حفر الأنفاق باستخدام التفجير والدرعية

خلال العديد من السنوات كانت طريقة التفجير تعتبر الأكثر استخداماً في الصخور المتوسطة والعالية الصلابة ولازالت تستخدم من أجل حفر الأنفاق في الصخور حيث الأعمال اليدوية أو الميكانيكية غير مفضلة من الناحية الاقتصادية والتقنية. تتابع العملية يتم بتفجير الجزء المركزي من النفق أولاً وثم الأجزاء الطرفية بتأخير بعض أجزاء من الثانية.

خطوات تنفيذ حفر الأنفاق باستخدام التفجير والدرعية

1.   حفر الثقوب في جبهة الحفر.

2.   زرع المتفجرات في الثقوب.

3.   التفجير.

4.   التهوية.

5.   التنظيف والتدعيم.

6.   نقل الترب.

7.   البيتون المرشوش وقشرة النفق.

ميزات طريقة حفر الأنفاق باستخدام التفجير والدرعية

1.   سهولة الطريقة وملائمتها لجميع أنواع الترب.

2.   فيما يتعلق بالصخور، هذه الطريقة تعطي أفضل النتائج فيما يتعلق بالفعالية والانتاجية.

سيئات الطريقة

1.   الاهتزازات الناتجة عن التفجير تنتقل إلى الأبنية المجاورة.

2.   الحفر خارج المقطع المطلوب للنفق وحدوث تشققات قوية في الصخور المحيطة بالنفق.

الطريقة الدرعية

الآلة الدرعية هي نظام حماية مؤلف من هيكل معدني يتم ضمنه أعمال الحفر والتدعيم وتركيب قشرة النفق.

عمل الدرع

1.   حفر التربة، يتم بمقطع كامل أو مقطع مجزأ.

2.   تدعيم جبهة الحفر، تدعيم ميكانيكي أو بالضغط.

3.   تدعيم جدران النفق، عن طريق هيكل الدرع.

4.   تقدم الدرع يتم عن طريق الاستناد على جدران النفق المنفذة.

5.   تركيب قشرة النفق، يتم ضمن الهيكل المعدني للدرع ويتم حقن الفراغ الدائري حول النفق.

6.   ترحيل مخلفات الحفر، يتم في مؤخرة الدرع وترحل إلى مكان تجميع المخلفات.

حسب نوع التربة المطلوب حفرها يوجد لدينا نوعين من الدروع:

1.   درع بجبهة حفر مفتوحة.

2.   درع بجبهة حفر مغلقة.

درع بجبهة حفر مفتوحة

هذا النوع من الدروع لا يؤمن أي استقرار لجبهة الحفر، يستخدم بشكل أساسي في الترب المتماسكة أو الترب الصخرية المتشققة في غياب المياه الجوفية.

باستخدام هذا النوع من الدروع يمكن حفر التربة إما بمقطع دائري حيث يكون الدرع مجهز بقرص حفر دوراني، أو بمقطع غير دائري حيث يكون الدرع مجهز بآليات حفر.

استقرار جبهة الحفر يمكن تأمينها إما عن طريق القرص الميكانيكي أو مسامير التثبيت أو تقسيم جبهة الحفر عن طريق استخدام قطع معدنية في مقدمة الدرع.

درع بجبهة حفر مغلقة

آخر جيل من آلات حفر الأنفاق، قادر على التعامل مع الظروف الخاصة الصعبة مثل الترب الرخوة وفي ظروف المياه الجوفية. في هذا النوع من الآلات يتم عزل رأس الدرع عن بقية أجزاءه لتجنب أخطار جبهة الحفر ولتأمين ضغط ثابت أمام وخلف رأس الدرع لتأمين استقرار جبهة الحفر.

حسب طبيعة التربة المحفورة يوجد نوعين من الدروع بجبهة الحفر المغلقة:

1.   درع يعمل بضغط الهواء: عبارة عن درع مجهز بقرص حفار أو ذراع حفر التدعيم الأمامي والتدعيم الجانبي يتم تأمينهما عن طريق رأس الدرع والهيكل المعدني. جبهة الحفر تتعرض لضغط هواء في غرفة الحفر الموجودة في مقدمة الدرع.

يستخدم هذا النوع من الدروع في الترب ذات النفاذية الضعيفة ولا يوجد فيها انقطاع، وكذلك عند وجود طبقة تربة كتيمة على عمق كافي، ولا ينصح باستخدامه في الترب الغير متجانسة الموزعة على ارتفاع المقطع.

2.   درع يعمل بالضغط الهيدروليكي: الضغط على جبهة الحفر يعادل الضغط الهيدروليكي وضغط التربة هذا الضغط يتم تأمينه عن طريق ضخ سائل خاص ضمن غرفة الحفر.

هذا السائل يعمل على تشكيل عجينة كتيمة على جبهة الحفر استخراج مخلفات الحفر يتم عن طريق تدوير السائل ضمن غرفة الحفر والذي يسمح بالحفاظ على ضغط ثابت ضمن الغرفة عند خروج مخلفات الحفر.

قشرة النفق يتم تركيبها داخل الهيكل المعدني للدرع ويتم حقن الفراغ بين القشرة والتربة عن طريق خليط خاص مع تقدم عمليات الحفر يستخدم هذا النوع في جميع أنواع الترب.