لینک فایل پروژه و تحقیق-روشهای حفاری تونل- در 60 صفحه-docx

روشهای حفاری تونلها

پیشینه حفر تونل در کشور به احداث قنوات برای دستیابی به آبهای زیرزمینی و به بیش از ۳۰۰۰ سال پیش میرسد

پیشینه حفر تونل در کشور به احداث قنوات برای دستیابی به آبهای زیرزمینی و به بیش از ۳۰۰۰ سال پیش میرسد. حفر قنات هایی به طول ده ها کیلومتر در عمق تا چند صد متر، نشان از توانایی و تبحر ایرانیان قدیم در تونل سازی دارد. در حال حاضر نیز با پیشرفت فناوری و افزایش نیروهای متخصص و مجرب، انواع تونلهای شبکه حمل و نقلی، صنعتی، معدنی و... به روشهای گوناگون در کشور ساخته میشوند.

از آنجاکه احداث تونلها معمولاً بر عناصر طبیعی پیرامون مانند خاک و سنگ تاثیرمی گذارد، توجهی ویژه درمورد کاهش اثرات مخرب آن ضروری است، چراکه این امر سبب ازبین رفتن تعادل طبیعی این عناصر می شود. به همین علت است که هدف اصلی در انواع روش های حفاری به حداقل رساندن تغییرات زمین در زمان حفاری است.

همچنین یکی از مهمترین عوامل اصلی در زمینه پیشرفت و تکامل صنعت تونل سازی، پیشرفت هایی است که در مورد روش های حفاری آن انجام گرفته است. از جمله روش های حفاری که بدین منظور ابداع شده اند می توان از روش های سنتی ابتدایی ، روش های حفاری و حفاظت مرحله به مرحله، روش های حفاری با ماشین آلات اختصاصی، روش حفاری تمام مقطع و... نام برد. در ادامه به منظور آشنایی بیشتر با چگونگی حفر تونل بخصوص تونل های مترو، روش های حفاری ای که در احداث تونل های شبکه متروی تهران به کار رفته اند، تشریح می شوند.

• روش نوین اتریشی

روش نوین تونلسازی اتریشی به عبارتی NATM از روشهای بسیار متداول در احداث تونل است که بین سال های ۱۹۵۷ و ۱۹۶۵ در اتریش پایهگذاری شد. اساس این روش استفاده بهینه از تنش های ژئوتکنیکی خاک یا سنگ های پیرامونی برای پایداری تونل است. درواقع اساس این روش بر اتصال پوسته محافظ به بخشی از خاک است که دیگر تغییر شکل ندارد. به عبارت دیگر استفاده از مقاومت خود خاک برای پایدارسازی تونل. درحال حاضر برای ساخت تونلهای مترو از این روش به شکل زیر استفاده میشود:

۱) حفاری مقطع فوقانی تونل

۲) حفاظت موقت مقطع فوقانی با نصب فریم و شاتکریت

۳) حفاری مقاطع تحتانی تونل

۴) حفاظت موقت مقطع تحتانی، با نصب فریم و شاتکریت

۵) اجرای رادیه کف (بتن ریزی فونداسیون)

۶) اجرای دیواره و تاج تونل (نصب قالب و بتن ریزی سازه اصلی دیواره و تاج)

داخل خاک، نیروی وارد برهر نقطه برابر ?* H است. وقتی تونل را در داخل خاک حفاری می کنیم، این نیرو به صفر می رسد. از آنجا که پس از این تغییر، خاک باید دوباره به تعادل برسد، تمایل به ریزش پیدا می کند که در روش اتریشی جلوی آن با فریم گرفته می شود. اگر بلافاصله بعد از حفاری فریم گذاری شود، باید از فریم های قوی استفاده شود، درصورتی که اگر درطول یک نوبت کاری خاک پایدار بماند و ریزش نکند (زمان پابرجایی برابر مدت یک نوبت کاری باشد)، فریم های مناسبتر می توانند طراحی شده و به کار روند. درواقع از توان خاک پایدار و به تعادل رسیده نیز کمک گرفته می شود.

دراین حالت خاک به اصطلاح طاق زده و پایدار شده است (اساس روش اتریشی) و دیگر به فریم قوی نیاز نیست. اگر در طول یک نوبت کار خاک ریزش کند (طاق نزند.)، باید پیش حفاظت درنظر گرفته شود.

هنگام برهم خوردن طبیعت خاک ۳ حالت اتفاق می افتد، حالتهای بوجود آمده عبارتند از: ۱) مناسب است و پایدار میایستد، ۲) ریزش اندکی داشته طاق می زند و پایدار می شود و ۳) ضعیف است و ریزشی. با نصب ابزار دقیق میتوان تغییر شکل های خاک را کنترل کرد. تغییرشکلها تناسب فریم با خاک را نشان میدهند.

فریم ها معمولاً برای فاصله استاندارد یک متر محاسبه می شوند. ولی با توجه به جنس خاک (ریزشی) می توان فواصل آنها را کم کرد. اگر خاک خیلی ضعیف باشد، باید پیش حفاظت انجام گیرد. همچنین می توان نوع فریم ها را از لتیس به پروفیل تبدیل کرد و یا فریم ها را به یکدیگر چسباند. قسمت عمده این عملیات توسط نیروی انسانی انجام می گیرد. بدین صورت کاربرد ماشینآلات و ابزار مکانیکی در این روش بسیار محدود است. ماشینآلات متداول بکار رفته در این روش معمولاً لودر یا بیل مکانیکی است، اما بهترین وسیله کله گاوی یا Road Header است، زیرا این وسیله بصورت قوسی حفاری کرده، دارای سرعت بالایی است، درضمن دراین روش تهویه هوا نیز مناسب است. میانگین متوسط راندمان اجرا در بخش حفاری و حفاظت موقت روزی ۳ متر طول و در زمان لاینینگ نهایی ۱ متر در روز میباشد. شایان ذکر است که برنامه زمانبندی و تقدم و تأخر فعالیتهای فوقالذکر در زمان اجرا موثر می باشد.

روش Forepolling برای جلوگیری از هرگونه ریزش دراثر برخورد با خاک سست و تحکیم خاک سست می توان از روش Fore poling استفاده کرد که در زیر توضیح داده میشود.

با توجه به پایداری نسبی دیواره های تونل و و ضعیت توزیع تنش در اطراف آن، گمانههایی در محیط سقف تونل مطابق شکل حفاری می شوند. گمانه ها با فاصلهبندی ۱ متر از یکدیگر و زاویه ۱۰ تا ۱۵ درجه نسبت به افق و به سمت بالا حفاری و سپس لوله گذاری می شوند. درحفاری گمانه ها باید فازبندی رعایت شود. بدین صورت که ابتدا گمانه ها با فواصل ۲ متر از یکدیگر حفاری و تزریق می گردند. سپس گمانه دیگر بین گمانه های مرحله قبل حفاری و تزریق می شوند.

درصورت ریزشی بودن گمانه ها و عدم موفقیت در لوله گذاری ممکن است طول لوله گذاری کاهش یابد یا در یک مرحله، گمانه حفاری شده تزریق گردد و گمانه با حفاری مجدد به عمق نهایی برسد. درهرصورت با توجه به وضعیت توده خاک و نفوذپذیری آن فاصله بندی گمانه ها، عمق، طول، زاویه شیب، فشار تزریق و نسبت اختلاط بهینه خواهد شد.

تهیه لوله بدین صورت است که ابتدا با توجه به قطر گمانه، نوع لوله انتخاب شده و در هر ۵/۰ متر طول لوله مشبک می شود. فقط یک متر ابتدای لوله برای جلوگیری از فرار دوغاب مشبک نمیگردد. عملیات مشبک سازی در مقاطعی که نیاز به تزریق است، انجام می گیرد. یک متر ابتدای لوله، بین جدار گمانه و لوله توسط دوغاب سیمان و سیلیکات سدیم پر می شود تا نشت دوغاب کنترل گردد. درصورت نشت دوغاب از اطراف تونل باید عملیات نشت گیری با گچ و سیمان و سیلیکات صورت گیرد و درصورت نیاز غلظت دوغاب افزایش یا فشار تزریق کاهش یابد. با توجه به وضعیت نشت دوغاب ممکن است لازم باشد تا لوله را طی دو مرحله تزریق نمود. فشار تزریق نباید از ۵ بار بالاتر رود.

بعد از اتمام تزریق گمانه ها و گیرش دوغاب تزریق شده، عملیات حفاری تونل انجام گرفته و عملیات فوق تکرار می شود.

حفاری تونل بصورت تمام مقطع بوسیله ماشین آلات اختصاصی (ماشین حفار زوکور) در زمین های کاملاً ریزشی و آّبدار یا کاملاً سفت و متراکم از این نوع ماشین آلات برای حفاری استفاده می گردد. جنس زمین تعیین کننده نوع ماشین آلات مناسب مورد نیاز کار است. چنانچه جنس زمین آبرفتی پایدار و قدرت برش آن بیش از kg/cm۲ ۵۰۰ باشد (تقریباً آهکی) از دستگاه حفار TBM استفاده می شود. درصورتی که جنس زمین ریزشی و آبرفتی ناپایدار باشد، از ماشین حفار Shield و چنانچه لازم است تونل در زیر آبهای زیرزمینی و تحت فشار هیدرواستاتیک حفاری گردد، برای حفاری ازHydro Shield استفاده می شود.

شرکت فرانسوی سوفرتو به منظور احداث تونلهای خطوط چهارگـانه متـروی تهران، در سال ۱۳۵۶ نسبت

کلمات کلیدی : روشهای حفاری تونل,تونل,حفاری تونل,ماشین حفاری تونل,انواع تونلها,مراحل ساخت تونل,حفر تونل,دستگاه tbm
در این سایت هیچ فایلی برای فروش قرار نمی گیرد. برای پشتیبانی و خرید فایل به مراجعه بفرمائید:

لینک فایل پروژه و تحقیق-روشهای حفاری، قالب بندی و بتن ریزی تونل- در 140 صفحه-docx

مقدمه :

با افزایش روزافزون جمعیت و به تبع آن افزایش تمایل به شهرنشینی، نیاز به مسکن ضروری تر از همیشه شده است. نیاز به تعداد زیاد مسکن و همچنین لزوم افزایش سرعت در اجرا باعث شد که اولین بار بعد از جنگ جهانی دوم روشی با عنوان انبوه سازی صنعتی مسکن مورد استفاده قرار گیرد. در سال ۱۹۵۰ فقط ۳۱ درصد جمعیت جهان در شهرهای ک. چک و بزرگ ساکن بودند که این رقم در سال ۱۹۹۵ به ۴۵ درصد رسید. در سال ۲۰۰۰۰ از هر دو نفر، یک نفر در شهرها سکونت داشت و بیشتر این رشد در شهرهای کوچک و متوسط بود. کلان شهرهایی با بیش از ده میلیون نفر جمعیت، هم اکنون فقط ۴ درصد جمعیت جهان را در خود جای داده‌اند لذا با توجه به روند افزایش روزافزون جمعیت و به تبع آن، نیاز روزافزون به مسکن و نیز ناکارایی سیستم‌های سنتی و متداول در تولید انبوهمسکن، رویکرد به روش‌های صنعتی ساختمان ضروری به نظر می‌رسد. اجرای سازه بتنی به روش قالب تونلی، از حدود ۴۰۰ سال پیش در جهان متداول شده است. این روش که نوعی تولید صنعتی ساختمان بتن مسلح محسوب می‌شود، بیشتر انبوه سازی و بلند مرتبه سازی استفاده می‌شود. روش قالب تونلی، مانند دیگر روش‌های ساخت صنعتی، از چهار مزیت کاهش زمان، کاهش هزینه، ارتقای کیفیت و افزایش ایمنی کارکنان برخوردار است این سیستم که یکی از بهترین روش‌های ساخت و ساز صنعتی است، از ابتدا در کشورهایی که با مشکل زلزله روبرو بودند، مورد توجه قرار گرفت.[۲] در ایران نیز مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن در سال ۱۳۸۷، ساخت سازه به روش قالب تونلی را جز فناوری‌های نوین ساخت و ساز در کشور اعلام نمود

سیستم بتنی قالب تونلی

بتون‌ریزی به روش تونلی

سیستم بتنی قالب تونلی یکی از روش‌های مورد استفاده برای اجرای ساختمان‌های با سیستم باربر دیوار و سقف بتنی است. نام تونلی به دلیل شکل قالب‌های فلزی همزمان دیوارها و سقف‌هاست. در سیستم تونلی، دیوارها و سقف‌های بتن مسلح به‌صورت هم‌زمان آرماتوربندی، قالب‌بندی و  بتن‌ریزی می‌شوند. این روش ضمن بالا بردن سرعت و کیفیت اجرا، عملکرد سازه‌ای و رفتار لرزه‌ای مجموعه سازه را به لحاظ یکپارچگی اعضا و اتصالات آنها به نحو چشمگیری بهبود می‌بخشد

الزامات و مزایای رویکرد ساخت و ساز از سنتی به صنعتی

امروزه به دلیل افزایش جمعیت و تقاضای روزافزون نیاز به مسکن در کشور و به ویژه در نسل جوان؛ گسترش شهرنشینی؛ لزوم برقراری تعادل بین عرضه و تقاضای مسکن؛ کیفیت پایین شیوه‌های سنتی ساخت وساز؛ کاهش منابع انرژی و نیاز به صرفه جویی در مصرف و کاهش اتلاف انرژی ساختمان در راستای اصلاح الگوی مصرف؛ بالا بودن قیمت تمام شده مسکن و عدم امکان خرید توسط اقشار ضعیف و متوسط؛ افزایش سرعت احداث مسکن در بازهٔ زمانی کوتاه در جهت تحقق برنامه‌های میان مدت و بلند مدت دولت؛ افزایش بهره‌وری و جایگزین کردن نیروی کار تحصیل کرده؛ استفاده  بهینه از منابع و مصالح؛ و زلزله خیزی کشورمان و به تبع آن، ناکارآیی سیستمهای سنتی و متداول در تولید انبوه مسکن، نگرش به سمت سیستم‌های صنعتی تولید ساختمان ضروری به نظر می‌رسد

