ABSTRACT:

A 107 500m3 combined underground car park / civil defense shelter in Helsinki was designed and constructed during the years 97/99. The twin tunnel layout consisted of two 30 m wide and 90m long caverns with a 15m wide vertical pillar. The caverns were situated below one of the main buildings of University of Helsinki with a minimum rock cover of 14m. The preexcavation investigations included rock stress measurement, core drillings and seismic logging. The average Q-value was 23. The construction phases, rock reinforcement and the loading from a nuclear weapon were simulated numerically. Because the existing buildings and infrastructure limited the site investigations and the installation of a monitoring system, special attention was paid to rock quality monitoring during construction. The rock quality mapped from the caverns proved to be slightly better in the western hall than predicted and the measured deformations agreed well with the predicted values.

RÉSUMÉ:

Une cavite de 107500m3 servant à la fois de parking souterrain et d'abri de defense civil à Helsinki, a ete concue et construite pendant les annees 97/99. Sa presentation en deux tunnels jumeaux consiste en deux cavernes de 30m de large et de 90m de long et d'un pilier vertical de 15m. Les cavernes se situaient sous I'un des batiments principaux de l'Universite d'Helsinki avec une couverture minimum de roche de 14m. Les etudes de pre-excavation inclurent des mesures de contrainte de la roche, des forages dans Ie noyau et des techniques sismiques d'etalonnage. La valeur moyenne Q etait de 24. Les differentes phases de construction, les renforcements rocheux ainsi que la charge consecutive à l'explosion d'une arme nucleaire furent simules sous forme numerique. Du fait que les structures et batiments existants limitaient les recherches sur le site ainsi que l'installation d'un systeme de monitorage, une attention toute speciale fut apportee au contrôle de la qualite de la roche pendant Ia periode de construction. La qualite des roches en provenance des cavernes s'avera être legerement meilleure que prevue dans la galerie ouest et les deformations mesurees respecterent bien les valeurs predites.

ZUSAMMENFASSUNG:

Der Bau einer Tiefgarage bzw. eines Zivilschutzkellers mit einer Gesamtflache von 107.500m3 wurde in Helsinki in den Jahren 1997/99 entworfen und ausgefuehrt. Der Entwurf des Zwillingsgewölbes sieht zwei 30 Meter breite und 90 Meter lange Gewölbe mit 15 vertikalen Pfeil ern vor. Die Gewölbe liegen unter einem der Hauptgebaude der Universitat Helsinki, unter einer Mindestdicke von 14 Metern Fels. Die Untersuchungen vor den eigentlichen Ausschachtungsarbeiten umfassten Felsbelastungs und -spannungsmessungen, Kernbohrungen und die seismische Erfassung. Der durchschnittliche Q Qualitatswert betrug 24. Die einzelnen Bauabschnitte, die Felsverstarkungen sowie auch die Belastung unter der Einwirkung einer Atombombenexplosion wurden numerisch simuliert. Da die vorhandenen Gebaude und die existierende Infrastruktur den Untersuchungen des Gelandes und der Einrichtung von Überwachungssystemen enge Grenzen setzten, wurde wahrend der eigentlichen Bauzeit der Überprufung der Felsqualitat besondere Aufmerksarnkeit gewidmet. Die Felsqualitat, die in den einzelnen Gewölben gemessen wurde, erwies sich in der westlichen Halle als geringfuegig besser, als urspruenglich erwartet, Demgegenueber stimmten die gemessenen Deformationen sehr wohl mit den erwarteten Werten ueberein.

INTRODUCTION

The Kluuvi underground car park / civil defence shelter has a total volume of 107 500m3. The car park has space for 725 cars, and when used as a shelter has places for 7500 people. Local real estate (owned by banks and insurance companies) and city of Helsinki financed the project. The turnkey project was lead by Lemminkainen Construction. Main Designer was Kalliosuunnittelu Oy Rockplan Ltd, which carried out architect and structural design, and led the rockmechanical design. The rock-mechanical design team was formed by personnel from Kalliosuunnitelu Oy, Gridpoint Finland Oy and Technical Research Centre of Finland (Roinisto et. al 1997).

ROCK MECHANICAL DESIGN APPROACH

This underground project had many special features which needed to be taken into account in the rock mechanical design. First, it was situated in the center area Helsinki city, below one of the main buildings of Helsinki University (Fig.1). The rock cover varied between 14m to 26m and there were existing tunnels above the planned car park. On the eastern side, 14m meters from the main cavern, there was to be excavated a new 2 m wide tunnel. Furthermore both the 30 meter wide parking halls were also designed to function as civil defense shelters.

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