ماشین آلات حفر تونل و تی بی ام و آشنایی با آن

ماشین آلات حفر تونل جایگاه ویژه ای در پروژه های تونل سازی داشته.

به همین علت ضروری است افرادی که در این بخش فعالیت می کنند و یا قصد فعالیت در این حوزه را  در آینده دارند با این ماشین آلات آشنایی  داشته باشند.

در این مقاله به معرفی انواع ماشین آلات حفر تونل می پردازیم.

روش های حفر تونل :

روش های عمومی حفر تونل عبارت اند از:

• چالزنی و آتش باری
• استفاده از چکش هیدرولیکی
• ماشین حفاری کله گاوی(road header)
• استفاده از دستگاه حفار تونل(TBM)

در ادامه به معرفی هر یک از موارد فوق می پردازیم.

چالزنی و آتش باری:

به طور کل مراحل این روش به ترتیب ذیل می باشد.

1. حفر چال
2. آماده سازی چال
3. اتصال فیلتر به چاشنی
4. چاشنی گداری
5. تمیز کردن
6. خرج گذاری
7. بستن چال(گل گذاری)
8. آتش کردن چال

برای حفاری چال ترانشه های باز و حفر چال های عمودی معمولاً از دریل واگن یا چکش دستی استفاده شده.

همچنین جهت حفر چال های افقی داخل تونل از جامبودریل استفاده می شود.

دریل واگن (wagon drill):

دریل واگن ها به طور کلی به دو گروه ذیل تقسیم بندی شده:

• دریل واگن های پنوماتیکی(بادی)
• دریل واگن های هیدرولیکی(روغنی)

باید توجه نمود که دریل واگن های هیدرولیکی نسبت به انواع  پنوماتیکی خود دارای مزایای عمده ای می باشند.

لذا استفاده از دریل واگن های هیدرولیکی در پروژه ها مقرون به صرفه تر می باشد.

نمونه ای از دریل واگن در حال انجام فعالیت.

جامبو دریل ها:

جابمو دریل ها می تواند تک بوم،دو بوم و سه بوم با سبد و بدون سبد باشند.

همچنین این ماشین مانند دریل واگن در دو نوع پنوماتیکی و هیدرولیکی موجود می باشد.

جامبودریل ها ی هیدرولیکی دارای انواع گوناگون می باشند امّا  ویژگی های مشترک در بین آنها عبارت اند از:

• سهولت در تعمیر و نگهداری
• قابلیت گردش هر بوم تا ۲۷۰ درجه
• امکان حفر چال در سایزهای گوناگون
• مجهز به سیستم خنثی کننده ی گازهای سمی اگزوز

علاوه بر ویژگی های فوق این دستگاه ها ممکن است ویژگی های مشترک دیگری نیز داشته باشند.

نمونه ای از یک دستگاه جامبودریل.

مواد منفجره عملیات آتشباری

برای انجام عملیات آتش باری عموماً از ۲ ماده آنفو و دینامیت استفاده می شود.

لازم به ذکر است استفاده از آنفو دارای مزایایی نسبت به دینامیت است که عبارت است از:

• گازهای سمی تولید شده توسط آنفو کمتر می باشد.
• انبار کردن آنفو آسان تر از دینامیت می باشد.
• هزینه آنفو کمتر از دینامیت می باشد.
• کاهش زمان بارگزاری
• خرد شدن بیشتر مواد منفجره

استفاده از چکش هیدرولیکی:

در مواردی که بدنه تونل ریزشی می باشد استفاده از مواد آتش باری یا غیر ممکن می باشد و یا با خطر همراه می باشد.

همچنین برای تونل هایی با مسافت های کم استفاده از کله گاوی و TBM اصولاً غیر اقتصادی می باشد.

در این شرایط برای حفر تونل از چکش های هیدرولیکی عموماً استفاده می شود.

علاوه بر موارد فوق الذکر ممکن است به دلیل شرایط جغرافیایی دسترسی به مواد منفجره، دستگاه حفاری کله گاوی و TBM فراهم نباشد که این مورد بستر مناسبی برای استفاده از چکش هیدرولیکی را ایجاد می نماید.

برای آشنایی بیش تر با چکش هیدرولیک مقاله آشنایی با بیل مکانیکی و موارد کاربرد آن را مطالعه نمایید.

ماشین حفاری کله گاوی (road header)

 

اساس کار در این دستگاه بر اساس انتقال ضربه ای به سنگ می باشد.

عوامل موثر برای این عمل انرژی وزن چکش،ارتفاع آن،فرکانس و… می باشد.

خواندن این مطلب هم به شما توصیه میکنیم:  چرا دیوارهای مسکن مهر سر پل ذهاب خراب شدند؟

سر حفار این دستگاه به دو دسته پودرکن و تراشه کنی تقسیم می شود.

ناخن های نصب شده بر روی کله حفاری عموماً از جنس کربور تنگستن می باشند.

سر حفار ماشین با قابلیت تعویض می باشد.

بخش های اصلی این دستگاه چکش هیدرولیکی و بیل مکانیکی می باشد.

لازم به ذکر است امروزه این دستگاه در ابعاد گوناگون در بازار موجود می باشد.

نمونه ای از ماشین تونل زنی کله گاوی در حال انجام عملیات حفاری.

استفاده از دستگاه حفار تونل (TBM) - تی بی ام

دستگاه تی بی ام جزء ماشین آلات ویژه به حساب می آید.

لذا استفاده از این دستگاه به دلیل هزینه های بالای سرمایه گذاری تنها در پروژه های خاص به صرفه می باشد.

تی بی ام ها به طور اساسی به دو دسته زیر تقسیم بندی شده:

• تی بی ام های مخصوص حفاری در سنگ
• تی بی ام های مخصوص حفاری در زمین های سست.

تی بی ام مخفف Tunnel Boring Machine می باشد.

دستگاه تی بی ام را همچنین با نام مول (mole) نیز می شناسند.

امروزه تی بی ام ها با قطرهای مختلف در پروژه های حفر تونل به صورت وسیع مورد استفاده می باشند.

بزرگ ترین تی بی ام موجود که توسط شرکت آلمانی هرنگشت برای پروژه ای در شهر شانگهای ساخته شده است دارای قطر ۱۵٫۴۳ متر می باشد.

انواع تی بی ام ها را بر اساس ویژگی های آن ها می توان به موارد زیر تقسیم نمود:

۱-تی بی ام های سپر دار خاکهای سست

۲-تی بی ام سپردار دوغابی (Slurry Shield)

۳-تی بی ام سپردار ای پی بی(EPB)

۴-ﺗﻲ ﺑﻲ ام اﻛﺴﻜﺎوﻳﺘﻮر

۵-تی بی ام های صخره ای سخت

۶-تی بی ام صخره ای باز

۷-تی بی ام صخره ای سپردار که خود به دو نوع زیر تقسیم بندی می شوند:

• ﺗﻲ ﺑﻲ ام ﺻﺨﺮه ای ﺗﻚ ﺳﭙﺮه
• ﺗﻲ ﺑﻲ ام ﺻﺨﺮه ای دو ﺳﭙﺮه

۸-تی بی ام های ترکیبی

برای انتخاب نوع تی بی ام موارد بسیار زیادی را باید در نظر گرفت که به صورت اختصاری به شرح زیر می باشند:

• منحنی دانه بندی خاک
• نفوذ اب های زیر زمینی
• کانی شناسی خاک/سنگ
• کیفیت خاک
• مقاومت سنگ

مزایای استفاده از دستگاه تی بی ام:

• سرعت پیشروی بالا
• عملیات پیوسته
• تخریب کمتر سنگ
• ایمنی بیشتر
• توان عملیات مکانیزه
• اندازه یکسان خاکهای حفاری شده

معایب استفاده از دستگاه حفاری تی بی ام:

• مقطع دایره ای ثابت
• انعطاف پذیری محدود در برابر مشکلات زمین
• نیاز به سرمایه زیاد دارد
• نیاز به زمان تجهیز طولانی تر نسبت به سایر ماشین آلات حفر تونل

مقایسه ماشین آلات حفر تونل با یک دیگر:

هر کدام از ماشین آلات حفر تونل دارای معایب و مزایایی نسبت به یک دیگر می باشند.

در این قسمت این ماشین آلات را با یک دیگر مقایسه می نماییم.

مزایای استفاده از کله گاوی نسبت به تی بی ام :

• قیمت کله گاوی نسبت به تی بی ام بسیار کمتر می باشد.
• پیشروی آسان
• امکان تغییر شکل و قطر مقاطع
• عملکرد مناسب در لایه های سخت متناوب

مزایای ماشین در مقایسه با روش آتشباری:

• امکان سرعت پیش روی بالاتر
• بالاتر بودن ایمنی و مطلوب بودن شرایط کاری
• امکان نفوذ کمتر آب های زیر زمینی
• استفاده کمتر از کارگر
• کاهش وسائل نگهداری

 

جهت درک بهتر از عملکرد TBM می توانید فیلم زیر را مشاهده کنید:

دیدن ویدیو و منبع: ماشین آلات حفر تونل وتی بی ام