مقدمه: با توجه به سرعت روز افزون علم و تکنولوژی در زمینه ارتباطات وحمل ونقل در فضا- هوا-سطح زمین و دریا سرعت علم آموزی و ارتقاء علمی در این زمینه ها وعلوم دیگر از ضروری ترین حوایج جوامع رو به توسعه است.حرکت در سطح زمین با وسائط نقلیه مختلف با سرعت بیشتر و زمان کمتر نیاز به مسیرهای کوتاه و مستقیم را ضروری نموده و طرح و احداث مسیرهای ریلی وآسفالتی با حداقل قوسهای عمودی وافقی از اهداف کشورهاست . رسیدن به این مقصود جز با ازمیان برداشتن موانع ویا عبور از بین یا زیرآنها مقدور نیست.بیشترین موانع طبیعی در مسیرهای بین شهری کوهها و مناطق مرتفع ودر مسیرهای داخل شهری ساختمانهای بلند و بناهای تاریخی است .تخریب ساختمانها یا برش کوهها به حدی که مسیرها با حداقل قوسهای عمودی و افقی احداث شوند غیر ممکن یا هزینه بسیار سنگینی را در بر دارد بعلاوه ترانشه هایی با ارتفاع بیش از 100 متر یا خیلی بیشتر لازم است و عرض مقطع ترانشه هارا در تراز زمین طبیعی تصور نمائید که چه خواهدشد! بناهای تاریخی یا ساختمانهای بلند را نیز نمی توان تخریب نمود. در نتیجه برای عبور از میان کوهها واز زیرساختمانها احداث تونلها و مسیرهای زیر زمینی ضرورت یافته است.تونلها امروزه علاوه بر عبور جریان ترافیک وسائط نقلیه برای عبور جریانهای آب و فاضلاب و همچنین عبور کابلها-لوله های گاز و نفت نیز احداث می شوند.در حال حاضر تونلسازی با دو نوع تکنولوژی انجام می شود. با چالزنی وآتشکاری و یا با استفاده از ماشین های مکانیکی.تکنولوژی دوم به شدت در حال گسترش است و به همان نسبت استفاده از مواد ناریه و انفجار در حال کاهش است.این مقاله دستاوردهای شرکت جهاد نصر خراسان در احداث تونل است که در سه مقوله ارائه میگردد :

1-تکنولوژی و امکانات مورد استفاده  

2-تکنیکها و روشهای اجرایی

3-موانع ومحدودیتها

تمامی مباحث مبتنی بر اصول و در مجموع یک  Manual از کلیه مفاهیم تونلسازی کنونی است که در اغلب پروژه های کشور در حال اجرا می باشد و انچه که در آینده بایستی باشد.این مقاله به شکل روایی بیان شده و شاید نخستین بار است که یک شرکت تونلساز ایرانی تجربیات و اصول علمی مورد استفاده خودرا در جمع صاحبان علم و تجربه تونلسازی ارائه مینماید.باشد که هم اندیشمندان در صحنه عمل قرار گیرند و هم شرکتهای تونلساز حس رقابتی را کنار گذاشته و بدون بیم از انتقادات تجربیات خودرا برای عموم ارائه نمایند.

 

برای اجرای یک تونل امکانات و تجهیزات بسیاری لازم است که متناسب با نوع عملیات تقسیم بندی می شوند عملیات تونلسازی عبارتند از نقشه برداری-حفاری-آتشکاری- تهویه-تخلیه-تحکیم موقت و دائم

تجهیزات نقشه برداری: نقشه برداران اولین اکیپ اجرایی هستند که جهت تحویل پروژه به محل اعزام می شوند شرکت از نخستین پروژه های خود انواع دوربین های نیوو و تئودولیت را مورد استفاده قرار داد .در اجرای گالریهای انتقال آب سد های سنگرد سبزوار و نهرین طبس برای دقت بیشتر یک دستگاه دیستومات خریداری شد.تونل باجگیران در سال 81 با همین دستگاه تعیین موقعیت گردید.امادر سال 83 یکدستگاه توتال استیشن پنتاکس مدل RS322 و یکدستگاه ترازیاب پنتاکس AFL240 بکارگیری شد.

توتال استیشن مذکور با برنامه های کاربردی یکپارچه طراحی شده است.کلیدهای توابع،صفحه نمایش بزرگ،ذخیره وسیع اطلاعات،شاقول لیزری،امکان اندازه گیری با رفلکتور یا بدون آن،تراز الکترونیکی،کمپانساتور دو محوره و انتقال دو طرفه اطلاعات به کامپیوتر از مزایای اینگونه دستگاهها می باشد.اندازه گیری نقاط غیر قابل دسترسی و هدف گیری نقطه مورد نظر بوسیله نور لیزر قابل رویت،تنها با فشردن یک دگمه انجام می شود. کمپانساتور دو محوره کاملا اتوماتیک اندازه گیریهای دقیق و تراز کامل را با دقت 20 ثانیه انجام میدهد.

