Hvordan vælger man en hydraulisk stenbor for tunnelbygning? Professionel metode

Omkostningerne ved en forkert driftervalg i tunnelkonstruktion viser sig i en regnskabspost, som de fleste indkøbsprocesser ikke registrerer: overbrydningsvolumen pr. runde. En drifter, der ikke passer til tunnelens tværsnit, bjergartsformationen eller hullenes dybde, genererer et sprængmønster med ujævn belastningsfordeling – ladningen pr. hul har mere eller mindre bjergart at flytte end beregnet, og perifere huller giver ru vægge. Beton- eller sprøjtebetonvolumenet til udfyldning af overbrydningen faktureres ved hver runde i hele projektets levetid. I en 5-kilometer lang vejstunnel med gennemsnitligt 100 runder pr. dag vil selv 0,1 m³ ekstra overbrydning pr. runde føre til 10 m³ ekstra beton, som ikke indgik i budgettet.

Det er den operative indsats, der ligger bag driftervalget til tunnelarbejde. De tekniske beslutninger handler om hullenes nøjagtighed, konstant gennemtrængningshastighed i varierende geologi samt pålidelig ydelse under kontinuerlig drift – ikke om maksimalt perkussionsenerginiveauer på en specifikationsliste.

Tunneltværsnit bestemmer udvendig armkonfiguration, som bestemmer drifterklasse

Udgangspunktet er tunneltværsnittet, ikke bjergartsarten. Tværsnittet bestemmer, hvor mange arme jumboboren skal have, hvilket igen bestemmer de mekaniske begrænsninger for drifterens indbyggede rumfang. For små tunneller under 20 m² (smalle minedriftsdriftsveje, små adgangsstammer) skal en enkelt-armet boremaskine kunne nå alle borhuller fra én bæredragerposition uden omplacering – drifteren skal derfor være kompakt nok til den korte armgeometri uden at kompromittere slagenergien. For vejstammer over 80 m² tillader en to- eller tre-armet jumbo samtidig boring i flere ansigtszoner; her handler driftervalget om at afstemme slagklassen til bjergarten, mens armen håndterer den geometriske rækkevidde.

Den praktiske konsekvens: I et jernbanetunneltværsnit på 6×7 m (42 m²) overgår en twin-boom-jumbo med drifters af mellemklasse (80–150 J) typisk en single-boom-heavy-drifter-opstilling, fordi twin-boom-jumbon udfører mønsteret på 80–120 huller i frontsiden 40–60 % hurtigere pr. opstilling. Den ekstra perkussionsenergi fra heavy-driften går til spilde, hvis den begrænsende faktor er positioneringstiden mellem hullerne og ikke gennemtrængningshastigheden i hvert enkelt hul.

Klassificering af bjergarters dannelse til udvælgelse af tunnel-drifter

Tunnelgeologien ændrer sig kontinuerligt langs drivningen – hårdere end forventet i nogle afsnit, blødere og mere brudt i andre. Driften skal yde tilstrækkeligt godt i hele det spektrum af forhold, der optræder, og ikke kun ved den designerede bjergartsklasse. Projekter, der specificerer en drifter, der er optimeret til den dominerende geologi, men derefter støder på 40 m granit med en trykstyrke på 180 MPa, hvor den designerede bjergart var kalksten med en trykstyrke på 100 MPa, oplever fald i gennemtrængningshastigheden, hvilket udsætter hele projektets tidsplan.

Det passende udvælgelseskriterium for tunneler i variabel geologi: vælg drifterklassen til de hårdeste 20 % af den forventede formation, ikke gennemsnittet. Ydelsesmarginen i blødere jord absorberes af en gennemtrængningshastighed, der er højere end den beregnede værdi – et velkomment problem. Ydelsesunderskuddet i hårdere jord end den beregnede absorberes af forsinkelser.

Driftervalgsmatrix til tunnelanvendelser

Hullens nøjagtighed: Den tunnelbore-specifikke ydelsesmåling

Ved overfladebohring er hullens afvigelse i dybden afgørende for sprængningsgeometrien, men kan ofte kompenseres i ladningsdesignet. Ved tunnelbygning bestemmer hullens afvigelse, om brændeskæret fungerer – de tæt placerede, uopladede aflastningshuller i midten af fronten skal være inden for 20–30 mm af deres beregnede positioner, ellers mislykkes skærssekvensen, og fremdriften pr. runde reduceres. En runde med et mislykket skær giver 1,5–2 meter fremdrift i stedet for den beregnede 4–5 meter og kræver genbohring af næste front.

Halvafstøbningseffekten er den standardmæssige måling af kvaliteten af konturbohring: forholdet mellem synlige halvafstøbninger fra sprænghuller på den sprængede flade til den samlede længde af konturhuller. I fast bjergart med veludførte boremønstre kan halvafstøbningseffekter på 50–80 % opnås. En dårlig driftervalg – f.eks. en drifter med for stor følsomhed over for frihammering, ustabiel fremføringskontrol eller utilstrækkelig anti-klem-funktion i forhold til geologien – resulterer i skæve huller, der giver lave halvafstøbningseffekter, uanset kvaliteten af sprængstoffet. Computerstyrede borejumbos med parallelholdende bomgeometri og automatiske indboringsfunktioner giver betydeligt bedre halvafstøbningseffekter i homogen bjergart end manuelt indstillede anlæg med de samme drifters.

Spülkrav i tunnelmiljøer

Tunnelboring afhænger næsten udelukkende af vandskylning, i modsætning til overfladeboring, hvor luftskylning er praktisk. Kravene til skyllevandstryk for typiske tunnelboringer (diametre på 45–76 mm, dybder på 3–5 m) ligger mellem 15–25 bar. Drifters med højere skylletrykkapacitet (Epiroc COP 1638+ op til 25 bar) sikrer fortsat fjernelse af boreaffald, når gennemtrængningshastigheden stiger i bløde til moderate formationer; drifters med lavere skylletrykspecifikation (20 bar) kan opleve pakning af boreaffald, hvis gennemtrængningshastigheden er højere end forventet.

Vandspülning interagerer også direkte med tætningsringene i spüldåsen – den kritiske grænseflade mellem vandkredsløbet og slagoliekredsløbet. I tunneler, hvor minedrevet vands kvalitet er varierende eller mineralholdig, har PTFE-forstærkede spültætninger en langt længere levetid end standard-lip-tætninger. Korte tætningsintervaller i tunnelanvendelser (typisk 350–400 slagtimer mod 450–500 på overfladen) bør planlægges fra starten af. HOVOO leverer tætningskits i PU, HNBR og med PTFE-forstærkning til alle de største tunnelboresystemers modeller. Referencer på hovooseal.com.