title: Σύγκριση των τεχνικών διάτρησης - ανατίναξης και ολομέτωπης κοπής για την όρυξη στοάς
title: Comparison of the drill -and- blast and the TMB techniques for the excavation of tunnels
Creators: name: Σουβατζη Γεωργια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description: Οι δύο επικρατούσες τεχνικές διάνοιξης σηράγγων και στοών σε σκληρά και ασυνεχή πετρώματα είναι είτε η τεχνική της σταδιακής εξόρυξης με προσωρινή υποστήριξη με τη χρήση Διάτρησης και Ανατίναξης (Δ-Α) είτε η τεχνική με απευθείας μόνιμη επένδυση με τη χρήση μηχανών ολομέτωπης κοπής (TBM, Tunnel Boring Machines). H απόφαση επιλογής της μιας εκ των δύο ανωτέρω μεθόδων εξαρτάται από το εμβαδόν της διατομής της στοάς ή σήραγγας, το μήκος της, τον τύπο του πετρώματος, τη διαθεσιμότητα εξειδικευμένου προσωπικού και μηχανολογικού εξοπλισμού, το διαθέσιμο κεφάλαιο και τον χρονικό προγραμματισμό του υπό μελέτη έργου. Η τελική απόφαση επιλογής της μιας εκ των δύο τεχνικών στη φάση του σχεδιασμού του έργου είναι μια απαιτητική εργασία που απαιτεί την καλύτερη πρόβλεψη για το κόστος, το χρόνο περάτωσης του έργου και τους κινδύνους που σχετίζονται με το χρονικό προγραμματισμό, την υπέρβαση του κόστους και τη μηχανική συμπεριφορά της βραχομάζας. Στην παρούσα διατριβή γίνεται η σύγκριση της παραγωγικότητας (ρυθμού προχώρησης) και του κόστους των δύο αυτών τεχνικών όρυξης σηράγγων σε πραγματική περίπτωση εφαρμογής (case study) διάνοιξης συνδετήριας στοάς μήκους 6,7 km και διαμέτρου 5,7m των μεταλλείων της Ολυμπιάδας και του Μαδέμ Λάκκου στη Χαλκιδική. Σύμφωνα με την κατάταξη ποιότητας της βραχομάζας με το σύστημα Q για την συγκριτική μελέτη επιλέχθηκε μηχάνημα TBM ανοικτού τύπου με πέδιλα έδρασης. Κατόπιν σχεδιάσθηκε η κεφαλή του TBM σύμφωνα με τη διάμετρο της διατομής της στοάς και τα μηχανικά χαρακτηριστικά του πετρώματος. Η εναλλακτική τεχνική με Δ-Α σχεδιάσθηκε με κυλινδρική διάταξη διατρημάτων προεκσκαφής στο μέτωπο στοάς τετραγωνικής διατομής εμβαδού περίπου ίδιου με αυτό της περίπτωσης του TBM. Εκτιμήθηκαν τα κόστη και των δύο τεχνικών, ο μέσος ρυθμός προχώρησης και οι χρόνοι ολοκλήρωσης του υπόγειου έργου, καθώς και οι κίνδυνοι καθυστερήσεων σύμφωνα με τις υδρογεωλογικές και τεκτονικές συνθήκες του υπόγειου έργου. Από τη συγκριτική μελέτη προέκυψε με κριτήρια του κόστους και του χρόνου περάτωσης του έργου και του ρίσκου καθυστερήσεων ότι η τεχνική της Δ+Α είναι προτιμότερη από την εναλλακτική της ολομέτωπης κοπής.
description: Τwo possible alternative tunnel driving (or boring) techniques are the sequential excavation method with drilling and blasting (D+B) with temporary support (sometimes called New Austrian Tunnelling Method, NATM) or the mechanical method with a Tunnel Boring Machine (TBM) with simultaneous load-transport of excavated rock and installation of the support. The choice of the most effective technique for the rock excavation during driving of a drift or adit or a tunnel depends on many factors like the length and cross-sectional area of the tunnel or drive, rock mass conditions and water, the cost, the required time of completion of the drive, risk of delays etc. In the present thesis these two techniques are compared in an actual case study of a planned adit of a length of 6.7 km and diameter of 5.7m of connecting the two underground mines of Olympias and Madem Lakkos in Chalkidiki (Northern Greece). Considering rock mass conditions an open-type hard rock TBM was first selected and its cutting-head equipped with disc-cutters was properly designed for the case study under consideration. The D+B technique was also designed based on rock mass quality and tunnel dimensions and shape with a drilling pattern having a cylinder cut with parallel drillholes around an emplty or dummy drillhole. Based on the rock mass and tunnel design parameters of the two alternative methods we performed a cost and performance analysis and we predicted the time of completion of the tunnel. All calculations were performed in Excel™ spreadsheets to facilitate transparent and quick computations of relevant quantities. From this comparative analysis it turned out that the D+B technique is the most time and cost effective and is characterized by the lowest risk of time delays due to its flexibility.