تونل و آلودگی های آن

تعریف تونل: تونل راهرو زیرزمینی افقی یا تقریباً افقی که از هر دو طرف به هوای آزاد مرتبط است.
مراحل تونل سازی: مراحل احداث و آماده سازی تونلها به شرح زیر است:
الف) تهیه طرح تونل ب) نقشه برداری مسیر و تحقیقات مهندسی ج) حفر تونل
د) نگهداری موقت تونل
طبقه بندی تونلها: به طور کلی تونلها را می توان به سه دسته تونلهای حمل و نقل، تونلهای صنعتی و تونلهای معدنی تقسیم کرد.
تونلهای حمل و نقل: این تونلها به قصد رفت و آمد افراد و حمل مواد احداث شده و خود به گروههای زیر تقسیم می شوند:
الف) تونلهای راه آهن ب) تونلهای راه ج) تونلهای پیاده رو د) تونلهای ناوبری هـ) تونلهای مترو
تونلهای صنعتی: این تونلها به منظور انتقال مواد و تاسیسات احداث می شوند و گروه تونلهای زیر را دربرمی گیرند.
الف) تونلهای مربوط به نیروگاههای آبی ب) تونلهای انتقال آب ج) تونلهای استفاده همگانی و پناهگاهها د) تونلهای فاضلاب هـ) تونلهای طرحهای صنعتی و) انباری های نظامی ذ) تونلهای دفن زباله های اتمی
تونلهای معدنی: این تونلها که به منظور احداث شبکه معادن حفر می شوند، شامل تونلهای زیر هستند:
الف) تونلهای گشایشی معدن ب) تونلهای اکتشافی ج) تونلهای استخراجی (مثل راهروهای معدنی، گالریها) د)تونلهای خدماتی هـ) تونلهای زهکشی
تونلهای حمل و نقل به عنوان یک سازه دائمی و برای استفاده طولانی مدت طراحی می شوند و سیستم نگهداری آنها بطور اصلوی با تونلهای معادن متفاوت است.
از جمله اختلافات دیگر تونلهای معدنی و حمل و نقل، ابعاد آنهاست. تونلهای معدنی ابعاد محدودی دارند، حال آنکه تونلهای حمل و نقل به مراتب ابعاد بزرگتری دارند.
قبل از حفر و احداث تونل، بایستی منطقه موردنظر را مطالعه کرد و مناسب ترین مسیر تونل را برگزید و آنگاه مسیر را مطالعه کرد. واضح است که این مطالعات زمان بر و هزینه بر است، اما بدون انجام آن ممکن است اشکالات اساسی در ضمن احداث تونل بروز کند. به طور کلی مطالعات مسیریابی را می توان به شرح زیر رده بندی کرد:
الف) جمع آوری اطلاعات منطقه ب) بررسی عکسهای هوایی و نقشه های توپوگرافی منطقه ج) مطالعات زمین شناسی سطحی د) مطالعات ژئوفیزیکی ل) حفر گمانه های اکتشافی ن) مطالعات آب شناسی ی) حفر گالریهای اکتشافی و) آزمایشات برجا ه) بررسیهای آزمایشگاهی
از دیدگاه مهندسی، خاک یا سنگی که مسیر تونل از آنها می گذرد، در واقع نوعی مصالح ساختمانی به شمار می رود و بنابراین برای آ"که بتوان شیوه حفر و نگهداری مناسب را برگزید، ابتدا باید ویژگی های مهندسی ژنها را به خوبی شناسایی کرد.
با توجه به این واقعیت که در واقع زمین محل، مصالح سازنده فضای زیرزمینی را تشکیل می دهد، نه پوششهای موقت و یا دائمی به هنگام طراحی تونل ها باید نکات زیر را مدنظر قرار داد:
الف) مطالعه دقیق وضعیت زمین شناسی و ژئوتکنیکی محل ب) تطبیق هر چه بیشتر طرح و اجرای آن با شرایط طبیعی زمین ج) حداقل دستکاری در وضعیت طبیعی زمین د) ثبت دائمی حرکات زمین در اطراف فضای ایجاد شده
قبل از هرگونه عملیات تحقیقاتی در مورد منطقه، ابتدا باید اطلاعات موجود را جمع آوری کرد. بدین منظور بایستی با مراجعه به سازمان ها و موسساتی که احتمال دارد در منطقه کارکرده باشند، اطلاعات احتمالی را به دست آورد. این اطلاعات شامل موارد زیر است: الف) نقشه توپوگرافی منطقه که معمولاً از طریق سازمان نقشه برداری کشور و یا سازمان جغرافیایی ارتش تهیه می شود ب) نقشه زمین شناسی منطقه که برای تهیه آن باید به سازمان زمین شناسی کشور مراجعه کرد ج) عکسهای هوایی منطقه که برای تهیه آن باید به سازمان جغرافیایی ارتش مراجعه کرد. د) مراجعه به بانکهای اطلاعاتی برای تهیه تحقیقات احتمالی که در مورد منطقه انجام گرفته است.
ارزیابی ساختمان تونل: براساس مطالعاتی که درباره ساختگاه تونل انجام می گیرد، می توان محدوده را از نظر ژئوتکنیکی ارزیابی کرد. اصولاً بسته به واکنش زمین نسبت به ایجاد تونل (یا هر فضای زیرزمینی دیگر) آن را به دو گروه کلی با شرایط مناسب و نامناسب تقسیم بندی می کنند. اگر شرایط زمین مناسب باشد، در زمینه حفر تونل مشکلی پیش نمی آید، حال آنکه در مورد زمینهای نامناسب ممکن است احداث تونل با خطراتی توام باشد و یا موجب توقف، تاخیر و افزایش غیرعادی هزینه ها بشود. در چنین شرایطی قبل از شروع حفاری تونل، باید زمین را بهسازی کرد. عوامل اصلی تعیین کننده شرایط زمین عبارتند از:
الف) مشخصات سنگ ب) خاک ج) آب زیرزمینی د) سایر عوامل
پیش بینی نشت زمین:
در اثر احداث تونل، وضعیت تنشهای موثر بر زمین تغییر می کند که تغییر شکلهایی را به دنبال دارد. اگر برای مهار این تغییر شکلها تدبیری اتخاذ نشود، امکان دارد که تاج تونل نشت کند و تاثیر آن به سطح زمین برسد و سرانجام باعث نشت ساختمانها و تاسیسات واقع در بالای تونل بشود. یکی از عوامل دیگر که در نشت زمین موثر است، زهکشی آب زیرزمینی منطقه به وسیله تونل و در نتیجه پایین رفتن سطح ایستابی است.
با توجه به اهمیت پدیده نشت زمین باید روشهایی را برای حفر و نگهداری تونلها برگزید که نشت به حداقل ممکن برسد.
در بعضی موارد طراحی و اجرای سیستم نگهداری مناسب، مانع از نشت موثر زمین یم شود و گاه نیز لازم است زمین بهسازی یا تقویت شود. میزان نشت به شرایط زمین شناختی، ابعاد تونل و روش حفاری و نگهداری بستگی دارد.
پدیده نشت معمولاً در مورد تونلسازی در زمین های خاکی مهمتر از زمینهای سنگی است، اما در پاره ای موارد اجرای نامناسب حفاری و نگهداری تونل در زمینهای سنگینی نیز پدیده نشست را به دنبال داشته است.
شکل و ابعاد مقطع تونل:
انتخاب شکل و ابعاد مقطع تونل تابع هدف احداث تونل، سیستم حفر تونل، شیوه بارگیری و روش نگهداری دایمی آن است. در مواردی که استفاده از شکلهای مختلف امکان پذیر باشد، باید شکلی را انتخاب کرد که هزینه های کلی احداث تونل به حداقل ممکن برسد.
تونلهای مترو:
ابعاد تونلهای مترو نیز تابع نوع قطارها و سرعت آنها است.
امتداد تونلها:
تونلهای مترو: حداقل شعاع انحنای تونلهای مترو نیز تابع سرعت ماکزیمم پیش بینی شده برای قطارها است. به عنوان مثال، حداقل شعاع انحنای تونلهای مترو شهر نیویورک واقع در ایالات متحده آمریکا، 107 متر در نظر گرفته شده، حال آنکه این عدد در مورد مترو شهر سانفرانسیسکو همین کشور، حداقل 1100 متر است.
شیب تونلها:
تونلهای مترو: حداقل شیب مجاز تونلهای مترو در طول مسیر 3 درصد و در ایستگاهها 1 درصد و حداقل آن 5/0 درصد می باشد.
وضعیت سنگ شناسی محدوده تونل: ساختگاه تونل ممکن است حاوی سنگهای آذرین، رسوبی، دگرگونی و یا مخلوط آنها باشد. هر یک از این سنگها از نظر حفر و نگهداری تونل، وضعیت های مختلفی دارند.
الف) سنگهای آذرین، مقاومت فشارشی بالایی دارند و به همان نسبت حفاری آنها مشکل است، اما به علت مقاومت خوبی که دارند، در بسیاری موارد "خودنگهدار" هستند و نیازی به نصب سیستم نگهداری در آنها نیست.
ب) سنگهای رسوبی در حالت کلی ضعیف تر از سنگهای آذرین اند و بنابراین برای حفر تونل در بسیاری از این سنگها، می توان از ماشین های تونل کنی استفاده کرد. در عین حال، در بسیاری موارد، تونلهایی که در این سنگها حفر می شوند، به سیستم نگهداری نیاز دارند.
ج) از جمله مشخصات مهم سنگهای دگرگونی، وجود تورق در آنها است که از جمله صفحات ضعیف این سنگها به شمار می آیند. البته بعضی از سنگهای دگرگونی، فاقد این ساخت اند.
در مورد تمام سنگها، مسئله هوازدگی از جمله مسائل مهم تونلسازی است زیرا به شدت مقاومت سنگها را کاهش می دهد و ممکن است تا عمق زیادی بر سنگها اثر کند.
عواملی همچون وضعیت جوی و توپوگرافی منطقه و عوامل فرسایش و البته نوع سنگها در عمق هوازدگی سنگها موثرند.
تجهیز کارگاه:
قبل از آغاز عملیات حفر تونل، مقدمات کار باید فراهم شود. فراهم کردن مقدمات امر معمولا تحت عنوان تجهیز کارگاه نامیده می شود.
احداث جاده دسترسی:
در بعضی موارد، جاده دسترسی به محل دهانه تونل یا چاهی که حفر تونل از طریق آن انجام می گیرد، از قبل احداث شده است به عنوان مثال در مورد بسیاری از تونلهای راه وضعیت این چنین است.
احداث ایستگاههای نقشه برداری:
به منظور کنترل مسیر تونل حداقل باید دو ایستگاه نقشه برداری در محوطه جلو تونل احداث شود که خط واصل این دو ایستگاه از امتداد محور تونل باشد.
احداث اطاقک نگهبانی دهانه تونل:
به منظور کنترل رفت و آمد افراد و تجهیزات به داخل تونل، احداث اطاقک نگهبانی ضروری است، این امر نه تنها از نظر مسائل مادی اهمیت دارد بلکه ضرورت اصلی آن توجه به مسائل ایمنی است.
