به نام خدا

TBMمختصری از معرفی ماشین حفاری

موضوعات

وضعیت حفاری تونل در سایر روشها•

TBMتاریخچه تولید •

TBMمعرفی •

TBMانواع •

روش های حفر تونل(BLASTING) حفر چال ها با زوایای متفاوت و عموما موازی و : آتشباريتونل به روش سنتي یا حفر

اجرای معقول استتنها برای زمینهای سخت و سنگی که این روش .انفجار این چال ها برای آزاد شدن جبهه کار

انهای و اگر به درستی انجام نشود در سنگها به علت تکدر مناطق شهری ممکن نیست تونل ها با این روش

به وجود آوردترک های بزرگی در سنگ شدید میتواند

(ROAD HEADER) اده یک یا چند بازو برای حفاری مورد استف: بازویيتونل به کمک ماشینهاي حفر

ی است قرار میگیرد که هر کدام سطح مقطع بسیار کوچکی در برابر مقطع تونل دارد دارای مته با سر مخروط

زان مینیاز است و پرسنل با مهارتهای خیلی ویژه ای است و امکان ریزش زمینهای سست زیاد در این روش

استتولید گردوغبار بسیار زیاد

(SHIELD TUNNELING)در زیر رودخانه تایمز 1825اولین بار در سال : حفر تونل به کمک سپر

بود پایین سرعت حفر به شدتبود اما برای حفاری در زمینهای سست لندن مورد استفاده قرار گرفت تنها روش

.انجامیدبطول سال 18کیلومتر1/5به طوری که حفر تونل تایمز با طول

TBMمعرفی

در قطرهای ماشینها این .می کندمتر در روز حفر بطور میانگین شانزده TBMماشین

ر سال پروژه شانکهای چین و دشرکتی آلمانی توانسته است در . مختلفی تولید میشوند

، در صنعت طراحی و ساخت تونلها کشورهای آمریکا. متر را تولید کند19قطر ۲۰۰۵

.المان، ژاپن، چین و روسیه این فناوری رادارا می باشند

:TBMمزایای

اری در سرعت سهولت و ایمنی بیشتر امکان حف-ایجاد اختالل کمتر در ترافیک شهری •

میزان نشست در مناطق شهری که از دغدغه -انواع زمینها و زیر سطح آب زیرزمینی

ه کاهش تعرض بهمچنین -های مهم مهندسان است را به میزان قابل توجهی کاهش میدهد

وذ نفکنترل امکان -زیادبرای طولهای حفاری به صرفه بودن مقرون -مجاورزمین های

شدن هزینه نیروی انسانیکمتر -تونلهمزمان الینینگ اجرای -آب

: TBMمعایب

امکان جابجایی کم و عدم امکان تغییر مقطع تونل-هزینه بسیار باال

•TBM)) حفر تونل به کمک ماشینهاي تمام مقطع

TBMتاریخچه تولید ماشین

فوت از ۱۶۰رابینز دستگاهی درست کرد که قادر بود ،شرکت ۱۹۵۰اوایل دهه در

ج زمین های سنگ رسی را در بیست و چهار ساعت حفر کند که نسبت به روش های رای

.برابر سریع تر بود۱۰در آن هنگام

TBMعملکرد

سمت جلوی دستگاه با داشتن سپر استوانه ای شکل تمام مقطع تونل را یکجا حفر میکند در ق

قرار گرفته است که حول محور خود در دو جهت (cutter head)ماشین صفحه حفار

با چرخش صفحه (cutter tool)میچرخد روی این صفحه ابزارهای برش نصب شده است

حفار با زمین روبروی خود درگیر میشود و در اثر نیروی رانش جک ها ی پیش

و وارد کردن فشار بر قطعات پیش ساخته بتنی دیواره (thrust cylinder)ران

حفاری انجام میشود(segment)بتنی

به وسیله دستگاه نصاب segmentپس از پیشروی یک دور کامل حفاری متوقف شده و

erectorنصب و مجددا حفاری آغاز میشود.

segmentقطعات پیش ساخته

ا دور سگمنت یک قالب سازه اي فرم داده شده توسط آرماتور و بتن قالب گیري شده است که دور ت

ر کنار این نوار فوم در هنگامی که سگمنت ها د. الستیکی پر می شوندآب بندي سگمنت ها با نوار

ت که سگمنت کرین جرثقیل قدرتمندي اس. دادانجام خواهد یکدیگر قرار بگیرند عمل آب بندي را

وص داراي یک سینی مخصاین دستگاه . سگمنت ها را به محل دسترسی دستگاه ارکتور می رساند

ها حلقه اي سگمنت.است که بر روي بدنه سگمنت می نشیند و آن را توسط سیستم خالء بلند می کند

د بدون دهندکه حتی بدون استفاده از هرگونه ماده چسبنده در بین آنها قادرنتشکیل می یکپارچه را

کیم می گرددبدین ترتیب بدنه ي داخلی تونل حفرشده تح. تحمل کنندتغییر شکل، وزن یکدیگر را

نحوه تخلیه خاک از محل حفاری

مواد حفرشده توسط به وسیله •

سیستم ویژه ای که معموال مرکب

از سطل های تعبیه شده پیرامون

صفحه حفار از جلوی جبهه حفاری

.جمع آوری میشود

به داخل تسمه نقاله ای که از داخل •

دستگاه میگذرد به پشت ماشین

.هدایت میشود

و سپس با واگنهای باری از تونل•

خارج میشود

کنترل فشار جبهه کار

چگونه است؟TBMروش کنترل فشار جبهه کار در دستگاه

زمین دستگاه از نوع فشار این . استفاده از خاک حفاری شده با ماده کف ساز-1

(Earth Pressure Balance) میباشد{EPB}

استفاده از دوغاب بنتونیت برای اعمال فشاراین دستگاه از نوع فشار دوغاب -2

(Slurry Pressure Balance) میباشد{SPB}

EPBدر خاک های با درصد ذرات ریزدانه کافی از سیلت و رس مناسب تر است زیرا برای

تشکیل خمیر زمین این ریزدانه ها اجباری است

ود بهب( خواص خمیری و نفوذ ناپذیری)با افزودن ماده کف ساز خواص مطلوب آب و خاک

ر زمینی پیدا میکند و امکان اعمال فشار یکنواخت به سینه کار و خنثی کردن فشار آب زی

فراهم میگردد

ل بین در روش متعادل کننده فشار زمین نگهداری مدوام جبهه کار تونل از طریق ایجاد تعاد

اری فشار خارجی زمین و فشارآب در مقابل نیروی فشاری ماشین و نرخ خروج مصالح حف

.شده از ماشین انجام می گیرد

SPB.دبا تزریق بنتونیت در زمینهایی با دانه بندی درشت دانه به پایداری آن می افزای

EPBاز نوعTBMدستگاه •

EPBمزایای دستگاه •سرعت باالتر تولید و مونتاژ•

سرمایه گذاری کمتر•

کارگاه و شفت قرارگیری کمتر•

سیستم نگهداری ساده تر•

سادگی بیشتر سیستم راهبری برای اپراتور دستگاه•

سرعت بیشتر حفاری•

عدم نیاز به سیستم جداسازی خاک از بنتونیت•

SPBمزایای دستگاه •

حفار نیاز به انرژی کمتر داردسر •

نظافت بیشتر در محیط تونل•

انتقال خاک حفاری شده تا سطح زمین•

؟Slurryبهتر است یا EPBآیا استفاده از سیستم

ه چنان گسترده است که به مراتب بیشتر مورد استفادEPBظرفیت و قابلیت تکنولوژی•

میگیردقرار

•TBM های نوعEPB از منظر زیست محیطی برTBMهای نوع دوغابی مزیت دارند .

.شده استمشخص در شکل Slurryو EPBدامنه استفاده از روش های•

TBMانواع

( Open TBM)دستگاههاي حفر تمام مقطع باز

اری در مواقعی که سنگهای حفاری شده مقاومت کافی برای تحمل فشارهای وارده از طرف دستگاه حف

را داشته باشند بهترین گزینه میباشند

(Single Shield TBM)دستگاههاي حفر تمام مقطع تک سپري

ات بتنی اعمال نیرو به قطعازطریق این دستگاه حرکت یك استوانه دارای پوشش میباشد که بصورت

دن سنگ که بدلیل سست بودرمواقعی این ماشین . نصب شده توسط جکهای پیش برنده تامین میشود

.دوجود ندارد استفاده میشوبرای تامین نیروی پیش برنده دستگاه کفشك از استفاده امکان

(Double Shield TBM)حفر تمام مقطع سپر تلسکوپيدستگاههاي

مورد این نوع ماشین با هدف کار در زمین های با شرایط نا مناسب و یا هنگامی که سرعت اجرای باال

ماشین عالوه بر دو سر جلو و عقب مجهز به جک این .نیاز است به عرصه مهندسی تونل معرفی گردید

. باز می باشدهای پیشران همانند ماشین تک سپری و کفشک، همانند ماشینهای

( Open TBM)حفر تمام مقطع بازدستگاه

(Single Shield TBM)حفر تمام مقطع تک سپريدستگاه

(Double Shield TBM)حفر تمام مقطع سپر تلسکوپيدستگاه