حفر صخره به وسيله نصب كردن وسايلي روي بعضي ماشينهاي حفر تونل در خلال قرن نوزدهم، بعنوان يك قدم مهم در رسيدن به تداوم حفر تونل شناخته شد. احتمالاً‌ قديميترين T.B.M آن بود كه در سال 1856 براي كندن شياري به عرض 33 سانتي متر در پيرامون قاب دروازة تونل هوزاك بكار رفت. پس از خدود 3 متر پيشروي ، ادامه ي كار را مقرون بصرفه ندانستند و آن را كنار گذاشتند . پس از آن ماشينهاي T.B.M سير تكامفل خود را طي كردند تا در سال 1956 نسل جديد اين ماشينها كه داراي تيغه‏هاي ديسكي مدور در جلو بودند، با ساخت اولين سري از آنها توسط رابينز آمريكائي متولد شد.

توسعه ماشينهاي حفر تونل (T.B.M)‏ها كه بطور مناسبي به ديسك برنده مجهز مي‏باشند، احتمالاً‌ برجسته ترين پيشرفت انجام گرفته در امر ساخت تونل بوده است. براي رسيدن به درصد بزرگ تر پيشرفت ‌اين ماشينها ميدان كاربرد خيلي زيادي در حفر تونل زني جديد،‌در گودبرداري از سنگ با روشهاي مته كاري و آتشكاري رقابت مي‏كند و در اين كار اغلب سريعتر و كارآمدتر از مواد منفجره است

 سپر ضد خاک


«دستگاه TBMکه مخفف (TUNNEL BOARDING MACHINE) اي‌پي‌بي ‌نوعي دستگاه حفاري است که علاوه بر حفاري سريع اين کار را به مطمئن‌ترين شکل ممکن انجام مي‌دهد. يعني اگر تا ديروزنگران عبور تونل از زير شهر بوديد ديگر جاي نگراني نيست.‌اي پي بي‌به معناي متعادل‌کننده فشار زمين است. يعني تا وقتي پاي اين دستگاه در ميان است نه جايي نشست مي‌کند و نه بالازدگي خاک به وجود مي‌آيد.»  دستگاه TBM اي‌پي‌بي مثل بقيه انواع مشابه از يک صفحه گردان مجهز به مته در جلو تشکيل شده است. اين قسمت با فشار جک‌ها پشت سر به جلو رانده شده و خاک و سنگ را مي‌تراشند. خاک و سنگ تراشيده شده به داخل دستگاه آورده مي‌شودو از انتهاي آن يعني 100 متر عقب‌تر به بيرون تونل برده مي‌شود. به جز يک متر ابتدايي که صفحه گردان روي آن نصب شده است بقيه قسمت‌هاي تونل ابتدا با سپر‌هاي موقت دستگاه و سپس با جداره‌هاي بتني پوشيده شده و مواد پر‌کننده بين بتن و خاک ترزيق مي‌شود.

به اين ترتيب خاک مجالي براي ريزش يا نشست پيدا نمي‌کند. اما در جلويي‌ترين قسمت اين تي بي‌ام‌ها محفظه‌اي قرار دارد که خاک کنده شده درون آن جمع مي‌شود.:«  سيستم اين ماشين طوري طراحي شده که با استفاده از فشار همين خاک و همين طور فشار هواي تزريقي مي‌تواند فشار زمين را متعادل کند» اين مساله باعث مي‌شود که حفاري تونل با اين دستگاه کم خطر و مطمئن باشد و هيچ اثري روي زمين از آن بجا نماند.

حفاری در کل به دو گروه تقسیم بندی می‏شود :

الف : حفاری مکانیکی

ب : حفاری به روش آتشکاری

در روش آتشکاری سینه کار تونل و فضاهای زیرزمینی محل چالها مشخص می‏شود و بعد از مشخص شدن آکس تونل و با توجه به شکل هندسی فضای زیرزمینی محل چالها مشخص می‏شود و بعد از حفاری توسط دستگاههای حفاری از جمله چکش دستی و یا دریل واگن و یا جامبو و دریل توسط چاشنی و دینامیت خرج گذاری و منفجر می‏گرددکه این روش بیشتر در فضاهای بزرگ کاربرد دارد. حفاری در این فضاها به صورت پله ای انجام می‏گیرد.

  روش حفاری مکانیکی خود به دو گروه تقسیم بندی می‏شود :

1) حفاری به صورت تمام مقطع(توسط دستگاه TBM ):

2) حفاری به صورت موضعی(با دستگاه کله گاوی):

1)  حفاری به صورت تمام مقطع با دستگاههای  T.B.M : این دستگاهها به صورت کامل، مقطع را با یک صفحه برش که در جلو دستگاه نصب شده است و حول محور تونل می‏چرخد ، حفاری می‏نمایند. این دستگاه روی ریل نصب شده که با پیشروی تونل، ریل گذاری انجام شده و حفاری به صورت مداوم انجام می‏گیرد.

2)   حفاری به صورت موضعی با دستگاه کله گاوی : این دستگاه برای زمینهایی که به صورت ریزشی می‏باشند ، بیشتر کاربرد دارد و دارای یک یا دو بازو می‏باشند که به انتهای آن یک وسیله حفاری وصل شده است که حول بازو می‏چرخد و مقطع را کم کم بزرگ می‏نماید و مصالح را روی یک سینی که جلو دستگاه می‏باشد ریخته و توسط یک تسمه نقاله به انتهای دستگاه انتقال داده و تخلیه می‏نماید.

دستگاههاي حفاري تونل را با توجه به شرايط زمين مي‏توان به دو دسته كلي تقسيم كرد :

v      ماشينهاي حفاري در زمينهاي نرم

v      ماشينهاي حفاري در زمينهاي سخت

دستگاههاي حفاري در زمينهاي نرم

مطمئن ترين روش حفاري در زمينهاي نرم استفاده از انواع سپرها (SHIELD) مي‏باشد. سپر جسمي‏است فولادي معمولاً‌به شكل استوانه كه از ريزش مواد به داخل تونل جلوگيري كرده و خود را به جلو و داخل زمين مي‏راند. انواع سپرها عبارتند از :

v      سپرهاي باز

v      سپرهاي كور

v      سپرهاي تعادل فشار خاك

v      سپرهاي گل آبي

دستگاههاي حفاري در زمينهاي سخت

اين دستگاهها را به طور كلي مي‏توان به دو گروه حفاري جزء مقطع و ماشينهاي تمام مقطع تقسيم كرد.

عمده ترين ماشينهاي جزء مقطع دستگاه كله گاوي (Road header) است و اصلي ترين ماشين حفاري تمام مقطع كه ابزار برنده در اين دستگاه بر روي مجموعه اي بنام كله حفار (Cutter  head) قرار دارد، T.B.M يا Tunnel  boring machin   مي‏باشد كه خود انواع مختلفي دارد.

عمليات ويژه براي مكانيزه كردن حفاري تونلها

در چهارچوب مطالعات مقدماتي پيش از برپايي يك كارگاه حفاري مكانيزه ، مشخصات اصلي كه استعداد يك توده سنگي را از نظر حفاري با ابزار مكانيكي تعيين مي‏كنند، عبارتند از :

v   مقاومت مشخصه سنگ يعني مشخصات مكانيكي تعيين كننده مقدار انرژي كه ماشين حفاري بايد به ابزار حفاري براي كندن سنگ منتقل كند.

v      طول تونل، به علت بالا بودن سرمايه اي اوليه  و هزينه ي مونتاژ ماشين،‌نبايستي از حدي كمتر باشد.

v   سايش پذيري سنگ كه ميزان پيشرفت كار و شرايط تعويض ابزارهاي برنده و ساينده بدان بستگي دارد تا پيوستگيها كه نقش مهمي‏در فشارهاي لازم براي برش سنگ تحت تأثير متقابل  ابزارها دارند.

v      پاره اي از معيارهاي تكميلي نيز براي بررسي مشخصات حفاري تمام مقطع تونلها، لازم است كه عبارتند از :

v      بررسي آبهاي زيرزميني و نشت آبهاي قابل پيش بيني در نزديكي جبهه ي تراش

v      ارتفاع بالا پوش (زمين روي طاق تونل) و تنشهاي طبيعي.

در مورد زمينهاي قابل تغيير شكل بسيار در زير پوشش زياد بالاي تونل، خطر گيركردن دامن ماشين حفاري بايد بررسي شود و هميشه نمي‏توان چنين خطري را با برش توسط ابزاري پيراموني رفع كرد.

مقايسه روش كلاسيك و استفاده از ماشين تونلزني T.B.M در حفر تونل:

1-   ايمني استفاده از ماشين بيشتر است. همچنين اغتشاش زمين كمتر و به سنگهاي ديواره تونل آسيب كمتري وارد مي‏شود. در استفاده از ماشين حفاري خطرات مربوط به حمل مواد منفجره در روش كلاسيك وجود ندارد، به طوري كه براي هر 1000 متر پبشروي در روش مكانيزه نسبت به حوادث 69/2 و در روش كلاسيك 28/4 است.

2-   در سيستم حفاري با ماشين، حفاري اضافي كمتري داريم حدود (05/0)، در صورتي كه در روش كلاسيك اين مقدار بسيار بيشتر است و در حدود (30-25) درصد مي‏باشد ، بدين ترتيب مقدار جابجايي سنگ كمتر، بنابراين نياز به نگهداري زيادي نيست.

3-   در استفاده از ماشين حفاري T.B.M به دليل اينكه از نيروي انساني كمتري استفاده مي‏شود، از مديريت بهتري نسبت به روش كلاسيك برخوردار است.

4-   در ماشين T.B.M به علت يك دست بودن سنگهاي خورده شده، افزايش راندمان وسايل حمل و نقل را داريم و ازوسايل حمل و نقل مختلف از قبيل نوار نقاله و لوله مي‏توان استفاده نمود.

5-   حفر تونل بوسيله ماشين به صورت پيوسته انجام مي‏شود، در صورتي كه در روش كلاسيك شروع هر كار منوط به خاتمه كار ديگري است.

مسير يک طرفه TBM


با همه ويژگي‌هاي دستگاه حفارمکانيزه استفاده از اين دستگاه‌ها ممکن است مشکل‌ساز باشد. جالب است بدانيد که مسير TBMيک طرفه است. يعني اين دستگاه عريض و طويل دنده عقب ندارد. اگر در مسيرش به مانعي سخت بر خورد کند هيچ راه بازگشتي وجود ندارد. اگر از مسيرش منحرف بشود هم هيچ روشي براي برگشت و اصلاح مسير آن در نظر گرفته نشده است.

در حقيقت فرض سازندگان بر اين است که استفاده‌کنندگان از اين دستگاه از حداقل تکنولوژي براي هدايت صحيح و درست آن بهره‌مند هستند. اما اگر يکي از اين اتفاقات بيفتد يا بايد قيد دستگاه را زد و رهايش کرد تا زير زمين دفن شود يا اينکه کج شدن مسير رابه جان خريد. درست مثل اتفاقي که در

تونل متروي اصفهان افتاد و بالاخره بعد از مدت‌ها بحث مسير مترو عوض شد.

در حقيقت مجريان طرح تصميم گرفتند به جاي رها کردن دستگاه در زير زمين زيان ناشي از تغيير مسير را متحمل شوند. اما جالب است بدانيد مطابق آمار‌ها در دهه گذشته بيشترين آمار گيرکردن TBMها مربوط به کشور‌هايي بوده که تکنولوژي ساخت اين دستگاه را ندارند. آخرين آن هم در مصر اتفاق افتاد. يکي از TBMهاي متروي شهر قاهره به دليل ريزش خاک در زير زمين مدفون شد.  دست آخر چون مدفون شدن اين دستگاه کل پروژه مترو را تهديد مي‌کرد مسؤولان ناچار شدند تمام خاک بالاي آن را بردارند تا جسد دستگاهشان را بيرون بکشند. در واقع با همه پيشرفت‌ها هنوز هم TBMيک دستگاه صددرصد مطمئن نيست

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: