پروژه : موضوع

تونل حفاری ی مکانیزه آالت ماشین

:تهیه کنندهصادق جهان تیغ

: درس به مربوطآالت ماشین

ساختمانی

به ارائه مهندس : جهت استاد احمدیان

شده بررسی های ماشین :انواع

سبک 1 فوق هدر 3PKرود R1 سبک هدر GPKSرود

سنگین هدر رود -200KPسنگین فوق هدر رود -200KP T

و

Tunel Boring Machine

Tunnel Boring Machine

T.B.M

ماشین آالت حفاری تونل

تونلها و فضاهای زیزمینی برای مقاصد متنوعی ایجاد می شود که از آن تکنیک حفر تونلمیان می توان موارد زیر را نام برد:

تونلهای حمل و نقل و دسترسی ، تونلهای آب بر ، فضاهای زیرزمینی بزرگ )ایستگاههای مترو ، نیروگاهها ، انبارهای زیرزمینی و کارگاههای استخراج

مواد معدنی(.

طراحی هر یک از فضاهای فوق مستلزم دسترسی به داده های مناسب و به کارگیری تمهیدات ویژه است. در هر مورد طراح باید ضمن آگاهی دقیق از شرایط زمین ، ابتدا در جهت بهبود کیفیت مصالحی که قرار است تونل در

آن حفر شود، اقدام نماید. در بسیاری از زمینها تونلهای حفر شده نمی توانند خودنگهدار باشند و برای پابرجا نگهداشتن آنها باید از حایلهایی

استفاده کرد.

به نظر می رسد که مهمترین عامل در طراحی تونل ، یا هر فضای زیرزمینی دیگر ، تامین پایداری آن است. قرارگیری این گونه سازه ها در میان مصالح طبیعی ، یعنی سنگ و خاک ، باعث شده است که شرایط

زمین شناسی نقش اصلی را در پایداری ایفا نمایند.

ME 170 SE م_دل Tunnel Boring Machine ب_ر گرفت_ه از ن_ام كام_ل TBMدس_تگاه حف_ار ي_ا در ح_ال حاض_ر يكي از م_درنترين و پيش_رفته ت_رين ن_وع حف_ار در جه_ان اس_ت ك_ه در

. ساخته شده استLOVAT در كارخانه 1996سال

دستگاه حفار

م_تر و ب_ا احتس_اب قس_مت 7,5 م_تر و ط_ول دس_تگاه اص_لي 4,30قط_ر آن EPB م_تر اس_ت. اين دس_تگاه از ن_وع 80پش_تيباني و ت_داركات ط_ول آن براب_ر

كامل است كه براحتي قادر به كار در زير عمق آب است.

دريچه 8 متر است و 2,60طول قسمت سر مته و پوسته فوروارد ، كنترلي دارد كه با باز كردن آنها مواد حفاري شده از سينه تونل از اين

دريچه ها به نوار نقاله هدايت مي شود. سر مته ، بوسيله سه موتور برقي پيستون يا جك 16 كيلو وات است و 300اصلي كه قدرت هر كدام حدود

تن به حركت در مي آيد. 2,000 تن جمعا" 125به قدرت هر كدام

اين دس_تگاه در ض_من ح_ركت دوراني بوس_يله ج_ك ه_ا ب_ا فش_ار زي_اد ب_ه جل_و ران_ده مي ش_ود. نتيج_ه اين دو ح_ركت ، كن_دن خ_اك از س_ينه تون_ل اس_ت ك_ه از طري_ق دريچ_ه ه_ا ب_ه ن_وار نقال_ه ه_دايت مي ش_وند. پوس_ته ايس_تگاهي ك_ه بع_د از س_ر مت_ه ب__رش ق__رار دارد مح__ل اس__تقرار اپرات__ور ماش__ين حف__ار مي باش__د. دس__تگاه تئ_ودوليت ، ك_امپيوتر و تم_ام شاس_يها و كلي_دهاي ماش_ين حف_ار در اين قس_مت

تعبيه شده است.