بررسی و مقایسه قالب تونلی با سیستم‌های سنتی

از آنجا که سیستم بر اساس ایجاد صندوقچه‌های مقاوم بتنی شکل گرفته است، میزان مصرف بتن و میلگرد مهمترین عامل در برآورد هزینه اجرای این روش است. اما علاوره بر هرچزینه مصالح مصرفی، عملیات اجرایی نیز دارای اهمیت و تاثیر بسزایی در هزینه‌های این روش می‌باشد. مهمترین نکته که در این زمینه قابل ذکر است، امکان استفاده مجدد قالب‌ها و قطعات در یک دوره زمانی ۲۴ ساعته است بدین شکل که ۲۴ ساعت پس از بتن ریزی قالب باز شده و تنها پایه‌های اطمینان در زیر سقف باقی می‌ماند و بنابر این هر روز عملیات قالب بندی و آرماتور بندی و بتن ریزی بدون وقفه انجام می‌شود. این خصوصیت در بین اکثر سیستم‌های قالب بندی منحصر به فرد است. این مزیت منجر به کاهش تعداد قالب‌های مورد نیاز در پروژه، بدون افزایش مدت زمان اجرای آن یعنی کاهش هزینه‌ها خواهد شد. نکته دیگر که در زمینهٔ این قالب‌ها قابل ذکر است، سبکی آنها نسبت به قالب‌های متداول است. امروزه با استفاده از قالب‌های تونلی که خود دارای خیز منفی هستند چند ساعت در چرخهٔ عملیات قالب بندی از جهت عدم نیاز به عملیات خیز دادن به قالب سقف صرفه جویی می‌شود. در ضمن در قالب بندی به کمک این سیستم، تعداد پیچ و مهره‌ها بسیار کمتر خواهد بود. این امر هزینه نسب قطعات و نیروی انسانی مورد نیاز آن را به نحوه مؤثری کاهش می‌دهد. به دلیل یکپارچگی سیستم، مشکلات ناشی از ضعف مصالح به کار رفته، مانند ترک‌های بتن پس از گرفتن و سخت شدن، ترک‌های حرارتی و یا نشست پی کاهش می‌یابد که خود باعث افزایش کیفیت سیستم می‌گردد.[۶] لازم به ذکر است بتن ریزی سیستم قالب تونلی نیز باید به گونه‌ای صورت گیرد که در محل اتصال  دیوار به سقف، درزهای سرد ایجاد نشود؛ بدین ترتیب که پس از اتمام بتن ریزی دیوار، در لایه نهایی آن ویبره مجدد ایجاد شود و یک فرصت کوتاهی داده شود تا بتن دیوار، نشست خود را انجام دهد ولی به گیرش اولیه نرسد، سپس بتن ریزی دال اجرا می‌گردد. در این صورت احتمال ترک خوردگی دال و دیوار و تمرکز تنش به حداقل می‌رسد.[۵] ملاحظه می‌شود که در صورت رعایت برخی نکات اجرایی ساده، سازه‌ای با کیفیت حاصل می‌گردد که به دلیل عدم ایجاد اتصال سرد مقاومت بهتری در برابر زلزله دارد. همچنین سازه قالب تونلی در مقابل آتش‌سوزی عملکرد مناسب تری نسبت به  سازه‌های فولادی دارد. بدون تردید یکی از مزایای مهم این سیستم، سرعت اجرایی زیاد و قابلیت بالای برنامه ریزی در این شیوه از اجرا است. این امر سبب کاهش ریسک مالی عملیات، کوتاه شدن زمان اجرا و بازگشت سریع تر سرمایه خواهد شد. با توجه به پیش ساخته بودن قطعات در این سیستم، میزان نیاز به نیروی انسانی ساده، کاهش می‌یابد. در نتیجه میزان نیاز به نظارت کارگاهی نیز کاهش قابل ملاحظه‌ای خواهد داشت. همچنین می‌توان با بهکار بردن تعداد بشتر قطعات، سرعت عملیات را حتی به ۲ یا ۳ برابر افزایش داد. در این سیستم می‌توان از هر قالب ۲۰۰ مرتبه در کارگاه استفاده کرد و تنها یکبار هزینه حمل و نقل پرداخت نمود. در صورتی که اگر از سیستم‌های پیش ساخته استفاده شود، هزینه حمل قطعات به ده‌ها برابر افزایش خواهد یافت، در عین حال که در این سیستم اکثر قطعات مورد استفاده حجم و وزن زیادی ندارند.

اجزای قالب‌های تونلی

• پانل افقی
• پانل عمودی
• پانل پشتی
• جک مورب
• براکت مثلثی دیوار بیرونی
• چرخ پانل پشتی و رولر
• ساپورت های چرخدار تراز کننده
• تیر های جابجایی
• لبه‌های خاتمهٔ بتن ریزی
• قالب رامکا
• قالب تعبیهٔ بازشوی سقف و درب
• بلت و مهره بلت
• میان بلت فلزی مخروطی
• تراس (پلتفرم تخته کوبی شده)

قالبهای تونلی با رعایت نکات نگهداری تا ۵۰۰ و حتی ۱۰۰۰ بار قابل استفاده می‌باشند[۲][۷]

انواع قالب‌های مورد استفاده

در این سیستم، پنج گروه قالب وجود دارد:

• قالب‌های شالوده.
• قالب‌های مجموعه دیوارهای داخلی و خارجی.
• قالب‌های سقف‌ها.
• قالب‌های راه پله‌ها.
• قالب‌ها یا پیش قالب‌های درها و پنجره‌های کارگذاشته شده در دیوارها، قبل ازبتن ریزی آنها.

