Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.

NATM تونل زنی به روش

7.953 Aufrufe

Veröffentlicht am

روش های تونل زنی
حفاری

Veröffentlicht in: Ingenieurwesen

NATM تونل زنی به روش

  1. 1. NATM ‫روش‬ New Austrian Tunneling Method ‫مربوطه‬ ‫استاد‬:‫یازرلو‬ ‫دکتر‬ ‫تظیم‬ ‫و‬ ‫تهیه‬:‫الهامی‬ ‫مهدی‬ ، ‫ابراهیمی‬ ‫احسان‬ ‫تحصیلی‬ ‫سال‬93-92 1
  2. 2. ‫فهرست‬ ‫مقدمه‬.............................................................................................................4 ‫تاریخچه‬.........................................................................................................5 ‫مراحل‬‫اجرای‬NATM.................................................................................7 ‫مزایای‬‫استفاده‬‫از‬‫روش‬NATM :..............................................................................33 ‫نتيجه‬‫گيری‬................................................................................................35 2
  3. 3. ‫مقدمه‬ ‫روش‬‫تونل‬‫زني‬‫جديد‬‫اتريشی‬NATM‫را‬‫مي‬‫توان‬‫به‬‫عنوان‬‫مكتبي‬‫نوين‬‫در‬‫امر‬‫تونل‬‫سازي‬ ‫به‬‫حساب‬‫آورد‬‫كه‬‫به‬‫بهبود‬‫فعالیت‬‫هاي‬‫تونل‬‫زنی‬‫منجر‬‫شده‬‫است‬.‫بهبود‬‫از‬‫آن‬‫جهت‬‫كه‬ ‫از‬‫اختصاص‬‫هزينه‬‫هاي‬‫غیر‬‫ضروري‬‫در‬‫امر‬‫تونل‬‫زنی‬‫تا‬‫حد‬‫ممكن‬‫كاسته‬‫شده‬‫و‬‫در‬‫عین‬ ‫حال‬‫ايمني‬‫در‬‫انجام‬‫فرآيند‬‫تونل‬‫زنی‬‫تأمین‬‫می‬‫گردد‬.‫از‬‫آ‬‫نجايي‬‫كه‬‫پارامترهاي‬‫موثر‬‫د‬‫ر‬ ‫حفر‬‫و‬‫ايجاد‬‫يك‬‫سازه‬‫زيرزمیني‬‫بسیار‬‫زياد‬‫هستند‬‫لذا‬‫تنها‬‫راه‬‫كاهش‬‫هزينه‬‫ها‬‫و‬‫نیز‬‫ت‬‫امین‬ ،‫ايمني‬‫استفاده‬‫از‬‫روشي‬‫است‬‫كه‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫الزم‬‫را‬‫براي‬‫تغییر‬‫در‬‫طراحي‬‫و‬‫اجرا‬ ‫داشته‬‫باشد‬ NATM‫روشي‬‫است‬‫كه‬‫اين‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫را‬‫در‬‫امر‬‫حفاري‬،‫نگهداري‬‫و‬‫ابزار‬‫بندي‬‫میسر‬ ‫ساخته‬‫است‬.‫كاربرد‬‫زياد‬‫اين‬‫روش‬‫در‬‫حفر‬‫تونل‬‫مترو‬‫در‬‫مناطق‬‫شهري‬،‫با‬‫وارد‬‫آوردن‬ ‫كمترين‬‫خسارت‬‫به‬‫ساختما‬‫ن‬‫ها‬‫و‬‫تاسیسات‬‫شهري‬‫باعث‬‫شده‬‫كه‬‫توجه‬‫زيادي‬‫به‬ ‫استفاده‬‫از‬‫اين‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬‫در‬‫پروژه‬‫هاي‬‫حفر‬‫تونل‬‫مترو‬‫شود‬.‫در‬‫كشور‬‫ما‬‫نیز‬‫كه‬‫اي‬‫جاد‬ ‫شبكه‬‫هاي‬‫مترو‬‫از‬‫برنامه‬‫هاي‬‫در‬‫حال‬‫اجرا‬‫و‬‫آتي‬‫مناطق‬‫شهري‬‫است‬،‫شناسايي‬‫بهتر‬ ‫و‬‫دقیق‬‫تر‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬NATM‫به‬‫عنوان‬‫روشي‬‫موفق‬‫و‬‫كارآمد‬‫با‬‫مطالعه‬‫و‬‫بررسي‬ ‫موارد‬‫عملي‬‫اجرا‬‫شده‬‫در‬‫دنیا‬‫مفید‬‫خواهد‬‫بود‬ 3
  4. 4. ‫این‬‫روش‬،‫در‬‫فاصله‬‫سالهاي‬1957‫تا‬1965‫در‬‫اتريش‬‫ابداع‬‫گرديد‬.‫نخستین‬‫ارائه‬ ‫دهندگان‬‫اين‬‫روش‬Leopold Müller‫و‬Franz Pacher‫بودند‬. ‫اولین‬‫كاربرد‬‫موفقیت‬‫آمیز‬‫آن‬‫در‬‫سال‬1968‫در‬‫حفر‬‫تونل‬‫متروي‬‫فرانكفورت‬‫آلمان‬‫در‬ ‫مناطق‬‫شهري‬‫و‬‫در‬‫زمین‬‫رسي‬‫بوده‬‫است‬.‫تونل‬‫مزبور‬‫توسط‬‫پیمانكاران‬‫اتريشي‬‫ح‬‫فر‬ ‫شد‬‫و‬‫با‬‫نصب‬‫نگهداري‬‫هاي‬‫اولیه‬،‫سبك‬‫امكان‬‫بارپذير‬‫بودن‬‫زمین‬‫فراهم‬‫شد‬.‫در‬‫اي‬‫ن‬ ‫پروژه‬‫بود‬‫كه‬‫استفاده‬‫از‬‫روش‬NATM‫به‬‫صورت‬‫اساسي‬‫در‬‫حفاري‬‫تونل‬‫ها‬‫مطرح‬‫شد‬. 4 ‫تاریخچه‬
  5. 5. ‫امروزه‬‫روش‬NATM‫از‬‫پركاربردترين‬‫روش‬‫هاي‬‫تونل‬‫زنی‬‫در‬‫سطح‬‫دنیا‬‫است‬.‫تنها‬‫در‬ ‫آلمان‬120‫تونل‬‫راه‬‫آهن‬‫با‬‫سطح‬‫مقطع‬‫بین‬110‫تا‬140‫متر‬‫مربع‬‫با‬NATM‫حفاري‬ ‫شده‬‫است‬‫كه‬‫بیشترين‬‫تمركز‬‫استفاده‬‫از‬‫اين‬‫روش‬‫تونل‬‫زنی‬‫در‬‫دنیا‬‫است‬.‫از‬‫جم‬‫له‬ ‫مسائلي‬‫كه‬‫موجب‬‫اعتقاد‬‫به‬‫روش‬‫تونل‬‫سازي‬NATM‫در‬‫آلمان‬،‫شد‬‫تخمین‬‫بسیار‬ ‫نزديك‬‫هزينه‬‫هاي‬‫اجرائي‬‫تونل‬‫زني‬‫بود‬. ‫در‬‫روش‬NATM‫به‬‫دلیل‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫هاي‬‫خاص‬‫اين‬،‫روش‬‫مي‬‫توان‬‫به‬‫آساني‬‫و‬‫ارائه‬ ‫تمهیدات‬‫ساده‬‫و‬‫صرف‬‫هزينه‬‫كم‬‫در‬‫قیاس‬‫با‬‫روش‬‫هاي‬‫ديگر‬‫نظیر‬‫تونل‬‫زنی‬‫سپري‬، ‫اقدام‬‫به‬‫اصالح‬‫طرح‬‫اولیه‬‫كرد‬‫و‬‫در‬‫نتیجه‬‫مقدار‬‫سرريز‬‫هزينه‬‫هاي‬‫اجرايي‬‫پروژه‬‫را‬‫از‬ ‫مقادير‬‫پیش‬‫بیني‬‫شده‬‫در‬‫ابتداي‬‫طرح‬،‫به‬‫حداقل‬‫رساند‬ 5
  6. 6. ‫نقشه‬‫برداری‬‫ژئوتکنیکی‬‫وپایش‬(Monitoring): ‫پیش‬‫از‬‫انجام‬‫حفاري‬‫تونل‬‫درحقیقت‬‫تنها‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫برداشت‬‫هاي‬‫سطحي‬‫و‬‫حفر‬ ‫گمانه‬‫ها‬‫مي‬‫توان‬‫زمین‬‫را‬‫مورد‬‫ارزيابي‬‫قرار‬‫داد‬.‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫برون‬‫يابي‬‫اين‬‫نتايج‬ ‫مي‬‫توان‬‫طرح‬‫و‬‫نقشه‬‫اي‬‫از‬‫تونل‬‫و‬‫سنگ‬‫دربر‬‫گیرنده‬‫ي‬‫آن‬‫ايجاد‬‫كرد‬.‫بخاطر‬‫اطمینان‬‫از‬ ‫برخي‬‫از‬‫عدم‬‫قطعیت‬‫ها‬،‫نقشه‬‫برداري‬‫اولیه‬‫جبهه‬‫كار‬‫تونل‬‫در‬‫حین‬‫اجرا‬‫ا‬‫كامال‬‫ضروري‬ ‫است‬. ‫وسعت‬‫انجام‬‫نقشه‬‫برداري‬‫هاي‬‫جبهه‬‫كار‬‫تونل‬‫به‬‫ضرورت‬‫طرح‬‫و‬‫مدت‬‫زماني‬‫كه‬‫در‬‫اختیار‬ ‫است‬‫بستگي‬‫دارد‬.‫البته‬‫برداشت‬‫جزئیات‬‫و‬‫بدست‬‫آوردن‬‫اطالعات‬‫گسترده‬‫از‬‫شرايط‬‫ت‬‫وده‬ ‫سنگ‬‫و‬‫آب‬‫زيرزمیني‬‫و‬..