احداث تاسیسات صنعتی مورد نیاز : مهمترین تاسیسات صنعتی موردنیاز حفر تونل عبارتند از:
الف) کمپرسور ب) نیروگاه برق ج) چراغ خانه د) مخزن آب
الف) کمپرسور خانه: ابعاد و مشخصات کمپرسور خانه به تعداد کمپرسورهای موردنیاز بستگی دارد. معمولاً در ابتدای شروع کار یک کمپرسور سیار کافی است و به مرور و با افزایش طول تونل، ممکن است تعداد زیادتری کمپرسور موردنیاز باشد.
ب) نیروگاه برق: برای تامین روشناسی و سایر موارد، وجود مولد برق ضروری است. بدیهی است ابعاد و مشخصات این نیروگاه تابع مولد برق موردنیاز است.
ج) چراغ خانه: برای هر یک از کارکنانی که در داخل تونل کار می کنند، یک چراغ انفرادی موردنیاز است که فقط قادر است 8 ساعت کار کند و در بقیه مدت شبانه روز، باید تحت شارژ قرار گیرد.
د) مخزن آب: برای مصارف صنعتی و بهداشتی، وجود مخزن آب در محوطه تاسیسات تونل ضروری است، حجم مخزن به میزان مصارف آب وابسته است و برای تامین آب در صورت امکان می توان از آبهای موجود در حوالی دهانه تونل استفاده کرد و یا آب موردنیاز را به وسیله تانکر حمل کرد.
احداث تاسیسات اداری و رفاهی:
این تاسیسات شامل دفتر، محل غذاخوری، انبار، محل خواب، حمام و اطاق کمکهای اولیه است.
قبل از آغاز حفر تونل، برای تعیین موقعیت دقیق دهانه و مسیر و نیز مشخص کردن محل تاسیسات باید محوطه جلو تونل به طور مقدماتی نقشه برداری شود. نقشه برداری مقدماتی براساس ایستگاهها و نقشه های موجود، انجام می گیرد. البته در صورت لزوم، تعدادی ایستگاه نقشه برداری جدید احداث می شود.
پس از آغاز عملیات حفاری، مسیر پیشروی تونل و نیز چگونگی نصب سیستم نگهداری آن کنترل می شود.
کنترل مسیر:
یکی از نکات مهم در کنترل مسیر تونل، اختلاف محور ونل و محور خط آهن در مورد تونلهای مترو است. گرچه در بسیاری موارد در بخشهای مستقیم تونل این دو محور برهم منطبق اند، اما به علت فاصهل آزاد لازم در طرفین خط، در قسمتهای منحنی این دو از یکدیگر فاصله می گیرند. در این گونه موارد، باید محور تونل را برای کنترل مسیر تونل در نظر گرفت.
کنترل قطعات سیستم نگهداری:
برای نگهداری تونل از قطعه های فلزی یا بتنی پیش ساخته که مجموعاً محیط تونل را پوشش می دهند، استفاده می شوند. در قسمتهای مستقیم تونل، حلقه ها به طور مستقیم و چسبیده به هم به کار می روند اما در مواردی که مسیر تونل در امتداد محور افقی یا قائم به حالت منحنی در می آید، از حلقه های تبدیلی استفاده می شود تا مسیر تونل تغییر یابد.
معمولاً پیمانکار تونل، تمایل دارد که قبل از آغاز کار، تعداد حلقه های استاندارد و تبدیلی موردنیاز در کل تونل را بداند. بدین منظور، با معلوم بودن مسیر تونل و مشخص کردن قسمتهایی که باید قطعات استاندارد و تبدیلی به کار رود، می توان یک ایده کلی در این مورد به دست آورد.
توجیه امتداد محور تونل
حالتی که تونل از دو دهانه حفر می شود:
در مواردی که تونل از طریق یک یا دو دهانه حفر می شود، وجود دو ایستگاه نقشه برداری که در هر دهانه، که هر دو دوی امتداد محور تونل قرار گرفته باشند، کافی است. زیرا به کمک آنها می توان، محور کاری را به داخل تونل منتقل کرد.
حالتی که تونل از طریق چاه حفر می شود:
در بعضی موارد، با حفر یک چاه در میانه محور تونل و دستیابی به محور تونل حفاری تونل را در دو جهت مخالف آغاز می کنند. در چنین مواردی ید محور کاری که در نقشه و در سطح زمین مشخص است، به داخل جبهه کارهای تونل منتقل شود. بدین منظور روشهای مختلفی وجود دارد که از جمله متداول ترین آنها، استفاده از سه شاغول است.
احداث ایستگاههای نقشه برداری در تونل:
برای برداشت و کنترل تونل، ابتدا باید تعدادی ایستگاه نقشه برداری در امتداد محور تونل احداث کرد. پس از احداث این ایستگاهها، معمولاً مختصات آنها را به سه روش پیمایش تعیین می کنند
ایستگاههای نقشه برداری به فواصل مناسب در طول تونل انتخاب می شوند. علاوه بر این نقاط عادی، هر کجا که تغییری در امتداد یا شیب تونل به وجود آید نیز ایستگاه اضافی در نظر گرفته می شود.
انتخاب ایستگاه در قسمتی از تونل که مستقیم است. به قدرت دید دوربین بستگی دارد. بدیهی است ایستگاهها باید به گونه ای انتخاب شوند که هر ایستگاه نسبت به ایستگاههای ماقبل و مابعد خود دید داشته باشد.
برای احداث ایستگاه در سقف تونل پس از مشخص کردن نقطه در سقف و علامت گذاری موقت آن با رنگ، چال کوچکی به عمق حدود 10 سانتی متر در سقف حفر کرده و در داخل آن یک میخ چوبی نصب می کنند و بر روی این میخ چوبی یک میخ فلزی می کوبند. تمام میخ ها به گونه ای ساخته شده اند که به کمک آنها می توان شاغولی را از سقف تونل آویزان کرد و شاغول همواره در یک وضعیت معین قرار می گیرد.
کنترل تونل به هنگام حفر
شیوه حفر تونلها به هنگام استفاده از ماشین یا سپر بدین گونه است که پس از حفر مقدار معینی از تونل، ماشین متوقف شده و به جلو رانده می شود. معمولاً ماشین های جدید، مجهز به سیستم کنترل مسیر هستند. بدین معنی که اگر ماشین به طور نادرست توجیه شده باشد این سیستم کنترل آن را در موقعیت صحیح توجیه می کند. همچنین سیستم نگهداری تونل نیز به وسیله سیستم کنترل بررسی می شود و قطعات سیستم نگهداری، در موقعیت درست خود قرار می گیرند.
متداول ترین سیستم کنترل ماشین های حفر تونل، استفاده از اشعه لیزر است. بدین منظور یک لوله مولد لیزر ماشین تونل کنی نصب می کنند تا اشعه لیزر حاصله را در مسیری که از قبل تعیین شده، برگیرنده ؟؟؟ که در ماشین نصب شده است، بتاباند.
روشهای مختلف حمل مواد در تونل ها:
1- راه آهن: از نظر میزان انرژی مصرف شده، حمل مواد با راه آهن، با صرفه ترین روشهاست و به همین خاطر در بسیاری از تونلها به کار می رود.
مزایا: سهولت احداث- به علت راندمان بالا، به سیستم تهویه ارزانتر که نیاز دارد- برای حمل انواع مختلفی مواد مناسب است.- تقریباً در تمام تونلهای با ابعاد متفاوت، قابل استفاده است.- برای حرکت لکوموتیوها از منابع مختلف انرژی مثل برق، دیزل، باطری و هوای فشرده می توان استفاده کرد.
معایب: فاصله ایستگاه حمل از جبهه کار تونل، محدودیت دارد.- محل عبور قطار همواره ثابت است.- به هنگام وقوع حوادث، تمام سیستم یکجا از کار می افتد.- ایستگاه تخلیه کمابیش ثابت است.- به هنگام ساختمان نهایی تونل، اجباراً باید ریلها را برچید و در این مدت قابل استفاده نیست.
2- نوار نقاله: گرچه نوار نقاله برای حمل و نقل مداوم در تونلهای معدنی کاربرد وسیعی دارد اما به عنوان سیستم حمل و نقل به هنگام حفر تونلها، چندان متداول نیست.
مزایا: برای حمل هر مقدار سنگ حفر شده از جبهه کار، توانایی دارد.- با بسیاری از روشهای حفر و بارگیری سازگاری دارد و قابل استفاده است.- در تمام تونلها با ابعاد مختلف، قابل استفاده است.- فضای لازم برای احداث آن، کم است- کارآیی آن زیاد و هزینه نگهداری آن کم است- عملیات حمل به طور پیوسته انجام می گیرد.
معایب: برای حمل بعضی از مواد کارآیی ندارد.- ابعاد قطعاتی که باید حمل شوند محدود است- احداث آن گران و پرهزینه است- با پیشروی جبهه کار تونل، افزایش طول نوار، مشکل و پرهزینه است- در مواردی که تونل انحنا داشته باشد، قابل استفاده نیست- قطع قسمتی از سیستم، تمام سیستم را از کار می اندازد.
کامیون های چرخ لاستیکی: استفاده از کامیونهای چرخ لاستیکی، یکی از متداول ترین، روشهای حمل مواد در تونلها است زیرا محدودیت سیستم راه آهن یا نوار نقاله را ندارد.
مزایا: با پیشروی تونل، نیازی به ایجاد تغییرات جدید نیست- در تونلهای بزرگ، تقریبا در هر قسمت از تونل، کامیونها می توانند از مقابل هم عبور کنند- اگر مشکلی برای یکی از کامیونها پیش آید، تمام سیستم از کار نمی افتد- بیشترین انعطاف را طی عملیات دارد- می توان سیستمهای بارگیری و حمل را تلفیق کرد و مدلهای بار کننده- بارکش را به کار برد- مواد و وسایل مختلف را می توان حمل کرد.
معایب: آماده سازی کف تونل برای عبور کامیونها مشکل است- به سیستم تهویه قوی و گران نیاز دارد- با تمام سیستمهای حفاری و بارگیری، سازگاری ندارد- …
حفر تونل به وسیله ماشین های بازویی:
ماشینهای تونل کنی را به دو گروه کلی ماشین های ؟؟؟ و ماشین های تمام مقطع تقسیم می کنند. در ماشین های بازویی، یک یا چند بازوی حفار وجود دارد که سطح مقطع آن به مراتب کمتر از سطح مقطع تونل است و با جابجا کردن آن در نقاط مختلف مقطع، تونل را حفاری می کنند.
در ماشین های تمام مقطع، یک صفحه حفار در جلو ماشین تعبیه شده است که با چرخ خود، تمام مقطع را یکجا حفاری می کند و این ماشین ها به نام ماشینهای تونل کنی حفار (T.B.M) معروفند.
اجزای دستگاه: مهمترین اجزای دستگاه عبارت از بدنه، موتور، بازو، سرمته، ناخن های حفار و سیستم بارگیری است.