در این سیستم دیوارها و سقفهای بتن مسلح به طور همزمان آرماتور بندی، قالب بندی و بتن ریزی می‌شوند

روشهای اجرا

۱-روش میز پرنده

در این روش قالبهای بزرگی به صورت میز، با پایه‌های مستقر روی چرخ یا غلتک کل سقف یک فضارا می‌پوشانند و روی آنها آرماتوربندی سقف انجام و سپس بتن ریزی می‌شود. بعضی از این روشها شباهت زیادی به روش تونلی متعارف دارند و امکان بتن ریزی هم زمان دیوار و سقف در آن می‌باشد. در این روش دیوارهای نمای اصلی پس از اجرای دیوارهای سازه‌ای و سقف، با مصالح گوناگونی قابل اجراست.

۲-روش تونلی با سقف قالب سرخود نیمه پیش ساخته

در این روش پیش دال خرپایی یا ساده یا دال‌های نواری بتنی بر روی لبه‌های دیوارهای جانبی فضاها قرار می‌گیرد. در صورت استفاده از پیش دال، پیش از بتن ریزی، آرماتورهای فوقانی پیش دال جاگذاری می‌شود و اتصال میلگردهای سقف و دیوار نیز در همین مرحله انجام می‌شود. سپس بتن ریزی قسمت فوقانی پیش دال و محل‌های اتصال پیش دال یا دال پیش ساخته با سقف انجام می‌شود. در این روش اجرا، دیوارهای خارجی معمولاً هم زمان با سایر دیوارها قالب‌بندی و بتن‌ریزی می‌شوند. دیوارهای نما نیز معمولاً بتنی و با اجرای درجا هستند. این امر باعث می‌شود امکان خروج قطعات قالب از ساختمان با پیچیدگی بیشتری انجام شود. کوچک بودن قطعات هم به همین دلیل است، و امکان خروج قطعات از محل درها و پنجره‌ها را فراهم می‌سازد

مراحل اجرا

1. عملیات خاکی و آماده سازی بستر.
2. قالب بندی و بتن ریزی پی.
3. قالب بندی و بتن ریزی دیوار.
4. قالب بندی و بتن ریزی سقف.

الزامات طراحی معماری و سازه

در سیستم قاب بتنی پیوسته با توجه به مدولار بودن قالب‌ها، بهترین اندازه‌ها در پلان از نظر معماری، نزدیک ترین آنها به ابعاد قالب هاست. طراحی معماری در این روش، به دلیل محدودیت دهانه قالب‌ها باید با ابعاد قالب سازگار و منطبق باشد. آیین نامه‌ها و تجربه ساخت نشان می دهدکه هماهنگی معماری با الزامات سازه‌ای در این روش منجر به سهولت اجرا و در نتیجه کاهش زمان خواهد شد. در صورت بهره گیری از این سیستم، بهتر است برای نما از بتن نمایان، با طرح‌های مختلف استفاده شود. این امر باعث می‌شود هزینه‌های مربوط به نما به حداقل برسد.

در ساختمان‌های حداکثر ۴ طبقه، طراحی پلان‌ها به نحوی باشد که قابن‌ها از یک طرف و عمود بر جهت استقرار ساختمان‌ها خارج شوند و در ساختمان‌های بیش از ۴ طبقه توصیه می‌شود پلان‌ها به گونه‌ای باشند که تعداد دیوارهای برشی در دو جهت عمود بر هم تقریباً یکسان باشند. اندازه دهانه تونل‌ها، به منظ

کلمات کلیدی : روشهای حفاری, قالب بندی و بتن ریزی تونل,روشهای حفاری تونل,تونل,حفاری تونل,ماشین حفاری تونل,انواع تونلها,مراحل ساخت تونل,حفر تونل,دستگاه tbm,حف
در این سایت هیچ فایلی برای فروش قرار نمی گیرد. برای پشتیبانی و خرید فایل به مراجعه بفرمائید: