سیستم نگهداری تونل چیست؟

«سیستم نگهداری تونل» (Tunnel Support System)، مجموعه المان‌های موقتی یا دائمی است که به منظور تامین پایداری تونل و فراهم کردن شرایط مناسب برای استفاده از فضاهای حفر شده مورد استفاده قرار می‌گیرد. هدف اصلی سیستم نگهداری به کاربری مورد انتظار از تونل بستگی دارد.

به طور کلی، سیستم های نگهداری تونل به دو گروه اصلی سیستم نگهداری موقت و دائم تقسیم می‌شوند:

• سیستم نگهداری موقت
  • المان‌های تقویت‌کننده‌ای هستند که برای نگهداری سطح تونل از زمان حفاری تا نصب سیستم نگهداری دائم مورد استفاده قرار می‌گیرند.
• سیستم نگهداری دائم
  • المان‌های تقویت‌کننده‌ای که وظیفه نگهداری از سطح تونل در طولانی مدت (سرویس‌دهی) را برعهده دارند.

اصول مهندسی تونل نوین، هیچ مرز مشخصی را بین طراحی سیستم نگهداری موقت و دائم مشخص نمی‌کند. به همین دلیل، بر اساس دسته‌بندی جدید، سیستم‌های نگهداری تونل را می‌توان به دو گروه سیستم‌های اولیه (اصلی) و ثانویه (فرعی) تقسیم کرد:

• سیستم نگهداری اصلی یا سیستم نگهداری اولیه
  • اولین سیستم‌های نصب شده بر روی سطح تونل هستند که تمام یا بخش عمده‌ای از بارهای اعمال را تحمل می‌کنند. این سیستم‌های نگهداری، تغییر شکل‌های داخل تونل را کنترل می‌کنند و احتمال رخ دادن مشکل برای سازه‌های روی زمین یا مجاور تونل را به حداقل می‌رسانند.
• سیستم نگهداری فرعی یا سیستم نگهداری ثانویه
  • هر پوششی یا اصطلاحا لاینینگ نصب شده بر روی سیستم اولیه با عنوان سیستم ثانویه شناخته می‌شود. این سیستم‌ها معمولا به منظور فراهم کردن قابلیت‌های بیشتر نظیر آب‌بندی دیواره تونل یا مسائل محیط زیستی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

انواع سیستم های نگهداری تونل کدام هستند؟

سیستم های نگهداری تونل، معمولا با توجه به جنس محیط (سنگ یا خاک) انتخاب می‌شوند. از متداول‌ترین سیستم‌های نگهداری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نگهداری موقت
  • بتن‌پاشی یا شاتکریت
  • مش بندی یا استفاده از تورهای سیمی
  • تقویت سنگ
  • چوب بست
  • قاب‌گذاری
  • پایدارسازی چتری
• نگهداری دائم
  • لاینینگ (سگمنت‌های ساخته شده از جنس بتن، فولاد، چدن)
  • برخی از راک بولت‌ها

سیستم نگهداری تونل سنگی و خاکی

استفاده از راک بولت، قاب فولادی و شاتکریت از متدوال‌ترین روش‌های نگهداری تونل‌های سنگی با استفاده از سیستم‌های اولیه هستند. استفاده از سیستم‌های نگهداری ثانویه در تونل‌های سنگی به کاربری و استحکام (خودنگهداری) تونل بستگی دارد. در طرف مقابل، تونل‌های خاکی از استحکام پایین برخوردارند. این تونل‌ها نیازمند نظارت مداوم در حین حفاری و به کارگیری سیستم‌های نگهداری اولیه و ثانویه هستند. جدول زیر، لزوم اجرای نگهداری اصلی در تونل‌های سنگی با مشخصات ژئومکانیکی مختلف را نمایش می‌دهد.

جدول زیر نیز، ویژگی‌های به کارگیری سیستم‌های نگهداری اصلی در تونل‌های خاکی را توضیح می‌دهد.

عوامل موثر بر انتخاب سیستم نگهداری تونل کدام هستند؟

انتخاب سیستم نگهداری مناسب برای تونل معمولا در دو فاز طراحی مقدماتی و طراحی تفصیلی انجام می‌گیرد. پارامترهایی نظیر عمق تونل، جهت‌گیری تونل، هندسه تونل، وضعیت محیط بیرونی و شرایط آب زیرزمینی (میزان نیاز به آب‌بندی) از عوامل موثر بر طراحی مقدماتی سیستم نگهداری هستند. در انتهای این مرحله، گزینه‌های مناسب امتیازدهی و انتخاب می‌شوند. سپس، طراحی تفصیلی به منظور انتخاب روش دقیق اجرا و نصب سیستم نگهداری با توجه به جزئیات زمین شناسی، مسیر احتمالی، انواع مواد موجود در طی مسیر و غیره انجام می‌گیرد. به این ترتیب، مناسب‌ترین گزینه از نظر فنی و اقتصادی انتخاب می‌شود.