executability of the pressure tunnel for the … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v...

10
59 Bojan JELEN univ.dipl.in.rud., IRGO-Intitut za rudarstvo geotehnologijo in okolje Vojkan JOVI I doc.dr., univ.dipl.in.grad., IRGO-Intitut za rudarstvo geotehnologijo in okolje IZVEDLJIVOST TLA NEGA ROVA ZA RPALNO ELEKTRARNO KOZJAK POVZETEK: Gradnja geotehni no zahtevnih objektov kot je rpalna elektrarna prestavlja izziv stroki, tako v pogledu izvedbe potrebnih raziskav in izdelavi projektne dokumentacije, kot tudi izbiri tehnologije izvedbe del. rpalna elektrarna Kozjak predvidena na levi strani Drave pri Mariboru predstavlja situacijsko kot tudi viinsko zelo razgiban objekt. Strojnica omenjene elektrarne se bo nahajala na nadmorski viini 280 metrov, akumulacijski bazen pa na priblino 1000 metrih na Kolarjevem vrhu. Strojnico in bazen bo povezoval tla ni rov doline 2,4 kilometra, katerega padec znaa 710 m. V idejnem projektu poteka predvideni tla ni cevovod ves as pod povrino, kar je okoljsko bolj sprejemljivo, kot povrinska razli ica. V danih razmerah predstavlja tehnologija izvedbe rova za tla ni cevovod neprimerno ve ji izziv, kot samo dimenzioniranje rova. V lanku je povzeta tudija izbire primerne tehnologije izkopnih del, v kateri so tehnoloko, terminsko in finan no obravnavane tri izbrane tehnologije. Prva je »tradicionalna« metoda z vrtanjem in miniranjem, ki se v Sloveniji uporablja v trdih hribinah. Druga obravnavana tehnologija je izkop z napredovalnim strojem z frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja metoda je ¸zasnovana na uporabi gradbenega stroja za vrtanje in gradnjo predorov - TBM, ki je v svetu zelo razirjena predvsem za dalje objekte. Za vsako od natetih metod smo povzeli pomanjkljivosti in prednosti, glede na lokalne geoloko geomehanske pogoje ter zahtevnost objekta. V lanku predstavljeni rezultati tudije so pokazali, da je optimalni tehnoloki postopek za podane pogoje izkop z napredovalnim strojem z frezanjem ter izvoz in dostava materiala z demperjii. EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE REVERSIBLE HYDRO-POWER STATION KOZJAK SUMMARY: The construction of the complex civil engineering structures such as reversible hydro- power station is a big challenge also for the site investigation and the preparation of the technical documentation, including the correct choice for the technological working procedures. The reversible hydro-power station Kozjak, which is to be built on the left bank of the river Drava near Maribor, is a challenging structure in terms of location. The power station is at 280m above the sea level while the accumulation is on 1100m on the near by Kolarjev vrh. The height difference between the accumulation and the power station is some 710m, the full length of the pressure tunnel is around 2,4km. The pressure tunnel is predicted by the scheme design as an underground structure, which is environmentally much more acceptable than the surface variant. For a given conditions it is the technology of the execution of the construction that consist a far greater challenge that the dimensioning of the tunnel. The paper presents the summary of the study for the optimal technological procedures for the tunnel construction, which comprised the analyses of the three appropriate technologies. The first, which is commonly used in hard rock in Slovenia is drill and blast method. The second is the excavation using the head cutter, which is commonly used in smaller tunnels in less bearing rocks in Slovenian mines. Finally, the last addressed method is the Tunnel Boring Machine method TBM, which is widely used worldwide for longer tunnels. Fore each of the methods the strengths and weaknesses were addressed taking into account the local geological conditions and the complexity of the structure. The results of the study summarised in the paper showed that the cut header and the transport of the material using dampers is the most optimal solution.

Upload: others

Post on 03-Sep-2019

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

59

Bojan JELEN univ.dipl.in�.rud., IRGO-In�titut za rudarstvo geotehnologijo in okolje

Vojkan JOVI I

doc.dr., univ.dipl.in�.grad., IRGO-In�titut za rudarstvo geotehnologijo in okolje

IZVEDLJIVOST TLA NEGA ROVA ZA RPALNO ELEKTRARNO KOZJAK

POVZETEK: Gradnja geotehni no zahtevnih objektov kot je rpalna elektrarna prestavlja izziv stroki, tako v pogledu izvedbe potrebnih raziskav in izdelavi projektne dokumentacije, kot tudi izbiri tehnologije izvedbe del. rpalna elektrarna Kozjak predvidena na levi strani Drave pri Mariboru predstavlja situacijsko kot tudi vi�insko zelo razgiban objekt. Strojnica omenjene elektrarne se bo nahajala na nadmorski vi�ini 280 metrov, akumulacijski bazen pa na pribli�no 1000 metrih na Kolarjevem vrhu. Strojnico in bazen bo povezoval tla ni rov dol�ine 2,4 kilometra, katerega padec zna�a 710 m. V idejnem projektu poteka predvideni tla ni cevovod ves as pod povr�ino, kar je okoljsko bolj sprejemljivo, kot povr�inska razli ica. V danih razmerah predstavlja tehnologija izvedbe rova za tla ni cevovod neprimerno ve ji izziv, kot samo dimenzioniranje rova. V lanku je povzeta �tudija izbire primerne tehnologije izkopnih del, v kateri so tehnolo�ko, terminsko in finan no obravnavane tri izbrane tehnologije. Prva je »tradicionalna« metoda z vrtanjem in miniranjem, ki se v Sloveniji uporablja v trdih hribinah. Druga obravnavana tehnologija je izkop z napredovalnim strojem z frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja metoda je ¸zasnovana na uporabi gradbenega stroja za vrtanje in gradnjo predorov - TBM, ki je v svetu zelo raz�irjena predvsem za dalj�e objekte. Za vsako od na�tetih metod smo povzeli pomanjkljivosti in prednosti, glede na lokalne geolo�ko geomehanske pogoje ter zahtevnost objekta. V lanku predstavljeni rezultati �tudije so pokazali, da je optimalni tehnolo�ki postopek za podane

pogoje izkop z napredovalnim strojem z frezanjem ter izvoz in dostava materiala z demperjii.

EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE REVERSIBLE HYDRO-POWER STATION KOZJAK

SUMMARY: The construction of the complex civil engineering structures such as reversible hydro-power station is a big challenge also for the site investigation and the preparation of the technical documentation, including the correct choice for the technological working procedures. The reversible hydro-power station Kozjak, which is to be built on the left bank of the river Drava near Maribor, is a challenging structure in terms of location. The power station is at 280m above the sea level while the accumulation is on 1100m on the near by Kolarjev vrh. The height difference between the accumulation and the power station is some 710m, the full length of the pressure tunnel is around 2,4km. The pressure tunnel is predicted by the scheme design as an underground structure, which is environmentally much more acceptable than the surface variant. For a given conditions it is the technology of the execution of the construction that consist a far greater challenge that the dimensioning of the tunnel. The paper presents the summary of the study for the optimal technological procedures for the tunnel construction, which comprised the analyses of the three appropriate technologies. The first, which is commonly used in hard rock in Slovenia is drill and blast method. The second is the excavation using the head cutter, which is commonly used in smaller tunnels in less bearing rocks in Slovenian mines. Finally, the last addressed method is the Tunnel Boring Machine method � TBM, which is widely used worldwide for longer tunnels. Fore each of the methods the strengths and weaknesses were addressed taking into account the local geological conditions and the complexity of the structure. The results of the study summarised in the paper showed that the cut header and the transport of the material using dampers is the most optimal solution.

Page 2: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

60

UVOD Namen investitorja Dravskih elektrarn Maribor je zgraditi rpalno elektrarno na Dravi. Predvidena lokacija je ob reki Dravi v bli�ini HE Fala. Klju ni objekti rpalne elektrarne so: stojnica v strojni nem ja�ku, akumunacijski bazen na Kolarjevem vrhu, tla ni cevovod med akumulacijskim bazenom in strojnico, izto ni rov med strojnico in reko Dravo, ter 400 kV daljnovod. Razen daljnovoda in servisnih objektov so ostali objekti predvideni v podzemnih konstrukcijah. Predmet �tudije je bil izbrati primerno tehnologijo gradnje rova za tla ni cevovod. Okvirni osnovni podatki rova po idejnem projektu so naslednji: skupna dol�ina rova 2400 m; hidravli ni svetli premer: od 3,60 do 4,00 m; premer izkopa: od 4,00 do 4,50 m; globina vertikalnega vto nega ja�ka: 95 m; povpre ni naklon cevovoda: 17º; kota vtoka iz bazena v tla ni rov: 961.0 m; kota iztoka tla nega rova v strojni ni ja�ek: 146.1 m; vi�inska razlika tla nega rova: 753.8 m. Namen in cilj �tudije je bil preu iti uporabnost, primernost in pomanjkljivosti treh razli nih tehnologij izkopa in podgradnje rova in sicer z vrtanjem in miniranjem, frezanjem in izvedba z tehnologijo TBM. V �tudiji so za vsako posamezno tehnologijo obdelane zna ilne tehnolo�ke faze, obdelana je terminska izvedba pripravljalnih in glavnih del, prikazani so vplivi na prihribino, na�tete so pri akovane te�ave oziroma tveganja in podana je ocena stro�kov. GEOLO�KO GEOTEHNI NE RAZMERE Geolo�ko geotehni ne razmere za celotno rpalno elektrarno Kozjak so detajlno prikazane v lanku Prestavitev poteka in rezultatov geolo�ko geomehanskih preiskav za potrebe HE Kozjak (Vukadin, Jure i , 2008), zato so tukaj povzete razmere na delu na katerem se bo nahajal tla ni rov. V geolo�ki zgradbi dominirajo hribinske mase, ki jih tvorijo ve inoma gnajsi in amfiboliti. V ni�jih delih zgradbe se vmes pojavljajo tudi pole marmorja ter gnajs, ki pa je pogosteje kalcitiziran (karbonatiziran). Generalno je menjavanje gnajsa, blestnika in marmorja nepravilno, posamezne pole pa se lateralno izklinjajo. Geolo�ki profil vzdol� trase tla nega rova je prikazan na sliki 1. V profilu od strojnice proti akumulaciji se prvi izdanek amfibolita pojavi na pobo ju nad strojnico in sicer na nadmorski vi�ini 340 metrov. Gre za le o, ki se hitro izklini v smeri proti akumulacijskemu bazenu. Na vi�ini okrog 700 metrov se pojavijo naslednji, ve ji izdanki amfibolita, kateri verjetno pripadajo le am amfibolita. Te le e se pojavljajo nad glavnim paketom, ki izdanja severovzhodno od akumulacijskega bazena. Zasledimo lahko tudi debelej�i paket amfibolita, katerega debelina se od severovzhoda do jugozahoda tanj�a. Tako se ta paket amfibolita izklini in ne izdanja na pobo jih nad strojnico. Hidrogeolo�ke razmere Celotno obmo je Kozjaka sestavljajo metamorfne kamnine. Gre za zelo slabo prepustne kamnine, ki imajo na nepretrtih delih koeficient prepustnosti manj�i od 10-7 m/s. Slaba prepustnost kamnin pomeni, da ve ina meteorne vode odte e povr�insko in se ne infiltrira v tla. V grapah so tako ob padavinah pogosti manj�i potoki, kjer se iz pobo ij zdru�uje povr�inski odtok z hudourni�kim zna ajem. Ve ina potokov s tak�nim zna ajem je bila zabele�ena severozahodno od sredine tla nega rova. Vode tega obmo ja se stekajo v potok Pecljev graben, ki je edini stalni vodotok na obravnavanem obmo ju. Na obmo ju tla nega rova niso bila opa�ena izrazita mo ila ali izviri. Z meritvami nivojev podzemne vode v vrtinah na obmo ju tla nega rova je bil dolo en prakti no stacionarni nivo podzemne vode. Meritve opravljene v letu 2007 ka�ejo stanje katerega lahko poenotimo z meritvami leta 1980, stanje nakazuje enoten in stabilen nivo podzemne vode.

Page 3: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

61

Slik

a 1.

Geo

lošk

i pro

fil s

kozi

tlač

ni ro

v.

Page 4: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

62

Glede na nizko prepustnost kamnin lahko pri akujemo pove ane dotoke vode le na obmo jih, kjer tla ni rov seka prelom in prelomno cono. V spodnjem delu rova se lahko na obmo ju kalcitiziranega gnajsa in marmorja v kamnini pojavijo kaverne zapolnjene z vodo, kjer so mo�ni hipni udori vode velike mo i in za asnega zna aja. Pri izbiri primernih tehnolo�kih postopkov smo upo�tevali, da je vdor vode v tla ni rov en izmed najve jih tveganj za varnost izkopa. Upo�tevali smo izra un vtoka v celotni rov, pri emer smo prevzeli ocenjeno dol�ino vtoka v kompaktni kamnini in v prelomnih conah. Izra un je pokazal, da bi v primeru neza� itenega rova, vtok iz celotnega rova zna�al nekaj ve kot 1500 l/s. Najve ji del vtoka doprinesejo prelomne cone (ve kot 70 %), zato jih je potrebno tehnolo�ko obdelati oz. ustrezno zatesniti in s tem bistveno zmanj�ati tveganje. Pri izvedbi tla nega rova je zato predvidena redna geolo�ka spremljava izkopa skupaj s predvrtavanjem v bli�ini prelomnih obmo ji. S predvrtavanjem je mogo e izvesti dreniranje kamnine pred elom in s tem bistveno zmanj�ati velikost dotokov v prelomnih conah. PODGRAJEVANJE ROVA Na osnovi izvedenih geolo�ko geomehanskih raziskav so predvidoma dolo eni geotehni ni odseki podgrajeni po posameznih hribinskih kategorijah in sicer: Preglednica 1. Geotehni ni odseki z hribinskimi kategorijami. Odsek/Geomehanska

enota

Dol�ina odseka

[m]

Prostorninska te�a

[kN/m3]

Enoosna tla na trdnost c

[MPa]

Hribinska kategorija po ÖNORM

1 /TL1

44 26

10 35

51.7 A2

2 /TL1 188 27

71 71 A2

3 /TL1 53 27 13 36

20% B1 80% A2

4 /TL1 636 27

13 36 71 71

A2

5 /TL2 22 26

8

32 B2

6 /TL2 223

26

326767

A2

7 /TL2 22 26

8

32 B2

8 /TL2 684 26

326767

A2

9 /TL2 23 26

8

32 B2

10 /TL2 421 26

326767

90% A2 10% B1

11 /TL3 192 24

4.7

14.6

32.3

80% C2 20% B2

Kategorizacija hribinskih kategorij je narejena po standardih ONORM 2003. Omeniti velja, da predstavlja dele� izbranih hribinskih kategorij v odseku 11 dol�inski dele� za osnovno varianto poteka

Page 5: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

63

trase cevovoda. Iz preglednice je razvidno, da je ve ji del rova za tla ni cevovod v hribinski kategoriji A2, ki predstavlja samonosilno hribino. Temu dejstvu smo v nadaljevanju priredili te�o izbire tehnologije izvedbe izkopnih del. Prehod preko prelomnih con Ugotovljene prelomne cone so z vidika tehnologije izvedbe bolj zahtevne in jih moramo obravnavati lo eno. Da bi zagotovili varen in stabilen prehod preko prelomih con, smo predvideli utrjevanje prelomnic in sicer:

- I faza: pred izkopom skozi prelomno cono izvedemo injektiranja z dvo ali ve redno pahlja o injekcijskih vrtin v obodu ter v jedro rova

- II faza: med izkopom skozi prelomno cono izvajamo radialno utrjevanje glede na os rova TEHNOLOGIJE IZKOPA IN TRANSPORTA Izkop z razstreljevanjem V primeru izkopa z razstreljevanjem, tehnolo�ki ciklus sestavljajo naslednje delovne faze:

- vrtanje minskih vrtin: za doseganje potrebnih dnevnih napredkov je potrebna uporaba dvolafetnih vrtalnih garnitur. Glede na premer rova (od 3.50 do 4.50 m) bo predvidena povpre na dol�ina minskih vrtin in s tem korak izkopa 1.50 m, izpiranje minskih vrtin se izvaja izklju no z vodo.

- Razstreljevanje: prete�no trdne hribine omogo ajo gladko konturno miniranje. Ta faza je asovno zelo dolgotrajna. Zaradi varnostnih zahtev se mora delovna ekipa med odstrelom

umakniti iz ela delovi� a, kar je glede na naklon in dol�ino rova precej�nja razdalja. Zato bi bilo potrebno izdelati za asne komore za umik delovne ekipe. Pozorni moramo biti tudi na udarni val.

- Prezra evanje: ob aktiviranju se hipno sprostijo nitrozni in ostali plini. Omogo eno mora biti prezra evanje, ki nastali zra ni ep odvede na povr�ino. Dokler se koncentracija �kodljivih plinov na elu izkopa ne zmanj�a, nadaljevanje del ni dovoljeno.

- Izvoz izkopanine: izvoz se izvede z nakladalniki. Za pove anje u inkovitosti izvoza izkopanine, je v primeru ve jih frakcij po odstrelu smiselno uvesti primarni drobilnik. Posebej v primeru z izvozom s transportnim trakom.

Pri izkopu z razstreljevanjem lahko pri akujemo izpade ve jih blokov kamnine. Labilne bloke je potrebno odstraniti ali podgraditi. V ve ini primerov se za� ita izvede s pasivnimi hribinskimi sidri tipa SN, Split set, Swelex ali IBO. Lahko v kombinaciji z brizganim betonom in armaturno mre�o. Dol�ina in gostota se ustrezno prilagodi. Izkop s frezanjem V primeru izkopa s frezanjem se izkop ela izkopa izvaja z napredovalnimi stroji z rezkalno glavo. Prednosti te tehnologije:

- velika natan nost pri izkopu profila, kar se ve kratno obrestuje pri manj�i koli ini podornih materialov

- kontinuirano napredovanje izkopnih del odvisno predvsem od tehnologije izvoza izkopanine - majhna granulacija izkopanine, kar pove a u inkovitost izvoza - ugodna mikroklima na delovi� u ob prhanju v asu frezanja.

Ocenjujemo, da je za geolo�ke razmere v rovu tla nega cevovoda potreben stroj skupne te�e vsaj 50 ton. Sorazmerno velik naklon zahteva tudi dodatne stabilizatorje s katerimi zagotavljamo zadostno pritisno silo na glavi stroja. Za podane hribinske pogoje je pri akovana globina reza okoli 80 cm. Nakladanje izkopanine na demperje ali na transportne trakove lahko v tem primeru izvajamo neposredno iz napredovalnega stroja z rezkalno glavo. Tipi en primer napredovalnega stroja s frezo je prikazan na sliki 2.

Page 6: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

64

Slika 2. Napredovalni stroj s frezo primerno za izkop tla nega rova Naro niku je priporo ena tehnologija izkopa z napredovalnim strojem s frezanjem predvsem zaradi kontinuiranega napredovanja, gladkega kontroliranega izkopa, ugodne granulacije in klime na delovi� u. Tehnologija izkopa s TBM Izbira tehnike gradnje tla nega z uporabo TBM je odvisna od ve dejavnikov:

- pri akovani geolo�ko geomehanski in hidrolo�ki pogoji, v na�em primeru so klju ni dejavnik cone z ve jimi pritoki hribinske vode,

- zahtevani tipi primarne obloge predora: ve ji del rova za tla ni cevovod poteka po samonosilni hribini,

- asovno merilo oz. dinami ni plan izgradnje tla nega rova, - ekonomski kriteriji.

Slika 3. TBM primeren za tla ni rov rpalne elektrarne Kozjak. Najve ji izziv za izdelavo tla nega rova predstavlja vdor vode s potencialno visokimi stopnjami pretoka. V geolo�ko geomehanskem poro ilu so stopnje pretoka ocenjene nad 500 l/s/m, kar je veliki

Page 7: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

65

pretok, ki lahko ima ru�ilno mo . Visoke vrednosti predstavljajo kratkoro no stopnjo pretoka, dolgoro na stopnja je ocenjena do 66 l/s/m. To nevarnost lahko ubla�imo z vrtinami pred elom izkopa. Namen predvrtin je dolo anje prognoznega geolo�ko-geomehanskega profila, izpust za pritiske hribinske vode in injektiranje, z namenom izbolj�anja hribinske mase. V primeru prehoda skozi prelomno cono je potrebno izvesti ve odvodnjevalnih vrtin, za zmanj�anje vodnega stolpca ter izvesti predhodno utrjevanje oziroma izbolj�evanje geomehanskih lastnosti hribine v prelomni coni. Napredovanje s strojem TBM je direktno odvisno od mo�nosti zadostne opore na hribino. Ocenjujemo da je zunaj problemati nih obmo ij hribina dovolj mo na za uporabo tega dvigalnega sistema. V primeru manj�ih nosilnosti kamnine, bi bilo morda potrebno vgraditi primarno podgradnjo iz brizganega betona hribinske kategorije B2 ali C2 in/ali nadaljevati injektiranje za izbolj�anje upornosti kamnin. TBM, primeren za tla ni rov, je prikazan na sliki 3. Zaradi mo�nosti lokalnih nestabilnost mora biti hribinska masa v prelomnih conah izbolj�ana pred prihodom TBM-a. Pri tem je treba upo�tevati, da relativno majhen premer rova (od 3.5 m do 4 m) pomeni omejen prostor za primerne stabilizacijske metode, kot je injektiranje. Predvideni naklon rova je 17°, kar zna�a nagib pribli�no 30%. V logisti nem smislu lahko ta nagib povzro a te�ave, npr. redno povezavo med izkopom, transportom materiala do ela rova in odvozu izkopnine. Nagib je namre preve strm, da bi lahko uporabljali vlake ali vozila s pnevmatikami za prevoz osebja, materiala in izkopanine. Po drugi strani pa ni dovolj strm, da bi se lahko uporabil hidravli ni sistemi, ki temeljijo na gravitaciji. Za transport izkopanine bi lahko uporabil sistem transporterja z gumijastim trakom. Vseeno pa so lahko obi ajni sistemi trakov neustrezni, zlasti pri ostri izkopanini.

Slika 4. Razli ne tehnologije izkopa vto nega ja�ka. 1-metoda dolgih minskih vrtin-1, 2-eta�na metoda kratkih minskih vrtin, 3-Raise boring, 4-metoda Alimak.zelo

Page 8: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

66

Izkop vto nega ja�ka Vtok iz zgornjega bazena v tla ni rov poteka skozi slepi vto ni ja�ek globine 63 m. Vrh ja�ka se nahaja 14 m pod povr�ino. Za izkop vto nega ja�ka so obravnavane naslednje �tiri tehnologije, ki so prikazane na sliki 4: 1-metoda dolgih minskih vrtin, 2-eta�na metoda kratkih minskih vrtin, 3-Raise boring, 4-metoda Alimak, 5-izkop ja�ka z povr�ine vodnjakov (ni na sliki). V Sloveniji so se v rudarstvu pogosteje uporabljale metode 2 in 4. Peta metoda se v gradbeni�tvu uporablja predvsem za izvedbo vodnjakov za potrebe temeljenja npr. opornikov viaduktov in je primerna za bolj plitve ja�ke. V svetu se globoki ja�ki, zlasti v samonoslilni hribini, izvajajo prete�no po metodi Raise boring. V na�em primeru je za klasi ne metode globina relativno velika in majhna za npr. raise boring metodo. Investitorju je predlagana metoda izkopa iz povr�ine v skupni globini 77 m. Transport in izvoz Izvoz izkopanine s transporterji V primeru izvoza izkopnine uporabimo sistem transporterjev. Sistem je sestavljen iz veri�nega transporterja, ki se nahaja neposredno na delovi� u izkopa in iz ve transporterjev z gumijastimi trakovi, ki so med seboj povezani z presipali� i. Transport navzdol pomeni relativno majhno porabo elektri ne energije. Pozornost je potrebno posvetiti granulaciji izkopanine, da ne bi prihajalo do kotalenja vzdol� trakov. V primeru HE Kozjak bo potrebno v primeru uporabe transporterjev z gumijastim trakom posvetiti pozornost obrabi trakov zaradi abrazivnosti hribine. Izvoz izkopanine z demperji V kolikor za izkop izkopanine uporabljamo demperje, se le ti nalagajo neposredno iz napredovalnega stroja ali s pomo jo nakladalnika in odva�ajo material na za asno deponijo. V rovu je potrebno urediti ustrezna izogibali� a za nemoten transport ter vzdr�evati cestne poti v primerni obliki. Funkcionalna kapaciteta je v soodvisnosti od naklona transportiranja. Zato lahko v na�em primeru zaradi velikega naklona rova ra unamo na zmanj�ano maksimalno funkcionalno kapaciteto. Izvoz izkopanine z vise o dizelsko lokomotivo Vise a dizelska lokomotiva (VDL) je v rudarstvu pogosto uporabljeno transportno sredstvo, v gradbeni�tvu pa zelo redko. Pogon sestavlja dizel agregat v lokomotivi montirani na tirnici, sidrani v strop rova. Kompozicijo sestavljata dve vozni kabini, pogonski del in dvi�ne gredi. Z dvi�nimi gredmi lahko transportiramo kosovne predmete, razsute materiale v posodah�kontejnerjih, ljudi pa v za to prirejenih kabinah. Fleksibilnost je zelo velika. V na�em primeru sorazmerno dolga pot v velikem naklonu zmanj�a kapaciteto izvoza in zahteva potrebo po vgrajevanju tirnice v strop rova. Slednja se lahko izka�e kot zelo uporabna za monta�o notranje opreme (jeklenega pla� a) tla nega cevovoda. Transport materiala in prevoz ljudi Poleg izvoza izkopanine je potrebno poskrbeti tudi za prevoz delovne ekipe do delovi� a in nazaj ter za transport materiala za podgrajevanje. Vi�inska razlika ve sto metrov nad nivojem Drave pomeni, da hoja delovne ekipe na delovi� e ni sprejemljiva, ker bi pohod trajal tudi do dve uri v eno smer. V primeru izvoza z demperji, je mo�en v nasprotni smeri prevoz delovne ekipe, transport potrebnega materiala za podgrajevanje, tansport opreme za izvajanje del ter servisne opreme.

Page 9: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

67

PRIMERJAVA IZKOPNIH TEHNOLOGIJ Tehnolo�ka primerjava V naslednji preglednici podajamo, za vsako izmed treh tehnologij, z ocenami od 1 do 5 vpliv po na�em mnenju pomembnej�ih dejavnikov pri izkopu in podgradnji rova za tla ni cevovod. Pri tem ocena 1 pomeni neugoden vpliv, 3 srednje ugoden, mogo e nevtralen vpliv, 5 pa zelo ugoden vpliv. Pogosto ni mogo e z zgolj eno oceno opredeliti posamezen vpliv. V teh primerih podajamo oceno v dolo enem obmo ju. Preglednica 2. Primerjava vplivov tehnologij izkopa rova.

Vplivni dejavnik Vrtanje in miniranje

Napredovalni stroj s frezanjem

TBM

Hribina in napredovanje �irjenje razpok kot posledica napredovanja

1-3 5 4-5

Prilagajanje hribinskim kategorijam 5 5 2 Prehod preko prelomnic in narivnih ploskev

4 5 2

Spremembe geometrije in osi rova 5 5 2 Transport 5 5 3 Prevoz ljudi 4 4 3 Podgrajevanje 4 4 2 Obraba tehnolo�ke opreme zaradi abrazivnosti kamnine

4 2 2

Pripravljalna dela 4 4 2

Delovna klima Nevarni plini na elu izkopa 1 5 5 Kamniti prah 4 2 2 Prezra evanje 2 4 5

Ostala dela Vzdr�evanje, popravila opreme in podobno

Odvajanje tehnolo�ke vode 2 5 5 Dreniranje hribinske vode 3 3 3 vsota 49 58 43

PREDLOG VARIANTE GRADNJE Po na�tetih dejavnikih in analiziranih vplivnih podatkov razvr� amo kombinaciji tehnologij kot sledi:

- prva kombinacija: izkop z napredovalnim strojem s frezanjem, izvoz z demperji, dostava materiala in prevoz ljudi z demperji, - druga kombinacija: izkop z napredovalnim strojem s frezanjem, izvoz z veri�nimi transporterji in transporterji z gumijastim trakom, dostava materiala in prevoz ljudi z vise o dizel lokomotivo - tretja kombinacija: izkop s TBM, izvoz z veri�nimi transporterji in transporterji z gumijastim trakom, dostava materiala in prevoz ljudi z vise o dizel lokomotivo.

Prva tudi favorizirana kombinacija je zelo prilagodljiva, izvaja se prakti no kontinuirano, vplivi na delovno okolje in hribino so majhni. Druga in tretja kombinacija se lo ita le po na inu izkopa. Kot predlagano kombinacijo nismo navedli izkopa z miniranjem, kljub temu da je v praksi v trdih kamninah pogosto uporabljen. Vzrok je, da je

Page 10: EXECUTABILITY OF THE PRESSURE TUNNEL FOR THE … 5. posvetovanja/1-2.pdf · frezanjem, kar se v Sloveniji uporablja zlasti v rudarstvu, v manj in srednje nosilnih hribinah. Zadnja

68

zaradi velike vi�inske razlike in preme osi objekta potreben ve kratni umik mo�tva in opreme, izkop ni� za umik mo�tva in podobno. To pa zna ilno pove a stro�ke in zmanj�a hitrost gradnje. ZAKLJU EK Ve ji del rova za tla ni cevovod se nahaja v trdnih kompaktnih kamninah, kar pomeni relativno ekonomi ne pogoje gradnje rova. Posebna pozornost je bila posve ena dvema geolo�kima dejavnikoma in sicer prehodom skozi prelomne cone in veliki abrazivnosti kamnin. Prehodi skozi prelomne cone predstavljajo te�avo zlasti z vidika nevarnosti hipnih vdorov ve jih koli in vode. Temu bo potrebno posvetiti ustrezno pozornost �e posebej z vidika varstva zaposlenih na podzemnih delih. Tveganja vezana na hidrogeolo�ke pogoje gradnje in abrazivnost kamnin narekujejo potrebo po dodatnih geolo�ko geotehni ni raziskavah, ki bodo ponujale bolj jasno sliko o vplivih teh pojavov na gradnjo tla nega rova. V �tudiji so obdelane tri tehnologije izkopnih del in sicer izkop z napredovalnimi stroji s frezanjem, izkop z vrtanjem in miniranjem ter izkop s stroji TBM. Poleg primernosti na�tetih tehnologij izkopa so v �tudiji obdelane mo�ne variante transporta izkopanine ter prevoza ljudi in materiala. Predlagani na ini so demperski prevoz, izvoz s transporterji in prevoz z vise o dizel lokomotivo. Vse na�tete tehnologije so izvedljive v primeru izkopa tla nega rova. Rezultati �tudije ka�ejo, da je za izvedbo izkopnih del rova za tla ni cevovod najustreznej�a tehnologija z napredovalnim strojem s frezanjem in izvoz z demperji. Kombinacija tehnologij je zelo prilagodljiva spremembam hribinskih razmer, kot tudi mo�nosti izkopov servisnih objektov. Kot alternativno re�itev transporta smo predlagali izvoz z transporterji in dostavo z vise o dizel lokomotivo. Tehnologija z stroji TBM ima v danih razmerah slabost v velikem naklonu. Ne toliko zaradi napredovanja izkopa kot pa zaradi podgrajevanja in prehodov skozi �tevilne prelomne cone. Tehnologija vrtanja in miniranja je manj primerna zaradi potrebe po umiku delovne ekipe z delovi� a po relativno dolgem rovu in ve ji vi�inski razliki. LlTERATURA (1) IBE d.d., (2005). rpalna hidroelektrarna Kozjak, Nova gradnja, Idejni projekt, �tevilka projekta

IBKO-A301/120A. (2) IRGO Consulting d.o.o. (2007). Geolo�ko-geomehansko poro ilo za potrebe izdelave projektne

dokumentacije HE Kozjak, Mapa 3: Tla ni rov, Ljubljana. �tevilka ic 089/7 (3) Vukadin, V., Jure i , N, (2008). Prestavitev poteka in rezultatov geolo�ko geomehanskih preiskav

za potrebe HE Kozjak, Ljubljana