حفاری تونل
در واقع تونل یک گذرگاه زیرزمینی محسوب می شود که در زیر سطح زمین یا آب ایجاد می شود.
هم چنین برای حفر کردن تونل روش های مختلفی وجود دارد که این روش ها شامل موارد زیر می باشد:
۱- روش برش و پوشش
استفاده از این روش عموماً برای ساخت تونل های کم عمق استفاده می شود که عمدتا روش انجام در این روش این گونه است که حفره ای در خاک بریده می شود و توسط تکیه گاه هایی پوشانده می شود تا حفر تونل کامل انجام شود برای حفر کردن از بالا به پایین توسط دیوار کشی های مخصوص حفر را انجام می دهند که استفاده ی عمده از آن ها در ایجاد مترو های زیر زمینی است.
۲- ضربه زدن به خاک رس
در این روش برای ایجاد از خاک رسی قوی استفاده می شود.
این یک روش نوعی روش قدیمی محسوب می شود و معمولا برای کارهای کوچک مانند نصب لوله های فاضلاب و غیره استفاده می شود.
در این روش یک حفره در زمین حفر می شود و پس از کمی عمق تونل حفر می شود.
حفر به این روش کاری نسبتا آسان می باشد.
۳- روش شفت
در این روش تونل نسبت به سایر روش های دیگر در عمق بیشتری از سطح زمین قرار دارد و ساخته می شود.
و هم چنین شفت تا عمقی که تونل مورد نیاز است ساخته می شود به این معنی که میزان شفت نسبت به طول تونل تنظیم می شود.
شفت یک سازه دائمی محسوب می شود و اگر تونل بیش از حد طولانی باشد، شفت های میانی نیز بیش تر هستند.
و اما در برخی مواقع و یا حتی اکثر مواقع ساخت تونل گران و پرهزینه است اما هم باعث صرفه جویی در زمان می شود و هم باعث ایجاد راحتی می شود.
در حفاری خاک یا سنگ و غیره برای ساخت مثلا یک جاده، پل وجود تونل ضروری می باشد.
امروزه با وجود تجهیزات مدرن و ماشین آلات خاکبری ساخت و حفاری تونل نسبت به قدیم که امکانات کم تری بود، آسان تر و بهتر می باشد.
حفاری تونل عملیاتی است که برای ایجاد یک گذرگاه زیرزمینی در زمین‌های مختلف انجام می‌شود.
این فرایند ممکن است برای مقاصد مختلفی انجام شود، از جمله حمل و نقل عمومی، تأمین آب و انرژی، احداث راه‌آهن زیرزمینی یا حتی برای تأسیس تأسیسات مخفی مانند انبارها یا پایگاه‌های نظامی.
فرایند حفری تونل به عنوان یک پروژه بزرگ ساختمانی، شامل استفاده از ابزارها و تجهیزات متخصص، مانند ماشین حفاری تونل، بورینگ ماشین و تراشهای سنگ‌بری است.
همچنین، برای حفر تونل‌ها از روش‌های مختلفی مانند حفاری مکانیکی، حفاری نفت، حفاری میکروتونلینگ و استفاده از تونل‌شکن‌ها استفاده می‌شود.
با توجه به مخاطرات مربوط به عملیات حفاری تونل، ایمنی و توجه به محیط زیست بسیار مهم هستند.
قبل از آغاز عملیات، مطالعات جامعی انجام می‌شود تا به انتخاب روش مناسب و برنامه‌ریزی دقیق برای حفاری تونل بپردازند و از تأثیرات آن بر محیط زیست و سلامت عمومی اطمینان حاصل شود.
متخصصان حفاری تونل، که شامل مهندسین و کارگران ماهر است، در طول عملیات حفاری تونل کنترل دقیقی بر روند کار دارند تا از صحت انجام عملیات و رعایت استانداردهای ایمنی اطمینان حاصل کنند.
tbm چیست
کی از ماشین آلات پیشرفته‌ای است که در پروژه‌های حفاری تونل‌ها مورد استفاده قرار می گیرد.
این دستگاه، که به‌ویژه در پروژه های معدنی و زیرزمینی کاربرد دارد، نقش بسیار مهمی در بهبود کارایی و سرعت عملیات حفاری دارد.