تجهیزات حفاری : در سال74 در پروژه راه آهن مشهد-سرخس به عنوان همکار جهت حفاری تونل وارد شدیم امکانات حفاری جدید تونل عبارت بود از تعدادی چکشهای دستی نصب بر روی سه پایه های تلسکوپی مجهز به جک ، اپراتورهایی که از چکشهای دستی معمولی استفاده مینمودند با حسرت به اپراتور چکش جدید نگاه میکردند. در سال 75و76 که برای حفاری گالریهای سد نهرین طبس و سد سنگرد سبزوار 2 دستگاه دریل واگن بهلر و اطلس کپکو بکارگیری شد. به دلیل اینکه دریل واگن باری را بر دوش اپراتور نداشت ، ضربات ارتعاشی بر بدن او وارد نمی ساخت وقادر بود تا جابجا شود-کمپرسورهای 600 تا 750 و حتی 900 را بدنبال خود بکشد، از بلندیها بالا رود و چالهای با قطر 32 تا 75 میلیمتر را حفاری نماید و تا عمق 12 متر یا بیشتر به صورت افقی ، عمودی و مایل چالزنی کند یک پیشرفت برای شرکت محسوب میگردید .

بدون شک در تونلسازی به روش حفاری و آتشکاری ، جامبو دریل از دستگاههای پایه(Base) محسوب می شود.انواع جامبو دریلهای موجود از لحاظ سیستم تغذیه به سه دسته: پنوماتیکی-هیدرولیکی و برقی تقسیم می شوند.در تونل باجگیران که بخشی از پروژه قطعه سوم راه اصلی قوچان-باجگیران و طول آن بیش از 1000 متر است ، کارگاه به یک دستگاه جامبو دریل اوکراینی مدل 312-A که امکان حفاری با دو بوم را به طور اتوماتیک و همزمان دارد تجهیز شد این دستگاه می تواند چالهایی به قطر 35 تا 64 و به طول 2/3 تا 5 متر را در یک استقرار در سطحی معادل 35 تا 45 متر مربع بدون ذره ای گرد وخاک حفاری نماید. در سه جهت افقی و یک جهت قائم به سمت بالا با هر زاویه ای چالزنی و هر چال 2/3 متری را در مدت 3 تا 5 دقیقه حفاری می نماید. با جت آبی که از حفره وسط سر مته (bit) در عمق چال حفاری پاشیده می شود گرد و خاک حاصل از حفاری را می شوید. با توجه به سادگی کاربری وآسان بودن تعمیرات و در دسترس بودن قطعات و لوازم، علیرغم سرعت عمل کم آن نسبت به انواع دیگر، بر آن شدیم تا از این دستگاه استفاده نماییم هر چند کار با این دستگاه مشکلاتی را نیز در بر داشت.

 این دستگاه برای تغذیه هر بوم نیاز به یک کمپرسور 600 برای تولید هوای فشرده دارد شرکت در هر دهانه تونل یک کمپرسور 900 تجهیز کرده و از بالن هوای فشرده یا کندو برای ذخیره هوا و تغذیه جامبو دریل استفاده نمود.ضمنا برای تهیه آب مورد نیاز برای شستشوی چال و سرد نمودن سرمته نیز از یک دستگاه موتور پمپ و مخازن 20000 لیتری ذخیره آب استفاده نمود تا فشارآب 2 الی 3 بار را در نوک سر مته تامین نماید

برای تجهیز کارگاه جامبوهای مختلف هیدرولیک که مجهز به بومهای بیشتری بودند مورد بررسی قرار دادیم بعضی از این دستگاهها دارای بوم سرویس و بازوی نصب انکر بولت می باشند سیستم تغذیه (feed) آنها هیدرولیکی و سیستم محرکه آنها موتوری می باشد جامبوهای برقی نیز که از پیشرفتهای تکنولوژی حفاری است مورد بررسی کارشناسان ماشین آلات شرکت قرار گرفت از ویژگیهای این دستگاهها سیستم تغذیه الکتریکی و سیستم محرکه موتوری یا برقی است دستگاه بصورت روتاری حفاری نموده و آلودگی صدای کمتر و آلودگی هوا در زمان جابجایی ندارد.

بدلیل اینکه تمامی دستگاههای فوق الذکر چالزنی می نمایند ودر حقیقت عملیات حفاری آنها با آتشکاری تکمیل می شود و تهیه- حمل –نگهداری و کاربرد مواد ناریه مشکلات زیادی از قبیل امنیت منطقه ، کنترل عبور و مرور و مشکل باقیماندن مواد انفجار نشده در چالها را در بر دارد از طرفی در زمینهای نرم، دج و سنگهای متخلخل و با درزه زیاد آتشکاری کارایی ندارد لذا تونلسازان به دنبال آن بودند تا از کاربرد این مواد پرهیز نموده ودستگاه مناسبی حایگزین نمایند. در مراحل اولیه این جایگزین چکشهای هیدرولیکی بود که از آنها دو دستگاه در کارگاه باجگیران موجود می باشد یکدستگاه چکش هیدرولیکی ایتالدم مدل GK-1350S   با وزن 1320 Kg  و فرکانس 700-600 ضربه در دقیقه و فشار ضربه 125-115 (bar)  و قطر قلم 119 میلیمتر می باشد که بر روی یک دستگاه بیل مکانیکی لیبهر 932R نصب و مورد استفاده قرار گرفت اگر چه استفاده از این دستگاه باعث کندی پیشروی می شد اما این قدرت مانور را به ما داده بود که در مقاطع خاص و کوچک کار کنیم. تغییر در سختی و پایداری سینه کار بافرکانس ثابت باعث تغییر در سرعت پیشروی و گاها ریزش میشد لذا تصمیم بر خرید دستگاهی با فرکانس متغیر گردید.

دستگاه دوم یک چکش هیدرولیکی رمر(hamer)  مدل M14 با وزن 1380 کیلوگرم و فرکانس متغیر با حداقل 450 ضربه و حداکثر 1000 ضربه در دقیقه می باشد .در این چکش با تنظیم پیچ مخصوص حسب شرایط کاری  میزان فرکانس و طول زمان ضربه قابل تنظیم است چکشهای هیدرولیکی برای تونلهای با خاک نرم دج و سنگهای متخلخل بیشتر کاربرد دارد اما در تونلهای سنگی برای لق گیری یا شکستن سنگهای بزرگ باقیمانده بر دیواره از  آنها استفاده میشود.سرعت پیشروی(advance)  آنها کند و با توجه به اینکه بر روی دستگاه های موتوری مانند بیلهای مکانیکی نصب میشود وبرای کار با  آنها دستگاه تغذیه کننده بایستی روشن باشد لذا آلودگی هوا وآلودگی صوتی را تواما با هم دارد علاوه بر اینکه تواتر ضربات باعث ریزش نیز میگردد.

استفاده از ردهدر و درام کاترها(کله گاوی)نیز بررسی گردید.این دستگاهها با قطرهای مختلف به صورت روتاری (rotary)حفاری می کنند. سرعت حفاری  آنها نسبت به حفاری و آتشکاری مناسب است.ارتعاش ناشی از کار دستگاه باعث ریزش می شود و برای اپراتور و اکیپ اجرائی مشکل بوجود می آورد. آلودگی هوا و آلودگی صوتی ناشی از کار  مته و موتور وجود دارد. استهلاک مته زیاد و فضای حد اقل 6 تا 10 متر جهت مانور لازم است و نیاز به تخلیه مواد حفاری شده در فضای کار دستگاه می باشد.

ماشینهای حفاری تونل بصورت تمام مقطع نیز که شکل کاملتری از کله گاوی را داشته وبرای جابجایی از لغزش بر روی ریلهای کف و برای چرخش صفحه برش یا (shield) از موتورهای مکانیکی یا برقی استفاده می کندنیز بررسی گردید  آنها شکل کاملتری از تجهیزات حفاری برای مقاطع بزرگتر را دارند اما از نظر معایب آلودگی و ایمنی و استهلاک مشابه رد هدرها می باشند.

تجهیزات تهویه: به منظور تزریق هوای تمیز و پاک به داخل تونل باجگیران و بیرون راندن هوای آلوده مخصوصا در سینه کار که عمده نیروها ودستگاهها مشغول بکار بودند و کاهش گرد و غبار به میزان 200 ذره در سانتیمتر مکعب از یک دستگاه جت فن ساخت شرکت ایران تزریق استفاده شد.قدرت هوا دهی این دستگاه M3/Min2000 می باشد.قطر دهانه خروجی آن 120-140 سانتیمتر و قابل تغییر است و سرعت آن     rpm 1400و طول موءثر هوادهی 300متر است.البته این فن برای هوادهی در فاصله 600 متری نیاز به جت فن کمکی دیگر دارد که به صورت سری به داکت انتقال هوا وصل شود. داکت مورد استفاده برزنتی و به قطر 90 سانتیمتر بود.با توجه به اینکه هر کیلو گرم مواد ناریه حدود 1000 لیتر گاز تولید می کند حدود 20-30 دقیقه طول می کشد تامیزان هوای تازه به حد اقل قابل تنفس برسد.

تجهیزات تخلیه:این تجهیزات عبارتند از انواع لودرها و بیل مکانیکی ها برای بارگیری –انواع کمپرسیها و دام تراکها برای حمل که در تونل باجگیران مورد استفاده هستند این دستگاهها آلودگی صوتی داشته و دودزا هستند و نیاز به فضای مانور دارند بعلاوه اینکه همه  آنها همراه اپراتورهای خود در معرض فضای تحکیم نشده تونل یعنی فضایی که احتمال ریزش دارد قرار میگیرند و حتی خود بعضی مواقع عامل ریزش می شوند. لذا استفاده از واگنهای ریلی ونقاله های حلزونی و نوار نقاله هامعایب مذکور را مرتفع می نماید.

تجهیزات تحکیم : به منظور جلوگیری از ریزش احتمالی و همچنین ایمنی بیشتر بعد از حفاری استفاده از یک سیستم نگهداری به صورت موقت یا دائمی لازم است.

 تحکیم موقت شامل عملیات بتن پاشی (shot Crete) ومشگذاری و نصب انکر بولتها می باشد.تجهیزات شاتکریت در تونل باجگیران عبارت است از یک دستگاه شاتکریت خشک Aliva 260 که تشکیل شده است از یک قیف که در ته آن صفحه لاستیکی 9 سوراخه قرار دارد و با چرخش صفحه و قرار گرفتن هر یک از سوراخها در روبروی خروجی ته قیف مقداری از مخلوط از سوراخها خارج شده وبه روی صفحه دوم که پایین تر از این صفحه قرار دارد می ریزد، هوای فشرده نیز از طریق یک منبع تغذیه که عمدتا کمپرسور هوا می باشد به روی صفحه لاستیکی دمیده و مواد را به صورت یک جریان پیوسته به داخل شلنگ خروجی انتقال می دهد. درانتهای شلنگ قبل از نازل آب با یک شیر valve) ) باز و بست به مخلوط اضافه می گردد.البته در موقع خرید، دستگاههای شات کریت تر و دستگاههای دو منظوره پمپاژ بتن و شاتکریت تر راکه خود دستگاه مخلوط بتنی را می سازد مورد بررسی قرار دادیم ولی نهایتا بدلایل ذیل شاتکریت خشک را ترجیح دادیم

بزرگترین عیب این دستگاهها ایجاد گرد وغبار زیاد و آلوده نمودن هوای تونل است که با اضافه نمودن 3 درصد رطوبت به مخلوط اولیه این مشکل تا حد زیادی مرتفع گردید.هر چند آلودگی و گرد و غبار کمتر- سرعت پاشش وگیرش بیشتر و پرت مصالح کمتر ازجمله مزایایی است که استفاده از شاتکریت تر را در بسیاری از موارد توجیه پذیر می سازد.از دیگر تجهیزات تحکیم موقت انواع بولتها و انکر بولتها با طولها و قطرهای متفاوت ومشها با ابعاد چشمه ای و اقطار میلگردی مختلف می باشد.

تحکیم دائم شامل قابگذاری و پوشش بتنی (lining) و پر کردن پشت  آنهاست.تجهیزات قابگذاری، انواع آهن آلات و ابزار آلات کارگاههای جوشکاری و انواع موتور جوشهاست. در این رابطه شرکت یک کارگاه جوشکاری کامل را تجهیز نموده و قابها را با INP 160 تولید کرده و با جرثقیل 10 تن به محل نصب، حمل و مونتاژ می نماید.تجهیزات لاینینگ کارگاه عبارت از کلیه تجهیزات مورد نیاز برای تولید بتن و اجرای عملیات بتن مسلح در قوس، شامل تاسیسات تولید مصالح بتنی بصورت کامل و دو دستگاه میکسر جهت ساخت و حمل بتن-قالبهای فلزی مدولار ولوازم مربوطه وانواع میلگردهای آجدار لازم می باشد.

تیم کارشناسی شرکت متشکل از کارشناسان اجرایی و ماشین آلات و بازرگانی در خصوص تهیه و تامین دستگاه ها وتجهیزات مورد نیاز تونل بدنبال دستگاهی بودند که تمام مقطع را بدون آلودگیهای صوتی، هوا وگل و لای در زیر پای اکیپ اجرایی با پیشروی خوب انجام دهد نیاز به مواد ناریه ودر نتیجه انبارک مواد ناریه با هواکش و درب مخصوص و برقگیر و چاه ارت نداشته باشد.

این تیم بدنبال سیستمی بود که حد اقل نیروی انسانی را نیاز داشته و هیچ کدام از  آنها در فضای تحکیم نشده کار نکنند. عملیات تخلیه، تحکیم، لاینینگ و تامین تجهیزات و امکانات مورد نیازدر حداقل فضای نا امن یا لاینینگ نشده و بدون حضور نیروی انسانی و به صورت کنترل از راه دور (remote) انجام شود. در حقیقت موقعی که تا سینه کار تمام عملیات تونلسازی بطور اتوماتیک انجام شود دستگاه مربوطه یک دستگاه حفاری، سیستم بارکشی، تحکیم یا لاینینگ صرف نیست بلکه یک دستگاه تونلساز است یعنی بجای ماشینهای حفاری تونل (tunnel boring machine) یا TBMهای قدیم ما بدنبال ماشینهای تونلساز(tunnel building machine) یا TBMهای جدید بوده و هستیم.

TBMهای جدید در حقیقت کارخانجات سیار تونلسازی هستند که در انواع شرائط زمین شناسی کار می کنند .انواع مختلفی دارند که عبارتند از

 

تکنیکها و روشهای اجرایی در عملیات ساخت گالریها و تونلها به سرعت در حال تغییر است. به گونه ای رشد تکنولوژی تونل سازی را هدف قرارداده است که به سادگی می توان پیش بینی نمود که در آینده طراحی گالریهای روباز تحت تاثیر پیشرفت تونلسازی قراگرفته و اجرای تونل انتقال آب از نظر اجرایی و اقتصادی کاملا بر اجرای گالریهای انتقال آب اولویت یابد.

در سال 74 در تونلهای پروژه راه آهن مشهد- سرخس با چکشهای دستی و اغلب به روش چالهای موازی(Parallel holes method)  حفاری میشدسپس شارژ نموده و انفجار می کردیم دلیل اینکه این روش جواب می داد البته با پیشروی (advance)کم قطر چالها بود (27 الی 32 میلیمتر) که باعث میشد تامقدار کمی مواد ناریه شارژ و انفجار خفیفی انجام شود.

