برخی از روش های ساخت تونل در عمران

تونل چگونه ساخته می شود ؟
تونل با استفاده از مواد منفجر یا ماشین آلات حفاری ساخته می شود.

از متداول ترین روش های ساخت تونل می توان به روش چالزنی و انفجار، NATM، حفاری با رودهدر، حفاری با چکش مکانیکی و حفاری با TBM اشاره کرد.

در ادامه به معرفی خلاصه ای از اصول مهندسی تونل برای هر یک از این روش ها می پردازیم.

تونلسازی به روش چالزنی و انفجار:
«چالزنی و انفجار» (Drilling and Blasting)، یکی از متداول ترین روش های حفر تونل معدنی، تونل انحراف آب و تونل حمل و نقل است.

در این روش، ابتدا الگوی چال های انفجاری با توجه به خواص ژئومکانیکی مواد موجود در مقطع تونل توسط مهندسان تهیه می شود.

کارکنان اجرا با استفاده از دستگاه های حفار و محور (آکس) مشخص شده توسط نقشه بردار، چال ها را بر اساس الگوی پیشنهادی بر روی مقطع حفر می کنند.

در مرحله بعد، عوامل آتشباری با نظارت کارشناسان آتشبار، مواد منفجره ای نظیر آنفو را درون چال های حفر شده قرار می دهند.

پس از تکمیل فرآیند و تخلیه محل تا شعاع ایمن، انفجار چال ها صورت می گیرد. به این ترتیب، مقطع تونل به مقدار مشخص و با توجه به طول چال ها پیشروی می کند.

پس از اتمام فرآیند چالزنی و انفجار، کارشناسان از ایمن بودن محل اطمینان حاصل می کنند. در مرحله بعد، مواد منفجر شده توسط ماشین آلات باربری به محل دیگری منتقل می شوند.

سپس، نصب سیستم نگهداری (راک بولت، شاتکریت و یا قاب) بر روی بخش پیشروی کرده و آماده سازی جبهه کار جدید برای تکرار فرآیندهای قبلی انجام می گیرد.

دستیابی به نتیجه مطلوب در روش چالزنی و انفجار، نیازمند بررسی دقیق جنس مواد، حفاری با طول کامل و دقیق بر اساس الگوی پیشنهادی، تخمین مناسب مواد منفجره مورد نیاز برای هر چال، پر کردن مناسب چال ها و دیگر نکات فنی و ایمنی است.

با رعایت این مسائل، پیشروی بر اساس برنامه خواهد بود. علاوه بر این، میزان اضافه حفاری یا کسری حفاری سطوح نیز به حداقل می رسد.

روش تونلسازی جدید اتریشی:
«روش تونلسازی اتریشی جدید» (New Austrian Tunnelling Method) یا به اختصار «ان اِی تی اِم» (NATM)، یکی از روش های مدرن طراحی و اجرای حفریات زیرزمینی است.

NATM، با توجه به نوع سنگ مسیر و تنش های زمین شناسی، از سیستم های مختلف نگهداری برای تامین ایمنی مقطع حفر شده استفاده می کند.

کنترل بسیار بالای فعالیت های اجرایی و بهره گیری از مقاومت ذاتی سنگ های دربرگیرنده، استفاده از المان های تقویت کننده و هزینه اجرای تونل را به حداقل می رساند.

این روش، معمولا در نواحی کوهستانی مورد استفاده قرار می گیرد.

بسیاری از تونل های مدرن با استفاده از روش NATM ساخته می شوند.

روند کلی این روش به صورت زیر است:

• چالزنی مقطع و خرج گذاری چال ها با استفاده تجهیزاتی نظیر جامبو دریل.
• انفجار و خروج مواد استخراجی.
• پاشیدن شاتکریت، نصب راک بولت و قاب گذاری با توجه به سطح پایداری (طبقه بندی توده سنگ) و تنش مواد دربرگیرنده.
• اجرای صفحات آب بند بر روی سطح تونل از بخش ورودی (پس از گذشت چند پاس از پیشروی).
• نصب پوشش بتنی (لاینینگ) تونل از بخش ورودی.

در طی تمام فرآیندهای بالا، وضعیت تونل همواره با استفاده از ابزار دقیق پیشرفته و پیچیده کنترل می شود.

NATM، امکان اجرای ایمن و اقتصادی تونل هایی با مقطع بزرگ و طولانی را فراهم می کند. همین ویژگی، باعث محبوبیت روزافزون آن شده است.

روش های دیگر حفر تونل:
در بخش های قبلی، روش های متداول حفر تونل را معرفی کردیم.

از دیگر تکنیک های قدیمی و جدید تونلسازی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

حفر تونل با احداث شفت یا چاه:
به منظور ساخت تونل در اعماق زیاد، ابتدا یک شفت از سطح زمین تا کف محور تونل پیشنهادی حفر می شود. سپس، با انتقال تجهیزات حفاری به انتهای شفت، اجرای تونل انجام می گیرد.

حفر تونل به روش لوله رانی یا «پایپ جکینگ» (Pipe Jacking):
این روش برای احداث تونل در زیر سازه های موجود نظیر راه، راه آهن و غیره کاربرد دارد. در پایپ جکینگ، لوله های مخصوص، با استفاده از فشار جک های هیدرولیکی به زیرِ زمین رانده می شوند.

حداکثر قطر تونل در این روش، حدود 3 متر است. روش «باکس جکینگ» (Box Jacking) نیز مانند پایپ جکینگ اما با تجهیزات جعبه ای شکل است.

ساخت تونل زیرآبی:
اجرای تونل زیر آب یا با استفاده از تیوب های غوطه ور یا با حفر فضای زیر کف آب انجام می گیرد. هزینه های این روش ها بسیار بیشتر از روش های دیگر است.