‫تنها‬‫زماني‬‫امكان‬‫پذيراست‬‫كه‬‫عملیات‬‫حفاري‬‫تونل‬‫متوقف‬‫ش‬‫ود‬. ‫با‬‫انجام‬‫يك‬‫برداشت‬‫با‬‫روال‬‫عادي‬‫مي‬‫توان‬‫برخي‬‫از‬‫اين‬‫اطالعات‬‫را‬‫به‬‫طور‬‫تصادفي‬‫ثبت‬ ‫كرد‬.‫ب‬‫ه‬‫هر‬‫حال‬‫الزم‬‫است‬‫كه‬‫انحرافات‬‫و‬‫تغییرات‬‫محلي‬‫تشخیص‬‫داده‬‫شده‬‫و‬‫ثبت‬‫شون‬‫د‬. ‫مانیتورينگ‬‫نیز‬‫همانند‬‫نقشه‬‫برداري‬‫از‬‫اساس‬‫مشترك‬‫تشكیل‬‫شده‬‫است‬‫كه‬‫نگهد‬‫اري‬ ‫الزم‬‫براي‬‫تطابق‬‫با‬‫شرايط‬‫محلي‬‫زمین‬‫را‬‫اندازه‬‫مي‬‫گیرد‬.‫در‬‫نهايت‬‫تفیسر‬‫نتايج‬ ‫اندازه‬‫گیري‬‫شده‬‫موجود‬‫از‬،‫قبل‬‫بايد‬‫براي‬‫اصالح‬‫و‬‫بهینه‬‫سازي‬‫الينینگ‬‫موقتي‬‫و‬‫ي‬‫ا‬،‫ثابت‬ ‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫گیرد‬.‫همچنین‬‫آنالیز‬‫پايداري‬‫بر‬‫اساس‬‫نتايج‬‫اندازه‬‫گیري‬‫موجب‬‫ك‬‫اهش‬ ‫و‬‫يا‬‫حذف‬‫عدم‬‫قطعیت‬‫هايي‬‫مي‬‫شود‬‫كه‬‫ناشي‬‫از‬‫فرض‬‫هاي‬‫انجام‬‫شده‬‫در‬‫مورد‬ ‫پارامترها‬‫است‬ 6 ‫اجرای‬ ‫مراحل‬NATM
  7. 7. ‫بتن‬‫پاشی‬(Shotcrete):: ‫مخلوط‬،‫آب‬‫سیمان‬‫ومصالح‬‫ماسه‬‫ای‬‫است‬‫که‬‫به‬‫منظور‬‫پوشش‬‫حمایتی‬،‫اولیه‬‫بعد‬‫از‬ ‫حفاری‬‫و‬‫با‬‫فشار‬‫زیاد‬‫توسط‬‫پمپ‬‫مخصوص‬‫روی‬‫سطح‬‫حفاری‬‫پاشیده‬‫می‬‫شود‬.‫بتن‬ ‫پاشی‬‫به‬‫دو‬‫روش‬‫خشک‬‫و‬‫یا‬‫تر‬‫انجام‬‫می‬‫شود‬‫و‬‫به‬‫عنوان‬‫سازنده‬‫سازه‬‫ترکیبي‬‫قوس‬ ‫سنگ‬‫که‬‫به‬‫حلقه‬‫حمال‬‫سنگ‬‫موسوم‬‫بوده‬‫و‬‫حفره‬‫را‬‫احاطه‬‫مي‬‫کند‬. ‫بتن‬‫پاشي‬‫به‬‫مراتب‬‫قديمي‬‫تر‬‫از‬NATM‫مي‬‫باشد‬‫اما‬‫ويژگي‬‫هاي‬‫عالي‬‫آن‬‫از‬‫نظر‬ ‫مقاومت‬‫و‬،‫لغزش‬‫اين‬‫روش‬‫را‬‫به‬‫عنوان‬‫يکي‬‫از‬‫ابزارهاي‬‫غالب‬‫نگهداري‬‫در‬‫تونل‬‫زنی‬‫به‬ ‫روش‬NATM‫گردانیده‬‫است‬.‫بیشترين‬‫اهمیت‬‫آن‬‫امکان‬‫اجراي‬‫سريع‬‫براي‬‫پوشانیدن‬ ‫سطح‬‫تازه‬‫حفاري‬‫شده‬‫سنگ‬‫مي‬‫باشد‬.‫مزيت‬‫ديگر‬‫آن‬‫دستیابي‬‫به‬‫يک‬‫مقاومت‬‫نس‬‫بي‬ ‫باال‬‫در‬‫مدت‬‫زمان‬،‫کوتاه‬‫حدود‬5‫نیوتن‬‫بر‬‫میلي‬‫مترمربع‬(‫مگاپاسکال‬)‫در‬6‫ساعت‬ ‫مي‬‫باشد‬. ‫شاتکريت‬‫در‬‫تونل‬‫زنی‬‫داراي‬‫اثر‬‫مضاعف‬‫است؛‬‫محافظت‬‫سنگ‬‫در‬‫برابر‬‫هوازدگي‬‫و‬ ‫فرسايش‬‫؛‬‫با‬‫بستن‬‫ترک‬‫ها‬‫تمرکز‬‫تنش‬‫در‬‫اطراف‬‫تونل‬‫کاهش‬‫يافته‬‫و‬‫همچنین‬‫ضخا‬‫مت‬ ‫زياد‬‫شاتکريت‬‫به‬‫عنوان‬‫يک‬‫قوس‬‫نگهدارنده‬‫عمل‬‫مي‬‫کند‬.‫در‬‫تمام‬‫موارد‬‫اتصال‬‫تنگا‬‫تنگ‬‫با‬ ‫سنگ‬‫مهم‬‫مي‬‫باشد‬.‫زيرا‬‫اين‬‫عمل‬‫موجب‬‫مي‬‫گردد‬‫سنگ‬‫بارها‬‫را‬‫مشترک‬‫حمل‬‫نموده‬‫و‬ ‫ساختاري‬‫مرکب‬‫با‬‫سنگ‬‫تشکیل‬‫می‬‫دهد‬. 7
  8. 8. 8
  9. 9. 9
  10. 10. ‫قابهای‬‫فوالدی‬(Lattice Girder): ‫برای‬‫شکل‬‫دهی‬‫تونل‬،‫تحمل‬‫و‬‫انتقال‬‫بار‬‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫می‬‫گیرند‬‫و‬ ‫وسیله‬‫ای‬‫براي‬‫ساختن‬‫طاق‬‫بیروني‬‫مي‬‫باش‬‫ن‬‫د‬.‫اين‬‫قابها‬‫در‬‫توده‬‫هاي‬ ‫سنگ‬‫فشرده‬‫شده‬‫و‬‫بسیار‬‫خرد‬‫شونده‬‫به‬‫کار‬‫گرفته‬‫شده‬‫و‬‫تکیه‬‫گاهي‬ ‫سريع‬‫و‬‫موثر‬‫براي‬‫سنگ‬‫به‬‫شمار‬‫مي‬‫آ‬‫يند‬.‫در‬‫چند‬‫سال‬‫اخیر‬‫کاربرد‬‫قوس‬‫هاي‬ ‫پروفیلي‬‫به‬‫میزان‬‫زياد‬‫افزايش‬‫يافته‬‫است‬.‫اين‬‫قوس‬‫ها‬‫نسبت‬‫به‬‫قا‬‫بهاي‬ ‫فوالدي‬‫مزاياي‬‫بیشتري‬‫دارند‬‫و‬‫نیز‬‫به‬‫دلیل‬‫سبک‬‫وزن‬،‫بودن‬‫نصب‬‫آنها‬‫آسانتر‬ ‫مي‬‫باشد‬ 10
  11. 11. 11
  12. 12. ‫میل‬‫مهار‬: ‫در‬‫تونل‬‫زنی‬‫همراه‬‫با‬NATM،‫نصب‬‫میل‬‫مهارها‬‫جايگاه‬‫ويژه‬‫اي‬‫دارد‬‫و‬‫اهمیت‬ ‫آنها‬‫به‬‫همان‬‫اندازه‬‫اهمیت‬‫شاتکريت‬‫مي‬‫باشد‬.‫اين‬‫میل‬‫مهار‬‫ها‬‫نیز‬‫مثل‬ ‫شاتکريت‬‫در‬‫صورت‬‫نصب‬‫موجب‬‫تشکیل‬‫حلقه‬‫حمال‬‫در‬‫اطراف‬‫توده‬‫سنگ‬ ‫مي‬‫گردند‬.‫و‬‫در‬‫برابر‬‫دگر‬‫شکلي‬‫شعاعي‬‫مقاومت‬‫کرده‬‫از‬‫اين‬‫رو‬‫ايجاد‬ ‫دگر‬‫شکلي‬‫کنترل‬‫شده‬‫مي‬‫نمايد‬‫که‬‫شکل‬‫ژئومتريک‬‫تونل‬‫را‬‫حفظ‬‫مي‬‫ن‬‫مايد‬. ‫همچنین‬‫میل‬‫مهارها‬‫از‬‫آنر‬‫و‬‫که‬‫تاثیر‬‫ناهمساني‬‫و‬‫ناهمگوني‬‫را‬‫کاهش‬ ‫مي‬،‫دهند‬‫تشکیل‬‫صفحات‬‫برشي‬‫و‬‫لغزشي‬‫را‬‫مشکل‬‫تر‬‫ساخته‬‫و‬‫سبب‬‫اي‬‫جاد‬ ‫مقاومت‬‫ماندگار‬‫باال‬‫حتي‬‫در‬‫توده‬‫هاي‬‫سنگ‬‫به‬‫شدت‬‫دست‬‫خورده‬‫مي‬‫گردد‬ ‫که‬‫اين‬‫نیز‬‫به‬‫نوبه‬‫خود‬‫سبب‬‫بهسازي‬‫کیفیت‬‫سنگ‬‫مي‬‫گردد‬. ‫تنش‬‫مماسي‬‫در‬‫حلقه‬‫سنگ‬‫حمال‬‫موجب‬‫افزايش‬‫چسبندگي‬‫میل‬‫مهار‬‫ها‬‫مي‬ ‫گردد‬.‫طاقهاي‬‫ثانويه‬‫ايجاد‬‫شده‬‫بین‬‫تکیه‬‫گاه‬‫ها‬،‫در‬‫برابر‬‫تمايل‬‫توده‬‫س‬‫نگ‬ ‫نسبت‬‫به‬‫جابجايي‬‫به‬‫داخل‬‫تونل‬‫مقاومت‬‫ايجاد‬‫مي‬‫نمايد‬‫که‬‫اين‬‫مقاومت‬‫ب‬‫ه‬ ‫نزديکي‬‫میل‬‫مهار‬‫ها‬‫بستگي‬‫دارد‬. 12
  13. 13. ‫میخ‬‫هاي‬‫فوالدي‬Spiles ‫در‬‫سنگهاي‬،‫سست‬‫میخ‬‫هاي‬‫فوالدي‬‫به‬‫عنوان‬‫نگهداري‬‫پییش‬‫رو‬‫در‬ ‫سینه‬‫كار‬‫حفاري‬‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫مي‬‫گیرند‬‫تا‬‫حفاري‬‫اضافي‬‫رخ‬‫ندهد‬‫و‬ ‫هم‬‫اينكه‬‫م‬‫حل‬‫كار‬‫در‬‫برابر‬‫سقوط‬‫سنگ‬‫ايمن‬‫شود‬.‫میخ‬‫ها‬‫در‬‫نزديكي‬ ‫منطقه‬‫سقف‬‫تونل‬‫نصب‬‫مي‬‫شوند‬‫و‬‫موازي‬‫محور‬‫تونل‬‫و‬‫آرايش‬‫آنها‬‫همانن‬‫د‬ ‫باد‬‫بزن‬‫است‬.‫آنها‬‫پیش‬‫از‬‫مرحله‬‫ي‬‫حفاري‬‫نصب‬‫مي‬‫شوند‬.‫طول‬‫میخ‬‫ها‬ ‫بايد‬‫كوچكتر‬‫از‬‫سه‬‫برابر‬‫طول‬‫پیشروي‬‫باشد‬‫به‬‫طوري‬‫كه‬‫هم‬‫پوشاني‬‫ق‬‫ابل‬ ‫قبولي‬‫براي‬‫نگهداري‬‫سقف‬‫داشته‬‫باشد‬.‫فاصله‬‫میخ‬‫ها‬‫از‬‫هم‬‫بايد‬‫ب‬‫الغ‬‫بر‬ 30‫سانتي‬‫متر‬‫باشد‬.  13
  14. 14. 14
  15. 15. ‫مراحل‬‫حفاری‬‫در‬NATM،‫چه‬‫از‬‫نظر‬‫زمان‬‫و‬‫چه‬‫از‬‫نظر‬‫ابعاد‬‫باید‬‫کوتاه‬‫باشد؛‬‫نصب‬ ‫عناصر‬‫پشتیبان‬‫مثل‬‫شاتکریت‬‫هم‬‫باید‬‫سریع‬‫انجام‬‫شود‬.‫استفاده‬‫از‬‫شاتک‬‫ریت‬‫و‬ ‫المانهاي‬‫لتیس‬‫از‬‫جمله‬‫ویژگیهاي‬‫این‬‫روش‬‫است‬‫و‬‫البته‬‫اینکه‬‫المانهاي‬‫مجزا‬‫را‬ ‫چطور‬‫باید‬‫در‬‫زمان‬‫و‬‫مکان‬‫مناسب‬‫استفاده‬‫کرد‬،‫یکی‬‫از‬‫موارد‬‫مهم‬‫در‬‫این‬‫سبک‬‫حف‬‫ر‬ ‫تونل‬‫است‬. ‫یکی‬‫از‬‫ویژگی‬‫هاي‬‫کلیدي‬‫روش‬‫اتریشی‬‫نسبت‬‫به‬‫روشهاي‬،‫دیگر‬‫نقش‬‫حساس‬ ‫مونیتورینگ‬‫است‬‫که‬‫به‬‫مهندسان‬‫اجازه‬‫می‬‫دهد‬‫عکس‬‫العمل‬‫زمین‬‫در‬‫مقابل‬ ‫عملیات‬‫اجرایی‬‫و‬‫حفاري‬‫هاي‬‫زیرزمینی‬‫را‬‫با‬‫رفتارنگاري‬‫پایش‬‫کنند‬.‫ذکر‬‫این‬‫ن‬‫کته‬ ‫الزم‬‫است‬‫که‬‫رفتار‬‫المان‬‫هاي‬‫ساز‬‫ه‬‫هاي‬‫داخل‬‫خاك‬‫با‬‫رفتار‬‫المانهاي‬‫ساز‬‫ه‬‫هاي‬ ‫خارج‬‫از‬‫خاك‬‫تفاوت‬‫داشته‬‫و‬‫هدف‬‫اصلی‬‫در‬‫این‬‫روش‬‫آن‬‫است‬‫که‬‫تا‬‫حد‬‫امکان‬‫شکل‬ ‫زمین‬‫و‬‫خاك‬‫را‬‫در‬‫شرایط‬‫طبیعی‬‫خود‬‫حفظ‬‫ک‬‫رد‬‫؛‬‫در‬‫واقع‬‫سعی‬‫بر‬‫آن‬‫است‬‫که‬‫از‬ ‫هرگونه‬‫تغییر‬‫مکان‬‫دور‬‫از‬‫انتظار‬‫حین‬‫عملیات‬‫اجرایی‬‫پرهیز‬‫شود‬. ‫از‬‫نظر‬‫ایمنی‬‫وبهداشت‬‫هم‬‫روش‬NATM‫روش‬‫مورد‬‫قبولی‬،‫است‬‫چرا‬‫که‬‫آلودگی‬ ‫محیط‬‫زیست‬‫و‬‫خطرات‬‫ناشی‬‫از‬‫کار‬‫در‬‫آن‬‫به‬‫حداقل‬‫رسیده‬‫است‬. 15
  16. 16. 16
  17. 17. 17
  18. 18. ‫در‬‫مواردي‬‫كه‬‫دهانه‬‫بازشدگي‬‫فضاي‬‫زيرزمیني‬‫زياد‬‫باشد‬،‫به‬‫كارگیري‬‫ا‬‫ز‬ ‫روش‬‫حفاري‬‫بخشي‬‫در‬‫ايجاد‬‫فضاي‬‫زيرزمیني‬‫الزم‬‫و‬‫ضروري‬‫است‬.‫در‬‫اين‬ ،‫زمینه‬‫ترتیب‬‫و‬‫توالي‬‫حفاري‬‫قسمت‬‫هاي‬‫مختلف‬‫سطح‬‫مقطع‬‫تونل‬‫از‬ ‫اهمیت‬‫زیادی‬‫برخوردار‬‫است‬.‫روش‬‫هاي‬‫مختلف‬‫حفاري‬‫سطح‬‫مقطع‬‫هاي‬ ‫بزرگ‬‫را‬‫به‬‫گروه‬‫هاي‬‫زير‬‫مي‬‫توان‬‫تقسیم‬‫كرد‬: ‫بازكردن‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬Side wall Drift)) ‫روش‬‫بازكردن‬‫از‬‫تراز‬‫فوقاني‬TOP- Down, Heading – Bench – invert )) 18 ‫حفاری‬‫در‬ ‫بخشی‬NATM
  19. 19. ‫بازكردن‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬(Side wall Drift) ‫در‬‫اين‬‫روش‬‫حفاري‬‫از‬‫قسمت‬‫ديواره‬‫آغاز‬‫مي‬‫شود‬‫و‬‫يا‬‫به‬‫اصطالح‬‫بازكردن‬ ‫مقطع‬‫حفاري‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬‫شروع‬‫مي‬‫شود‬.‫اين‬‫روش‬‫خود‬‫به‬‫دو‬‫نوع‬"‫روش‬ ‫بازكردن‬‫منفرد‬"‫و‬"‫روش‬‫بازكردن‬‫دوگانه‬"‫تقسیم‬‫مي‬‫شود‬. ‫روش‬‫بازكردن‬‫منفرد‬(Single side wall drift) ‫در‬‫شكل‬1،‫توالي‬‫حفاري‬‫و‬‫میزان‬‫تقدم‬‫و‬‫تأخر‬‫پیشروي‬‫در‬‫قسمت‬‫هاي‬ ‫مختلف‬‫سطح‬‫مقطع‬‫تونل‬‫خط‬‫جوبیلي‬‫متروي‬‫شهر‬‫لندن‬‫به‬‫خوبي‬‫نشان‬ ‫داده‬‫شده‬‫است‬.