Loppusijoitustilojen rakentaminen ja sulkeminen

Työ raportti 2 000-0 7 Loppusijoitustilojen rakentaminen ja sulkeminen Timo Saanio Matti Kokko Maaliskuu 2000 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-001 00 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-2280 30 Fax +358-9-2280 3719

Työraportti 2 000-07 Loppusijoitustilojen rakentaminen ja sulkeminen Timo Saanio Matti Kokko Maaliskuu 2000

INSINÖÖRITOIMISTO SAANIO & RIEKKOLA OY SAATE 13.3.2000 Timo Saanio SAA TE TYÖRAPORTIN TARKASTAMISESTA JA HYVÄKSYMISESTÄ TILAAJA: Posiva Oy Mikonkatu 15 A 00100 HELSINKI TILAUS: 9523/00/JPS Saanio & Riekkola Oy.. "'-1-. J, Zoao '\!!) YHTEYSHENKILOT: TkL Jukka-Pekka Salo Dl Reijo Riekkola Posiva Oy Saanio & Riekkola Oy TYÖRAPORTTI: LOPPUSIJOITUSTILOJEN RAKENTAMINEN JA SULKE MINEN TEKIJÄ: D 1 Timo Saanio varatoimitusjohtaja Saanio & Riekkola Oy k~?y/ ins. Matti Kokko suunnittelija Saanio & Riekkola Oy TARKASTAJA:, / / ;... "' _,-_L? J ~ ~t!?~ ' Reijo Riekkola toimitusjohtaja Saanio & Riekkola Oy HYVÄKSYJÄ: "' / Co' / ~7,;~~ RejJ{) Rtekkola toimitusjohtaja Saanio & Riekkola Oy

Työraportti 2000-07 Loppusijoitustilojen rakentaminen ja sulkeminen Timo Saanio Matti Kokko Saanio & Riekkola Oy Maaliskuu 2000 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

LOPPUSIJOITUSTILOJEN RAKENTAMINEN JA SULKEMINEN TIIVISTELMÄ Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitustilat rakennetaan 2010-luvulla siten, että tilat voidaan ottaa käyttöön vuonna 2020. Rakennusvaiheen työt koostuvat kalliorakennustöistä, rakennusteknisistä töistä, järjestelmien asennustöistä ja sijoitusreikien porauksesta. Osa rakennustöistä tehdään vasta tilojen käyttövaiheessa, vuoden 2020 jälkeen. Kalliorakennustöitä ovat kallion louhintatyöt ja lujitustyöt. Tiloissa tehtäviä rakennusteknisiä töitä ovat mm. tuoneleiden lattioiden ja seinien rakentaminen, kuiluihin tehtävien kierreportaiden ja seinän rakentaminen, pumppaamon ja selkeytysaltaiden rakentaminen sekä työkuiluhallin välitason rakentaminen. Tiloihinasennettavia järjestelmiä ovat esim. ilmanvaihto-ja sähköjärjestelmä. Loppusijoitustilojen rakentaminen kestää yhteensä reilut kuusi vuotta. Ajasta lähes puolet kuluu ensimmäisenä tehtävän työkuilun louhinta- ja rakennustöihin. Työkuilun valmistumisen jälkeen aikataulun kriittisellä polulla ovat tunnelin louhinta henkilö- ja kapselikuilulle jako. kuilujen louhinta- ja rakennustyöt. Käyttövaiheessa sijoitustunneleita louhitaan esim. 8 tunnelia kerralla, jolloin louhinta kestäisi noin vuoden ja louhintaurakka toistuisi noin joka kolmas tai neljäs vuosi. Sijoitusreikiä porataan käyttövaiheessa yhtäjaksoisesti tai kampanjanomaisesti suurehko määrä kerralla. Sulkemisvaiheessa loppusijoitustiloista puretaan lähes kaikki sinne rakennetut rakenteet. Tämän jälkeen ja osittain rinnan purkutöiden kanssa tilat täytetään täyttömateriaalilla ja suljetaan sulkurakentein. Suurin osa tiloista, eli sijoitustunnelit, on täytetty jo käyttövaiheen aikana. Sulkemistyöt kestävät yhteensä noin 2 vuotta. Merkittäviä kriittisellä polulla olevia tehtäviä ovat keskustunnelin täyttö sekä kuilujen purku- ja täyttötyöt Avainsanat: Loppusijoitus, ydinjäte, loppusijoitustila, rakentaminen, rakentamisaikataulu, sulkeminen, sulkemisaikataulu

CONSTRUCTION AND CLOSURE OF THE FINAL REPOSITORV FOR SPENT NUCLEAR FUEL ABSTRACT Construction of the final repository for spent nuclear fuel is planned to start during the 2010s so that disposal of the fuel can startin 2020. Excavation, building, installation of the systems and boring of the deposition holes are done in the construction phase. Part of the deposition tunnels are excavated and built not until the operation phase after 2020. Building works of the repository cover for example floors, walls, stairs and strucrtures of the shafts and structures in the pumping station and work shaft hall. Ventilation systems and electric power systems are some examples of the installed systems. Construction of the repository will take about six years. Half of the time is needed for excavation and building of the work shaft which is done first. After workshaft tasks that are in the critical path are construction of the central tunnel to the personnel shaft and to the canister shaft and further construction of the above shafts. Deposition tunnels are excavated stepwise during the operation phase for example 8 tunnels at a time. Excavation would last about a year and would be repeated every third or forth year. Boring of the deposition holes in the operation phase can be done continuously or stepwise. In the elosure phase almost all structures in the repository will be removed. After that, and partly simultaneously, repository is filled with a backfill materia!. Most of the tunnels are filled already during the operation phase. Closure of the repository will take about two years. Important tasks in the critical path are filling of the central tunnel, removing of the structures in the shafts and filling of the shafts. Keywords: Final disposal, spent nuelear fuel, repository, construction, construction time-table, closure, elosure time-table

1 SISÄLLYSLUETTELO 1 JOHDANTO... 3 2 LOPPUSIJOITUSTILOJEN ELINKAARI... 5 3 TILOJEN RAKENTAMINEN... 6 3.1 Kalliorakennustyöt... 8 3.1.1 Työkuilu... 8 3.1.2 Alatasolla olevat tilat... 11 3.1.3 Henkilö- ja kapselikuilut... 12 3.1.4 Sijoitustunnelit.... 14 3.1.5 Kalliorakennustyöt käyttövaiheessa... 15 3.2 Rakennustekniset työt... 16 3.2.1 Kuilujen rakenteet... 16 3.2.2 Lattiat... 16 3.2.3 Seinät, välipohjat ja alaslasketut katot.... 17 3.2.4 Keskustunnelin rakenteet... 17 3.2.5 Sijoitustunnelien rakenteet.... 17 3.2.6 Rakennustyöt käyttövaiheessa... 18 3.3 Konetekniset työt.... 18 3.3.1 Lämmitysjärjestelmä... 18 3.3.2 limanvaihtojärjestelmä... 19 3.3.3 Vesijärjestelmä... 19 3.3.4 Viemäröintijärjestelmä... 19 3.3.5 Sähköjärjestelmät... 19 3.3.6 Valvontajärjestelmät... 20 3.3. 7 Kuljetus- ja siirtojärjestelmät... 20 3.3.8 Täyttömateriaalin valmistus- ja käsittelyjärjestelmät... 20 3.3.9 Palontorjunta-ja pelastusjärjestelmät... 20 3.3.1 0 Korjaus- ja kunnossapitojärjestelmät... 20 4 TILOJEN SULKEMINEN... 21 4.1 Purkutyöt... 21 4.1.1 Purkutyöt käyttövaiheessa... 21 4.1.2 Purkutyöt sulkemisvaiheessa... 21 4.2 Tilojen täyttö... 22 4.3 Sulkurakenteet... 23 4.3.1 Sijoitustunnelien sulkurakenteet... 23 4.3.2 Tunnelien ja kuilujen veden virtausta vähentävät sulkurakenteet... 24 4.3.3 Muut sulkurakenteet... 25 5 RAKENTAMISAIKATAULU... 27

...------------------ - ------------- - - - - 2 6 SULKEMISAIKATAULU... 30 LÄHDELUETTELO... 32 LIITE 1: LOPPUSIJOITUSTILOJEN RAKENTAMISAIKA TAULU... 33 LIITE 2: LOPPUSIJOITUSTILOJEN SULKEMISAIKATAULU... 34

3 1 JOHDANTO Käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitos koostuu maanpinnalle rakennettavasta kapselointilaitoksesta (Kukkola 1999a), muista maanpäällisistä tiloista (Kukkola 1999b) ja syvälle kallioon rakennettavista loppusijoitustiloista. Loppusijoitustilojen esisuunnitelman muodostavat tilojen yleiskuvaus (Riekkola ym. 1999), järjestelmäkuvaus (Kukkola 1999c ), sekä yhteenvetoraportti (Riekkola ym. 2000). Esisuunnitelmaa täydentävät aihekohtaiset raportit loppusijoitustilojen ja -tekniikan keskeisistä osa-alueista. Tässä aihekohtaisessa raportissa kuvataan työtekniikoita, joita voidaan käyttää loppusijoitustilojen rakentamisessa ja sulkemisessa. Lisäksi esitetään arviot rakentamis- ja sulkemisaikatauluista. Tekniikat ja aikataulut perustuvat tällä hetkellä tuotantokäytössä oleviin, testattuihin työmenetelmiin. Ennen loppusijoitustilojen rakentamisen aloittamista tekniikat ja työmenetelmät kehittyvät tässä raportissa esitetyistä. Työtekniikan kuvausta voidaan kuitenkin käyttää hyväksi mm. tilojen rakennettavuutta ja kustannuksia arvioitaessa. Posiva Oy on hakenut p~riaatepäätöstä loppusijoituslaitoksen sijoittamiseksi Eurajoen Olkiluotoon. Tämän työn lähtökohtana on tilojen sijainti Olkiluodossa. Jätemääräksi perustapauksessa (P) oletetaan nykyisten ydinvoimalaitosten 40 vuoden aikana tuottama käytetty polttoaine, 1398 kapselia. Kuvassa 1-1 on perusratkaisu muodossa, jossa sijoitustunnelit on sijoitettu noin200m pituisina säännöllisesti toisiinsa nähden olettaen, että tämä olisi kallioperäominaisuuksien puolesta mahdollista. Todellisuudessa tunneleiden sijainnit ja pituudet sovitetaan rakennuspaikan olosuhteiden perusteella. Näitä olosuhteita ovat esim. kalliossa olevien rikkonaisuusvyöhykkeiden sijainti. Myös kuilujen sijainti voidaan tarvittaessa toteuttaa siten, että keskustunneli ei kierrä lenkkiä, vaan on pitkä tunneli, jonka toisessa päässä on työkuilu aputiloineen ja toisessa päässä henkilöja kapselikuilut aputiloineen. Tässä raportissa tunneleiden ja kuilujen oletetaan kuitenkin olevan kuvan 1-1 mukaisesti. Tilojen tarkemmat piirustukset on esitetty esisuunnitelman yhteenvetoraportissa (Riekkola ym. 2000). Loppusijoituspaikalle tehtävien maanalaisten tutkimustilojen rakentamista ei käsitellä tässä raportissa. Rakentamissuunnitelmaa tarkennetaan aikanaan laadittavien tutkimustilojen suunnitelmien perusteella.

4 :::::..:.::::::::"""'" - 1:::::::::::::\::::: :.\'.~: / :; ;/.'. 111111 11 1 '' ''''J r... ~( :::... ~ :1... :: ~... ( :. llllr II' II 111 ltllt ltllllllt ltlllfltl ''l l'lllt lllllt,'lllll IJtll..... - 1 ~ 1 1 1 1 1 1 ~ ~ 1 ', 1' ~~ - 1 ~ ~ ~ ~ ~. ~..... ~.... ~. l~ IIIIJ 11111 11111 '''1 IIJ' "IJIIJIIIIIIItJ,,',''I ll 1 1 1 1 1 1 1 ' 1:: 111 1 1 ~ 1,1 1 ' ' 1, 1 11 1 1 1 1 1.' 1 1 1 1 1 ~ ~ 1 111 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1,, ' ~... 1,,,,, - ~ 111''' 111..... :~ lllflltt''l II ~ Kuva 1-1. Käytetyn polttoaineen loppusijoitustilojen perusratkaisu noin 1 400 kapselia varten.

5 2 LOPPUSIJOITUSTILOJEN ELINKAARI Loppusijoitustilojen elinkaari koostuu rakennusvaiheesta, käyttövaiheesta ja sulkemisvaiheesta. Tässä raportissa kuvataan tilojen rakentamisessa ja sulkemisessa käytettäviä tekniikoita. Käyttövaiheen toiminnot on kuvattu raportissa Loppusijoitustilojen käyttövaiheen kuvaus (Kukkola 2000). Rakennusvaiheessa, 2010-luvulla, loppusijoitustilat rakennetaan siten, että ne voidaan ottaa käyttöön vuonna 2020. Vaiheen työt koostuvat kalliorakennustöistä, rakennusteknisistä töistä, järjestelmien asennustöistä ja sijoitusreikien porauksesta. Osa rakennustöistä tehdään vasta tilojen käyttövaiheessa, vuoden 2020 jälkeen. Käyttövaiheen tärkeimpiä tehtäviä ovat kapselien asennus sijoitusreikiin sekä reikien ja sijoitustunneli en täyttö ja sulkeminen. Kapselit tuodaan kapselihissillä alas vastaanottotilan alatasolle. Vastaanottotilassa kapseli nostetaan siirtovaunusta kapselinkuljetusajoneuvoon, joka kuljettaa kapselin sijoitustunneliin ja asentaa reikään. Ennen kapselin asennusta on sijoitusreikään laitettu kapselin sivuille ja alle tulevatkokoonpuristetut hentoniittilohkot Lohkoja voidaan välivarastoida käyttö- ja käytöstäpoistojätehallin etuosassa. Kapselin asennuksen jälkeen reikään asennetaan bentoniittilohkoj a tunnelin lattiatasoon saakka. Loppusijoitustiloissa työskennellään siten, että ensin asennetaan kapseleita reikiin 2-3 viikon ajan, jonka jälkeen sijoitustunneleita täytetään 1-2 viikon ajan. Asennustyön alla on samanaikaisesti 2 sijoitustunneliparia eli 4 tunnelia. Tunnelien täyttöjakson aikana sijoitustunnelit täytetään siltä osuudelta, johon kapselit on asennettu. Keskustunnelissa olevaa valvonta-alueen rajaa siirretään siten, että kapselien asennukseen liittyvät työt tehdään aina valvonta-alueella ja tunnelin täyttöön liittyvät työt valvomattomalla alueella. Käyttövaiheessa tehdään tiloissa myös sijoitustunneleiden louhintaan ja rakentamiseen sekä sijoitusreikien poraamiseen liittyviä tehtäviä. Käyttövaiheen toiminnot on kuvattu yksityiskohtaisemmin loppusijoitustilojen käyttövaiheen kuvauksessa (Kukkola 2000). Sulkemisvaiheessa loppusijoitustiloista puretaan lähes kaikki sinne rakennetut rakenteet. Tämän jälkeen ja osittain rinnan purkutöiden kanssa tilat täytetään ja suljetaan sulkurakentein. Suurin osa tiloista eli sijoitustunnelit on täytetty jo käyttövaiheen aikana.

6 3 TILOJEN RAKENTAMINEN Loppusijoitustilojen rakentaminen kuvataan tässä raportissa huomioimatta ennen tilojen rakentamista tehtäviä tutkimustiloja. Rakentamissuunnitelmaa tarkennetaan aikanaan laadittavien tutkimustilojen suunnitelmien perusteella. Osa sijoitustunneleista louhitaan vasta tilojen käyttövaiheessa vuoden 2020 jälkeen. Rakennusvaiheessa rakennetaan valmiiksi kaikki muut tilat ja sijoitustunneleita noin 10 kpl. Kuvassa 3-1 on kohdassa A esitetty loppusijoitustilat rakennusvaiheen jälkeen vuonna 2020. Käyttövaiheessa sijoitustunneleita louhitaan esim. 8 tunnelia kerralla, jolloin louhinta kestäisi noin vuoden ja louhintaurakka toistuisi noin joka kolmas tai neljäs vuosi. Sijoitusreikiä porataan käyttövaiheessa yhtäjaksoisesti tai kampanjanomaisesti suurehko määrä kerralla. Kuvan 3-1 kohdassa B on loppusijoitustilat muutaman vuoden käytön jälkeen. Osa tunneleista on jo täytetty ja lisää tunneleita ollaan louhimassa. Kuvan 3-1 kohdassa C näkyvät tilat kokonaisuudessaan käyttövaiheen lopussa. Loppusijoitustilojen rakentaminen sisältää kalliorakennustöitä, rakennusteknisiä töitä ja koneteknisiä töitä. Kalliorakennustöitä ovat kallion louhintatyöt, lujitustyöt ja sijoitusreikien poraus. Kalliorakennustyöt on kuvattu luvussa 3.1. Kalliorakennustöiden yhteydessä tunneleita ja kuiluja ympäröivä kallio karakterisoidaan. Karakterisoinnilla tarkoitetaan kallion luonnehdintaa käytettävissä olevin menetelmin, joita ovat mm. rakennusgeologinen kartoitus, kallionäytekairaus, kairanrei'issä tehtävät tutkimukset ja geofysikaaliset tutkimukset. Kalliorakennustöiden luonteeseen kuuluu, että vaihtelevat olosuhteet aiheuttavat epävarmuuksia käytettäviin kalliorakennustekniikoihin. Käytettävät työtekniikat ovat riippuvaisia mm. kallion laadusta, läpäistävien rikkonaisuusvyöhykkeiden laadusta ja määrästä, sekä tiloihin vuotavien vesien määrästä. Tiloissa tehtäviä rakennusteknisiä töitä ovat mm. tunneleiden lattioiden ja seinien rakentaminen, kuiluihin tehtävien kierreportaiden ja seinän rakentaminen, pumppaamon ja selkeytysaltaiden rakentaminen sekä työkuiluhallin välitason rakentaminen. Rakennustekniset työt on kuvattu luvussa 3.2. Koneteknisiin töihin luetaan lukuisten eri järjestelmien asennustyöt, järjestelmiä ovat esim. ilmanvaihto-ja sähköjäijestelmä. Konetekniset työt on kuvattu luvussa 3.3. Työt rakennuspaikalla aloitetaan työmaan perustamisella. Työmaalle rakennetaan tie sekä johdetaan sähkö- ja vesilinjat, tarvittaessa rakennetaan muuntamo. Työmaa-alueelle rakennetaan mm. sosiaali- ja toimistotilat, korjaamotila, varasto ja räjähdysainevarasto. Varataan tila louheen ja murskeen läjitykselle, saostusaltaalle ja pysäköinnille. Työmaaalue aidataan.

7......... '...,.....,, 1 ::~...,,,,,,,,,...,,,...,,,',''',,,....,,,, A,,,,,...................,,,,.. _-.::....,...,,...,,,,...,,,..::,, ',',',',',', ',',',',',,,... ::::: ',',',',', ',',',',',, ',',',',',1...,,,...,,,..,,,...,,,',''',,,. 8 c,,,........,,_...,.......... :............. : :,.. :....,,,,,',',',' 1,.: :{:::::::::::\:::::::::::::::::::.-:. :. :. :. //........................,,,,,,,,,...,,,...,,,...,,,....,,,, '.''.... - 1: ~ :,\',',',,',\' :,. : : : : :. : ////.:::: ',',',',' ',',',',' ',',',',','...,,,. Kuva 3-1. Loppusijoitustilat hankkeen eri vaiheissa. A) Rakentamisvaiheen jälkeen vuonna 2020, B) Käyttövaiheessa noin vuonna 2025, C) Käyttövaiheen lopussa noin vuonna 2043.

8 3.1 Kalliorakennustyöt 3.1.1 Työkuilu Työkuilun rakentaminen aloitetaan kaivaroalla kalliopinta puhtaaksi työkuilun kohdalta. Maankaivun syvyydestä riippuen rakennetaan kaivettavan kuopan ympärille tukimuuri esim. betonista. Ennen louhinnan aloittamista lujitetaan kuilun yläosan reunat esim. pultituksella sekä esi-injektoidaan kuilun ympärille jäävää kalliota sementtipohjaisella injektointiaineella. Esi-injektointi voidaan tehdä kuilun kehälle porattavista rei'istä. Mikäli kuilun kohdalle on kairattu tutkimusreikä ennen kuilunajon aloittamista, voidaan siitä saatuja tietoja käyttää hyväksi kuilun injektointitarvetta, lujitustarvetta ja louhittavuutta arvioitaessa. Tutkimusreiän on oltava melko suora, jotta se pysyy louhittavan työkuilun "sisällä" koko kuilun matkan. Jos reiän yläpää on kuilun keskellä, saa reiän alapää olla noin 4 metriä sivussa niin se pysyy kuilun sisällä työkuilun halkaisijan ollessa 8,2 m. Mikäli kuilun sijainnille ei ole muita rajoituksia, voi reiän yläpää olla kuilun reunalla, jolloin tutkimusreikä saa poiketa noin 8 metriä pystysuunnasta, jotta reikä pysyy kuilun "sisällä". Mikäli tutkimusreikä jää osittain kuilun ''ulkopuolelle", voidaan reikä myöhemmin tulpata ja täyttää injektointimassalla, jottei kuilun viereen jää vettäjohtavaa kanavaa. Kuilu voidaan louhia poraus-räjäytysmenetelmällä käyttäen esim. polttokiila-avausta. PoHtokiila-avauksessa porataan kuilun keskelle 1-3 suurempaa reikää ( esim. d = 100 mm), jotka toimivat "vapaana tilana" ja joita kohti kivi räjäytyksessä purkautuu, kuva 3-2. Mikäli kuilun keskellä on tutkimusreikä, voi se olla yksi em. rei 'istä. Katkon pituus louhinnassa on noin 3 metriä. Muita mahdollisia avausmenetelmiä ovat kiilaavaus ja spiraaliavaus, kuvat 3-3 ja 3-4. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Kuva 3-2. Kuilun louhinta polttokiila-avauksella.

9 i? i ~ - ~ 9 1?? 1 q? ~ q 9 9 Kuva 3-3. Kuilun louhinta kiila-avauksella.,_fl_qr:;_m. -o 5 b.-() 7 5 L. 10 b 0 8 6 tl 7 // 0 0 8 9 b 0 7 9 / Kuva 3-4. Kuilun louhinta spiraaliavauksella. Ensimmäisen katkon poraus tehdään poravaunulla ja lastaus kaivinkoneelia suoraan maanpinnalta. Autonosturia hyväksi käyttäen louhitaan ja lujitetaan kuilu 60 metrin syvyyteen. Alaspäin edettäessä tehdään poraus, panostus ja lastaus käyttäen työlavaa, joka lasketaan alas työn ajaksi ja nostetaan ylös räjäytyksen ajaksi, kuva 3-5. Kuilun yläosassa esim. 60 metrin syvyyteen saakka voidaan työlavan nostoon käyttää autonosturia.

10 Kuva 3-5. Työlavajärjestelyt ylhäältä alaspäin tehtävässä kuilun louhinnassa. Porauksessa voidaan käyttää märkä- tai kuivaporausta. Märkäporauksessa kuilun pohjalle kertyy paljon porasoijavettä, jonka pumppaus on järjestettävä tehokkaaksi. Kuivaporauksessa puolestaan on kivipölyn kunnollisesta poistosta huolehdittava. Urakoitsija valitsee aikanaan poraustavan. Muutaman katkon louhinnan jälkeen betonoidaan kuilun yläpään ympärille tarvittavat kaulusrakenteet Kuilun louhinnan edetessä syvemmälle tarvitaan kuilunajoon nostotorni sekä useampitasoinen työlavajärjestelmä. Kuilun yläpään louhinnassa nostotomia ja useampitasoista työlavajärjestelmää ei voida vielä käyttää. Jottei kuilun yläosan louhintaa tarvitse keskeyttää pitkäksi aikaa nostotomin rakentamisen ajaksi, voidaan nostotorni koota melko valmiiksi komponenteiksi etukäteen kuilun vieressä ja esim. siirtää torni kiskoilla kuilun päälle. Kuilu lujitetaan ja tiivistetään käyttäen pultitusta, ruiskubetonointia ja injektointia. Erittäin heikon kallion kohdalla voidaan lujitukseen käyttää myös betonointia. Kuilun lujitukset voidaan tehdä olosuhteista riippuen yhden tai useamman katkon louhinnan jälkeen. Kuilun louhinnan yhteydessä tehtävien tutkimusten vaikutus aikatauluihin on arvioitava erikseen tutkimussuunnitelman perusteella. Osa tutkimuksista keskeyttää louhinnan, osa tutkimuksista voidaan mahdollisesti tehdä yhtäaikaisesti, esim. kallioperän kartoitusta voidaan tehdä porauksen aikana ylempänä kuilussa käyttäen mm. digitaali- ja videokuvausta apuna. Em. louhinta- ja lujitustekniikkaa käyttäen louhitaan työkuilu lopulliseen syvyyteensä.

11 3.1.2 Alatasolla olevat tilat Loppusijoitussyvyydellä olevien tilojen louhinta aloitetaan työkuilun seinästä tunnelilouhintana. Poraukseen voidaan käyttää poravaunua, jonka porausyksikkö kääntyy vaakasuoraan. Aluksi louhitaan työkuiluhallista riittävät tilat koneiden kokoamiseen, louheenkaatotila, osa louhetunnelista sekä yksi tunneli tilaksi, johon koneet saadaan suojaan jatkossa räjäytysten ajaksi. Esimerkki alkuvaiheessa louhittavista tiloista on kuvassa 3-6. Alatasolle louhittavien tilojen laajuus on tässä vaiheessa noin 3500-4000 m 3 Kun alatasolla on riittävästi tilaa, tuodaan alas nostolaite koneiden kokoamiseen ja rakennetaan kokoamistila käyttökelpoiseksi. Kokoamistilaan voidaan esimerkiksi tehdä väliaikainen lattia salaojitetun sora/louheen päälle. Lisäksi tarvitaan ainakin valaistus, sähköistys ja ilmanvaihtojärjestelmä. Nostolaite voi olla esim. kaksi hallin kattoon pultattua kiskoa, joilla liikkuu vinssejä, esim. kaksi 1 kisko. Nostotilan valmistuttua kootaan porausjumbo, lastauskone ja panostusalusta. Koska työkuilu on iso, voidaan kuilua pitkin tuoda alas kokonaisina melko isojakin koneita, rajoittavaksi tekijäksi voi tulla hissin nostokapasiteetti. Kun louheen siirtomatka on noin 150-200 m, tuodaan alatasolle myös kuorma-auto tai louhedumpperi louheen kuljetukseen. KOONTITILA.------ TYÖKUILU 08000 - - - - - - - -- - - T ~"' _.-.._ / \ LUOHEEN KAATOTILA - SUOJATILA Kuva 3-6. Esimerkki rakentamisen alkuvaiheessa loppusijoitussyvyydelle louhittavista tiloista.

12 Keskustunnelia louhitaan kahteen suuntaan tavoitteena seuraavaksi henkilökuilun alapää, jotta kuilunajo päästään aloittamaan. Louhittavia tunneliperiä on tässä vaiheessa jo paljon ja alas voidaan tuoda mm. toinen jumbo, lastauskone ja kuorma-autoja. Yhtä aikaa louhintatöiden kanssa tunneleita lujitetaan ja tiivistetään käyttäen pultitusta, ruiskubetonointia ja injektointia. Louhinta-, lujitus- ja tiivistystekniikoista on laadittu yksityiskohtainen raportti (Tolppanen & Kokko 1998). 3.1.3 Henkilö- ja kapselikuilut Kun tunneli henkilökuilun alapäähän on louhittu, voidaan kuilun louhinta aloittaa. Kuilu voidaan louhia: 1. Avaus-avarrustekniikalla kahdessa vaiheessa louhimaila ensin avausreikä, joka laajennetaan lopulliseen kokoon poraus-räjäytysmenetelmällä ylhäältä alaspäin edeten. Avausreikä voidaan tehdä joko: 1 a. Alimak-menetelmällä räjäyttämällä 1 b. täysprofiiliporauksella. 2. Täysprofiiliporauksella kerralla lopulliseen kokoonsa. Alimak-menetelmässä kuilun louhinta voidaan aloittaa, kun tunnelin louhinta on edennyt kuilun alapään kohdalle. Menetelmässä nousunajohissi kulkee louhitun kuilun seinään asennettua hammasnastakiskoa pitkin, kuva 3-7. Hississä on katettu työlava porauslaitteineen. Työlavalta poraten ja panostaen kuilua louhitaan poraus-räjäytysmenetelmällä alhaalta ylöspäin edeten. Täysprofiiliporauksessa porataan kuilun kohdalle ensin pilottireikä. Mikäli kuilun kohdalle on kairattu tutkimusreikä jo aiemmin ja se on riittävän suora, voidaan reikää käyttää hyväksi. Jos täysprofiiliporauksella tehdään avaus, joka laajennetaan poraus-räjäytysmenetelmällä, voidaan kuilun avauksen mahdollista vinouttakorjata avarrusvaiheessa. Mikäli täysprofiiliporauksella tehdään lopullinen kuilu, on se tarkalleen saman suuntainen kuin pilottireikä. Kuiluihin asennettavien hissien on oltava pystysuoria. Äspössä täysprofiiliporauksella tehtyä kuilua "suoristettiin" poraamalla kuilun alaosa suuremmalla poralla (Hedman 1999). Näin saavutettiin riittävän kokoinen pystysuora tila. Lähtökohta kuilun louhinnassa oli kuitenkin helpompi, sillä kuilu voitiin louhia maksimissaan noin 200 m pituisissa osissa. Täysprofiiliporauksen periaate on esitetty kuvassa 3-8. Kapselikuilun louhinta voidaan aloittaa, kun tunneli kuilun alapäähän on valmistunut. Mikäli kuilunajossa käytetään täysprofiiliporausta, voidaan pilottireikä kuitenkin tehdä jo aiemmin. Kuilu voidaan louhia samalla menetelmällä kuin henkilökuilu. Kuilujen louhinta on syytä ajoittaa siten, ettei samaa työvaihetta tehdä kahdessa kuilussa yhtä ai-

13 kaa, jotta molemmissa kuiluissa voidaan käyttää samoja koneita. Esimerkiksi toisen kuilun avaus aloitetaan vasta, kun ensimmäisen kuilun avaus on tehty. Kuilut lujitetaan ja tiivistetään käyttäen pultitusta, ruiskubetonointia ja injektointia. Kallion rikkonaisuusvyöhykkeiden kohdalla voidaan lujitukseen käyttää myös teräsbetonirakenteita. Kuilujen louhinta ja lujitus on käsitelty tarkemmin louhintatekniikkaa käsittelevässä raportissa {Tolppanen & Kokko 1998). Kuva 3-7. Kuilun louhinta Alimak-metelmällä.

14 Kuva 3-8. Täysprofiiliporauksen periaate. 3.1.4 Sijoitustunnelit Samanaikaisesti kuilujen louhinnan kanssa jatketaan keskustunnelin ja muiden alatasolla olevien tilojen louhintaa. Mahdollisesti on suunniteltujen Sijoitustunnelien aluetta tutkittu jo tutkimustiloista tehdyillä tutkimuksilla. Kun keskustunneli on louhittu suunniteltujen Sijoitustunnelien kohdalle, voidaan kallioperää vielä tutkia kairaamaila tutkimusreikä suunniteltua sijoitustunnelia pitkin. Sijoitustunnelit louhitaan muiden tilojen tapaan poraus-räjäytysmenetelmällä (Tolppanen & Kokko 1998). Kun sijoitustunneleita louhitaan, on louhittavia periä monta ja työ on joustavaa ja tehokasta. Rakennusvaiheessa louhitaan valmiiksi 10 sijoitustunnelia. Ensimmäisten sijoitustunneleiden valmistuttua voidaan niissä aloittaa sijoitusreikien porauksen valmistelu. Suunniteltujen reikien paikat voidaan varmistaa kairaamaha reikien keskelle tutkimusreiät Lattialle tasataan sepelilattia ja porattavien reikien kohdalle betonoidaan kauluslaatat Sijoitusreiät voidaan porata käyttäen kokoprofiiliporausmenetelmää, joka perustuu kiertomurskaukseenja murskeen imurointiin poraustankojen läpi. Murske imuraidaan mursketankkiin, joka tyhjennetään työkuilun louhekappaan tai maanpinnalla läjitysalueelle. Mursketankkeja voi olla useampia, jottei porausta tarvitse keskeyttää tankin siirron ajaksi. Porausmenetelmää on testattu Olkiluodossa ja se osoittautui käyttökelpoiseksi ja tehokkaaksi (Autio & Kirkkomäki 1996). Menetelmän tekninen kuvaus on myös esitetty em. raportissa. Rakennusvaiheessa porataan sijoitusreiät valmiiksi 6 sijoitustunneliin. Loput sijoitusreiät porataan myöhemmin käyttövaiheessa.

15 Loppusijoitustunneleiden louhinnassa syntyvä louhe nostetaan työkuilun hissillä maanpinnalle. Maanpinnalla louhe voidaan murskata käytettäväksi tunneteiden täyttömateriaalina. Murskausprosessia on käsitelty raportissa (Tolppanen 1998). 3.1.5 Kalliorakennustyöt käyttövaiheessa Sijoitustunneteiden louhintaa jatketaan käyttövaiheessa. Tällöin louhitaan esim. 8 tunnelia kerralla, jolloin louhinta kestäisi noin vuoden ja louhintaurakka toistuisi noin joka kolmas tai neljäs vuosi. Kapselien loppusijoituksen ja sijoitustunneteiden louhinnan samanaikaisen toteuttamisen periaate on esitetty kuvassa 3-9. Räjäytyksiä ei suoriteta kapselien siirtojen ja asennusten aikana. Räjäytykset suoritetaan siten, ettei niiden paineaallosta ja tärinöistä aiheudu haittaa tilojen käyttövaiheen toiminnoille. Em. tekijöihin voidaan vaikuttaa mm. poraus- ja panostuskaavion suunnittelulla, etäisyydellä louhintakohteeseen ja suojauksella. Sijoitustunnelien ensimmäiset katkot voidaan mahdollisesti louhia jo rakennusvaiheessa. PORAUKSEN VALMISTELU SIIRRETTÄVÄ VALVONTA-ALUEEN RAJA LOUHINNAN SUOJASEINÄ TÄYTETTY LOPPUSIJOITUSTUNNELI Kuva 3-9. Kapselien asentamisen ja sijoitustunneteiden louhinnan yhtäaikaisen toteuttamisen periaate.

16 Sijoitusreikiä porataan käyttövaiheessa yhtäjaksoisesti tai kampanjanomaisesti suurehko määrä kerralla. Työ tehdään valvomattomalla alueella (Kukkola 2000). 3.2 Rakennustekniset työt Osa loppusijoitustilojen rakennusteknisistä töistä saatetaan tehdä jo tutkimustilojen rakennusvaiheessa. Tässä luvussa oletetaan kuitenkin, ettei rakennusvaiheen alussa ole valmiita rakenteita. 3.2.1 Kuilujen rakenteet Työkuilussa tehtäviä rakennusteknisiä töitä ovat hissin johteiden, portaiden ja osasioivan seinän rakentaminen kuiluun. Nämä työt voidaan tehdä mahdollisimman pitkälle esivalmistetuista elementeistä. Elementit asennetaan kuilun pohjalta ylöspäin edeten, asennuksessa käytetään apuna kuilun nostolaitetta ja työlavoja. Kallioon tehtäviä kiinnityksiä varten voidaan seinään asentaa tartuntapultit jo kuilun lujitustöiden yhteydessä. Samoin voidaan osasioivan seinän kiinnitystä varten tehdä ura esim. ruiskubetonia käyttäen. Osastoivan seinän rakentaminen voidaan tehdä johteiden ja portaan rakentamisen jälkeen, jotta johteiden ja portaan rakentamisessa käytettävällä nostolaitteella on käytettävissä kuilusta mahdollisimman suuri tila. Osasioivaan seinään ja partaaseen asennetaan valmiiksi kiinnikkeet myöhemmin aseunettavia valvomattoman alueen ilmanvaihtokanavia varten. Tässä vaiheessa on kuilussa vielä rakennusaikaiset ns. rättikanavat Osasioivassa seinäelementissä voi olla putki- ja kaapelinousut valmiina kiinni. Kierrepartaaseen voidaan tehdä lepotasojen lisäksi portaan ulkopuolelle ulottuvia tasoja helpottamaan ilmanvaihtokanavien asennustöitä. Työkuilun kierreporras jaetaan kahdelta syvyydeltä eri palo-osastoiksi. Jakoa varten on kuiluun louhittu pienet poterot, joihin rakennetaan maanvarainen betonilattia, osasioiva seinä ja kierreporras. Palo-osasto, jossa kierreporras kuilussa kulkee katkaistaan ko. kohdalta palo-osastoivalla rakenteella. Poteron rakennustekniset työt on syytä tehdä viimeistään kuiluun tehtävän portaan rakentamisen yhteydessä. Henkilökuiluun rakennetaan henkilöhissin johteet ja kierreportaat, kapselikuiluun puolestaan kapselihissin johteet. Työssä käytetään samoja työtekniikoita kuin edellä esitetyssä työkuilussa. 3.2.2 Lattiat Kuilujen alapäihin liittyvissä tiloissa tehdään lukuisia erilaisia rakennusteknisiä töitä. Lattiat ovat sijoitustunneleita lukuunottamatta lähes kaikissa tiloissa maanvaraisia betonilattioita. Maanvaraisien betonilattioiden alustäyttö on salaojitettu ja salaojituksella kerätyt vedet johdetaan kaivosta toiseen umpiputkella. Selkeytysaltaiden ja pumppukuopan lattiat betonoidaan suoraan kallioon. Maanvaraiset betonilattiat voidaan listoituksel-

17 la jakaa osiin, jotka on helpompi purkaa tilojen sulkemisvaiheessa. Käyttö- ja käytöstäpoistojätehallin lattiaa ei pureta. Halliin tulevat jätepakkaukset sijoitetaan betonilattian päälle. Myös selkeytysaltaiden ja pumppukuopan lattiat voitaneen sulkemisvaiheessa jättää paikoilleen. Sijoitustunneteihin levitetään ja tasataan soralattia. Keskustunneliin rakennetaan maanvarainen betonilattia, kuten muihinkin tiloihin. 3.2.3 Seinät, välipohjat ja alaslasketut katot Tiloihin rakennettavat seinät rakennetaan etupäässä teräsrunkoisina levyseininä, osastoivat seinät mukaan lukien. Työkuilun luona olevan turvakeskuksen ja porrashuoneen seinät voidaan rakentaa myös teräsbetonista, jolloin ne toimivat myös työkuiluhallissa olevan välipohjan kantavana rakenteena. Työkuiluhallin ja kapselinsiirtotilan välipohjat rakennetaan teräsbetonista. Ruokalatilaan ja näyttelytilaan rakennetaan alaslaskettu katto. 3.2.4 Keskustunnelin rakenteet Joka toisen sijoitustunneliparin väliin rakennetaan valmiiksi ovenpielet, joihin aikanaan tilojen käyttövaiheessa asennetaan ovet rajaamaan valvonta-alue valvomattomasta alueesta. Mikäli myöhemmin louhittavien sijoitustunnetien sijaintia ei vielä tässä vaiheessa tunneta, ei myöskään ovenpieliä rakenneta, vaan ne tehdään myöhemmin. Ovenpielen kohdalta voidaan myös lattian alustäyttö kaikaista betonipadolla, jotta esim. käyttövaiheen aikana tapahtuvan sijoitustunnetien louhintatyön porausvedet eivät valu likaamaan ja tukkimaan valvonta-alueen vesiputkia. Patoja voidaan käyttää myös, mikäli halutaan tutkia tunnelistoon vuotavia vesiä osa-alueittain. Keskustunnelin kattoon rakennetaan yhteiskannatin helpottamaan mm. ilmanvaihtokanavien, lamppujen ja sähkökaapelien asennustöitä. Osa keskustunnelin lattiasta ja yhteiskannattimista rakennetaan vasta käyttövaiheessa, jotteivät ne vaurioidu sijoitustunnelin louhinnan yhteydessä, luvun 3.2.6 mukaisesti. 3.2.5 Sijoitustunnelien rakenteet Sijoitustunneleista rakennetaan rakennusvaiheessa valmiiksi vasta pieni osa. Porattavien sijoitusreikien kohdalle betonoidaan kalliota vasten kaulusrakenne. Reikä porataan myöhemmin betonin läpi. Reiän kohdalta rakenne on raudoittamaton ja voi olla myös ohuempi kuin muualla. Kaulusrakenne pultataan kallioon kiinni, jottei se pääse liikkumaan reiän porauksen tai kapselin asennuksen aikana. Jotta tunneliin valuvat vedet pääsevät valumaan pohjasoraa pitkin sijoitusreiän ohitse, kaulusrakennetta ei rakenneta koko tunnelin levyisenä. Kaulusrakenne on kuitenkin niin leveä, että kapselinkuljetusajoneuvo ajaa kokonaisuudessa sen päällä. Rakenteen suunnittelussa varaudutaan siihen, että rakenne poistetaan tunnelin täyttövaiheessa. Sijoitustunnelin suulle rakennetaan ovenpielet ja ovet palo-osastointia varten.