آخ_رين قس_مت اص_لي ، ش_يلد انته_ائي ن_ام دارد. دس_تگاه نص_ب كنن_ده قطع_ات پيش س_اخته بت_ني و پوش_ش داخلي تون_ل در اين قس_مت ق_رار دارد. مجم_وع

تن مي باشد 230 متر و وزن ماشين حدود 7,5طول اين سه قسمت ،

خاكه_ا و م_واد حف_اري ش_ده از س_ينه تون_ل از طري_ق دريچ_ه ه_اي كن_ترلي ك_ه در كن_ار س_ر مت_ه ه_اي حف_اري تعبي_ه ش_ده ان_د ب_ه ن_وار نقال_ه اولي_ه ك_ه ط_ول آن ح_دود

م_تر اس_ت ه_دايت مي ش_ود و بع_د بوس_يله ن_وار نقال_ه انته_ائي ك_ه ط_ول آن 9 م_تر اس_ت ب_ه واگنه_اي حم_ل خ_اك ريخت_ه مي ش_ود. اين واگنه_ا خاكه_ا 30ح_دود

را ب_ه خ_ارج تون_ل ب_رده و آنه_ا را در مح_ل مخصوص_ي تخلي_ه مي كنن_د. خاكه_اي دپو شده بعدا" بوسيله كاميون به خارج كارگاه حمل مي شوند.

م_تر مكعب و زم_ان اج_راي 15 م_تر ط_ول ك_ه حجم خ_اك آن ح_دود 1,20پس از حف_ر دقيق_ه اس_ت ، عملي_ات حف_اري متوق_ف ش_ده و قطع_ات پيش س_اخته 20آن ح_دود

بت_ني ك_ه در كارگ_اه ديگ_ري تولي_د و ب_ا ت_ريلي ب_ه مح_ل حف_اري حم_ل ش_ده ، توس_ط ب_ه داخ_ل تون_ل و جل_وي دس_تگاه ب_رده مي SegmentCarواگنه_اي مخص_وص حم_ل 

شوند.سپس اين قطع__ات پيش س__اخته ب__ه ت__رتيب توس__ط دس__تگاه حم__ل كنن__ده ي__ا 

Erector درج_ه ح_ول مح_ور خ_ود بچرخ_د در ج_اي خ_ود ق_رار 360،ك_ه ق_ادر اس_ت گرفت_ه و بالفاص_له بوس_يله پيچ و مه_ره ه_اي قوس_ي ش_كل ب_ه قطع_ات نص_ب ش_ده

قبلي متصل و تثبيت مي گردند.

و يك قطعه كوچك بتني A,B,C قطعه پيش ساخته بتني نوع 5هر رينگ بتني از درجه و قطعه 675 تشكيل شده است. قطعات اصلي در محور Keyيا Kنوع

درجه است و به همين جهت ، با تغيير موقعيت نصب قطعه 225كليد شامل كليد ، مي توان جدار تونل را در مسير مستقيم يا قوسي پوشش نمود.

متر است. با توجه به 1,20 سانتي متر و عرض آنها 25ضخامت قطعات بتني متر 4,20 متر و قطر خارجي 3,70 متر ، قطر داخلي تونل 4,30اينكه حفاري

است بنابراين بين قطر حفاري و قطر خارجي تونل ، پس از نصب قطعات به سانتي متر فضاي خالي باقي مي ماند.5فاصله

اين فضا بوسيله دوغاب سيماني با فشار پمپ از دستگاه تانكر مخصوص و از طريق سوراخهاي مخصوصي كه در وسط قطعات پيش ساخته تعبيه شده ، به پشت قطعات تزريق و پر مي گردد. دوغاب سيمان ياد شده در خارج تونل تهيه

و سپس بوسيله پمپ به تانكر مخصوص تخليه مي گردد.

قرار داده Gasketدور هر قطعه پيش ساخته بتني ، يك نوار الستيكي آب بند يا مي شود بطوريكه با نصب قطعات در كنار يكديگر هيچگونه درز يا فاصله اي در

محل اتصال آنها پيدا نمي شود و آب نمي تواند به خارج از تونل نفوذ نمايد.

