna naelaNATM-a:

I. Zadrativrstou stijene

- Izbjei nepoeljno oslabljivanje (razrahljivanje) stijene

paljivim iskopom i trenutnom primjenom podgrade i

ovravanja.

II. Zaobljeni oblici presjeka

- Izbjegavati koncentracije naprezanja u kutevima u kojima

poinje progresivni lom.

3. NATM

Veina tunela u svijetu (a i u Hrvatskoj) u novije vrijeme je

izvedena u skladu s principima NATM.


36/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

III. Popustljiva tanka podgrada

- Primarna podgrada treba biti fleksibilna da bi se smanjilo

momente savijanja i da bi se olakalo proces preraspodjele

naprezanja, a da se podgrada ne izvrgava nepovoljnim unutranjimsilama (momentima).

- Potrebu dodatnog podgraivanja ne treba ostvarivati

podebljavanjem podgrade nego sidrenjem.

- Podgrada mora biti u potpunom kontaktu sa vidljivom stijenom.

Mlazni beton zadovoljava taj zahtjev.

3. NATM


37/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

IV. Mjerenja in-situ

- Opaanje ponaanja tunela za vrijeme gradnje je integralni dioNATM.

- Praenjem i interpretacijom deformacija i naprezanja moe seoptimalizirati radne postupke i potrebe podgraivanja.

- Koncept NATM je kontrola deformacija odnosno procesa

preraspodjele naprezanja da bi se zajamio traeni stupanjsigurnosti.

3. NATM


38/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

U nastavku e se prikazati osnovni principiNATM-a:

I. Bitni nosivi graevinski materijal tunela je okolni masiv.

3. NATM


39/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

II. Odrati prvobitnu vrstou masiva.

III. Razrahljenje se mora svakako sprijeiti jer izaziva gubitak vrstoe.

3. NATM


40/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

IV. Treba sprijeitijednoosno i dvoosnostanje naprezanja

jer ih masiv slabopodnosi.

V. Deformacijama masiva treba setako upravljati da se s jedne strane

(pomakom masiva prema otvoru)mobilizira zatitni prsten, a s drugestrane onemogui gubitak vrstoe.to nam to bolje uspije bit e veasigurnost i ekonominost graenja.

3. NATM


41/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

VI. Treba pravovremeno

ugraditi podgradu (neprerano niti prekasno) iodgovarajue doziratistijenski pritisakugradnjom ne prekrutei ne preslabe podgrade(detaljnije u nastavkupredavanja).

VII.Treba tono procijeniti

specifini vremenskiimbenik masiva. Ukvalitetnoj stijenskoj masitunel moe due ostatinepodgraen. U stijenskojmasi loe kvalitete tuneltreba odmah podgraditi.

3. NATM


42/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

VIII. Procjeni vremenskogimbenika slue prethodnalaboratorijska ispitivanja i prijesvega in situ mjerenja pomaka utunelu. Vrijeme stabilnosti,brzina deformacija iklasificiranje masiva omoguujupredodbu te najznaajnijeutjecajne veliine.

IX. Ukoliko se oekuju veedeformacije ili razrahljenjemasiva osiguranje iskopa senajbolje postie primjenommlaznog betona.

3. NATM

ZAVOD ZA


43/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

X. Podgrada treba bititankostijena i radi togasavitljiva, jer se timeizbjegava pojava veihmomenata savijanja ipojava loma uslijedsavijanja.

XI. Potrebna pojaanjapodgrade ne izvode se u

formi podebljanja podgradenego ugradnjomarmaturnih mrea,tunelskih lukova i sidara.

3. NATM

ZAVOD ZA


44/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

XII. Nain i vrijeme ugradnjesekundarne obloge treba seodrediti na temelju mjerenjapomaka konture iskopa tunela.

XIII.Statiki se tunel razmatra

kao (debelostijena) cijev,koja se sastoji od noseegprstena masiva i podgrade.

3. NATM


45/69

ZAVOD ZA


46/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

XVII.Nain napredovanja moebiti presudan za sigurnostgraevine. Mijenjanje duinenapredovanja, vremena

podgraivanja, vremenazatvaranja prstena, duinekalote i stijenskog pritiskasustavno se koristi zaupravljanje procesomstabilizacije sustava masiv -podgrada.

XVI.Iz razloga promjenenaprezanja oko iskopa

posebno korisno biti enapredovanje u punomprofilu. Napredovanjerazradom iskopakomplicira iumnogostruuje promjene

naprezanja i oteujemasiv.

3. NATM

ZAVOD ZA


47/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

XVIII. Za spreavanjekoncentracijenaprezanja, to razaramasiv, trebaju seizbjegavati kutovi naprofilu i teiti zaobljenimformama poprenih

presjeka.

XIX. Sekundarna oblogatakoer treba biti tanka.Nije poeljno da se sileizmeu primarne podgrade isekundarne obloge prenosetrenjem.

3. NATM

ZAVOD ZA


48/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

XX. Masiv mora ve sa

privremenom podgradom bitibitno stabiliziran. Sekundarnaobloga slui poveanjusigurnosti. Sidra surazmatrana kao trajni diosustava samo ako suodreenim mjerama zatienaprotiv korozije.

XXI.Dimenzioniranje i kontrolastabilnosti primarne isekunadarne podgrade vro seopaanjima tijekom graenja ieksploatacije tunela. Opaanja

obuhvaaju mjerenjanaprezanja u primarnoj isekundarnoj podgradi, nanjihovom kontaktu, temjerenje pomaka kontureiskopa i pomaka unutar

stijenske mase.

3. NATM

ZAVOD ZA


49/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

XXII.Strujni tlak u masivu kao i

statiki pritisak vode napodgradu rastereuje sepomou drenaa. Stijenskumasu treba dreniratiomoguavajui vodidotoku tunel.

DRENIRANJEVODE

TUNEL SV.

ROK

3. NATM

ZAVOD ZA


50/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Projektiranje tunela zahtijeva prisustvo minimum sljedeih disciplina:

a. Geotehnike

b. Geologije

c. Tehnike iskopa i napredovanja

d. Graevinskog konstrukterstva

e. Osnova ugovaranja i pravnih odnosa

4. POSTUPAK PROJEKTIRANJA

Projektant geotehnikih konstrukcija upodzemnoj gradnji nema mogunostizbora osnovnog strukturnog materijala, jer je osnovni strukturni materijal

stijenska masa ili tlo, odnosno prirodni materijal koji se nalazi u zoni trase tunela

(za razliku od ostalih grana graditeljstva gdje su strukturni materijali opeka,

armirani beton...)

ZAVOD ZA


51/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Meutim, tuneli su linijske graevine, malih dimenzija poprenog presjeka u

odnosu na duljinu, te je neracionalno i uglavnom nemogue provesti takav obimgeotehnikih istranih radova koji bi nam omoguio pouzdano definiranjekarakteristika i stanja osnovnog strukturnog materijala, koji mogu znaajnovarirati du trase tunela ovisno o sloenosti geolokih formacija.

Projektiranje tunela zahtijeva drugaiji pristupne samo u odnosu na uobiajenekonstrukcije u graditeljstvu, nego i u odnosu na ostale geotehnike konstrukcije,te se projektiranje ne moe zavriti u projektnom uredu na temelju rezultata

provedenih geotehnikih istranih radova.

Istrani radovi u cilju definiranja karakteristika i stanja tla i projektiranjetrebaju nastaviti tijekom izvoenja.


ZAVOD ZA


52/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Najvei zadatak tunelograditelja je upravo u odreivanju rizika povezanim suvjetima u stijeni.

Tunelogradnja je uvijek povezana s visokim rizikom, u prvom redu humanim

i financijskim.

Posebno se to odnosi na dugake tunele i tunele s

visokim nadslojem, jer poveanjem ova dva elementatrokovi istranih radova enormno rastu!

Uobiajena je praksa da rizike na sebe preuzimaju investitori i izvoai urazliitim omjerima. Dobar primjer za to je Norveki sustav ugovaranjatunela, tzv. NoTCoS.

sustav je temeljen na podjeli

rizika, te dobroj suradnji

investitora, izvoaa i konzultantato rezultira smanjenjem trokova

projekta.



53/69

ZAVOD ZA


54/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Detaljnije o laboratorijskim istranim radovima u:

3. predavanje Laboratorijski istrani radovi

Detaljnije o terenskim istranim radovima u:

4. predavanje Terenski istrani radovi

Detaljnije o klasifikacijama stijenskih masa u:

5. predavanje Klasifikacije stijenskih masa


ZAVOD ZA


55/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

PREPORUKE

RMR

KLASIFIKACIJE:

oZa iskop:

- Puni profil ili razrada profila

- Koraci napredovanja

- Vrijeme podgraivanja

oZa podgradu:

- Sidra

- Mlazni beton

- elini lukovi


ZAVOD ZA4 POSTUPAK PROJEKTIRANJA


56/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

PREPORUKE

Q

KLASIFIKACIJE:

Lijevani betonski lukovi (LBL)

Mikroarmirani mlazni beton, lukovi od

armiranog mlaznog betona, sistematsko

sidrenje (MMB+LAMB+SS)

Sistematsko sidrenje i mikroarmirani

mlazni beton (SS+MMB)

Sistematsko sidrenje i mlazni beton

(SS+MB)

Mikroarmirani mlazni beton (MMB)

Mlazni beton (MB)

Sistematsko sidrenje (SS)

Pojedinano sidrenje (PS)

Bez podgrade (BP)


ZAVOD ZA


57/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU5. PRORAUN

Prorauni tunela se vre raunalnim programima koji se koriste jednom od navedenih metoda:

a) metodom konanih razlika (npr. programFLAC Itasca)

FLAC (Version 5.00)

LEGEND

3-Sep-09 20:07 step 10477

-3.333E+01


58/69

ZAVOD ZA6 RAZRADA PROFILA


59/69

ZAVOD ZA

GEOTEHNIKU

Ako je stijenska masa loe kvalitete, pristupa se iskopu u viefaza.

Kod viefaznog iskopa zadani profil tunela se kopa u vie faza nanain da se elo iskopa podijeli na vie dijelova.

Kod toga je bitno osigurati da su sva iskopana ela stabilna prijeiskopa sljedeeg.

6. RAZRADA PROFILA

ZAVOD ZA6 RAZRADA PROFILA


60/69

VO

GEOTEHNIKU

Primjeri viefaznog iskopa; u 2 faze (a), u 3 faze (b), u 4 faze (c)

(a) (b) (c)

6. RAZRADA PROFILA


61/69

ZAVOD ZA7 TEHNOLOGIJA IZVEDBE


62/69

GEOTEHNIKU

II. Metoda tunelogradnje u mekim tlima (soft ground tunnelling) gdje ne

postoji nikakva inicijalna stabilnost podzemnog iskopa te se trenutnopodgraivanje mora osigurati krutim oblogama. Za izvoenje tunela seprimjenjuju metode tita pod ijom zatitom se obavlja iskop i izrada oblogeod prefabriciranih elemenata (beton, lijevano eljezo). Okolni medij nesudjeluje aktivno u stabilizaciji podzemnog iskopa.

7. TEHNOLOGIJA IZVEDBE



63/69

GEOTEHNIKU

III. Metoda tunelogradnje u mediju dovoljne vrstoe da aktivno sudjeluje

u stabilizaciji podzemnog iskopa.

Medij u kojem je mogua primjena metode kree se od vie kohezivnih tala(glina) do najkvalitetnijih stijenskih masa. Bitni strukturni element kod ovemetode tunelogradnje je okolni medij. Za izvoenje se danas najvieprimjenjuje Nova austrijska metoda tunelogradnje (NATM) i Norveka

metoda tunelogradnje (NMT).




64/69

GEOTEHNIKU

U odnosu na kvalitetu stijenske mase i stanje naprezanja u njoj, potrebno je

meu vie razliitih tehnika iskopa odabrati najpraktiniju.

Osnovna podjela se vri na:

A. miniranje(za tvre stijenske mase, grublji iskop)

B. strojni iskop (za irok raspon tla i stijena, precizniji iskop)




65/69

GEOTEHNIKU

Pri miniranju, eksploziv se postavlja u predviene buotine, povezuje i detonira.Eksplozije moraju biti kontrolirane jer treba posvetiti panju na ouvanje kvaliteteokolne stijenske mase.

A. MINIRANJE

koriste se dvije tehnike miniranja:

a. presplitting (pre-split) metoda

b. metoda glatkog miniranja (smooth-wall blasting)

METODEKONTURNOG MIRNIRANJA

(CONTOUR BLASTING)

(ee se koristi u podzemnoj gradnji od prve tehnike)

TEHNIKA IZVEDBE

KONTURNIMMINIRANJEM

POSTAVLJANJE

EKSPLOZIVA U

BUOTINE




66/69

GEOTEHNIKU

B. STROJNI ISKOP

BAGERI

Bagerima se tradicionalno vriiskop mekih stijena i tvrdih tala.

ISKOP REZANJEM STIJENE


Iskop vrenovim strojevima jeprecizan i s vrlo maloporemeenja stijenske mase, amoe se primjenjivati i kodsrednje tvrdih stijena.



67/69

GEOTEHNIKU7. TEHNOLOGIJA IZVEDBE

STROJEVI S POKRETNOM GLAVOM:

Kod ovih strojeva, alat za rezanje se nalazi na pokretnoj glavi koja se moe proizvoljnokretati po tunelu, te je s njim lake postii eljeni oblik poprenog presjeka.

Strojevi su relativno maleni i jeftini, te fleksibilni.

a. GLODAIb. STROJEVI S DISKOVIMA

a. b.



68/69

GEOTEHNIKU

STROJEVI ZA ISKOP U PUNOM PROFILU, tzv. KRTICE(TBM TUNNEL BORING MACHINES)

Strojevi za iskop u punom profilu su meu najsuvremenijim strojevima za podzemniiskop. Na njihovom elu nalazi se rotirajua rezna glava koja vri iskop. Reakcija potisnojsili ostvaruje se preko razupiraa koji se opiru o bokove tunela.

PRINCIP

RADA

KRTICE




69/69

GEOTEHNIKU

Dvije su osnovne tehnike ugradnje mlaznog betona:

a. Suhi postupaksuha mjeavina cementa i agregata dovodi se namlaznicu zranim transportom gdje joj se dodajuvoda i aditivi.

b. Mokri postupakmjeavina agregata, cementa i vode napravi se u

mjealici za beton i gumenim se cijevima dovodina mlaznicu zranim transportom ili pumpama zabeton.

RUNO ISTROJNO

NANOENJEMLAZNOG

BETONA


Documents

Tunelogradnja