به راهرو زیرزمینی افقی یا مورب که به منظور خاصی با طول و ابعاد مشخص حفر می شود و ممکن است از یک یا دو طرف به هوای آزاد راه داشته باشد تونل می گویند. یا به طور عام، تونل به تمام فضاهای زیر زمینی که برای استخراج مواد معدنی، رفت و آمد وسایط نقلیه، حرکت قطارها، انتقال تأسیسات، انتقال آب و پدافند غیرعامل، اطلاق می شود.
از آنجا که احداث تونل ها معمولاً بر عناصر طبیعی پیرامون مانند خاک و سنگ تأثیر می گذارد، توجه ویژه در مورد کاهش اثرات مخرب آن ضروری است، چرا که این امر سبب از بین رفتن تعادل طبیعی این عناصر می شود. به همین علت است که هدف اصلی در انواع روش های حفاری به حداقل رساندن تغییرات زمین در زمان حفاری است.
همچنین یکی از مهم ترین عوامل اصلی در زمینه پیشرفت و تکامل صنعت تونل سازی، پیشرفت هایی است که در مورد روش های حفاری تونل انجام گرفته است. از جمله روش های حفاری که بدین منظور ابداع شده اند می توان از روش های سنتی ابتدایی، روش های حفاری و حفاظت مرحله به مرحله، روش های حفاری با ماشین آلات اختصاصی، روش حفاری تمام مقطع و... نام برد.
اطلاعات کافی از لایه های زمین ساختاری و تغییر در پارامترهای مکانیک سنگ تأثیر زیادی در انتخاب روش های اجرا دارد، اکنون فاکتور مهمی در توفیق تونل های پیشرفته امروزی است. چنین پیش بینی و هشدار هایی در اجرا، امکان به موقع برآورد دقیق هزینه ها و لجستیک آن را برای رفع موانع در طراحی تونل سبب شده و به دنبال آن پیش بینی هر چه دقیق تر، موجب تونل سازی مقرون به صرفه در خطرات همیشگی زیر زمین است.
مراحل تونل سازی
مراحل احداث و آماده سازی تونل ها به شرح زیر است.
تونل سازی اتریشی NATM
در فاصله سال های 1957 تا 1965 در اتریش ابداع شد. نام این روش در سال 1962 در سالزبورگ و جهت تمیز از روش قدیمی تونل سازی اتریشی اعطا شد. ایده نخستین این روش عبارت است از استفاده از فشارهای زمین شناسی در برگیرنده توده سنگ جهت مقاوم سازی و نگهداری تونل. باید گفت که امروزه مطالعات گسترده ای از سوی متخصصین علم مکانیک سنگ در ارائه طرحی مطمئن برای نگهداری فضاهای زیرزمینی صورت می گیرد که بتواند سیستم نگهداری را به گونه ای طراحی کند که علاوه بر ایمن بودن، از نظر اقتصادی نیز معقول باشد.
ویژگی های اساسی ناتم
ناتم روشی مبتنی بر تابع نگاری رفتار توده های سنگ تحت بار و مونیتورینگ عملیات ساختمان زیرزمینی سنگ است. واقعیت این است که ناتم به عنوان یک مرحله از حفاری و نیز تکنیک های نگهداری مطرح نیست. ناتم بر هفت ویژگی استوار است.
1 -بسیج مقاومت توده سنگ
این متد بر مقاومت ذاتی توده سنگ پیرامون به عنوان یک جز اصلی نگهداری شده در تونل، تکیه می کند. تکیه گاه اولیه طوری هدایت می شود که سنگ را قاد ر سازد تا بر خودش تکیه کند.
2 -حمایت شاتکریت
سست کردن و نیز تغییر شکل بی اندازه سنگ می بایست به حداقل برسد. این امر با مهیاکردن لایه های نازک شاتکریت بلافاصله پس از پیشروی جبهه کار حاصل می آید.
3-اندازه گیری
هرگونه تغییر شکل ناشی از حفاری باید اندازه گرفته شود. ناتم به نصب تجهیزات اندازه گیری در سطح بالایی نیاز دارد. این در آستر، زمین و گمانه ها جاسازی می شود.
4-تکیه گاه انعطاف پذیر
آسترگیری اولیه نازک است و شرایط لایه بندی اخیر را بازتاب می دهد. این مدل به کارگیری، نسبت به تکیه گاه مجهول سریعتر به کار میآید و موثر می شود. مقاوم سازی با یک آستر بتنی ضخیم به دست نمیآید بلکه با یک ترکیب منعطف از پیچ سنگ، سیم تنیده و شیارهای فولادی حاصل می شود.
5-بستن وارونگی
بستن سریع وارونگی و ایجاد حلقه حامل بار دارای اهمیت است. این امر در تونل های حفر شده در زمین های نرم بسیار وخیم است، جایی که هیچ مقطعی از تونل نباید به طور موقت رها شود.
6-ترتیب قراردادی
دانش ناتم بر اساس اندازه گیری مونیتورینگ پایه ریزی شده است. تغییر در متد تکیه گاه و ساختمان امکان پذیر است. این تنها در شرایطی ممکن است که سیستم قراردادی فادر به تغییرات باشد.
7-اندازه گیری پشتیبانی رده بندی توده سنگ
رده های اصلی سنگ برای تونل و پشتیبانی متناظر آن موجود است. اینها برای هدایت در زمینه تقویت تونل بکار می روند.بنابراین اصول زیر به طور کلی قابل اعمال هستند:
تخمین عامل زمان بستگی به موارد زیر دارد:
از این سه نرخ دگرشکلی و زمان پابرجایی می تواند استنتاج شده و با رفتار واقعی تونل در حین ساختمان تطبیق و کنترل شود.
هرجا که دگرشکلی ها زیاد بود و یا سست شدن توده سنگ انتظار می رود، می بایست از تماس کامل تکیه گاه اولیه با جدار تونل در محل برخورد اطمینان حاصل آید. این امر با بکار گرفتن شاتکریت به بهترین نحو حاصل می شود.تکیه گاه اولیه باید نازک و دارای صلبیت خمشی پایین باشد، از این رو گشتاورهای خمشی پایین آورده و وقوع شکستگی ها در اثر خمش به حداقل می رسد.
افزایش نگهداری با شبکه توری اضافی، قاب های فولادی، سیم های فولادی، سیم مهارها یا میل مهارها حاصل میآید نه با آسترگیری ضخیمتری نوع و مقدار تکیه گاه و زمان نصب، از نتایج اندازه گیری دگرشکلی ها تعیین می شود. از نظر استاتیکی تونل را می توان لوله ای ضخیم (یا حلقه ای دوبعدی) که از توده، سنگ و آسترگیری تشکیل یافته در نظر گرفت.
از آنجا که یک لوله مساعدترین ویژگی پایداری را بدون آنکاه درز داشته باشد داراست، بستن همزمان کف تونل در هنگامی که سنگ دارای مقاومت کافی نباشد دارای اهمیت است. رفتار توده سنگ با بستن به موقع کف تونل تعیین می شود. پیشروی های زیاد در طاق منجر به دیر بسته شدن کف و آن هم منجر به تشکیل لوله نیمه آسترگیری اولیه شده که نتیجه آن بروز گشتاورهای بزرگ خمشی درجهت محور تونل است که منجر به ایجاد تمرکز تنش زیاد در سنگ، در پای دیواره های جانبی می شود.
حفاری پیشانی کامل، بهترین روش برای دستیابی یک توزیع یکنواخت تنش است. هر چند که در سنگ های سست، حفاری بخش بخش، برای پایداری در حین ساختمان ممکن است لزوم پیدا کند.روند حفاری و نگهداری برای پایداری مهم است. زیرا آنها عامل زمان توده سنگ را تحت تأثیر قرار می دهند. تغییر در طول دوره حفاری، زمان بستن کف، طول پیشروی طاق، مقاومت و زمان نصب تکیه گاه تماماً به طور سیستماتیک برای کنترل فرایند توزیع مجدد تنش و پایدارسازی به کار گرفته می شوند.
در موارد آستربندی مضاعف، آستربندی نهایی باید همچنان نازک باشد. تنش عمود می باید بر روی تمام سطح تماس بین آستربندی ها منتقل شده و تنش برشی در سطح برخورد می باید پایین باشد.کل سیستم، توده سنگ به اضافه پوشش می بایست با نگهداری اولیه پایدار شوند.در صورت خورنده بودن آب های زیرزمینی آستربندی نهایی می بایست قادر به پایدار سازی توده سنگ به تنهایی باشد. سیم مهارها تنها می توانند به عنوان یک نگهدارنده دائمی تلقی شوند، البته در صورتی که از گزند خورندگی در محیط های خاص در امان باشند.
برای کنترل ایمنی سازه تونل، اندازه گیری تنش بتن و تنش برخورد در مرز بین سنگ و آستربندی ضرورت دارد. اندازه گیری دگرشکلی ها همچنان ادامه پیدا می کند.فشار ایستایی آب بر روی پوشش و فشار جریان در توده سنگ با زهکشی مناسب پایین آورده می شود. به طوری که از این اصول دریافت می شود، ناتم روند و دستور کاری نیست که با دنبال کردن آن به نتیجه مورد نظر رسید بلکه عبارت است از مجموعه ای از ایده ها که به ویژگی های زمین شناسی منطقه توجه ویژه ای دارد.
این روش در نتیجه تجربیات متعدد در کار تونلزنی به دست آمده است و برای به دست آوردن هر یک از این ایده ها و نیز جمع بندی آنها به عنوان یک روش سال های زیادی وقت صرف شده است. نوآوری اساسی این ایده، یک فن ساختمانی یا یک روش خاص محاسباتی نیست، اما برای ساختمان تونل در توده سنگ و چگونگی برخورد با آن ارائه طریق می نماید.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
