Δδά Διδάσκοντες: Δημήτριος Ρόζος, Επικ. Καθηγητής ΕΜΠ Τομέας Γεωλογικών Επιστημών, Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΗΡΩΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ ΖΩΓΡΑΦΟΥ ΑΘΗΝΑ Δδά Διδάσκοντες: Δημήτριος Ρόζος, Επικ. Καθηγητής ΕΜΠ Τομέας Γεωλογικών Επιστημών, Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών Κωνσταντίνος Λουπασάκης, Λέκτορας ΕΜΠ Τομέας Γεωλογικών Επιστημών, Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών Διαφάνειες Διαλέξεων Κωνσταντίνου Λουπασάκη

2 Μέθοδοι Κατασκευής Υπόγειων Έργων

3 Μέθοδοι διάνοιξης υπόγειων έργων Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη διάνοιξη των σηράγγων και γενικότερα κάθε είδους υπόγειων έργων μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες: Σ θόδ δά ξ ή ή (C t dc ) Στις μεθόδους διάνοιξης με ανοικτή εκσκαφή (Cut and Cover) Στις μεθόδους κλειστής διάνοιξης.

4 Μέθοδος διάνοιξης με ανοικτή εκσκαφή ήήή Μέθοδος Cut and Cover Η εφαρμογή της μεθόδου αυτής προϋποθέτει την κατασκευή ανοικτών εκσκαφών μέχρι το βάθος θεμελίωσης του υπόγειου έργου και σε όλη την έκταση της επιφάνειας θεμελίωσης. Προϋποθέσεις εφαρμογής της μεθόδου Μπορεί να εφαρμοστεί μόνο σε περιπτώσεις υπόγειων κατασκευών μικρού ή μέσου βάθους. Εφαρμόζονταιφ ζ κυρίως σε υπόγεια έργα που κατασκευάζονται μέσα σε εδαφικούς σχηματισμούς ή σε μαλακούς βράχους, ενώ χρησιμοποιούνται σπάνια σε κατασκευές που πραγματοποιούνται σε σκληρό βράχο.

5 Η διαμόρφωση των πρανών του ορύγματος καθώς επίσης και ο χρόνος κάλυψης της ανοικτής εκσκαφής εξαρτάται από τις επιφανειακές χρήσεις της περιοχής στην οποία πραγματοποιείται το έργο (κατοικημένη ή ακατοίκητη). Σε ακατοίκητες περιοχές υπάρχει αρκετός χώρος επομένως τα πρανή των εκσκαφών μπορούν να αναπτυχθούν με τις κλίσεις που καθορίζουν οι μηχανικές ιδιότητες των σχηματισμών. Η κατά πλάτος επέκταση των εκσκαφών έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση του κόστους αλλά και του χρόνου πραγματοποίησης του έργου,, εξαιτίας της αντίστοιχης αύξησης ης των απαιτούμενων χωματουργικών εργασιών.

6 Προσωρινά μέτρα αντιστήριξης πρανών σε εκσκαφές Έγχυτοι φρεατοπάσσαλοι Φάσεις κατασκευής: (1) Έμπηξη προσωρινού σωλήνα με ανοικτό το κάτω άκρο. Ηέμπηξημπορεί να γίνει σε ένα ή περισσότερα στάδια ανάλογα με τις δυσκολίες που προβάλλει το υπέδαφος. (2) Εκσκαφή του εσωτερικού του σωλήνα. (3) Τοποθέτηση του οπλισμού μέσα στο σωλήνα. (4) Σκυροδέτηση με πλαστικό σκυρόδεμα και με τη χρήση ειδικού εμβαπτιζόμενου σωλήνα. (5) Εξόλκευση του προσωρινού σωλήνα, με ειδικό δονητικό μηχάνημα, πριν την πήξη του σκυροδέματος.

7

8 Έγχυτα διαφράγματα από οπλισμένο σκυρόδεμα Φάσεις κατασκευής: (1) Κατασκευή οδηγών από οπλισμένο σκυρόδεμα που βοηθούν την οδήγηση της διαφραγματικής εκσκαπτικής αρπάγης και αποτρέπουν τις επιφανειακές διαρροές του μπεντονιτικού αιωρήματος. (2) Προοδευτική εκσκαφή στο επιθυμητό βάθος και ταυτόχρονη προοδευτική πλήρωση της εκσκαφής με μπεντονιτικό αιώρημα. (3) Ολοκλήρωση της εκσκαφής στο επιθυμητό βάθος. (4) Τοποθέτηση του σιδηρού οπλισμού σε κάθε panel και των ειδικών αρμών σκυροδέτησης. Εφόσον απαιτηθεί, θί ακολουθεί καθαρισμός του μπεντονιτικού αιωρήματος. (5) Σκυροδέτηση του κάθε panel με πλαστικό σκυρόδεμα και αφαίρεση των ειδικών αρμών σκυροδέτησης. (6) Εκσκαφή νέου panel σε επαφή με το προηγούμενο.

9 Έγχυτες πασσαλοσανίδες Φάσεις κατασκευής: (1) Έμπηξη του ορθογώνιου σωλήνα Σ1 με ειδικό δονητικό ήκρουστικόμηχάνημαήμεσυνδυασμόκαι των δύο. (2) Έμπηξη του σωλήνα Σ2, θηλυκωμένο στο πρώτο. (3) Έμπηξη του σωλήνα Σ3, θηλυκωμένο στο δεύτερο. (4) Τοποθέτηση του σιδηρού οπλισμού σε όλους τους σωλήνες, Σ1, Σ2, Σ3. (5) Σκυροδέτηση όλων των σωλήνων με πλαστικό σκυρόδεμα. (6) Εξόλκευση του σωλήνα Σ1 με ειδικό δονητικό μηχάνημα και αμέσως μετά έμπηξή του στη θέση Σ1. (7) Επανάληψη της διαδικασίας και για τους επόμενους δύο σωλήνες.

10 Φάσεις κατασκευής σταδιακής αντιστήριξης για εκσκαφές μεγάλου βάθους (α) Γενική εκσκαφή στη στάθμη Α και τοποθέτηση των σιδηροπασσάλων (β) Εγκατάσταση αγκυρίων στη στάθμη Α. Επένδυση με σκυρόδεμα του τμήματος μεταξύ των σιδηροπασσάλων. (γ) Προένταση των αγκυρίων της στάθμης Α, εκσκαφή στη στάθμη Β και κατασκευή αγκυρίων στη στάθμη Β. Επένδυση με σκυρόδεμα του τμήματος μεταξύ των σιδηροπασσάλων από τη στάθμη Α στη στάθμη Β. (δ) Προένταση των αγκυρίων της στάθμης Β, εκσκαφή στη στάθμη Γ και κατασκευή αγκυρίων στη στάθμη Γ. Επένδυση με σκυρόδεμα του τμήματος μεταξύ των σιδηροπασσάλων από τη στάθμη Β στη στάθμη Γ.

11

12 Εφαρμογή της μεθόδου ανοικτής εκσκαφής για την κατασκευή έργων μετρό στην πόλη Herne, Γερμανία. Φάσεις κατασκευής: 1) Κατασκευή πασσαλότοιχων αντιστήριξης. 2) Εκσκαφή μέχρι το βάθος έδρασης της πλάκας επικάλυψης. 3) Σκυροδέτηση της πλάκας και πλήρωση της εκσκαφής με μπάζα. 4) Εκσκαφή υπό την προστασία της πλάκας κάλυψης και των πασσαλότοιχων. 5) Κατασκευή του δαπέδου και των κατακόρυφων τοίχων με υδατοστεγές μπετόν. 6) Ολοκλήρωση της σήραγγας.

13 Φάσεις κατασκευής σε εργοτάξιο μετρό του Duisburg. Φάσεις κατασκευής: 1) Κατασκευή των διαφραγματικών τοίχων. 2) Διάνοιξη τάφρου η οποία χρησιμοποιείται για την κατασκευή της πλάκας κάλυψης (Η πλάκα κατασκευάζεται με την προώθηση χαλύβδινων σωλήνων οι οποίοι εναλλάσσονται με οριζόντιες διατρήσεις ίδιας διαμέτρου με τους σωλήνες. Σωλήνες και διατρήσεις θα σκυροδετηθούν για να συνθέσουν την πλάκα κάλυψης). 3) Σκυροδέτηση των σωλήνων και των διατρήσεων, κατασκευή της πλάκας στην περιοχή της τάφρου και μπάζωμα της τάφρου. 4) Εκσκαφή υπό την προστασία της πλάκας. 5) Διατομή της σήραγγας μετά την αποπεράτωσή της.

14

15

16

17 Μέθοδος κλειστής διάνοιξης Με τη μέθοδο κλειστής δά διάνοιξης επιτυγχάνεται η προσέγγιση της επιφάνειας θεμελίωσης των υπόγειων έργων χωρίς να αλλοιώνεται η μορφή του επιφανειακού ανάγλυφου. Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται στα υπόγεια έργα που θεμελιώνονται σε μεγάλα βάθη ή και μέσα σε συνεκτικά εδάφη και βράχους. Δηλαδή εφαρμόζεται στις περιπτώσεις που είναι αδύνατη ή αντιοικονομική η πρόσβαση από την επιφάνεια. Κατά την εφαρμογή της μεθόδου κλειστής διάνοιξης διακρίνονται δύο διαφορετικοί τρόποι εκσκαφής: H εκσκαφή με συμβατικά μέσα, και H εκσκαφή με μηχανές ολομέτωπης προσβολής (TBM)

18 Διάνοιξης με συμβατικά μέσα εκσκαφής Στα συμβατικά μέσα διάνοιξης των υπόγειων εκσκαφών περιλαμβάνονται οι εκσκαπτικές μηχανές και οι εκρηκτικές ύλες. Η επιλογή του μέσου που χρησιμοποιείται σε κάθε υπόγεια εκσκαφή εξαρτάται από τις φυσικομηχανικές ιδιότητες του υλικού μέσα στο οποίο πραγματοποιείται η διάνοιξη (πόσο σκληρό και συμπαγές είναι το υλικό στο μέτωπο προχώρησης). Σ ώ ό λ ό έ ί ί Στις περιπτώσεις όπου το υλικό μέσα στο οποίο πραγματοποιείται η εκσκαφή είναι έδαφος, μαλακός βράχος ή έντονα διερρηγμένο σκληρό πέτρωμα προτιμάται η προχώρηση του μετώπου της σήραγγας με τη χρήση εκσκαπτικών μηχανών. Σε συμπαγείς σχηματισμούς χρησιμοποιούνται εκρηκτικά.

19 Παραδείγματα εκσκαπτικών μηχανών γενικής και ειδικής χρήσης που χρησιμοποιούνται και στη διάνοιξη υπόγειων έργων

20

21 Σύνθετα μηχανήματα διάνοιξης, καθαρισμού, φόρτωσης και μεταφοράς υλικών (roadheader systems) Αποτελούνται από μία ή και περισσότερες κοπτικές κεφαλές, οι οποίες είναι εφοδιασμένες με όνυχες απόξεσης (loss makers). Τα μπάζα που προκύπτουν από την εκσκαφή συγκεντρώνονται από το ίδιο το μηχάνημα με ένα σύστημα κάδων και μεταφορικών ταινιών που είναι προσαρμοσμένο στη βάση του. Στη συνέχεια τα μπάζα μεταφέρονται στο εξωτερικό της υπόγειας εκσκαφής με τη χρήση μεταφορικών ταινιών, βαγονέτων ή και ανατρεπόμενων μεταφορικών οχημάτων. Τα μηχανήματα roadheader μπορεί να είναι εφοδιασμένα και με βραχίονες που φέρουν διατρητικά συστήματα. Τα διατρητικά συστήματα χρησιμοποιούνται για τη διάνοιξη οπών μέσα στις οποίες τοποθετούνται αγκύρια για τη μόνιμη ή προσωρινή υποστήριξη της υπόγειας εκσκαφής.

22

23 Προχώρηση του μετώπου με εκρηκτικές ύλες Τα διατρήματα που ανοίγονται στο μέτωπο της εκσκαφής μπορούν να διακριθούν σε τρεις κατηγορίες : α) Στα διατρήματα προεκσκαφής α) Στα διατρήματα προεκσκαφής. β) Στα διατρήματα κύριας εκσκαφής ή διεύρυνσης, και γ) Στα διατρήματα διαμόρφωσης της διατομής.

24 Τα διατρήματα προεκσκαφής διανοίγονται στο μέσο του μετώπου της υπόγειας εκσκαφής και έχουν ως κύριο σκοπό τους κατά τη δά διάρκεια της έκρηξης να δημιουργήσουν έναν κενό χώρο στο μέσο της εκσκαφής. Τα διατρήματα αυτά διανοίγονται στο τέλος του προγράμματος διάτρησης και συνήθως κατασκευάζονται με μεγαλύτερες διαμέτρους και σε μικρή απόσταση μεταξύ τους. Ανάλογα με το σχέδιο διάτρησης και ανατίναξης που ακολουθείται είναι δυνατόν τα διατρήματα προεκσκαφής ναπαραμείνουν χωρίς γόμωση. Τα διατρήματα κύριας εκσκαφής ή διεύρυνσης κατασκευάζονται σε όλη την έκταση του μετώπου της υπόγειας εκσκαφής, και με πυκνότητα που εξαρτάται από το είδος του πετρώματος. Για σκληρά πετρώματα η πυκνότητα των διατρημάτων αυτών είναι 1,5 2,5διατρήματα ανά 1m 2. Η διάταξη των διατρημάτων κύριας εκσκαφής είναι αυτή που καθορίζει την τελική μορφή της διατομής της υπόγειας εκσκαφής. Τα διατρήματα διαμόρφωσης της διατομής διατάσσονται στην περίμετρο της εκσκαφής και χρησιμοποιούνται για να διαμορφώσουν τα όριά της. Ανάλογα με τη θέση τους στην περίμετρο της εκσκαφής χαρακτηρίζονται και ως διατρήματα δαπέδου (ντούκια), πλευρικά διατρήματα (κορόνες) και διατρήματα οροφής (παραμέντα). Η πυκνότητα των διατρημάτων αυτών είναι πολύ μεγαλύτερη από την πυκνότητα των διατρημάτων των άλλων κατηγοριών.

25

26 Μέθοδοι ελεγχόμενης ανατίναξης εξόρυξης α) Η μέθοδος γραμμικής διάτρησης. β) Η μέθοδος προρηγμάτωσης ή πρότμηση και γ) Η μέθοδος ελαφρού φορτίου. Μεθόδος γραμμικής διάτμησης: Τα διατρήματα διαμόρφωσης της εκσκαφής διανοίγονται περιμετρικά της εκσκαφής μεμικρή δά διάμετρο και μεγάλη πυκνότητα ενώ παραμένουν κενά γόμωσης κατά τη διάρκεια της έκρηξης. Δημιουργία μιας επιφάνειας ελάχιστης αντοχής. Μέθοδος προρρηγμάτωσης ή πρότμησης: Tα διατρήματα διαμόρφωσης της εκσκαφής γομώνονται και πυροδοτούνται πριν από την ανατίναξη του κυρίου σώματος της εκσκαφής. Δημιουργία μιας ζώνης προρρηγμάτωσης. Μέθοδος του ελαφρού φορτίου: H πυροδότηση των διατρημάτων διαμόρφωσης γίνεται σε χρόνο 50 msec ύστερα από την τελευταία έκρηξη των διατρημάτων της κύριας εκσκαφής. Δηλαδή στην περίπτωση αυτή τα διατρήματα διαμόρφωσης λειτουργούν μόνο για να διαμορφώσουν την οριστική επιφάνεια της εκσκαφής και όχι για να προστατέψουν το περιβάλλον πέτρωμα από την κυρίως έκρηξη.

27 Προχώρηση του μετώπου των υπόγειων εκσκαφών Α) Με ολομέτωπη προχώρηση. Β) Με προχώρηση κατά βαθμίδες, και Γ) Με πολλαπλή λή προώθηση.

28 Μέθοδος ολομέτωπης προσβολής Η μέθοδος ολομέτωπης προσβολής εφαρμόζεται σε υπόγεια έργα μικρής διατομής αλλά και στις περιπτώσεις όπου η βραχομάζα παρουσιάζει ευνοϊκά μηχανικά χαρακτηριστικά. Τα πλεονεκτήματα της ολομέτωπης προσβολής είναι: 1. Η απλοποίηση της τεχνικής εκσκαφής. 2. Η ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου εξοπλισμού. 3. Η άμεση υποστήριξη όλης της διατομής μετά την εκσκαφή. 4. Η εύκολη εξειδίκευση του προσωπικού. 5. Ηδιατήρηση η αξιόπιστου χρονοδιαγράμματος κατασκευής. 6. Η ελαχιστοποίηση της διατάραξης της βραχώδους μάζας. Τα μειονεκτήματα της μεθόδου είναι: 1. Η δυσκολία εφαρμογής σε πετρώματα με κακά μηχανικά χαρακτηριστικά. 2. Το μεγάλο κόστος του εξοπλισμού σε περιπτώσεις έργων μεγάλης διατομής.

29 Μέθοδος προχώρησης με προσβολή κατά βαθμίδες Η μέθοδος προχώρησης με προσβολή κατά βαθμίδες εφαρμόζεται στις περιπτώσεις όπου η διατομή της υπόγειας εκσκαφής είναι μεγάλη καθώς επίσης και στις περιπτώσεις που οι μηχανικές ιδιότητες της βραχομάζας συντελούν στην ανάπτυξη δυσμενών συνθηκών. Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου προχώρησης κατά βαθμίδες είναι: -Στις περιπτώσεις υπόγειων έργων με μεγάλη διατομή. 1. Η μείωση της επιφάνειας του μετώπου προσβολής σε διατομή με ελεγχόμενες διαστάσεις. 2. Η μείωση του ολικού χρόνου εκσκαφής. 3. Η μείωση του κόστους εκσκαφής. - Στις περιπτώσεις υπόγειων έργων που διανοίγονται σε κακής ποιότητας βραχομάζα. 1. Η μείωση της διατομής συνεπάγεται την αύξηση του χρόνου αυτοϋποστήριξης της υπόγειας εκσκαφής. Το βασικότερο μειονέκτημα της μεθόδου είναι οι δυσκολίες που εισάγει η πολυπλοκότητα των διαδικασιών διάνοιξης και υποστήριξης του έργου.

30

31 Μέθοδος πολλαπλής προώθησης ης Η μέθοδος πολλαπλής προώθησης εφαρμόζεται κυρίως σε περιπτώσεις κατασκευής υπόγειων θαλάμων, όπου ο όγκος της τελικής εκσκαφής είναι πολύ μεγάλος και δεν υπάρχει άλλη μέθοδος πραγματοποίησής της. Αντίθετα, σε υπόγειες κατασκευές μικρών διαστάσεων η εφαρμογή της μεθόδου πολλαπλής προώθησης ης κρίνεται αντιοικονομική. Σε όλες τις προαναφερόμενες μεθόδους πολλαπλής προώθησης η εκσκαφή αρχίζει από μία στοά που αποτελεί την κατευθυντήριο στοά και ηοποίαβοηθά στη διερεύνηση των γεωλογικών συνθηκών που επικρατούν στο μέτωπο του υπόγειου έργου. Η στοά αυτή διευκολύνει και την προώθηση του απαιτούμενου εξοπλισμού για την προσβολή των υπολοίπων μετώπων. Στις επόμενες φάσεις εκσκαφής διανοίγονται στοές που με κατακόρυφα ή εγκάρσια φρέατα συνδέονται μεταξύ τους. Το τελικό αποτέλεσμα του συστήματος των στοών είναι η εκσκαφή όλου του όγκου του υπόγειου έργου.

32

33

34 Αντιμετώπιση καταπτώσεων και υπερεκσκαφών Καταπτώσεις και υπερεκσκαφές προκαλούνται όταν κατά την πρόοδο του έργου εμφανίζονται τμήματα με χαλαρό υλικό. Τα τμήματα αυτά μπορεί να είναι ζώνες ρηγμάτων, τμήματα έντονα αποσαθρωμένου πετρώματος, καρστικά έγκοιλα πληρωμένα με αργιλικό υλικό μεγάλου πάχους, παλαιές κοίτες χειμάρρων πληρωμένες με αδρομερή υλικά πλήρωσης κ.α. Οι δύο βασικότερες μέθοδοι που εφαρμόζονται για την αντιμετώπιση τέτοιων προβλημάτων είναι: Η μέθοδος της κουρτίνας τσιμεντενέσεων, ενέ εων και, Η μέθοδος των δοκών προπορίας ή μέθοδος των προπορευόμενων πασσάλων ή forepoling.

35 Μέθοδος της κουρτίνας τσιμεντενέσεων Η μέθοδος της κουρτίνας τσιμεντενέσεων επιδιώκει να μεταβάλλει τις μηχανικές ιδιότητες του σχηματισμού που βρίσκεται στο μέτωπο της υπόγειας εκσκαφής με την πραγματοποίηση τσιμεντενέσεων. Οι τσιμεντενέσεις κατασκευάζονται με τέτοια διάταξη ώστε να δημιουργηθεί μπροστά από το μέτωπο της υπόγειας εκσκαφής μία χοάνη συμπαγοποιημένου υλικού. Στις περιπτώσεις όπου το υλικό μέσα στο οποίο πρόκειται να πραγματοποιηθεί η κατασκευή, παρουσιάζει δυσμενείς μηχανικές ιδιότητες για μεγάλο μήκος του άξονα του υπόγειου έργου, είναι δυνατή η κατασκευή και δεύτερης, πιο προωθημένης, συστοιχίας τσιμεντενέσεων. Η διαδικασία αυτή μπορεί να επαναληφθεί όσες φορές χρειάζεται προκειμένου να παρακαμφθεί το τμήμα της βραχομάζας με τα δυσμενή μηχανικά χαρακτηριστικά

36 Όταν το υπόγειο έργο κατασκευάζεται σε μικρό βάθος είναι δυνατή η δημιουργία της κουρτίνας τσιμεντενέσεων από την επιφάνεια του εδάφους. Με τοντρόπο αυτό το πρόγραμμα των τσιμεντενέσεων προχωρά ανεξάρτητα και χωρίς να εμποδίζει την εξέλιξη της διάνοιξης. Η μέθοδος της κουρτίνας τσιμεντενέσεων δεν μπορεί να εφαρμοστεί σε σχηματισμούς που αποτελούνται από πολύ αδρομερή υλικά αλλά και σε σχηματισμούς των οποίων οι κόκκοι βρίσκονται στην περιοχή της αργίλου και της ιλύος. Στους αδρομερείς σχηματισμούς η ποσότητα του ενέματος που πρέπει να εισπιεστεί είναι πολύ μεγάλη με αποτέλεσμα να είναι αντιοικονομική ονομι η εφαρμογή της μεθόδου. Στους σχηματισμούς που αποτελούνται από άργιλο και ιλύ ( π.χ. μυλωνιτικό υλικό πλήρωσης ρηγμάτων) το ένεμα δεν μπορεί να κινηθεί μέσα στους πόρους και να συμπαγοποιήσει το υλικό. Στις περιπτώσεις αυτές μπορεί να εφαρμοστεί η μέθοδος των δοκών προπορίας.

37 Μέθοδος των δοκών προπορίας ρ Η μέθοδος των δοκών προπορίας βασίζεται στην κατασκευή μιας συστοιχίας από δοκάρια κάτω από την οποία οι εργασίες της προχώρησης του μετώπου της υπόγειας εκσκαφής μπορούν να συνεχιστούν με ασφάλεια. Τα δοκάρια κατασκευάζονται με τη χρήση οπλισμένου σκυροδέματος ή χαλύβδινων σωλήνων που τοποθετούνται μέσα σε γεωτρήσεις που διανοίγονται στο πάνω τμήμα της διατομής του μετώπου, με μικρή κλίση ως προς τον άξονα της εκσκαφής. Οι δοκοί μπορεί να τοποθετούνται σε μονή αλλά και σε διπλή σειρά ανάλογα με τα φορτία που πρόκειται να παραλάβουν. Η μέθοδος αυτή εκμηδενίζει τον κίνδυνο των καθιζήσεων που μπορεί να Η μέθοδος αυτή εκμηδενίζει τον κίνδυνο των καθιζήσεων που μπορεί να προκαλέσουν μεγάλες ζημιές στις επιφανειακές κατασκευές.

38 Διάταξη των δοκών στο μέτωπο σήραγγας. Τομή από τη σήραγγα τουτμήματος της πλατείας Αττικής, ΜετρόΑθηνών.

39 Διάταξη των δοκών κατά μήκος του άξονα σήραγγας μετρό. Διατομή από τη σήραγγα της πλατείας Καραϊσκάκη, Μετρό Αθηνών.

40

41

42

43

44

45 Μηχανέςολομέτωπηςπροσβολής(ΤΒΜ) προσβολής Οι μηχανές ολομέτωπης προσβολής είναι μηχανές που εκτελούν ταυτόχρονα τη διάνοιξη της σήραγγας, την υποστήριξη του μετώπου και των τοιχωμάτων της εκσκαφής και την οριστική επένδυση του υπόγειου έργου. Οι μηχανές αυτές χρησιμοποιούνται αποκλειστικά και μόνο για την κατασκευή σηράγγων με κυκλική διατομή, των οποίων η διάμετρος μπορεί να φτάνει μέχρι και τα 12 m. Για να είναι δυνατή η χρησιμοποίηση μηχανής ολομέτωπης προσβολής στη δά διάνοιξη κάποιας σήραγγας πρέπει τα πετρώματα που βί βρίσκονται στον άξονα της υπόγειας εκσκαφής να έχουν παρόμοιες μηχανικές ιδιότητες. Δηλαδή, οι μηχανές ΤΒΜ κατασκευάζονται για να χρησιμοποιηθούν σε συγκεκριμένη κατηγορία πετρωμάτων.

46

47 Τα πλεονεκτήματα των μηχανών ολομέτωπης προσβολής είναι: 1. Η μεγάλη ταχύτητα πραγματοποίησης του έργου, αφού μετά τη διέλευση της μηχανής έχει ολοκληρωθεί ακόμα και η επένδυση της σήραγγας. 2. Η διατήρηση αξιόπιστου χρονοδιαγράμματος κατασκευής. 3. Η απλοποίηση της διαδικασίας εκσκαφής. 4. Η ελαχιστοποίηση του εξοπλισμού και του προσωπικού. 5. Η αποφυγή διατάραξης της βραχομάζας. Τα μειονεκτήματα της μεθόδου είναι: 1. Το μεγάλο κόστος αγοράς του εξοπλισμού. Το κόστος αυτό κάνει απαγορευτική τη χρησιμοποίηση της μεθόδου για σήραγγες μικρού μήκους. 2. Η έλλειψη δυνατότητας ελιγμού του μηχανήματος. Η αδυναμία αυτή των μηχανών ΤΒΜ επιτρέπει τη χρησιμοποίησή τους μόνο σε ευθύγραμμες σήραγγες ή σε σήραγγες με μεγάλη ακτίνα καμπυλότητας. 3. Η έλλειψη της δυνατότητας οπισθοδρόμησης του μηχανήματος. Λόγω της μείωσης της διατομής που υφίσταται η σήραγγα μετά την αναγκαστική τοποθέτηση της επένδυσης. 4. Η αδυναμία μεταφοράς εξοπλισμού μπροστά από τη μηχανή. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την έλλειψη δυνατότητας οπισθοδρόμησης της μηχανής έχει σαν αποτέλεσμα την αναγκαστική κατασκευή σηράγγων παράκαμψης για τη μεταφορά του εξοπλισμού μπροστά από τη μηχανή. Η διαδικασία αυτή γίνεται επιτακτική όταν η μηχανή δεν μπορεί να προχωρήσει λόγω της παρουσίας φυσικών εμποδίων (π.χ. μεγάλου πάχους ζώνη μυλωνιτικού υλικού μέσα σε συμπαγέςπέτρωμα έ υψηλήςαντοχής). ή )

48 Τα μέρη από τα οποία αποτελείται μία μηχανή ολομέτωπης προσβολής είναι τα ακόλουθα: Η ολομέτωπη κοπτική κεφαλή. Εφοδιασμένη με τα απαραίτητα κοπτικά άκρα για την προώθησή της στο πέτρωμα για το οποίο έχει σχεδιαστεί. Η κοπτική κεφαλή χρησιμεύει και σαν μέσο προσωρινής υποστήριξης του μετώπου της εκσκαφής. Η ασπίδα προστασίας. Χρησιμεύει για την υποστήριξη της σήραγγας μέχρι να τοποθετηθούν θ τα στοιχεία της επένδυσης. έδ Όταν η σήραγγα διανοίγεται σε συμπαγές πέτρωμα η ασπίδα προστασίας κρίνεται περιττή. Ο θάλαμος εργασίας. Ο θάλαμος βρίσκεται πίσω από την κοπτική κεφαλή και μέσα στην ασπίδαπροστασίας. ί Περιέχει όλατααπαραίτητα όργανα για την καθοδήγηση του ΤΒΜ. Η ανυψωτική μηχανή. Η ανυψωτική μηχανή μεταφέρει και τοποθετεί τα στοιχεία της επένδυσης. Τα στοιχεία αυτά είναι κατασκευασμένα από σκυρόδεμα ή από χυτοσίδηρο και έχουν κοίλο σχήμα που τους επιτρέπει μετά τη σύνδεσή τους να σχηματίσουν κυκλική διατομή. Το σύστημα των υδραυλικών γρύλων προώθησης. Οι γρύλοι είναι διατεταγμένοι κατά τέτοιο τρόπο ώστε να υποστηρίζουν το βάρος του μηχανήματος και να το συγκρατούν όταν αυτό ασκεί πιέσεις για να προωθήσει το μέτωπο της εκσκαφής. Η μηχανή αποκομιδής των προϊόντων εκσκαφής. Τα προϊόντα της εκσκαφής απομακρύνονται από το μέτωπο με τη χρήση κυλιόμενης μεταφορικής ταινίας ή και με τη χρήση βαγονέτων.

49

50

51

52

53