Palvelukseen astumassa Sandvik DTi -jumbojen sukupolvi

Sandvikin uusi älykäs tunnelijumboperhe lanseerataan ensi vaiheessa valituille markkina-alueille Euroopassa, Pohjois- ja Etelä-Amerikassa sekä Kauko-Idässä. Markkinoiden kattavimpaan perheeseen kuuluu neljä mallia 16 – 203 m2 tunnelien peränporaukseen, pulttaukseen ja pitkäreikäporaukseen. Sandvik DTi-tunnelijumbot nostavat maanalaisen louhinnan kokonaan uudelle tasolle.

”Älykkäät i-sarjan jumbot ovat Sandvikissa olevan puolen vuosisadan kokemuksen, tutkimuksen ja tuotekehityksen keihäänkärki”, toteaa Sandvikin tunneloinnin ja maanalaisen rakentamisen markkinointi- ja tuotetarjontapäällikkö Jorma Kalliomäki. ”DTi-jumbot ovat yksi kaikkien aikojen laajimmista tuotekehitysprojekteistamme. Alusta asti mukana oli kansainvälinen tiimi arvioimassa ja välittämässä kentän asiakastarpeita tuotekehitykselle, ja lisäksi kehitystyössä ovat aktiivisesti olleet mukana avainasiakkaamme. Olemme jo nyt saaneet erinomaista palautetta DTi-perheen laitteista; eräs Lemminkäisen operaattori esimerkiksi sanoi yrityksen käytössä olevan DT1130i-jumbon olevan kaikkien aikojen paras tunnelijumbo”.

Uuden DTi-jumbon kehityksessä ovat suomalaiset urakoitsijat olleet keskeisessä asemassa. Viime syksyn DTi-jumbo oli koekäytössä SRV Yhtiöillä ja keväästä lähtien Lemminkäinen Infra Oy:llä. Molemmat yritykset ovat antaneet merkittävän panoksen DTi-jumbosarjan kehitykseen. Lemminkäisellä on perinteisesti osallistuttu kehitykseen ja otettu ennakkoluulottomasti käyttöön uusinta tekniikkaa usein ensimmäisenä koko maailmassa.

Lemminkäisellä koekäytössä

Uusi DT1130i-jumbo urakoi Helsingin Energian tilaamalla yhteiskäyttötunnelilla urakkaosuudella PaT II, jota operoi Lemminkäinen Infra Oy. Markku Okkosen johtamalla työmaalla töihin ryhdyttiin viime vuoden lokakuussa. Louhinnat ovat valmiit joitakin kuilutöitä lukuun ottamatta vuoden loppuun mennessä ja koko ura luovutetaan tilaajalle vuoden kuluttua marraskuussa. Kuiluja tulee yhdeksän kappaletta, joista suurin osa on haasteellisia sijaintinsa takia. Kaikkiaan urakkaosuuteen kuuluu 2,2 kilometriä tunnelia. Lisäksi urakkaan kuuluu merkittävänä työnä sähköasematilan louhinta, joka louhintamäärältään vastaa neljännestä koko urakasta.

Urakkaosuudesta haastavan tekee alueen päällä sijaitsevat rakennukset, muun muassa Helsingin Veden vesitornit, MTV3 ja YLE. Nämä aiheuttavat vaatimuksen erityisen tarkasta tärinähallinnasta. Muutoinkin louhinnan laatu on oltava ”parasta laatua”.

Sandvik DTi-sarjan jumboissa on useita uusia teknisiä ominaisuuksia, joilla on mahdollista saavuttaa entistä helpommin hyvä louhintalaatu. Porauksen kannalta tarkastellen louhittavan tilan seinämän laatuun ja louhintalaatuun vaikuttavia muuttujia ovat käytettävä pistokulma, katkon pituus, katkon pohjan muoto, porakruunun luistaminen aloituksessa ja tästä seuraava reikäsuunnan muuttuminen tarkoitettuun nähden, reikävälin suhde käytettävään räjähdysainemäärään sekä reikäsuoruus. On oleellista, että suunniteltu poraus- ja panostuskaavio toteutuu.

Lemminkäisen kokemusten mukaan louhinnan laadussa DTi-jumbolla saavutetaan aikaisempaa parempia tuloksia, jotka parantavat myös osaltaan tehokkuutta. Katkon pohja on hyvin suora ja kun louhinta onnistuu aina hyvin pohjia myöten, on seuraavan katkon poraaminen helpompaa ja samalla saavutetaan noin viisi prosenttia pidemmät katkot kuin epätasaisen katkon perän tapauksessa. Tämä merkitsee vuositasolla noin kahden viikon työtä. Katkot lähtevät myös erittäin hyvin pitkälti onnistuneen porauskaavion ansiosta, jonka taustalla taas on uusi suunnitteluohjelma.

Porauskaavion laadinta

Myös porauskaavion laadintaan ja toteutuman raportointiin kehitetty iSURE-ohjelmisto on kokonaan uusi. Sen kehitystyöhön on osallistunut Lemminkäinen Infra Oy:n kehityspäällikkö Martti Keskinen, joka on myös nyt laatinut yhteiskäyttötunnelityömaan porauskaaviot.

”PTJ-porauskaavion suunnitteluohjelma mahdollistaa entistä tarkemman louhinnan. Porauskaavion perustasona käytetään uudessa ohjelmassa katkon pohjaa, jossa louhinta on haastavinta, kun aikaisemmin suunnittelu on lähtenyt porauksen aloituspinnasta. Ohjelma laskee sopivan reikätiheyden ja kaavion annetun ominaispanostuksen perusteella”, kertoo Keskinen. Hyvin käytännöllinen on mahdollisuus muotoilla perän pohja reikäpituuksien avulla kaavionlaadinnan yhteydessä. Myös räjähdysaineen aiheuttama rakoiluvyöhyke voidaan huomioida ja visualisoida kaaviota tehtäessä. Tämä on hyödyllistä erityisesti yhdyskuntarakentamisessa, jossa seinämän eheys on laatuvaatimus.

Ohjelma tukee kaavion optimointia ja hyväksi osoittautuneiden parametrien siirtoa seuraaviin kaavioihin. ”Kun tietokantaa kasvaa erilaisista kiviolosuhteista, päästään heti varsin lähelle sopivaa kaaviota, eikä empiiristä tutkimusta tarvita niin paljon kuin ennen”, selittää Keskinen.

Helppo oppia ja nopea käyttää

Uuden DTi-jumbon käyttöönotto sujui työmaapäällikkö Okkosen mukaan yllättävän sujuvasti. ”Mitään seisokkeja ei ole tullut uuden laitteiston käyttöönoton takia ja käyttäjät ovat olleet tyytyväisiä. Ergonomia on hyvä istuimiin integroitujen ohjainten ansiosta ja informaatio tulee selkeän näytön välityksellä. Ohjelman logiikka on ollut kokeneiden porareiden helppo omaksua. Parissa päivässä ovat tällä kaikki päässeet tuotantovauhtiin, vaikka liittymä on aivan erilainen kuin koskaan aikaisemmin on nähty.”

Porauksen automatiikka saa kiitosta työmaalla. ”Työkierto toimii hyvin ilman puuttumista automatiikan toimintaan myös rikkonaisessa kivessä, sillä automatiikka vetää tarvittaessa poraa takaisinpäin ja jatkaa taas ilman keskeytyksiä. Saven tukkimat huuhtelureiät automatiikka osaa myös useimmiten puhdistaa automaattisesti”, kertoo DTi-jumbon toimintaa tarkasti seurannut Keskinen. Ergonominen työasema käsinojiin integroituine ohjaimineen, tehokas ilmansuodatus ja optimoitu ilmanvaihto sekä erinomainen äänen ja tärinän vaimennus tekevät DTi-sarjan jumboilla porauksesta miellyttävää.

Käyttöä helpottavia ominaisuuksia on DTi-jumboon tehty peruskonetasollakin. Esimerkiksi huoltokohteet on suunniteltu siten, että päivittäiset huoltotyöt voidaan tehdä maatasolta nopeasti ja turvallisesti. Komponentit ovat vauriosuojattuja ja useimmat ovat huollettavissa maan tasalta. Porakonemoduulit voidaan huoltaa syöttölaitteen päällä ja selkeästi järjestetyt puomien letkut ovat samanpituisia.

Uuteen ohjaamoon on panostettu paljon – ergonomia ja näkyvyys porarin paikalta ovat huippuluokkaa, myös ohjaamon ollessa ala-asennossa. Näkyvyys on onnistuttu saamaan erittäin hyväksi suurten, entistä alemmas ulottuvien ikkunapintojen ansiosta pilareiden aiheuttamien katvealueiden jäädessä hyvin pieniksi. DTi-jumboissa on myös tehokkaat ksenonvalot sekä poraukseen että ajoon. Myös tilaa ohjaamossa on entistä enemmän. Silti ohjaamo on erittäin luja ja täyttää FOPS-standardin.

Uusi DTi-jumbo perustuu CAN-väyläteknologiaan. Yhdessä uuden ohjelma-alustan ja käyttöjärjestelmän kanssa tämä on antanut suunnittelijoille aivan uusia mahdollisuuksia toteuttaa entistä monimutkaisempia ja tarkempia toimintoja ja samalla helpottaa käyttäjää loogisella ja selkeätoimisella käyttöliittymällä. Älyominaisuuksiin kuuluvat kunnon monitorointi ja sisäänrakennettu itsediagnostiikka, johon kuuluu laitteessa oleva näyttö, komponentti- ja alijärjestelmien statuksen graafinen esitys sekä selkeät virheilmoitukset. Huoltohenkilöstön on huomattavasti aikaisempaa helpompi identifioida viat, mikä luonnollisesti säästää aikaa. Ohjausjärjestelmän kaikki tapahtumat tallennetaan myöhempää analyysia varten.

Korjausorganisaatiolle uusi laite asettaa myös omat haasteensa. ”Siihen on käytettävä väylätekniikan takia erilaisia menetelmiä kuin perinteiseen analogiseen järjestelmään – ei se sen vaikeampaa ole, mutta erilaista”, toteaa Keskinen.

Tarkasti tietokoneohjattuna

Yksi DTi-jumbon suunnittelun lähtökohtia oli kehittää tietokoneohjattu poraus, johon porarilla on tarvittaessa mahdollisuus puuttua manuaaliohjauksella helposti ja nopeasti. Tämä on nyt käytäntöä ja uuden automatiikan ansiosta yksi käyttäjä hallitsee helposti 3-puomista jumboa. Käyttäjällä on mahdollisuus vaikuttaa tilasiirtymiin ottamalla puomi hallintaansa hetkeksi ja automatiikka jatkaa ohjelmaansa viivytyksittä muutostoimenpiteen jälkeen. QuickStep mahdollistaa operaattorin nopean askelluksen työvaiheissa. Porarilla on mahdollisuus muuttaa porauksen tehotason asetetusta porauksen aikana. Syöttönopeuden alentamisella ja pyörimisnopeuden hienosäädöllä saadaan tarkkuutta aloituksiin vaikeissa kohdissa tai toisaalta voidaan nopeuttaa työsykliä sopivissa olosuhteissa. Porauksen työvaiheet näytetään käyttöliittymässä, jonka näytöllä näkyy myös reikäprojektioiden (pistokulmien) havainnollinen esitys. Lock-to-Target auttaa operaattoria löytämään oikean reiän paikan nopeasti.

Jos porari jostain syystä haluaa muuttaa reiän aloituskohtaa, DTi-jumbo suuntaa automaattisesti Dynaaminen Correct -toiminnolla porauksen siten, että louhintalaadun kannalta oleellinen reiän pohja on suunnitellussa paikassa. Toiminnon ollessa aktivoituna, suuntaus on jatkuvaa käyttäjän siirtäessä puomia, siitä nimitys Dynaaminen Correct. Seuraava työvaihe voi alkaa heti, kun käyttäjä on löytänyt haluamansa aloituskohdan.

Loppuraportointi on tarkkaa ja informatiivista 3D-grafiikkoineen ja värikoodattuine esityksineen, jotka voidaan siirtää Excel-muodossa muille tietokoneille.

Pitkät katkot suorin rei’in

Yhteiskäyttötunnelityömaan aikataulu on varsin tiukka eikä räjäytyksiä voida tehdä rajoituksetta.”Käytämme täällä 21 jalan porauskalustoa, sillä katkon pituudella on tärkeä merkitys, kun räjäytysten määrä on rajallinen”, kertoo Keskinen. ”Pitkissä katkoissa reikäsuoruus on hyvin tärkeässä asemassa, sillä reikä on kuin toisen asteen yhtälö – käyryys pahenee pituuden lisääntyessä eksponentiaalisesti. Siksi käytämme 46 mm kalustoa, sillä paksu kanki tekee suorempia reikiä kuin ohut.”

Poraohjaimen rakenne on suunniteltu siten, että porakalusto tuetaan suoraan porakangesta, jolloin välys minimoidaan ja saadaan aloitukseen erittäin hyvä tuki. Porakruunu on aloituksessa kokonaan etuohjaimen sisällä, jolloin kruunu tulee lähelle kiven pintaa ajettaessa syöttölaite kiveen kiinni. Ohjaimen reiän vakiokokoja ovat 41, 48, 57 ja 66 mm. Esimerkiksi 39 mm tangolle saadaan hyvä tuki 41 mm ohjaimella.

Sekä DTi-jumbo että kaavionlaadintaohjelmisto käyttävät iSURE-ominaisuutta. Tämän ansiosta kaaviossa voidaan määritellä eri reikätyyppejä, joille DTi-jumbolla voidaan antaa omat porausparametrit: profiilireiät, avausreiät, kenttäreiät, injektointireiät ja parametreja tulee olemaan lisää myöhemmissä versioissa, muun muassa pulttaus, kaikkiaan 9 kappaletta. Esimerkiksi profiilirei’illä käytetään tyypillisesti varovaista, pidempää aloitusta ja matalampaa poraustehoa koko reiän matkalla, jolloin saavutetaan mahdollisimman pieni aloituspoikkeama ja hyvä reikäsuoruus. Kenttärei’illä on käytössä puolestaan isommat tehot, jolloin vastaavasti katkon porauksen kokonaisaika lyhenee vaikuttamatta alentavasti profiilin laatuun tai avauksen tarkkuuteen.

Tarkkuus tulee esiin tunneliprofiilissa näkyvissä katkojen rajoissa, joissa täällä on suhteellisen pieni kynnys. ”Jos tuosta mentäisiin pienemmäksi, oltaisiin hyvin nopeasti liian lähellä tunnelin seinämää seuraavan katkon onnistunutta porausta ajatellen. Sinänsä kynnyksellä ei ole suurta käytännön merkitystä, mutta kuvaa i-jumbon tarkkuutta”, kertoo Keskinen.

Laitteen kalibrointi

Niin sanottu tehdaskalibrointi on mahdollista suorittaa myös työmaaolosuhteissa ilman tehtaan asentajan apua. Tämän mahdollistaa asiakaskäyttöön tuotteistettu tarkkuusmittaus takymetria käyttäen. Myös käänteentekevät puomien taipuma- ja paikkakompensointimallit mahdollistavat korkean suunta- ja paikoitustarkkuuden. Näin tarkkuus voidaan säilyttää työn aikana helposti ja nopeasti. Järjestelmän ansiosta navigointi vaihtelevissa tiloissa on nopeaa. Laitteen paikoitukseen on mahdollista käyttää sekä perinteiseen laser- että uuteen takymetrinavigointiin perustuvia menetelmiä. Lemminkäisellä käytetään toistaiseksi laser-paikannusta, mutta takymetripaikannus on tulossa.

Juha Kuusjärvi