تونل سازی- جلسه اول

admin
تونل سازی

محتوای درس:

تعریف تونل:

در این درس مقصود از تونل کلیة حفرات طویل زیرزمینی در هر ابعاد و جهت است که برای رفت و آمد اتومبیل ها، حرکت قطارها، انتقال آب و فاضلاب، استخراج مواد معدنی، لوله کشی و کابل کشی و… احداث می شود.

شش هزار سال ساخت و ساز در سنگ:

غارهای طبیعی تغییر یافته به دست انسان با قدمت 250هزار سال منزلگاه بشر ما قبل تاریخ بودند. زیرا فضاهای سنگی از آنجایی که دمای ثابتی دارند، نسبت به محیط بیرونی خود عموماً در تابستانها خنک‌تر و در زمستانها گرمتر به نظر می رسند.

قدیمی‌ترین غارهایی که با دست بشر برای زندگی تغییرداده شده اند (با عمر 12 هزار ساله) مربوط به فرانسه و اسپانیا است.

قدیمی ترین تونل ساختة دست بشر 4000 سال پیش در زیر رود فرات کشف شده است.

چینی‌ها، ایرانیان و یونانیان جهت آبرسانی در 2500 سال پیش تونل حفر می‌نمودند.

حدود 600 سال قبل، باروت در اروپا اختراع شد (شاید هم باروت در قرون 7 الی 9 میلادی در چین اختراع شده باشد) ولی کاربرد آن در حفاری تا سال 1969 ناشناخته باقی ماند چون برای احداث فضاها، علاوه بر مواد منفجره، به فن حفاری و مواد دیگر نیز احتیاج بود. برای نخستین بار لئونارد داوینچی در حفر تونل از باروت استفاده کرد.

تونلسازی مدرن در ارتباط با سیستم راه‌آهن بریتانیا و اروپای مرکزی طی سالهای 1940-1950 آغاز شد.

یکی از مشهورترین و قدیمی ترین تونل های مدرن جهان یعنی تونل روترهایت (Rotherhithe) در زیر رودخانه تمز (Thames) لندن در سال 1908 ساخته شد.

تونل شناخته شده دیگری که ایده ‌آن از زمان ناپلئون مطرح شد، تونل مانش (یا تونل کانال channel) بین فرانسه و انگلستان بود که این رویا در سال 1994 محقق شد.

ایدة ایجاد فضاهای بزرگ در دل سنگ در طول سالهای جنگ جهانی دوم آغاز شد. این فضاها نخست در کشورهای فنلاند، نروژ و سوئد جهت ذخیره‌سازی سوخت و پناهگاه طراحی و اجرا شدند.

اولین نیروگاه برقابی زیرزمینی حوضة اسکاندیناوی در سال 1914 در کشور سوئد تکمیل شد.

اولین فضای زیرزمینی برای ذخیره سوخت در کشور فنلاند در شهر پوروو قرار دارد.

کشورهای اسکاندیناوی (سوئد، نروژ، دانمارک، ایسلند، فنلاند) بعلت داشتن تکنولوژی پیشرفته حفاری، رهبری مهندسی سنگ را در دست دارند.

سالهای 1950 به بعد مهندسی سنگ و استفاده از فضاهای زیرزمینی نقش مهمی را در معماری و مهندسی شهری کشورهای پیشرفته ایفا کرده است.

از زمانیکه رابطه بین نبود بهداشت و گسترش بیماریهای واگیردار کشف شد، کانالهای فاضلاب، لوله‌ها و کابلها در شهرهای بزرگ به زیرزمین برده شد.
ترافیک رو به فزونی مراکز پرجمعیت، باعث استفاده از تونلهای زیرزمینی برای عبور و مرور و نیز پارگینگهای زیرزمینی شده است.
مسائل زیست محیطی از دیگر دلایل استفاده از فضاهای زیرزمینی قلمداد می‌گردد.
ساخت مترو مسکو، لنینگراد (سن پترزبورگ) و استکلهم نخستین گام در معماری زیرزمینی شهری تلقی می‌شود.
استفاده از فضاهای زیرزمینی، برای احداث ورزشگاه زمستانی، کارخانجات صنعتی، مراکز تجاری، تسهیلات رفاهی و ورزشی باعث نقش آفرینی موثر معماران در طراحی و ساخت این فضاها شده است.

تونل هایی به قدمت ایران:

قنات از شگفت انگیزترین ابتکارات ایرانیان است که قدمت آن به 3000 سال قبل (یعنی وروود آریایی ها) می رسد. بیش از 50هزار رشته قنات در ایران تاکنون کشف شده که طولانی ترین آن 71 کیلومتر بوده (قنات زارچ یزد) است.

آغاز عصر جدید تونل سازی ایران:

احداث خط آهن شمال-جنوب را می توان سرآغاز عصر جدید تونل سازی در ایران شمرد.

این راه آهن در دوران رضاشاه ساخته شد و تهران را از طریق بندر شاه (بندرترکمن امروزی) به دریای خزر و از طریق بندر شاهپور (بندر امام خمینی امروزی) به خلیج فارس متصل می‌کند. در دوران محمدرضاشاه این راه‌آهن گسترش پیدا کرد و تهران را به مشهد، تبریز و اصفهان نیز متصل ساخت.

توجه: پیش از ساخت این خط، در دوران قاجار نیز در برخی مسیرها در ایران راه آهن ساخته شده بود.

هم اکنون 137 کیلومتر تونل راه آهن در ایران درحال بهره برداری است. (دانلود نقشه خطوط آهن فعلی ایران)

احیای جادة ابریشم:

در حال حاضر احیای جادة تاریخی ابریشم برای اتصال شرق به غرب آسیا و سپس به اروپا به عنوان اقتصادی ترین مسیر انتقال کالا، ایران را در یک رقابت بین المللی شرکت داده است که تکنولوژی تونل سازی یکی از رکن های پیروزی در این رقابت است.

تونل، پیش قراول سد سازی:

ساخت تونل انحراف آب از اولین مراحل سد سازی است.

اولین تونل انحراف آب سد در ایران در سال 1326 (ه ش) برای احداث سد خاکی سنگریزه ای گلپایگان ساخته شد.

نیروگاه سد بتنی دوقوسی دز اولین نیروگاه برقابی کشور است که در سال 1341 تماماً به صورت زیرزمینی احداث شده است.

قابل ذکر است که در طرح سد نیروگاه سمیره بیش از 13/5 کیلومتر انواع تونل احداث شده است.

تونل های آبگیر نیروگاه و همچنین احداث مغارهای نصب توربین و مغارهای تجهیزات ترنسفر نیز از آخرین مراحل اجرای سد هستند.

تونل، برای انتقال بین حوضه ای آب:

عدم تناسب توزیع جغرافیایی رشد جمعیت با منابع آب بسیار نگران کننده بوده و چارة آن انتقال بین حوضه ای آب توسط تونل است. برای مثال 20 درصد جمعیت کشور در تهران زندگی می کنند تنها 2 درصد منابع آبی در این حوضه وجود دارند. بعلاوه حدود70درصد آبهای سطحی کشور تنها در 16 رودخانه جاری هستند، لذا حفر تونل و انتقال آب تنها راه چارة این مشکل است.

تونل کوهرنگ اولین تونل انتقال آب بین حوضه ای است که در سال 1333 به طول 2800 متر در چارمحال بختیاری برای انتقال آب از رودخانة کوهرنگ به زاینده رود احداث شده است.

سایر طرح ها عبارتند از : انتقال آب از زابل به زاهدان، زاینده رود به کاشان، زرینه رود به تبریز، از سرشاخه های رود دز به فلات مرکزی.

تونل، امیدی برای کاهش ترافیک کلانشهرها:

احداث تونل های ترافیکی و قطار شهری به عنوان گزینه های کارآمد حمل و نقل شهری در اولویت ویژه قرار دارد.

اولین تونل قطار شهری تهران در سال 1365 شروع به ساخت کرد و درسال 1379 بهره برداری شد و بعد از آن تا امروز 6 خط مترو فعال در تهران احداث شده است.
تبریز با 1خط فعال و 4 خط در حال اجرا، اصفهان با 1 خط فعال و 2 خط درحال اجرا، مشهد با 2خط فعال و 2 خط در حال اجرا، شیراز با 1 خط مترو در دست بهره برداری و اهواز با 1خط مترو در دست اجرا و 1 خط در دست مطالعه از سایر کلان شهرهای دارای مترو هستند و کرمانشاه، قم و کرمان نیز در فاز مطالعاتی است.
علاوه بر تونل مترو، تونل های ترافیکی شهری متعددی در شهرها احداث شده اند. به عنوان مثال در تهران (رسالت، توحید، صدر نیایش، امیرکبیر، صیاد، و تونل های کمربندی) و شیراز (فضیلت، کوهسار، مهدی، سعدی ).
حجم عظیم و همزمان فعالیت در بخش تونل ترافیکی شهری فعال ترین زمینه تونل سازی در کشور است که البته هنوز راه درازی تا رسیدن به استانداردهای جهانی باقی است.

زهکشی کلانشهرها با تونل:

تونل های فاضلاب و جمع آوری آبهای سطحی ناشی از نزولات جوی از دیگر کاربردهای تونل است که به آن میکرو تونل نیز گفته می شود.
اقدامات اجرایی این پروژه برای شهر تهران و رشت آغاز شده است.
فقط برای تهران حدود 700 کیلومتر شبکه جمع آوری فاضلاب و آب سطحی طراحی شده است که 44 کیلومتر آن با تونل اجرا می شود.

کاربری های گمنام تونل:

علاوه بر مواردی که پیشتر ذکر شد، در کشور ما فضاهای زیر زمینی زیادی برای مقاصد نظامی، دفاعی و پدافندی احداث شده و طرح های بسیاری نیز در حال مطالعه و اجرا هستند.
سایت فردو (واقع در روستای فردو در 25 کیلومتری مسیر قم به تهران) که مختص تجهیزات هسته ای ایران است یکی از اینهاست. فردو برای ایمنی مردم و همچنین جهت پدافند غیر عامل در مقابل بمباران احتمالی در زیر کوههای فردو ساخته شده است.
استفاده از فضاهای زیر زمینی (عموماً گنبدهای نمکی) جهت ذخیره سازی گاز و نفت از دیگر کاربری های فضاهای زیر زمینی بوده که به علت ماهیت امنیتی این پروژه ها اطلاعاتی در دست نیست.