حفر تونل به وسیله ماشینهای تمام مقطع:
این ماشین ها، تمام مقطع تونل های دایره ای را یکجا حفر می کنند و معمولاً آنها را به نام ماشین های تونل حفرکن می نامند. بر حسب محل و چگونگی کار ماشین های تمام مقطع آنها را به سه گروه اصلی زیر تقسیم می کند.
الف) ماشین های T.B.M : این ماشین ها برای حفر تونلها به کار می برند و قادرند تمام مقطع تونل را یکجا حفر کنند.
ب) ماشین های حفر دویل: این ماشین ها برای حفر دویل به کار می روند. بدین منظور ابتدا گمانه ای بین دو طبقه موردنظر حفر می شود و آنگاه ماشین، حفر دویل را از پایین به بالا آغاز می کند و مواد حفر شده در طبقه زیرین می ریزند.
احداث تونل به روش کند و پوش:
حفر تونل در زیرزمین، مشکلات ویژه خود را دارد. از جمله مشکلات می توان به مسائل ایمنی، تهویه، ضرورت تامین روشنایی در تمام مدت کار، محدودیت فضا، محدودیت استفاده از ماشین آلات در مورد تونلهایی که احتمال تمرکز گاز متان وجود دارد و هزینه های زیاد اشاره کرد. بنابراین هر وقت که امکان داشته باشد، تراشه ای از سطح زمین با عمق و عرض موردنظر حفر می کنند به گونه ای که کف تراشه در ترازو کف تونل قرار گیرد. سپس تاسیسات موردنظر را در تونل نصب و آن را با وسایل نگهداری، دیوارسازی کرده و روی آن را تا سطح اولیه زمین، خاکریزی می کنند.
در تونلهای مترو، این بحث پایان نیافتنی همچنان وجود دارد که کدامیک از دو روش کند و پوش و زیرزمینی مناسب تر است. مسلم است که یک جواب ثابت برای این سوال وجود ندارد و در واقع هر شهر دنیا و به عبارت صحیح تر، هر یک از خطوط مترو در هر یک از شهرهای دنیا، مسئله جدیدی است و مشکلات ویژه خود را دارد که با توجه به آنها، باید مناسب ترین روش انتخاب شود.
به عنوان مثال، اولین خط مترو شهر لندن به روش کندوپوش احداث شد اما با توجه به مشکلات موجود و هزینه های جنبی، اکثر خطوط دیگر و به ویژه در مرکز شهر با استفاده از ماشین حفر تونل و به روش زیرزمینی احداث شد.
با توجه به تجربیات انجام شده در شهرهای مختلف دنیا به طور کلی می توان گفت که در مورد تونلهایی به عمق 10 تا 14 متر روش کندوپوش ارزانتر و آسانتر از روشهای زیرزمینی است و احداث تونلهای مترو تا عمق 18 متر نیز کاملا عملی و مقرون به صرفه است.
مناطق شهری:
یکی از مهمترین موارد کاربرد روش احداث تونل به روش کندوپوش، احداث تونلها و ایستگاههای مترو است. همچنین برای احداث گذرگاهی زیرزمینی، کانالهای لوله های آب، فاضلاب و کابلهای برق نیز از این شیوه استفاده می شود. در بخشهای مرکزی شهرهای بزرگ، زمین ارزش زیادی دارد و بدین ترتیب اجرای تونل با این روش، سطح زمین در بالای تونل برای مقاصد مختلف شهری آزاد باقی می ماند.
از آغاز پیدایش سیستم حمل و نقل مترو، همواره سعی بر این بوده است که تا حدامکان تونلهای مترو در عمق کمتری احداث شود تا دسترسی به آن از خیابان آسان و سریع باشد. با توجه به این خواسته، بلافاصله ذهن به سمت روش کندوپوش متوجه می شود. البته در بعضی موارد، با وجود امتیازات روش کندوپوش، به علت محدودیت های موجود در امر حفاری سطحی باید از سیستم حفاری زیرزمینی به کمک ماشین های تونل کنی کمک گرفت.
روش های اجرا:
بسته به وضعیت های زمین و شرایط موجود در محل، برای نگهداری دیواره تراشه از روشهای مختلفی استفاده می شود که مهمترین آنها عبارتند از:
الف) روش گودبرداری با دیواره شیروانی
ب) روش میخ کوبی دیواره
ج) روش نگهداری دیواره با سپر فولادی
د) روش استفاده از پایه های فولادی
هـ) روش دیوارسازی بتنی
و) روش استفاده ای دیوار پیش ساخته

عوامل آلوده کننده هوای تونلها
برای اینکه بتوان تهویه تونلها را به خوبی انجام داد، ابتدا بایستی عوامل آلوده کننده هوای تونلها را بررسی کرد. در مرحله حفاری مهمترین عوامل آلوده کننده گرد و غبار و گازهای ناشی از آتشباری است، اما در مرحله بهره برداری گازهای ناشی از موتورهای درونسوز مهمترین عوامل آلوده کننده هستند.
مسائل ناشی از گرد و غبار از جمله قدیمی ترین مشکلات صنعتی است که از زمان انقلاب صنعتی تا عصر حاضر به شکلهای مختلف گریبانگیر نیروی کار بوده است این پدیده به خصوص در تونلها و محیطهای کاری زیرزمینی بیشتر احساس می شود به همین منظور همواره سعی بر این بوده است که این عارضه از جنبه های مختلف مورد بررسی قرار گیرد و سپس معیارها و قوانین مربوط به کنترل و بهبود شرایط کاری نیروی انسانی تعیین شود اولین مجموعه قوانین که برای کنترل گردو غبار در معادن و تونلها تدوین شد مربوط به کشور اتحادیه آفریقای جنوبی است که در سال 1912 میلادی در مورد شرایط کار در معادن طلای "ویت واترزرند" این کشور وضع شد دیگر کشورها نیز طی سالهای 1920 تا 1930 میلادی قوانینی وضع کردند این قوانین عمدتاً مربوط به پدیده سیلیکوز و آیین نامه های لازم برای انجام کار در سنگهای حاوی سیلیس بود مقررات آن زمان ناشی از نظرات پزشکی وقت، بدین مضمون بود که اصولا گرد وغبار ناشی از سنگهای سخت، موجب ایجاد ناراحتی سیلیکوز و بیماری سل در افراد می شود که نهایتا مرگ را به دنبال دارد در این زمانها گرد و غبار ناشی از زغال چندان خطر آفرین تلقی نمی شد.
حادثه مهم در این مورد در سال 1959 میلادی، طی کنفرانسی که پیرامون مسئله پنوماکونیوس در ژوهانسبورگ آفریقای جنوبی برگزار شده بود، روی داد در این کنفرانس پیشنهاداتی برای جهت گیری مجدد مطالعات بر روی موضومع مورد بحث انجام گرفت و به ویژه توجه خاصی در مورد روشهای نمونه برداری و استراتژی های مربوطه متمرکز شد همچنین مشخص شد که قطر هر ذره از گرد و غباری که به هنگام تنفس وارد ششها می شود معادل 5 میکرون است و به چنین ذراتی گرد و غبار قابل تنفس اطلاق شد بعدا این باور به وجود آمد که بیان درصد وزنی گرد وغبار قابل تنفس در شرایط مختلف نسبت به روش متداول آن زمان یعنی شمارش ذرات، روش مناسب تری برای بیان خطرات بالقوه موجود در هوا است.
برای رده بندی ذرات معلق روشهای مختلفی وجود دارد که از جمله آنها می توان به دو روش تقسیم بندی که در مهندسی ایمنی محیطهای زیرزمینی مطرح است اشاره کرد که اولی بر اساس توزیع ابعاد ذرات و دومی بر حسب آثار فیزیولوژیکی بنا شده است.
1) تقسیم بندی براساس ابعاد ذرات معلق در هوا:
بسته به نوع کانیهای تشکیل دهنده سنگها، گردوغبار موجود در هوای تونلها، در ابعاد متنوعی دیده می شود ساده ترین راه برای تعیین ابعاد ذرات غیرکروی، روش مساحت تصویر یا قطر هندسی معادل است مقصود از قطر هندسی معادل، قطر کره ای است که مساحت تصویر آن با مساحت تصویر ذره واقعی برابر است.
2) تقسیم بندی براساس اثرات فیزیولوژیکی:
از نقطه نظر صدمات بالقوه ای که گردوغبار برای سلامتی افرادی که در زیرزمین کار می کنند دارد، آنها را به 5 دسته زیر تقسیم می کنند:
الف) گردوغبارهای سمی:
این ذرات واکنشهایی را با سیستم تنفسی انجام می دهند یا اینکه سبب می شوند تا ترکیبهای سمی از طریق دیواره های مخاط و لثه ها وارد جریان خون شوند بعضی از کانیهای فلزی از جمله این دسته اند مضرترین آنها شامل ترکیبات آرسنیک، سرب، اورانیوم و دیگر کانیهای رادیواکتیو، جیوه، کادمیوم، سلنیم، منگنز، تنگستن و نیکل است.
ب) گرد و غبارهای سرطان زا
موتاسیون یا جهش سلولی ناشی از تابش اشعه های آلفا، بتا و گامای حاصل از تلاش سری های اورانیوم، باعث گسیل دختران رادن می شوند که در زمره خطرناک ترین ذرات سرطان زا محسوب می شوند سایش بافت ششها و انجام واکنش شیمیایی سطحی در اثر رشته های آس بست، سبب تشکیل تومور می شود که این امر در مقیاس محدودتر در مورد ذرات کوارتز تازه تولیده شده نیز صادق است. کسانی که در معرض گردوغبارهای آرسنیکی قرار می گیرند نیز ممکن است دچار سرطان شوند هم اکنون در مورد خواص سرطان زایی بالقوه مواد حاصل از اگزوز ماشین آلات دیزلی نیز در جریان است.
ج) گردوغبارهای فیبری
بعضی از انواع گردوغبار، سبب ایجاد بریدگی و خراشیدگیهای در بافت ششها می شوند که اگر این مواد طی دوره های طولانی وارد سیستم تنفسی شوند، ممکن است باعث رشد فیبری نسوج ششها شوند که پیامد آن کاهش الاستیسیته ششها و همچنین کاهش سطح تبادلات گازی است.
گرد وغبار مواد سیلیسی و پاره ای از مواد سیلیکاته (مثل آس بست، میکا، تالک) از جمله خطرناکترین گردوغبارهای فیبری هستند و ممکن است سبب بروز واکنشهای سرطانی و سمی نیز بشوند پاره ای از کانی های فلزی نیز ممکن است گردوغبارهای فیبری ایجاد کنند همچنین گرد زغال سنگ نیز ممکن است به ایجاد ناراحتی های فیبری کمک کند. دودهای حاصل از جوشکاری و بعضی کانیهای فلزی نیز چنین پدیده ای را سبب می شوند.
د) گردوغبار قابل انفجار
پاره ای از مواد آلی مانند زغال سنگهای غیرآنتراسیتی، هنگامی که به صورت ذرات ریز و با غلظت زیاد در هوا پخش شوند ممکن است ایجاد انفجار کنند. کانی های سولفیدی و پاره ای از گرد وغبارهای فلزی نیز دارای خاصیت انفجاری هستند.
