en

 حفاری

 

 

انتخاب روش مناسب اجرا بسیار حائز اهمیت است؛ وجود محدودیت های شهری و زمینی برای حفاری های بزرگ زیرزمینی سبب میشود حتی قبل از شروع به طراحی نگهداری و تحکیمات مناسب در این خصوص اندیشیده شود.

 

تونل ها و فضاهای زیرزمینی برای اهداف گوناگونی ایجاد میشوند که از جمله ی آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

تونل های حمل و نقل و دسترسی چون تونل های ترافیکی

فضاهای زیر زمینی بزرگ همچون ایستگاه های مترو، نیروگاه ها، انبارهای زیرزمینی و کارگاه های استخراج مواد معدنی

تونل های آب بر

 

طراحی هر یک از این فضاها نیازمند تمهیدات خاص خودش است و باید به داده های مناسب دسترسی کافی داشت.

در طراحی هر مورد طراح باید ضمن آگاهی دقیق از شرایط زمین،در مرحله ی اول برای بهبود مصالح مورد استفاده در حفر تونل تلاش کند و سپس سایر مراحل را طی نماید.

باید توجه داشت که در بسیاری از زمین ها تونل های حفر شده قابلیت خود نگهدار بودن را دارا نمیباشند بنابراین برای پا برجا نگه داشتن آنها باید حائل هایی را در نظر گرفت.

اما به طور کلی این گونه به نظر میرسد که مهم ترین عامل در طراحی تونل، یا هر فضای زیرزمینی دیگر، تامین پایداری آن در هر شرایطی است؛ و قرار گیری این سازه ها در دل سنگ و خاک سبب شده شرایط زمین شناسی نقش اصلی را در تعیین پایداری ایفا کند.

تنوع روش های اجرا مانند حفاری یک مرحله ای، حفاری چند مرحله ای، حفاری با تکیه گاه میانی داخلی یا آویز خارجی از یک طرف؛ همچنین مشخصات هندسی پروژه و محدودیت های موجود باعث میشود هر کدام از این حفاری ها از نظر مراحل اجرا در نوع خود منحصر به فرد باشند؛ پس میتوان گفت انتخاب مناسب ترین روش تنها بعد از کسب اطلاعات کافی در این زمینه و مقایسه ی مالی و فنی گزینه های پیش رو امکان پذیر است؛ که خود نیازمند حجم زیادی از بررسی های مختلف و تحلیل داده ها است و میتواند سبب هماهنگی بخش های مختلف یک پروژه باشد.

در طی فرایند حفاری تونل، مخاطرات زمین شناسی مانند گسل و نواحی خرد شده، غارها و... پیش برد کار را با مشکلات عدیده ای روبرو میسازد که اگر به درستی پیش بینی نشوند ممکن است باعث ریزش بخشی از تونل و بروز خطرات جانی و مالی گردد.

در مناطقی که عمق حفاری تونل ها زیاد است مشکلاتی از این قبیل بیشتر بوده و علاوه بر آن اطلاعات زمین شناسی کیفیت مطلوبی ندارد چرا که مطالعات سطحی بوده و به اندازه ی کافی جزئیات مورد نیاز در دست نیست؛ همین سبب میشود که مطالعات درون خود تونل و در حین حفاری صورت پذیرد.

بنابراین نتیجه ای که میتوان گرفت این است که کلیه ی فعالیت های مربوط به مهندسی عمران، مانند حفر تونل و به طور کلی انجام امور مربوط به فضاهای زیر زمینی بیش از دیگر فعالیت ها نیاز به شناسایی زمین و همکاری با زمین شناس خبره دارد.

چنین سازه هایی باید در زمینی مطمئن و مقاوم ایجاد شوند، اما مسئله ای که مطرح است این میباشد که شرایط درون زمین متغیر بوده و بر خلاف سطح زمین امکان شناسایی و دسترسی به تمام نقاط وجود ندارد.

در زمین های سست و ریزشی، ساختار زمین خرد شده و گسل خورده میشود، زمین هوازده و متورم شده و بالاخره خاک آبدار بیشترین مشکلات را برای حفاری تونل به وجود می آورند، چنین مشکلاتی در زمانی اتفاق می افتد که انتخاب زمین مناسب با ما نیست؛ به عنوان مثال بیشتر تونل های راه یا راه آهن‌ها، محل های گذر اجباری بوده و نمیتوان مسیر آنها را به مقدار خیلی زیادی تغییر داد تا به یک زمین مناسب رسید.

در این بین مهم ترین وظیفه ی کاوشگر مطالعه ی مسیر موجود و جمع آوری اطلاعاتی است که با استفاده از آن بتوان طراحی تونل را انجام داد؛ به نحوی که بتوان با بکارگیری کمترین پوشش، استحکامات مناسب سازه ی زیرزمینی را در حد قابل قبولی در برابر عوامل مخرب ایجاد کرد.

 

روش های پیش بینی

روش های پیش بینی ساختارهای زمین در جبهه ی کار تونل به طور کلی به دو دسته ی مخرب و غیر مخرب تقسیم میشوند.

در روش مخرب با استفاده از گمانه پیشرو، مغزه گیری انجام میشود. چنین روشی اگرچه اطلاعات بسیار دقیقی در اختیار متخصصان قرار میدهند اما برد کوتاهی داشته و با صرف زمان و هزینه های زیاد تنها اطلاعات نقطه ای را ارائه داده و نمیتوان خیلی بر روی آنها استناد کرد.

روش غیر مخرب نیز بر پایه ی روش های اکتشافاتی ژئوفیزیکی است، از جمله ی این روش ها میتوان به روش های لرزه ای، الکترومغناطیسی و الکتریکی اشاره نمود.

از میان تمام روش های ذکر شده، روش لرزه ای بیشترین استفاده را در کاربردهای مطالعات تونلی دارد، چرا که در این روش ارتباط تنگاتنگی میان انتشار امواج لرزه ای با خصوصیات کشسانی سنگ وجود دارد و همچنین برد امواج لرزه ای نسبت به امواج الکترومغناطیسی استفاده ی وسیع تری دارد.

یکی از روش های فراگیر لرزه نگاری که توسعه یافته و مخصوص مطالعات تونلی است تکنولوژی استفاده از فورپولینگ است.

از فورپولینگ در سازه های زیرزمینی بالاخص در مناطق شهری و یا هر منطقه ای که دارای زمین هایی با ساختارهای سست، ریزشی، خرد شده و با روباره کم استفاده می شود و این روش بر پایه حفر چال و نصب لوله در آن ایجاد شده است.

در مناطق شهری به خاطر محدودیت های ترافیکی و برنامه ریزی، اغلب تونل ها در اعماق کم ساخته می شوند و همچنین این تونل ها باید به گونه ای ساخته شوند که کمترین تغییر و مزاحمت را در سطح زمین به وجود آورند.

به همین دلیل فورپولینگ به روشی محبوب میان کارفرمایان و پیمانکاران تبدیل شده است و از آن در نگهداری جبهه کار در زمان حفاری استفاده می شود.