حفر و ساخت تونل، فرآیندی است که در آن با استفاده از ابزارهای مناسب، زمین را در یک مسیر مشخص تخلیه می‌کنند تا یک مسیر جدید به وجود بیاید. این عملیات شامل استفاده از دستگاه‌های حفاری مکانیکی، مواد منفجره، NATM می‌شود که انتخاب روش ساخت تونل، با توجه به نوع زمین و شرایط ساختمانی متفاوت است. در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا تمام اطلاعات لازم در زمینه ساخت انواع تونل‌ها را به دست آورید.
روش های ساخت تونل
اولین قدم در ساخت و اجرای تونل، حفر قسمت مشخص از زمین به شکل افقی است. روش‌های حفاری تونل، متنوع هستند که بر اساس شرایط زمینی، طول و قطر تونل، استفاده از تجهیزات و تکنولوژی‌های مختلف به کار می‌روند. در زیر به برخی از روش‌های رایج حفاری تونل اشاره می‌کنیم:
۱- روش برش و پوشش (Cut and Cover)
در این روش، ابتدا یک گودال عمیق در زمین حفر می‌شود و سپس تونل در داخل گودال ساخته می‌شود. در نهایت، گودال با استفاده از سقفی مهار شده و به عنوان سطح زمین استفاده می‌شود. این روش برای تونل های کوتاه و با قطر بزرگ معمولاً استفاده می‌شود.
۲- روش Bored Tunnel
در این روش، با استفاده از دستگاه حفاری، تونل مستقیماً در زمین حفر می‌شود. این روش معمولاً برای تونل های بلند و با قطر بزرگ استفاده می‌شود و می‌تواند در زمین های سخت و نرم انجام شود.
۳- روش ضربه زدن به خاک رس (Earth Pressure Balance Method)
در این روش، با استفاده از دستگاهی به نام TBM (تونل حفاری در دمای بالا)، خاک را در قسمت جلوی دستگاه فشار داده و با استفاده از نوار نقاله به خارج منتقل می‌کند. این روش ساخت تونل، برای حفاری تونل های طولانی و با قطر کوچک مناسب است.
۴- روش شفت (Shaft)
در این روش ساخت تونل، ابتدا یک شفت عمیق حفر می‌شود و سپس تونل از داخل شفت ساخته می‌شود. این روش معمولاً برای تونل های عمودی یا باز در معابر شهری استفاده می‌شود.
۵- روش Pipe Jacking
در این روش، تونل با استفاده از لوله‌های قابل حرکت (پایپ جکینگ) ساخته می‌شود. لوله‌ها به صورت پیوسته به طول تونل اضافه میشوند و با پیشروی دستگاه جکینگ به طرف مقصد حرکت می‌کنند. این روش برای حفاری تونل‌های کوتاه و با قطر کوچک مناسب است.
پیشنهاد ناشر
ممکن است این را نیز بپسندید: بتن مگر چیست؟
انواع روش‌های بتن ریزی در فرآیند حفر تونل
بتن پاششی به لحاظ روش اجرا می‌تواند به دو دسته بتن پاششی خشک و بتن پاششی تر تقسیم شود.
۱- بتن پاششی خشک
در این روش، سنگدانه‌ها با سیمان ترکیب شده و حداکثر مقدار آب (تا ۵ درصد) به منظور جلوگیری از تولید گرد و غبار استفاده می‌شود. سپس ترکیب به وسیله دستگاهی به نام پمپ شاتکریت، با استفاده از هوای فشرده، به داخل لوله‌های لاستیکی پمپ شده و از طریق افشانه به سطح مورد نظر پاشیده می‌شود. در این روش، از دستگاه‌های کوچکی برای اجرا استفاده می‌شود و نیازی به کامیون‌های حمل و مخلوط بتن ندارد.
۲- بتن پاششی تر
در این روش، ابتدا مواد مربوط به بتن پاشی و آب توسط مخلوط کن بچینگ با یدگیر اختلاط می‌کنند و سپس توسط کامیون مخلوط کن به محل اجرا منتقل میشوند. سپس با استفاده از پمپ‌های ویژه، بتن تر روی سطح حفاری شده پاشیده می‌شود. در این روش حفر برای ساخت تونل، کیفیت مخلوط آسان‌تر قابل کنترل است، آلودگی محیط کمتر است و شدت جریان بالایی دارد. در افشانه، هوای فشرده با سرعت جریان ۳ تا ۲۰ مترمکعب بر دقیقه و با فشار ۳ بار افزوده می‌شود. هوای فشرده باعث افزایش سرعت بتن شده و بتن را به خوبی به سطح می‌چسباند.
عملیات اجرایی ساخت تونل
عملیات اجرایی ساخت تونل شامل مراحل زیر است:
۱- آماده‌سازی محل ساخت تونل
در این مرحله، محل ساخت آماده می‌شود. این شامل پاکسازی و تخریب ساختمان‌ها، انتقال خطوط زیرزمینی، عملیات زمین‌برداری و تهیه سایر تسهیلات مورد نیاز از قبیل مسیر دسترسی و محل نصب تجهیزات است.
۲- حفاری تونل
این مرحله شامل حفاری است. روش‌های مختلفی برای حفاری تونل وجود دارد که در بخش قبل به طور کامل به معرفی انواع آن پرداختیم. در این مرحله، تونل به طول مورد نیاز حفاری می‌شود و دیواره‌های تونل با استفاده از روش‌های پشت‌گیری و تثبیت تقویت میشوند.
۳- ساخت سازه‌های پشتیبانی
پس از حفاری تونل، سازه‌های پشتیبانی برای تثبیت تونل و جلوگیری از ریزش خاک و سنگ‌ها ساخته میشوند. این کار شامل نصب تیرهای پشتیبانی، تخلیه ورق‌های فولادی، اجرای سیستم‌های تثبیت مکانیکی (مانند بسترهای پیچی و بسترهای تزریقی) و سایر روش‌های تقویت است.
پیشنهاد ناشر
ممکن است این را نیز بپسندید: داربست مدولار
۴- نصب تجهیزات و تأسیسات
در این مرحله، تجهیزات و تأسیسات مورد نیاز برای عملکرد تونل نصب میشوند. این شامل سیستم‌های تهویه، روشنایی، آب‌رسانی، صوت‌گیری، اتصالات برق و انتقال داده، سیستم‌های اطفاء حریق و سایر تجهیزات است.
۵- تکمیل و تست
در این مرحله، عملیات نهایی روی تونل انجام می‌شود. این بخش شامل پوشش دادن دیواره‌های تونل با سطوح محافظ، پاکسازی و تمیزکاری تونل، آزمایش‌های جوشکاری و تست‌های عملکردی مانند آزمایش آب بندی، آزمایش فشار هوا و غیره است.
نقش قالب تونل لاینینگ در ساخت تونل
قالب تونل لاینینگ یک عنصر مهم است که برای ساخت دیواره‌های تونل استفاده می‌شود. این قالب‌ها به شکل موقتی در داخل تونل قرار می‌گیرند و مواد ساختمانی مثل بتن را در داخل آنها قرار می‌دهند. پس قالب تونل لاینینگ محصولی است که برای ریخته‌گری بتن در سطح مقاطع مدور، نعلی شکل، بیضوی و اشکال مشابه، در طول تونل استفاده می‌شود. این قالب‌ها برای ایجاد یکپارچگی و پیوستگی بتن در دیواره‌های تونل بسیار حائز اهمیت هستند.
با توجه به ابعاد بالا و وزن و فشار بالایی که بر قالب‌ها در ساخت تونل‌های آزادراه و راه‌آهن وارد می‌شود، استفاده از سیستم قالب تونل تخصصی و مقاوم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. شرکت‌های تخصصی، قالب‌های تونل لاینینگی را با استفاده از مواد مرغوب و تکنولوژی پیشرفته تولید می‌کنند تا تحمل وزن و فشار بتن ریخته شده را در طول عمر تونل به خوبی تضمین کنند.
استفاده از قالب‌های تونل لاینینگ باعث می‌شود که فرآیند ساخت و حفاری تونل به صورت سریعتر و کارآمدتری انجام شود. قالب‌های تونل لاینینگ باید دارای ساختاری محکم و پایدار باشند و قابلیت تحمل فشار و وزن بالا را داشته باشند. در نهایت، استفاده از قالب‌های تونل لاینینگ باعث کاهش هزینه‌ها و زمان ساخت و ایجاد تونل می‌شود و به سازگاری و یکپارچگی بین بخش‌های مختلف تونل کمک می‌کند.
پیشنهاد ناشر
ممکن است این را نیز بپسندید: قالب جدول خیابانی و دور باغچه ای
مطالعات زمین شناسی برای حفاری و ساخت تونل
در فرآیند تونل‌سازی، مطالعات زمین شناسی از اهمیت بسیاری برخوردار است و در مراحل مختلف پروژه برای تصمیم‌گیری‌های مهم استفاده می‌شود. در زیر به فازهای مختلف مطالعات زمین شناسی در تونل‌سازی اشاره خواهیم کرد:
۱-مطالعات زمین شناسی مقدماتی: در این مرحله، مطالعات میدانی و مرور اطلاعات موجود در منطقه صورت می‌گیرد. هدف اصلی این فاز، شناسایی اطلاعات اولیه مربوط به ساختار زمین شناسی، خصوصیات سنگ‌ها، آب زیرزمینی، وجود آب همراه (آب‌گذری)، ناپایداری‌های زمین و سایر عوامل مؤثر بر تونل‌سازی است.
۲- مطالعات زمین شناسی تفصیلی: در این مرحله، مطالعات زمین شناسی بیشتر و دقیق‌تری در منطقه انجام می‌شود. این شامل بررسی معماری سنگی، خواص مکانیکی سنگ، خصوصیات هیدرولوژیکی، تحلیل ژئوتکنیکی، ارزیابی لرزه‌خیزی، استفاده از روش‌های ژئوفیزیکی و سایر آزمایش‌های زمین شناسی است. در این مرحله، اطلاعات دقیق‌تری برای تصمیم‌گیری‌های فنی و طراحی و ساخت تونل به دست می‌آید.
۳- مطالعات زمین شناسی تکمیلی: در صورت لزوم، مطالعات زمین شناسی تکمیلی نیز انجام می‌شود. این شامل آزمایش‌های بیشتر در محل و بررسی تغییرات محیطی و زمین شناختی در طول زمان می‌شود. هدف اصلی این مرحله، کاهش عدم قطعیت‌ها و اطمینان درباره شرایط زمینی نهایی است.
با توجه به نتایج حاصل از مطالعات زمین شناسی، انتخاب مسیر تونل، روش حفاری، طراحی تونل، تحلیل هزینه و پایداری، بهبود مدیریت آب و زیست محیطی و سایر تصمیم‌گیری‌های مرتبط با پروژه انجام می‌شود.
انواع تونل‌ها
تونل‌ها به صورت گسترده‌ای در زمینه‌های مختلف و برای مقاصد متفاوت ساخته میشوند. در زیر به برخی از انواع تونل‌ها اشاره می‌کنیم:
۱- تونل‌های راه‌آهن
این نوع تونل‌ها برای عبور قطارها و وسایل نقلیه راه‌آهن از کوه‌ها و تپه‌ها ساخته میشوند. این تونل‌ها ممکن است در کوه‌ها حفر شوند یا از روش‌های حفاری تونل مانند TBM (تونل حفاری مکانیزه) استفاده کنند.
۲- تونل‌های جاده‌ای
این نوع تونل‌ها برای عبور خودروها و وسایل نقلیه راه‌انداز از کوه‌ها و تپه‌ها ساخته میشوند. آنها می‌توانند جزئی از یک جاده یا بزرگراه باشند و یا برای عبور از محدوده‌های مشخص شده در مسیر جاده ساخته شوند.
۳- تونل‌های آبی
این نوع تونل‌ها برای عبور آب از مناطقی مانند رودخانه‌ها، ساحل و زیر آب‌های سطحی ساخته میشوند. آنها ممکن است برای تأمین آب شرب، آبیاری، ایجاد تونل‌های آبی برای نیروگاه‌های برق آبی، تونل‌های جریان آب برای تولید انرژی هیدروالکتریک و غیره استفاده شوند.
۴- تونل‌های معدنی
این نوع تونل‌ها برای دسترسی به منابع معدنی مانند ذغال سنگ، مس، طلا، نقره و غیره ساخته میشوند. آنها می‌توانند بخشی از فرآیند استخراج معدن باشند و یا به عنوان مسیرهای حمل و نقل داخلی در معادن استفاده شوند.
۵- تونل‌های آب‌شور
ساخت تونل آب‌شور برای عبور آب از طریق کوه‌ها و تپه‌ها برای تأمین آب نمکی در مناطق خشک و بیابانی ساخته میشوند. این تونل‌ها به عنوان جزء از پروژه‌های تأمین آب استفاده میشوند.
۶- تونل‌های زیرزمینی شهری
این نوع تونل‌ها برای ایجاد شبکه‌های زیرزمینی در شهرها به منظور حمل و نقل عمومی، انتقال خطوط برقراردادهای ایمنی در تونل‌سازی به منظور حفظ سلامت و ایمنی کارکنان و جلوگیری از وقوع حوادث جدی در طول فرآیند ساخت و عملیات تونل اجرا میشوند.
بدون دیدگاه