پس از عمليات نصب ، حفاري تونل مجددا" شروع و عمليات ساخت تونل دنبال مي گردد. ماشين حفار بطور معمولي در دو شيفت كار مي كند ، و بطور

متر طول تونل حفاري و قطعات پيش ساخته آن 24 رينگ يا 20متوسط روزانه متر حفاري 1,20 دقيقه ، 55نصب مي شود. در حالت معمولي ، ماشين در هر

و قطعات پيش ساخته بتني را نصب مي كند.

حفاري مهمترین بخش شبکه جمع آوری و هدایت آبهای سطحی یعنی تونل خيام و تونل بهمنيار بوسيله اين دستگاه انجام گردید که راهبري و اجرای تونل

� بدست توانمند متخصصان ايراني انجام پذیرفت. بهمنیار تماما

این ماشین هاتمام مقطعهای دایره ای را یک جا حفر می کنند و معموال آنها را به نام که حروف اول نام T.B.M ماشین های تونل حفر کن می نامند و با عالمت اختصاری

انگلیسی دستگاه است از آنها نام می برند .تکامل و گسترش این دستگاه ها سبب شده است که آهنگ پیشروی تونل ها در حد

قابل توجهی افزایش یابد.امروزه در سنگ های نسبتا سخت نیز برای حفر تونل از این ماشین ها استفاده می

کنند.

بعد از سال ها تال ش و ساخت انواعی از این نوع ماشین ها کوشش های بعدی به منظور ساخت ماشین های تمام مقطعی بود که شرایط سخت زمبن شناختی قادر به حفر تونل باشد که آهنگ پیشرفت و تکامل در این زمینه در مقایسه با پیشرفت های اولیه این ماشین ها محدود تر است.در واقع شروع این تحقیقات کوشش های

میالدی برای ساخت ماشین هایی بود که بتواند در سنگ های 1957رابینز در سال خیلی سخت نیز با راندمان معقول تونل حفر کند.

تر و محکم تر شد ند و توان آنها نیز در آن زمان به تدریج این دستگاه ها سنگینافزایش یافت اما پیشرفت آنها در زمینه حفر سنگ های محکم کند است.به عنوان

مثال عملکرد نوعی از این دستگاه ها که مجهز به هر دو سیستم برش ناخنی و دسکی بود برای حفر در سنگهای آهکی سیلیتی که در بین آنها الیه هایی با

وجود داشت راضی کننده نبود. سر انجام ناخن ها به طور کلی Mpa 140مقاومت حذف شد و حفر تونل تنها با استفاده از دیسک های حفار ادامه یافت.

):T.B.M ) Tunnel Boring Machineتقسیم بندی ماشین های

1 .Open T.B.M

2 .Single Shield T.B.M

3 .Double Shield T.B.M

قسمت های اصلی این نوع ماشین ها به شرح زیر است:

بد نه1.

.صفحه حفار 2

.ابزار برش3

.چنگ زنها4

.جک های رانش صفحه حفار 5

نحوه تخلیه مواد حفر شده توسط ماشین :

مواد حفر شده به وسیله سیستم ویزه ای که معموال مرکب از سطل های تعبیه شده پیرامون صفحه حفار است از جلوی جبحه کار جمع آوری شده و به داخل نوار

نقاله ای که از داخل دستگاه می گذرد به پشت ماشین هدایت می شود گرچه معموال محدودیتی برای ابعاد مواد حفر شده و انتقال آنها وجود ندارد اما اگر ابعاد

حفر شده خیلی زیاد باشد ممکن است گیر کنند وعمل اتقال را متوقف سازند.

از طرفی مواد خیلی نرم نیز عالوه بر مشکل تهویه ممکن است مخلوتی را تولید کنند که به شدت ساینده باشند. در بعضی از این نوع ماشین ها در مجاورت صفحه حفار پرده هائی تعبیه می شود که گرد و غبار را می گیرند این ذرات در اثر اسپری

آب جدا می شوند.

قیمت این ماشین ها :

گران است و بیشتر به نوع سفارش داده شده به کارخانه سازنده و T.B.Mقیمت نوع سنگ های حفر شونده بستگی دارد . ولی در کل قیمت آنها را می توان در

میلیارد تومان در نظر گرفت باید دوباره بگویم که حدود قیمت این 8 یا 7حدود است و بسته به شرایط قیمت آنها ممکن است کمتر یا بیشتر باشد.

(TBMمقایسه انواع ماشین های حفر تونل )

)اکراين(Yasinovatsky کارخانه ماشين سازي

رود هدر رايز بويرينگ در اتحاد جماهير T.B.Mيکي از بزرگترين و تنها توليدکنندة شوروي سابق بوده که داراي کاملترين خط توليد ماشين آالت حفاري مي باشد.

کيلومتري ٨٠٠در شهري به همين نام در Yasinovatskyکارخانة ماشين سازي شرق کيف قرار گرفته است. اين کارخانه حدود نيم قرن پيش تأسيس گرديده

سپر دار، T.B.M نفر پرسنل دارد. از محصوالت اين کارخانه، ١٣٠٠و در حدود انواع رود هدر، لودر خاک برسر و رايزبورينگ مي باشد. بسياري از تونلها و

و رودهدرهاي ساخت اين کارخانه حفاري T.B.Mمعادن سراسر شوروي سابق با گرديده است. کيفيت، کارائي و دوام از ويژگيهايي است که باعث موفقيت اين

دستگاه در ايران گرديده است. دستگاههاي اين کارخانه عالوه بر کشورهاي تازه استقالل يافته به آرژانتين، چکسلواکي، کوبا، آلمان، مصر، بلژيک، کانادا،

چين، اسپانيا، انگلستان، مجارستان و ايران فروخته شده است. تا کنون بيش از و رايزبورينگ توسط کارخانة مذکور توليد T.B.Mچهار هزار دستگاه رودهدر،

دستگاه رودهدر آن به ايران فروخته شده است. با توجه به ١١گرديده که کارائي بسيار خوب و هزينه هاي نگهداري بسيار پائين، اين دستگاهها مورد توجه

خاص پيمانکاران قرار گرفته است. امروزه قيمت ماشين آالت در سبد هزينه هاي پروژه هاي عمراني تعيين کننده بوده و سهم عظيمي از بودجه را به خود اختصاص مي دهد. با توجه به بهاي دستگاههاي ساخت کارخانة ياسيناواتايا در

مقايسه با مدلهاي مشابه و همچنين قابليت هاي بسيار باالي اين دستگاه از قبيل: ظرفيت حفاري، استحکام، قدرت مانور، موجب شده که کارشناسان

شرکت توان کاو ضمن بررسي همه جانبه، اين دستگاه را جهت انجام پروژه هاي حفاري تونل به شرکتهاي مختلف پيشنهاد نمايند.

حفاري به روش روتاري يا چرخشي-۱

- Road header- TBM

- Raise Borer- Drum Cutter

حفاري به روش انفجاري-۲

-Jumbo Drill- Drill Wagon- Drilling Rig

حفاري به روش دستي-۳

چکش هاي آبي- بادي -استاپرهاي سقف زن -

حفاري به روش تخريبي-۴

چکش هاي هيدروليکي -چکش هاي دستي -

)اکراين(Yasinovatsky ساخت کارخانه PK-8MAدستگاه رودهدر مدل

ساخت کارخانه TBM انواعYasinovatsky

- KT-2.6B2

- KT-5.6E22

- KT-5.6B21

- KT1-5.6M

حفاری ماشین1ПК3Р

ب_ه منظ_ور حف_اری و ب_ارگیری س_نگ ت_وده در ح_ال 1ПК3Рماش_ین حف_اری • درج_ه - و در س_نگ ب_ا مق_اومت 10ح_رکت بص_ورت افقی و ش_یبدار -ت_ا +

12mg و مق_اومت سایش_ی ت_ا σ comp < 60 MPaفش_اری ت_ک مح_وری طراحی و تولید شده است. Baron, Kuznetsovمطابق با

اس_تفاده از این ماش_ین در مع_ادن خطرن_اک ریزش_ی مس_تعد انفج_ار من_ع •شده است.

ب_ا • ای و هاللی ب_ه حف_اری مق_اطع مس_تطیلی، زوذنق_ه ق_ادر این ماش_ین و س_طح مقط_ع 4.05m- 2.8 و ع_رض پ_ایین ت_رین قس_مت 2.1mارتف_اع

5.3- 12 m2 .می باشد ماش_ین دارای سیس_تم آبپ_اش ک_اهش دهن_ده ی گ_رد وغب_ار و ض_د جرق_ه می •

باشد که بر روی هد ماشین در بین ناخن های حفاری تعبیه شده است.

: شود می تولید نیز زیر های ورژن در ماشین اینمجهز به سیستم ضد انفجار برای استفاده در معادن دارای گاز و غبار خطرناک. •همراه با سیستم آبپاش خارجی برای استفاده در معادن بدون غبار خطرناک. •

ط_راحی 50Hz و ب_رق متن_اوب ب_ا فرک_انس 660vماش_ین بص_ورت پای_ه ب_رای ک_ار ب_ا ولت_اژ ب_ا ک_ار ب_رای مش_تری درخواس_ت ب_ه توج_ه ب_ا نی_از حس_ب ب_ر چ_نین هم اس_ت. ش_ده

خصوصیات دیگر الکتریکی نیز طراحی می شود.

Wordمشخصات: در فایل

حفاری 1gpksماشین

این ماش_ین ب_ه منظ_ور حف_اری و ب_ارگیری ت_وده س_نگ ب_ا مق_اومت فش_اری •از کم_تر مح_وری ت_ا 70ت_ک سایش_ی مق_اومت و پاس_کال مگ_ا 15mg

)مط_ابق ب_ا مقی_اس ب_ارون کوزنتس_و(، ب_رای پیش_روی درگ_الری ه_ای دارای گاز و غبار خطرناک، طراحی و تولید شده است.

ناگه_انی • انفج_ار احتم_ال ری_زش و این ماش_ین میت_وان در مع_ادنی ک_ه از ذغالس_نگ، س_نگ و گ_از در آن ه_ا باالس_ت اس_تفاده ک_رد و از وق_وع چ_نین

رخدادهایی جلوگیری نمود. این ماش_ین میتوان_د مق_اطع قوس_ی ش_کل، ذوزنق_ه ای ش_کل و مس_تطیلی •

را حفاری کند. 2.6m - 4.7m و پهنای 2.1m - 4.7mشکل، با ارتفاع این ماش_ین مجه_ز ب_ه سیس_تم آبرس_انی خ_ارجی اس_ت ک_ه از م_زیت ه_ای •

این سیس_تم میت_وان ب_ه ک_اهش م_یزان غب_ار و ایج_اد ی_ک پوش_ش ض_د انفج_ار ب_ر روی جرق_ه ه_ای ناش_ی از س_ایش اش_اره نم_ود ک_ه بهب_ود ش_رایط ک_ار و

باال بردن ضریب ایمنی کارگاه و اپراتور را به ارمفان می آورد. قس_مت ه_ای متح_رک ماش_ین از گ_یربکس چ_رخ زنج_یر دس_تگاه مج_زا عم_ل این میش_وند. ه_دایت هی_درولیک" کن_ترول "پان_ل ی بوس_یله و کن_د می قس_مت ه_ا ب_ا سیس_تم ه_ای ت_وازن تعلی_ق دس_تگاه در ارتب_اط اس_ت و ب_اعث

قابلیت مانور باال و آسودگی اپراتور می شود.

این امک_ان را دارد ک_ه ب_ارگیری 1ГПКСبارکنن_ده ی پیش_رفته ی ماش_ین •ده__د: ارائ__ه زی__ر م__دل ه__ردو ی وس__یله ب__ه را س__نگ ی ت__وده کنن_______ده جم_______ع بازوه_______ای ی_______ا -پ_______ازن

-صفحه ی گردان سه پر با شکل ستاره ای ب_ه ط_ور قاب_ل مالحظ_ه • اس_تفاده از ص_فحه ی گ_ردان، در ش_رایط وی_ژه،

کیفیت عملیاتی ماشین را افزایش میدهد. قس_مت انته_ای )دم( نقال_ه ی ق_رار گرفت_ه روی دس_تگاه ق_ابلیت چ_رخش ب_ه •

ط_رفین دارد. این ق_ابلیت ت_أثیر بس_زایی در ب_ارکردن ماش_ین ه_ای حم_ل و نقل دارد.

اس_تفاده از نقال_ه ی ثانوی_ه ی پیش_رفته از ن_وع پ_ل حم_ل کنن_ده، این امک_ان • بیش_تر منتق_ل ش_وند، ب_دون اینک_ه ق_ابلیت 20mرا ف_راهم میکن_د ک_ه م_واد ت_ا

مانور ماشین کاهش پیدا کند. اس__ت. • پش__تیبان ی نگهدارن__ده ب__االبر ی__ک ب__ه مجه__ز ماش__ین این

س_اخت ک_ه اس_ت کنن_ده قف_ل اب_زار ی_ک پش_تیبان، ی باالبرنگهدارن_ده تجهیزات و تأسیسات نگهداری تونل را راحت و مطمئن می کند.

قطع_ات این ماش_ین درقس_مت ه_ای ب_ه هم فش_رده پی_اده می ش_ود.از این رو انتقال ماشین به پروژه های مختلف راحت خواهد بود.

های مدل در هیدرولیکی متحرک های سیستم به مجهز حفاری ماشین: است دسترسی قابل زیر ی یافته بهبود

1ГПКСمدل پای_ه ی ماش_ین، ب_رای پیش_روی در گ_الری ه_ای افقی و ش_یبدار ت_ا

°12 ±1 -01ГПКС

ب_رای چ_رخی، ثانوی_ه ی نقال_ه ن_وار هم_راه ب_ه ماش_ین، ی پای_ه مدل ± 12پیشروی در گالری های افقی و شیبدار تا °

1 -02ГПКСماش_ین حف_اری مجه_ز ب_ه تجه_یزات نگهدارن_ده ی دس_تگاه، ب_رای پیش_روی

± 20در گالری های افقی و شیبدار تا °1 -03ГПКС

نگهدارن_ده ی تجه_یزات و غلتکی ک_ار اب_زار ب_ه مجه_ز ماش_ین حف_اری - 25دستگاه، برای پیشروی در گالری های افقی و شیبدار °

1 -04ГПКСماش_ین حف_اری، ب_ه هم_راه ن_وار نقال_ه ی ثانوی_ه از ن_وع پ_ل حم_ل کنن_ده،

± 12برای پیشروی در گالری های افقی و شیبدار تا °

Wordمشخصات: در فایل

تونل حفاری kp200ماشین

اين ماشين به منظور حفاري و بارگيري توده سنک و پيشروي •± طراحي و توليد شده 12در گالري هاي افقي و شيبدار تا °

است

اين ماشين قابليت نفوذ در سنگهاي با مقاومت فشاري تک • بر حسب 18mg وبا مقاومت سایشی تا 120Mpaمحوری تا

و توانایی حفاري Baron L. I. and Kuznetsov A.Vمقیاس مقاطع هاللي شکل، ذوزنقه اي شکل و مستطيل شکل با

و عرض 2.8m- 5.5m با ارتفاع 14m3- 39m3سطح مقطع را دارد. 4.9m- 7.1mحداقل پایه

Wordمشخصات: در فایل

تونل حفاری KP200tماشینب_ارگيري و حف_اري منظ_ور ب_ه ماش_ين اين ت_وده س_نک و پيش_روي در گ_الري ه_اي افقي

° ت_ا تولي_د ش_ده 12و ش_يبدار و ± ط_راحي است

ب_ا س_نگهاي در نف_وذ ق_ابليت ماش_ين اين 120Mpaمق_اومت فش_اري ت_ک مح_وری ت_ا

ت_ا ب_ر حس_ب 18mgوب_ا مق_اومت سایش_ی Baron L. I. and Kuznetsovمقی_اس

A.V ،و توان_ایی حف_اري مق_اطع هاللي ش_کل ب_ا ش_کل مس_تطيل و ش_کل اي ذوزنق_ه

پای_ه 4.6m -7mارتف_اع ح_داقل ع_رض و 5.6m -7.6m .را دارد

Wordمشخصات: در فایل

1390بهار •چابهار • المللی بین دانشگاهعمران • مهندسی

پایان