روش های تونل زنی حفاری

1. NATM ‫روش‬
New Austrian Tunneling Method
‫مربوطه‬ ‫استاد‬:‫یازرلو‬ ‫دکتر‬
‫تظیم‬ ‫و‬ ‫تهیه‬:‫الهامی‬ ‫مهدی‬ ، ‫ابراهیمی‬ ‫احسان‬
‫تحصیلی‬ ‫سال‬93-92
1

2. ‫فهرست‬
‫مقدمه‬.............................................................................................................4
‫تاریخچه‬.........................................................................................................5
‫مراحل‬‫اجرای‬NATM.................................................................................7
‫مزایای‬‫استفاده‬‫از‬‫روش‬NATM :..............................................................................33
‫نتيجه‬‫گيری‬................................................................................................35
2

3. ‫مقدمه‬
‫روش‬‫تونل‬‫زني‬‫جديد‬‫اتريشی‬NATM‫را‬‫مي‬‫توان‬‫به‬‫عنوان‬‫مكتبي‬‫نوين‬‫در‬‫امر‬‫تونل‬‫سازي‬
‫به‬‫حساب‬‫آورد‬‫كه‬‫به‬‫بهبود‬‫فعالیت‬‫هاي‬‫تونل‬‫زنی‬‫منجر‬‫شده‬‫است‬.‫بهبود‬‫از‬‫آن‬‫جهت‬‫كه‬
‫از‬‫اختصاص‬‫هزينه‬‫هاي‬‫غیر‬‫ضروري‬‫در‬‫امر‬‫تونل‬‫زنی‬‫تا‬‫حد‬‫ممكن‬‫كاسته‬‫شده‬‫و‬‫در‬‫عین‬
‫حال‬‫ايمني‬‫در‬‫انجام‬‫فرآيند‬‫تونل‬‫زنی‬‫تأمین‬‫می‬‫گردد‬.‫از‬‫آ‬‫نجايي‬‫كه‬‫پارامترهاي‬‫موثر‬‫د‬‫ر‬
‫حفر‬‫و‬‫ايجاد‬‫يك‬‫سازه‬‫زيرزمیني‬‫بسیار‬‫زياد‬‫هستند‬‫لذا‬‫تنها‬‫راه‬‫كاهش‬‫هزينه‬‫ها‬‫و‬‫نیز‬‫ت‬‫امین‬
،‫ايمني‬‫استفاده‬‫از‬‫روشي‬‫است‬‫كه‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫الزم‬‫را‬‫براي‬‫تغییر‬‫در‬‫طراحي‬‫و‬‫اجرا‬
‫داشته‬‫باشد‬
NATM‫روشي‬‫است‬‫كه‬‫اين‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫را‬‫در‬‫امر‬‫حفاري‬،‫نگهداري‬‫و‬‫ابزار‬‫بندي‬‫میسر‬
‫ساخته‬‫است‬.‫كاربرد‬‫زياد‬‫اين‬‫روش‬‫در‬‫حفر‬‫تونل‬‫مترو‬‫در‬‫مناطق‬‫شهري‬،‫با‬‫وارد‬‫آوردن‬
‫كمترين‬‫خسارت‬‫به‬‫ساختما‬‫ن‬‫ها‬‫و‬‫تاسیسات‬‫شهري‬‫باعث‬‫شده‬‫كه‬‫توجه‬‫زيادي‬‫به‬
‫استفاده‬‫از‬‫اين‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬‫در‬‫پروژه‬‫هاي‬‫حفر‬‫تونل‬‫مترو‬‫شود‬.‫در‬‫كشور‬‫ما‬‫نیز‬‫كه‬‫اي‬‫جاد‬
‫شبكه‬‫هاي‬‫مترو‬‫از‬‫برنامه‬‫هاي‬‫در‬‫حال‬‫اجرا‬‫و‬‫آتي‬‫مناطق‬‫شهري‬‫است‬،‫شناسايي‬‫بهتر‬
‫و‬‫دقیق‬‫تر‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬NATM‫به‬‫عنوان‬‫روشي‬‫موفق‬‫و‬‫كارآمد‬‫با‬‫مطالعه‬‫و‬‫بررسي‬
‫موارد‬‫عملي‬‫اجرا‬‫شده‬‫در‬‫دنیا‬‫مفید‬‫خواهد‬‫بود‬
3

4. ‫این‬‫روش‬،‫در‬‫فاصله‬‫سالهاي‬1957‫تا‬1965‫در‬‫اتريش‬‫ابداع‬‫گرديد‬.‫نخستین‬‫ارائه‬
‫دهندگان‬‫اين‬‫روش‬Leopold Müller‫و‬Franz Pacher‫بودند‬.
‫اولین‬‫كاربرد‬‫موفقیت‬‫آمیز‬‫آن‬‫در‬‫سال‬1968‫در‬‫حفر‬‫تونل‬‫متروي‬‫فرانكفورت‬‫آلمان‬‫در‬
‫مناطق‬‫شهري‬‫و‬‫در‬‫زمین‬‫رسي‬‫بوده‬‫است‬.‫تونل‬‫مزبور‬‫توسط‬‫پیمانكاران‬‫اتريشي‬‫ح‬‫فر‬
‫شد‬‫و‬‫با‬‫نصب‬‫نگهداري‬‫هاي‬‫اولیه‬،‫سبك‬‫امكان‬‫بارپذير‬‫بودن‬‫زمین‬‫فراهم‬‫شد‬.‫در‬‫اي‬‫ن‬
‫پروژه‬‫بود‬‫كه‬‫استفاده‬‫از‬‫روش‬NATM‫به‬‫صورت‬‫اساسي‬‫در‬‫حفاري‬‫تونل‬‫ها‬‫مطرح‬‫شد‬.
4
‫تاریخچه‬

5. ‫امروزه‬‫روش‬NATM‫از‬‫پركاربردترين‬‫روش‬‫هاي‬‫تونل‬‫زنی‬‫در‬‫سطح‬‫دنیا‬‫است‬.‫تنها‬‫در‬
‫آلمان‬120‫تونل‬‫راه‬‫آهن‬‫با‬‫سطح‬‫مقطع‬‫بین‬110‫تا‬140‫متر‬‫مربع‬‫با‬NATM‫حفاري‬
‫شده‬‫است‬‫كه‬‫بیشترين‬‫تمركز‬‫استفاده‬‫از‬‫اين‬‫روش‬‫تونل‬‫زنی‬‫در‬‫دنیا‬‫است‬.‫از‬‫جم‬‫له‬
‫مسائلي‬‫كه‬‫موجب‬‫اعتقاد‬‫به‬‫روش‬‫تونل‬‫سازي‬NATM‫در‬‫آلمان‬،‫شد‬‫تخمین‬‫بسیار‬
‫نزديك‬‫هزينه‬‫هاي‬‫اجرائي‬‫تونل‬‫زني‬‫بود‬.
‫در‬‫روش‬NATM‫به‬‫دلیل‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫هاي‬‫خاص‬‫اين‬،‫روش‬‫مي‬‫توان‬‫به‬‫آساني‬‫و‬‫ارائه‬
‫تمهیدات‬‫ساده‬‫و‬‫صرف‬‫هزينه‬‫كم‬‫در‬‫قیاس‬‫با‬‫روش‬‫هاي‬‫ديگر‬‫نظیر‬‫تونل‬‫زنی‬‫سپري‬،
‫اقدام‬‫به‬‫اصالح‬‫طرح‬‫اولیه‬‫كرد‬‫و‬‫در‬‫نتیجه‬‫مقدار‬‫سرريز‬‫هزينه‬‫هاي‬‫اجرايي‬‫پروژه‬‫را‬‫از‬
‫مقادير‬‫پیش‬‫بیني‬‫شده‬‫در‬‫ابتداي‬‫طرح‬،‫به‬‫حداقل‬‫رساند‬
5

6. ‫نقشه‬‫برداری‬‫ژئوتکنیکی‬‫وپایش‬(Monitoring):
‫پیش‬‫از‬‫انجام‬‫حفاري‬‫تونل‬‫درحقیقت‬‫تنها‬‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫برداشت‬‫هاي‬‫سطحي‬‫و‬‫حفر‬
‫گمانه‬‫ها‬‫مي‬‫توان‬‫زمین‬‫را‬‫مورد‬‫ارزيابي‬‫قرار‬‫داد‬.‫با‬‫استفاده‬‫از‬‫برون‬‫يابي‬‫اين‬‫نتايج‬
‫مي‬‫توان‬‫طرح‬‫و‬‫نقشه‬‫اي‬‫از‬‫تونل‬‫و‬‫سنگ‬‫دربر‬‫گیرنده‬‫ي‬‫آن‬‫ايجاد‬‫كرد‬.‫بخاطر‬‫اطمینان‬‫از‬
‫برخي‬‫از‬‫عدم‬‫قطعیت‬‫ها‬،‫نقشه‬‫برداري‬‫اولیه‬‫جبهه‬‫كار‬‫تونل‬‫در‬‫حین‬‫اجرا‬‫ا‬‫كامال‬‫ضروري‬
‫است‬.
‫وسعت‬‫انجام‬‫نقشه‬‫برداري‬‫هاي‬‫جبهه‬‫كار‬‫تونل‬‫به‬‫ضرورت‬‫طرح‬‫و‬‫مدت‬‫زماني‬‫كه‬‫در‬‫اختیار‬
‫است‬‫بستگي‬‫دارد‬.‫البته‬‫برداشت‬‫جزئیات‬‫و‬‫بدست‬‫آوردن‬‫اطالعات‬‫گسترده‬‫از‬‫شرايط‬‫ت‬‫وده‬
‫سنگ‬‫و‬‫آب‬‫زيرزمیني‬‫و‬..‫تنها‬‫زماني‬‫امكان‬‫پذيراست‬‫كه‬‫عملیات‬‫حفاري‬‫تونل‬‫متوقف‬‫ش‬‫ود‬.
‫با‬‫انجام‬‫يك‬‫برداشت‬‫با‬‫روال‬‫عادي‬‫مي‬‫توان‬‫برخي‬‫از‬‫اين‬‫اطالعات‬‫را‬‫به‬‫طور‬‫تصادفي‬‫ثبت‬
‫كرد‬.‫ب‬‫ه‬‫هر‬‫حال‬‫الزم‬‫است‬‫كه‬‫انحرافات‬‫و‬‫تغییرات‬‫محلي‬‫تشخیص‬‫داده‬‫شده‬‫و‬‫ثبت‬‫شون‬‫د‬.
‫مانیتورينگ‬‫نیز‬‫همانند‬‫نقشه‬‫برداري‬‫از‬‫اساس‬‫مشترك‬‫تشكیل‬‫شده‬‫است‬‫كه‬‫نگهد‬‫اري‬
‫الزم‬‫براي‬‫تطابق‬‫با‬‫شرايط‬‫محلي‬‫زمین‬‫را‬‫اندازه‬‫مي‬‫گیرد‬.‫در‬‫نهايت‬‫تفیسر‬‫نتايج‬
‫اندازه‬‫گیري‬‫شده‬‫موجود‬‫از‬،‫قبل‬‫بايد‬‫براي‬‫اصالح‬‫و‬‫بهینه‬‫سازي‬‫الينینگ‬‫موقتي‬‫و‬‫ي‬‫ا‬،‫ثابت‬
‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫گیرد‬.‫همچنین‬‫آنالیز‬‫پايداري‬‫بر‬‫اساس‬‫نتايج‬‫اندازه‬‫گیري‬‫موجب‬‫ك‬‫اهش‬
‫و‬‫يا‬‫حذف‬‫عدم‬‫قطعیت‬‫هايي‬‫مي‬‫شود‬‫كه‬‫ناشي‬‫از‬‫فرض‬‫هاي‬‫انجام‬‫شده‬‫در‬‫مورد‬
‫پارامترها‬‫است‬
6
‫اجرای‬ ‫مراحل‬NATM

7. ‫بتن‬‫پاشی‬(Shotcrete)::
‫مخلوط‬،‫آب‬‫سیمان‬‫ومصالح‬‫ماسه‬‫ای‬‫است‬‫که‬‫به‬‫منظور‬‫پوشش‬‫حمایتی‬،‫اولیه‬‫بعد‬‫از‬
‫حفاری‬‫و‬‫با‬‫فشار‬‫زیاد‬‫توسط‬‫پمپ‬‫مخصوص‬‫روی‬‫سطح‬‫حفاری‬‫پاشیده‬‫می‬‫شود‬.‫بتن‬
‫پاشی‬‫به‬‫دو‬‫روش‬‫خشک‬‫و‬‫یا‬‫تر‬‫انجام‬‫می‬‫شود‬‫و‬‫به‬‫عنوان‬‫سازنده‬‫سازه‬‫ترکیبي‬‫قوس‬
‫سنگ‬‫که‬‫به‬‫حلقه‬‫حمال‬‫سنگ‬‫موسوم‬‫بوده‬‫و‬‫حفره‬‫را‬‫احاطه‬‫مي‬‫کند‬.
‫بتن‬‫پاشي‬‫به‬‫مراتب‬‫قديمي‬‫تر‬‫از‬NATM‫مي‬‫باشد‬‫اما‬‫ويژگي‬‫هاي‬‫عالي‬‫آن‬‫از‬‫نظر‬
‫مقاومت‬‫و‬،‫لغزش‬‫اين‬‫روش‬‫را‬‫به‬‫عنوان‬‫يکي‬‫از‬‫ابزارهاي‬‫غالب‬‫نگهداري‬‫در‬‫تونل‬‫زنی‬‫به‬
‫روش‬NATM‫گردانیده‬‫است‬.‫بیشترين‬‫اهمیت‬‫آن‬‫امکان‬‫اجراي‬‫سريع‬‫براي‬‫پوشانیدن‬
‫سطح‬‫تازه‬‫حفاري‬‫شده‬‫سنگ‬‫مي‬‫باشد‬.‫مزيت‬‫ديگر‬‫آن‬‫دستیابي‬‫به‬‫يک‬‫مقاومت‬‫نس‬‫بي‬
‫باال‬‫در‬‫مدت‬‫زمان‬،‫کوتاه‬‫حدود‬5‫نیوتن‬‫بر‬‫میلي‬‫مترمربع‬(‫مگاپاسکال‬)‫در‬6‫ساعت‬
‫مي‬‫باشد‬.
‫شاتکريت‬‫در‬‫تونل‬‫زنی‬‫داراي‬‫اثر‬‫مضاعف‬‫است؛‬‫محافظت‬‫سنگ‬‫در‬‫برابر‬‫هوازدگي‬‫و‬
‫فرسايش‬‫؛‬‫با‬‫بستن‬‫ترک‬‫ها‬‫تمرکز‬‫تنش‬‫در‬‫اطراف‬‫تونل‬‫کاهش‬‫يافته‬‫و‬‫همچنین‬‫ضخا‬‫مت‬
‫زياد‬‫شاتکريت‬‫به‬‫عنوان‬‫يک‬‫قوس‬‫نگهدارنده‬‫عمل‬‫مي‬‫کند‬.‫در‬‫تمام‬‫موارد‬‫اتصال‬‫تنگا‬‫تنگ‬‫با‬
‫سنگ‬‫مهم‬‫مي‬‫باشد‬.‫زيرا‬‫اين‬‫عمل‬‫موجب‬‫مي‬‫گردد‬‫سنگ‬‫بارها‬‫را‬‫مشترک‬‫حمل‬‫نموده‬‫و‬
‫ساختاري‬‫مرکب‬‫با‬‫سنگ‬‫تشکیل‬‫می‬‫دهد‬.
7

8. 8

9. 9

10. ‫قابهای‬‫فوالدی‬(Lattice Girder):
‫برای‬‫شکل‬‫دهی‬‫تونل‬،‫تحمل‬‫و‬‫انتقال‬‫بار‬‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫می‬‫گیرند‬‫و‬
‫وسیله‬‫ای‬‫براي‬‫ساختن‬‫طاق‬‫بیروني‬‫مي‬‫باش‬‫ن‬‫د‬.‫اين‬‫قابها‬‫در‬‫توده‬‫هاي‬
‫سنگ‬‫فشرده‬‫شده‬‫و‬‫بسیار‬‫خرد‬‫شونده‬‫به‬‫کار‬‫گرفته‬‫شده‬‫و‬‫تکیه‬‫گاهي‬
‫سريع‬‫و‬‫موثر‬‫براي‬‫سنگ‬‫به‬‫شمار‬‫مي‬‫آ‬‫يند‬.‫در‬‫چند‬‫سال‬‫اخیر‬‫کاربرد‬‫قوس‬‫هاي‬
‫پروفیلي‬‫به‬‫میزان‬‫زياد‬‫افزايش‬‫يافته‬‫است‬.‫اين‬‫قوس‬‫ها‬‫نسبت‬‫به‬‫قا‬‫بهاي‬
‫فوالدي‬‫مزاياي‬‫بیشتري‬‫دارند‬‫و‬‫نیز‬‫به‬‫دلیل‬‫سبک‬‫وزن‬،‫بودن‬‫نصب‬‫آنها‬‫آسانتر‬
‫مي‬‫باشد‬
10

11. 11

12. ‫میل‬‫مهار‬:
‫در‬‫تونل‬‫زنی‬‫همراه‬‫با‬NATM،‫نصب‬‫میل‬‫مهارها‬‫جايگاه‬‫ويژه‬‫اي‬‫دارد‬‫و‬‫اهمیت‬
‫آنها‬‫به‬‫همان‬‫اندازه‬‫اهمیت‬‫شاتکريت‬‫مي‬‫باشد‬.‫اين‬‫میل‬‫مهار‬‫ها‬‫نیز‬‫مثل‬
‫شاتکريت‬‫در‬‫صورت‬‫نصب‬‫موجب‬‫تشکیل‬‫حلقه‬‫حمال‬‫در‬‫اطراف‬‫توده‬‫سنگ‬
‫مي‬‫گردند‬.‫و‬‫در‬‫برابر‬‫دگر‬‫شکلي‬‫شعاعي‬‫مقاومت‬‫کرده‬‫از‬‫اين‬‫رو‬‫ايجاد‬
‫دگر‬‫شکلي‬‫کنترل‬‫شده‬‫مي‬‫نمايد‬‫که‬‫شکل‬‫ژئومتريک‬‫تونل‬‫را‬‫حفظ‬‫مي‬‫ن‬‫مايد‬.
‫همچنین‬‫میل‬‫مهارها‬‫از‬‫آنر‬‫و‬‫که‬‫تاثیر‬‫ناهمساني‬‫و‬‫ناهمگوني‬‫را‬‫کاهش‬
‫مي‬،‫دهند‬‫تشکیل‬‫صفحات‬‫برشي‬‫و‬‫لغزشي‬‫را‬‫مشکل‬‫تر‬‫ساخته‬‫و‬‫سبب‬‫اي‬‫جاد‬
‫مقاومت‬‫ماندگار‬‫باال‬‫حتي‬‫در‬‫توده‬‫هاي‬‫سنگ‬‫به‬‫شدت‬‫دست‬‫خورده‬‫مي‬‫گردد‬
‫که‬‫اين‬‫نیز‬‫به‬‫نوبه‬‫خود‬‫سبب‬‫بهسازي‬‫کیفیت‬‫سنگ‬‫مي‬‫گردد‬.
‫تنش‬‫مماسي‬‫در‬‫حلقه‬‫سنگ‬‫حمال‬‫موجب‬‫افزايش‬‫چسبندگي‬‫میل‬‫مهار‬‫ها‬‫مي‬
‫گردد‬.‫طاقهاي‬‫ثانويه‬‫ايجاد‬‫شده‬‫بین‬‫تکیه‬‫گاه‬‫ها‬،‫در‬‫برابر‬‫تمايل‬‫توده‬‫س‬‫نگ‬
‫نسبت‬‫به‬‫جابجايي‬‫به‬‫داخل‬‫تونل‬‫مقاومت‬‫ايجاد‬‫مي‬‫نمايد‬‫که‬‫اين‬‫مقاومت‬‫ب‬‫ه‬
‫نزديکي‬‫میل‬‫مهار‬‫ها‬‫بستگي‬‫دارد‬.
12

13. ‫میخ‬‫هاي‬‫فوالدي‬Spiles
‫در‬‫سنگهاي‬،‫سست‬‫میخ‬‫هاي‬‫فوالدي‬‫به‬‫عنوان‬‫نگهداري‬‫پییش‬‫رو‬‫در‬
‫سینه‬‫كار‬‫حفاري‬‫مورد‬‫استفاده‬‫قرار‬‫مي‬‫گیرند‬‫تا‬‫حفاري‬‫اضافي‬‫رخ‬‫ندهد‬‫و‬
‫هم‬‫اينكه‬‫م‬‫حل‬‫كار‬‫در‬‫برابر‬‫سقوط‬‫سنگ‬‫ايمن‬‫شود‬.‫میخ‬‫ها‬‫در‬‫نزديكي‬
‫منطقه‬‫سقف‬‫تونل‬‫نصب‬‫مي‬‫شوند‬‫و‬‫موازي‬‫محور‬‫تونل‬‫و‬‫آرايش‬‫آنها‬‫همانن‬‫د‬
‫باد‬‫بزن‬‫است‬.‫آنها‬‫پیش‬‫از‬‫مرحله‬‫ي‬‫حفاري‬‫نصب‬‫مي‬‫شوند‬.‫طول‬‫میخ‬‫ها‬
‫بايد‬‫كوچكتر‬‫از‬‫سه‬‫برابر‬‫طول‬‫پیشروي‬‫باشد‬‫به‬‫طوري‬‫كه‬‫هم‬‫پوشاني‬‫ق‬‫ابل‬
‫قبولي‬‫براي‬‫نگهداري‬‫سقف‬‫داشته‬‫باشد‬.‫فاصله‬‫میخ‬‫ها‬‫از‬‫هم‬‫بايد‬‫ب‬‫الغ‬‫بر‬
30‫سانتي‬‫متر‬‫باشد‬.

13

14. 14

15. ‫مراحل‬‫حفاری‬‫در‬NATM،‫چه‬‫از‬‫نظر‬‫زمان‬‫و‬‫چه‬‫از‬‫نظر‬‫ابعاد‬‫باید‬‫کوتاه‬‫باشد؛‬‫نصب‬
‫عناصر‬‫پشتیبان‬‫مثل‬‫شاتکریت‬‫هم‬‫باید‬‫سریع‬‫انجام‬‫شود‬.‫استفاده‬‫از‬‫شاتک‬‫ریت‬‫و‬
‫المانهاي‬‫لتیس‬‫از‬‫جمله‬‫ویژگیهاي‬‫این‬‫روش‬‫است‬‫و‬‫البته‬‫اینکه‬‫المانهاي‬‫مجزا‬‫را‬
‫چطور‬‫باید‬‫در‬‫زمان‬‫و‬‫مکان‬‫مناسب‬‫استفاده‬‫کرد‬،‫یکی‬‫از‬‫موارد‬‫مهم‬‫در‬‫این‬‫سبک‬‫حف‬‫ر‬
‫تونل‬‫است‬.
‫یکی‬‫از‬‫ویژگی‬‫هاي‬‫کلیدي‬‫روش‬‫اتریشی‬‫نسبت‬‫به‬‫روشهاي‬،‫دیگر‬‫نقش‬‫حساس‬
‫مونیتورینگ‬‫است‬‫که‬‫به‬‫مهندسان‬‫اجازه‬‫می‬‫دهد‬‫عکس‬‫العمل‬‫زمین‬‫در‬‫مقابل‬
‫عملیات‬‫اجرایی‬‫و‬‫حفاري‬‫هاي‬‫زیرزمینی‬‫را‬‫با‬‫رفتارنگاري‬‫پایش‬‫کنند‬.‫ذکر‬‫این‬‫ن‬‫کته‬
‫الزم‬‫است‬‫که‬‫رفتار‬‫المان‬‫هاي‬‫ساز‬‫ه‬‫هاي‬‫داخل‬‫خاك‬‫با‬‫رفتار‬‫المانهاي‬‫ساز‬‫ه‬‫هاي‬
‫خارج‬‫از‬‫خاك‬‫تفاوت‬‫داشته‬‫و‬‫هدف‬‫اصلی‬‫در‬‫این‬‫روش‬‫آن‬‫است‬‫که‬‫تا‬‫حد‬‫امکان‬‫شکل‬
‫زمین‬‫و‬‫خاك‬‫را‬‫در‬‫شرایط‬‫طبیعی‬‫خود‬‫حفظ‬‫ک‬‫رد‬‫؛‬‫در‬‫واقع‬‫سعی‬‫بر‬‫آن‬‫است‬‫که‬‫از‬
‫هرگونه‬‫تغییر‬‫مکان‬‫دور‬‫از‬‫انتظار‬‫حین‬‫عملیات‬‫اجرایی‬‫پرهیز‬‫شود‬.
‫از‬‫نظر‬‫ایمنی‬‫وبهداشت‬‫هم‬‫روش‬NATM‫روش‬‫مورد‬‫قبولی‬،‫است‬‫چرا‬‫که‬‫آلودگی‬
‫محیط‬‫زیست‬‫و‬‫خطرات‬‫ناشی‬‫از‬‫کار‬‫در‬‫آن‬‫به‬‫حداقل‬‫رسیده‬‫است‬.
15

16. 16

17. 17

18. ‫در‬‫مواردي‬‫كه‬‫دهانه‬‫بازشدگي‬‫فضاي‬‫زيرزمیني‬‫زياد‬‫باشد‬،‫به‬‫كارگیري‬‫ا‬‫ز‬
‫روش‬‫حفاري‬‫بخشي‬‫در‬‫ايجاد‬‫فضاي‬‫زيرزمیني‬‫الزم‬‫و‬‫ضروري‬‫است‬.‫در‬‫اين‬
،‫زمینه‬‫ترتیب‬‫و‬‫توالي‬‫حفاري‬‫قسمت‬‫هاي‬‫مختلف‬‫سطح‬‫مقطع‬‫تونل‬‫از‬
‫اهمیت‬‫زیادی‬‫برخوردار‬‫است‬.‫روش‬‫هاي‬‫مختلف‬‫حفاري‬‫سطح‬‫مقطع‬‫هاي‬
‫بزرگ‬‫را‬‫به‬‫گروه‬‫هاي‬‫زير‬‫مي‬‫توان‬‫تقسیم‬‫كرد‬:
‫بازكردن‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬Side wall Drift))
‫روش‬‫بازكردن‬‫از‬‫تراز‬‫فوقاني‬TOP- Down, Heading – Bench – invert ))
18
‫حفاری‬‫در‬ ‫بخشی‬NATM

19. ‫بازكردن‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬(Side wall Drift)
‫در‬‫اين‬‫روش‬‫حفاري‬‫از‬‫قسمت‬‫ديواره‬‫آغاز‬‫مي‬‫شود‬‫و‬‫يا‬‫به‬‫اصطالح‬‫بازكردن‬
‫مقطع‬‫حفاري‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬‫شروع‬‫مي‬‫شود‬.‫اين‬‫روش‬‫خود‬‫به‬‫دو‬‫نوع‬"‫روش‬
‫بازكردن‬‫منفرد‬"‫و‬"‫روش‬‫بازكردن‬‫دوگانه‬"‫تقسیم‬‫مي‬‫شود‬.
‫روش‬‫بازكردن‬‫منفرد‬(Single side wall drift)
‫در‬‫شكل‬1،‫توالي‬‫حفاري‬‫و‬‫میزان‬‫تقدم‬‫و‬‫تأخر‬‫پیشروي‬‫در‬‫قسمت‬‫هاي‬
‫مختلف‬‫سطح‬‫مقطع‬‫تونل‬‫خط‬‫جوبیلي‬‫متروي‬‫شهر‬‫لندن‬‫به‬‫خوبي‬‫نشان‬
‫داده‬‫شده‬‫است‬.‫در‬‫اين‬‫روش‬‫مطابق‬،‫شكل‬‫حفاري‬‫از‬‫مجاورت‬‫يكي‬‫از‬
‫ديواره‬‫ها‬‫آغاز‬‫شده‬‫و‬‫از‬‫باال‬‫به‬‫پايین‬‫تا‬‫كف‬‫تونل‬‫ادامه‬‫مي‬‫يابد‬.‫در‬‫اين‬
‫قسمت‬‫ديواره‬‫موقت‬‫میاني‬‫نیز‬‫با‬‫شاتكريت‬‫و‬‫وسايل‬‫نگهداري‬‫مناسب‬
‫پوشانده‬‫مي‬‫شود‬.‫با‬‫حفاري‬‫قسمت‬،‫اول‬‫قسمت‬‫دوم‬‫سطح‬‫مقطع‬‫تونل‬‫ب‬‫ا‬
‫تعريض‬‫قسمت‬‫حفاري‬‫شده‬‫در‬‫قسمت‬‫اول‬‫از‬‫محل‬‫ديواره‬،‫موقت‬‫حفاري‬
‫مي‬‫شود‬
19

20. 20

21. ‫روش‬‫بازكردن‬‫دوگانه‬Twin side wall drift))
‫در‬‫اين‬‫روش‬‫ابتدا‬‫دو‬‫تونل‬‫با‬‫سطح‬‫مقطع‬‫كوچكتر‬‫در‬‫دو‬‫طرف‬‫مقطع‬‫اصلي‬،
‫به‬‫صورت‬‫همزمان‬‫و‬‫يا‬‫با‬‫تأخیر‬‫حفاري‬‫مي‬‫شود‬.‫سپس‬‫حفاري‬‫قسمت‬
‫هاي‬‫بعدي‬‫با‬‫توالي‬‫مشخص‬‫مانند‬‫حالت‬‫نشان‬‫داده‬‫شده‬‫در‬‫شكل‬2،
‫انجام‬‫مي‬‫شود‬.
‫مطابق‬‫شكل‬‫با‬‫باقي‬‫گذاردن‬‫قسمت‬‫میاني‬،‫تونل‬‫پايه‬‫اي‬‫طبیعي‬‫بر‬‫اي‬
‫كنترل‬‫فشار‬‫سقف‬‫ايجاد‬‫مي‬‫شود‬‫كه‬‫با‬‫اعمال‬‫تحكیمات‬‫الزم‬‫در‬‫قسمت‬
‫ديوار‬‫ه‬‫ها‬‫اين‬‫پايه‬‫نیز‬‫در‬‫مراحل‬‫بعدي‬‫برداشته‬‫مي‬‫شود‬‫و‬‫نگهداري‬‫سق‬‫ف‬
‫به‬‫سرعت‬‫تكمیل‬‫مي‬‫شود‬.‫الزم‬‫به‬‫ذكر‬‫است‬‫كه‬‫در‬‫مواقعي‬‫كه‬‫ديواره‬
‫پايه‬‫باقي‬‫گذاشته‬‫شده‬‫سست‬،‫باشد‬‫اعمال‬‫پوشش‬‫شاتكريت‬‫روي‬‫اي‬‫ن‬
‫ديواره‬‫هاي‬‫موقت‬‫نیز‬‫الزامي‬‫است‬.
21

22. 22

23. ‫البته‬‫هركدام‬‫از‬‫بخش‬‫هاي‬‫كناري‬‫و‬‫يا‬‫ستون‬‫مركزي‬‫نیز‬‫مي‬‫توانند‬‫با‬‫تر‬‫تیب‬
‫هاي‬‫مختلفي‬‫حفر‬‫شوند‬(‫شكل‬3)،‫كه‬‫ين‬‫امر‬‫به‬‫ارتفاع‬‫مقطع‬‫حفاري‬‫و‬
‫نیز‬‫تجهیزات‬‫و‬‫ماشین‬‫آالت‬‫نصب‬‫نگهداري‬‫و‬‫میزان‬‫سست‬‫بودن‬‫زمین‬
‫بستگي‬‫دارد‬.
23

24. 24

25. 25

26. ‫نوع‬‫ديگري‬‫از‬‫حفاري‬‫بازكردن‬‫از‬‫ديواره‬‫ها‬(Side wall drift)‫وجود‬‫دارد‬‫كه‬
‫بیشتر‬‫براي‬‫تونل‬‫هاي‬‫دو‬‫قلوي‬‫مترو‬‫و‬‫يا‬‫تونل‬‫هاي‬‫راه‬‫كه‬‫احتیاج‬‫به‬‫اج‬‫راي‬
‫ستون‬‫هاي‬‫نگهداري‬‫تقويت‬‫شده‬‫و‬‫ضخیم‬‫در‬‫اطراف‬‫فضاي‬‫زيرزمیني‬‫دارن‬‫د‬
‫استفاده‬‫مي‬‫شود‬.‫در‬‫اين‬‫روش‬‫حفاري‬‫گالري‬‫هاي‬‫جانبي‬‫از‬‫ترازي‬‫پايین‬‫ت‬‫ر‬
‫از‬‫تراز‬‫فوقاني‬‫تونل‬‫نهايي‬‫آغاز‬‫م‬‫يشود‬‫و‬‫بالفاصله‬‫پس‬‫از‬‫حفاري‬‫پايه‬‫هاي‬
‫نگهداري‬‫بتن‬‫ريزي‬‫و‬‫اجرا‬‫مي‬‫شود‬.‫در‬‫شكل‬4‫و‬5،‫دو‬‫نمونه‬‫از‬‫تونل‬‫هاي‬
‫حفاري‬‫شده‬‫با‬‫اين‬‫روش‬‫ها‬‫نشان‬‫داده‬‫شده‬‫است‬
26

27. 27

28. 28

29. ‫روش‬‫بازكردن‬‫از‬‫تراز‬‫فوقاني‬(TOP- Down , Heading – Bench –
invert)
‫در‬‫اين‬‫روش‬‫میزان‬‫دهانه‬‫بازشدگي‬‫نسبت‬‫به‬‫روش‬‫قبلي‬‫كمتر‬‫است‬‫و‬‫در‬‫نتی‬‫جه‬
‫نیازي‬‫به‬‫باقي‬‫گذاردن‬‫پايه‬‫در‬‫قسمت‬،‫میاني‬‫حفاري‬‫نیست‬.‫در‬‫پروژه‬‫حفاري‬
‫متروي‬‫شهر‬‫آتن‬‫از‬‫اين‬‫روش‬‫در‬‫ايستگاه‬Ambelokipi‫استفاده‬‫شده‬‫است‬.
(‫شكل‬6)
‫عرض‬‫حفاري‬16/5‫متر‬‫با‬‫ارتفاع‬12‫متر‬‫بوده‬‫است‬.‫نگهداري‬‫انجام‬‫شده‬‫در‬‫اين‬
،‫ايستگاه‬‫اجراي‬‫شاتكريت‬‫با‬‫ضخامت‬20‫سانتیمتر‬‫و‬‫بولتهاي‬‫با‬‫طول‬3‫و‬4‫متر‬‫و‬
‫با‬‫فاصله‬‫داري‬1/5*1‫متر‬‫بوده‬‫است‬
29

30. 30

31. 31

32. ‫روش‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫مزایای‬NATM :
1-‫انعطاف‬‫پذیر‬‫در‬‫ارائه‬‫الگوهای‬‫مختلف‬‫حفاری‬‫وژئومتری‬‫تونل‬
2-‫نیاز‬‫به‬‫ابزاراالت‬‫با‬‫هزینه‬‫کم‬
3-‫انعطاف‬‫پذیر‬‫در‬‫نصب‬‫ساپورتهای‬‫اضافه‬‫مثل‬‫میل‬‫مهار‬
4-‫راحتی‬‫نصب‬‫ابزاراالت‬‫پشتیبان‬‫وزهکش‬
5-‫انعطاف‬‫پذیر‬‫در‬‫مونیتورینگ‬‫استرسها‬‫وتغییر‬‫شکل‬‫تونل‬
6-‫برقراری‬‫ارتباط‬‫بهتر‬‫بین‬‫زمین‬‫ووسایل‬‫پشتیبان‬
7-‫راحتی‬‫انجام‬‫شاتکریت‬
8-‫درخیلی‬‫ازشرایط‬‫زمین‬‫شناسی‬‫قابل‬‫انجام‬‫است‬
32

33. ‫از‬‫جمله‬‫توصیه‬‫هاي‬‫روش‬NATM‫در‬‫مواجه‬‫با‬‫شرايط‬‫نامساعد‬‫زمین‬‫به‬
‫شرح‬‫زير‬‫است‬:
‫كاهش‬‫طول‬‫سیكل‬‫حفاري‬
‫اجراي‬‫حفاري‬‫بخشي‬‫در‬‫تونل‬
‫تغییر‬‫در‬‫توالي‬‫بخشها‬‫و‬‫اولويت‬‫قسمت‬‫هاي‬‫مختلف‬‫در‬‫حفاري‬‫بخشي‬
‫انجام‬‫عمل‬‫حفاري‬‫به‬‫صورت‬‫پیوسته‬‫و‬‫سطح‬‫مقطع‬‫متقارن‬‫از‬‫بروز‬
‫ناهمگني‬‫در‬‫سختي‬‫نگهداري‬‫اولیه‬(‫پوشش‬‫شاتكريت‬‫اولیه‬)‫و‬‫در‬‫پي‬‫آ‬‫ن‬
‫تغییر‬‫در‬‫شرايط‬،‫بارگذاري‬‫مي‬‫كاهد‬‫و‬‫توزيع‬‫تنش‬‫مناسب‬‫و‬‫يكنواختي‬‫را‬‫در‬
‫پوشش‬‫و‬‫نیز‬‫در‬‫توده‬‫فراهم‬‫مي‬‫آورد‬.
33

34. ◄‫گیري‬ ‫نتیجه‬:
‫به‬‫كارگیري‬‫گسترده‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬NATM‫به‬‫صورت‬‫موفقیت‬‫آمیز‬‫در‬‫پروژه‬
‫هاي‬‫مترو‬‫و‬‫عموما‬‫در‬‫مناطق‬‫شهري‬‫مي‬‫تواند‬‫پتانسیل‬‫استفاده‬‫از‬‫اين‬‫روش‬
‫تونل‬‫زني‬‫را‬‫در‬‫ايران‬‫نیز‬‫فراهم‬‫آورد‬.‫به‬‫هر‬‫حال‬‫روش‬‫ها‬‫ي‬‫عملي‬‫و‬
‫تكنیك‬‫هاي‬‫اجراي‬‫روش‬‫تونل‬‫زني‬NATM‫در‬‫زمینه‬‫حفاري‬‫با‬‫بررسي‬‫موارد‬
‫عملي‬‫اجرا‬‫شده‬‫در‬‫دنیا‬‫قابل‬‫دريافت‬‫است‬.
‫هدف‬‫اصلي‬NATM‫ايجاد‬‫يک‬‫قوس‬‫نیمه‬‫صلب‬‫خارجي‬‫بالفاصله‬‫پس‬‫از‬‫حفاري‬
‫با‬‫وسايل‬‫نگهداري‬‫از‬‫قبیل‬،‫شاتکريت‬‫سنگ‬،‫پیچ‬‫میل‬‫مهار‬‫و‬‫غیره‬‫مي‬‫ب‬‫اشد‬.
‫اين‬‫امر‬‫موجب‬‫تنظیم‬‫تنش‬‫در‬‫محدوده‬‫اطراف‬‫تونل‬‫گرديده‬‫از‬‫سست‬‫شدگي‬
‫مخرب‬‫جلوگیري‬‫به‬‫عمل‬‫مي‬‫آورد‬‫و‬‫اين‬‫همان‬‫چیزي‬‫است‬‫که‬NATM‫را‬‫از‬‫روش‬
‫هاي‬‫تونل‬‫زني‬‫محافظه‬‫کارانه‬‫تمیز‬‫مي‬‫دهد‬.‫زيرا‬‫ا‬‫اصوال‬‫در‬‫شیوه‬‫هاي‬‫سنتي‬
‫تونل‬‫زنی‬،‫بار‬‫سنگ‬‫مي‬‫بايست‬‫تماما‬‫بوسیله‬‫تجهیزات‬‫نگهداري‬‫تحمل‬‫ش‬‫ود‬
‫که‬‫اين‬‫کار‬‫نیز‬‫مستلزم‬‫صرف‬‫هزينه‬‫هاي‬‫زياد‬‫مي‬‫باشد‬.
34

35. ‫روش‬NATM‫بیشتر‬‫در‬‫نتیجه‬‫تجربه‬‫عملي‬‫بوجود‬‫آمده‬‫و‬‫مانند‬‫ديگر‬
‫روش‬‫هايي‬‫که‬‫در‬‫حال‬‫تکمیل‬‫و‬‫تکوين‬‫مي‬،‫باشند‬‫دست‬‫خوش‬‫تغییر‬‫و‬
‫تحوالت‬‫و‬‫مشکالت‬‫متعددي‬‫گرديده‬‫تا‬‫به‬‫شکل‬‫کنوني‬‫در‬‫آمده‬‫است‬.‫اي‬‫ن‬
‫روش‬‫از‬‫انعطاف‬‫پذيري‬‫قابل‬‫توجهي‬‫در‬‫شرايط‬‫مواجهه‬‫با‬‫وضعیت‬‫هاي‬
‫متفاوت‬‫توده‬‫سنگي‬‫برخوردار‬‫است‬.
‫بطور‬‫کلي‬‫ضروري‬‫مي‬‫باشد‬‫که‬‫مطالعات‬‫و‬‫بررسي‬‫دقیقي‬‫به‬‫منظور‬
‫بررسي‬‫ش‬‫رايط‬‫زمین‬‫ساختاري‬‫بويژه‬‫در‬‫زمین‬‫هاي‬‫نامناسب‬‫انجام‬‫گرفت‬،‫ه‬
‫بین‬‫هزينه‬‫هاي‬‫مطالعات‬‫و‬‫اجراي‬‫عملیات‬‫رابطه‬‫اي‬‫منطقي‬‫ايجاد‬‫گردد‬.
‫تهیه‬‫مواد‬‫و‬‫مصالح‬‫مورد‬‫نیاز‬NATM‫و‬‫طريقه‬‫ريختن‬‫بتن‬‫در‬،‫فضاها‬‫حتي‬‫در‬
‫طرح‬‫هاي‬‫کوچک‬‫تونل‬‫زنی‬‫با‬NATM‫نیاز‬‫به‬‫ساماندهي‬‫مناسب‬‫و‬‫کارآمد‬
‫دارد‬
‫اهمیت‬‫نصب‬‫شعاعي‬‫میل‬‫مهارها‬‫به‬‫طور‬‫سیستماتیک‬‫در‬‫سنگ‬‫هاي‬
،‫سست‬‫به‬‫منظور‬‫تامین‬‫توزيع‬‫مناسب‬‫تنش‬‫هاي‬‫بوجود‬‫آمده‬‫در‬‫قوس‬‫هاي‬
‫دايره‬‫اي‬‫شکل‬،‫سنگي‬‫فوق‬‫العاده‬‫مناسب‬‫تشخیص‬‫داده‬‫شده‬‫است‬.
‫موفقیت‬‫در‬‫روش‬NATM‫نیاز‬‫به‬‫آموزش‬‫هاي‬‫تئوريک‬‫و‬‫عملي‬‫همزمان‬‫در‬
‫محل‬‫عملیات‬‫دارد‬‫زيرا‬‫تنها‬‫در‬‫ارتباط‬‫بودن‬‫نزديک‬‫و‬‫دقیق‬‫مهندسان‬‫با‬
‫مسائل‬‫و‬‫مشکالت‬‫در‬‫محل‬‫کار‬‫مي‬‫تواند‬‫آنها‬‫را‬‫به‬‫اعمال‬‫راهنمايي‬‫هاي‬
‫خاص‬‫و‬‫دقیق‬‫قادر‬‫سازد‬.
‫يک‬‫بخش‬‫مهم‬‫و‬‫جدايي‬‫ناپذير‬‫در‬‫اين‬‫روش‬‫مشاهده‬‫رفتار‬‫تنش‬‫کرنش‬
‫سنگ‬‫با‬‫فنون‬‫اندازه‬‫گیري‬‫مي‬‫باشد‬. 35

36. 36

37. 37

38. ‫منابع‬ ‫فهرست‬
1) Kolymbas D. , Tunneling and tunnel mechanics
2( M. Karakuş & R.J. Fowell , An insight into the New Austrian Tunneling
Method (NATM)
3) Walter W., Berndt Pierau, Claus Erichsen, New Austrian Tunneling
Method, Germany
4)‫اجل‬‫ر‬ ‫لوئیان‬.‫ر‬ ‫،دادخواه‬.‫ز‬ ‫میرزایی‬ ‫،حسین‬.‫مهندسی‬ ‫شناسی‬ ‫زمین‬ ،
،‫تونلها‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫وکاربرد‬1390‫علوی‬ ‫انتشارات‬ ،
5)‫قبادی‬‫م‬.‫ح‬.،‫مهندسی‬ ‫شناسی‬ ‫زمین‬ ‫مبانی‬ ،1388‫دانشگاه‬ ‫انتشارات‬ ،
‫همدان‬ ‫سینا‬ ‫بوعلی‬
6)‫اطالعات‬‫اینترنتی‬ ‫سایتهای‬ ‫از‬ ‫آمده‬ ‫بدست‬
38