تحقیق درباره تونل سازی در زمينهای سست غير ريزشی

تحقیق درباره تونل سازی در زمينهای سست غير ريزشی

فصل اول
تونلسازي درزمينهاي سست غير ريزشي ( سخت ) و تونلسازي بخشي

مقدمه
تونلسازي در زمينه هاي سست غير ريزشي (سخت)
با توجه به زمان انتشار كتاب مرجع ، ترجمه سه فصل اول آن ارائه شده است ، و پيشرفتهاي فرآينده
در تكنولوژي سپرها و روش هاي حفر تونل ، مؤلف اين كتاب بحث را در فصل چهارم با تونلسازي درزمينه هاي سست و روش هاي تونلسازي سپري ادامه داده است . به بياني ديگر ، مولف عمر روشهاي كلاسيك را پايان يافته تلقي كرده و كاربرد آنها را منسوخ دانسته است .
در اينجا به منظور آگاهي دانشجويان از روش هاي كلاسيك و سنتي تونل سازي بويژه تونل سازي بخشي سنتي با عنايت به مشاهبت اين روش ها با تونل هاي معدني از بعضي جنبه ها و طي يك روال منطقي در بيان توسعه هنر تونل سازي ، به اختصار اشاره اي به اين روش ها مي شود . منابع مورد استفاده در اين قسمت عبارتند از :
1-k.SZECHY.The Art of Tunnling . Hungeri Academy of scierce . Budapest . 1966.
2- ژاك ماتيوا و ژان فرانسوا بوگارد (مولفين ) ؛ ابوالحسن و كامبيز هنبيا ( مترجمين ) ؛ روش هاي كلي اجزا ، بنا هاي زير زميني ، جلد سوم ؛ انتشارات دانشگاه تهران ؛ 1368 .

تونلسازي درزمينهاي سست غير ريزشي ( سخت ) و تونلسازي بخشي
به طور كلي مهمترين خطر در تونلسازي در زنمينهاي نرم ، تنش زدائي زمينهاي بالاي قسمت حفاري شده است كه با شكم دادن سقف و ديواره هاي جانبي تونل همراه است . اين امر موجب ريزشهاي موضعي يا حتي تخريب كامل فضاي حفر شده مي شود و ايمني عمليات را فتهل مي سازد . اين پديده در صورت وجود آب شدت بيش تري پيدا مي كند
در صورت عدم كنترل اين پديده ، علاوه بر مشكلات ايمني در حين احداث ، مي تواند موجب نشست در سطح زمين و در نتيجه وارد آمدن خسارت به تأسيسات ، تسهيلات و ساختمانهاي سطحي شود .
روش هاي كلاسيك يا سنتي
واضح است كه فضاهاي زير زميني با ابعاد كوچكتر ، خطرات كمتر ي در حين حفر دارند و زمان ايستائي يا خود ايستائي آنها طولاني تر است . در نتيجه حفر يكباره تمام رخ مقطع تونل معمول نيست و سطح مقطع تونل با حفر تونل هاي پيشر و قسمتها و يا حبهبه كارهاي كوچكتر تقسيم مي شود . ترتيب و مراحل اين تونلهاي پيشرو يا حبهبه كارها هميشه بايد با عمليات لازم براي اجراي آنها ( حفر،نصب و احداث وسايل نگهداري موقت و پوشش دائمي و …) همراه باشد و بسته به طبيعت سنگ و همچنين شرايط فشار سنگ اين مراحل با آنها مطابقت داشته باشد .
شايان ذكر است كه احداث تونل به صورت چند بخشي ، مستلزم نصب ، باز كردن و با نمودنهاي مكرر و پي درپي وسايل نگهداري موقت مختلف مي باشد . دراين روش نه تنها كار زياد و صرف بسيار زياد و قابل ملاحظه اي از وسائل نگهداري الزامي است ، بلكه نشست بيشتر سقف و ول شدن مكرر سنگ بالاي فضا و در نتيجه افزايش فشار سنگ را نيز موجب مي شوند .
نشست سقف و ول شدن سنگ بالاي فضا ، رفتارلانيفك و غير قابل اجتناب و در هر باز كردن و تغيير و تعويض وسايل نگهداري موقت هستند (شكل 1-1 )
1- لغزش بر اثر فرو ريختن يا ارزه دارشدن .
2- خزش تيرهاي سقف
3- مقاومت نامناسب خالي
تذكر : 6و3 بر اثر سست تر شدن سنگ ناشي از وجود آب و آتشباري ، افزايش مي يابند
4- تونل يا جبهه پيشرو كف ؛ 2- تونل يا جبهه پيشرو بالائي ؛3- تعريض تونل بالائي ؛ 4- تعريض تونل پائيني .
شکل 1-1- تغييرات و نشست سقف بر اثر نصب و باز كردن هاي مكرر وسائل نگهداري موقت در روش اتريشي
با توجه به اين محايب ، رو بروز از كار برد روشهاي تونلسازي بخشي ( به طورمعمول تونلسازي سنتي يا روش هاي معدنكاري ناميده مي شود ) كاسته مي شود و كار تونلسازي امروزه از آن فاصله زيادي گرفته است .
در اين روش ها سطح مقطع تونل به تعداد سطح مقطع هاي كوچكتر تقسيم مي شوند و در طول تونل به صورت تونلهاي پيشرو و با فاصله اي نسبت به هم جلو مي روند . تونلهاي پيشرو و با دويلهاي بالا رو يا پائين رو به هم وصل مي شوند . سطح مقطع تونل به سه بخش اصلي تقسيم مي شوند : قسمت بالائي (سقف) ، قسمت مياني ( مغز) و قسمت كف

شکل 1-2- تونل پيشرو بالائي و تاقي قوسي در قسمت بالئي ، ديواره هاي جانبي در قسمت مياني ، و تونل پيشرو و كف بند درقسمت كف قرار مي گيرند .

1- قسمت بالائي
2- تونل پيشرو بالائي
3- تاق قوسي
4- قسمت مياني
5- ديواره جانبي
6- تونل پيشرو و پائين ديواره
7- تونل پيشرو و بالاي ديواره
8- قسمت كف
9- كف بند قوسي
10- تونل پيشرو و كف
حفر تونل هاي با مقطع نعل اسبي ، طبق الگوي نشان داده شده در شكل 3 ، اجرا مي شود . روش ها به دو دسته كلي از جنبه يكپارچه يا منقطع اجرا كردن پوشش تقسيم مي شوند . در حالتي كه حلقه تمام مقطع حفر شده يكباره و دو يك طرف بتن ريزي مي شود ، تونل به يكي از روشهاي زير ايجاد مي گردد :
الف- روش غالب ايجاد يك دويل بالا رو بين تونل پيشرو و كف و بالائي و حفر تمام مقطع درپيك يك طول از قبل تعيين شده است . حفر و تعويض طبق الگوي نشان داده شده در شكل 1- 3- a از بالا به پايين صورت مي گيرد كه باربري ( درتونل 1) و حفر( از تونل 2شروع مي شود ) مي تواند به طور مستقل يا همزمان انجام گيرد . وقتي حفر يك حلقه در اين مرحله تمام شد ، پوشش از كف تا سقف به صورت پي درپي و براي تمام طول حلقه حفر شده صورت مي گيرد .
مزيت اين روش گذشته از تأمين شرايط خوب حمل و نقل ، امكان داشتن جبهه كارهاي متعدد و در نتيجه سرعت بالاي پيشروي مي باشد . عيب روش عدم تهويه يا تهويه نامناسب سينه كارهاي پيشروي است .

تحقیق درباره تونل سازی در زمينهای سست غير ريزشی
ب- روش ديگري كه اغلب مورد استفاده قرار مي گيرد ، روش پله اي با حفر زير پائي يا رو به پائين طبق مراحل نشان داده شده درشكل 3- ب مي باشد . در اين حالت نيز پوشش از كف به سمت بالا در يك حلقه تمام حفر شده اجرا مي شود . در اين روش ، باربري و حفر نمي تواند به طور كامل جدا از هم صورت بگيرد ( به بياني ديگر ، حفر و باربري جدا از هم و يكي پس از ديگري انجام مي شود و در نتيجه از سرعت پيشروي كاسته مي شود ، ولي شرايط تحويه خوب است .
ج – آخرين و سومين روش از دسته اول ، حفر رو به بالا ازكف به سمت سقف طبق مراحل نشان داده شده در(شكل 1-3) مي باشد . اين روش را مي توان درسنگ هاي متوسط سخت كه سقف نيازي به نگهداري ندارد ، به كارگرفت . احداث پوشش مشابه روش هاي قبل از پائين به بالا و يكباره براي يك حلقه حفر شده صورت مي گيرد .
در روش هاي دسته دوم ، انجام حفر و احداث پوشش درمراحل متناوب و يك درميان اجرا مي گردد .
الف – يكي از روشها حفر قسمت بالائي ( بلژيكي) است كه در آن قسمت بالائي تونل با شروع يك تونل پيشرو بالائي در يك طول ازقبل تعيين شده حفر مي شود . پس از آن طرفين تاق يا تونل پيشرو و بالائي در همان طول تعريض و سپس تاق تونل با استفاده از سنگ چيني يا ديوار چيني نگهداري مي شود . عمليات با حفر يك برش مركزي تا تراز كف ادامه مي يابد و از داخل اين برش ميانبر يا دستكهائي به فواصل مشخص از هم به سمت دو ديواره به صورت برشهائي باريك حفر مي شوند . از داخل دستكها ، ابتدا زير تاق به صورت گود كني و شبه ستوني كنده مي شود و سپس گود كني در طول پايه و ديواره ادامه مي يابد (شكل 1- 3)
ب- در صورتي كه زمين از استحكام كافي برخوردار نباشد تا تاق را نگهداري كند ، ابتدا ديواره هاي جانبي حفر و نگهداري مي شوند . اين كار با حفر تونل هاي پيشرو و در هر دو ديواره قبلا” صورت گرفته است (مانند روش آلماني ) قسمت مياني فقط پس از تكميل وآماده شدن مقطع تونل برداشته مي شود.
ج- در زمينهاي بسيار سست ، حفر از قسمت پائيني و تونل پيشرو و پائيني شروع و سپس دو طرف آن برداشته و نگهداري دو ديواره كف تأمين مي شود ( مانند روش ايتاليائي ) .تونل پيشرو و مركزي به فاصله بسيار كمي قسمت 2دركف شروع و سپس ديواره هاا حفر مي شود . با حفر مرحله به مرحله ديواره ها ،نگهداري آنها نيز انجام مي گيرد .
حفر و ايجاد مرحله به مرحله قسمت بالائي يعني ابتدا تونل پيشرو و بالائي و سپس دو طرف آن ، تاق قوسي تونل را تكميل مي كند .(شكل 1-3-)

شكل 1–3- روشهای مختلف حفر تونل به صورت بخشی

تحقیق درباره تونل سازی در زمينهای سست غير ريزشی
روش انگليسي
در روش انگليسي مقاطعي به طول 3تا6متر در تمام مقطع از بالا به پائين حفر مي شوند و سپس اجراي پوشش در تمام مقطع از پائين به بالا صورت مي گيرد . كار با حفر تونل پيشرو و كف (باربري ) شروع مي شود و هر 50 تا 60 متر دويل بالا روئي حفر مي گردد تا از داخل آنها امكان حفر تونل پيشرو و بالائي را در نقاط متعدد فراهم مي آورد . ابعاد تونل پيشرو بالائي نسبتا” كوچك است (5/1متر عرض و 8/1 متر ارتفاع ) و افقي كه اين تونل در آن قرار مي گيرد بگونه اي است كه سقف تونل پس از حفر با لبه بالائي تاج تونل پس از پوشش تقريبا” منطبق باشد . پس از اين كه سطح مقطع تونل بطور كامل حفر شد به فواصل 3 تا 6 متر طول مقطع حفر شده ، پوشش اجرا مي شود . اين طول به خواص مكانيكي زمين بستگي دارد ، هر چه زمين سست تر باشد طول حلقه اي كه بايد پوشش شود ، كوچكتر مي باشد ( شكل 1– 4- a )
تعريض دو طرف تونل پيشرو بالائي با عميق تر كردن آنها نيز همراه است ، در نتيجه ستونها و حيلهاي نگهداري موقت نيز بايد به طور پيوسته با ستونها و حايلهاي طويلتر جايگزين شوند ، ( شكل 1-4- b) . وقتي كف تعريض شده قسمت بالائي به حد بالائي قسمت مياني رسيد، كليه پايه ها با ستونهاي مايل نصب شده درتمام عرض قسمت بالائي جديد و تعويض شده مي باشند ( شكل 1-4-c ) پس از تكميل قسمت قوس تاق ، ديواره هاي دو طرف تونل پيشرو كف رو به پائين برداشته مي شود ( شكل 1-4-d ) و در حقيقت حفر مقطع تكميل مي گردد .
پس از تكميل حفر تمام مقطع اجراي پوشش با سنگ چيني كف بند و در غير اين صورت با قالب بندي و بتن ريزي ديواره هاي جانبي شروع مي شود . امكان سنگ چيني ديواره هاي جانبي نيز وجود دارد و اين سنگ چيني تا اجراي پوشش سقف ادامه مي يابد ( شكل 1-4-e ) در حين اجراي پوشش ، چوب بستها پي در پي برداشته مي شوند و براي اجراي پوشش در حلقه بعدي و نگهداري موقت به جلو منتقل مي گردند .
يك طرف حلقه پوشش ايجاد شده جديد از جلو به حلقه پوشش قبلي واز عقب به سيستمهاي نگهداري موقت وصل مي شود . در شكل 5 يك تصوير سه بعدي ازروش انگليسي نشان داده شده است .

شکل 1-4) مراحل حفر و اجرای پوشش در روش انگلیسی

(شکل 1-5) تصویر سه بعدی از روش انگلیسی از قسمت اجرای پوشش

در اين روش تمام مقطع ، اجراي پوشش از ديواره هاي دو طرف شروع مي شود ،پس از آن تاق با سنگ ملات سيمان و يا با بتن ساخته و در آخر كف بين احداث مي گردد (شكل 1-6 )

(شكل 1-6) مراحل حفر و اجراي پوشش درروش انگليسي
روش چوب بستكاري درروش انگليسي ، عليرغم اين كه شرايط كاري خوب و سرعت پيشروي بالائي را به دست مي دهد . براي سنگهاي محكم مناسبتر است ، چون در زمينهاي سست ، چوب بستهاي تاج تونل قادر به مقاومت دربرابر فشارهاي سنگ بيشتر نيستند ، در نتيجه براي اين چوب بستهاي تاج بتوانند در برابر فشارهاي بالاتر مقاومت كنند بايد فاصله داري حايلهاي تاج و ستونها را كاهش داد يا طول مقاطع را كم كرد .
كاهش فاصله داري يا طول مقاطع هر دو هزينه و مصرف چوب را افزايش مي دهد .
مزيت روش تونلسازي سهولت عمليات حفر، چوب بستكاري . بارگيري و نصب و ايجاد پوشش است .
و اين عمليات از نظر زمان و فضا تداخل ندارند و مشكلي از اين جنبه ها براي هم درست نمي كنند عيب اين روش ضرورت حفر سطح مقطعي بزرگتر از سطح مقطع لازم پس از ايجاد پوشش است و اين امر ناشي در نظر گرفتن فضاهاي لازم براي نصب كلاهك ، بغل بندها لا ستونها و لارده ها مي باشد . تخريب گهگاه چوب بستها موجب تخريب ديواره و

تحقیق درباره تونل سازی در زمينهای سست غير ريزشی

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر