Forinjeksjon med styrt aksellerert herding av

Forinjeksjon med styrt aksellerert herding av
mikrosementer
Karl Gunnar Holter
Hallandsås, 1. desember 2011
Innhold
 METODE: prinsipp for utførelse av styrt herding av
sementsuspensjoner
 FORDELER/MULIGHETER med denne metoden
 REFERANSER
REFERANSER, noen utvalgte
t l t prosjekteksempler
j kt k
l med
d problemer
bl
som har vært løst med denne metoden
Styrt
y aksellerert herding
g av
mikrosementsuspensjoner
PRINSIPP FOR METODEN:
y
g tilsats av aksellerator til sementsuspensjonen
p
j
ved
 Nøyaktig
separat kontrollert pumping av suspensjon og aksellerator
 Man kan man styre herdingen i betydelig grad. Kontrollerbart i
området fra 20 minutter til 1 minutt, temperaturavhengig
 Dette betyr at man kan påvirke hvor langt injeksjonsmassen
pumpes inn i berget før den herder.
Bakgrunn
 Utviklet av norske entreprenører i forbindelse med forinjeksjon i
bergtunneler med svært vannførende sprekker i kombinasjon med
lav vanntemperatur og høye trykk
 Utstyr for akselleratordosering er sofistikert og ble først
spesialkonstruert av en entreprenør
 I begynnelsen ikke alment kommersielt tilgjengelig
 Idag: metoden beskrives i anbudsdokumenter ifb med forinjeksjon,
men uten presise krav til teknisk ytelse
Styrt
y aksellerert herding;
g; prøver
pø
i lab
(ved 20 oC)
 Rheocem 650
Prøve
aks dosering hard
 1,5% Rheobuild 2000PF
Prøve 1
0%
1t 55 min
 MEYCO SA 162 alkaliefri
aksellerator
Prøve 2
1%
19 min
 Dosering i prosent av sementvekt
Prøve 3
2%
11 min
Prøve 4
3%
9 min
Pø 5
Prøve
4%
6 min
i
Prøve 6
5%
4 min
 V/C 0.8
Styrt aksellerert herding av
mikrosementer
Nøyaktig tilsetting av aksellerator til mikrosementsuspensjonen med en
separat doseringspumpe som følger injeksjonspumpe som en „slave“.
AGITATOR
KOLLOIDAL
MIKSER
TIL INJEKSJONSHULL
INJEKSJONSPUMPE
INTERFACE
DOSERINGSPUMPE
AKSELLERATOR
Y-STYKKE
Endring
g av injeksjonsmassens
j
j
skjærfasthet
j
ved nøyaktig dosering av aksellerator
S
Skjærfas
sthet
Normalsement med dosering
vannglassaksellerator
g
Normalsement med dosering
aksellerator MEYCO SA162,
Rheocem 650 med dosering
aksellerator MEYCO SA162,
Tid
2-komponent
p
sementinjeksjonsanlegg
j
j
gg
for kontrollert dosering av aksellerator
Grout pumpe
Aksellerator
pumpe
2-komponent
p
sementinjeksjonsanlegg
j
j
gg
for kontrollert dosering av aksellerator
Styrt aksellerert herding av
mikrosementer
Spesialkonstruert injeksjonsrigg, AF Entreprenør, Norge
Styrt herding av Rheocem 650
med
d MEYCO SA 162 (alkaliefri sprøytebetong
akselerator)
SA 160
Rheocem
Gjør det mulig å få kontrollert herding på få minutter uten å
fare for å blokkere utstyr og slanger
Akselerator munnstykke
y
og
g komplett
p
stav
Styrt
y herding,
g munnstykke
y
og
g aks. tank
Normal sementbasert forinjeksjon
Injeksjonsmassen kan trenge langt inn i
bergmassen mye lenger enn tilsiktet
bergmassen,
I svakt berg: vanskelige situasjoner med
masseutganger i tunnelen
Lave grunnvannstemperaturer:
injeksjonsmassen herder
svært langsomt
Forinjeksjon med styrt aksellerert herding
1. Hvis ikke mottrykk oppnås, startes
akselleratortilsetning
2. Begrenser masseinngang i bergmassen
langt unna tunnelen
3. Masseutganger i tunnelen kan effektivt
stoppes
4. S
4
Sementinjeksjon
ti j k j mulig
li i llave
temperaturer
Styrt
y aksellerert herding
g av
mikrosementsuspensjoner
MULIGHETER – FORDELER:
y
g reduksjon
j av totalt materialforbruk og
g tidsforbruk
 Betydelig
 Metoden gir mulighet til å utføre barriereinjeksjon
 Målrettet og kontrollerbar forinjeksjon i en begrenset sone
rundt bergrommet
 Unngå strømning av uherdet sementsuspensjon langt vekk fra
tilsiktet område for injeksjon
 Muliggjør kontrollerbar sementbasert injeksjon i situasjoner med
svært lav grunnvannstemperatur
Styrt
y aksellerert herding
g av
mikrosementsuspensjoner
EKSEMPEL PÅ FREMGANGSMÅTER:
j
j
uten aksellerator og
g injisere
j
en
 Starte med injeksjonsmasse
kalkulert minimumsmengde, og koble inn akselleratordosering
for å oppnå rask herding nær stuffen
 Etablere ”barriere”, dvs starte med lav dosering akselerator –
hindre for mye spredning. Fortsette uten aksellerator.
Noen referanseprosjekter
p
j
styrt
y
aksellerert herding av mikrosementer
 Lingvatn tilløpstunnel, Sauda kraftverk, Norge
 Store vannlekkasjer med høyt trykk
 Kumtor gullgruve, Kirgisistan
 Forinjeksjon
j
j i svakt berg
g med lav g
grunnvannstemperatur
p
ved driving
g av
adkomststoller ved etablering av ny underjordsdrift
 Vannkraftverk Nant-de-Drance, Kanton Wallis, Sveits
 Forinjeksjon i svakhetssone med gripper TBM
Lingvatn tilløpstunnel,
tilløpstunnel Sauda kraftverk
 PROBLEM:
p
store
 Svært vannførende sprekker,
vannmengder
 Høyt vanntrykk, 35 bar
 Lav vanntemperatur, 3-5 oC
 Forinjeksjon med normale sementer svært
tidkrevende kostbart
Lingvatn tilløpstunnel,
tilløpstunnel Sauda kraftverk
Lingvatn tilløpstunnel,
tilløpstunnel Sauda kraftverk
Store lekkasjer med høyt vanntrykk
Lingvatn
g
tilløpstunnel,
øp
, Sauda kraftverk
Bruk av foringsrør med ventil for kontrollert injeksjon
Lingvatn tilløpstunnel,
tilløpstunnel Sauda kraftverk
 TEKNISK LØSNING:
j
ved å bore gj
gjennom foringsrør
g
 Kontrollere situasjonen
av stål
 Injeksjon med mikrosement Rheocem 650 med styrt
aksellerert herding
Vannkraftverk Nant-de-Drance (VS), Sveits
Adkomsttunnel for ny kraftstasjon
Vannkraftverk Nant-de-Drance, Sveits
Adkomsttunnel for ny kraftstasjon
PROBLEM:
pp TBM 8 m diameter i svært g
godt berg
g
 Gripper
 Svakhetssone: stor mektighet, tett oppsprekning , knusning, i
partier høy andel silt and leirfraksjon
 Svakhettsonen berører tunnelen i ca 30-35 m lengde
 Statisk vanntrykk max 2 MPa
TEKNISK LØSNING:
 Forinjeksjon selektivt i svakhettsonen
 Bruk av styrt aksellerert herding for å kontrollere injeksjonen
 Backflow av grout inn mot tunnelen og TBM‘en kunne
håndteres
Vannkraftverk Nant-de-Drance, Sveits
Adkomsttunnel for ny kraftstasjon
Plan, ovenfra:
Gripper TBM, 8m diameter, vannförende svakhetssone
Vannkraftverk Nant-de-Drance, Sveits
Adkomsttunnel for ny kraftstasjon
Kumtor g
gold mine,, Kirgisistan
g
Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer
PROBLEM:
 Etablering av ny
underjordsdrift under
eksisterende
dagbrudd
 Adskomststoll under
en bre
 Svært oppsprukket
berg
 Lav grunnvannstemperatur
Kumtor g
gold mine,, Kirgisistan
g
Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer
Riggområde for
driving av ny
adkomststoll
Kumtor g
gold mine,, Kirgisistan
g
Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer
Kumtor glacier
Skiferbergart
g
?
Tektoniserte
T
kt i t soner knusningssoner
V tik lt llengdesnitt
Vertikalt
d
itt
Situasjon, prinsippskisse
Kumtor g
gold mine,, Kirgisistan
g
Forinjeksjon i lave grunnvannstemperaturer
Teknisk løsning:
 Forinjeksjon med
hurtigherdende mikrosement Rheocem 650
 Bruk av styrt
aksellerert herding for
kontrollert penetrasjon
Oppsummering
 Kontrollert injeksjon med styrt aksellerert herding av
mikrosementsuspensjoner er en effektiv metode for å
håndtere vanskelige situasjoner
 Praktiske utførelsesdetaljer er svært viktig
 Riktig utstyr
 Riktig fremgangsmåte
 Riktig kombinasjon av injeksjonsmaterialer for optimal ytelse
 Bør kunne beskrives kontraktuelt med definerte
ytelsesparametre for viskositet (inntrengingsevne)
(inntrengingsevne), tid og
herding