Sprängningsfria metoder för bergschakt. Alternativ till bergsprängning finns, men används i liten utsträckning.

Transkript

1 Vajersågning för busslinga i Trollhättan. Sprängningsfria metoder för bergschakt Alternativ till bergsprängning finns, men används i liten utsträckning. TEXT: THOMAS LINDQVIST. FOTO: STYRUD INGENJÖRSFIRMA AB, YVONNE BRINCK emensamt för alternativa metoder G till bergsprängning är att de minskar eller i vissa fall helt eliminerar flera av de problem som är förknippade med bergsprängning. Det vill säga buller, vibrationer, tryckvågor, kast, damning och utsläpp av ämnen. Nackdelarna å andra sidan är att många metoder inte är lämpade för stora bergschaktningsarbeten samtidigt som tidsåtgången och kostnaden normalt blir högre. Det kan dock förekomma situationer när en dyrare metod för själva berguttaget kan löna sig om metoden resulterar i mindre efterarbeten som rensning och sprickinjektering. En annan fördel med de alternativa metoderna är att arbetet normalt inte är lika omgärdat med regler och föreskrifter som bergssprängning är. Däremot är det lika viktigt att arbetet utförs av kompetent personal som är utbildade på de aktuella metoderna. Det är framförallt vid specialfall som de alternativa metoderna blir intressanta. Till exempel när arbetet ska ske nära bebyggelse eller andra känsliga objekt, samt vid trånga utrymmen där berg- 36 AMA-nytt Anläggning 2/2012

2 THOMAS LINDQVIST AMA-redaktör Anläggning AB Svensk Byggtjänst sprängning inte är möjlig att genomföra. Det gäller också när det ställs speciella krav på utseendet hos schaktytorna, eller om arbetet ska ske med hög precision. Av de olika alternativa metoderna så är vajersågning i dagsläget en av de mer intressanta. Metoden kan användas på platser där sprängning bör undvikas och resultatet blir släta ytor som normalt kräver litet efterarbete och dessutom kan ge ett estetiskt mervärde. ALTERNATIVA METODER Det finns ett antal mer eller mindre vanligt förekommande alternativa metoder för bergschakt. Vissa av metoderna är på utvecklingsstadiet eller används i mycket liten utsträckning. Vissa metoder som används utomlands har inte fått genomslag i Sverige. Vissa kan på sikt komma att bli intressanta som alternativ till traditionell bergsprängning. Faktarutorna ger en kort orientering över några av de metoder som finns. referenser: MinBaS II, Icke-explosiva brytningsmetoder, Slutrapport BeFo, Seminariedokumentation: Metodutveckling för berguttag och tunneldrivning Examensarbete LTU: En idéstudie för skuthantering LKAB Fjärrlastning, Peder Minde Styrud Sandvik Mining Vermeer BEF, Bergsprängningsentreprenörernas förening mfl. Vajersågat schakt Vanadisvägen/Dalagatan, Citybanan. Vajersågad transportramp Käppala avloppsreningsverk. Berget framhävs på ett effektfullt sätt. AMA-nytt Anläggning 2/

3 Bergsprängning Bygger på att hål borras i särskilda mönster i berget som ska sprängas varefter sprängmedel placeras i borrhålen. Sprängmedlet detoneras sedan i en bestämd ordningsföljd för bästa sprängverkan och för att minimera problem med vibrationer, buller och kast. Den stora fördelen med metoden är att den är kostnadseffektiv och snabb. Nackdelar är att den kan skada byggnader eller andra känsliga objekt genom vibrationer, block-/stenkast eller tryckvågor. Andra problem är damning och utsläpp av sprängningsalstrade gaser, till exempel kväve. Kvarstående berg kan på grund av sprickbildning från sprängningen kräva omfattande rensning och tätningar för att undvika läckage. Arbete med hantering av sprängämnen är riskabelt och förknippat med ett omfattande regelverk. Metoder som bygger på försiktig sprängning kan minska en stor del av bergsprängningens nackdelar även om de är svåra att helt undvika. Sönderdelning med hydraulhammare Metoden bygger på att ett hydrauliskt slagverktyg pressas mot berget samtidigt som verktyget utsätts för kraftiga slag. Hydraulhammaren placeras normalt på en grävmaskinsarm. Metoden kan användas både som primär och sekundär brytmetod även om dess användning som sekundär metod är vanligast. I vissa bergtäkter som är belagda med sprängningsförbud används den som primär brytmetod. Metoden kan även kombineras genom att berget först borras i hålrader och spräcks sedan upp med hjälp av expanderande kemikalier. Sedan sönderdelas berget med hydraulhammaren. Metoden kräver inga kostsamma specialmaskiner utan hydraulhammaren är idag ett vanligt tillbehör till en grävmaskin. Metoden är i det närmaste vibrationsfri. Nackdelen är lång tidsåtgång som dessutom ökar vid kall väderlek. Kräver också ett uppsprucket berg för att fungera effektivt. Bullret kan också bli besvärande. Vajersågning Bygger på att en diamantklädd stålvajer dras runt det som ska sågas för att sedan såga loss bitar av berget. Ett antal hål kan borras för att begränsa ytan som ska sågas. Vajern träs genom hålen och sätts ihop till en slinga som dras runt med speciell maskin. Bitarna sågas loss och lyfts bort eller sönderdelas ytterligare. Från att ha varit relativt okänd i Sverige så har metoden på senare år nått större användning. Vid ett flertal projekt på senare tid har metoden använts. Exempel är när den befintliga vägsträckan skulle breddas i samband med byggandet av Norra länken vid Norrtull. Arbetet skulle ske nära trafikanterna samtidigt som E4 inte kunde stängas av vilket uteslöt bergsprängning som alternativ. I stället sågades berget bort bit för bit. Även vid tunnelpåslaget vid Vanadisvägen/Dalagatan i projektet Citybanan användes metoden för att skapa en jämn profil runt en blivande biljetthall. Vid denna sågning uppmättes ljudet till cirka 35 decibel. Det innebar att sågningen kunde ske ända till klockan 22 utan att störa de boende. Ett annat exempel var vid Käppalaverkets utbyggnad. Där användes metoden vid uppsågning av transportramper inne i verket på grund av utrymmesskäl. Det går att uppnå speciella effekter med bergsskärningen. Den kan bli ett visuellt inslag i byggnadsverket. Exempel är Museet Peter Dass i Norge där byggnaden står mellan två utsågade låga släta bergväggar. Den kvarvarande ytan på en vajersågad bergvägg blir slät och möjlig att efterbehandla för att ytterligare framhäva berget. Metodens fördelar är att den är i det närmaste vibrationsfri och att den är tyst. Metoden är mycket lämpad på platser nära känsliga objekt och där arbetet behöver utföras med precision. En annan viktig fördel är att behovet av bergrensning och förankring av schaktytorna minskar eftersom ytorna blir släta. Till nackdelarna kan räknas kostnaden och tidsåtgången som normalt blir högre. En väldigt intressant metod med potential att nå ökad användning i framtiden framför allt som förtätningar i stadskärnorna ökar. Spräckning med hydraulik En metod bygger på handburna specialverktyg som driver in en hydraulisk metallkil mot ett anliggningsbleck enligt samma princip som vid manuell kilspräckning av berg. Verktygen placeras i borrhål och berget spräcks sedan med stor kraft med hydraulikens hjälp. Det finns också större hydrauliska spräckutrustningar som kan monteras till en grävmaskin för ett mer rationellt arbete och som passar till något större arbeten. Den metoden har nyligen använts i ett projekt i Svedmyra, Stockholm, i samband med byggande av lägenheter. Entreprenör är JM Anläggning. Projektet innebär att totalt cirka kubikmeter berg ska schaktas bort och bergssprängning ansågs inte vara ett alternativ på grund av närheten till befintlig bebyggelse. Det är ett stort bergschaktningsarbete med tanke på metodvalet och där hade en kapacitet på cirka 60 kubikmeter berg per dag uppnåtts en bit in i projektet. Det finns även hydrauliska spräcksystem som bygger på att spräckkapslar av gummi placeras i borrade hål. Spräckkapslarna ansluts via hydraulslangar till en pump som expanderar kapslarna och spräcker berget. Fördelen med de hydrauliska metoderna är att de är enkla att använda samt att verktygen återanvänds efter varje spräckning. Bullernivån är låg. Nackdelen är framförallt tidsåtgången. 38 AMA-nytt Anläggning 2/2012

4 Spräckning med expanderande medel Spräckning med gasgenerator Metoden bygger på att hål borras enligt ett speciellt mönster i det som ska spräckas. Sedan blandas och tillsätts ett expanderande ämne i hålen. Ämnet måste efter det normalt i verka i minst ett dygn innan spräckningen är färdig. Tiden varierar dock beroende på vad som ska spräckas samt omgivande temperatur. Spräckningskraften kan uppgå till över 80 MPa vilket spräcker det mesta. Nackdelarna med metoden är dels att spräckningen inte sker direkt utan att det krävs relativt lång tid innan medlet verkar. En annan nackdel, framför allt för grövre borrhål, är att det kan bli så kallade blowouts vilket innebär att massan blåser ut ur hålet i stället för att spräcka berget. Spräckning med vatten Metoden bygger på att vatten förstärker den sprängverkan som en liten krutladdning ger upphov till. Hål borras på vanligt sätt och sedan tillsätts vatten i de borrade hålen. En speciell tändanordning monteras sedan i hålens mynningar varefter de övertäcks. Antändning sker därefter med hjälp av en lina på cirka 15 meters håll. Metoden passar bäst för väldigt små arbeten. Metoden fungerar på samma sätt som spräckning med krutladdning. Skillnaden ligger i att i stället för en liten krutladdning så innehåller patronerna en gasgenererande kemisk substans. Vid antändning av patronen bildas snabbt en gas bestående huvudsakligen av koldioxid och vattenånga. När patronen expanderar i ett väl tillslutet borrhål orsakas själva spräckningen. Förbränningshastigheten för gasgeneratorn är endast meter per sekund vilket ger små vibrationer och liten påverkan på omgivande berg. Fräsning Ovanlig metod i Sverige. Metoden är däremot relativt vanligt förekommande utomlands vid tunneldrivning och i gruvsammanhang. Det finns olika typer av maskiner. Allt ifrån små fräshuvuden som kan monteras på grävmaskiner upp till stora specialmaskiner som har fastmonterade fräshuvuden. Vissa modeller har fräshuvudet monterat på en rörlig arm medan andra har ett fastmonterat fräsaggregat på ett bandmaskinschassi. Många modeller är lågbyggda och skräddarsydda för att användas i gruvsammanhang. Spräckning med krutladdning Metoden bygger på samma princip som vanlig bergsprängning men med den skillnaden att i stället för ett sprängämne med en detonationshastighet på runt meter per sekund så används här en krutladdning med en förbränningshastighet på cirka meter per sekund. Krutladdningen är innesluten i en patron som normalt finns i olika storlekar och med olika mängder krut. Krutmängden kan variera mellan gram per patron. Patronerna förs ned i borrhållet och för att metoden ska fungera krävs att laddningen är innesluten i ett icke komprimerbart medium, till exempel fuktig sand, samt att borrhålet är ordentligt tillslutet så att inte krutpatronens effekt går förlorad. Patronerna tänds normalt på elektriskt vis eller med krutstubin. Om metoden utförs på ett riktigt sätt leder det till att berget spräcks på ett skonsamt sätt utan större problem med vibrationer och uppsprickning av berget. Metoden passar bäst till mjukare bergarter även om det i vissa fall fungerar med hårdare bergarter. Maskinerna har begränsad kapacitet att klara hårt berg något som i de flesta fall gör metoden olämplig för den svenska berggrunden som till stor del består av mycket hårda bergarter. För mjukare bergarter är metoden väldigt effektiv då den även sönderdelar berget. FOTO: FOREVER WORLD MACHINERY CO Spräckning med hydraulik. FOTO: SANDVIK MINING Tunneldrivning i Spanien. AMA-nytt Anläggning 2/

5 Metoder under utveckling Kontrollerad skuminsprutning (Controlled foam injection, CFI) Metod bygger på att ett högvisköst skum, under högt tryck, sprutas in i ett borrhål. Det höga trycket spräcker berget effektivt. Utrustningen som sprutar in skummet kan monteras på en borrigg för att på så vis skapa en kontinuerlig brytprocess. Metoden skapar en relativt kontrollerad spräckning av berget eftersom skummet lagrar en del av energin i processen. Metoden bygger på ett amerikanskt patent och är under utveckling i USA. Plasmasprängning I stället för sprängladdningar eller dylikt pressas speciella elektrolytpatroner innehållande aluminiumpulver och kopparoxid in i borrhålen. Därefter tillförs en kraftig elektrisk laddning från ett specialaggregat vilket omvandlar elektrolyten i patronerna till plasma. Plasman expanderar kraftigt och genererar högt tryck och en stark värmeutveckling. Detta förlopp leder till att berget snabbt spräcks. Metoden är snabb och relativt ljudlös och har använts ibland annat i Sydkorea och USA. Vattenskärning Vattenskärning är en metod som går ut på att vatten sprutas ut under högt tryck och som med eller utan slipmedel kan skära i berg. Det är en variant av metoden vattenbilning som är relativt vanligt förekommande till exempel vid friläggning av armeringsjärn vid exempelvis renovering av betongbroar. Metoden har provats och fungerar bäst vid mjuka bergarter men har använts bland annat i USA vid blocktillverkning i granit. Fördelarna med metoden liknar de som uppnås med vajersågning. En nackdel är den stora mängd vatten som måste omhändertas. EPB (Electric Pulse Boring) EPD (Electric Pulse Disaggregation) Denna metod vidareutvecklas i Norge och bygger på att elektriska urladdningar genom korta pulser sönderdelar berget genom att på kort tid tillföra mycket hög effekt via elektroder i en vätska. Trots det höga effektuttaget ska den totala energiförbrukningen inte bli speciellt stor. Metoden är under utveckling och syftet i Norge är bland annat att kunna borra mycket djupa borrhål för att tillvarata geoenergi långt nere i berggrunden. Metoden är snarlik en metod som i USA kallas EPD (Electric Pulse Disaggregation) och som syftar till att sönderdela bergarter ned till mineralnivå. Bergschakt och AMA Anläggning När det gäller AMAs texter gällande bergschakt så ligger fokus helt på metoden bergsprängning. Det som framförallt tekniskt skiljer när en annan metod än bergsprängning föreskrivs, är förutom mindre påverkan på det kvarstående berget, att det losshållna berget inte sönderdelas på samma sätt som vid bergsprängning. Det innebär att det behövs ytterligare beskrivning av det efterarbete som det losshållna berget kräver. Det kan också, beroende på metod för berguttag, bli frågan om exempelvis texter med krav på hantering av kemiska ämnen eller behov av att omhänderta överskottsvatten från metoden. Vid en metod som till exempel vajersågning som kanske motiveras på grund av estetiska mervärden kan även utseendekrav på den färdiga ytan, behöva ställas. Ytan kanske dessutom ska efterbehandlas. En annan aspekt är speciella toleranskrav som behövs för att få önskat slutresultat. Angående vibrationsmätning så är rekommendationen att inte göra avkall på en sådan även om en så kallad vibrationsfri metod är föreskriven. En successiv ökning av andra metoder för bergschakt än traditionell bergssprängning kommer att leda till att texterna i AMA på sikt behöver ses över. Då AMAs texter i dagsläget inte är tillräckliga kräver det att beskrivningsförfattaren själv kravställer arbetet i tillräcklig omfattning. Det görs då genom användandet av egna koder och rubriker enligt metoden med bokstaven Z och siffran 9 som är fria i AMA. FOTO: THORD SKÖLDEKRANS Bergarbeten Norra Länken, Stockholm. FOTO: ATLAS COPCO Sönderdelning med hydraulhammare. 40 AMA-nytt Anläggning 2/2012