Guidelines for practical use when shotcreting close to blasting and vibrations in hard rock
Series: BeFo report ; 189Publication details: Stockholm : Stiftelsen bergteknisk forskning, 2019Description: 87 sOther title:- Praktiska riktlinjer vid användning av sprutbetong nära sprängning och vibrationer i hårt berg
Uncertainty about the vibration levels that can be tolerated near newly sprayed concrete (shotcrete) often
leads to excessively conservative limit values being used in the construction of tunnels and structures in
rock, with additional costs and planning uncertainties as a result. Previously, it has only been possible
to give general recommendations for safe vibration levels. A project with the aim of producing a set of
practical vibration limit levels for shotcrete work close to blasting in hard rock has therefore been carried
out. These recommendations span situations that may arise during "normal" construction in hard rock,
and contain guidelines for safe distances and waiting times for newly sprayed shotcrete exposed to
vibrations. In the project, the focus is on wet-mixed shotcrete on hard rock, of the type found in Sweden
and Scandinavia.
A large number of calculations have been carried out with a previously developed and relatively
computationally effective numerical elastic stress wave propagation model. As input data, various
combinations of the weight of explosives, distance, rock type, shotcrete type, shotcrete age and thickness
are used. For each combination of input parameters, the stresses that arise at the bond interface between
rock and shotcrete have been calculated. The results are saved in a database and can be illustrated
graphically with a 3D surface, as a function of shotcrete age and distance to the explosive charge. This
surface has then been compared with another, which represents the growth of bond strength between
rock and shotcrete. The intersection curve between the two surfaces represents the limit for safe blasting,
taking into account combinations of shortest distances and the youngest allowable shotcrete at time of
blasting.
The report contains a larger number of graphs showing limit values for safe blasting, which will be of
value as reference in design work, enable comparisons with data from the field, and thereby feedback
of experience. Based on the recommended limit values, dimensioning in the design stage will be made
so that the results will be undamaged and safer shotcrete with longer life. Reduced need for re-spraying
and repair leads to a high economic sustainability for large infrastructure projects and environmental
sustainability when material consumption is reduced. The safety of tunnels and underground
constructions will also be increased.
Osäkerhet kring de vibrationsnivåer som kan tolereras nära nysprutad betong leder ofta till att alltför konservativa gränsvärden används vid byggande av tunnlar och bergrum, med merkostnader och planeringsosäkerheter som följd. Tidigare har det endast gått att ge generella rekommendationer för säkra vibrationsnivåer. Ett projekt med syfte att ta fram en uppsättning praktiska vibrationsgränsnivåer för sprutbetongarbeten nära sprängning i hårt berg har därför genomförts. Dessa rekommendationer
spänner över situationer som kan uppstå vid "normalt" byggande i hårt berg, och innehåller riktlinjer för säkra avstånd och väntetider för nysprutad vibrationsutsatt sprutbetong. Inom projektet studeras våtsprutad betong på hårt berg, av den typ som finns i Sverige och Skandinavien.
Ett stort antal beräkningar har genomförts med en tidigare framtagen och relativt beräkningseffektiv numerisk elastisk vågutbredningsmodell. Som indata används olika kombinationer av mängd sprängämne, avstånd, bergtyp, sprutbetongtyp, sprutbetongålder och tjocklek. För varje kombination av
indataparametrar har sedan de spänningar som uppstår i vidhäftningsskiktet mellan berg och sprutbetong beräknats. Resultaten sparas i en databas och kan åskådliggöras grafiskt med en 3D yta, som funktion av sprutbetongålder och avstånd till laddningen. Denna yta har sedan jämförts med ytterligare en som representerar tillväxten av vidhäftningshållfastheten mellan berg och sprutbetong. Skärningslinjen
mellan de två ytorna representerar gränsen för säker sprängning, beaktande kombinationer av kortaste avstånd och yngsta tillåtna sprutbetong vid tiden för sprängning.
Rapporten innehåller ett större antal diagram visande gränsvärden för säker sprängning, vilket kommer att vara av värde som referens vid projekteringsarbeten och också möjliggöra jämförelser med verifierande data från fältet och därigenom erfarenhetsåterföring. Utifrån de framtagna rekommenderade gränsvärdena kommer dimensionering i projekteringsstadiet att kunna göras så att oskadad och säkrare
sprutbetong med längre livslängd fås. Minskat behov av omsprutning och reparation ger hög ekonomisk hållbarhet för stora infrastrukturprojekt och även miljömässig hållbarhet då materialåtgången minskas. Säkerheten i tunnlar och bergrum kommer också att höjas.