تقرير | افلام وثائقيه | Tunnel Bouring Machine ماكينة حفر الأنفاق |الجزء الأول : Hard Rock TBM

نبذه عن السلسلة 

سلسلة التقارير ستتناول بعض النقاط فيما يخص حفر الانفاق بواسطة ماكينات حفر الانفاق او كما تعرف بالـ TBM وانواعها والمواد المستخدمة فى عمليات الحفر وتجهيز النفق , ثم ستنتاول تقرير منقول لحفر محطات مترو الانفاق , سيقسم التقرير لأربع اجزاء رئيسية:-

1 - الجزء الاول : ماكينات الحفر فى التربة الصخرية (مترجم) <- أنت هنا !

2 - الجزء الثانى :ماكينات الحفر فى التربة الطينية والرملية (التربة الرخوه) (مترجم)

3 - الجزء الثالث : تبطين الانفاق بالقطاعات الخرسانية وازالة نواتج الحفر (مترجم) 

4 - الجزء الرابع : حفر محطات مترو الانفاق (سيتم نقل هذا الجزء الى سلسلة منفردة لكبر حجمه)

فى حالة وجود اى اخطاء يرجى ذكرها ليتم التصحيح , وفى حالة نقل التقرير يجب ذكر المصدر 

----------------------------------------------------

ماكينة ال (TBM (Tunnel Boring Machine هى ماكينة عملاقة تستخدم لحفر الانفاق اسفل سطح الأرض على شكل اسطوانى بأقطار مختلفة تصل الى 19.25م او حسب حجم المشروع ويمكنها العمل مع معظم انواع التربة من التربة الرملية والطينية الى الصخور بمختلف انواعها . 

آلية عمل الماكينات 
تقوم الماكينة بدفع نفسها تجاه المسار المراد حفر , حيث تقوم رأس الماكينة بالدوران مع وجود القواطع المعدنية بها فتقوم بتفتيت الصخور والاحجار الموجوده امامها ثم ينزلق الركام عبر رأس الماكينة الى سير داخلى ثم ينقل خارج النفق 
وخلال هذه العملية تقوم الماكينة بتبطين السطح الداخلى للنفق بقطاعات خرسانية جاهزه مع تثبيتها جيدا وملء اى فراغات بين التربة والقطاعات الخرسانية بمواد جروات مثبته.

كروكي يوضح خطوات انشاء نفق فوق الارض

خطوات انشاء نفق اسفل سطح الارض

أنواع ماكينات حفر الانفاق

1 - ماكينات الحفر فى التربة الصلبة -  Hard Rock TBM 
وتستطيع هذه الماكينات التعامل مع الطبقات الصخرية بمستويات مختلفة حيث تنقسم الى

أ - ماكينة ذات درع واحد -  Single Shield TBM
تتعامل هذه الماكينة مع التربة الصخرية الضعيفة حتى الصخور البازلتيه الصلبه مع حماية العمال والمعدات الداخلية من الصخور المحيطة بمنطقة العمل حتى اتمام وضع وتثبيت القطاعات الخرسانية

شكل النفق بعد تبطينه بالقطاعات الخرسانية مع وجود سير نقل نواتج الحفر على الجانب الايسر ومواسير تهوية بالاعلى لتدعيم باقى النفق

مكونات الماكينة

1. Buckets (مداخل كسر الصخور) : لتجميع كسر الصخور الموجود فى التربة بمقدمة الماكينة الناتجة عن تفتيت الصخور بواسطة القواطع المعدينة ونقلها الى Muck Ring .
2. Muck Ring  : لتجميع كسر الصخور الناتج من جميع ال Buckets ونقلها الى سير النقل Machine Belt .
3. Cutter Head (رأس الماكينة) : الرأس الدوارة التى توجد بمقدمة ماكينة الحفر والتى توجد بها القواطع (Disc Cutters ) حيث تقوم بتفتيت الصخور التى تقع امامها من خلال الحركة الدورانية لها بالاضافة للضغط على التربة.
4. Machine Shield (الدرع الخارجي) : درع خارجى لحماية مكونات الماكينة والعمال فى حالة وجود اى صخور هشة .
5. Belt Conveyor (سير النقل)  : خط سير لنقل كسر الصخور لمنطقة النقل خلف الماكينة .
6. Thrust cylinders (اسطوانات التوجيه الهيدروليكية) : اسطوانات هيدورليكية توجد على اطراف الماكينة و تستخدم لدفع الماكينة للأمام للحفر بالاستناد على الحلقات الاسمنتيه التى تم بنائها سابقاً.
7. Erector : ذراع تعمل بريموت كنترول تستخدم لرفع القطاعات الاسمنتيه ووضعها فى اماكنها لتبطين سطح النفق الداخلي اثناء عمل الماكينة
8. Backfilling (الردم) : يتم تعبئة الفراغ الدائري المتولد بسبب الدرع الخارجي للماكينة بين السطح الخارجي للقطاعات الاسمنتيه  وسطح التربة بمواد داعمة للتربة مثل الجروات 
9. Installed Segments (الحلقات التى تم تركيبها) : هى الحلقات الخرسانية التى تم تبطين النفق بها بعد عملية الحفر

صور اخرى توضح مكونات الماكينة

فيديوهات توضح الماكينة اثناء العمل

ب - ماكينة القابض (Gripper TBM)
تعتبر الخيار المثالى للحفر فى الصخور الصلبة والمستقرة حيث تعطى معدلات انتاج عاليه بالمقارنة بباقى الماكينات الا انها لا تقوم بتبطين السطح الداخلى للنفق بالقطاعات الاسمنتيه
ولكنها تقوم بتبطين السطح الداخلى للنفق اما بحلقات معدنية او شبك معدنى ثم تغطى بخرسانة مقذوفة حسب نوع الصخور فى المنطقة التى يتم العمل بها مثل الموضحة فى الصور التالية.

تدعيم النفق بشبك معدنى مثبت بخوازيق ارتكاز داخل الصخور

تغطية الحلقات المعدنية والشبك المعدنى بخرسانة مقذوفة 

شكل النفق بعد تبطينة بشبك معدنى وخرسانة مقذوفة

مكونات الماكينة

1. Cutter Head (رأس الماكينة) : الرأس الدوارة التى توجد بمقدمة ماكينة الحفر والتى توجد بها القواطع (Disc Cutters ) حيث تقوم بتفتيت الصخور التى تقع امامها من خلال الحركة الدورانية لها بالاضافة للضغط على التربة.
2. Muck Ring  : لتجميع كسر الصخور الناتج من جميع ال Buckets (المداخل) ونقلها الى سير النقل Machine Belt .
3. Buckets : لتجميع كسر الصخور الناتج من حركة القواطع المعدنية برأس الماكينة وامرارها الى منطقة التجميع Muck Ring.
4. Front Shield (الدرع الأمامى) : درع خارجى لحماية مكونات الماكينة والعمال فى حالة وجود اى صخور هشة
   ويتضمن الرأس الامامى للماكينة والمحرك الرئيسى للرأس .
5. Ring Beam Erector : يقوم بتركيب حلقات معدنية بحوائط النفق لتحقيق قطر النفق المطلوب ولتدعيم الحوائط.
6. Roof bolting unit (حقن التربة) : تقوم بحقن التربة حول الماكينة بخوازيق داعمة منعا للأنهيار .
7. Belt Conveyor (سير النقل)  : خط سير لنقل كسر الصخور لمنطقة النقل خلف الماكينة
8. Probe drilling unit : حقن التربة بخوازيق لتثبيت الشبك المعدني ومنع الانهيار 
9. Main Thrust cylinders (اسطوانات التوجيه الهيدروليكية ) : اسطوانات هيدورليكية تقوم بدفع الجزء الامامى للماكينة للأمام بالضغط على درع القابض بعد تثبيت درع القابض Gripper فى حوائط النفق .
10. Gripper Shoes حوائط القابض : تستخدم لتثبيت الماكينة بتثبيت حوائط القابض على سطح النفق بواسطة اسطوانات هيدروليكية قوية .
11. Machine support (دعامات) : تعمل كدعامات سند للجزء الخلفى من الماكينة اثناء عملية تغيير موضع القابض gripper.

فيديوهات توضح طريقة عمل الماكينة

الفيديو التالى يوضح الماكينة اثناء العمل حيث يتم وضع الشبكات المعدنية بعد الحفر ثم يتم وضع الخرسانة المقذوفة
كما ستلاحظ شكل النفق بعد الانتهاء , وكيفية التخلص من الركام الناتج من الحفر 

ج - ماكينة ذات درع مزدوج - Double Shield TBM

من الانواع الاكثر تطوراً  حيث تعمل الماكينه بطريقتين : الأولى هى الدفع عبر الاسطوانات الهيدورليكية والطريقة الثانية هى بالتثبيت بحوائط النفق مما يتيح للماكينة الحفر وتركيب القطاعات الخرسانية فى ذات الوقت مما يحقق كفاءه تشغيل عالية , حيث تصلح للأنفاق الطولية فى التربة الصخرية بمختلف انواعها.

شكل النفق بعد تبطينه بالقطاعات الخرسانية مع وجود سير نقل الركام على الجانب الايسر ومواسير تهوية بالاعلى لتدعيم باقى النفق

مكونات الماكينة 

1. Cutter Head (رأس الماكينة) : الرأس الدوارة التى توجد بمقدمة ماكينة الحفر والتى توجد بها القواطع (Disc Cutters ) حيث تقوم بتفتيت الصخور التى تقع امامها من خلال الحركة الدورانية لها بالاضافة للضغط على التربة.
2. Muck Ring  : لتجميع كسر الصخور الناتج من جميع ال Buckets (المداخل) ونقلها الى سير النقل Machine Belt .
3. Front Shield (الدرع الأمامى) : درع خارجى لحماية مكونات الماكينة والعمال فى حالة وجود اى صخور هشة
   ويتضمن الرأس الامامى للماكينة والمحرك الرئيسى للرأس .
4. Stabilizers : يقوم بتقليل الاهتزاز اثناء الحفر لحماية مكونات الماكينة من البرى نتيجة للأحتكاك والاهتزاز
5. Main Thrust cylinders (اسطوانات التوجيه الهيدروليكية الرئيسية) : اسطوانات هيدورليكية تقوم بدفع الجزء الامامى للماكينة للأمام بالضغط على درع القابض بعد تثبيت درع القابض Gripper فى حوائط النفق .
6. Torque Cylinder : لأمتصاص عزوم الدوران الناتجة عن المحرك ومنع الماكينة من الالتفاف
7. Telescopic Shield (الدرع التليسكوبي) : هو درع منزلق (بقطر اقل من قطر الماكينة) يصل بين الدرع الامامى ودرع المقابض حيث ينزلق عند أنزلاق الاسطوانات الهيدروليكية لدفع الماكينة للأمام اثناء تثبيتها بواسطة المقابض Grippers .
8. Belt Conveyor (سير النقل)  : خط سير لنقل كسر الصخور لمنطقة النقل خلف الماكينة
9. Gripper Shield درع القابض : يحتوى هذا الدرع على الاسطوانات الهيدورليكية للقابض حيث تستخدم لتثبيت الماكينة بحوائط النفق اثناء 
10. Gripper Shoes حوائط القابض : تستخدم لتثبيت الماكينة بتثبيت حوائط القابض على النفق بواسطة اسطوانات هيدروليكية 
11. Main Thrust cylinders (اسطوانات التوجيه الهيدروليكية الخلفية) : اسطوانات هيدورليكية تقوم بتثبيت القطاعات الخرسانية التى سبق تثبيتها فى النفق , وتستخدم لدفع الماكينة كلها الى الامام بالاستناد على القطاعات الخرسانية
12. Erector : ذراع تعمل بريموت كنترول تستخدم لرفع القطاعات الاسمنتيه ووضعها فى اماكنها لتبطين سطح النفق الداخلي اثناء عمل الماكينة
13. Backfilling (الردم) : يتم تعبئة الفراغ الدائري المتولد بسبب الدرع الخارجي للماكينة بين السطح الخارجي للقطاعات الاسمنتيه  وسطح التربة بمواد داعمة للتربة مثل الجروات 
14. Installed Segments (الحلقات التى تم تركيبها) : هى الحلقات الخرسانية التى تم تبطين النفق بها بعد عملية الحفر

صور أخرى توضح مكونات الماكينة

فيديوهات توضح طريقة عمل الماكينة

------------------------------------------------------

المصادر : (غير مرتبّة )

- https://www.herrenknecht.com/en/products/core-products/tunnelling-pipelines.html
- http://www.fhwa.dot.gov/bridge/tunnel/pubs/nhi09010/appd.cfm
- http://www.therobbinscompany.com/en/our-products/tunnel-boring-machines/
- http://www.nfm-technologies.com/-Underground-work-.html
- http://tunneltalk.com/Accounting-for-slow-progress-at-Niagara.php

- https://www.youtube.com/watch?v=2yCcttNaqWo
- https://www.youtube.com/watch?v=V9Z2YOnimwI
- http://www.crossrail.co.uk/construction/tunnelling/meet-our-giant-tunnelling-machines/

فى حالة نقل الموضع ,يجب ذكر المصادر المرفقة لهذا الموضوع مع ذكر رابط لهذا الموضوع