Bányászati módszerekkel épült szellőzőalagút. a 4-es metró vonalán. Szakdolgozat

Átírás

1 Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi kar Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék Bányászati módszerekkel épült szellőzőalagút a 4-es metró vonalán Szakdolgozat Készítette: Bodnár Ágnes szigorló bánya- és geotechnikai szakirányos földtudományi mérnök hallgató Konzulensek: Dr. Bohus Géza Egyetemi docens Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék Sztermen Gusztáv Ügyvezető Lyukószén Bányászati Befektetési Kft. Beadás dátuma: november 25. Miskolc, 2013.

2 SZAKDOLGOZAT FELADAT Bodnár Ágnes szigorló bánya- és geotechnikai szakirányos földtudományi mérnök hallgató részére A szakdolgozat címe: Bányászati módszerekkel épült szellőzőalagút a 4-es metró vonalán Munkájában dolgozza ki részletesen a következőket: 1. Ismertesse a budapesti 4-es metró építésének geológiai körülményeit. 2. Mutassa be a Fővám téri állomás szellőzőalagútjának kivitelezési módszerét. 3. Elemezze a biztosítási lehetőségeket és jelölje ki a legcélravezetőbb biztosítási eljárást. A szakdolgozat beadásának határideje: november 25. (hétfő) Egyetemi konzulense: Dr. Bohus Géza egyetemi docens Miskolci Egyetem, Bányászati és Geotechnikai Intézet Külső konzulense: Sztermen Gusztáv okl. bányamérnök a Lyukószén Kft ügyvezetője Miskolc, szeptember 16. Dr. Molnár József intézetigazgató egyetemi docens

3 Tanszéki igazoló lap diplomamunka és szakdolgozat benyújtásához MISKOLCI EGYETEM Bányászati és Geotechnikai Tanszék A hallgató neve: Bodnár Ágnes Neptun-kódja: CDRYIK Első konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a második hónap utolsó munkanapjáig: a téma elfogadása, tájékoztatás a rendelkezésre álló forrásokról. A diplomamunka/szakdolgozat témája: Bányászati módszerekkel épült szellőzőalagutak a 4-es metró vonalán Az egyetemi konzulens(ek) neve, beosztása, tanszéke: Dr. Bohus Géza Egyetemi docens Bányászati és Geotechnikai Intézeti Tanszék A jelölt köteles a témát az első konzultáció határidejéig a tanszéki adminisztrációban nyilvántartásba vétetni. A jelölt által javasolt témát elfogadom: Miskolc, konzulens aláírása A jelölt által javasolt témát jóváhagyom: Miskolc, tanszékvezető aláírása Második konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév szorgalmi időszakában a harmadik hónap utolsó munkanapjáig: a feldolgozott források, valamint a diplomamunka/szakdolgozat vázlatának bemutatása, címének véglegesítése. A diplomamunka/szakdolgozat címe: Bányászati módszerekkel épült szellőzőalagút a 4-es metró vonalán Miskolc, konzulens aláírása Harmadik konzultáció, az utolsó előtti tanulmányi félév vizsgaidőszakának utolsó napjáig: a forrásokat feldolgozó fejezet kéziratának beadása: Miskolc,. konzulens aláírása Negyedik konzultáció, az utolsó tanulmányi félév szorgalmi időszak második hónap utolsó munkanapjáig: a kész szöveg kéziratának beadása első változatban: Miskolc,. konzulens aláírása Ötödik konzultáció, a beadási határidő előtt legalább tíz munkanappal: a kész munka bemutatása abban a formában, ahogy a jelölt be kívánja adni: Miskolc,. konzulens aláírása A diplomamunkát/diplomatervet/szakdolgozatot formai szempontból beadhatónak ítélem: Miskolc,. konzulens aláírása

4 Eredetiségi Nyilatkozat "Alulírott Bodnár Ágnes, a Miskolci Egyetem Műszaki Földtudományi Karának hallgatója büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában kijelentem és aláírásommal igazolom, hogy ezt a szakdolgozatot meg nem engedett segítség nélkül, saját magam készítettem, és a szakdolgozatban csak az irodalomjegyzékben felsorolt forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem." Miskolc, november a hallgató aláírása

5 TARTALOMJEGYZÉK 1. Bevezetés A 4-es metróról általában A szellőzőrendszerről A térség geológiai jellemzői A budai oldal mérnökgeológiai adottságai A Duna alatt átvezető szakasz geológiája Pesti oldali szakasz Alagútépítési módszerek számbavétele A C&C építési mód Fúrt, pajzsos építési mód Bányászati módszerek A megvalósult építési eljárás a Fővám téri állomás szellőző alagútjának esetében Fejtés és primer biztosítás A konkrét geológiai viszonyok jellemzése Az építés menete, munkafázisok párhuzamosíthatósága A résfal kíméletes bontása Homlokbiztosítás Jövesztés és biztosítás Rácsos tartók beépítése fogásonként Lövellt beton száraz eljárással Pótbiztosítás Előkészítés a további építési fázisokhoz Szigetelés Geodéziai mérések és ellenőrzések Szekunder biztosítás Innováció a végleges biztosításban Előkészítő munkák A betonlövés A munkaterület szellőztetése Járás, szállítás Munkarend Rövid értékelés Köszönetnyilvánítás Irodalomjegyzék ~ I ~

6 1. BEVEZETÉS Elsőként tekintsük át, mi indította el a 4-es metró létesítésének ötletét! A kiinduló tényező mennyiségi jellegű: A forgalmi igény és a kiszolgáláshoz szükséges kapacitás egyensúlyának megbomlása. A forgalom kinőtte a felszíni eszközök szállítóképességét. A másik tényező a minőségi követelmények előtérbe kerülése. A közlekedéspolitika elsődleges céljának tekinti a gépkocsihasználat növekedésének megállítását (de legalább észrevehető lassítását). A gépkocsiforgalom helyigényét már egyre nehezebb követni, környezetszennyező hatását pedig elviselni. [20] Éppen ezért úgy gondolom, hogy ez a fontos és hosszútávra szóló közösségi projekt alkalmas egy szakdolgozat témájául. Ezen belül is a szakmához közel álló, bányászati módszerekkel megvalósult alagútépítést készülök tárgyalni a Fővám tér állomási szellőzőműtárgyának ismertetésén keresztül. Megkeresésemre a Lyukószén Kft felajánlott nekem egy másfél hónapos műszaki előadói állást (az iskolai kötelező szakmai gyakorlat teljesítése végett), melynek keretében nyomon követhettem a budapesti 4-es metró vonalán, 2010 nyarán általuk végzett munkálatokat. A helyszínek közül a Fővám téri állomás szellőző alagútja keltette fel leginkább az érdeklődésemet, mert több szempontból is kiemelkedő tervezési, építéstechnológiai, fejtési, biztosítási, valamint geodéziai megoldásokat valósít meg. Az általam látottakat, hallottakat, tapasztalataimat szeretném jelen munkámban közre adni. Továbbá szándékomban áll az akkor még bennem kérdésként felmerülő fekete lyukakat betömni, saját kíváncsiságom kielégítése végett. Ez alatt azt értem, hogy az építés körülményein és mikéntjén kívül kitekintést teszek abba az irányba is, hogy ezek miértjeit is számba vehessem. ~ 1 ~

7 2. A 4-ES METRÓRÓL ÁLTALÁBAN Budapest új metrója a tévhitekkel ellentétben nem negyven éve épül - bár Dél-Buda- Rákospalota (DBR) vonalként 1978-ban tervezték megkezdeni az építését -, csupán 2006-ban történt meg az alapkőletétel. [11] A vonal I. szakasza a Kelenföldi pályaudvar és a Keleti pályaudvar között épül, Dél-Budát köti össze a városközponttal. Az első szakasz tervezett hossza 7,34 km, összesen tíz állomást foglal magában (1. ábra). A vonal meghosszabbítása északkeleti irányban Zugló- Rákospalota felé tervezett (a II. szakasz 3,2 km hosszú, 4 állomással), valamint nyugati irányban Gazdagrét felé (III. szakasz). 1. ábra: A tervezett nyomvonal [8] A vonalalagút a Kelenföldi pályaudvartól jelentősebb szintkülönbség nélkül halad a Móricz Zsigmond körtérig, m átlagos takarással, onnan fokozatosan mélyül a Duna felé, a vonal legmélyebb pontján a Fővám tér állomáson az alagút fölötti takarás kb. 27 m, a Szent Gellért tér állomáson pedig alig 0,80 m-rel vékonyabb. A Duna medre alatt az ~ 2 ~

8 alagút feletti a szemcsés rétegek alatt lévő vízzáró agyagréteg vastagsága helyenként csupán 4-5 m, a vonal pedig a Fővám tértől folyamatosan emelkedik a Keleti pályaudvar felé, ahol a vágány m-rel a felszín alatt halad. [7] 2.1 A SZELLŐZŐRENDSZERRŐL A 4-es metró szellőzőrendszerét a Főmterv Mérnöki tervező Zrt, az Uvaterv valamint a Mott MacDonald tervezte saját modellező szoftverrel. A szellőzési rendszer úgy lett megtervezve, hogy mind az állomásokat, mind a vonalalagutakat, külön jobb és bal alagutakat lehet kezelni légtechnikai szempontból. Ehhez azonban megfelelő kapcsolatot kell kiépíteni az alagutak és az állomási műtárgyban elhelyezett szellőzőgép-csoportok között. Ennek érdekében készültek az állomási szellőzőműtárgyak, melyek az állomás előtt körülbelül 12 méterrel kötik össze a jobb és bal vonalalagutat és összekapcsolják az állomásban lévő szellőzőgép-terekkel és a felszínre vezető légcsatornákkal. Azokban az állomásokban, ahol a felszín szűkössége miatt a réselt dobozba nem lehetett elhelyezni ezeket a légcsatornákat, ott bányászati technológia alkalmazásával építették meg a m 2 keresztmetszetű szellőzőalagutakat és légcsatornákat. A két végállomást (Kelenföldi pu. és Keleti pu.) kivéve minden állomáson építettek bányászati módszerrel szellőzőalagutakat. A szellőzőalagutak kettős funkcióval rendelkeznek. Az első funkciót alap funkciónak szokás nevezni, s ez alatt a közönséges légszellőzést értjük. A másik funkció a vész állapot funkció, aminek tűz esetén kell érvényesülnie. Ekkor a beépített motoros zsaluk működésbe lépnek, hogy a füst ne terjedhessen az alagutak között, és hogy a füstöt a megfelelő vészventillátor elszívhassa. Az elszívást vonalanként 2 db ventilátor biztosítja, mely a szellőző aknában (állomási doboz) kerül elhelyezésre, a hangcsillapítás és a motoros zsaluk mellett. A tűzállóságot nem csak az alagút falazatának, de a szellőző rendszer berendezéseinek is teljesítenie kell. Az előírások szerint a ventillátoroknak 1 órán át kell bírnia a 400 C -os füst elszívását anélkül, hogy az kárt tenne a berendezésben, s azzal a gép megállását okozná, hiszen akkor az a füstelszívás megállását jelentené. Továbbá az előírások szerint az állomások között a jobb és bal vonalalagutat 300 méterenként össze kell kötni, biztosítandó, hogy vészhelyzetben pl. az alagútban rekedt ~ 3 ~

9 égő vonatból menekítendő utasok 10 percen belül átjussanak a másik, füstmentes vonalalagútba. Az összekötő alagutak vonalalgúti csatlakozásainál tűzgátló ajtókat építettek be, melyek vészhelyzet esetén megakadályozzák, hogy a tűz vagy füst átterjedjen egyik alagútból a másikba. Helyük úgy lett megtervezve, hogy adott vonalszakasz mélypontján mindig épüljön és a vonali csurgadékvíz-gyűjtő szerepét is betöltse. [16] 2.2 A TÉRSÉG GEOLÓGIAI JELLEMZŐI A metró olyan földalatti vagy felszíni, zárt pályás, zárt peronos, villamos üzemű városi gyors vasút, amelynek forgalmi vágányait szintben közúti, vasúti vagy gyalogosforgalom nem keresztezi. A metró a felsorolt elemekből álló zárt rendszerű autonóm személyszállítási üzem, mely csak akkor működik rendeltetésszerűen, ha alkotóelemei jó minőségűek, egyenszilárdságúak és a működés anyagi-tárgyi feltételei megteremthetők. Autonómián az értendő, hogy a metró működése független a városi úthálózat forgalmától, annak zavaraitól és nagyrészt az időjárás kedvezőtlen hatásaitól is. A metró építményegyüttese alagutakból, felszín alatti műtárgyakból, felszíni építményekből (vonalszakaszok bevágásban, töltésen, hídon) és magasépítményekből áll. A felszín alatti alagutak és műtárgyak a metróvonal sajátos és jellegzetes építményei, amelyek általában a város sűrűn beépített (2. ábra) és nagy forgalmú részeiben, illetve azok alatt helyezkednek el. Minőségi követelmény az alacsony fenntartási igény, továbbá, hogy élettartamuk ne legyen 100 évnél rövidebb. Építésük sok kellemetlenséggel jár, időés költségigényes. A műtárgyak között az állomások, a vonali elágazások és a felszín alatti végállomások vágánykapcsolatainak építményei a legnagyobbak. Mélységi elhelyezkedésük közvetlenül az útfelszín alatt vagy nagyobb mélységben a város természetföldrajzi, városszerkezeti (2. ábra) és építésföldtani adottságaitól függ. [2] ~ 4 ~

10 2. ábra: A Kálvin tér közműterve (genplan) (Főmterv Mérnöki Tervező Zrt.) A 4-es metró I. szakaszának építése során több helyen alkalmazták a bányászati módszerű alagútépítési technológiát, lövelltbetonos elsődleges biztosítás beépítésével. Ezt a módszert az állomásokhoz kapcsolódó szellőző- és vonatfordító műtárgyak, valamint a vonalalagutakat összekötő alagutak építésénél, továbbá egyes állomások utasforgalmi tereinek kialakításánál alkalmazták. Mintegy 40 műtárgy épült m 2 közötti keresztmetszettel, m közötti hosszúsággal. Mivel ilyen létesítményeknek a metró nyomvonalán szinte mindenütt elő kell fordulnia, érdemesnek tartom annak tisztázását, hogy milyen környezeti adottságok esetére keres megfelelő építési módszert ez a szakdolgozat, természetesen a tervezők nyomdokain járva. [16] A felszín alatti építmények szerkezeti kialakítása szorosan összefügg az építési eljárással, ez pedig az építésföldtani viszonyokkal. A felszín közelében nyitott (kitakarásos) módszerrel építettek jobbára derékszögű téglalap keresztmetszetűek. A nagyobb mélységben zárt építési eljárással létesítettekre a kör keresztmetszetű vagy íves formákból kialakított szelvény a jellemző. Az építésföldtani ismeretek a nyomvonal mentén, annak közelében a városi út- és közműhálózat adottságaihoz igazodva mélyített kutatófúrással szerezhetők meg. A ~ 5 ~

11 furatok távolsága az előtervezéshez m, a kiviteli tervezéshez m. A fúrásokkal nyert talajminták vizsgálata eredményeinek ismeretében lehet a megalapozott szükséges döntéseket meghozni. Az önmagában költséges, gondos geológiai feltárás eredménye megbízhatóbbá teszi az építési költségbecslést, a kiviteli tervezésnél pedig mind a szerkezetek, mind az építési technológiák meghatározásához és az építőgépek kiválasztásához nélkülözhetetlen. [2] A tervezést megelőzően a metró nyomvonala által érintett területek geológiai-geotechnikai feltárása és vizsgálata 1967-ben kezdődött el. Ekkor a budai oldalon 64, míg a pesti és Duna alatti szakaszon 97 fúrás készült folyamatos magfúrással, átlagosan 40 m-es mélységgel. Az elfogadott nyomvonalhoz 23 további kutatófúrás készült szintén folyamatos magfúrással. Az alagutak és az állomások tendereinek nyertes vállalkozói feladata volt a részletes kiviteli tervek elkészítése, és ennek megfelelően a kiviteli terv szintű geológiai és geotechnikai feltárások megvalósítása és értékelése. A kivitelezés során általában minden állomáshoz újabb fúrások, szakvélemények készültek, a vonalalagutak és műtárgyak tervezéséhez a geotechnikai tervezési paramétereket a kivitelező szakértője határozta meg. Az építéstechnológia megválasztásához a nyomvonal a földtani felépítés, a mérnökgeológiai adottságok és a hidrogeológiai viszonyok alapján alagútépítés szempontjából három szakaszra bontható: - Budai oldal: Kelenföldi pályaudvar állomástól a Szent Gellért tér állomásig; - Duna alatti átvezetés: Szent Gellért tér állomástól a Fővám tér állomásig; - Pesti oldal: Fővám tér állomástól a Keleti pályaudvar állomás végéig. ~ 6 ~

12 2.2.1 A budai oldal mérnökgeológiai adottságai 3. ábra: Vázlatos mérnökgeológiai hossz-szelvény, Duna alatti szakasz [5] A felszín alatt 4-8 m vastagságú pleisztocén szemcsés Ős-Duna-üledékek (homok, kavicsos homok) és lejtőmeredekségből képződött képlékeny vagy plasztikus iszap, homokkőliszt rétegek találhatók, amelyekben áramlik és tartózkodik a helyenként magas agresszivitású talajvíz. E rétegekben épült meg az állomási mozgólépcsőaknák egy része és az utaselosztó csarnokok. Az oligocén rétegek vastagsága a tervezett nyomvonal mentén átlagosan 300 m-nek vehető, ennek megfelelően a mélyebb rétegek érdektelenek az alagútépítés szempontjából. A metróvonal földtani kutatása mutatott rá a kiscelli agyagmárga és a tardi agyagmárga alábbi geotechnikai tagozódására: - 1. zóna: mállott és tört, expandált kőzetmátrix - 2. zóna: expandált, repedezett kőzetmátrix - 3. zóna: expandációs határon túli kőzettömeg ~ 7 ~

13 A vonali és az állomási alagutak építése (a feszültségek átrendeződése) többnyire az 1. és 2. zónában történt. 1. zóna: A pleisztocén rétegek feküjében megjelenő pleisztocén eróziós bázisfelszín, vagyis a kiscelli agyagmárga plasztikus agyagként jelenik meg. E zónának jellegzetessége a világosbarna szín ás a plasztikus vagy ahhoz közeli állapot. 1. táblázat: Az 1. zóna jellemző kőzetmechanikai paraméterei [5] JELLEMZŐ KŐZETMECHANIKAI PARAMÉTEREK I c ρ t (t/m 3 ) e ϕ C (kpa) >1 2,1 0,4-0, Ahol: I c : a talajra jellemző konzisztencia index; ρ t : a talaj sűrűsége; e: a talaj hézagtényezője; ϕ: a talaj belső súrlódási szöge; C: a talajra jellemző kohézió értéke. 2. zóna: A laboratóriumi vizsgálatok e kőzettípusban arra mutattak rá, hogy ha egy kb. reziduális állapotú talaj újra megtámasztást kap, ismét teherbíró és terhelhető lesz. Alagútépítés szempontjából megfogalmazva, a reziduális állapotú kőzet vagy eredetileg is töredezett kőzet kellő merev megtámasztás esetén jelentős nyírószilárdsággal bír. Újraterhelése esetén rugalmasan viselkedik, a biztosítószerkezet beépítése után (befogás, megtámasztás) az ép kőzetmátrixhoz (3. zóna) közel hasonlóan viselkedik kőzetmechanikai szempontból. Az alagútépítés során az ún. konvergencia mérések a laboratóriumi mérések eredményeit igazolták. Kiváló esettanulmány a Bocskai úti szellőzőalagút, ahol az alagút környezetében lévő kőzettömeg elmozdulási vektora és annak nagysága (konvergenciája) a fentebb leírt módon reagált az üregnyitásra és a biztosítószerkezet beépítésére. ~ 8 ~

14 A 2. expandált zóna (a felszíntől 9-18 m-ig, vastagsága 8-15 m) jellemző kőzetmechanikai paramétereit mutatja a következő táblázat: 2. táblázat: A 2. zóna jellemző kőzetmechanikai paraméterei [5] JELLEMZŐ KŐZETMECHANIKAI PARAMÉTEREK I c ρ t (t/m 3 ) e ϕ C (kpa) >1,2 2,2 0,32-0, Ahol: I c : a talajra jellemző konzisztencia index; ρ t : a talaj sűrűsége; e: a talaj hézagtényezője; ϕ: a talaj belső súrlódási szöge; C: a talajra jellemző kohézió értéke. 3. zóna: A budai oldalon megépült alagutakban e kőzettömeg az alagút szelvényében kis százalékban, általában egyáltalán nem, vagy az alagút alsó harmadában és az alagúttalp alatt jelent meg. A zóna (16-25 m terepszint alatt) jellemző kőzetmechanikai paraméterei a következők: 3. táblázat: A 3. zóna jellemző kőzetmechanikai paraméterei [5] JELLEMZŐ KŐZETMECHANIKAI PARAMÉTEREK I c ρ t (t/m 3 ) e ϕ C (kpa) >1,3 2,3 0,18-0, Ahol: I c : a talajra jellemző konzisztencia index; ρ t : a talaj sűrűsége; e: a talaj hézagtényezője; ϕ: a talaj belső súrlódási szöge; C: a talajra jellemző kohézió értéke. ~ 9 ~

15 A vonali alagutak, vonali és állomási műtárgyak kiscelli agyagmárga formációban épültek meg. E kőzetkörnyezet nyírószilárdsági és rugalmassági paraméterei miatt nagymértékben alkalmas a kőzettel együttdolgozó olyan lövelltbetonos szerkezetek építésére, amelyek a helyesen megválasztott építési sorrenddel, fejtő és építőgépekkel, biztosítószerkezettel sikeresen megépültek anélkül, hogy a kőzetkörnyezet tönkremenetele bekövetkezett és teherbírása lecsökkent volna. Ahol lehetőség volt, kerülték a lapos és nagy fesztávolságú tartók, alagutak egyidejű megnyitását (a Bocskai út állomás szellőzőalagútja). A tervezők és kivitelezők figyelembe véve a geotechnikai paramétereket törekedtek a technológiai lehetőségek szerint legkisebb szélességű, álló ellipszis-szerű csúcsíves, szilvamag alakban történő üregnyitásra, illetve a műtárgyak ilyen elemekből való megépítésére. Az egyszeri fogáshossz legtöbb esetben 1,0 m-es volt, helyenként a süllyedés csökkentése érdekében 0,8 m-es fogáshosszt is alkalmaztak. A fejtés általában három lépcsős (kalott-mag-invert), a kalott és az invert fejtése közötti távolság 2-4 m között változott. Az üregnyitás előtt a homlokon (általában 3-4 m hosszúságú) fúrt/vert előtűzések jelentősen korlátozták a főtepont süllyedését és ennek megfelelően a felszíni süllyedéseket is. A legtöbb bányászati módszerrel és lövelltbetonos biztosítással épített alagútnál a felszíni süllyedés csak elvétve haladta meg a 20 mm értéket. A geotechnikai kutatások bebizonyították, hogy a kiscelli agyag jelentősen túlkonszolidált. Ennek egyenes következménye, hogy a résfalakra és alagutakra ható földnyomás nem számítható a talajmechanikában szokásos módon, hanem a hazai gyakorlattól, felfogástól kissé eltérően veendő figyelembe. Az önbefúró presszióméter kutatási program, továbbá a helyszíni kőzetnyomás-mérések bebizonyították, hogy a horizontális kőzetnyomás átlagosan másfélszerese a függőleges kőzetnyomásnak A Duna alatt átvezető szakasz geológiája A nemzeti kincsnek számító Gellért téri hévízforrások (a karsztrezervoár) védelmét a jelentős számú kutatófúrás és geofizikai vizsgálat alapján kialakított nyomvonal, a kellő vastagságú oligocén vízzáró agyagtakaró, mint természetes védőréteg jelenléte biztosította. ~ 10 ~

16 A Duna alatti szakasz 350 m hosszúságú részén az alagutak mintegy 250 m hosszban az alsó oligocén tardi agyag formációban haladtak. A pesti oldal felé közeledve az alagút környezetében igen nagy keménységű, hidrotermálisan kovasavval átitatott, több helyen széles vetőzónával töredezett kiscelli agyagmárga jelent meg. A pesti rakpart, azaz az alagút környezetében egy markáns vetőzónát követően CaCO 3 kötőanyagú és jelentős, de kötött homokot tartalmazó felső oligocén agyagos kifejlődés (aleurit, szécsényi slír) települt. A Fővám tér a geotechnikai kockázatok és a kivitelezés szempontjából talán az egyik legérdekesebb állomás. A markáns vetőzónák, erősen töredezett kőzetanyag, a vékony agyagtakarás és a Duna jelenléte komoly kockázat mérlegelésre késztette a tervezőt és a vállalkozót. Ennek csökkentése érdekében az állomás Duna alatti szakaszán kőzetfagyasztást alkalmaztak Pesti oldali szakasz 4. ábra: Vázlatos mérnökgeológiai hossz-szelvény, pesti szakasz [5] ~ 11 ~

17 A pleisztocén rétegekre jellemző a lefelé durvuló szemcsenagyság (finom homoktól a kavicsos homokig). A felszíntől 4-5 m mélységben megjelenő talajvíz e rétegben áramlik, melynek szintjét a Duna közeli szakaszon a folyó mindenkori vízállása határozza meg. A talajvíz nem agresszív. A tervezett aluljárók és állomások dobozszerkezeteinek felsőbb részei e rétegben épültek meg. Az alagútépítés szempontjából a miocén rétegek csoportosítását elvégezve az alábbi típusos kifejlődések határozhatók meg: - Homokos típusú rétegek és homokok, kohézió nélküli és cementált kifejlődéssel; - Agyagos homokok (in situ állapotban keveredett); - Agyagos, bentonitos, mészmárgás rétegek. 4. táblázat: A pesti oldali szakasz jellemző kőzetmechanikai paraméterei [5] JELLEMZŐ KŐZETMECHANIKAI PARAMÉTEREK Ahol: Talajtípus I c ρ t (t/m 3 ) e ϕ C (kpa) k (m/s) Agyagos 0,8-1,5 1,9-2,1 0,3-0, X kifejlődés Agyagos homok - 1,9-2,2 0,3-0, X Homokos kifejlődés - 1,9-2,3 0,4-0, X I c : a talajra jellemző konzisztencia index; ρ t : a talaj sűrűsége; e: a talaj hézagtényezője; ϕ: a talaj belső súrlódási szöge; C: a talajra jellemző kohézió értéke; k: a talaj vízáteresztési képességi együtthatója. A geológiai és geotechnikai leírásban, az előzőekben bemutatott rétegekben, a pesti oldalon a pajzsos alagútépítés környezete jelentősen változik. Komoly figyelmet kell ~ 12 ~

18 fordítani a rétegvízzel telített homokrétegekre, amelyekben nem megfelelő technológia alkalmazása jelentős felszínsüllyedést okozhat. A Népszínház utca állomást követően az alagutak magassági vonalvezetése emelkedik, és részben belemetsz a rendkívül jó vízadó, kohézió nélküli, pleisztocén korú Dunaüledékbe. [5] 3. ALAGÚTÉPÍTÉSI MÓDSZEREK SZÁMBAVÉTELE Az alagútépítés esetünkben célja és üzemeltetési feladata szerint a közlekedési alagutak típusába sorolható. Ennek alrészét képezik a szellőző alagutak, melyek leginkább csak légszállítási céllal épülnek, ami az általános anyagok csőszállításától eltérően nem okoz jelentős belső nyomásnövekedést. Így az alagutak leginkább külső nyomásnak vannak kitéve. Az építési módszer megválasztásánál meghatározó tényező a szükséges belső keresztmetszeti felület ismerete, hiszen bizonyos építési módok kizárólag kis vagy nagy, esetleg csak állandó keresztmetszet esetén alkalmazhatók. A szellőzőalagutak esetében a szükséges szabad felületet a szellőztetendő alagút térfogata, lejtési viszonyai, valamint az alkalmazott ventillátorok határozzák meg. Miután ismert az időegységenként elszállítandó füsttel telt levegő térfogata, valamint a ventillátorok teljesítménye, áramlástanilag meghatározható a szükséges szabad keresztmetszet. A szabad keresztmetszetből következik a falazat keresztmetszeti felülete is, mert azt csak a tűzzáró zsaluk nyitott állapotú méretei szűkítik be. A tervezők a szabad keresztmetszetet állomáson belüli vonalanként minimum 20 m 2 -ben adták meg. Ez szellőzőalagutanként a zsalu felületét is beleszámítva 16 m 2 -t jelent a falazat megépülése után. Ezt követően meg kell vizsgálni, hogy egy ekkora átáramlási felülettel rendelkező, ebből kifolyólag adott szelvénymetszetű üreg létesítése milyen formával valósítható meg. ~ 13 ~

19 A keresztmetszet alakjára vonatkozóan megállapítható, hogy a patkó alak csak állékony kőzettalp esetében valósulhatott volna meg, szögletes formákat pedig leginkább a felszín közelében alkalmazhatunk. A kör, illetve íves formákból összeállított és zárt elliptikus formák viszont kedvezőnek mutatkoznak. Összetett esetről néhány állomás tekintetében beszélhetünk, amelyek a szögletes és íves formák kombinációjaként jöttek létre a helyi adottságok miatt. A tervezők választása a szellőzőalagutak tekintetében az íves formákra esett, hiszen praktikus és ez szolgálta leginkább a gazdasági érdekeket. A metróépítés vonalán minden tervezett szellőzőalagútnak megfelelt, így több munkahelyen is alkalmazhatóvá vált ugyanazon géppark, ami a kivitelezőknek is nagy segítség. A kőzetkörnyezet, a forma és a szabad keresztmetszeti felület ismeretében kell a biztosító falazat vastagságát meghatározni, melyből a fejtési keresztmetszet is meghatározottá válik. 3.1 A C&C ÉPÍTÉSI MÓD A Cut and Cover módszer kitakarással épített, nyitott építési mód, melyet az 5. ábra szemléltet. 5. ábra: C&C módszer [6] ~ 14 ~

20 Ahogy az ábra is jól szemlélteti, a módszer rengeteg földmunkával jár. A felszíni létesítmények közelsége nem ad lehetőséget egy ilyen sűrűn beépített városban arra, hogy a kitermelt földmennyiséget a helyszínen deponálhassák. Amennyiben a deponálás csak ideiglenes volna, és azt elszállítanák a helyszínről, hogy ott ne gyűlhessen fel, még mindig gondot okozhatnának a meglévő közművek. Ezek egy részét ki kellene váltani, más részét az építési munkálatok közben védeni. Nyitott építési módszerrel csak olyan vonalvezetés mellett valósulhatott volna meg alagútépítés, mely követi a közutak vonalát, hiszen épületek alatt ezzel a módszerrel lehetetlen megvalósítani bármit is. Azon a képtelenségen túl, hogy a metró szerelvényei ilyen mérvű irányváltoztatásokra képtelenek, ez az eljutási idő romlásához, és az alagutak hosszának növekedéséhez vezetett volna, amely a többletköltség ellenében utasvesztést eredményezett volna. A nyitott építési módszerek általánosságban véve is rengeteg zavart keltenek a felszíni közlekedésben. Éppen a legforgalmasabb részek mentesítésének érdekében jött létre a projekt, így a teljes útzárak is ezen útszakaszon lennének szükségszerűek, ami egy ekkora forgalmú városban a közlekedés megbénulását jelentené. Ha nem is az egész metró vonalat, csupán a szellőzőalagutak környezetét tekintjük, elmondható, hogy már a tíz állomási rész kialakításához szükséges lezárt terület is sok bosszankodást okozott hosszú időn át a Budapesten közlekedőknek. Ezen területek annyival történő megbővítése, hogy a mintegy 40 bányászati módszerrel épülő műtárgy is forgalomtól elzárt területeken belülre kerüljön, már megvalósíthatatlan, még ha a tervezésnél a korábban felsorolt tényezőkhöz igazítjuk is a metróépítés ezen elemeit. 3.2 FÚRT, PAJZSOS ÉPÍTÉSI MÓD A pajzsos alagútépítési technológia legfőbb előnye a munkafolyamatok maximális gépesíthetősége, melyet a vonalalagutak azonos keresztmetszeti kialakítása tesz lehetővé. A metró üzemeltetéséhez kapcsolódóan azonban sok egyéb funkciót is biztosítani kell, ezekhez különböző geometriával rendelkező földalatti tereket kialakítani, melyek pajzzsal nem építhetők meg gazdaságosan. ~ 15 ~

21 Japán gyártók készítettek ugyan olyan pajzsokat, amelyek alkalmasak voltak keresztmetszetváltásra, vagy oldaltárók építésére is, ezek azonban nem terjedtek el bonyolultságuk és viszonylag magas áruk miatt. [16] 3.3 BÁNYÁSZATI MÓDSZEREK Alagutak fejtése lehetséges volna robbantással, és kézi erővel is. A kézi munkavégzés manapság már ritkaság számba megy, hiszen a technikai fejlődés a legtöbb helyzetre már kínál olyan megoldásokat, melyek gazdaságosabbak és biztonságosabbak lehetnek a fizikai munkavégzésnél. A robbantást illetően, mint később a megvalósult módszer elemzésénél láthatjuk, a NÖT törekszik az eredeti kőzetszilárdság lehetőség szerinti megtartására, hiszen ezt ki tudjuk használni. Közismert tény, hogy még kőzetkímélő robbantások esetén is a kőzetkörnyezetében kialakuló roncsolási zóna nagyobb, mint gépi jövesztés esetén, így ahol a kőzetkörnyezet paraméterei lehetővé teszik a gépi jövesztés alkalmazását, ott az a kedvezőbb megoldás. Szerencsére Budapest geológiai viszonyai a metró vonalának környezetében erre teljes mértékben alkalmasnak bizonyultak, így a robbantás, mint fejtési módszer, elvetésre került. A robbantásnak más kedvezőtlen hatásai is érvényesültek volna az alkalmazás során. Minthogy a környezet sűrűn beépített, a szeizmikus hatás, hanghatás, valamint a robbantással járó por mind az építés helyszínének közvetlen és közvetett közelében kerülendő. A robbantás és a kézi fejtés ötletének elvetése azonban még nem jelenti a bányászati módszerek teljes elvetését, hiszen a megvalósult megoldás is ebbe a kategóriába sorolható. Korábban már megállapításra került az a tény, hogy az alagutak geometriáját illetően az íves formák jelentik a kedvező megoldást. Továbbá azt is szem előtt kell tartanunk, hogy az építmény élettartamának meg kell haladnia a 100 évet, ezért a biztosítás módját ezekre tekintettel kell megválasztanunk. Ilyen időintervallumban a fa vagy fával kombinált beépített biztosító szerkezetek, mint végleges biztosító szerkezetek, nagymértékben veszítenek eredeti szilárdságukból, a külcsín érdekében történő belső kialakítás után pedig hozzáférhetetlenné válnak, ezért cseréjük igen nagy roncsolással járna a körültekintően megválasztott és cserére még nem szoruló részek tekintetében. Ilyen mennyiségű faanyag igen költséges, s mint látjuk, az élettartama még kevésbé teszi gazdaságossá a felhasználását. Másfelől a fa ácsolatok a szögletes, trapéz profilú alagútformákra jellemzőek, ezért esetünkben nehézkesen lennének alkalmazhatóak. A technológiai utasítás módot ad viszont arra, hogy amikor a kőzetviszonyok ~ 16 ~

22 kedvezőtlenebbre fordulnak, akkor az előtűzéseket többek közt fa rudakkal is besűríthessük. 6. ábra: Biztosítás fa ácsolattal [22] Íves formák biztosítására szokás alkalmazni kalottokat, de jelen esetben ezek önmagukban nem, csak kombinálva jelentek meg az építés során, hiszen ez a módszer sem nem vízszigetelő, sem pedig mint látszófelület, nem felel meg a létesítmény céljainak. Az alagutak vízszigetelése fontos szempont, s mivel a primer biztosítás már képes ezt a funkciót is előkészíteni, így célszerű ötvözni a két dolgot. Ennek a szempontnak még megfelelhetnének a következő biztosítási típusok, mégis rendelkeznek olyan tulajdonságokkal, melyek esetünkben kerülendőek, vagy létezik náluk kedvezőbb megoldás is. Monolit beton, mint ideiglenes biztosító szerkezet, nem célszerű megoldás. A zsaluzat kialakítása és a kizsaluzás időigényes folyamat. A 0,8-1,0 m-es fogásmélységeket figyelembe véve ez a feladat aránytalanul sok időt venne igénybe, s mivel a ~ 17 ~

23 zsaluzóelemeket általában csak bérbe veszik, az idő ebből a szempontból sem elhanyagolható tényező. Továbbá a betonrétegek illeszkedési pontjainál a szerkezetnek gyenge pontjai keletkezhetnének. A zsaluzó elemeket pedig tárolni is kellene a helyszínen. Végleges biztosításként viszont alkalmazásra került, hiszen a látszóbeton kedvező tulajdonságainak köszönhetően vakolatmentes belső kialakítást tesz lehetővé. Ilyen megoldással került kialakításra például a Fővám tér állomásának a Duna alá benyúló, bányászati módszerekkel épült szakasza is. 7. ábra: Zsaluzás Variokit rendszerelemekből a Bocskai úti állomásnál [3] Alagutak biztosításához gyakran alkalmazott módszer a beton-idomelemes falazattal történő kialakítás. Az idomelem olyan elem, melyet nem csak derékszögű lapok határolnak. Korábban ezek az idomelemek lehettek kőből, téglából, de a modernebb változat már leginkább betonidomokat használ, mivel ezek gyártása jóval egyszerűbb. Ennek a módszernek szintén az időigényességével van probléma. Az alagút minél tovább áll szabadon, biztosítás nélkül, annál nagyobb süllyedések léphetnek fel a felszín közelében. Mivel a sűrűn beépített városrészekben a felszínmozgásokra kiemelten érzékeny védendő épületek helyezkednek el, ezt nem kockáztathatjuk meg. ~ 18 ~

24 8. ábra: Múzeumi tégla-idomelemes biztosítás [14] Magyarországon nem terjedt el az a fajta megoldás, ahol a főte biztosítását csövekkel oldják meg. Ez egy zárt építési mód. Ekkor kiindulásképpen a végleges szelvény főtéjében egymáshoz illeszkedő, a vágat tengelyével párhuzamos kör keresztmetszetű mini alagutakat alakítanak ki. Amikor ezek elkészültek, a vágat szelvényét kifejtve, alájuk meghatározott távolságonként vasbeton támívek kerülnek beépítésre. Ilyen megoldással épült a milánói városi vasút egyik állomása is, melyet a 9. ábrán láthatunk. Mivel a főtében található csöveket is bányászati módszerekkel kell kialakítani, azok mérethatára alulról korlátos, így ebből adódóan kis keresztmetszetű alagutak kialakítására alkalmatlan. ~ 19 ~

25 9. ábra: A milánói "Venezia" állomás [13] 4. A MEGVALÓSULT ÉPÍTÉSI ELJÁRÁS A FŐVÁM TÉRI ÁLLOMÁS SZELLŐZŐ ALAGÚTJÁNAK ESETÉBEN Általánosságban véve a résfalon kívüli bányászott műtárgyak (alagút szakaszok) ideiglenes biztosítása a tervek szerint (szelvény mérettől függő) különböző falvastagságú acél ívtámokkal és hegesztett acélháló bélelésű lövellt beton-, végleges biztosítása különböző falvastagságú monolit vasbeton-szerkezet. A lövellt beton falazat az alagút ideiglenes megtámasztását szolgálja. Legalább 2 évig teherbírónak és vízzárónak kell lennie, de a végleges megtámasztás (belső falazat) teherbírásának számításánál nem vehető figyelembe. [12] A Fővám téri szellőzőalagút nem reprezentatívan példázza a 4-es metró szellőzőalagútjainak építését. Az egyik speciális dolog, amit az állomás és kapcsolódó létesítményei esetében alkalmaztak, az a segédeljárás, mely esetben a talajt folyékony nitrogén segítségével megfagyasztották. Ezt a megoldást a Duna közelsége indokolta. A másik differencia, hogy a belső, teherviselő biztosítás nem zsaluzott vasbeton szerkezet kialakítású, hanem acélszálas lövellt betonból készült, melyet PP szálas nedves eljárással lövellt betonréteg zár. A primer és szekunder biztosítások között elhelyezett szigetelés módja sem tekinthető általánosnak, bár több helyen is alkalmazásra került. Pontosan ~ 20 ~

26 ezen különleges tulajdonságok miatt tartom részletezésre számot tartónak ezt a bizonyos műtárgyat. A különbségek ellenére elmondható, hogy a lövellt betonnal történő primer biztosítás alábbi részletezése megfelel bármely a 4-es metró vonalán épült bányászati módszerekkel készített műtárgy leírásaként is, néhány aktuálisan ide vonatkozó részlettől eltekintve. A Fővám téri állomás szellőző alagútjának terveit az Uvaterv (szekunder biztosítás), valamint az Uvaterv megbízásából az IC Consulenten (primer biztosítás) készítette. Tekintsük át, hogyan is helyezkedik el az alagút a tervek szerint, mik a jellemző méretei! 10. ábra: Jellemző keresztmetszet (Az Uvaterv archívumából) A 10. ábrán láthatjuk a kialakuló ideiglenes és végleges biztosítás rétegeit, melynek építését a továbbiakban részletezzük. ~ 21 ~

27 11. ábra: A szellőzőalagút elhelyezkedése felülnézetből (Az Uvaterv archívumából) Az alagút a megépült alaplemez szintje fölött, a résfallal határolt műtárgyból résfaláttöréssel, bányászati módszerrel, a Gépész aknából (állomási térből), annak is az Északi sarkából a résfaláttörést követően dőlésben lefelé (12. és 13. ábra) került kialakításra. A vonali alagutak alá ívesen visszakanyarodik (11. ábra). 12. ábra: A szellőzőalagút dőlése (oldalnézet 1) (Az Uvaterv archívumából) ~ 22 ~

28 13. ábra: a szellőzőalagút vonalalagút alatti áthaladása (oldalnézet 2) (Az Uvaterv archívumából) 14. ábra: A szellőzőalagút vonalalagúti csatlakozása (Az Uvaterv archívumából) ~ 23 ~

29 A szellőzőalagút hossza összesen 52,72 m, mely egy közel vízszintes, egyenes vonalú 21,96 m hosszú, és egy ívesen emelkedő 40,42 m hosszú szakaszból áll. A lejtés 14,76 %, ami viszonylag meredeknek számít. Az ív alagúttengelyben mért sugara 11,75 m. Az íves szakasz az állomási dobozból indul, és az egyenes szakaszban folytatódik. Végül az egyenes szakaszt egy függőleges akna kapcsolja a vonalalgutak összekötő alagútjához. Az alagútban a jellemző tengelytől mért sugár 2,6 m. Ez által egy kb. 21 m 2 szabad felület keletkezik az alagútban, ami megfelel a füstelszíváshoz előírt értéknek. Ezt az elrendezést a Fővám téri állomás esetében az indokolta, hogy a szellőző rendszer kialakítására nem volt lehetőség az állomási doboz szűkössége miatt. Még a peronok egy része is a réselt doboz műtárgyon kívül került kialakításra. A szellőztetés gépészeti elemei, mint a vonalankénti szellőztetést biztosító ventillátorok, a füst megfelelő ventillátoron át való közlekedtetését szolgáló motoros zsaluk és a hangcsillapító berendezések így a szellőzőaknában kerültek elhelyezésre. 4.1 FEJTÉS ÉS PRIMER BIZTOSÍTÁS Az alagút primer biztosításának kialakításánál a tervezők erősen törekedtek a NÖT szabályainak betartására, még ha nem is minden körülmény egyezett meg azzal, amire ezt a rendszert kidolgozták. A NÖT (Neue Österreichische Tunnelbauweise) 1978-ban, Leopold Müller által került megfogalmazásra. Az alapelvek némelyikére már hivatkoztam a megvalósításra alkalmatlan módszereknél. Ezen alapelvek a következők: 1) Az alagútszerkezet alapvető teherhordó eleme a kőzet; 2) Az eredeti kőzetszilárdság lehetőség szerinti megtartása; 3) Az egy és kéttengelyű igénybevételek lehetőség szerinti elkerülése; 4) Egy teherviselő kőzetgyűrű kifejlődése és a lazulás elkerülése; 5) az alagútfalazat csupán a 4) cél elérését szolgálja; 6) Kellő időben és alkalmas hajlékonyságú falazat; ~ 24 ~

30 7) A kőzet időbeni tulajdonságainak figyelembe vétele; 8) Előzetes és építés közbeni vizsgálatok és mérések; 9) Lövelltbeton, acélív, acélháló és horgonyerősítés; 10) Az öszvérszerkezetben (kőzet-héj) a héj hajlékony, felületi nyomást fejt ki; 11) Alkalmas időben gyűrűzárással vastag falú csőszerkezetet alakítanak ki; 12) Korrózióveszély elkerülése esetén a héj és a horgonyzás elegendő; 13) A gyűrűzárás mérések alapján elhatározott lépés; 14) A csőszerkezet előállítására legömbölyített szelvényt alakítanak ki; 15) A fejtési szakaszokra bontás lehetőleg kerülendő; 16) A biztonság növelésére és szigetelés beépítésére kétrétegű szerkezet szolgál; 17) A héj erősítése nem vastagítással, hanem az acélkeresztmetszet növelésével; 18) A biztonság, az erősítések szükségessége méréseken alapuló döntés; 19) A héj méretezése erő és érintkezési feszültségmérések alapján történik; 20) A belső köpeny akkor is biztonságos, ha a külső héj szerkezete gyenge; 21) Az épített (külső és belső) szerkezeteket a külső vizek elvezetésével védik. A Geoconsult 1982-ben egyszerűsítve újrafogalmazta ezen elveket a következők szerint: Alagútszerkezet + kőzetkörnyezet = teherviselő rendszer (öszvérszerkezet) Ezen elemek együtt változtatják alakjukat, mely háromtengelyű feszültségállapotot eredményez. Az építés során folyamatos a monitoring, melynek tapasztalatai alapján a módosítás is A konkrét geológiai viszonyok jellemzése A technológiai terv elkészítésekor rendelkezésre álltak a kőzetállapotra vonatkozó kutató fúrásokból vett kőzetminták laboratóriumi eredményei, a geotechnikai szakvélemény megállapításai, illetve az állomási doboz mélyítése során szerzett közvetlen tapasztalatok és in situ kőzetvizsgálatok. A szellőző alagút hajtása harmadkori homok, homokkő és agyag rétegekben történt, melyeket átmenő vetők és vetőközök szabdalnak. Lefelé haladva a kőzet összességében egyre kompaktabb, szilárdabb. Az szellőztető alagút szelvényében a kőzet tömbszilárdsága jelentősen megnőtt. A keleti szellőztető alagút a várakozásoknak megfelelően két fő vetőzónát érintett: ~ 25 ~

31 ÉNy-DK éles vető, meredeken ÉK irányba elhajolva, Mérsékelten (kb. 45 ) DK-i, DNy-ÉK felé mutató vető. A vízszintes inklinométer, melyet az alagút korona szintnél fúrtak be az alagútcsövek között, slír rétegeket talált néhány erősebben töréses, sőt vetődéses területtel is. Az erősebben töredezett zónáknál az anyag omlékony és/vagy nagyobb nedvességtartalommal rendelkezik. Ezek a zónák párhuzamos vetők az ÉNy-DK-i vetőrendszerrel. A vetősíkok általában zártak, a nyíró felületek pedig polírozott vésett felületek, amelyek a nyírósíkok mentén fordulnak elő a talajban, amikor a talaj aggregátok egymást követően mozognak. Az önfúró nyomásmérő teszt eredményei szerint a nyugalmi talajnyomás együttható (k 0 ) 0.9 és 1.7 között van a peronalagút fejtési mélységében, slír anyagban. A Duna bal partján összefüggő teraszréteget találunk. Ebben helyezkedik el a talajvíz. A teraszréteg feküje átlag +92,0 +93,0 mbf. A Duna vízállás változása hatással van a környezetében lévő teraszréteg vízállására is. A legalacsonyabb és legmagasabb mért vízszintek az építés megkezdése előtt 95,94 mbf és 103,46 mbf voltak. [12] Az építés menete, munkafázisok párhuzamosíthatósága A Corvinus egyetemi oldalon létesítendő résfalon kívüli térségek kialakítása mellett a dobozszerkezeten belül más építési és kőzet kitermelési munkákat is el kellett végezni, és ezeket egymással össze kellett hangolni. A munkaterületen belül folyó fúrási, injektálási, résfal kitörési, alagút-hajtási, valamint ezeket kiszolgáló állandó járás - szállítási, rakodási, (víztelenítési) anyagmozgatási stb. munkák egyidejűségét biztosítani kellett. A szellőztető alagútban, valamint a Déli és Északi peronalagúti szakaszokban földfejtési munka egyidejűleg csak egy munkahelyen volt végezhető, azaz pajzs és bagger egyszerre nem fejthetett a munkahelyek közelsége miatt. Amíg valahol fejtés zajlott, a ~ 26 ~

32 másik helyen csak biztosítási tevékenység és az ahhoz tartozó segédeljárások voltak végezhetőek. A fent említett szabályok betartása mellett az építés során a 15. ábrán feltüntetett lépések ismétlődtek. 15. ábra: Az alagútépítési módszer technológia lépései (B.Á.) A résfal kíméletes bontása Először a geodéta a lézer rendszerével kitűzte az oldaltáró, majd a teljes szelvény nyílásának helyét. A résfalban a főte szelvényét kigyengített törésvonal mentén hidraulikus kotróra szerelt bontókalapáccsal bontották ki. A gyengítés bevágással történt. A fal bontása az alagút főtéjénél kezdődött és szakaszosan a fejtési szegmensekkel fedésben alakult. A résfal bontását a szelvény közepén az első armatúra vasakig terjedő beton lefejtésével hámozásával kellett kezdeni. A lehámozást a teljes szelvényben el lehetett végezni. ~ 27 ~

33 16. ábra: A résfal bontása (B.Á.) A résfal átbontása az első fogással fedő területen vette kezdetét. Ezen szelvény középső részében a felszínre kerülő armatúravasak kivágásával, betonkímélő módon történt az átvésés. A betonkímélő bontás lényege, hogy a kontúr vonalon kívül ne roncsolódjon a résfal, ezért az átvésés kis lépésekben valósult meg. Ezt a folyamatot mutatja a 16. ábra. A kontúrozáshoz kézi vésőgépet is használni kellett. ~ 28 ~

34 4.1.4 Homlokbiztosítás 17. ábra: A résfaltól induló első védőernyő fúrása a pirossal jelzett helyeken (B.Á.) A horgonyok AR32N típusú, 6 m hosszú, és legalább 250 kn szakítószilárdságú horgonyok. A hozzájuk szükséges furatokat 76 mm átmérőjű, gyémántbetétes, 4 élű fejjel rendelkező fúróberendezéssel készítették el. Terv szerint a védőernyőbe 70 db 6,0 méteres hosszban cementtejjel injektált horgony került beépítésre. A cementáló szivattyú 5-8 bár nyomással juttatta a v/c= 0,5-0,6 összetételű víz-cement keveréket a horgonyokba. A keverékhez CEMII/B-V 32,5 cement alkalmazását írták elő. [12] 18. ábra: Vázlat a horgonyok működésének magyarázatához [9] ~ 29 ~

35 A prognózisok szerint a védőernyő fúrásai, vagy a kutató fúrások bármelyike érinthet olyan kőzettestet, vetőzónát, melyből rövid ideig jelentős vízmennyiség folyhat be a munkatérbe. Éppen ezért a résfalat csak akkor volt szabad átfúrni, amikor a munkatér legmélyebb pontján be lett üzemelve egy 50 liter/perc vízbeáramlás esetére méretezett tartály-rendszer mely 1 órás kapacitással rendelkezik, valamint a tárolt víz külszínre juttatását biztosító szivattyú és csőhálózat, az állomási alaplemezen. Ezzel a munkahelyi szivattyúval kellett a fő víztárolóba juttatni a kisebb zsompokban összegyűlt talpvizet is. 19. ábra: Injektáló lyukak fúrása a víz kizárása érdekében (B.Á.) Az átbontott résfal mögötti kőzet homlokot 5 cm vastag betonnal kellett belőni. Azonnali kipergés veszély esetén a lövés előtt acél síkháló fedést javasoltak a homlokon elhelyezni. [12] A tervek szerint a résfalon történő átlépés után fogásonként előrehaladva a nyitott kőzethomlok felülete egyre növekszik. A szakaszos bontást követően a szabaddá vált kőzetfelületen 6 méter hosszú homlokcsavarokat (12 db) és a szintén 6 méter hosszúságú dréncsöveket (2 db) kellett elhelyezni a kőzethomlok kidőlése ellen. A ~ 30 ~

36 homlokcsavarok nem mások, mint R20 típusú legalább 250 kn szakítószilárdságú önfúró injektálható horgonyok. 20. ábra: Önfúró horgony [10] Olyan PVC dréncsövek kerültek alkalmazásra, melyek átmérőjüket tekintve meghaladták a 45 mm-t, és 3 mm-es rések jelentik a perforációjukat. Kedvezőtlen kőzetkörnyezet esetén a homlokra merőlegesen újabb horgonyokat kellett elhelyezni a mm átmérőjű fúrólyukakba, melyek anyaga lehet fenyőfa, betonvas, műanyag vagy üvegszálas cső. A mindenkori homlokon túlnyúló horgonyhossz 5,0 méternél kisebb nem lehetett. A horgonyzás előtt betonréteg felhordása akkor volt szükséges, ha a kőzetfal repedezett, esetleg pergő. Az íveket úgy kellett beépíteni, hogy fölöttük előfúráshoz fúrószár vastagságnyi helyet kellett kihagyni. A fúrás megkezdése előtt az íveket legalább három helyen kellett kitámasztani a homlokhoz. A kitámasztás lehetett lövellt betonból készült tuskó, vagy keményfa feszke. Az előfúrást a lehető legalacsonyabb emelkedési szöggel kell elvégezni. Az előtűzéshez használt tömöracélok végeinek legalább 30 cm-t fel kell feküdniük az utolsó fogás első réteg lövellt betonjára. Amennyiben a kőzet lazulás jeleit mutatta, az előtűzés befejezése után a tűzők végeit az utolsó fogás első réteg lövellt betonjához lövellt betonnal ki kellett ékelni. A végső homlokot kétirányú domborulattal, dómosan kell jöveszteni az állékonyság érdekében. ~ 31 ~

37 4.1.5 Jövesztés és biztosítás A fejtési munka térbeli irányítását lézer irányfény segítségével kellett elvégezni. A fejtés mélyásó kanalas kotróval és alagút baggerrel, a kitermelt talaj munkaszinten történő ideiglenes tárolásához az alagútból való kiszállítás pedig homlokrakodóval történt. A kitermelt betontörmeléket és kőzetet konténerrel emelték a felszínre, ahonnan engedélyezett lerakóba szállították tehergépkocsikkal. 21. ábra: A bagger kanalai a kőzetviszonyoknak megfelelően és a profilozás érdekében cserélhetőek (B.Á.) A szellőztető alagút teljes szelvényének jövesztése kétütemű jövesztéssel történt. A felső szeletben támasztó kőzetmag meghagyása mellett folyt a kijövesztés. Az ívek beépítése előtt előkészítő munkafolyamatokon kell átesnie a frissen fejtett szakasznak, mint például az oldal- és homlok betonlövése, hálózás, esetleg kopogózás, valamint a geodéziai munkák elvégzése. Ez után építhetőek be a boltozat ívtámjai. Az íves szakaszon az 1,0 m-es tengelyben mért fogásmélységet szigorúan tartani kellett (a kőzetviszonyok kedvezőtlenebbé válása esetén esetleg csökkenteni). Sorrendileg hasonló módon épült az ellenboltozat, különös figyelmet fordítva a gyűrűzáráshoz tartozó maximális távolságra. A kivitelezés műszaki dokumentációja ezt a távolságot 5 méterben határozza meg, amelyet a bányászati építésvezető a kőzetviszonyok változása esetén csökkenthetett. A helyszíni bányászati felügyelet hatásköre volt meghatározni, hogy a gyűrűzárást a kőzetviszonyokhoz igazítva 1 vagy 2 fogásban lehetett-e végezni. A boltozat íveinek végeihez csavaros kötéssel kapcsolódva az ellenboltozat megépítése során újabb 2 db acélív került beépítésre. ~ 32 ~

38 A szelvény két azonos részre bomlik jövesztés és biztosítás szempontjából: boltozat és ellenboltozat. A boltozat szelvény jövesztése 1,0 m-es fogásokban, négy részletben, történik, homlok megtámasztó kőzetmag (ez a negyedik jövesztendő szelvényrész) folyamatos alkalmazásával (22. ábra). Az ellenboltozati rész a kőzetviszonyoktól függően egy vagy két 1,0 m-es fogás egyidejű kijövesztésével történhet. Az utolsó zárt acélgyűrű és a boltozati szelvényben beépített, még záratlan acélívek legnagyobb távolsága 6 m lehet. 22. ábra: Megtámasztó kőzetmag (Az Uvaterv archívumából) Ahogy a fejtés befejeződött, mind a boltozat, mind az ellenboltozat rész azonnal biztosításra került a kőzet oldalban és homlokon, megakadályozandó annak fellazulását. Amennyiben a kőzetviszonyok indokolják, a homlokbiztosításnál is egysoros acélhálós megerősítést kell alkalmazni. Jövesztés közben a fogásba nyúló acél vagy GFK anyagú homlokcsavarokat el kell vágni. A kontúrok méretre szedése során különös óvatosságot igényel a túljövesztések elkerülése. Ilyen esetben lehetőség szerint célszerű a kontúrozáshoz forgótárcsát alkalmazni. ~ 33 ~

39 Az ideiglenes homlokfalakra az alagútvégeken terv szerinti domború (dómos) felületet kellett a jövesztés során kialakítani. [12] Minden jövesztési és biztosítási fogás után az összes laza talajdarab eltávolításra került a fejtési felületeken. A nagy darabokat a kotróberendezéssel, a kis darabokat kézi szerszámokkal távolították el Rácsos tartók beépítése fogásonként 23. ábra: Főtebiztosítás, rácsos tartók és fogásmélység (Az Uvaterv archívumából) A biztosítás olyan lövellt beton szerkezettel történik, amiben az ívtámok mindkét oldalára acélhálót szerelnek. Először ki kell vésni az ívtám megtámasztását szolgáló, ragasztott vagy cementált csavarokkal rögzítendő papucsok helyét az ívtám beépítési síkjában. A boltozati acéltámaszokat gyámlyukba kell állítani. Az ívtámot az azt megelőzőhöz távtartó laposvassal kell rögzíteni ideiglenesen, hogy ne mozdulhasson el. Mivel az íves szakaszon a biztosító zárt szelvényt alkotó gyűrűket az alagút tengelyére és a dőlésre merőleges síkban kell beépíteni, minden esetben leellenőrizendő volt a biztosítószerkezet beépítése előtt az irány, a szint, és a kitörési méret, valamint figyelni kellett a beépítendő ívtám helyes térbeli pozícionálására. A rácsos tartó emelő berendezés segítségével került pozícionálásra, csatlakoztatva a támasztó papucsához. Lézerrel ellenőrizve a megfelelő pozíciót, az ívtám előtűző vasakhoz történő hegesztéssel és/vagy távtartóval került rögzítésre. ~ 34 ~