تکنیک های پوشش آب بند تونل و هر آنچه باید در مورد آن بدانید

پوشش آب بند تونل یک چالش بزرگ است. پروژه‌های بزرگی در سراسر دنیا برای وصل کردن مناطق مختلف حتی از طریق دریا در دسترس ساخت و استفاده هستند. بر خلاف تونل‌های نزدیک به سطح که معمولا با استفاده از تکنیک‌های برش و پوشش ساخته می‌شوند، تونل‌های حفاری یا استخراج شده در عمق زیر درجه ساخته می‌شوند، جایی که گاهی اوقات فقط رسیدن به محل کار یک مصیبت بزرگ است. علاوه بر این، فشار، عمق وعدم وجود گزینه‌های تعمیر ذاتی در این نوع کار، انجام درست کار را حتی از حد معمول حیاتی‌تر می‌کند.

به دلیل این چالش‌ها، پوشش آب بند تونل معمولا فقط زمانی مقرون به صرفه هستند که سایر روش‌های ساخت و ساز (مانند برش و پوشش) را نتوان استفاده کرد، معمولا به دلیل عمیق بودن محل کار این اتفاق رخ می‌دهد. رسیدن تونل‌های حفاری به ۱۶۰ فوت زیر سطح غیر معمول نیست. در آن اعماق، تونل تقریبا همیشه از طریق سنگ بستر جامد حک شده است. در موارد دیگر، تونل‌های حفره‌دار ترجیح داده می‌شوند، زیرا نمی‌توان سطح را مختل کرد.

روش‌های اصلی تونل زنی نسبتا استاندارد هستند. ابتدا، تونل با استفاده از تجهیزات سنگین، تکنیک‌های استخراج حفاری و انفجار، ماشین‌های حفاری تونل غول پیکر (TBM) یا ترکیبی از موارد فوق حفاری می‌شود. در صورت نیاز، میخ کوبی خاک و سنگ بولت‌ها برای تقویت و تثبیت چهره تازه در معرض دید نصب می‌شوند. همچنین، تقریبا هر تونل حفاری لایه‌ای از شاتکریت دریافت می‌کند که همان هدف را انجام می‌دهد.

اکثر روش‌های عایق رطوبتی رایج از این لایه شاتکریت برای ساده‌سازی فرآیند عایق رطوبتی استفاده می‌کنند. هنگامی که این مورد در محل قرار گرفت، کارگران می‌توانند هر غشا زهکشی یا ضد آب را نصب کنند. در نهایت، شبکه‌ای از فولاد تقویت کننده راه اندازی می‌شود و پوشش نهایی تونل ریخته می‌شود. این پوشش معمولا یا یک لایه دیگر از شاتکریت یا یک مخلوط بتن سنتی است که با استفاده از قالب‌های لغزنده در محل ریخته می‌شود.

در حالی که هر محل کار منحصر به فرد است و هر پروژه به یک پوشش آب بند تونل سفارشی نیاز دارد، این سیستم‌ها را می‌توان تنها به چند نوع اصلی طبقه‌بندی کرد.

نفوذگر بلورساز پودری

سیستم های کریستالی

شاید کم‌پیچیده‌ترین روش، افزودن یک ماده افزودنی کریستالی به شاتکریت باشد تا خود بتن ضد آب و خود آب‌بندی شود. در دهه‌های گذشته، این محصول معمولا به صورت پودر یا مایع پس از عمل استفاده می‌شد. اگرچه اخیرا روش بهتری توسعه یافته است.

Ann Martucci، یکی از مدیران در ICS Penetron، خاطرنشان می‌کند: «در گذشته، ما اسپری کردن Penetron را روی سطح شاتکریت توصیه می‌کردیم، اما در سال‌های اخیر، ما متوجه شده‌ایم که هم از نظر عملکرد و هم از نظر هزینه بسیار مؤثرتر است. محصول را مستقیما به شاتکریت در حین استفاده اضافه کنید.»

