انواع روش های پایدارسازی و نگهداری تونل

3677

در این پست به تفصیل روش های مختلف پایدارسازی و نگهداری تونل شامل روش های پیش نگه دارنده، نگهداری اولیه و ثانویه را تشریح می کنیم.

مقدمه

اولین قدم بعد از انتخاب روش حفاری تونل، (طبق ضابطه شماره ۶۸۴) کنترل پایداری تونل ها جهت تامین ایمنی لازم در زمان حفاری و همین طور پایداری بلند مدت آنها است.

بطور کلی زمین در شرایط طبیعی، تحت نیروی ثقل و نیروهای تکتونیکی قرار دارد.

در اثر حفر تونل تعادل میان این نیروها به هم می خورد و وضعیت تنش جدیدی بوجود می آید که ممکن است زمین اطراف تونل را به مرحله گسیختگی برساند.

بطور مثال در توده سنگ ها، درزه های طبیعی و درزه های ایجاد شده در اثر حفاری تونل می تواند موجب ناپایداری زمین اطراف تونل شده و ممکن است که این ناپایداری به صورت سقوط چند بلوک تا فروکش کامل زمین اطراف تونل بینجامد.

سیستم های نگهداری تونل شامل سه روش زیر می باشند :

  • نگهداری بلوک های رها شده
  • اعمال فشار محصور به زمین اطراف دیواره تونل
  • بهسازی و تحکیم زمین

جدول ۱ انواع سیستم های نگهداری تونل ها را نشان می دهد.

جدول ۱- انواع سیستم های نگهداری تونل ها

انواع روش های نگهداری تونل

روش اول : پیش نگهدارنده ها

بهسازی زمین یا روندهای تقویت آن برای تونل سازی در زمین های نرم و شرایط ژئوتکنیکی مشکل، ضرورت دارد.

در زمین های رانشی همچون ماسه ها با لایه های آبدار، سنگهای فشارنده یا خرد شده و جاهایی که بدون حفاظ ماندن ناحیه ای کوچک برای زمانی کوتاه، خطرناک باشد و در حقیقت زمان خود نگهداری به اندازه ای کم باشد که نصب نگهداری باید جلوتر از حفاری صورت گیرد، انجام پیش نگهداری ضرورت خواهد یافت.

برای حل مشکلات نگهداری تونل در سنگ های ناسالم و زمین های ریزشی اعم از قبل از حفاری و یا ضمن حفاری، راه حل عمومی وجود ندارد بلکه بسته به شرایط خاص پروژه روش اجرایی متناسب با آن ارائه می گردد.

جدول ۲ لزوم استفاده از روشهای بهسازی زمین را در تونل سازی نشان می دهد.

بهسازی تونل

جدول ۲- لزوم بهسازی در تونل سازی

تزریق

تزریق روشی است که بوسیله آن مخلوطی از سیمان و آب و یا تلفیقی از چند ماده مختلف (آمیزه تزریق) با فشار مناسب به داخل خلل و فرج و درز و شکاف و یا حفره های تشکیلات سنگی و خاکی رانده می شود تا موجب بهبود مشخصات فیزیکی و مکانیکی آنها گردد.

در حقیقت این عمل باعث کاهش نفوذپذیری، کاهش بهم فشردگی، افزایش مدول تغییر شکل و افزایش مقاومت و ظرفیت باربری محیط می شود.

معمولاً انواع روش های تزریق را به دو صورت در حفاری تونلها می توان بکار برد.

از این روش ها می توان بعنوان روش های حفاظتی قبل از حفر تونل که به آن پیش تزریق می گویند یا به عنوان روش های بهسازی پس از حفر تونل که به آن پس تزریق می گویند استفاده کرد.

روش های پیش تیر زنی یا فورپلینگ

در روش های فورپلینگ از روش های نگهداری تونل عمدتاً چال هایی به موازات محور تونل از بالای سینه کار حفر می شود و تثبیت سینه کار و زمین اطراف با نصب لوله های فولادی، پلی اتیلن و فایبرگلاس و انجام تزریق در این چال ها و اطراف آن، صورت می گیرد.

به بیان دیگر در این روش قوسی از ستون های افقی (چتر حفاظتی) بر روی تونل تشکیل می گرد.

مزایای استفاده از روش فورپلینگ به شرح ذیل می باشد :

۱- این روش از نظر اجرا بسیارساده است و نیاز به ماشین آلات خاص که خارج از محدوده تونل سازی به صورت متعارف می باشد، ندارد و یک روش انعطاف پذیر و قابل ترکیب با دیگر تکنیک ها و روش های تحکیمی می باشد.

۲- با اجرای این روش پایداری جبهه کار افزایش یافته و از نشست های سطحی تونل های حفر شده به مقدار زیادی جلوگیری می شود.
همچنین ایمنی حین اجرای عملیات حفاری تونل با تحکیم سقف، افزایش می یابد.

شکل های ۱ تا ۳ روش اجرای فورپلینگ از روش های نگهداری تونل را نشان می دهد.

فورپلینگ در نگهداری تونل

شکل ۱- شمای سه بعدی از اجرای روش فورپلینگ

پایدارسازی تونل با فورپلینگ

شکل ۲- نمایی از از نحوه اجرای فورپلینگ در تونل ها

روش فورپلینگ در تونل

شکل ۳- نمایی دیگر از از نحوه اجرای فورپلینگ در تونل ها

شکل ۴ انواع قوس های تقویت کننده (چترهای حفاظتی) اطراف تونل ها را با استفاده از روش های پیش تزریق یا فورپلینگ نشان می دهد.

شکل 4

شکل ۴- انواع قوس های تقویت کننده (چترهای حفاظتی) اطراف یک تونل

انجماد

در این روش که از روش های نگهداری تونل است، هدف پایین آوردن دمای آب موجود در فضاهای خالی توده خاکی و سنگی به زیر نقطه انجماد آن است.

آب های منجمد شده به عنوان یک سیمان عمل کرده لذا زمان خود ایستایی زمین افزایش می یابد.

عموماً مواد مورد استفاده برای انجماد، شورآب یا نیتروژن مایع است.

فرآیند انجماد آب باعث افزایش حجم آب موجود در محیط می شود که ممکن است مشکلات زیادی برای پروژه بدنبال داشته باشد.

نشست سطح زمین پس از انجام عملیات حفاری زیرزمینی از جمله مشکلات اصلی این روش بشمار می رود.

انجماد روشی پرهزینه بوده و فقط در شرایط خاص و استثنایی کاربرد دارد.

زهکشی

روش زهکشی از روش های نگهداری تونل، شامل تکنیک هایی است که هدف از اجرای آنها دور کردن آب از محیط، خارج کردن آن از توده سنگ و خاک و تحت کنترل درآوردن و هدایت آن به خارج از محدوده پروژه است.

در صورت زهکشی و حذف بار هیدرولیکی وارد بر سینه کار، پایداری بهتری برای جبهه کار پیشروی ایجاد می شود.

البته کاهش سطح پیزومتریک آب، انتقال ذرات ریز از محل، تجزیه ژیپس، تحکیم و دیگر عوامل امکان ایجاد نشست در سطح زمین پس از زهکشی خواهد شد.

هوای فشرده

هوای فشرده برای بهبود زمین های ناپایدار مورد استفاده قرار می گیرد.

عمده کاربرد این روش جلوگیری از ریزش مواد ریزشی و نرم به محوطه حفاری است.

فشار هوا در جبهه کار تونل آب را در توده پس زده و ضمن خشک نمودن آن مقاومت زمین را بالا می برد.

فشار هوا نباید تا آن حد بالا باشد که موجب راندن آب به سطح زمین یا تخریب ساختار خاک گردد.

روش دوم : سیستم نگهداری اولیه

سیستم نگهداری اولیه معمولاً همراه با حفاری تونل نصب و اجرا می شود و هدف از اجرای آن تثبیت و نگهداری تونل پس از حفاری و تامین ایمنی کارگران و تجهیزات می باشد.

سیستم نگهداری اولیه می تواند شامل موارد ذیل باشد که یا به تنهایی یا بصورت ترکیبی استفاده می شوند:

  • میل مهارها و راک بولتها
  • شاتکریت
  • توری سیمی (مش) و شاتکریت
  • قابهای فلزی
  • تیرهای مشبک (لتیس گریدر)

راک بولتها و میل مهارها

اجرای راک بولت و میل مهار عبارت از داخل کردن میل ها در یک چال و سپس محکم نمودن آن به زمین از طریق گیرانداختن، چسباندن و یا اصطکاک می باشد.

این نوع روش نگهداری تونل از مزایای بسیاری برخوردار هستند که مهمترین آنها عبارتند از :

  • امکان مکانیزه کردن عملیات راک بولت زنی و میل مهار کوبی
  • اشغال عرض کمتر تونل
  • نگهداری مقاطع بزرگ بویژه مغارهای مرتفع که نگهداری آنها با هیچ یک از روش های نگهداری دیگر ممکن نیست.

از سوی دیگر دو ویژگی میل مهار و راک بولت، آنها را از سایر روش های پایدارسازی و نگهداری تونل متمایز می سازد :

  • راک بولت و میل مهار و همچنین صفحه آنها، نیروی محصورکننده به دیواره تونل اعمال می کند که باعث ایجاد نیروی عکس العمل یکنواختی در زمین، در همان دیواره و در همان راستا می شود. اما در دیگر وسایل نگهداری این نیروی عکس العمل در دیواره مقابل ایجاد می شود.
  • داخل شدن میله فولادی در زمین موجب افزایش مقاومت توده می شود (شبیه به عملکرد آرماتور در بتن مسلح).

شکل ۵ نحوه استفاده از راک بولت ها را نشان می دهد.

راک بولت در تونل

شکل ۵- استفاده از راک بولت جهت تحکیم سقف و دیواره تونل

معمولاً راک بولت ها را بر حسب نوع عملکرد و روش نصب به دو نوع تقسیم می کنند:

  • راک بولت ها با مهار نقطه ای
  • راک بولت ها با مهار تمام طول یا تزریقی

انواع دیگری از راک بولت ها نیز امروزه برای نگهداری تونل مورد استفاده هستند که برای شرایط خاصی طراحی می شوند.

برای مثال می توان راک بولت های تسلیمی را نام برد که در سنگ های ضعیف یا نرم کاربرد دارند.

راک بولت های با مهار نقطه ای (پیچ تحت کشش)

راک بولت های با مهار نقطه ای از سه بخش تشکیل شده اند که عبارتند از:

  • بخش انتهایی که باید در داخل سنگ گیردار شود.
  • بخش بدنه که همان میله اصلی راک بولت است.
  • بخش ابتدایی یا سر راک بولت که بوسیله پیچ و مهره در سطح سنگ تثبیت می گردد.

بر حسب نوع مکانیسم گیردار شدن انتهای راک بولت، این نوع راک بولت ها را می توان در سه گروه اصلی طبقه بندی نمود:

  • راک بولت با انتهای شکافتنی
  • راک بولت با انتهای پوسته منبسط شونده
  • راک بولت با انتهای تزریقی

قطر بدنه راک بولت ها متفاوت می باشد و معمولاً حدود ۱۶ تا ۲۵ میلیمتر ساخته می شود.

سطح میله پیچ ممکن است صاف یا عاجدار باشد.

تنش تسلیم پیچ های فولادی عامل اصلی طراحی و انتخاب تعداد و ابعاد آنها در یک پروژه می باشد.

فولاد سازنده پیچ ها تنش تسلیمی بین ۲۰۰ تا ۵۰۰ مگاپاسکال دارد.

راک بولت ها با مهار تمام طول (تزریقی)

در لایه هایی که راک بولت ها با مهار نقطه ای کارایی لازم را ندارند و یا از جابجایی های مختصر به موازات لایه ها باید ممانعت به عمل آید از راک بولت های با مهار تمام طول استفاده می شود.

کاربرد این نوع راک بولت ها در سال های اخیر که رزین های سریعاً سفت شونده توسعه یافته اند، بشدت افزایش یافته بطوری که حتی در محل هایی که کارهای عمرانی در آن قبلاً بسیار مشکل و یا غیر ممکن بوده امروز با استفاده از این نوع راک بولت ها به آسانی انجام می گیرد.

عموماً راک بولت ها با مهار تمام طول از سه قسمت ذیل تشکیل شده اند:

  • قسمت میله فولادی (ساقه)
  • پلیت باربر و تزریقی که ممکن است سیمان یا رزین باشد (همین ماده تزریقی است که این راک بولت ها را از راک بولت های با مهار نقطه ای متمایز می کند)
  • جدار میله راک بولت که به صورت عاجدار است و انتهایی به شکل مخروطی یا تبری دارد که به سهولت وارد مواد تزریقی داخل چال می گردد.

شاتکریت

بتن یا ملاتی که توسط هوای فشرده بر روی سطح پاشیده می شود را شاتکریت می نامند.

وظیفه شاتکریت در نگهداری تونل این است که پوششی نیمه سخت را بلافاصله بر روی سنگ یا خاک حفاری شده ایجاد کند.

شاتکریت برای آنکه خوب به سطح سنگ بچسبد باید دارای مقاومت اولیه بالا، درجه بالای شکل پذیری و چقرمگی بوده و جلوی حرکت زمین را بگیرد.

شاتکریت با قابلیتی که برای تحمل برش و لنگر داشته و با توجه به قدرت چسبندگی به سطح سنگ، از لغزش گوه های دارای امکان و استعداد ریزش جلوگیری می کند.

شاتکریت همچنین می تواند مانند یک پوسته عمل کرده و بارهای شعاعی را تحمل کند.

شاتکریت در زمین های نرم به عنوان محافظت کننده دیواره و سقف تونل از هوازدگی و تخریب تدریجی عمل می کند.

به علاوه شاتکریت در تونل هایی که نگهداری آنها با میل مهار انجام شده است، به عنوان مکمل نگهداری (همراه با توری سیمی) به کار گرفته می شود.

مصالح مورد استفاده در شاتکریت شامل سیمان، شن، ماسه، آب و احتمالاّ مواد افزودنی و در بعضی شرایط نیز الیاف های فولادی یا پلاستیکی هستند.

مواد افزودنی مورد استفاده در شاتکریت شامل زودگیرها، روان سازها و ضد یخ ها هستند.

شاتکریت در بعضی از زمین ها مثل مارن که در هوای آزاد قابلیت تورم و تورق دارند، می تواند بسیار مفید باشد و از هوازدگی آنها جلوگیری کند.

اما اگر زمین آب دار باشد، شاتکریت کارایی چندانی نداشته و چسبندگی خوبی با زمین ایجاد نمی کند، علاوه بر این آب های زیرزمینی معمولاً سولفاته هستند و سیمان را از بین می برند.

شاتکریت به دو روش شاتکریت با مخلوط خشک و شاتکریت با مخلوط تر اجرا می شود.

شاتکریت با مخلوط خشک

در این روش مصالح بصورت خشک با یکدیگر مخلوط شده و در هنگام پاشیدن روی سطح کار، توسط نازل آب اضافه می شود.

از این روش برای کارهای تعمیراتی، روکش و تعمیرات به ضخامت کمتر از ۱۰ سانتی متر استفاده می شود و از طرفی بدلیل فقدان مصالح سنگی درشت دانه، از این روش برای کارهایی که مقاومت مکانیکی مطرح نباشد، استفاده می شود.

شاتکریت با مخلوط تر

در این روش بتن با اسلمپ پایین به داخل پمپ شاتکریت ریخته می شود و پس از عبور لوله انتقال به سر نازل رسیده و از آنجا به سطح کار پاشیده می شود.

از مخلوط تر در مکان هائی که مقاومت فشاری مورد نظر است، استفاده می شود و از طرفی در این روش امکان اجرای دیوار بتنی با ضخامت ۵۰ سانتی متر و ۲۰ سانتی متر برای سقف در یک مرحله امکان پذیر است.

مقایسه دو روش شاتکریت با مخلوط خشک و شاتکریت با مخلوط تر

شاتکریت با مخلوط تر

  • هنگام پخش ریخت و پاش کمتر است
  • گرد و غبار کمتر تولید می کند
  • کنترل نسبت آب به سیمان عملی است
  • سهولت بیشتر در کنترل کیفی مصالح بعلت یکسانی تولید مصالح در بتن و شاتکریت
  • نحوه اجرای شاتکریت تر چندان به مهارت حساسیت ندارد، زیرا تنظیم آب بعهده اجراء کننده نمی باشد.
  • مامور بتن پاش مستقیماً سرعت برخورد ذرات و دانه ها را کنترل می کند و به این ترتیب تراکم مخلوط با تنظیم جریان هوا در دهانه پخش، عملی میشود
  • دستگاه به آسانی تمیز می شود
  • هزینه نگهداری کمتر است.

شاتکریت با مخلوط خشک

  • با شرایط متغیر زمین انطباق بیشتری دارد، بویژه وقتی که با آب مواجه می شود.
  • وسایل و دستگاه های مورد نیاز در مخلوط خشک نوعاً ارزانتر بوده و مجموعه بیشتری از وسائل در اختیار است.
  • ماشین های مخلوط خشک نوعاً کوچکتر هستند و به این ترتیب قابلیت انطباق بیشتر در تونل هایی که با محدودیت فضا روبرو هستند، دارند.
  • ممکن است به همه دانه ها آب نرسد و هیدراته نشده باقی بمانند.
  • در محل کارگاه گرد و غبار ناشی از پراکنده شدن دانه سیمان زیاد است.
  • بدلیل نچسبیدن ملات (بدلیل هیدراته نشدن) پرتی کار زیاد است.

شاتکریت الیافی

به علت اینکه شاتکریت غیر مسلح یک ماده شکننده و دارای مقاومت کششی خیلی کمی می باشد، باید در برابر تنش های وارده تقویت گردد که به این منظور امروزه از توری سیمی (مش) یا الیاف مصنوعی جهت تقویت آن استفاده می شود.

در شاتکریت الیافی از سیلیکافوم که در مخلوط سیمان و یا از فیبرهای فولادی یا شیشه ای که به مخلوط شاتکریت اضافه می شود، استفاده می گردد.

توری های سیمی (مش)

با استفاده از توری های سیمی، قطعاتی را که امکان نگهداری آنها توسط میل مهار وجود ندارد و یا لق و جدا شده هستند را می توان در جای خود نگهداشت.

همچنین از توری های سیمی بصورت ترکیبی با شاتکریت نیز می توان استفاده نمود.

توری های سیمی به دو صورت مختلف می باشد :

  • توری های بافته شده که بسیار انعطاف پذیر و قابل حمل بوده و به راحتی روی سقف یا دیواره تونل نصب می شوند و شکل ناهمواری های زمین را به خود می گیرند.
  • توری های جوش شده شامل دو رشته میلگرد نازک عمود بر هم که محل اتصال آنها به هم جوش شده و به همین دلیل بسیار صلب تر از توری های بافته شده هستند.

شکل ۶ و ۷ یک نمونه توری سیمی و نحوه نصب آن در حفاری با TBM را نشان می دهد.

توری سیمی در تونل

شکل ۶- توری سیمی

پایدارسازی تونل با توری سیمی

شکل ۷- نحوه نصب توری سینی در حفاری با TBM

قاب های فلزی

قاب های فلزی معمولاّ از پروفیل های صاف یا خم شده I یا H که با پیچ به هم متصل شده اند و به شکل هایی مانند قوس دایروی یا خمیده با پایه های مستقیم عمودی یا به شکل نعل اسبی با پایه های خمیده و بعضی اوقات با کف بندی های صاف یا خمیده ساخته می شوند.

قابهای فلزی تمام دایروی و پروفیل هایی با مقاطع دیگر نیز هنوز استفاده می شوند.

از قاب های فلزی جهت اعمال فشار محصور کننده یکنواخت به جداره تونل استفاده می شود.

در ضمن قاب های فلزی به دلیل قابلیت تحمل تغییر شکل های زیاد قبل از گسیختگی، قادرند تا شرایط نامساعد احتمالی را نشان دهند تا اجراکنندگان در این فاصله بتوانند تمهیدات لازم را به موقع به کار گیرند.

قاب های فلزی معمولاً به منظور نگهداری پرتال ها، تقاطع ها، اتاقک شروع حفاری TBM و همچنین در سنگ های سست که به روش چال زنی و آتشباری حفاری می شوند، به کار می روند.

قاب های فلزی در زمین های سستی که توسط TBM حفاری می شوند و نیاز به یک تکیه گاه و صفحه باربر برای پیشروی TBM است نیز به کار می روند.

قطعات و گوه های چوبی به طور سنتی برای پرکردن فضای بین قاب و سنگ، با فشار بین این دو، قرار داده می شوند.

قطعات چوبی را که برای نگهداری تونل ضروری نیستند قبل از اجرای سیستم نگهداری ثانویه (پوشش داخلی) از محل خارج می کنند.

اخیراً برای پرکردن از بلوک های بتنی یا فولادی استفاده می شود.

کار با این روش بسیار سخت تر است و روش انعطاف پذیرتر استفاده از کیسه هایی است که بتن به درون آنها پمپ می شود.

این کیسه ها به شکل سنگ حفاری شده در می آیند و سطح تماس محکمی را با سنگ شکل می دهند.

شکل های ۸ و ۹ نحوه اجرای سیستم نگهداری اولیه بصورت ترکیبی از قاب فلزی، شاتکریت و مش را نشان می دهند.

روش های پایدارسازی تونل

شکل ۸- نحوه اجرای سیستم نگهداری اولیه بصورت ترکیبی از قاب فلزی، شاتکریت و مش

سیستم های نگهداری تونل

شکل ۹- نحوه اجرای سیستم نگهداری اولیه بصورت ترکیبی از قاب فلزی، شاتکریت و مش

تیرهای مشبک (لتیس گریدرهای)

تیرهای مشبک یا لتیس گریدرها با ظرفیت تحمل یکسان با قاب های فولادی، از وزن کمتری نسبت به آنها برخوردارند و حمل و نصب آنها نیز آسان تر است.

فضاهای باز بین خرپای آنها به شاتکریت اجازه می دهد که همه جا را بپوشاند و فضایی خالی پشت آنها باقی نگذارند و لذا یک سازه مرکب به وجود می آید.

آنها همچنین بصورت ترکیبی همراه با انواع مهارها، و توری های سیمی به عنوان سیستم نگهداری ترکیبی به کار می روند.

روش سوم : سیستم نگهداری ثانویه تونل ها (پوشش داخلی)

سیستم نگهداری ثانویه یا پوشش داخلی تونل ها یک سیستم سازه ای می باشد که بعد از اتمام حفاری تونل برای نگهداری زمین، باز نگهداشتن تونل، محدود کردن جریان آب به داخل تونل، نگهداری متعلقات و ایجاد سطح نهایی و داخلی تونل مورد استفاده قرار میگیرد.

انواع پوشش داخلی تونل ها عبارتند از:

  • بتن برجا
  • قطعات پیش ساخته بتنی
  • صفحات فلزی (فولادی و چدنی)

پوشش داخلی بتن برجا (لاینینگ)

پوشش داخلی بتن برجا تونل معمولاً پس از اتمام حفاری و نصب سیستم نگهداری اولیه، اجرا می شود.

بتن برجا در تونل های حفاری شده در زمین نرم تا سنگ های سخت مورد استفاده قرار می گیرد و می توان به دو صورت بتن مسلح و بتن معمولی اجرا گردد.

بتن برجا می تواند به هر شکلی با توجه به روش حفاری و شرایط زمین در داخل تونل ساخته شود.

خصوصیات بتن برجا را می توان بصورت زیر نام برد :

  • مناسب برای استفاده با هر نوع روش حفاری و روش نصب سیستم نگهداری اولیه
  • اختلاف موجود در حفاری مثل اضافه حفاری را تصحیح می کند
  • به هر شکل می تواند ساخته شود
  • یک فونداسیون سالم و دقیق را برای اتمام تونل آماده می کند
  • یک سازه پایدار و مطمئن را ایجاد می کند.

معایبی که در روش بتن برجا از روش های پایدارسازی و نگهداری تونل وجود دارد شامل موارد زیر می باشد :

– جاسازی بتن، مخصوصاً در کنار آرماتورها مشکل می باشد.

خصوصیات ذاتی نگهداری با بتن برجا این است که امکان ویبره کردن بتن در داخل قالب محدود می باشد.

این پدیده باعث می شود که بتن در اطراف آرماتور بصورت کامل تحکیم نشود.

– آرماتور هایی که مورد استفاده قرار می گیرند عمدتاً تحت خورندگی قرار دارند که این باعث کاهش مقاومت پوشش نگهداری بتنی می شود.

این یک معضل معمول در تمامی نگهداری های بتنی می باشد به هر حال این مسئله در سازه های زیر زمینی بیشتر اتفاق می افتد چون نفوذ آب زیرزمینی باعث افزایش سرعت تخریب آرماتور می شود.

– ایجاد ترک در پوشش نگهداری باعث نفوذ آب به داخل آن شده و این امر باعث کاهش عمر آن می شود.

– حملات شیمیایی در بعضی از خاک ها باعث کاهش عمر پوشش نگهداری می شود.

– برای ساخت این نوع سیستم نگهداری نیاز به یک عملیات ثانویه بعد از حفر تونل می باشد.

قطعات پیش ساخته بتنی (سگمنت)

قطعات پیش ساخته بتنی یا سگمنت بصورت قوس هایی از یک دایره ساخته می شوند و در داخل سپر ماشین حفار با اتصال چندین سگمنت محیط تونل پوشانده خواهد شد که اصطلاحاً به آن رینگ گفته می شود.

در تونل سازی با استفاده از ماشین حفار برای محافظت کارگران و تجهیزات در مقابل ریزش ها در حین حفاری تونل و اندرکنش بی عیب و نقص برای جلو راندن ماشین حفاری به طرف جلو و همچنین پایداری تونل در طول عمر بهره برداری، بهترین انتخاب، استفاده از سگمنت در میان سایر سیستم های نگهداری می باشد.

سگمنت ها به سرعت در انتهای سپر قابل نصب بوده و یک پروسه تقریباً پیوسته در تونل سازی را فراهم می کند.

همچنین از هر گونه رخنمون سنگی در تاج و دیواره های تونل اجتناب می شود.

از مزیت هایی که برای این نوع سیستم نگهداری تونل می توان ذکر کرد عبارتند از:

  • دارای کیفیت خیلی بالایی است.
  • وقتی که رینگ از دنباله سپر خارج می شود دارای مقاومت نهایی بوده و توانایی تحمل بار آن زیاد می باشد.
  • نشت از سیستم نگهداری به آسانی قابل تشخیص بوده و کار تعمیر آن بر حسب نوع مورد امکان پذیر است.

کنترل کیفیت سگمنت ها خیلی آسان می باشد زیرا در محیط خارج از تونل و با استفاده از استانداردهای مشخصی ساخته می شود.

اشکال عمده سگمنت هزینه مواد مورد استفاده در ساخت آن می باشد.

البته این هزینه می تواند از طریق نصب سریع و عدم تاخیر در تونل کاری جبران شود.

موادی که برای ساخت یک رینگ سگمنتی مورد استفاده قرار می گیرد شامل بتن، فولاد (آرماتور)، فیبرهای فولادی، بولت های اتصالی (ساخته شده از فولاد) و درزگیر برای آببند کردن می باشد.

سگمنت ها بسیاری از شرایط محیطی و ساخت را براورده می کند، به عنوان مثال برای موارد زیر مورد استفاده قرار میگیرد:

  • برای نگهداری فوری (به خصوص در زمین های ناپایدار)
  • برای کنترل جابجایی زمین که در اثر حفاری ایجاد می شود
  • برای جلوگیری از نفوذ آب زیرزمینی
  • ایجاد تکیه گاه برای پیشروی دستگاه
  • عدم نیاز به نصب سیستم نگهداری اولیه

شکل ۱۰ یک نمونه پوشش داخلی سگمنتی را با هدف نگهداری تونل نشان می دهد.

پوشش بتنی سگمنت

شکل ۱۰- پوشش بتنی سگمنت برای نگهداری تونل

صفحات فلزی (فولادی و چدنی)

صفحات فلزی که برای سیستم نگهداری ثانویه مورد استفاده قرار می گیرند از قطعات پیش ساخته ای تشکیل شده اند که جنس آنها به جای بتن، فولاد یا چدن می باشد و همانند سیستم نگهداری سگمنتی بتنی در داخل سپر ماشین حفار به صورت یک رینگ به هم متصل می شوند.

با ایجاد پوشش نگهداری سگمنتی بتنی، امروزه از صفحات فلزی کمتر استفاده می شود.

شکل ۱۱ استفاده از صفحات فلزی در پوشش نگهداری تونل متروی بالتیمور را نشان می دهد.

پایدارسازی تونل

شکل ۱۱- استفاده از صفحات فلزی در پوشش نگهداری تونل متروی بالتیمور

محمد حسن دانشور
محمد حسن دانشور

دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران گرایش ژئوتکنیک دانشگاه شیراز هستم امیدوارم بتوانم آموخته های 7 سال تحصیل و پژوهش خود را در دانشگاه شیراز با شما دانشجویان و مهندسین عمران به اشتراک بگذارم

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*