The use of drillhole documentation in tunneling

Tämän työn aikana selvitettiin, miten tunnelirakentamisessa porauksesta syntyvää toteumadataa voidaan hyödyntää tunnelikohteen kalliorakennesuunnittelussa. Työn tavoitteena on tutkia, voidaanko dataa hyödyntää louhinnan, lujituksen ja injektoinnin etenemisen seurantaan sekä toteumien mallintamiseen. Lisäksi työssä perehdyttiin porauksen toteumatiedon luotettavuuteen sekä sen tehokkaaseen käsittelyyn. Työn tutkimusaineistona käytettiin Raide-Jokerin Patterimäen tunnelin louhintatyömaalla syntynyttä IREDES-muodoista porauksen toteumadataa. Työn käytännön osuudessa kehitettiin järjestelmä toteumatiedon hyödyntämiseksi. Järjestelmä koostuu lähtötiedoiksi luettavista komponenteista, tiedon tallentamiseen liittyvistä komponenteista ja tietoa hyödyntävistä komponenteista. Porauksen toteumatiedon lisäksi lähtötietoina käytettiin injektointien, lujitusten ja geometrian suunnittelutietoa. Tiedot tallennettiin tietokantaan. Tietoa hyödynnettiin pistepilven ja visualisointien avulla. Lisäksi toteumatiedon perusteella luotiin alustava lujitusten toteumamalli. Järjestelmän komponentit olivat toimivia. Louhinnan etenemistä pystyttiin seuraamaan lasketun tilavuuden ja arvioidun teoreettisen tilavuuden avulla. Molemmat menetelmät osoittautuivat luotettaviksi yksinkertaisissa kohteissa. Menetelmiin liittyi kuitenkin rajoitteita. Lujituksia pystyttiin käsittelemään sovittamalla suunniteltuja lujituksia toteutuneeseen poraukseen. Tätä sovitusta voitiin käyttää työn etenemisen seuraamiseen ja alustavien toteumamallien luomiseen. Tutkimusaineiston keräämisen aikana ei toteutettu injektointiporauksia, joten injektointien toteumatiedon hyödyntämistä arvioitiin vain teoreettisella tasolla. Järjestelmän luotettavuuteen merkittävimmin vaikuttivat porauksen toteumadatassa olleet puutteet sekä datan käsittelyyn käytettyjen menetelmien luomat epävarmuudet. Kalliorakentamisen aikana syntyvän toteumatiedon hyödyntämiseen liittyy paljon potentiaalia ja jatkotutkimuskohteita. Tähän liittyy eri työvaiheiden toteumatiedon yhdistäminen toisiinsa sekä suunnitteluaineistoon. Lisäksi myös MWD-datan hyödyntämiseen kalliorakennesuunnittelun lähtötietona liittyy jatkotutkimustarvetta.During this thesis, the use of drillhole documentation in tunneling is studied. The goal of the thesis is to study how the documentation data can be used to follow the progress of excavation, rock support and grouting. Also, the reliability of the drillhole documentation data and the methods for efficient processing of the data were studied. The research data in this work was collected in the excavation of Patterimäki tunnel which is part of the Jokeri Light Rail in Helsinki and Espoo. In the practical part of this thesis, a system for managing, analysing and using of the drillhole documentation data is developed. The system consists of components used as source information and storage of the data. Furthermore, the components for the utilisation of the data were developed. In addition to drillhole documentation, designed tunnel geometry, support and grouting was used. In data storage, a database was used. The data was utilised with point clouds and visualisations. Furthermore, a preliminary as-built model was created. The components in the system were found functional. The progress of the tunnel excavation could be followed with estimated theoretical and calculated volume. Both methods proved to be reliable with simple tunnel geometry but had also limitations. Holes drilled for rock support could be fitted to the designed rock bolts and this could be used in following the progress of the work and in the preliminary as-built models. During the collection of the research data, no grout holes were drilled. However, methods used in rock support analysing can be applied also for grouting. The most important factor affecting the reliability of the system were imperfections in the drillhole data and inaccuracies in the methods used. There is a large potential in the use of digital construction documentation in underground construction. Further research is needed especially in combining other data sources of digital documentation and designs. Also, the use of MWD-technology as source information in rock engineering needs more research