اما TBM چیست و چه تأثیری بر صنایع مختلف دارد؟
TBM یا دستگاه حفاری تونل، ابزاری است که با استفاده از تیغه‌های قدرتمند و سیستم‌های پیشرفته، زمین را حفاری کرده و تونل‌هایی با قطر و طول متفاوت ایجاد می‌کند.
این دستگاه به‌ویژه در پروژه‌هایی که نیاز به حفاری در زمین‌های سخت و مقاوم دارند، بسیار مؤثر است.
به‌عنوان مثال، در صنعت معدن کاری، TBM به کار گرفته می‌شود تا با دقت بالا و هزینه کم، تونل‌هایی برای دسترسی به منابع زیرزمینی ایجاد کند.
اما اینکه TBM چیست و چرا انتخاب آن در برخی پروژه‌ها ترجیح داده می‌شود، به ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن بازمی‌گردد.
یکی از این ویژگی‌ها، کاهش میزان تخریب و آسیب به ساختارهای مجاور است.
برخلاف روش های سنتی که ممکن است باعث ریزش یا تخریب در زمین‌های اطراف شوند، TBM با کنترل دقیق بر فرآیند حفاری، از بروز این مشکلات جلوگیری می‌کند.
همچنین، این دستگاه با امکان حفر تونل‌های بزرگ در مدت زمان کوتاه، بهره وری پروژه ها را افزایش می‌دهد و باعث کاهش هزینه های عملیاتی می شود.
روش های حفاری تونل
یکی از معروف ترین دستگاه های حفاری تونل TBM می باشد که به عنوان نام مول هم شناخته می شود، این دستگاه با مقطع عرضی دوار است که برای بررسی تونل ها با لایه های مختلف خاک و سنگ مورد استفاده قرار می گیرد.
این دستگاه پیشرفته با توجه به موتوری که دارد قابلیت حفاری ماسه، سنگ سخت و… را نیز دارد و جز دستگاه های پر کاربرد محسوب می شود.
امروزه با توجه به این که قطر تونل ها در محدوده 16-1 متر قرار دارد بیش تر از این دستگاه استفاده می شود و برای تونل هایی که قطرشان کمتر از 1 متر است تنها استفاده از دستگاه های حفاری مستقیم کافی می باشد.
و اما بپردازیم به مزیت هایی که این دستگاه تی بی ام دارد که می توان به دو موارد زیر اشاره کرد:
۱- مورد اول محدود کردن ارتعاشات در زمین اطراف پروژه است که این مورد باعث می شود هم لرزش کم باشد و هم صدای کم تری ایجاد شود.
۲- مورد دوم ایجاد دیوار تونلی صیقلی است که این امر منجر به کاهش هزینه لاینینگ تونل می شود و می تواند تونل را به مکانی مناسب و ایمن تبدیل کند به خصوص اگر مکانی پرتردد شهری باشد.
اما با این حال برای ساخت تونل های طولانی می تواند گزینه ی بسیار مناسبی باشد.
این دستگاه حفاری در انواع مختلفی هستند که برای حفاری سنگ سخت از نوع رو باز یا سپری تی بی ام ها استفاده می شود.
در تمام دستگاه های حفاری سنگی از جمله تی بی ام از کاترهای دیسکی استفاده می گردد که در نوک کاتر وجود دارند. به طور کلی این کاترهای دیسکی با ایجاد شکستگی های ناشی از تنش های فشاری بر روی سنگ، موجب به جدا شدن و حفر شدن می شوند که در این حالت تونل شکل می گیرد.
با شکل گرفت تونل به ادامه ی کارها پرداخته می شود.
هم چنین اپراتوری که در تی بی ام ایت، نرخ برداشت خاک را دقیقا معادل با نرخ پیشروی ماشین تنظیم می کند که از این طریق به پایداری محیط زیست کمک می کنند و جز کاربرد این دستگاه هم محسوب می شود.
در این راه نیز افزودنی هایی مانند بنتونیت، پلیمرها و فوم ها اگر به زمین تزریق شوند به پایداری بیش تر کمک خواهند کرد.
و اما روش‌های مختلف دیگری هم برای حفاری تونل وجود دارد.