در باز گشایی گالریهای انتقال آب سدهای سنگرد سبزوار و نهرین طبس در حقیقت یک ترانشه برداری کنترل شده را انجام دادیم برای این منظور با استفاده از دریل واگنها چالها را به عمق لازم در وسط و کناره های گالری حفر کردیم البته چالهای پیرامونی به موازات کناره گالری طبق نقشه ها حفاری گردید سپس به روش پرسپلتینگ (pre splitting) انفجار کردیم بعد از آن لاینینگ یا پوشش بتنی مسلح به ضخامت یک متر با استفاده از قالبهای فلزی مدولار مجهز به جک جهت باربری خاکریز بدنه سد اجرا گردید با توجه به ترانشه برداری زیاد برای رسیدن به سطح گالری و اجرای حفاری و انفجارات کنترل شده، و اجرای جداره بتنی با آن حجم بتن و میلگرد بنظر میرسید اگر از تونل بجای گالری اانتقال آب استفاده می شد به مراتب بهتر بود بعلاوه اینکه احتمال نشت آب از فضای حفر شده بین سطح خارجی جداره و سطح شیروانی ترانشه از بین می رفت هر چند این فضا با بتن پر میشد.

برای کوتاه کردن مسیر قوچان باجگیران و برای تبدیل حرکت عمودی (vertical) به حرکت افقی (horizontal) با شیب کم که توان موتوری کمتری را نیاز داردبخصوص در منطقه باجگیران که یک منطقه سرد و برفگیر است و گردنه های آن در زمستان تعدادی از تریلیها و وسائط نقلیه مختلف را به کام دره ها می فرستد تونل باجگیران یک ضرورت و یک طرح بسیار مورد نیاز است با ذکر این نکته که مسیر مذکور یک مسیر ترانسپرت بین المللی است .

در سال 83 که کارگاه ابلاغ شروع تونل را دریافت کرد عملیات ترانشه برداری از دو سمت تونل به طرف دهانه ها شروع شد سمت خروجی یا دهانه شمالی که از سنگهای آهکی یکپارچه تر و با هوازدگی کمتر تشکیل شده است برای شروع و ورود به تونل انتخاب گردید.لازم بذکر است که تونل باجگیران از نظر زمین شناسی در سازند تیرگان قرار گرفته است این سازند از سنگهای آهکی ایلیتی وشیل و شیل-مارن تشکیل شده است وتونل در منطقه ای قرار گرفته که آهکهای ایلیتی بیشتراست اما وجود رگه های هوا زده یا مارنی احتمال ریزش و حتی سقوط بلوکهای سنگی را ممکن ساخته است.

برای ورود به تونل بایستی حدود یکصد متر طول، ترانشه برداری با ارتفاع متغیر از 3 متر تا 18 متر انجام می شد زمانیکه به 10 متری مقطع دهانه رسیدیم زنگ خطر کشیده شد زیرا بایستی دیواره ورودی با دقت و عمودی بر داشته می شد تا بازگشایی تونل واجرای پرتال دهانه در آینده دچار مشکل نشود.شبکه چالی با 5/2 مترspacing و 5/2 متر burden  انتخاب و آخرین ردیف چالها با  spacingو  burden 1 متری حفاری گردید و ترانشه با روش پرسپلتینگ انفجار شد. استفاده از این روش باعث شد تا دیواره ای عمودی و زیبا با کمترین سنگ معلق و ناپایدار ایجاد شود.لق گیری انجام و پس از آن با نقشه برداری دقیق آکس مسیر در مقطع ورودی مشخص و با استفاده از آن شکل مقطع تونل بر روی دیواره پیاده گردید .

 از آنجا که کل مقطع 94 متر مربع است تونل باجگیران در زمره تونلهای بزرگ میباشد لذا بازگشایی یک مرحله ای آن روش مناسبی نبود پس از پیاده کردن نقشه روش اجرایی دالان فوقانی یا head and bench مورد بررسی قرار گرفت با توجه به جامبوی دو بوم که می تواند 35 تا 45 متر مربع را در یک استقرار حفاری نماید مقدار 50 متر مربع از مقطع برای head و مقدار 44 متر مربع bench منظور گردید روشهای چالزنی مورد بررسی قرار گرفت واز دو روش مشهور، روش چالهای موازی و روش گوه ای (V-cut method)، روش دوم بدلیل بیشتر بودن سطح هد از 30 متر مربع انتخاب گردید تعداد چالها با توجه به مساحت و قطر سر مته (bit) 60 تا 65 چال محاسبه گردید اما با توجه به اینکه چالهای کنتور یک در میان بایستی شارژ می شد تعداد 20 چال کمکی در بین چالهای کنتور حفر گردید،در نتیجه مجموعا 80-85 چال حفاری گردید.

 2 چال برش در وسط و حدود 8 چال Opening به شکل همگرا حفاری گردید به صورتی که انتهای  آنها به هم نزدیک می شد و تشکیل یک گوه یا Wedge می داد ما بقی چالها ،چالهای ترکاننده و پرتاب کننده یا Slashing بودند که در دو ردیف به طریقه شعاعی حفاری شدند. تراکم این چالها در پایین بیشتر بود زاویه انحراف  آنها به داخل کم و در ردیف آخر مستقیم می گشت چالهای Contour سقف یعنی چالهای top holes در وسط به هم نزدیک و در طرفین با فاصله ی بیشتری حفاری می شدند چالهای rib Holes متمایل به خارج از مقطع بود تا عرض تمام شده کم نیاید چالهای پیرامونی کف (Bottom holes) نیز حفاری گردید دلیل انحراف به بیرون چالهای کنتور پیشگیری از کوچک شدن سطح مقطع بود.

 پس از حفاری نوبت به شارژ چالها رسید روش انتخابی smooth blasting و چالهای بازکننده وچالهای ترکاننده پرتاب کننده وچالهای پیرامونی به میزان لازم طبق روش شارژ شدند کاربرد روش گوه ای در تونلهای بزرگ این مزیت را دارد که فضای لازم را برای حجم سنگ خردشده ایجاد میکند زیرا سنگها تا حدود 60 درصد حجم اولیه متورم (swell) میشوند و بایستی فضای لازم برای  آنها ایجاد شود تا فشار تورم به دیواره وارد نگشته و باعث شکست اضافی (over break) نشود . اشکال روش چالهای موازی برای تونلهای بزرگ همین است که به دلیل تعداد وقطر و عمق چالها انفجارات شدیدتر نسبت به تونلهای کوچک یا متوسط انجام اما فضای خالی برای تورم سنگهای شکسته ایجاد نمی شود در نتیجه باعث ریزش یا اضافه برداشت میگردد.

انفجار با تاخیرات میکرو ثانیه ای(M.S.) انجام شد نتیجه کاملا رضایتبخش بود از شکل و نحوه انباشتگی سنگها بخوبی متوجه عملکرد ترتیبی چالهای بازکننده، ترکاننده و پیرامونی و نقش چالهای برش برای ایجاد فضای انبساط شدیم به همین دلیل در مراحل بعدی انفجار از روش گوه ای برای حفاری واز روش اسموس بلستینگ برای انفجار استفاده کردیم.

پس از انفجار با پیکور لق گیری، و تخلیه تونل توسط ا کیپ باربرداری انجام گردید. اکیپ فریمکار بیس فریمهای جانپناه را در جلو دهانه تا سه متری با استفاده از راک بولتها که به کف سنگی محکم می شد نصب کردند سپس با استفاده از جرثقیل قطعات نیم فریم را حمل وبر روی بیس فریمها نصب و به یکدیگر مونتاژ نمودند جهت ایمنی عبور بر روی  آنها صفحات مش فلزی پهن و محکم گردید.دیواره وسقف تونل با یکدستگاه شاتکریت خشک بتن پاشی شد.مخلوط ماسه شکسته همراه با سیمان بصورت خشک تهیه ودر انتهای شلنگ با آب مخلوط و از طریق نازل بر روی دیواره وسقف پاشیده می شد. اپراتور با جابجا کردن وتغییر فاصله نازل از دیواره ضخامت لایه را تنظیم میکرد .بدلیل خشک بودن مخلوط اولیه گرد و غبار زیادی در فضای تونل ایجاد می شد . لذا با اضافه کردن 3 درصد آب به مخلوط اولیه تا حد زیادی مشکل رفع گردید اما کاملا از بین نرفت سرعت پاشش با کم و زیاد کردن هوای ورودی توسط شیر هوای کمپرسور و میزان رطوبت با پیچش شیر آب متصل به نازل که در دست اپراتور بود تنظیم میشد دلیل استفاده ما از شاتکریت پر کردن درزها،درزه ها، شکستگی هاو پیشگیری از ریزش قطعات کوچک سنگ و جلوگیری از هوا زدگی سطوح سنگی است اما به این دلیل که در بعضی از قسمتها شات کریت به صورت لایه ای از سطوح زیرین جدا شده و به علت وزین بودن فرو میریخت و چسبندگی بین لایه ها یا بین لایه زیرین و سنگ جداره به حدی نبود که تحمل وزن ملات را داشته باشد لذا از شبکه های مش که با راک بولتها به جداره محکم می شد استفاده کردیم. اول یک لایه شاتکریت کم ضخامت پاشیده بعد مشگذاری وسپس برروی  آنها لایه دوم شاتکریت انجام می شد.

در مقاطعی از تونل که جنس سنگ هوازده بود یا رگه هایی از خاک نرم وجود داشت ،طرح چال (pattern) تغییر میکرد یا پیشروی (با پیکور انجام میشد. البته پیکور با فرکانس ثابت برای شرایط مختلف زمین شناسی کار آیی نداشت لذا از پیکور با فرکانس و طول ضربه متغیراستفاده گردید در نتیجه متناسب با سختی و پایداری دیواره با چرخاندن پیچ مخصوص متغیر ها تنظیم میگردید.برای شکستن سنگهای بزرگ باقیمانده در سقف و دیواره نیز از پیکور استفاده  کردیم.

جلوگیری از سقوط بلوکهای سنگی سقف تونل با استفاده از راک بولتهای آجدار معمولی با قطر 25 میلیمتر انجام شد. پس از جاگذاری راک بولت در داخل چال حفر شده به قطر 27 یا 32 میلیمتر با استفاده از دستگاه تزریق، خمیر سیمان با روانی معین به داخل چال تزریق و پس از پر شدن فضای خالی چال عمل تزریق متوقف می گشت.

در بخشهایی که احتمال حرکت سنگها یا ریزش سنگ بود قاب گذاری و دربعضی قسمتها (lining) انجام می شدبرای قابگذاری فریمکاران بیس فریمها را نصب  آنها را به دیواره محکم می نمودند. سپس فریمها بر روی  آنها نصب میگردید بر روی قابها شبکه میلگردی کارگذاری وپشت  آنها با کیسه های پر از پوکه معدنی و یا اجسام سبک دیگر به عنوان پر کننده مسدود می گشت.با همه این وجود قبل از اینکه قابها در داخل پوشش بتنی که به ضخامت 30 سانتیمتر طراحی شده بود قرار بگیرد اتفاقات نا خوش آیندی بر اثر ریزش سقف رخ میداد که سرعت عمل اکیپهای مختلف را طلب مینمود .

ایا میشود لاینینگ در جا را بدون قالب بندی و به سرعت اجرا نمود که مانع عبور دستگاهها برای عملیات پیشروی نشود و یا تا چه فاصله ای از مقطع در حال انفجار می توان بتن ریزی نمود که موج انفجار گیرش آن را تحت تاثیر قرار ندهد به طور مسلم به دلیل جابجایی دستگاههای حفاری و بارکشی برای تخلیه سینه کار حد اقل فاصله لاینینگ در جا با استفاده از قالب بندی قوسی مجهز به جک با پایه های بلند و قابلیت لغزش بر روی ریل که تا زمان  گیرش و باز کردن قالبها عبور دستگاههارا تحت تاثیر قرار ندهد تا 100 متری سینه کار خواهد بود از قالبهای مدولار گفته شده در گالری سدهای سنگرد و نهرین استفاده کردیم.قالب فلزی، نیم دایره بالایی دهانه را پوشش داده و با تعدادی جک بالا وپائین میرفت بر روی ریلها میلغزید و عبور نفر از زیر آن  امکان  پذیربود.

 تکنیکهای بعدی برای نزدیک کردن لاینینگ یا فضای امن به سینه کار استفاده از قطعات بتنی پیش ساخته (per fabric lining segments)بود که با استفاده از حماله لغزان ، قطعات نیم پارچه به عرض نیم متر یا بیشتر برای کل دهانه حفاری بر روی ریلهای کف جابجا شده واز دهانه ورودی تا 20 متری سینه کار حمل و در داخل دهانه  مونتاژ می شد.عملیات پر کردن پشت  آن ها با کیسه های پر کننده آن جام وفضاهای خالی با پمپاژ بتن پر می شد. اما این روش نیز برای تونلهای با طول زیاد وقت بر است ونهایتا به دلیل فضای لازم برای دستگاههای حفاری و مانور  دستگاههای بار کشی حد اقل 20 متر با سینه کار فاصله لازم دارد. بیشتر ریزشها نیز در همین فاصله که در معرض موج انفجار  مستهلک نشده بود اتفاق می افتاد.لذا این تکنیکها و روشها با آن که تاثیراتی داشته است اما نتوانسته مانع ریزش تونل در فاصله ای شود که اپراتورهای دستگاهها حضور نداشته باشند یا اکیپهای لق گیر و شاتکریت کار و نصابان  راک بولتها و فریم کاران  نباشند.

 تکنیکی که هم سرعت لازم برای پیشروی و هم نیاز به انفجار نداشته باشد طبق بررسیهای تیم کارشناسی استفاده از رد هدر هاست این دستگاهها نیز به دلیل نیاز به فضای لازم برای حفاری، طولی معادل 5 تا 10 متر را بدون لاینینگ در پشت سر دارد که بحث امنیت تخلیه و بارکشی و مانور دستگاهها به قوت خود باقی است.اگر چنانچه عملیات لاینینگ گذاری پیش ساخته همزمان  با حفاری انجام شود باز هم خطر ریزش سنگ بر روی اپراتورها و نصابان  وجود دارد. لذا سیستمی کاملتر لازم است تا هم سرعت لازم را داشته باشد و هم نیروی انسانی در معرض خطر ریزش نباشند. این موضوع عملی نیست مگر آن که بلافاصله بعداز حفاری سنگهای خرد شده با دستگاهی بدون اپراتور از فضای حفاری دور شود. شاتکریت و مشگذاری به صورت اتومات و به حالت ریموت یا کنترل از راه دور انجام شود.حداکثر3 الی 4 مترتا سینه کار بدون حفاظ باشد که اگر آن هم نباشد بهتر است یا نیروی انسانی در این حد فاصل مشغول بکار نباشد.با بررسی های بیشترمشخص گردید که دستگاههای TBM جدید یعنی ماشینهای تونلساز و نه ماشینهای حفاری تمام مقطع تونل یعنی TBM های قدیم، مشخصات لازم را داشته و مانند یک کارخانه موبایل تونلسازی عمل می کنند.این دستگاه ها با قطر های تا 12 متر و بیشتر در تونلهای مختلف بکارگیری شده اند.

