A preliminary study on wire sawing and its comparison with the traditional drill and blast method

Abstract

The traditional drill and blast method has been the most common excavation method for excavating underground spaces. It is an effective method in terms of costs and productivity. However, in certain situations, blasting cannot always be used. For example, excavation close to a sensitive area where blasting may cause vibrations must be restricted. Wire saw cutting used together with the drilling and blasting method is an alternative.

As wire saw cutting is a relatively new technique for tunnelling, this thesis aims to provide a comprehensive literature review on this method based on previous studies. The purpose of the thesis is to present detailed information and data on the effectiveness and productivity of the wire saw cutting method, the mechanism of saw cutting, the forces of saw cutting and other important parameters related to the use of wire saw cutting. In addition, the theory of blasting vibrations and the effect of pre-cut discontinuity made by wire saw cutting on vibration reduction are discussed. The research also included a site visit and where wire saw cutting together with drilling and blasting were used in tunnel excavation.

This study offers extensive knowledge on wire saw cutting and its current state. Based on the literature review and the site visit, the most common advantages and problems of the method are presented. This knowledge can be used in future research to improve the use of wire saw cutting.

Perinteisimmin maanalainen louhinta suoritetaan käyttämällä poraus- ja panostusmenetelmää. Menetelmä on tehokas sekä kustannusten että aikataulun osalta. Tietyissä tilanteissa kyseistä louhintamenetelmää ei kuitenkaan pystytä käyttämään perinteiseen tapaan. Tällainen tilanne voi olla esimerkiksi louhinta alueella, jossa räjähdyksen aiheuttamia tärinöitä täytyy rajoittaa lähellä sijaitsevien tärinäherkkien laitteiden tai rakennusten vuoksi. Vaijerisahaus käytettynä yhdessä poraus- ja panostusmenetelmän kanssa on yksi vaihtoehto tärinöiden rajoittamiseksi.

Vaijerisahauksen käyttö tunnelikohteissa on suhteellisen uusi louhintamenetelmä. Tästä syystä tämän tutkielman tarkoituksena on tuottaa kattava kirjallisuuskatsaus menetelmän käytöstä. Työssä esitetään tietoa menetelmän tehokkuudesta ja tuottavuudesta, leikkausmekanismiin sekä leikkausvoimiin liittyvää teoriatietoa sekä muuta tärkeää informaatiota menetelmään ja sen käyttöön liittyen. Tämän lisäksi työssä käsitellään räjäytystärinöitä sekä niiden etenemistä kallioperässä. Tämän pohjalta pohditaan vaijerisahauksella leikatun uran vaikutusta räjäytystärinöiden etenemiseen. Työn aikana suoritettiin myös vierailu tunnelityömaalle Ruotsiin, jossa vaijerisahausta käytettiin poraus- ja panostusmenetelmän apuna räjäytystärinöiden vähentämiseksi.

Työn tavoitteena on tarjota laaja katsaus vaijerisahaukseen ja sen nykyiseen tilaan kalliorakentamisen kohteissa kirjallisuuden ja työmaavierailun pohjalta. Tulevissa tutkimuksissa tätä tietoa voidaan hyödyntää kyseisen louhintamenetelmän kehittämiseen.