در ادامه به برخی از این روش‌ها اشاره می‌کنم:
۱- حفاری دستی
در این روش، حفاری تونل به صورت دستی و با استفاده از ابزارهای ساده انجام می‌شود.
این روش برای حفاری تونل‌های کوچک و با طول کم مناسب است.
۲- حفاری مکانیکی
در این روش، از ماشین‌آلات حفاری مکانیکی برای حفاری تونل استفاده می‌شود.
ماشین‌آلاتی مانند حفارهای تونل برشی، حفارهای سنگی و حفارهای بورینگ (Boring) می‌توانند در این روش به کار روند.
۳- حفاری انفجاری
در این روش، از مواد منفجره برای حفاری صخره‌ها و توده‌های سخت استفاده می‌شود.
ابتدا مواد منفجره در نقاط استراتژیکی قرار داده می‌شوند و سپس با ترکیدن صخره‌ها، حفره‌ها و تونل‌ها شکل می‌گیرند.
۴- حفاری میکروتونل
در این روش، از دستگاه‌های کوچک و دقیق برای حفاری تونل‌های کوچک با قطر کمتر استفاده می‌شود.
این روش برای حفاری تونل‌های زیر راه‌آهن، زیر آب، و یا در فضای محدود مناسب است.
هم چنین، برای هر روش حفاری تونل، فازهای مختلفی مانند آماده‌سازی محل، حفاری اولیه، پشتیبانی و تثبیت تونل و جداره‌بندی لازم است.
هر روش بسته به شرایط و نیازهای پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
حفاری تونل چگونه انجام می شود؟
حفاری تونل از طریق مراحل و فرایندهای زیر انجام می‌شود:
۱- بررسی و برنامه‌ریزی
در این مرحله، تحلیل‌های دقیقی از شرایط زمینی، آب و هوا، سازه‌ها و محیط زیست انجام می‌شود.
پس از آن، برنامه‌ریزی جزئیات حفاری از جمله مسیر تونل، عمق، قطر و سایر پارامترها صورت می‌گیرد.
۲- آماده‌سازی محل
این مرحله شامل تهیه و آماده‌سازی محل حفاری است.
این شامل احداث میانبرها، خطوط انتقال مواد، مناطق مخصوص نگهداری ماشین‌آلات و تأسیسات حفاظتی است.
3- حفاری اولیه
در این مرحله، ماشین‌آلات حفاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بسته به شرایط، از متداول‌ترین ماشین‌آلات مانند حفارهای تونل برشی (TBM)، حفارهای سنگی، حفارهای بورینگ و یا روش‌های حفاری دستی استفاده می‌شود.
۴- پشتیبانی و تثبیت تونل
پس از حفاری، تونل به پشتیبانی نیاز دارد تا از ریزش و حملات صخره‌ها جلوگیری شود.
این شامل استفاده از بتن، تثبیت با استفاده از ناخن‌ها، پرکننده‌ها و سیستم‌های تثبیت دیگر است.
۵- جداره‌بندی و تکمیل
در این مرحله، سطح داخلی تونل پوشیده و جداره‌بندی می‌شود.
این شامل احداث لایه‌های عایق حرارتی و صوتی، سیستم‌های تهویه و برق، نصب درب‌ها و تجهیزات دیگر است.
۶- بازبینی و آزمایش
پس از اتمام حفاری و ساخت تونل، فرایند بازبینی و آزمایش بر روی ساختار و تجهیزات انجام می‌شود تا از استانداردها و مقررات ایمنی پیروی شود.
مراحل بالا تا حدودی توضیح می‌دهد که چگونه حفاری تونل انجام می‌شود.
هر مرحله ممکن است شامل زیرمراحل و جزئیات بیشتری باشد و بسته به نوع و اندازه پروژه، روش‌ها و تجهیزات متفاوتی ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.
و در نهایت لازم به ذکر است که برای ساخت انواع تونل ها چه زمینی و چه زیر زمینی امروزه راهکارهای بسیار ساده ای وجود دارد و ماشین آلات مدرن و مختلفی هم مورد استفاده قرار می گیرد که تنها لازم است افرادی که تخصص کافی در این زمینه دارند به ساخت بپردازند و از این دستگاه ها به بهترین شکل استفاده کنند.
