Széchenyi István Egyetem Szerkezetépítési és Geotechnikai Tanszék Szepesházi Róbert Infrastruktúra-építőmérnöki MSc-képzés Alagutak tárgy 6. előadás Kockázatmenedzsment a városi alagútépítésben
Kihívások 15 m feletti átmérő, nagy terek 4 m alatti takarás vonalvezetési kötöttségek sűrű beépítettség értékes épületek védelme maradványok a talajban szállítási nehézségek változó és gyenge talajok magas talajvíz talajfeltárási nehézségek bonyolult szerkezetek technológiai hibák üzembiztonság munkabiztonság
Kis takarás
Süllyedési károk
Ø60 m h=30m Initial cost 60 million pounds Final cost 423 million pounds
Beomlások
Beomlások
Vonalvezetési kötöttségek
Omlás süllyedés üregképződés gyenge talajokban FS = T(j;c) H / D
Sűrű beépítettség - szállítási nehézségek
Anyagszállítás, szellőztetés
Értékes épületek
Építménymaradványok
Hidropajzs - veszélyek
METRO ISTANBUL 1998
Változékony talajok
Kedvezőtlen talajadottságok
Metro Laussanne, 22 Feb 2005
Munkabiztonsági követelmények
Talajvíz
Víz-áramlás veszélyei
Nagy felszín alatti terek beépített folyópartokon gyenge talajban
Talajfeltárás nehézsége
Üzembiztonsági rendszer
Üzembiztonsági és fenntartási követelmények Gotthárd-alagút a szerviz-alagút igénye miatt vizsgált megoldásai
Bonyolult körülmények - komplex technológiák
Technológiai nehézségek pl. EPB-pajzs esetében
Felszínsüllyedések, homlokomlások
inflexió helye Peck, 1969 V (0,005 0,015) V A (a talajkörnyezettől és a takarástól függően)
Loganathan és Poulos (1999) analitikus módszere g = G P + u 3D + ω [mm] G P u 3D ω a pajzs és az alagútfalazat közötti fizikai hézag mérete a fejtés során a homlok előtti térbeli fellazulás miatti túlfejtésből eredő hézag a pajzs irányítási hibáiból eredő hézag, csökkentve a hátűrinjektálás hatásaival
Terzaghi, 1940
D q H 2R A B ω F 2 P 1 F 1 F 1 A F 2 P 2 B C Prof. TAMEZ Mexico L C ω = 45º + φ/2
SETTLEMENT SURFACE Prof. ATTEWELL, 1986
ABACOS PARA COMPROBACIÓN RÁPIDA DE LA ESTABILIDAD DEL FRENTE EN TÚNELES EN SUELOS DE MOHR-COULOMB C = CENTRO DEL CÍRCULO INFERIOR q = sobrecarga en superficie del túnel. Abacos 1 y 2 A = 0 kpa. Abacos 1 y 2 B = 100 kpa Peso específico considerado para el terreno = 18000 kn/m 3 H = recubrimiento de suelo SOBRE CLAVE O 2R = Diámetro del túnel CIRCULO 45 + φ/2 60º OBSERVACIONES SOBRE EL USO DE LOS ABACOS: 1.- Peso específico considerado para el terreno, = 18000 kn/m 3 2.- El terreno se supone resistente. Si hay una capa de rellenos sobre clave, se tomará H = espesor del terreno resistente, y el resto será sobrecarga 3.- El círculo de rotura tiene su centro en el punto C. Ver en el texto el método completo sin simplificaciones. 4.- La rotura del frente se produce por vuelco alrededor del punto O, clave, cuando los momentos volcadores superan a los estabilizadores
COEF. SEGURIDAD c = 50 kpa, fi = 30º, sobrecarga = 0 kpa 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 DIAMETRO TUNEL H = 5 m 10 m 20 m 30 m 40 m
COEF. SEGURIDAD c = 50 kpa, fi = 30º, sobrecarga = 100 kpa 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 DIAMETRO TUNEL H = 5 m 10 m 20 m 30 m 40 m Potencial (10 m) Potencial (H = 5 m) Potencial (20 m)
Para c = 25 kpa, j = 20º, q = 100 kpa, = 18 kn/m 3 el coeficiente de seguridad al colapso del frente puede estimarse por la sencilla expresión Coeficiente de seguridad al colapso del frente 1 2 H D
Korszerű méretezési módszerek (3D FEM-analízis)
Kockázatmenedzsment az alagútépítésben Kockázatok Baleset (élet, anyagi kár) Határidő túllépése Költség túllépése Minőségi kifogások Kockázatmenedzsment Veszélyazonosítás Kockázatértékelés Kockázatcsökkentés Kockázatmegosztás Kockázatcsökkentés adekvát technológiaválasztás pontosabb modellezés technológia javítása kompenzációs injektálás épületek, utak kiürítése monitoring (épületek előzetes erősítése)
Transfer of Risks & Contractual Issues Risk Matrix RISK MATRIX Consequence: Disastrous Severe Serious Considerable Insignificant Frequency: 5 4 3 2 1 Very likely 5 Unacceptable Unacceptable Unacceptable Unwanted Major Unwanted Likely 4 Unacceptable Unacceptable Unwanted Major Unwanted Minor Acceptable Occasional 3 Unacceptable Unwanted Major Unwanted Minor Unwanted Minor Acceptable Unlikely 2 Unwanted Major Unwanted Minor Unwanted Minor Acceptable Negligible Very unlikely 1 Unwanted Minor Acceptable Acceptable Negligible Negligible Risk Category: V Risk Value Unacceptable 15 >= V 25 20 15 10 5 Unwanted Major 10 >= V < 15 20 16 12 8 4 Unwanted Minor 5 >= V < 10 15 12 9 6 3 Acceptable 2 > V < 5 10 8 6 4 2 Negligible V= < 2 5 4 3 2 1
Kockázatmenedzsment
süllyedés [mm] 4-es metró Felszínsüllyedések x [m] -100-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 100 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 -16 Mérési eredmény Peck Log.&Pou. Chaiw.&Suw. Plaxis 2D 1. megoldás Plaxis 2D 2. megoldás Plaxis 3D Bal oldali alagút függőlegese Jobb oldali alagút függőlegese -18-20
Talajjavítás Védelem beomlás ellen Csökkenő felszínsüllyedések Biztonságos munka Kézben tartható ütemezés Az elszivárgás megakadályozható (hidropajzs) Könnyebb a föld kondicionálása (EPB) Kevésbé sérülnek a fejtőeszközök Könnyebb a földkivétel
Kompenzációs injektálás
Utak lezárása épületek kiürítése
Monitoring
Metro extensions. Comparative table LONDON Duration (years) 9 1991-99 Length (km) Station (No) COST incl. RS (M$) COST (M$/km) 16,0 11 6.000 375 ATHENS PARIS (METEOR) 12 1987-99 18,0 21 2.800 156 8 7,0 7 1.090 155 LISBON 8 12,0 16+4 1.430 119 MADRID (U) 4 37,9 37 1.592 42
Advance meters SHIELD FOR SOILS AND SOFT ROCKS OVER 10 m 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Calendar weeks Madrid M-30 15.2 m Mitsubishi Metro Barcelona Spain 12.1 m Hnk Hamburg Elbe 14.2 Hnk Moscow 2 14.2 Hnk Katzenberg 2 11.1 m Hnk Madrid M-30 15.2 m Herrenknecht Metro Gijon Spain 11.6 m Hnk Moscow 1 14.2 m Hnk Katzenberg 1 11.1 m Hnk
EPB & NATM TUNNELS IN SPAIN Postrasvase Orihuela Trasvase Villarejo Trasvase Talave Guadiaro-Majaceite Lovat, Cuatro Vientos Adelantada, Móstoles Adelantada, Linea 10 Chata, Leganés Mares del Sur, Getafe Almudena, Alcorcón Paloma, Fuenlabrada Paloma, Línea 8 Aeropuerto Metro Valencia EPB Metro Madrid Cercanías Alcobendas Metro Madrid Linea 10 Pozo-Telescopio Metro Madrid Linea 10 Vía 2 Metro Madrid Linea 10 Pozo-S.Vicente Metro Madrid Linea 8 Aeropuerto Metro Madrid Linea Aeropuerto Metro Madrid Linea 8 Feriales Metro Madrid Linea 8 Feriales Metro Madrid Linea 9 Vicálvaro Metro Madrid Linea 4 Hortaleza Metro Madrid Linea 7 Valdezarza Metro Madrid Linea 7 Pitis La Perruca (1884) Somport RENFE (1928) La Engaña RENFE Tosas El Negrón Fuente La Higuera Argentera (1890) Guadarrama 2 Guadarrama 1 Cadí Miravete (2*1.150) Túneles M-40 Somport España (1998) Somport Francia Trabadelo (2*250) Loma del Partidor Cortijo Piedras del aire Alto del Acebuchoso Escribano Churreteles bajos Churreteles altos Piedra de la sal Piedras Blancas Del Valle Caños Garganta Horcajo Venta de la Inés La Veredas Las Hechiceras Los Cortados Torrecilla Villanueva Las Minas Purroy Saviñán Paracuellos Marivella NATM NATM EPB 0 100 200 300 400 500 600 700 800 METERS PER MONTH
Költségelemzés
Költségek alakulása Budget Programme & Budget Review No. Today 1 2 3 4 Target 100% Completion 100% Probable Tendency + Planned Probable Tendency - 0% Time
Legal Boundary Conditions Insurance Brokers Client Design Team Build only + Design only Construction Team Design & Build Operations Team Time Design, Build & Operate ITA - AITES 84
Szerződésmenedzsment Kötelező tartalmak Hatósági engedélyek, területhasználat Épített környezet óvása Munkaterület biztonsága Információk a felszínről Információk a talajadottságokról Garanciális kérdések Alvállalkozók bevonása Munkás felfüggesztése, felmondása Biztosítási elvárások