بررسیهای تیم کارشناسی شرکت جهاد نصر خراسآن  نشانگر این موضوع است که دستگاههای تونلساز جدید تا فاصله 4 متری تیغه حفاری (shield) عملیات لاینینگ را ادامه داده و برای تعویض سر های برش (cut heads) نیز دستگاه 4 الی 5 متر عقب رفته و مشکلی برای مکانیکها و تعویض کاران  قطعات بوجود نمی آید.تخلیه خاکها یا سنگهای خرد شده با یک نقاله حلزونی بلافاصله بعد از شیلد انجام و به یک نوار نقاله منتقل میگردد.و به توسط آن  به داخل کمپرسیها یا دام تراکها، واگونهای ریلی و یا فضای خارج از تونل منتقل میگردد .در فاصله خیلی کم از تیغه دو بازوی اتومات مجهز به چکش حفاری و نصب راک بولت قرار دارد که عملیات حفاری چال و نصب راک بولت را انجام می دهند.و بعد از  آن ها بازوی رباتیک شانه ای جهت نصب مشها و محکم کردن  آنها به راکبولتها قرار دارد و بطور خودکار قطعات لاینینگ منتقل شده بر روی ریلها در دیواره قرار گرفته و مونتاژ می شود. تمامی عملیات از اتاق فرمان  دستگاه بطور اتوماتیک هدایت و انجام می شود .

 

برای اجرای دقیق و به موقع پروژه ها موانع و محدودیت های زیادی وجود دارد که اگر تاثیر  آنها بر پروژه ها کم شود گزینش و طراحی پروژه ها مناسب تر و امکانات و تجهیزات و اجرای  آنها با زمان  بندی مطالعه شده منطبق خواهد بود .

1-وجود درزه های متعدد و نا همگونی بافت لایه ها موجب میگردد تا در محل تقاطع  آنها مصالح سست ناشی از واریزها در حین حفاری و یا زمان  تحکیم موقت فرو ریزد و حفره هایی در سقف و بدنه ایجاد گردد که علاوه بر هزینه های ریزش برداری ،پر کردن  آنها با مصالح مناسب و عمق بیشتر راک بولتها و مش گذاری و نصب قابهای فلزی و لاینینگ را ضروری می سازد.علاوه بر آن  هزینه هارا افزایش و زمان  اجرا را طولان ی می سازد.

2-وجود آبهای سطحی نفوذی در قسمتهایی که جریان  آن  در جهت سینه کار می باشد یعنی پیشروی حفاری در جهت شیب تونل است مزاحمتی جدی برای اکیپ اجرایی است و پیشگیری یا دفع آن  یکی از مشکلات حفاری می باشد که بایستی از قبل پیش بینیهای لازم انجام شود.

3-عدم مطالعه کافی قبل از شروع پروژه :

 نقش اصلی در گزینش پروژه ها به عهدهء بخش های مطالعاتی است . اگر چنانچه مطالعه کنندگان  علم و تجربه ء لازم را داشته باشند یا گروه های مطالعاتی ترکیبی از گروه های کارشناسی علمی و علمی تجربی باشند محاسبه ی احجام و مصالح دقیق تر ، تجهیزات لازم بر اساس زمان  مورد انتظار انتخاب و هزینه ها علاوه بر مصالح و عوامل اجرای کار در رابطه با تجهیزات محاسبه می گردد. در نتیجه اعتبارات متناسب با هزینه ها برآورد می گردد.

مطالعه دقیق باعث انتخاب گزینه های مناسب و طراحی خوب می شود. چه بسا که اگر مطالعات انجام شده بر روی سدهایی که به جای تونل انتقال آب ، گالری انتقال آب طراحی گردیده مورد بررسی قرار گیرد عواملی مانند ترس از مشکلات اجرایی ناشی از عدم توانایی تجهیزاتی پیمانکاران  برای اجرای تونلها مشاهده خواهد شد که منجر به پذیرش طرح ساده تر شده است هر چند از نظر فنی تونل مناسب تر بوده است .

عدم مطالعه کافی یا نقص و ضعف در مطالعات مشکلات ذیل را باعث می شود.

 

 

با توجه به تجربیات و بررسی انجام شده چنانچه مطالعات به خصوص زمین شناسی دقیق و کامل انجام شود بهترین گزینه در تونلها و مخصوصا در تونلهای بلند از نظر سرعت پیشروی،امنیت نیروی انسانی،کاهش آلودگی ماشینهای جدید تونلسازی یاTBM  هااست.امااستفاده از این امکان  در صورتی میسراست که کارفرماها حمایت مالی نمایند و مشاورین برآوردها را بر این اساس پایه نهند.

مقاطع تونلها تیپ و امنیت سرمایه گذاری تامین گردد.پیمانکاران  خودرا برای بهره وری مناسب از این ماشینها از بعد علمی و مدیریتی آماده نمایند.بازار کار خود را در عرصه های بین المللی جستجو کرده و تونلسازی را به صنعت تبدیل ساخته ودر آینده خود از طراحان  و سازندگان  کارخانجات تونلسازی مدرنتر باشند تا: