Dwa tunele o Ø10,5m po dwa pasy ruchu w jednym kierunku, przewiązka między nimi co 300 metrów Użycie 4 maszyn TBM Obudowa tymczasowa (kotwy, siatki i

Transkrypt

1 Zaprojektować system do drążenia tunelu drogowego z Murzasichla do Tatrzańskiej Łomnicy Andrzej Pilszczek Andrzej Pantoł Grupa MZ Rok IV Opiekunowie: dr inż. Piotr Gospodarczyk dr inż. Krzysztof Kotwica

2 Dane wejściowe: - długość m. - występujące skały: piaskowiec, dolomit oraz granit o R = od 120 do 215 MPa c - głębokość posadowienia 350 m. - strop mocny, występują zagrożenia wodne AGH Kraków 2

3 Dodatkowe założenia projektowe: Dwa tunele o Ø10,5m po dwa pasy ruchu w jednym kierunku, przewiązka między nimi co 300 metrów Użycie 4 maszyn TBM Obudowa tymczasowa (kotwy, siatki i obudowa łukowa w zależności od warunków; beton natryskowy + środki uszczelniające tzw. izolacja powlekana) Obudowa ostateczna z segmentów żelbetonowych AGH Kraków 3

4 Zagrożenia wodne, a obudowa Aby zapobiec ewentualnemu rozsadzaniu obudowy przez wodę stosujemy odpowiedni system warstw: - na beton natryskowy nakładana jest luźna plecionka z tworzywa, która odgrywa rolę drenu: woda spływa po niej do przewodów kanalizacyjnych na dnie tunelu - Kolejna warstwa jednolitej folii nie dopuszcza wody do właściwej obudowy - Następnie montowana są prefabrykaty żelbetonowe AGH Kraków 4

5 Przekrój przez Tatry Dolomit Granit Piaskowiec Tatrzańska Łomnica Murzasichle Planowane są 2 pasy ruchu w każdym kierunku, wg norm polskich szerokość drogi powinna wynosić w takim przypaku 7,5 metra AGH Kraków 5

6 Wytyczenie szlaku tunelu Korzystamy z globalnego systemu nawigacji satelitarnej GPS Umieszczamy po jednym z odbiorników przy wlocie do każdego tunelu oraz w miejscach na planowanej trasie tunelu Na podstawie sygnałów z 4 satelitów dokładnie określamy współrzędne punktówdługość i szerokość geograficzną oraz wysokość AGH Kraków 6

7 Zakładany ostateczny kształt tunelu Kanał zużytego powietrza Dodatkowy kanał zużytego powietrza Powierzchnia jezdni Podsypka, prowadzone media (woda, prąd itp..) Kanał świeżego powietrza AGH Kraków 7

8 Opis i przedstawienie metody drążenia Metoda drążenia przy pomocy Tunnel Boring Machines AGH Kraków 8

9 Obliczanie siły docisku oraz momentu obrotowego Siła docisku: 3 3 P = 4 10 R tgβ D g g d Dla R c =215 MPa β=60 D=0,4 m c 4 gdzie g głębokość skrawu g=20 mm P P d =2597 kn Siła styczna: s = 4 10 P s =596 kn R g 3 2 c tgβ Moment skręcający: Ms Ps = gdzie R max =5,25 m R max M s =3128 knm AGH Kraków 9

10 Obliczanie posuwu Ilość obrotów n=3 obr/min Obliczenie posuwu p = n g 60 T gdzie T czas pracy TBM [h] p= 36m maksymalny postep na dobę AGH Kraków 10

11 Dane techniczne TBM: Średnica tarczy Ø10,5 metra Średnica dysków urabiających 400mm Ilość dysków 62 Siła docisku 2600 kn Moment skręcający 3200 knm Moc organu urabiającego 4410kW Całkowita moc zainstalowana ~6300 kw Całkowita długość 440 metrów Masa całkowita 740 ton Przewidywany średni postęp 30 m/dobę AGH Kraków 11

12 Harmonogram pracy Harmonogram czasu pracy Doba Lp Czynność zm. robocza zm. robocza zm. serwisowa zm. robocza 1 Urabianie 2 Ładowanie 3 Odstawa 4 Obudowa 5 Transport mat. do przodka 6 Dostawianie przenośników 7 Wymiana dysków AGH Kraków 12

13 Koszty materiałów użytych do budowy tunelu w stanie górniczym Koszt zakupu TBM: 1kg zaawansowanej technicznie maszyny kosztuje ok = euro Koszt użytych materiałów: - Obudowa siatkowa 478 tys. m 2 -> 3,6 mln [1m 2 =7,5 ] - Kotwienie 11,6 mln [1mb=400 ] - Obudowa łukowa ŁP19 2 tys. ton -> 4 mln - Beton B50 + obudowa segmentowa z żelbetonu m 3 -> 136 mln. [1m ] Całkowity koszt materiałów: 208 mln AGH Kraków 13

14 Koszty urządzeń dodatkowych Przenośniki taśmowe średnia długość 29000m-> 5 mln [1mb-170 ] Samochody dowożące materiały i ludzi do przodka (transport materiałów 4x10 szt.; transport ludzi 4x5 szt.) -> 1,5 mln Wentylatory i system wentylacji -> 5,5 mln System oświetlenia -> 2 mln Całkowity koszt urządzeń dodatkowych: 14 mln AGH Kraków 14

15 Koszt pracowników 3 zmiany robocze (6h) [4 załogi pracownicze] + 1 zmiana serwisowa (6h) [2 załogi serwisowe] Liczba pracowników załogi roboczej 4x4x60 Liczba osób na zmianie serwisowej 4x2x20 Średni miesięczny koszt wynagrodzenia pracownika 1000 Koszty pracownicze na 1 miesiąc: 1,1 mln AGH Kraków 15

16 Koszt energii elektrycznej i paliw Koszt 1kWh -> 0,04 Czas pracy TBM-u 10h/dobę Przewidywany okres drążenia 250 dni Koszt energii zużytej przez TBM-y: 2,5 mln Koszt energii zużyty przez inne urządzenia elektryczne: 1,5 mln Koszt paliwa: 1,5 mln Całkowity koszt energii elektrycznej i paliw: 5,5 mln AGH Kraków 16

17 M M M Zyski z kruszyw Granitu Piaskowca Dolomitu Przy założeniu, że stosunek objętościowy piaskowca-granitu-dolomitu wynosi odpowiednio 1:2:1 dla danych: γ =2100 kg kg γ dolomitu m 3 piaskowca =1850 m 3 γ granitu =1650 m kg3 Obliczamy masę otrzymanych skał z tunelu: 2 Π r 2L γ = Π r 2L γ = Π r 2L γ = granitu dolomitu 2= 1,9 piaskowca 1= 1 1= 1.2 mln ton mln ton mln ton Przychody ze sprzedaży kruszyw:13,5 mln Określamy, że po skruszeniu 1/2 granitu i dolomitu wraca do tunelu, reszta razem z piaskowcem jest sprzedawana w cenie 10 za tonę. Piaskowca nie używamy do bodowy, gdyż cechuje się on wysoką nasiąkliwością. Przy tunelu posiadamy zakład przeróbczy z kruszarkami, przesiewaczami, materiał jest sprzedawany w postaci grysu. Na maszyny przeznaczyliśmy 1 mln AGH Kraków 17

18 Całkowity koszt wykonania tunelu w stanie górniczym Koszt materiałów 208 mln Koszt urządzeń dodatkowych 14 mln Koszty pracownicze 11 mln Koszt paliw i en. elektrycznej 5,5 mln Przychody 13,5 mln Całkowity koszt 252 mln Przewidywany czas robót 300 dni AGH Kraków 18

19 Podstawowe elementy wyposażenia tunelu Oświetlenie Wentylacja Przewiązki oraz pomieszczenia ratunkowe co 300 metrów System oddymiania w wypadku pożaru System odwadniania Hydranty rozmieszczone w odległości 250 m AGH Kraków 19

20 Wentylacja Zastosowanie wentylacji poprzecznej Zalety: - jednoczesna, równomierna wymiana powietrza na całej długości tunelu - powolny, poprzeczny ruch powietrzna umożliwiający lokalizację pożarów Wady: - wysoki koszt (tego typu instalacje buduje się głównie w tunelach samochodowych powyżej 1000m.) AGH Kraków 20

21 Schemat wentylacji AGH Kraków 21

22 Instalacja p.poż AGH Kraków 22

23 Oświetlenie Zastosowane lamp oświetleniowych AGH Kraków 23

24 Koszt wykończenia tunelu Koszt wykończenia tunelu, w tym: - wykonanie niezbędnych instalacji (wentylacja, oświetlenie itp..) - wykonanie nawierzchni jezdnej - koszty pracownicze Koszt wykonania 1mb 15 tys. Koszt wykonania całości 435 mln Przewidywany czas 1 rok AGH Kraków 24

25 Sumaryczne koszty inwestycji Koszt wykonania tunelu w stanie górniczym 252 mln Koszt wykonania robót wykończeniowych 435 mln Całkowity koszt wykonania tunelu z Murzasichle do Tatrzańskiej Łomnicy wynosi 687 mln [koszt 1mb ~24 tys ] Czas wykonania tunelu 665 dni AGH Kraków 25

26 Wizualizacja tunelu AGH Kraków 26

27 Literatura J. Reś, P. Gospodarczyk, K. Kotwica, A. Kalukiewicz Maszyny i urządzenia do specjalnych robót podziemnych K. Furtak, M. Kędracki Podstawy budowy tuneli Notatki z wykładów AGH Kraków 27

28 Koszt wykonania tunelu 687 mln Koszt wykonania prezentacji......bezcenne AGH Kraków 28