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
talajszállító csiga EPB pajzs
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
Tűzgátló PP réteg felhordása 5 cm vastag Szelvény kontúr kijelölése betonacél mintaívekkel
Jó szerencsét!