Mélyépítési technológiák II. Alagútépítési technológiák a budapesti M4 metróvonal építésénél
Apáti-Nagy Marianna projektvezető mérnök BKK Közút Zrt. Metró4 Projekt Igazgatóság
Zárt keretszerkezetek (valójában nem alagút) Hagyományos, nyitott munkatérben: Rézsűs munkagödörben
Szádfallal vagy dúcolattal határolt munkatérben, hagyományos víztelenítéssel
Pajzsos alagútépítés •
Már a 2-es metró építése során alkalmaztak mechanikus pajzsokat (1950es évek), amelyek nyitott homlokukkal a kézi erővel fejtő munkások biztonságos munkavégzését szolgálták. Talajvízszint alatt levegő túlnyomással (keszon) kellett alkalmazni a víz munkatérből történő kiszorítására. Jellemzői: lassú előrehaladás (3-4 fm/nap), közepes mértékű felszíni építménysüllyedések (40-70 mm), és egészségre káros munkakörülmények jellemezték.
•
Pajzs (alagútépítő géplánc) alkalmazása előnyös: Állandó szelvényű alagút, a munkafolyamatok maximálisan gépesíthetők Jelentős alagúthossz esetén gazdaságos (M4 hossza 7,34 km) Előrehaladási sebesség 15-21 fm/nap Az építési idő lerövidíthető Változó kőzet- és talajvíz viszonyok között is rendkívül biztonságos
Pajzsos alagútépítés a budapesti metróépítésnél Pajzsos alagútépítés régen (M3) földszállítás
lyukasztás
EPB (aktív földnyomás megtámasztású) pajzsok A Herrenknecht AG 2 db azonos pajzsot készített a budapesti M4 metró építésére, a változó kőzet- és talajvízviszonyok figyelembe vételével (Schwannau, Németország). A pajzs szerkezetének fő részei:
Vágóél (marótárcsa)
Pajzsköpeny
Faroklemez
Pajzsos alagútépítés a budapesti M4 metrónál A pajzs összeszerelése indítás előtt, nyomókeret
EPB (aktív földnyomás megtámasztású) pajzsok Az M4 építéséhez gyártott pajzsok fő részei: Fejtőszerszám (marótárcsa) 6,08 m átmérővel (50 t acél „kerék”). A kifejtett kőzet a nyílásokon keresztül az ún. munkakamrába hull, amelyet egy nyomásálló, zárt diafragma választ el a többi, munkavégzésre szolgáló területektől. A fejtett kőzetet (talajt) egy csigával emelik a szállítószalagra. A munkakamra telítettsége a kőzet laza vagy tömör mivoltához, valamint a talajvíz jelenlétéhez igazodik, a csiga ürítőnyílásának szabályozása által. A hidraulikus motorok mindkét irányban képesek a marótárcsát forgatni. A pajzsköpeny belső kontúrja mentén 11 db hidraulikus sajtó támaszkodik az elkészült alagút falazatra, így nyomja előre a pajzsot. Az erektor vákkum segítségével egyenként emeli az előregyártott vasbeton szegmenseket a helyükre, melyeket a gyűrű zárásáig a hidraulikus sajtók tartanak meg.
