نقشه برداری زیرزمینی

نقشه برداری زیرزمینی

نقشه بردارى زیرزمینی (Under Ground Surveying) شاخه اى از رشته مهندسى نقشه بردارى است که شامل طراحى تونل، عملیات‌های اجرا و هدایت حفارى و بالاخره برداشت فضاهاى موجود طبیعى و مصنوعى زیرزمین به منظور تهیه نقشه از آن ها با توجه به شرایط خاص نقشه بردارى در زیرزمین است.

به طورکلى نقشه بردارى زیرزمینی شامل موارد زیر است:

• روش های نقشه برداری زمینی و ژئودزی که در ۹۰ درصد پروژه ها از این روش استفاده می شود.
• روش های فتوگرامتری: ( برد کوتاه ) که در مقطع برداری و کارهای دقیق از آن استفاده می شود.
• روش های هیدروگرافی: برای معادن و تونل های آبی که امکان نقشه برداری زمینی وجود ندارد.

ایستگاه گذاری در زیرزمین

باید بیشتر دقت کرد که در زیرزمین ایستگاه گذاری هدف دار بوده و دو ایستگاه به یک دیگر دید داشته و ایستگاه گذاری در محل های مستحکم و بدون حرکت قرار گیرد. ایستگاه گذاری طوری باشد که زوایای پیمایش زیرزمین به ۱۸۰درجه نزدیک نشود. به علت زیاد بودن خطای انکسار نور روی محور تونل (Center Line) حتی الامکان نقاط در کناره های تونل انتخاب شود. در نظر گرفتن این نکته ضروری است که امکان استقرار دوربین در ایستگاه وجود داشته باشد. همچنین موانع دید را باید در نظر داشت تا امکان برداشت جزئیات به راحتی میسر باشد. انواع ایستگاه در زیرزمین عبارت است از: ایستگاه سقفی، ایستگاه کفی، ایستگاه دیواری و کشوئی.

تونل

دالان عبورى عریضى است که از دو طرف باز مى شود و به انواع (افقى، مایل، مارپیچ) موجود است. البته می توان گفت تونل ها در سراسر جهان به دلایل مختلفی مانند کاهش تراکم ترافیک، سریع و ایمن کردن مسافت های طولانی و یا برخی برای انتقال تجهیزات ساخته می شوند.

لازم به ذکر است که در بعضی مناطق تونل ها به طور طبیعی وجود دارند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

تاریخچه تونل سازی و سازه‌های زیرزمینی

احتمالاً اولین تونل‌ها در عصر حجر برای توسعه خانه‌ها با انجام حفریات توسط ساکنان شروع شد.

تونل مال پاس

تونل مال پاس با طول ۱۵۷ متر بر روی کانال دومیدی در جنوب فرانسه اولین تونل با کاربرد حفاری و انفجار باروت بود، که در دوره‌های مدرن در سال ۱۶۸۱ ساخته شد.

تونل مال پاس

مراحل تونل سازی

• تهیه طرح تونل

پیاده کردن دقیق نقاط دهانه و چاه ها و مشخص کردن سینه کار و ابعاد مقطع حفاری در محل این نقاط

• نقشه برداری مسیر و تحقیقات مهندسی

هدایت چند متر اولیه حفاری (تراشه تونل) به وسیله جهت یابی مغناطیسی و تئودولیت

• حفر تونل

انتقال حداقل دو نقطه کنترل مسطحاتی و ارتفاعی به داخل تونل

کنترل توأم راستا و شیب تونل در ادامه حفاری به وسیله نقاط کنترل و دستگاه های نقشه برداری به وسیله مشخص کردن سینه های کار

• نگهداری موقت تونل

کنترل مقطع تونل در فواصل مشخص از نقاط زیرزمین

• انجام خدمات فنی از قبیل تهویه، آبکشی، روشنایی و نظایر آن نگهداری دائم تونل

طبقه بندی تونل ها

• تونل های حمل و نقل

– تونل های راه آهن

– تونل های راه

– تونل های پیاده رو

– تونل های ناوبری

– تونل های مترو

• تونل های صنعتی

– تونل های مربوط به نیروگاه های آبی

– تونل های انتقال آب

– تونل های استفاده همگانی و پناهگاه ها

– تونل های فاضلاب

– تونل های طرح های صنعتی

– تونل های انبارهای نظامی

– تونل های دفن زباله اتمی

• تونل های معدنی

– تونل های گشایش معدن

– تونل های اکتشافی

– تونل های استخراجی

– تونل های خدماتی

– تونل های زهکشی

مطالعه ساختگاه تونل

• جمع آوری اطلاعات
• بررسی نقشه های توپوگرافی و عکس های هوایی منطقه
• مطالعات زمین شناسی سطحی
• مطالعات ژئوفیزیکی
• حفر گمانه های اکتشافی
• مطالعات آب شناسی
• پیش بینی نشست زمین

طراحی تونل

طراحی شکل و ابعاد مقطع تونل بسته به نوع کاربری آن و شرایط زمین شناختی منطقه فرق می کند.

 – تونل های معادن دارای سطح مقطع ذوزنقه ای شکل

– تونل های راه به شکل هلالی

– تونل های راه آهن به شکل دایره و چهارگوش

وسایل حفاری در زیرزمین

با توجه به این که سه روش برای حفاری در زیرزمین مرسوم است، برای هریک وسایل و تجهیزات خاصی به کار می روند.

• روش انفجاری
• ماشین حفاری
• ماشین آلات ساختمانی

ماشین آلات حفاری تونل

نخستین دستگاه حفاری توسط هنری-جوزف ماوس ساخته شده که یک دستگاه برش کوه بوده است. از این دستگاه جهت حفر تونل ریلی فرجوس بین کشور فرانسه و ایتالیا در سال ۱۸۴۵ استفاده شد.

این دستگاه از صد مته کوبه ای تشکیل شده بود.

لازم به ذکر است که ماشین تونل زنی Beaumont که توسط کلنل فرد بومن ابداع و بعدها نیز توسط دیگران تکمیل گردید انقلابی بزرگ در فناوری تونل سازی ایجاد نمود .از این دستگاه اولین بار برای حفاری تونل مانش استفاده گردید.

انواع دستگاه های حفاری تونل

دیسک های حفار

در قسمت جلویی از یک چرخ تشکیل شده که در جهت عقربه های ساعت می چرخد و کوه را شکاف می دهد.

نمایی از دیسک های حفار

دستگاه  (Tunnel Boring Machine) TBM

نوع پیشرفته دستگاه حفاری است که می توان در شبانه روز ۳۵ متر و در طول یک ماه ۶۰۰ متر را حفاری کند. در ایران هم یک دستگاه جهت حفر تونل مترو به قیمت ۸ میلیارد تومان خریداری و مورداستفاده قرارگرفته است.

نمایی از دستگاه TBM

دستگاه زوکور

بهترین کارایی آن حفاری در محیط های خاکی همگن نسبتاً پایدار و بالای سطح ایستابی است.

این دستگاه در سال ۱۳۵۶ توسط یک شرکت فرانسوی به نام سوفرتو به منظور احداث خطوط چهارگانه متروی تهران وارد ایران شد.

این دستگاه مجهز به یک سیستم حفار است که جهت حفاری و هدایت خاک حفاری شده به روی نوار نقاله جهت حمل به قسمت عقب دستگاه مورداستفاده قرار می گیرد. سیستم حفاری برحسب نوع خاک و سنگ طراحی می گردد و دارای انواع مختلفی است.

نمایی از دستگاه زوکور

مزایای دستگاه های حفاری

• پیشرفت فیزیکی پروژه
• کاهش هزینه ها
• ایمنی
• افزایش کیفیت تونل

در روش مکانیزه سگمنت در بیرون تونل ساخته می شود، دوغاب پشت سگمنت نیز در خارج از تونل ساخته می شود و فقط تیم راهبری و تعدادی نفرات اجرایی در داخل تونل و در فضایی ایمن در حال انجام فعالیت می باشند؛ ولی در روش سنتی تمرکز فعالیت ها و بالتبع پرسنل اعم از آرماتوربند، قالب بند ، حفار و …  در داخل تونل است.

مشکلات دستگاه های حفاری

برخورد ناگهانی با قسمت های سخت و محکم زمین که ممکن است منجر به ایجاد مشکل و وارد شدن خسارت به دستگاه شود.

شگفت‌انگیزترین ‌تونل‌های‌ جهان

• تونل های طبیعی
• تونل های ساخت بشر

تونل های طبیعی

تونل نه چرخش ـ تایوان

تونل نه چرخش در امتداد جاده اصلی به طول یک مایل به وسیله رودخانه لیوو در میان سنگ های مرمر به وجود آمده است.

زیباترین تونل طبیعی به صورت زیگزاگ است که امروزه برای پیاده روی گردشگران استفاده می شود.

 

تونل پارک ایالتی ـ آمریکا

این تونل که در ویرجینیای آمریکا واقع شده، در نگاه اول به چشم هر بیننده ای یک تونل دست ساخت بشر جلوه می کند در حالی که تونل پارک ایالتی، تونلی طبیعی با عمری بیش از یک میلیون سال است.

طول تونل مذکور ۲۶۰ متر و ارتفاع آن ۳۰ متر است که توسط ویلیام جنینگز کشف شد.

 

تونل عشق ـ اکراین

تونل عشق، بخشی از مسیر یک خط آهن خصوصی متعلق به کارخانه چوب در نزدیکی شهر کلیون اکراین است. این تونل به صورت طبیعی در اثر رشد برگ درختان که در اطراف مسیر حرکت قطار ایجاد شده به رنگ سبز دیده می شود.

تونل های ساخت بشر

تونل کوکای ـ ویتنام

تونل کوکای که در زیر و اطراف شهر هوشی مین واقع شده، بخشی از شبکه گسترده تونل های زیرزمینی ویتنام است. تونل کوکای یک نوع تونل نظامی بوده که در طول جنگ با نیروهای  آمریکایی مورداستفاده چریک های ویتنامی بوده است.

 

تونل گولیانگ ـ چین

تونل گولیانگ در میان کوهستان تای هانگ در استان هِنانگ چین قرار دارد. این تونل در سال ۱۹۷۷ افتتاح شد تا روستای گولیانگ در بالای کوه را به دیگر نقاط چین مرتبط سازد. عرض این تونل ۳٫۵ متر و ارتفاع آن ۴٫۵ متر است و به جاده ” هیچ اشتباهی را تحمل نخواهد کرد ” معروف است.

تونل مانش

تونل مانش در زیرآب به طول ۵۰/۴۵ کلیومتر توسط یک مهندس فرانسوی به نام آلبرت ماتیو طراحی و پیشنهاد شد و امتداد دو کشور انگلستان و فرانسه را به هم متصل می‌کند. در سال ۱۹۸۷ پانزده هزار نفر طی هفت سال عملیات حفر تونل را به عهده داشتند. سرانجام در ۶ می ۱۹۹۴ این تونل توسط ملکه الیزابت دوم و فرانسوا میتران رئیس جمهور فرانسه افتتاح شد.

تونل تسمه ای فهمارن

این مجموعه شامل خط رفت و برگشت قطار و اتوبان ۴ خطه ای است که جزیره فهمارن در پات گاردن کشور آلمان را به جزیره لولاند در دانمارک متصل می کند. طول این تونل ۱۱ مایل (۱۷٫۷ کیلومتر)  است یعنی اگر خودروها با سرعت ۱۱۰ کیلومتر بر ساعت حرکت کنند حدود ۱۰ دقیقه بعد از تونل خارج می شوند. هزینه ساخت این تونل ۱۰ میلیون دلار است. کستاو کرونکه ۱۵۰ سال قبل سال ۱۸۶۳ چنین طرحی را ارائه کرد اما هم اکنون این پیشنهاد عملی شده است. در حال حاضر فاز نهایی آن در حال اجرا است.

صنعت تونل سازی ایران

در دوره معاصر و ابتدای قرن سیزدهم هجری احداث اولین تونل های راه و راه‌آهن در دستور کار دولت ایران قرار گرفت.

تونل کندوان

تا اواخر دوره قاجار، جاده‌ای بین کرج – چالوس به جز یک مسیر خاکی وجود نداشته است. بعدها در دوره حکومت پهلوی و به دستور رضاشاه ساخت تونل کندوان آغاز شد و سال ۱۳۱۲ مورد بهره برداری قرار گرفت. گفتنی است کار ساخت تونل در آن دوره با ادوات اولیه و بسیار ساده انجام گرفت و کارگران با دستمزد یک سکه پنج ریالی تشویق به کار در تونل می شدند.

سرانجام تونل کندوان با مسافت ۱۸۸۶ متر و عرض۵ الی ۷ و ارتفاع ۶ متر که کار ساخت آن چهار سال طول کشید، در ۲۷ اردیبهشت ۱۳۱۷ با حضور رضاشاه افتتاح گردید. احداث این تونل ۱۳ کیلومتر از مسیر مرکز کرج به چالوس کاسته شد چون پیش از این برای طی این مسیر باید کوه دور زده می‌شد. ابوالحسن عمیدی نوری از روزنامه نگاران و وکلای قدیمی تهران در خاطرات خود نقل می کند:

چون مسیر رفت و آمد بسیار دشوار بود رضاشاه دستور ساخت تونل را داد، و گویا دو شرکت دانمارکی یا سوئدی برای ساخت ساختمان تونل با ایران قرارداد امضاء کردند.

لازم به ذکر است که عملیات تعریضی که از سال ۱۳۷۴ بر روی تونل آغاز شد، به صورت غیراصولی انجام شده  و با امکانات و ماشین آلات مدرن امروز بیش از هفت سال به طول انجامید. و هزینه‌ای هفت برابر رقم پیش بینی شده (۷۷ میلیارد) داشت.

این تونل به خاطر اینکه اهالی روستای کندوان که در حوالی آنجا زندگی می کردند و مایحتاج کارگران این پروژه توسط آن ها تأمین می شده است، کندوان نام گرفت.

روز افتتاح تونل کندوان در گچسر

تونل رسالت

تونل رسالت تونلی ۹۵۰ متری است که از میدان آفریقا شروع و به بزرگراه کردستان ختم می‌شود. هزینه ساخت آن ۶۰۰ میلیون تومان است. طول این تونل ۸۲۲ متر و در اردیبهشت ۱۳۷۶ شروع به ساخت و در پایان تیرماه ۱۳۸۵ به اتمام رسید.

تونل توحید

تونل توحید از دو تونل کنار هم به طول ۲۱۳۶ متر تشکیل شده که هرکدام از تونل‌ها شامل ۳ باند رفت و برگشت بوده و به عنوان نخستین تونل شمال به جنوب تهران، بزرگراه چمران را به بزرگراه نواب صفوی پیوند می‌دهد. هزینه ساخت آن ۳۰۰۰ میلیارد تومان است. طول این تونل ۲۱۳۶ متر و در خرداد ۱۳۸۶ شروع به ساخت و در پایان بهمن ماه ۱۳۸۸ به اتمام رسید.

تونل نیایش

تونل نیایش یکی از بزرگترین تونل‌های شهری موجود در ایران است که در تهران ساخته شده و این تونل بزرگراه نیایش را به صورت رفت و برگشت به بزرگراه صدر اتصال می‌دهد. هزینه ساخت آن ۸۴۰ میلیارد تومان است. طول این تونل ۱۰۲۵۰ متر و در سال ۱۳۹۰ شروع به ساخت و در سال ۱۳۹۲ به اتمام رسید.

تونل امیرکبیر

تونل امیرکبیر یکی از پروژه‌های مهم شهر تهران است که از سال ۸۸ در دستور کار شهرداری تهران قرار گرفت تا سه راه امین حضور را به بزرگراه امام علی (ع) متصل کند. در سال ۱۳۸۸ شروع به ساخت و در سال ۱۳۹۲ به اتمام رسید.

آغاز حفر بزرگ ترین تونل آبی کشور

این تونل، سومین تونل بزرگ انتقال آب در جهان و همچنین بزرگترین تونل انتقال آب خاورمیانه است. با اجرای این طرح انتقال آب از سد صفا رود به استان کرمان صورت می گیرد. در آینده از این تونل برای انتقال آب از خلیج فارس و دریای عمان به غرب و شمال استان استفاده می شود.

این تونل قطری معادل چهار متر خواهد داشت و آب درنهایت پس از گذر از ۳۸ کیلومتر به دشت گلزار در نزدیکی کرمان منتقل خواهد شد و درنهایت از طریق لوله به طول ۴۰ کیلومتر به شهر کرمان می رسد و پس از تصفیه در حومه کرمان وارد شبکه مصرف خواهد شد. دبی آب این تونل ۲۰ متر در ثانیه تعریف شده است.

گردآورنده: فرزانه صادقیان دانشجوی کارشناسی ارشد نقشه برداری موسسه آموزش عالی حکمت قم

برای خواندن مقاله تونل مانش یکی از عجایب هفت گانه دنیای مدرن اینجا کلیک کنید.

برای خواندن مقاله تونل مورلانز اینجا کلیک کنید.