هـ) گردوغبارهای مزاحم
جدا از آثار سایندگی که ذرات گردوغبار بر روی سلامتی افراد دارند، همگی آنها باعث ایجاد سوزش در چشم، بینی و گلو می‎شوند و اگر تراکم آنها به اندازه کافی زیاد باشد، ممکن است باعث کاهش بینایی شوند. بعضی از گردوغبارها اثرات معینی بر روی سلامتی افراد ندارند اما در گروه ذرات مزاحم قرار می گیرند این گروه شامل مواد تبخیری (مثل نمک طعام، پتاس، ژیپس) و مواد آهکی هستند. قابلیت انحلال نمک طعام و پتاس گهگاهی سوزش پوست را به ویژه در حاشیه کلاه ها و ماسکهای ایمنی که محکم بسته می‎شوند به دنبال دارد.
بیماری های ناشی از گردوغبار
پنومانوکونیوسیس: واژه عمومی است که برای انهدام اعضا تنفسی قلبی در اثر ورود گردوغبار، به کار می رود اغلب ذرات گردوغبار تولید شده به خودی خود کشنده و مهلک نیستند با این وجود، تجمع فزاینده آنها در ششها باعث ایجاد ناراحتیهای مزمن تنفسی، همچون سرماخوردگی یا آنفولانزا می‎شود که بعضاً ممکن است بیماریهایی مانند سل، برونشیتهای مزمن و ورم سینه را به دنبال داشته باشد و موجب مرگ شخص شود برونشیتهای مزمن در اثر التهاب جدار سیستم تنفسی ایجاد می‎شود و همراه با سرفه های دوره ای یا ممتد است التهاب سینه در واقع ناشی از گسیختگی دیواره های کیسه های هوای ششهاست که در اثر اعمال فشار زیاد بر آنها اتفاق می افتد.
سیلیکوز: سیلیس از نظر شیمیایی در داخل ریه فعال است و تنفس در هوایی که غلظت سیلیس آن زیاد باشد باعث رسول الیاف سیلیسی در سطح ریه ها می‎شود این رسوب سبب به هم خوردن عمل ریه ها می‎شود و در نتیجه تنگی نفس ایجاد می کند و ریه ها را برای ابتلا به بیماریهایی مانند سل، آماده می سازد.
بلورهای آزاد سیلیس از جمله اجزای خطرناک این جسم اند کوارتز شدیداً خطرناک است ولی انواع کریستوبالیت و تری دیمیت آن که در دمای بالا تشکیل می‎شوند خطرناک ترند. سیلیکات ها از نظر سلامتی خطری ندارند.
برخلاف ذرات ذغال که در داخل ریه بی اثرند، کوارتز از نظر شیمیایی کاملاً فعال است این ذرات آنقدر سمی هستند که بتوانند ماکروفاژها را بکشند و از عمل گردوخاک زدایی آنها جلوگیری کنند سرعت تجمع این ذرات زیاد است و آسیب وارد آمده به ریه، بسیار سریع اتفاق می افتد.
روشها و ابزار اندازه گیری میزان گردوغبار:
در انتخاب ابزار اندازه گیری تعیین اهداف اولیه اندازه گیری های موردنظر بسیار مهم است این اهداف ممکن است قسمتی از تحقیقات دامنه دار به منظور تعیین استانداردهای محیط باشند و یا به منظور تعیین تغییرات موضعی و موقتی گردوغبار نسبت به گروههای خاصی از نیروی کاری که در معرض آنها قرار گرفته اند، انجام گیرند.
اندازه گیریهایی که به صورت منظم در معادن و تونلها انجام می گیرد، بیشتر به منظور حفظ سلامتی نیروی کاری و اطمینان از تطبیق آن با استانداردهای قانونی است.
از زمان کنفرانس ژوهانسبورگ در سال 1959 میلادی، لوازم اندازه گیری جدیدی به منظور اندازه گیری ذرات قابل تنفس (کوچکتر از 5 میکرون) طراحی شده اند در اغلب این دستگاهها گردوغبار موجود در هوا به طور پیوسته از درون مجموعه ای به نام محفظه رسوب، چرخانه یا جتهای متراکم کننده و فیلترها عبور می کنند به علاوه، در مواقعی که انجام بررسی های بیشتر و در مدت زمان طولانی تری لازم باشد، اغلب از دستگاههایی استفاده می‎شود که به روش ثقلی بتوانند چندین ساعت کار کنند. روش دیگر تعیین میزان گردوغبار، استفاده از مجموعه ای از مدارهای الکتریکی است که به کمک آنها می‎توان اطلاعات را هم کوتاه مدت و هم دراز مدت جمع آوری کرد مهمترین اصلی که در این ایستگاهها استفاده شده، اصلی تفرق شعاع نوری توسط ذرات غبار است.
به طور کلی می‎توان گفت که در طراحی ابزار دقیق اندازه گیری، نکات زیر مدنظر است:
1) افزایش استفاده از نمونه گیری شخصی
2) انتخاب وسایلی که بتوانند میزان تمرکز ذرات گرد و غبار با ابعاد مختلف را تعیین کنند.
3) تشخیص فوری نوع ماده معدنی (بخصوص کوارتز) علاوه بر تعیین میزان تمرکز آن
4) افزایش استفاده از روش تفرق نور به منظور انجام ابزارنگاری پیوسته
روش شمارش ذرات:
اگرچه روش شمارش ذرات سالهاست که در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته ما در حال حاضر استفاده از آن محدود شده است اساساً دستگاههای ذره شمار بر دو نوع اند:
الف) دستگاههایی که براساس توده هوایی کار می کنند که در یک محدوده زمانی کم اما با سرعت زیاد به وسیله یک جت هوا تولید شده و مستقیماً به وسیله یک سطح شیشه، مایع و یا فیلم جذب می‎شوند.
ب) نوع دیگر ابزار ذره شمار، از یک بخش رسوب دهنده حرارتی تشکیل شده اند و در آنها ذرات گردوغبار موجود در جریان مورد نمونه گیری در حال حرکت، به سمت یک صفحه اسلاید یا شیشه مجاور، هدایت می‎شوند.
روشهای فتومتریک (استفاده از پدیده تفرق)
برای اولین بار یک فیزیکدان انگلیسی به نام جان تیندال پدیده تفرق نور خورشید به وسیله ذرات گردوغبار اتمسفر را تشریح کرد طبق نظر وی، جز آبی نور سفید عمده ترین بخش تفرق یافته آن است (به همین علت رنگ آسمان آبی به نظر می رسد) از این پدیده برای اندازه گیری تمرکز ذرات به روش فتومتریک استفاده می‎شود.
در دستگاههای اولیه، نور سفید حاصل از یک منبع نورانی را به دو نیم تقسیم می کردند نیمی از شعاع نور حاصله از طریق فیلتر پولاریزه به سمت یک عدسی چشمی هدایت می شد نیم دیگر نور به سوی محفظه ای می رفت که حاوی نمونه گردوغبار بود در اثر برخورد شعاع نوری به ذرات گردوغبار این اشعه منعکس می شد و اشعه منعکس شده نیز به سوی عدسی چشمی هدایت می گردید سپس فیلترها را می چرخانند تا هر دو نیمه شعاع نور به صورت همزمان در عدسی چشمی ظاهر شوند و شدت یکسانی را نشان می دهند زاویه دوران فیلتر به عنوان مشخصه ای از میزان گردوغبار در نظر گرفته می شد.
در دستگاههای جدید برای تعیین میزان انحراف نور و ایجاد یک پیام الکتریک از حساسه های نوری برای نمایش، ثبت و انتقال استفاده می کنند زوایای تابش نور را می‎توان به گونه ای انتخاب کرد که اثر شکل ذرات حداقل شود.
چگونگی تولید گردوغبار در تونلها و معادن:
به طور کلی هرگاه سنگی تحت تاثیر ضربه، خراشیدگی، برش، سایش و یا انفجار قرار گیرد، ذرات گردوغبار تولید می‎شود. تعداد ذرات ریز تولید شده از یک قطعه سنگ معمولی ممکن است بسیار زیاد باشد اما اغلب آنها به سطوح ذرات بزرگ می چسبند میزان انتشار ذرات گردوغبار در هوا به طبیعت سنگ و نحوه خرد شدن آن بستگی دارد در مورد مواد شکننده، عمل خرد شدن طبیعت انفجاری دارد که نتیجه آن لرزش سطوح و انتشار ذرات گردو غبار در هوا است بدین ترتیب اگرچه خرد شدن مواد نرم تر، ذرات گردوغبار بیشتری تولید می کند ولی بیشتر آنها به سطح قطعات و ذرات بزرگتری می چسبند و در هوا معلق نمی‎شوند میزان ذرات گردوغبار قابل تنفس تولید شده از هر تن سنگ خرد شده به طور متوسط بین 2/0 تا 3 گرم می‎باشد.
ماشین آلات حفاری و برش سنگ از جمله عوامل مولد گرد وغبار به شمار می آیند از جمله این دستگاهها می‎توان از ماشینهای بازویی، ماشین های تونل کنی، دستگاههای حفر دویل و چالزن ها نام برد.
عامل دیگری که در ایجاد گرد و غبار و پخش آن در هوا تاثیر دارد، سرعت حرکت ابزار برش است برای هر عمق برش، افزایش سرعت، موجب افزایش آهنگ خرد شدن و متعاقب آن ازدیاد گردوغبار می‎شود به علاوه حرکت سریع تر صفحه حفار ماشینهای حفاری، سبب افزایش نسبی جریان هوای محلی و مواد خرد شده در جبهه کار می‎شود که این امر پراکندگی بیشتر ذرات گرد وغبار را در هوا به دنبال دارد.
آتشباری: خرد شدن و پرتاب سنگها در اثر آتشباری باعث تولید و انتشار ذرات گرد و غبار در هوا می‎شود که میزان آن در لحظاتی پس از وقوع، نسبت به دیگر تکنیکهای حفاری بسیار زیاد، اما زودگذر است میزان گرد وغبار که از طریق تولید می‎شود به عوامل زیر بستگی دارد: 1- روش حفاری 2- نوع سنگ 3- نوع و میزان مواد منفجره
بارگیری: از دیگر مسائلی که در تولید گردوغبار نقش بسیار زیادی دارد چگونگی بارگیری در جبهه کار و حمل مواد است به طور کلی بارگیری به وسیله ماشینهای خاک کش و بارکننده های مکانیکی، باعث پخش مقدار گردو غبار در هوا می‎شود.
حمل و نقل: سیستم حمل مواد کنده شده در طول تونلها نیز از جمله عوامل پخش گرد و غبار در هوای تونلها است در مواردی که برای حمل مواد از نوار نقاله استفاده می‎شود ارتعاش نوار در زیر غلطکها عامل موثری در پخش گردوغبار در هوا است حمل مواد در داخل تونل به وسیله راه آهن یا کامیونها نیز به هر حال مقداری گرد و غبار در هوای تونل پراکنده می سازد.
کنترل گردو غبار: به منظور کنترل گردوغبار در جبهه کار پیشروی تونل به دو شیوه می‎توان عمل کرد، یکی تغییر کیفی در انجام کارهای مختلف (چالزنی، آتشباری، بارگیری و حمل و نقل) و استفاده مطلوب تر از وسایل مورد استفاده به منظور کاهش تولید گردو غبار و دیگر مهار مستقیم گردوغبار در جبهه کار با روشهایی مانند پاشیدن آب به محل تولید و رقیق کردن از طریق تهویه.
به هنگام بارگیری، چنانچه از وسایل خاک کش استفاده می‎شود باید از سایش صندوقه با کف زمین جلوگیری کرد بدین منظور بهتر است از صندوقه های سبکتر با سرعت کشش 6/0 متر بر ثانیه استفاده شود در ضمن در طول مسیر حرکت و به ویژه در محلهای انتقال مواد بین صندوقه ها بهتر است از لوله های آبپاش ریز استفاده شود یکی از فاکتورهای مهمی که به هنگام استفاده از ماشین های بارگیری مثل لودر تاثیر قابل ملاحظه ای بر تولید گردو غبار دارد، مهارت راننده یا اپراتور آن در انتخاب بهترین نقطه برای فرو بردن صندوقه در توده مواد انباشته شده و وارد ساختن نیروی محوری مناسب بر آن است تا موجب آشفتگی کمتر شود در ضمن باید محتویات صندوقه به آرامی و از کمترین ارتفاع ممکن تخلیه شود اگر برای انتقال مواد از نوار نقاله استفاده می‎شود بایستی مطمئن بود که مواد حمل شونده رطوبت کافی داشته باشند به همین علت ممکن است لازم باشد که در فواصل معین بروی نوار نقاله آب پاشی انجام گیرد.
دود و گاز ناشی از موتورهای درونسوز:
دود و گاز ناشی از موتورهای درونسوز (احتراقی)، یکی از مهمترین عوامل آلودگی هوای تونلاه در زمان بهره برداری است البته دود و گاز موتورهای بنزینی و دیزل با هم متفاوت است در مرحله حفر، عمدتاً موتورهای دیزل به کار می روند.
مهمترین محصولات مضره حاصل از موتورهای بنزینی مونواکسید کربن، دی اکسید کربن، دی اکسید گوگرد، اکسیدهای ازت و هیدروکربنهای نسوخته است.
در موتورهای دیزل، گازهای حاصله عمدتاً دی اکسید ازت، مونواکسید کربن، دی اکسید کربن و دی اکسید گوگرد است. دی اکسید کربن از نظر فراوانی، مهمترین گاز حاضل از احتراق موتورها است این گاز در عیارهایی که در اثر احتراق موتورها تولید می شود، سمی نیست و فقط جای هوا را می‎گیرد.
در بین خروجیهای موتورهای درونسوز، هیدروکربنها از همه پیچیده ترند ولی جمعاً بخش اندکی از محصولات احتراق موتورها را تشکیل می دهند مهمترین هیدروکربنهای حاصل از احتراق عبارتند از: متان، اتان، پروپان، اتیلن، استیلن، پنتان و هگزان گرچه هیدروکربنها در عیار بالا مضرند، اما معمولاً درصد آنها از حد مجاز تجاوز نمی کند.
در بین محصولات حاصل از احتراق موتورها، بو نامطبوعترین آنها است بوها عمدتاً از موتورهای دیزل ناشی می‎شوند عامل بو متفاوت است ولی به نظر می رسد بسیاری از محصولات احتراقی از جمله آلدئیدها، دی اکسید ازت و دی اکسید گوگرد در تولید بو موثر است.
دود حاصل از موتورهای دیزلی در حالت توقف همچنان در حد مجاز باقی بماند باید مصرف هوا 20 تا 40 درصد افزایش یابد که این امر خود باعث افت قدرت موتور می‎شود به هر حال برای اینکه قدرت و شتاب اتومبیلهای دیزلی در حد قابل قبول باشد باید مقداری دود را تحمل کرد در مواردی که موتور به خوبی تعمیر و نگهداری نشود، این مسئله تشدید می‎شود باید توجه داشت که مشکل عمده موتورهای دیزلی، دود حاصل از آنهاست که موجب کاهش دید در تونل می‎شود.
تهویه تونل ها در مرحله حفاری
تهویه تونلها در مراحل حفر و بهره برداری تا حد زیادی متفاوت است در مرحله حفاری، مهمترین هدف تهویه، رقیق کردن گازهای حاصل از آتشباری و کاهش گردوغبار است در صورتی که در مرحله بهره برداری تهویه هوای داخل تونل در اثر تنفس مسافران هدف اصلی تهویه را تشکیل می‎دهد.
در مرحله حفاری در جبهه کار پیشروی تونل آلودگیهای مختلف از جمله گازهای حاصل از آتشباری و گرد و غبار وجود دارد بنابراین برای اینکه بتوان پیشروی تونل را ادامه داد باید جبهه کار را تهویه کرد.
در حالت کلی تهویه در مرحله حفاری تحت عنوان تهویه فرعی انجام می‎گیرد بدین منظور در دهانه تونل، بادبزنی نصب می‎شود و به کمک لوله ای که از دهانه تونل تا جبهه کار ادامه دارد، هوا را به داخل تونل می فرستد و یا هوای آلوده را از طریق آب بیرون می کشند.
روشهای تهویه:
روشهای تهویه تونلها در مرحله حفاری را می‎توان به سه دسته کلی استفاده از دیواره ، استفاده از لوله و روش حفر دو گانه تقسیم کرد.
استفاده از دیواره:
در این روش، در سرتاسر فضای مرد تونل و در وسط یا کنار آن دیواره قائمی نصب شده و بدین ترتیب مقطع تونل به دو قسمت مجزا تقسیم می‎شود از یکطرف به عنوان ورود هوای تمیز و از قسمت دیگر به عنوان خروج هوای آلوده استفاده می کنند دیواره ممکن است از جنس پارچه (پرده)، تخته، آجر و یا صفحات فلزی ساخته شود.
الف) پرده پارچه ای: در این روش، در طول تونل تعدادی ستون قائم نصب و پارچه برزنتی را به کمک میخ به آنها نصب می کنند برای جلوگیری از نشت هوا در طرفین پرده مزبور، پارچه را کاملاً به سقف می چسباند و نیز در قسمت پایین آن، خرده سنگ، ماسه، خاک و مواد نظیر آن را می ریزند از آنجا که معمولاً برای تمام طول تونل پارچه سرتاسری و یک تکه در دست نیست لذا پرده را از قطعات جداگانه می سازند و در محل اتصال، قطعات مختلف را کمی روی یکدیگر قرار می دهند مزایای این طریق ، سهولت نصب و ارزانی آن است و درعوض نشت قابل توجه هوا را که در فاصله 40 متری به حدود 80 درصد کل هوا می رسد می‎توان به عنوان عیب اساسی آن ذکر کرد.
ب) دیواره تخته ای: در این روش نیز تعدادی ستون قائم نصب کرده و بین آنها را تخته کوبی و درز تخته ها را به وسیله گل رس مسدود می کنند در پاره ای موارد برای غیرقابل نفوذ شدن کامل دیواره، تخته کوبی را از دو طرف انجام می دهند و فضای بین آنها با ماسه ریز یا خاک رس پر می کنند. از جمله امتیازات دیواره تخته ای سهولت و سرعت عمل نصب و نیز ارزانی آن است در صورتی که نشت هوا و نیز معیوب شدن زود به زود آن را می‎توان به عنوان عیبها آن منظور کرد.
ج) دیواره آجری: در موارد نادر و در مورد تونلهای با مقطع بزرگ می‎توان برای تقسیم مقطع تونل، از دیوارهای آجری استفاده کرد بدیهی است احداث دیواره آجری پرخرج ترین و وقتگیرتر اما در عوض نشت هوا از طرفین آن نسبت سایر روشها کمتر است.
د) دیواره فلزی: در بعضی موارد، برای احداث دیواره از ورقهای فلزی استفاده می‎شود بدین منظور به فواصل مناسب پایه هایی در وسط تونل نصب و ورقها را به این پایه ها متصل می کنند از نقطه نظر وضعیت نصب بادبزن و جهت حرکت هوا در جبهه کار، روش تهویه با استفاده از دیواره، خود به گروههای زیر تقسیم می‎شود:
الف) روش مکشی: این روش، یکی از روشهای متداول تهویه جبهه کار پیشروی تونلهای بزرگ است هوای آلوده جبهه کار به وسیله بادبزنی که به صورت مکشی کار می کند، مکیده می‎شود و هوای تازه جای آن را می‎گیرد از جمله اشکالات این روش نشت قابل توجه هواست از آنجا که نشت هوا در طول دیواره تابع اختلاف فشار دو طرف است لذا در مواردی که طول تونل و شدت جریان هوا زیاد باشد، این روش به کار نمی رود در بعضی موارد، برای تخلیه سریعتر هوای آلوده از بادبزن کمکی استفاده می‎شود.
ب) روش دهشی: در این روش، هوای تمیز به وسیله بادبزن به جبهه کار منتقل شده و هوای آلوده در طول راهرو دیگر به بیرون هدایت می‎شود در بعضی موارد برای اینکه هوای آلوده سریعتر به بیرون راه یابد، از یک بادبزن کمکی نیز استفاده می‎شود.
ج) روش مکشی همراه با اسپری آب: در بعضی موارد برای فرونشاندن گردوغبار در محل و جلوگیری از پراکنده شدن آن در طول تونل، یک سیستم اسپری آب نیز در حوالی جبهه کار نصب می کنند.
استفاده از لوله تهویه:
این روش متداول ترین روش تهویه تونلها و جبهه کارهای پیشروی معادن است و طی آن لوله ای در سرتاسر فضای مرده تونل یا جبهه کار نصب می‎شود سپس با استفاده از بادبزن، هوای تمیز را از طریق لوله به داخل تونل می فرستند (روش دهشی) و یا به کمک آن هوای آلوده را بیرون تونل هدایت می کنند (روش مکشی)، گاهی نیز از هر دو روش دهشی و مکشی به طور همزمان استفاه می‎شود (روش ترکیبی)
الف) روش دهشی
در این روش، بادبزن را در ابتدای لوله تهویه و دور از محلی که بایستی تهویه شود نصب می کنند و به کمک آن هوا را به قسمت مورد نظر می رسانند بدین ترتیب، هوای تمیز با گازها و دودها مخلوط و باعث رقیق دشن آنها می‎شود هوای مزبور سپس در طول تونل به جریان می افتد و به خارج هدایت می‎شود.
در این روش افرادی که در حوالی جبهه کار قرار دارند همواره هوای تازه نفس تنفس می کنند و آلودگیها به قسمتهای عقب تر جبهه کار منتقل می‎شود از آنجا که سطح مقطع تونل بسیار بیشتر از سطح مقطع لوله است لذا هوای موجود در جبهه کار به آرامی خارج می‎شود در این روش کسانی که مشغول نصب وسایل نگهداری دائم هستند در معرض هوای آلوده قرار دارند گذشته از این در صورتی که حریقی در تونل رخ دهد، چون هوای خروجی به سمت دهانه ورودی جریان دارد، خارج شدن افراد از محل حریق دچار مشکل می‎شود علاوه بر این اگر برای مهار آتش هوا را قطع کنیم جبهه کار سریعاً از دود پر می‎شود.
ب) روش مکشی
در این روش بادبزن را طوری نصب می کنند که هوای کثیف موجود در انتهای بن بست، به داخل لوله تهویه مکیده شود اگر لوله تهویه از جنس مواد سخت باشد بادبزن فرعی را می‎توان در ابتدا یا انتهای لوله نصب کرد ولی اگر لوله از مواد نرم باشد، اجباراً بایستی آن را در ابتدای لوله یعنی در حوالی انتهای بن بست قرار داد با مکیده شدن هوای کثیف به داخل لوله تهویه خلا نسبی در محل مزبور تولید و هوای تمیز وارد بن بست می‎شود یکی از اشکالات این روش آن است که توزیع هوای سالم ممکن است یکنواخت نباشد همچنین لوله های مکنده را باید دائماً بلندتر کرد تا در نزدیکی جبهه کار قرار گیرند علاوه بر این، همواره مقداری نشت هوای تازه به داخل لوله وجود دارد که اجتناب ناپذیر است.
ج) روش ترکیبی
در این روش، یک بادبزن فرعی دهشی را طوری نصب می کنند که انتهای لوله آن تا نزدیکی جبهه کار برسد و تواک با آن یک بادبزن مکشی نیز نصب می کنند بدین ترتیب هوای آلوده از انتهای بن بست به طرف بادبزن مکشی رانده شده و از آن خارج می‎شود در بعضی موارد این امکان وجود دارد که از یک بادبزن برای دو عمل مکش و دهشی در دو زمان مختلف استفاده کرد در این موارد باید توجه داشت که وقتی بادبزن به طور معکوس کار می کند راندمانش حدود 70 درصد حالت معمولی است همچنین ممکن است ضمن معکوس کردن بادبزن، در اثر توقف هوا، گرد و غبار و گاز قابل توجهی در جبهه کار جمع شود.
تهویه تونلها در مرحله بهره برداری:
پس از خاتمه حفر تونل و آماده شدن آن برای بهره برداری، سیستم تهویه دائمی تونل طراحی و اجرا می‎شود بدیهی است این سیستم تهویه، با آنچه که در مرحله حفر و آماده سازی انجام می گرفت به کلی متفاوت است.
در حالت کلی می‎توان گفت که تمام تونلهایی که برای عبور وسایل نقلیه موتوری احداث می‎شوند به تهویه نیاز دارند البته سیستمهای تهویه در مورد تونلهای مختلف متفاوت است مثلاً در ساده ترین حالت ممکن است جریان هوایی که به طور طبیعی در تونل به جریان می افتد کافی باشد و یا حرکت هوا در نتیجه اثر پیستونی ناشی از حرکت قطار مترو برای این منظور کافی باشد.
تهویه طبیعی:
حرکات طبیعی هوا در تونلها که به آن تهویه طبیعی می گویند در نتیجه اختلاف فشار دو دهانه تونل انجام می‎گیرد که این اختلاف فشار ناشی از اختلاف ارتفاع و دما در این نقاط و یا در اثر باد است این سیستم تهویه به شرایط جوی محل بستگی دارد. تونلهایی که به شیوه تهویه طبیعی تهویه می‎شوند برای جریان دو طرفه مناسبترند.
تهویه ناشی از اثر پیستونی:
حرکت قطار در داخل تونل با سرعتی متفاوت با سرعت هوا، موجب ایجاد اختلاف فشار در داخل تونل می‎شود. فرم بدنه و سرعت قطار در مقدار این اختلاف فشار بسیار موثر است بسته به یک طرفه یا دو طرفه بودن ترافیک داخل تونل و همچنین تعداد قطارهایی که از تونل می گذرند، ممکن است نوعی تهویه خودبخودی قابل توجه در داخل تونل پدید آید در تعداد زیادی از تونلهای یک طرفه حتی با سرعت ترافیک کم نیز تهویه خودبخودی انجام می‎گیرد.
هر قطاری که در داخل تونل حرکت می کند، اثری مشابه یک پیستون در داخل یک لوله بلند را دارد در جلو قطار فشار زیاد و در پشت آن فشار کم تاثیر می کند و در نتیجه نیرویی ایجاد می‎شود که هوای داخل تونل را به حرکت وامی دارد.
شدت جریان هوایی که از این طریق ایجاد می‎شود عمدتاً به سرعت، وضعیت هندسی، مشخصات آیرودینامیکی و تعداد واگن آن بستگی دارد.
از نظر تهویه، تونلهای مترو را به دو بخش مجزا تقسیم می کنند یکی ایستگاهها و قسمتهایی که برای استفاده عموم در نظر گرفته شده است و دوم تونلهای مخصوص عبور قطار که ایستادن و رفت و آمد افراد در آنها ممنوع است.
منظور از تهویه تونلهای مترو، ایجاد شرایط مناسب برای مسافرین، متصدیان، تجهیزات و پرسنل نگهداری و نیز انتقال حرارت اضافی سیستم به منظور جلوگیری از کاهش عمر تجهیزات است علاوه بر آن غبار، بو و رطوبت نیز بایستی کنترل شود. در آتش سوزیها نیز سیستم باید قادر به خارج کردن دود و تامین هوای لازم باشد مشخصات فیزیکی هوا که مسافرین با آن مواجه هستند شامل دما، رطوبت، سرعت، صدا و ارتعاش است. تحمل مسافرین در مقابل این شرایط به عواملی همچون سن، شغل، شرایط ارگانیک، عادت و تحمل فردی بستگی دارد که از بین آنها شرایط گرمایی از اهمیت بیشتری برخوردار است.
به هنگام بررسی شرایط گرمایی باید توجه داشت که این شرایط برای مسافرین زودگذر است. مدت زمانی که مسافرین در خیابان هستند برای ایجاد تعادل حرارتی بدن با محیط کافی است و این امر در مورد مدت زمانی که مسافر با مترو سفر می کند نیز صادق است به علت کوتاه بودن زمان توقف افراد در ایستگاه، این زمان را جزو زمان عبور در نظر می گیرند.
برای ثابت ماندن دمای بدن باید مقدار حرارت تولید شده توسط بدن به اضافه مقدار حرارتی که از محیط گرفته شده با آنچه که به محیط پس داده شده است، برابر باشد از آنجا که فعالیتهای مسافرین متفاوت است لذا سوخت و ساز آنها نیز تفاوت دارد تجربیات نشان داده است که متوسط تغییر در آهنگ مصرف اکسیژن در مدت تقریبا 6 دقیقه صورت می‎گیرد از این رو در نظر گرفتن همین زمان برای تغییر آهنگ سوخت و ساز بدن منطقی به نظر می رسد.
حدود 85 تا 90 درصد از گرمایی که در تونلهای مترو تولید می‎شود مربوط به قطارهای زیرزمینی است انرژی الکتریکی نهایتاً به شکل حرارت پخش می‎شود و نیمی از گرمای تولید شده توسط قطار، مربوط به ترمزهای آن است و از آنجا که توقف و شروع حرکت قطار عمدتاً در محل ایستگاهها انجام می‎گیرد این امر مسئله ساز است.
بخشی از گرمایی که بدین طریق تولید می شود، به وسیله دیوارهای محل جذب شده و بقیه آن به هوای تونل منتقل می‎شود اگر دمای هوای تونل از دمای دیواره های آن کمتر باشد، دیواره مانند یک منبع حرارتی عمل می کند علاوه بر این، زمانی که ترن از مقابل یک دویل تهویه عبور می کند به علت اثر پیستونی هوای داخل را به بیرون می راند و زمانی که از مقابل دویل رد شده هوای سرد و تازه را به دنبال خود می کشد و با توجه به این تغییرات هوا تا حدی خنک می‎شود.
با توجه به گرمای تولید شده معمولاً استفاده از سیستم تهویه و یا تهویه مطبوع برای تونلهای مترو، ضروری است در هوای معتدل، تهویه به تنهایی کافی است مشروط به اینکه طراحی مناسب باشد، در حالیکه برای نواحی گرمتر به تهویه مطبوع نیاز است برای شبیه سازی شرایط پیچیده و دینامیکی که در تونلهای مترو اتفاق می افتد از روشهای کامپیوتری استفاده می‎شود این روشها برای ارزیابی سیستم تهویه مفیدند. در تونلهای زیرزمینی امروزی، علاوه بر سیستم تهویه مطبوع در ایستگاه و سایر قسمتها، سیستمهایی برای مکش هوا نیز نصب می‎شود این سیستمها به هنگام توقف قطار در ایستگاه گرما را از زیر آنها انتقال می دهند.
به هنگام طراحی سیستم تهویه مترو، بهینه کردن هزینه های مربوط به این سیستمها و همچنین تاثیر آنها بر روی هزینه ها و تعیین اندازه و تعداد دویلهای تهویه ضروری است.
طراحی سیستم تهویه تونلهای مترو
در حالت رفت و آمد عادی قطارها، معمولاً اثر پیستونی قطارهای در حال حرکت برای تهویه تونلاه و ایستگاهها، کافی است در سیستمهای جدیدتر مترو که سرعت قطارها بالا است و به 160 کیلومتر در ساعت می رسد معمولاً گرمای تولید شده توسط قطارها زیاد است و اثر پیستونی برای انتقال گرمای داخل تونل کافی نیست. در این موارد، باید از سیستم تهویه مطبوع برای این تونلها کمک گرفت.
تهویه در موارد اضطراری
یکی از موارد مهم طراحی سیستم تهویه مترو، آمادگی آن برای شرایط اضطراری است. مهمترین ویژگی این سیستم آن است که در موارد بروز آتش سوزی بتواند دود و گرمای حاصل از حریق را از محل دور کند تا به مسافرین صدمه ای نرسد و اکیپ های امدادی نیز به آسانی بتوانند وظایف خود را انجام دهند. واضح است که در چنین مواردی ، قطارها از حرکت می ایستند و تهویه ناشی از اثر پیستونی نیز متوقف می‎شود. در این حالت، باید سیستم تهویه مکانیکی تونل، وارد عمل شود.
شرایط زیست محیطی تونلهای مترو
هدفهای اصلی در کنترل شرایط زیست محیطی تونلهای مترو در درجه نخست تامین شرایط مناسب برای مسافرین و افرادی است که به کارهای خدماتی اشتغال دارند و در درجه دوم کم کردن زمانی است که ماشین آلات در معرض گرمای زیاد قرار می گیرند تا عمر کاری آنها افزایش یابد. این امر باید در تمام فضاهای عمومی و غیرعمومی تونلها و ایستگاهها در نظر گرفته شود. نکته دیگر، کنترل بو، بخار آب و نیز کنترل دود به هنگام وقوع آتش سوزی است.
طراحی شرایط زیست محیطی تونلهای مترو، متکی بر سه بخش معیارها، تجزیه و تحلیل و کنترل است که در زیر به شرح آنها می‎پردازیم:
الف) معیارها
معیارهای شرایط زیست محیطی مترو براساس واکنش بدن انسان نسبت به شرایط محیط، تدوین شده است عوامل و مشخصه هایی که در این راستا باید مورد توجه قرار گیرند عبارت از دما، رطوبت نسبی، سرعت حرکت هوا، سروصدا و ارتعاشات هستند بدیهی است قابلیت بدن انسان برای تحمل شرایط مختلف خود به عواملی همچون سن، شغل، سلامتی، سازش با محیط و طبیعت اشخاص وابسته است. در بین این عوامل، فاکتورهای گرمایی مهمترین اند.
ب) تجزیه و تحلیل
پس از آنکه معیارهای مربوط به شرایط زیست محیطی مترو مشخص شده باید در مورد مسایل و شرایط، تجزیه و تحلیل های لازم به عمل آید از جمله باید تحلیل شود که کجای سیستم، منبع تولید گرما است و یا اینکه شدت جریان هوای ناشی از اثر پیستونی چقدر است.
اگر گرمای حاصل از ماشین آلات به گونه ای باشد که سیستم تهویه قادر به زدودن آن نباشد واضح است که دمای هوا بالا خواهد رفت بدیهی است که تمام ماشین آلات الکتریکی موجود در تونلها، خود مولد گرما هستند البته سرچشمه 85 تا 90 درصد گرمای تونلهای مترو، از لکوموتیوها ناشی می‎شود.
ج) کنترل
روشهایی که برای تامین شرایط زیست محیطی تونلهای مترو طراحی شده است، در عمل باید کنترل شود بدین منظور می‎توان از روشهای کنترل مختلف استفاده کرد.
کنترل دما در سیستم مترو، مشتمل بر متعادل ساختن گرمای حاصل از ماشین آلات و گرمایی است که با خارج مبادله می‎شود در مواردی که گرمای حاصل از سیستم بیش از مقدار گرمایی باشد که به محیط اطراف و هوا مبادله می‎شود واضح است که دمای هوای سیستم افزایش می یابد افزایش دما، آهنگ مبادله گرما از هوا به محیط اطراف را افزایش می‎دهد.
تامین روشنایی در تونلها
تامین روشنایی در تونلها به ویژه به هنگام روز، همواره با بعضی مسائل همراه است.
این مسائل از آنجا ناشی می‎شود که داخل تونل باید همانند بیرون، روشنایی مناسب و یکنواختی داشته باشد که البته انجام این خواسته، آسان نیست معمولاً زمان لازم برای تطابق چشم از روشنایی زیاد به کم بیشتر از حالت عکس است نکته دیگر آن است که راننده در حال حرکت است و تطابق در حالت ایستا انجام می‎گیرد و این خود مشکل دیگری را علاوه بر مشکلات موجود ایجاد می کند.
در سقف تونلها به فواصل معین، چراغهایی نصب می‎شود و بنابراین در آن واحد از چندین منبع مختلف، نور به نورسنج می رسد در تونلها معمولاً نسبت فاصله دو چراغ به ارتفاع تونل زیاد است به طور مثال لامپهای 200 وات در فاصله حدوداً 7 متر از یکدیگر قرار می گیرند.
نحوه نصب چراغها
یکی از مهمترین نکاتی که باید در نصب چراغ در تونلها مدنظر قرار گیرد، سهولت دستیابی به چراغ و تعمیر و یا تعویض لامپها است. محل نصب چراغ به نوع چراغ و مقطع تونل بستگی دارد. در تونلهای با مقطع مستطیل، معمولاً چراغها در گوشه های تونل یعنی فصل مشترک دیواره و سقف و در مورد تونلهای قوسی شکل، چراغها در تاج سقف تونل نصب می‎شوند از سوی دیگر، چراغها معمولاً به گونه ای نصب می‎شوند که محور آنها به موازات محور تونل باشد.
در مورد تونل مترو علاوه بر سیستم تامین برق برای حرکت قطارها، یک شبکه توزیع برق هم برای تهویه و روشنایی تونل لازم است علاوه بر این برای تغذیه تلمبه های آبکشی و در موارد آتش سوزی، تغذیه تلمبه های آتش نشانی نیز چنین سیستمی موردنیاز است.
در این تونلها، معمولاً چراغهایی از نوع سدیم یا جیوه 50 واتی و یا فلورسنت 40 واتی به فواصل 12 تا 15 متر در سقف تونل نصب می‎شود به علت بالاتر بودن ضریب نوردهی لامپهای فلورسنت، استفاده از این لامپها مناسب تر است. از آنجا که این لامپها معمولاً با فشار 230 ولت کار می کنند لذا شبکه توزیع برق باید برای این فشار، طراحی شود.
تلمبه
برای آبکشی از تونلها از تلمبه های متخلفی استفاده می‎شود نوعی از تلمبه ها است که به حالت افقی یا قائم به کار می رود که فضای موجود از نظر ارتفاع محدود ولی وسعت کافی داشته باشد، تلمبه را به حالت افقی به کار می برند همچنین این حالت برای مواردی که شدت جریان و فشار آبکشی زیاد باشد، مناسب است نگهداری و تعمیر چنین تملبه هایی نیز آسان است.
در مواردی که در حوالی مخزن آب فضای کافی وجود داشته باشد، تلمبه ها را به حالت قائم به کار می برند.
از جمله انواع تملبه هایی که برای آبکشی به کار می روند می‎توان به تلمبه های شناور اشاره کرد این تلمبه های شناور آنها از اطراف تونل به قسمت تلمبه اصلی و بزرگتری که به صورت قائم است هدایت می کنند و تلمبه اصلی آب را از تونل خارج می‎شود جای تلمبه اصلی گودتر است. چون پمپها با برق سه فاز کار می کند وقتی برق می رود آب تونل را خواهد گرفت برای همین یک ژنراتور نیز در تونل تعبیه شده است و هنگامی که برق می رود ژنراتور در کارگاه به عنوان یدک استفاده می‎شود.
در موقع کار پمپ دو نفر خدمه به اضافه دو برق کار برای سرویس دهی به پمپها در حال کار می‎باشد.
انرژی لازم برای دوران تملبه ها معمولاً به وسیله موتور الکتریکی تامین می‎شود گاهی نیز که انرژی الکتریکی در داخل تونل در دسترس نباشد، از موتورهای دیزلی یا بنزینی استفاده می کنند.
برای اجرای تونل مترو از یک ایستگاه شروع می کنیم در محل کارگاهی ایجاد می کنیم ابتدا به ساکن با استفاده از بیل مکانیکی شروع به ایجاد شفتی می کنیم قطر شفت حدود 10 متر است کندن شفت را ادامه می‎دهیم تا به ارتفاع 14 متری برسیم اگر جا باشد رمپ ایجاد می کنیم و با استفاده از لودر خاک را جابه جا می کنیم و در بالای شفت، جرثقیل بالا بر ریلی قرار می‎گیرد خاکهای حاصل از حفاری را به دپوی موردنظر حمل می کنند برای حفاظت شفت کنده شده اطراف آن را آرماتوربندی انجام می‎گیرد سپس بتن ریزی یا شاتکریت می‎شود برای رسیدن به تونل اصلی از داخل شفت در قسمت تعیین شده اقدام به حفاری تونل دسترسی می کنیم به طول یک متر به صورت هلال یا نیم دایره در قسمت فوقانی حفاری می گردد و بعد از رگلاژ کامل از قابهای سه تیکه ای که هر کدام آن به طول 4 متر و به شکل هلالی هستند و دارای سه تیکه هستند به یکدیگر وصل و توسط نقشه بردار در محل تعیین شده فیکس می گردد فریم تشکیل شده از 4 تکه آرماتور 28 و پلیت های 5* 10 * 10 (جهت رابط یا دستک)، پلیت های 5* 30*30 جهت اتصال تکه های فریم به یکدیگر و پلیت 5*30*40 جهت ادامه کار در قسمت پایه ها و آرماتور 8 برای قرار گرفتن بین دو آرماتور 28 به شکل 7 و 8 یا زیگزاگ قرار گرفته، فریم ها در محل خود نصب می‎شوند البته فریم ها قبل از نصب در بیرون از تونل یک بار روی هم سوار می‎شوند تا معلوم شود که محل اتصال فریم ها چفت است یا نه و ارتفاع آن نیز مناسب است سپس فریم باز می‎شود و به وسیله جرثقیل ریلی به داخل تونل برده می‎شود.
جهت شروع کار دو فریم در کنار هم دیگر به یکدیگر توسط رابط که اندازه آن از قبل تعیین شده است به طول 80 سانتی متر الی یک متر (فاصله بستگی به نوع خاک موردنظر دارد) نصب می‎شود که پشت و روی فریم موردنظر مش بندی می گردد و روی قسمت مش بندی شده شانکریت می‎شود (لازم به ذکر است که مش بندی همان میلگردهایی هستند که به صورت عمودی و افقی روی هم سوار می‎شوند که شماره میلگردها معمولاً 8 است که این میلگردها بعد از روی هم سوار شدن به شکل صفحه شطرنجی درمی آیند) فاصله بین دو مش پشت و روی فریم 20 الی 25 سانتی متر می‎باشد ضخامت شانکریت 30 سانتی متر و در بعضی جاهایی که ریزش کرده بیشتر می‎شود.
جهت نصب فریم ابتدا دو تا از پایه های فریم های کناری مهار می گردد و سپس فریم سوم یا وسطی به طرفین که پلیتهای 5*30*30 می‎باشد روی پلیت قرار می‎گیرد روی هر پلیت با 4 عدد پیچ و مهره به یکدیگر وصل می گردد بعد از فیکس کردن فریم و تایید آن توسط نقشه بردار شرکت پیچ و مهره های نصب شده آچار کشی و محکم می گردد.
کار نقشه بردار شرکت هنگام فیکس فریم اینگونه است که بعد از اینکه سه تیکه فریم روی هم سوار شد نقشه بردار شاغولی را از وسط فریم دوم (وسطی) آویزان می کند و با شاغولهای فریم های عقبی یا پشتی مطابقت می‎دهد که در یک راستا باشند البته قبل از شاغول، او با دوربین تئودولیت جای فریم را مشخص می کند که فریم با دیواره های کناری و سقف برخورد نکند.
در تونلهایی که ریزش آبهای زیرزمینی وجود دارد در گوشه ای از تونل پمپ یا مخزن آب حفر می کنند و آبی که داخل پمپ قرار دارد توسط پمپ آب تک فاز یا سه فاز (بسته به مقدار آب) و یا پمپ لجن کش توسط شیلنگ به بیرون از تونل هدایت می‎شود.
در جاهائیکه فریم نصب شده و ریزش آب وجود دارد مواد زورگیر به مصالح موردنیاز شاتکریت اضافی می گردد برای 10 کیلو مصالح 5 قاشق زودگیر اضافه می‎شود که نسبت به آب تونل متفاوت است.