EPB pajzs működési alapelve
EPB pajzs homlokmegtámasztás növekvő / csökkenő sajtoló erő
növekvő / csökkenő haladási ütem
víznyomás
földnyomás
EPB pajzs marótárcsák
EPB pajzs munkakamra
zárt mód (nem szivattyúzható)
zárt, nyomás alatti mód
nyitott mód
csökkenő homlok-stabilitás
zagy
talajpép megtámasztású mód (szivattyúzható)
csökkenő víznyomás
nyitott-tól zártig
EPB pajzs talajpép megtámasztású
ZAGY
zárt
EPB pajzs zárt (sűrített levegős)
nyitott
EPB pajzs talajszállító csiga
Pajzsos alagútépítés Pajzs szerkezetek
Pajzsköpeny funkciói:
Talaj megtámasztása
TBM stabilizálása
Faroklemez kúpos (vége felé csökken az átmérője)
Tübbingek beépítése a pajzsfarok védelmében
Faroklemez a legvékonyabb szerkezeti egység >> legnagyobb deformációk
Nyílások a talajkezelő kiegészítő anyagok besajtolásához
Pajzsos alagútépítés Előfúrás Pajzson keresztül történő előrefúrás célja:
injektálás
drénezés
feltárás, mintavétel
Pajzsos alagútépítés Vízbetörés
Pajzsos alagútépítés Hátűr-kitöltés Hátűr: a marótárcsa a készre szerelt tübbinggyűrű átmérőjénél nagyobb felületet fejt, Ø=20-25 cm-rel Hátűr-kitöltés: a kifejtett keresztmetszet és a falazat (tübbingek) közötti rész kitöltése megfelelő összetételű habarccsal A hátűr-kitöltés céljai: Rövid távon:
Hosszú távon:
- hatékony kapcsolat a talajjal, talaj omlás megakadályozása
- tübbingek azonos ágyazási viszonyainak megteremtése
- felszíni süllyedések minimalizálása
- többletszigetelés biztosítása
Pajzsos alagútépítés Hátűr-kitöltő habarcs összetétele Hátűr-kitöltő anyaggal szemben támasztott igények:
megfelelő konzisztencia az injektáláshoz és a hátűr hézag nélküli kitöltéséhez
kellő szilárdság, a farok szigetelésén történő visszaáramlás megakadályozása
tömítőgyűrű biztosítása. zárókefe 2 zárókefe 1
zárókefe 3
habarcs faroklemez injektálós cső faroklemez szigetelő zsír faroklemez szigetelő zsír
tübbing
Pajzsos alagútépítés Erektor Tübbing szegmensek egyenkénti felemelése, helyükre illesztése Működése szerint:
vákuumlappal
megfogófejjel (mechanikus)
Pajzsos alagútépítés Tübbing szerelése
Pajzsos alagútépítés
Pajzsos alagútépítés Hidraulikus sajtók
5+1 elem:
6+1 elem:
Pajzsos alagútépítés Hidraulikus sajtók
EPB pajzs Kondicionáló hab alkalmazásával
Nyomásálló válaszfal Tenzid
víz
marófej
csavarorsós talajszállító
EPB pajzs A kondicionáló hab alkalmazásának előnyei
Laza talaj Belső
súrlódási szög csökkentése
Rövidtávú
kohézió
Plasztikusság
és alacsonyabb szivárgási
tényező kopás
Kisebb
forgatónyomaték
Kisebb
mennyiségének csökkentése
Fejtődiszkek
állítási igényének csökkentése, diszkek tisztítása és cseréjének gyorsabbá tétele hatékonyabb az anyagszállítás, mint
vízzel
rövid távú stabilizálása
csomósodási hajlam
Talajstruktúra
Por
Habbal
Kisebb
Homlok
Kemény kőzet
kialakítása
Kisebb
kopás
Alacsonyabb
nyomaték
EPB pajzs Pajzskiszolgáló utánfutó géplánc 9 egységből álló szerelvény, összes hossza cca. 110 m.
Pajzsos alagútépítés a budapesti M4 metrónál Pajzskiszolgálás: A kifejtett kőzet, a tübbing elemek és a hátűr-kitöltő habarcs ki- ill. beszállítása Keskeny nyomtávú szerelvény, a pajzskiszolgáló utánfutó géplánc emelt szintje alatt egészen a pajzshoz tolja a tübbing elemeket és a habarcsot, majd az üres csillékbe összegyűjti a szállítószalagon hátra juttatott fejtett kőzetet.
Tübbinges alagút keresztmetszeti elrendezése
Pajzsos alagútépítés a budapesti M4 metrónál Pajzsbetörés: Tétényi út (Bikás park) állomás GFK armatúra a pajzskontúron belül
Bányászati módszerrel történő alagútépítés, ideiglenes lőttbetonos megtámasztás (NÖT) •
Bonyolult, változatos és különféle keresztmetszetek tervezhetők
•
Alagút tengely jelentős változása kis területen belül lehetséges (magassági és alaprajzi értelemben egyaránt)
•
Rövidebb alagúthossz esetén gazdaságos
•
Előzetes feltárás részletessége, technológia lépései mindig alkalmazkodjanak az adott kőzetkörnyezethez (időben és térben is változó)
•
Üregnyitást követő mozgások monitorozásának jelentősége (6 órán belül 90%)
•
Lőttbetonos ideiglenes megtámasztás (acél ívtartók és hegesztett hálók)
•
Felület kiegyenlítése a szigetelés fogadásához
•
Szigetelés szórt műanyag membrán vagy alagúti PVC fólia hegesztett kivitel
•
Végleges falazat:
•
szerelt vasalás, zsalukocsi alkalmazásával, vagy egyedi zsaluzás
•
acélszál adalékú lőttbeton (RA, KA, FO)
•
Tűzállóság biztosítása (TH=120 perc)
Bányászati módszerrel épített műtárgyak a budapesti M4 építésénél
•
Peron- és csarnokalagutak a Szent Gellért tér, Fővám tér, Rákóczi tér állomásokon (ahol a felszínen rendelkezésre álló terület nem volt elég a 80 m peronhossz biztosításához)
•
Összekötő (menekítő) alagutak (300 m-ként)
•
Fővízátemelő műtárgyak (vonali mélypontokon)
•
Vonali szellőzőalagutak (minden állomáson)
•
Vágánykapcsolati műtárgy (Szent Gellért tér állomás nyugati végénél)
•
Kelenföldi pu. kihúzó-fordító műtárgya (aluljárón túl, az Őrmező oldal alatt)
Ötcsöves állomás metszete a korábban épített metróvonalak mélyvezetésű szakaszain (pl. Kossuth tér állomás)
Az M4 metróvonal Rákóczi tér állomás bányászott szakaszának keresztmetszete
pillértáró
Primer falazat szakaszos építése összetett szerkezetnél
csarnokalagút
Résfalbontás alagútfejtést megelőzően
Békaszáj szelvényű alagút, elnevezések
Fejtési sorrend osztott szelvény esetén A primer biztosítás (lőttbetonos héj készítése) követi a fejtési geometriát
Tunnel bagger (alagút fejtőgép) kalott (főte) fejtésekor
Tunnel bagger (alagút fejtőgép) ellenboltban
Hidraulikus kotró kosaras emelő szerelékkel
Marófej (Frézerfej) kemény kőzetben vagy profilozáshoz használatos leginkább (drága)
Marófej alkalmazása
Homlokrakodó fejtményszállítás céljára
Homlokrakodó földvisszatöltésnél
Összekötő alagutak építése, tübbingek részleges bontásával
Szórt szigetelés készítése (több rétegben)
Kalott lőttbetonos megtámasztása, vasalás szerelése (elektromos üzemű kotró)
Injektált horgonyernyő készítése, talajstabilizálás a főte fölött
A hegesztett alagúti fólia szigetelés alá geotextiliát rögzítenek a lőttbetonos héj felületi kiegyenlítése után
Alagúti fólia szigetelés
Szigetelést védő bevonat lövése, a belső héj vasszerelése előtti védelem céljára
Zsalukocsi előkészítése betonozáshoz
Ellenbolt vasszerelése, zsaluzása
Ellenbolt betonozó zsalukocsi
Szelvénybővítés a vágánykapcsolati műtárgynál
Injektált horgonyernyő a szelvénybővítésnél
Vágánykapcsolati műtárgy lőttbetonos falazata
Vágánykapcsolati műtárgy végleges falazat változó keresztmetszettel zsaluzva
Acélszál erősítésű lőttbeton belső falazat elvi elrendezése
mintavétel Acélszál
Géplánc terülés mérés
Mintaládák, próbalövések laborvizsgálatokhoz
próbalövés
Szórt szigetelés felhordása lőtt technológiával, több rétegben
Acélszálas belső falazat lövése, több rétegben
Szelvény kontúr kijelölése betonacél mintaívekkel
Tűzgátló PP réteg felhordása 5 cm vastag
Jó szerencsét!
