تاریخچه حفر تونل

تونل چیست؟
«تونل» (Tunnel)، یک سازه مهندسی است که در دل کوه، زیر زمین، زیر آب و حتی سطح زمین ساخته می شود و مسیر مناسب برای حمل و نقل، هدایت آب و انتقال خطوط خدمات شهری را فراهم می کند.

تونل ها، طول مسیر مورد نیاز برای کاربری های مختلف و حجم عملیات مورد نیاز برای اجرای مسیر به روش های دیگر را کاهش می دهند.

کاربری های متنوع و مزایای متعدد تونل، گسترش تونل سازی و پیشرفت ماشین آلات مخصوص این فرآیند را به همراه داشته است. حفر تونل ها توسط تجهیزات و روش های مختلفی انجام می گیرد. حفاری توسط رودهدر، انفجار و دستگاه TBM، متداول ترین روش های تونلسازی هستند.

تاریخچه حفر تونل به چه دورانی باز می گردد؟
شروع تونل سازی توسط انسان به چندین هزار سال پیش باز می گردد.

انسان های ماقبل تاریخ، از روش های حفاری دستی به منظور ساخت فضای مناسب برای زندگی یا بزرگ تر کردن فضاهای موجود استفاده می کردند.

یکی از روش های جالب برای حفاری در محیط های سنگی، حرارت دادن به سنگ و ریختن آب بر روی آن بود.

این کار، با گسترش ترک های موجود، فرآیند حفاری را تسهیل می کرد. با ظهور تمدن های باستانی بزرگ، روش های متعددی برای ایجاد حفریات زیرزمینی شکل گرفتند.

در زمان تمدن های اولیه، حفر فضاهای زیرزمینی با استفاده از ابزارهای دستی انجام می شد.

در دوران تمدن بابل، تونل های زیرزمینی به طور گسترده برای مصارف کشاورزی مورد استفاده قرار می گرفتند.

توسعه ابزارآلات حفاری در دوران مصر باستان، امکان ایجاد فضاهای زیرزمینی در صخره های سنگی را فراهم کرد. این فضاها اغلب به منظور ساخت معابد ایجاد می شدند.

رومیان و یونانیان باستان معمولا از تونل ها برای انحراف و انتقال آب استفاده می کردند. یکی از بزرگ ترین سازه های زیرزمینی به جامانده از آن دوران، «تونل پاسیلیپو» (Pausilippo Tunnel) به طول 1.5 کیلومتر، ارتفاع 9 متر و عرض 7 متر است.

این تونل حدود 2060 سال پیش و به صورت دستی حفاری شد.

اولین پیشرفت جدی در حوزه تونل سازی، به سال 1681 میلادی (1060 شمسی) و حفاری کانالی به طول 160 متر با روش انفجار باروت مربوط می شود.

در سال 1850 میلادی (1229 شمسی)، باروت جای خود را نیتروگلیسیرین (ماده اصلی دینامیت) داد. در این دوران، حفر چال های انفجار (چالزنی) با استفاده از ماشین آلات مخصوص نیز توسعه یافت. اغلب این ماشین آلات از بخار و هوای فشرده برای تامین انرژی مورد نیاز خود استفاده می کردند.

در بین سال های 1820 تا 1865 میلادی (1199 تا 1234 شمسی)، روش جدید حفاری با استفاده سپرهای نگهدارنده زمین توسعه یافت.

این روش، امکان حفر دو تونل در زیر رودخانه تیمز در شهر لندن را فراهم کرد. تونلسازی در محیط های خاکی و سنگ های پرشکاف، خطراتی را به همراه داشت که باعث گسترش روش های بهسازی خاک به عنوان نگهداری موقت یا دائمی حفریات زیرزمینی شد.

در اوایل دهه 1900 میلادی (دهه 1280 شمسی)، بهسازی خاک محل حفاری توسط روش انجماد انجام می گرفت.

از دهه 1920 میلادی (دهه 1300 شمسی)، شاتکریت به عنوان یکی از گزینه های اصلی برای نگهداری موقت و دائمی تونل مطرح شد. بهسازی خاک به روش تزریق، گزینه دیگری بود که در دهه 1970 میلادی (دهه 1350 شمسی) گسترش زیادی پیدا کرد.

در سال 1931 میلادی (1330 شمسی)، اولین دستگاه جامبو دریل برای حفاری تونل انحراف آب در سد هوور مورد استفاده قرار گرفت.

این دستگاه از 24 تا 30 مته حفاری تشکیل می شد. در سال 1954 میلادی (1333 شمسی)، حین اجرای تونل انحراف آب سدی در داکوتای جنوبی، ماشین حفاری تونل یا TBM اختراع شد.

TBM، دستگاهی مکانیزه با مقطع دایره ای شکل است که بخش جلویی آن از چندین دیسک حفار تشکیل می شود.

اختراع این ماشین، حوزه تونل سازی را به طور کامل متحول کرد. امروزه اکثر تونل های مدرن و بزرگ در محیط های شهری با استفاده از TBM ساخته می شوند.