چون در تونل های زیرزمینی دم دارد از هواکش دمنده استفاده می‎شود و موقع حفاری با ماشین آلات سنگین (بیل مکانیکی و لودر) چون هوای تونل آلوده شده از هواکش مکنده که روی سقف تونل تعبیه شده استفاده می‎شود همچنین فیلتر ماشین ها هر روز باید تعویض شود و هفته ای دوبار باید گریس کاری شود.
کندن تونل توسط بیل مکانیکی صورت می‎گیرد خاکهای کنده شده توسط لودر به قسمت شفت منتقل شده و در باکتهای مخصوص ریخته می‎شود و توسط جرثقیل به بالا کشیده می‎شود و در دپو خالی می‎شود.
معمولاً در تونل ها چون خطر برق گرفتگی وجود دارد از برق 24 ولت استفاده می‎شود اما در بعضی تونلها به دلیل نبود نظارت از برق 220 ولت استفاده می‎شود.
برای رگلاژ (کنده کاری) قسمت پایه ها جهت نصب فریم از دژبر، بیل و کلنگ و دیلم نیز علاوه بر لودر استفاده می‎شود.
جهت نصب دریچه برای تهویه ابتدا مغنی از بالای تونل (فضای آزاد) میله ای عمود بر ضلع شرقی یا غربی تونل کرده به قطر 90 حفاری می کنند جهت جلوگیری از ریزش اطراف میله گول گذاری می کنند و بالای میله حفره دریچه آهنی قرار می دهند در اطراف دریچه ناودانی 20 به صورت مربع ایجاد می کنیم و بین آنها را میلگرد 28 قرار می‎دهیم.
شاتکریت:
دستگاههای مورد نیاز: کمپرسور حداقل 750 یا 900 ، پمپ شاتکریت، شلنگ هوا، شلنگ آب و شلنگ شاتکریت
ابتدا مخلوطی از ماسه و سیمان به نسبت 4 به 1 را در باکت می ریزیم شلنگ 2 اینچی هوا به پشت دستگاه شاتکریت نصب می‎شود شلنگ شاتریک 5/2 اینچی آب هم به سر نازل نصب می‎شود.
وقتی عملیات شاتکریت انجام می‎شود مصالح باید در داخل دستگاه شاتکریت قرار گرفته و دستگاه با برق سه فاز کار می کند و با فشار هوا مصالح را وارد لوله می کند تا در قسمت نازل که قطورتر است با آب مخلوط شود و به صورت بتن پاشیده شود پرتاب بتن توسط شلنگ تا 4 متر صورت می‎گیرد ولی ما از فاصله یک تا یک و نیم متر این کار را انجام می‎دهیم تا استحکام آن بیشتر شود سیلندر موتور شاتکریت باید برعکس عقربه های ساعت کار کند اگر در جهت عقربه های ساعت باشد کارایی ندارد و بهتر است از باکت یا قیف برای ریختن مصالح در دستگاه استفاده شود.
ابتدا هوا را باز و سپس دور دستگاه را تنظیم می کنند که دو حالت دارد یا کند است یا تند. اگر نفرات کم بود از دور کند استفاده می‎شود چون باید همیشه باکت را پر کرد دو نفر شاتکریت کار برسیه کار (بتن پاشی) و سه نفر در پای دستگاه مصالح را وارد دستگاه می کنند دو نفر در قسمت اپراتور بچینگ مصالح را آماده می کنند تا در دستگاه ریخته شود لازم به ذکر است که اپراتور بچینگ در بیرون از تونل و در قسمت محوطه کارگاه قرار دارد فاصله شاتکریت زن تا فریمی که بتن پاشیده می‎شود یک و نیم متر می‎باشد شاتکریت زن باید شلنگ را موقع پاشیدن بین پاهای خود قرار دهد زیرا فشار آن زیاد است و احتمال در رفتن آن از دست وجود دارد.
در سر شلنگ که بتن پاشیده می‎شود قسمتی به نام قسمت سر نازل برای مخلوط کردن آب و مخلوط سیمان و ماسه می توان آب را تنظیم کرد اگر دور کند دستگاه باشد یا پودر خشک باشد آب کمتری باز می کنیم و اگر دور تند باشد آب بیشتری باز می کنیم.
قسمت تحتانی:
بعد از حدود 70 متر پیشروی در قسمت فوقانی تونل عقب نشینی کرده و زیر پایه ها و قسمت کف حفار ی می گردد و برای این منظور می توانیم حداقل زیر 2 الی 3 پایه از فریم های فوقانی را حفاری کنیم و فریم های پایه را در زیر پایه های قسمت فوقانی (پلیت 30*40) به طور عمود نصب می کنیم و خط آکس تونل اصلی را در مرکز تحتانی تونل اصلی (آکس) پیاده می کنیم و با کوبیدن دو عدد میلگرد با نظارت نقشه بردار در ابتدا و انتهای کار (قسمت حفاری شده) و ریسمان کار به ابتدا و انتهای میلگرد می بندیم محورهای طرفین را طبق خط پروژه مترکشی می نماییم و بعد از فیکس فریم های پایه طرفین کف تونل را گلاژ می نماییم و فریم های تحتانی را نصب و جوشکاری کامل انجام می دهیم و طبق معمول مش بندی فریم های کف و دیواره را انجام داده و قسمت تحتانی را بتون ریزی و قسمت دیواره ها را شاتکریت می زنیم.
سه راهی:
2 متر به سه راهی اصلی از 30 IPE جهت مقاومت سه راهی به تعداد حداقل سه دست کامل (یعنی فوقانی و تحتانی) استفاده می گردد که جهت اجرای سه راهی که کار بسیار حساس و مهمی می باشد ابتدا ار آکس تونل دسترسی به طول حداقل 4 مترو نیم به صورت عمود به سطح تونل اصلی با دست حفاری می کنیم و در آکس تونل اصلی و ظرفیت عمود می کنیم که شکل T می باشد 5/1 متر از هر طرف حفاری می گردد یک تیرآهن H 2 متری در آکس تونل اصلی در ارتفاع تعیین شده توسط نقشه بردار مهار و فیکس می گردد تعداد 2 عدد 20 TPE به طول مشخص شده از طرفین آگهیcm30 فاصله گرفته و به تیر پیشروی مهار شده نصب و فیکس می گردد این فریم ها توسط رابطه به یکدیگر وصل، بالا و پایین مش بندی شده شاتکرین می گردد جهت ادامه پایه گذاری در سطح زمین اصلی فوقانی مجدداً حفاری نموده و به ارتفاع 4 متر و عرض 70 cm طبق قوس تونل حفاری نموده و پایه ها را به قسمت فریم های 20TPE اصلی سقف مهار می کنیم مجدداً همین کار را ابتدا از سقف و بعداً پایه ها را ادامه میدهیم تا مسیر تونل دسترسی را پوشش دهد تا حداقل 14 عدد 20 IPE نصب شود.
شناژ بندی (آرماتور بندی تونل اصلی)
برای هر رتیک (سمت 6 متری) تعداد 36 عدد شناژ لازم می‎باشد شناژهای طرفین بدنه 12 عدد کوتاه و 12 عدد بلند می‎باشد- و شناژ سقف بصورت هلال و تنک سایز میباشد- شناژهای قرینه یکدیگر میباشد (روبروی شناژ کوتاه بلند و یا اینکه بغل شناژ کوتاه بلند نصب میگردد بعد از شناژبندی و تنظیم با فاصله 90/5 جهت قالب 6 متری در نظر گرفته می‎شود و آرماتورهای 12 یا 14 فاصله تعیین شده (طولی) داخل شناژها رد می شود- سپس قالب نعل اسبی را با لودر و یا تیفود دستی به زیر بار شناژ می آورند و ارتفاع و … توسط نقشه بردار، قالب فیکس می گردد. بازوهایی قالب را محکم می بندند- صلیبی ها را روی پاشنه قالب (روی بولتها مهار می کنند- پشتیبانی های قالب را می بندند- و بعد از درزگیری کامل و هماهنگی های لازم جهت بتن ریزی دستورات لازم را از واحد نظارت می گیرند جهت شروع عملیات بتن ریزی
ابتدا پمپ بتن را در محل موردنظر مستقر می کنند و از همانجا شروع به لوله کشی می کنند.
برای ریختن بتن قالب، ابتدا از پاشنه های قالب طرفین شروع می کنند- قسمت فوقانی قالب قبل از پر شدن بتن باید بازدید کامل شود- قبل از رسیدن به دریچه سقف موقتاً کار متوقف می‎شود و مقدار باری که برای سقف لازم است + یک متر اضافی حتماً باید در پای کار باشد- که هنگام تزریق بتن قالب ناقص نشود- بعد از اتمام بتن ریزی پمپ بتن و لوله و بستهای مربوطه باید کاملاً تمیز گردد- بعد از گذشت حداقل 48 ساعت قالب از زیر بار آزاد می گردد- و جهت اجرای بتن ریزی ست بعدی قالب باید کاملاً تمیز و روغنکاری می گردد- این روش تا آخر پروژه ادامه دارد- اول آرماتوربندی- بعداً قالب بندی و در خاتمه کار قالب بتن و خرک آرماتوربندی دمونتاژ می گردد- و تونل بعد از نظافت کامل تحویل اکیپ ریل گزار می گردد.
اکیپ ریل گذار جهت ریل گذاری ابتدا از کف تا ارتفاع حداقل 1 متر طبق نقشه از قبل تعیین شده بتن غیرمسلح (فاقد آرماتور) میریزند سپس ریل گذاری می کنند و کارهای جانبی دیگر (تاسیسات- برق- تزئیناتی دیگر) را انجام می دهند.
رادیه
برای ریختن رادیه ابتدا کف تونل باید کاملاً تمیز باشد و سپس میله های طرفین رادیه با ارتفاع از قبل تعیین شده روی فریم های تحتانی جوشکاری گردد. (تقریباً 60 سانت) و بعداً شناژهای کف خوابانده می‎شوند- هر 6 متر رادیه 12 عدد شناژ دارد و هر سه متر 8 عدد بولت بصورت L که ارتفاع تقریبی آن به طول 50 سانتی متر می‎باشد با شابلون طبق نقشه روی شناژهای کف جوشکاری و مهار می گردد هر 4 عدد بولت جهت مهار صلیبهای قالب در نظر گرفته شده که موقع فیکس قالب (بتن نهایی) صلیبهای قالب (قسمت پاشنه) روی آن قرار می‎گیرد.
به هنگام شناژبندی فاصله شناژها باید خیلی دقیق و منظم چیده شود تا هنگام آرماتوربندی بدنه و سقف دچار شکل نشویم. رادیه ها معمولاً بطول 36 متر ریخته می‎شود که ابتدا و انتهای کار با واتراشتاپ درگیر می‎شود.
نکات ایمنی در تونل:
کارگران داخل تونل جهت رعایت نکات ایمنی حتماً باید از کلاه ایمنی، کفش و یا چکمه ایمنی و دستکش استفاده می کنند و به دلیل آلوده بودن هوای داخل تونل حتما باید از ماسک فیلتردار استفاده شود.

1

2