به عنوان مثال، ICS Penetron برای پوشش آب بند تونل‌های یک خط راه آهن جدید ۲۵۰ کیلومتری در سوئد مشخص شد. این کشور دارای برخی از سخت‌گیرانه‌ترین استانداردهای آلودگی آب‌های زیرزمینی در اروپا است و با داشتن حدود ۲۵ کیلومتر تونل حفاری برای آب‌بندی، این پروژه بسیار سخت خواهد بود. خوشبختانه، Penetron قبلاً یک دهه تجربه در کشور داشت. بنابراین در سال ۲۰۰۹، این شرکت موفق به دریافت مجوز شد. تا سال ۲۰۱۱، آن‌ها بیش از ۵۰۰۰ یارد مکعب PAES را به پروژه تحویل دادند. این یک راه حل ظریف برای کاری بود که در غیر این صورت بسیار پیچیده‌تر بود.

شاتکریت تقویت‌شده کریستالی به‌ویژه برای عایق‌سازی رطوبتی در تونل‌های حفره‌دار مفید است، زیرا می‌توان آن را روی صورت منفی (داخلی) اعمال کرد. سیستم متروی واشنگتن دی سی از محصولات کریستالی Xypex برای تعمیر مشکلات شدید نشتی در چندین مایل تونل و همچنین معابر، اتاق‌های مکانیکی، خزانه‌های تجهیزات، چاه آسانسور و ایستگاه‌های مسافری استفاده کرد. در این مورد، عایق رطوبتی به عنوان یک پوشش دوغابی روی بتن معیوب اعمال شد.

گروت سیمانی

سیستم های غشایی

روش دوم با استفاده از غشاهای سنتی Blindside توسعه یافته برای پایه‌های عمیق است. برخلاف فونداسیون‌ها که از یک ورق تخلیه بین دیوار و لایه عایق رطوبتی استفاده می‌کنند، در تونل کاری غشای عایق رطوبتی مستقیما روی شاتکریت اعمال می‌شود. در این مورد، شاتکریت در درجه اول برای تثبیت و محصور کردن لبه‌های تیز سنگ تازه شکسته شده و محافظت از غشاء از سوراخ شدن است.

این روشی است که برای پوشش آب بند تونل اخیرا تکمیل شده در نزدیکی پاسیفیکا، کالیفرنیا استفاده شد. این پروژه ۳۰۰ میلیون دلاری شامل حفاری دو تونل در کنار هم بود که هر کدام ¾ مایل طول، ۳۰ فوت عرض و ۲۴ فوت ارتفاع داشتند.

هنگامی که یک بخش حفاری شد، کارگران از پیچ و مهره‌های سنگی برای تقویت دیوارها و سقف استفاده کردند و یک کامیون کنترل از راه دور لایه‌ای از شاتکریت تقویت شده با الیاف را اعمال کرد. ضخامت آن از ۴ تا ۱۴ اینچ متغیر است. بعد از آن غشای ضد آب، در این مورد، یک غشای PVC باز (زهکش شده) از سیکا سرنافیل آمد.

غشاهای ترموپلاستیک مانند PVC، TPO یا پلی اتیلن (HDPE) رایج‌ترین انتخاب‌های غشایی برای تونل‌های حفاری هستند. آن‌ها انعطاف پذیر، آسان برای نصب و مقاومت در برابر کشش هستند. سد سیکا بیش از ۳۰۰ درصد امتداد دارد. علاوه بر این، این نوع غشاها در برابر دماهای پایین، مقاوم هستند و به راحتی می‌توان آن‌ها را حتی در مناطق مرطوب یا مرطوب، جوش و تعمیر کرد.

هنگامی که عایق رطوبتی روی تونل نصب شد، ساخت و ساز از الگوی معمولی پیروی کرد. کارگران یک میلگرد دوتایی را برای مطابقت با نیازهای لرزه‌ای منطقه نصب کردند. برای ریخته‌گری پوشش نهایی تونل از یک قالب لغزنده نصب شده بر روی ریل استفاده شد.

زهکشی و واتراستاپ

بسیاری از طرح‌های تونل (به‌ویژه طرح‌های تونل عمیق) مقدار مشخصی نشتی را امکان‌پذیر می‌کنند. طراحان معمولا از مشخص کردن ورق‌های تخلیه اجتناب می‌کنند، زیرا فشار در عمق زمین بسیار زیاد است و آن‌ها نمی‌خواهند چیزی قابل تراکم در طراحی وجود داشته باشد. با این حال، نوعی زهکشی برای کاهش فشار هیدرواستاتیک روی سیستم ضد آب مورد نیاز است. مهندسان معمولا به سیستمی از واتراستاپ‌ها، لوله‌های تخلیه و پمپ‌های حوضچه روی می‌آورند. هدف هدایت جریان آب به خطوط زهکشی برای تخلیه در سریعترین زمان ممکن است.

اگر از غشاء PVC استفاده می‌شود، واتراستاپ‌های ترموپلاستیک استاندارد هستند، زیرا می‌توان آن‌ها را به غشاء جوش داد. واتراستاپ‌های PVC (موانع انعطاف‌پذیر و غیرقابل نفوذ) به‌صورت عمودی در فواصل زمانی معین نصب می‌شوند تا فاصله‌ای را محدود کند که آب می‌تواند از پشت غشاء عبور کند. Byrd گزارش می‌دهد که آن‌ها معمولا هر ۳۰ فوت یا بیشتر نصب می‌شوند و تونل را به بخش‌های زهکشی با حداکثر هزار فوت مربع تقسیم می‌کنند. این واتراستاپ‌ها با واتراستاپ‌های معمولی با اتصال سرد متفاوت هستند که در بتن‌کاری معمولی استفاده می‌شوند. آن‌ها مشخصات متفاوتی دارند و آنقدر سفت هستند که به راحتی نمی‌توان آن‌ها را رول کرد. آن‌ها معمولا در بخش‌های مستقیم طولانی با اتصالات مجزای ساخته شده در کارخانه به محل کار می‌رسند.

راه حل ترجیحی برای خطوط زهکشی به طور شگفت‌انگیزی پیش پا افتاده است. لوله‌های سوراخ دار استاندارد که هر پیمانکار عایق رطوبتی با آن آشنا است. در تونل کانال ۲۵ مایلی که انگلستان را به فرانسه وصل می‌کند، لوله سوراخ شده در بالاست شن زیر ریل گذاشته شد. در صورت امکان، لوله‌ها تا روز اجرا می‌شوند و توسط گرانش تخلیه می‌شوند. در تونل کانال و سایر تونل‌های عمیق، از راه‌اندازی پمپ آبگیر استاندارد استفاده می‌شود.

سیستم های گروت پلی یورتان

مانند هر نوع پروژه، پوشش آب بند تونل دارای پاشنه آشیل هستند. مفاصل سرد، درزهای انبساط و اتصالات به سایر تونل‌ها (مانند محورهای تهویه یا معابر متقابل) مستعد نشت هستند و نیاز به مراقبت بیشتری دارند.

یکی از روش‌های محبوب برای عایق رطوبتی ثانویه یا تعمیرات اصلاحی دوغاب پلی اورتان است. آن‌ها به ویژه هنگامی مفید هستند که شفت‌های دسترسی یا سایر نفوذها اشکال هندسی ایجاد می‌کنند که برای کالاهای ورق به اندازه کافی نامناسب هستند. این دوغاب معمولا به عنوان یک رزین مایع تزریق می‌شود که با آب واکنش می‌دهد و یک مهر و موم ضد آب و دائمی ایجاد می‌کند.

گروت اپوکسی

سخن پایانی

عایق رطوبتی در کاربردهای تونل عمیق بسیار مهم است زیرا ریسک آن بسیار زیاد است. تعمیر و نگهداری یا تعمیر معمولا باعث وقفه جدی در سرویس می‌شود، بنابراین کار باید به درستی انجام شود. یک کار عایق رطوبتی ناموفق، نه تنها ناخوشایند، بلکه خطرناک است. به عنوان مثال، در یک تونل بزرگراه کوهستانی، تجمع آب یا یخ یک خطر جدی ایمنی است.

پیتر دی آنتونیو که بر تونل سیکا سرنافیل نظارت می‌کند، خاطرنشان کرد: «عایق رطوبتی مناسب تونل‌ها یکی از مقرون به صرفه‌ترین راه‌ها برای افزایش عمر مفید این سازه‌ها و افزایش ایمنی است. نفوذ آب به داخل سازه مصالح ساختمانی را از طریق چرخه یخ زدگی و ذوب شدن به خطر می‌اندازد و آب در داخل شکاف‌ها یخ می‌زند و باعث بزرگ شدن آن‌ها می‌شود. علاوه بر این، جلوگیری از یخ زدن آب روی سطوح جاده ایمنی را افزایش می‌دهد.»