‫در‬‫اين‬‫روش‬‫مطابق‬،‫شكل‬‫حفاري‬‫از‬‫مجاورت‬‫يكي‬‫از‬ ‫ديواره‬‫ها‬‫آغاز‬‫شده‬‫و‬‫از‬‫باال‬‫به‬‫پايین‬‫تا‬‫كف‬‫تونل‬‫ادامه‬‫مي‬‫يابد‬.‫در‬‫اين‬ ‫قسمت‬‫ديواره‬‫موقت‬‫میاني‬‫نیز‬‫با‬‫شاتكريت‬‫و‬‫وسايل‬‫نگهداري‬‫مناسب‬ ‫پوشانده‬‫مي‬‫شود‬.‫با‬‫حفاري‬‫قسمت‬،‫اول‬‫قسمت‬‫دوم‬‫سطح‬‫مقطع‬‫تونل‬‫ب‬‫ا‬ ‫تعريض‬‫قسمت‬‫حفاري‬‫شده‬‫در‬‫قسمت‬‫اول‬‫از‬‫محل‬‫ديواره‬،‫موقت‬‫حفاري‬ ‫مي‬‫شود‬ 19
  20. 20. 20
  21. 21. ‫روش‬‫بازكردن‬‫دوگانه‬Twin side wall drift)) ‫در‬‫اين‬‫روش‬‫ابتدا‬‫دو‬‫تونل‬‫با‬‫سطح‬‫مقطع‬‫كوچكتر‬‫در‬‫دو‬‫طرف‬‫مقطع‬‫اصلي‬، ‫به‬‫صورت‬‫همزمان‬‫و‬‫يا‬‫با‬‫تأخیر‬‫حفاري‬‫مي‬‫شود‬.‫سپس‬‫حفاري‬‫قسمت‬ ‫هاي‬‫بعدي‬‫با‬‫توالي‬‫مشخص‬‫مانند‬‫حالت‬‫نشان‬‫داده‬‫شده‬‫در‬‫شكل‬2، ‫انجام‬‫مي‬‫شود‬. ‫مطابق‬‫شكل‬‫با‬‫باقي‬‫گذاردن‬‫قسمت‬‫میاني‬،‫تونل‬‫پايه‬‫اي‬‫طبیعي‬‫بر‬‫اي‬ ‫كنترل‬‫فشار‬‫سقف‬‫ايجاد‬‫مي‬‫شود‬‫كه‬‫با‬‫اعمال‬‫تحكیمات‬‫الزم‬‫در‬‫قسمت‬ ‫ديوار‬‫ه‬‫ها‬‫اين‬‫پايه‬‫نیز‬‫در‬‫مراحل‬‫بعدي‬‫برداشته‬‫مي‬‫شود‬‫و‬‫نگهداري‬‫سق‬‫ف‬ ‫به‬‫سرعت‬‫تكمیل‬‫مي‬‫شود‬.‫الزم‬‫به‬‫ذكر‬‫است‬‫كه‬‫در‬‫مواقعي‬‫كه‬‫ديواره‬ ‫پايه‬‫باقي‬‫گذاشته‬‫شده‬‫سست‬،‫باشد‬‫اعمال‬‫پوشش‬‫شاتكريت‬‫روي‬‫اي‬‫ن‬ ‫ديواره‬‫هاي‬‫موقت‬‫نیز‬‫الزامي‬‫است‬. 21
  22. 22. 22
  23. 23. ‫البته‬‫هركدام‬‫از‬‫بخش‬‫هاي‬‫كناري‬‫و‬‫يا‬‫ستون‬‫مركزي‬‫نیز‬‫مي‬‫توانند‬‫با‬‫تر‬‫تیب‬ ‫هاي‬‫مختلفي‬‫حفر‬‫شوند‬(‫شكل‬3)،‫كه‬‫ين‬‫امر‬‫به‬‫ارتفاع‬‫مقطع‬‫حفاري‬‫و‬ ‫نیز‬‫تجهیزات‬‫و‬‫ماشین‬‫آالت‬‫نصب‬‫نگهداري‬‫و‬‫میزان‬‫سست‬‫بودن‬‫زمین‬ ‫بستگي‬‫دارد‬. 23
  24. 24. 24
  25. 25. 25
  26. 26. ‫نوع‬‫ديگري‬‫از‬‫حفاري‬‫بازكردن‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬(Side wall drift)‫وجود‬‫دارد‬‫كه‬ ‫بیشتر‬‫براي‬‫تونل‬‫هاي‬‫دو‬‫قلوي‬‫مترو‬‫و‬‫يا‬‫تونل‬‫هاي‬‫راه‬‫كه‬‫احتیاج‬‫به‬‫اج‬‫راي‬ ‫ستون‬‫هاي‬‫نگهداري‬‫تقويت‬‫شده‬‫و‬‫ضخیم‬‫در‬‫اطراف‬‫فضاي‬‫زيرزمیني‬‫دارن‬‫د‬ ‫استفاده‬‫مي‬‫شود‬.‫در‬‫اين‬‫روش‬‫حفاري‬‫گالري‬‫هاي‬‫جانبي‬‫از‬‫ترازي‬‫پايین‬‫ت‬‫ر‬ ‫از‬‫تراز‬‫فوقاني‬‫تونل‬‫نهايي‬‫آغاز‬‫م‬‫يشود‬‫و‬‫بالفاصله‬‫پس‬‫از‬‫حفاري‬‫پايه‬‫هاي‬ ‫نگهداري‬‫بتن‬‫ريزي‬‫و‬‫اجرا‬‫مي‬‫شود‬.‫در‬‫شكل‬4‫و‬5،‫دو‬‫نمونه‬‫از‬‫تونل‬‫هاي‬ ‫حفاري‬‫شده‬‫با‬‫اين‬‫روش‬‫ها‬‫نشان‬‫داده‬‫شده‬‫است‬ 26
  27. 27. 27
  28. 28. 28
  29. 29. ‫روش‬‫بازكردن‬‫از‬‫تراز‬‫فوقاني‬(TOP- Down , Heading – Bench – invert) ‫در‬‫اين‬‫روش‬‫میزان‬‫دهانه‬‫بازشدگي‬‫نسبت‬‫به‬‫روش‬‫قبلي‬‫كمتر‬‫است‬‫و‬‫در‬‫نتی‬‫جه‬ ‫نیازي‬‫به‬‫باقي‬‫گذاردن‬‫پايه‬‫در‬‫قسمت‬،‫میاني‬‫حفاري‬‫نیست‬.‫در‬‫پروژه‬‫حفاري‬ ‫متروي‬‫شهر‬‫آتن‬‫از‬‫اين‬‫روش‬‫در‬‫ايستگاه‬Ambelokipi‫استفاده‬‫شده‬‫است‬. (‫شكل‬6) ‫عرض‬‫حفاري‬16/5‫متر‬‫با‬‫ارتفاع‬12‫متر‬‫بوده‬‫است‬.‫نگهداري‬‫انجام‬‫شده‬‫در‬‫اين‬ ،‫ايستگاه‬‫اجراي‬‫شاتكريت‬‫با‬‫ضخامت‬20‫سانتیمتر‬‫و‬‫بولتهاي‬‫با‬‫طول‬3‫و‬4‫متر‬‫و‬ ‫با‬‫فاصله‬‫داري‬1/5*1‫متر‬‫بوده‬‫است‬ 29
  30. 30. 30
  31. 31. 31
  32. 32. ‫روش‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫مزایای‬NATM : 1-‫انعطاف‬‫پذیر‬‫در‬‫ارائه‬‫الگوهای‬‫مختلف‬‫حفاری‬‫وژئومتری‬‫تونل‬ 2-‫نیاز‬‫به‬‫ابزاراالت‬‫با‬‫هزینه‬‫کم‬ 3-‫انعطاف‬‫پذیر‬‫در‬‫نصب‬‫ساپورتهای‬‫اضافه‬‫مثل‬‫میل‬‫مهار‬ 4-‫راحتی‬‫نصب‬‫ابزاراالت‬‫پشتیبان‬‫وزهکش‬ 5-‫انعطاف‬‫پذیر‬‫در‬‫مونیتورینگ‬‫استرسها‬‫وتغییر‬‫شکل‬‫تونل‬ 6-‫برقراری‬‫ارتباط‬‫بهتر‬‫بین‬‫زمین‬‫ووسایل‬‫پشتیبان‬ 7-‫راحتی‬‫انجام‬‫شاتکریت‬ 8-‫درخیلی‬‫ازشرایط‬‫زمین‬‫شناسی‬‫قابل‬‫انجام‬‫است‬ 32
  33. 33. ‫از‬‫جمله‬‫توصیه‬‫هاي‬‫روش‬NATM‫در‬‫مواجه‬‫با‬‫شرايط‬‫نامساعد‬‫زمین‬‫به‬ ‫شرح‬‫زير‬‫است‬: ‫كاهش‬‫طول‬‫سیكل‬‫حفاري‬ ‫اجراي‬‫حفاري‬‫بخشي‬‫در‬‫تونل‬ ‫تغییر‬‫در‬‫توالي‬‫بخشها‬‫و‬‫اولويت‬‫قسمت‬‫هاي‬‫مختلف‬‫در‬‫حفاري‬‫بخشي‬ ‫انجام‬‫عمل‬‫حفاري‬‫به‬‫صورت‬‫پیوسته‬‫و‬‫سطح‬‫مقطع‬‫متقارن‬‫از‬‫بروز‬ ‫ناهمگني‬‫در‬‫سختي‬‫نگهداري‬‫اولیه‬(‫پوشش‬‫شاتكريت‬‫اولیه‬)‫و‬‫در‬‫پي‬‫آ‬‫ن‬ ‫تغییر‬‫در‬‫شرايط‬،‫بارگذاري‬‫مي‬‫كاهد‬‫و‬‫توزيع‬‫تنش‬‫مناسب‬‫و‬‫يكنواختي‬‫را‬‫در‬ ‫پوشش‬‫و‬‫نیز‬‫در‬‫توده‬‫فراهم‬‫مي‬‫آورد‬. 33
  34. 34. ◄‫گیري‬ ‫نتیجه‬: ‫به‬‫كارگیري‬‫گسترده‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬NATM‫به‬‫صورت‬‫موفقیت‬‫آمیز‬‫در‬‫پروژه‬ ‫هاي‬‫مترو‬‫و‬‫عموما‬‫در‬‫مناطق‬‫شهري‬‫مي‬‫تواند‬‫پتانسیل‬‫استفاده‬‫از‬‫اين‬‫روش‬ ‫تونل‬‫زني‬‫را‬‫در‬‫ايران‬‫نیز‬‫فراهم‬‫آورد‬.‫به‬‫هر‬‫حال‬‫روش‬‫ها‬‫ي‬‫عملي‬‫و‬ ‫تكنیك‬‫هاي‬‫اجراي‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬NATM‫در‬‫زمینه‬‫حفاري‬‫با‬‫بررسي‬‫موارد‬ ‫عملي‬‫اجرا‬‫شده‬‫در‬‫دنیا‬‫قابل‬‫دريافت‬‫است‬. ‫هدف‬‫اصلي‬NATM‫ايجاد‬‫يک‬‫قوس‬‫نیمه‬‫صلب‬‫خارجي‬‫بالفاصله‬‫پس‬‫از‬‫حفاري‬ ‫با‬‫وسايل‬‫نگهداري‬‫از‬‫قبیل‬،‫شاتکريت‬‫سنگ‬،‫پیچ‬‫میل‬‫مهار‬‫و‬‫غیره‬‫مي‬‫ب‬‫اشد‬. ‫اين‬‫امر‬‫موجب‬‫تنظیم‬‫تنش‬‫در‬‫محدوده‬‫اطراف‬‫تونل‬‫گرديده‬‫از‬‫سست‬‫شدگي‬ ‫مخرب‬‫جلوگیري‬‫به‬‫عمل‬‫مي‬‫آورد‬‫و‬‫اين‬‫همان‬‫چیزي‬‫است‬‫که‬NATM‫را‬‫از‬‫روش‬ ‫هاي‬‫تونل‬‫زني‬‫محافظه‬‫کارانه‬‫تمیز‬‫مي‬‫دهد‬.‫زيرا‬‫ا‬‫اصوال‬‫در‬‫شیوه‬‫هاي‬‫سنتي‬ ‫تونل‬‫زنی‬،‫بار‬‫سنگ‬‫مي‬‫بايست‬‫تماما‬‫بوسیله‬‫تجهیزات‬‫نگهداري‬‫تحمل‬‫ش‬‫ود‬ ‫که‬‫اين‬‫کار‬‫نیز‬‫مستلزم‬‫صرف‬‫هزينه‬‫هاي‬‫زياد‬‫مي‬‫باشد‬. 34
  35. 35. ‫روش‬NATM‫بیشتر‬‫در‬‫نتیجه‬‫تجربه‬‫عملي‬‫بوجود‬‫آمده‬‫و‬‫مانند‬‫ديگر‬ ‫روش‬‫هايي‬‫که‬‫در‬‫حال‬‫تکمیل‬‫و‬‫تکوين‬‫مي‬،‫باشند‬‫دست‬‫خوش‬‫تغییر‬‫و‬ ‫تحوالت‬‫و‬‫مشکالت‬‫متعددي‬‫گرديده‬‫تا‬‫به‬‫شکل‬‫کنوني‬‫در‬‫آمده‬‫است‬.‫اي‬‫ن‬ ‫روش‬‫از‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫قابل‬‫توجهي‬‫در‬‫شرايط‬‫مواجهه‬‫با‬‫وضعیت‬‫هاي‬ ‫متفاوت‬‫توده‬‫سنگي‬‫برخوردار‬‫است‬. ‫بطور‬‫کلي‬‫ضروري‬‫مي‬‫باشد‬‫که‬‫مطالعات‬‫و‬‫بررسي‬‫دقیقي‬‫به‬‫منظور‬ ‫بررسي‬‫ش‬‫رايط‬‫زمین‬‫ساختاري‬‫بويژه‬‫در‬‫زمین‬‫هاي‬‫نامناسب‬‫انجام‬‫گرفت‬،‫ه‬ ‫بین‬‫هزينه‬‫هاي‬‫مطالعات‬‫و‬‫اجراي‬‫عملیات‬‫رابطه‬‫اي‬‫منطقي‬‫ايجاد‬‫گردد‬. ‫تهیه‬‫مواد‬‫و‬‫مصالح‬‫مورد‬‫نیاز‬NATM‫و‬‫طريقه‬‫ريختن‬‫بتن‬‫در‬،‫فضاها‬‫حتي‬‫در‬ ‫طرح‬‫هاي‬‫کوچک‬‫تونل‬‫زنی‬‫با‬NATM‫نیاز‬‫به‬‫ساماندهي‬‫مناسب‬‫و‬‫کارآمد‬ ‫دارد‬ ‫اهمیت‬‫نصب‬‫شعاعي‬‫میل‬‫مهارها‬‫به‬‫طور‬‫سیستماتیک‬‫در‬‫سنگ‬‫هاي‬ ،‫سست‬‫به‬‫منظور‬‫تامین‬‫توزيع‬‫مناسب‬‫تنش‬‫هاي‬‫بوجود‬‫آمده‬‫در‬‫قوس‬‫هاي‬ ‫دايره‬‫اي‬‫شکل‬،‫سنگي‬‫فوق‬‫العاده‬‫مناسب‬‫تشخیص‬‫داده‬‫شده‬‫است‬. ‫موفقیت‬‫در‬‫روش‬NATM‫نیاز‬‫به‬‫آموزش‬‫هاي‬‫تئوريک‬‫و‬‫عملي‬‫همزمان‬‫در‬ ‫محل‬‫عملیات‬‫دارد‬‫زيرا‬‫تنها‬‫در‬‫ارتباط‬‫بودن‬‫نزديک‬‫و‬‫دقیق‬‫مهندسان‬‫با‬ ‫مسائل‬‫و‬‫مشکالت‬‫در‬‫محل‬‫کار‬‫مي‬‫تواند‬‫آنها‬‫را‬‫به‬‫اعمال‬‫راهنمايي‬‫هاي‬ ‫خاص‬‫و‬‫دقیق‬‫قادر‬‫سازد‬. ‫يک‬‫بخش‬‫مهم‬‫و‬‫جدايي‬‫ناپذير‬‫در‬‫اين‬‫روش‬‫مشاهده‬‫رفتار‬‫تنش‬‫کرنش‬ ‫سنگ‬‫با‬‫فنون‬‫اندازه‬‫گیري‬‫مي‬‫باشد‬. 35
  36. 36. 36
  37. 37. 37
  38. 38. ‫منابع‬ ‫فهرست‬ 1) Kolymbas D. , Tunneling and tunnel mechanics 2( M. Karakuş & R.J. Fowell , An insight into the New Austrian Tunneling Method (NATM) 3) Walter W., Berndt Pierau, Claus Erichsen, New Austrian Tunneling Method, Germany 4)‫اجل‬‫ر‬ ‫لوئیان‬.‫ر‬ ‫،دادخواه‬.‫ز‬ ‫میرزایی‬ ‫،حسین‬.‫مهندسی‬ ‫شناسی‬ ‫زمین‬ ، ،‫تونلها‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫وکاربرد‬1390‫علوی‬ ‫انتشارات‬ ، 5)‫قبادی‬‫م‬.‫ح‬.،‫مهندسی‬ ‫شناسی‬ ‫زمین‬ ‫مبانی‬ ،1388‫دانشگاه‬ ‫انتشارات‬ ، ‫همدان‬ ‫سینا‬ ‫بوعلی‬ 6)‫اطالعات‬‫اینترنتی‬ ‫سایتهای‬ ‫از‬ ‫آمده‬ ‫بدست‬ 38

×