כאן בארצות הברית נהגנו להתייחס למנהור באמצעות מקדחה ופיצוץ כמנהור "קונבנציונלי", שלדעתי מותיר מנהור באמצעות TBM או אמצעים ממוכנים אחרים להיקרא "לא קונבנציונלי".עם זאת, עם התפתחות טכנולוגיית ה-TBM זה הופך ליותר ויותר נדיר לעשות מנהור באמצעות מקדחה ופיצוץ וככזה אולי נרצה לחשוב על הפיכת הביטוי ולהתחיל להתייחס למנהור באמצעות מקדחה ופיצוץ כ"לא שגרתי "מנהור.
מנהור באמצעות מקדחה ופיצוץ היא עדיין השיטה הנפוצה ביותר בתעשיית הכרייה התת-קרקעית בעוד מנהור עבור פרויקטי תשתית הופך יותר ויותר למנהור ממוכן על ידי TBM או שיטות אחרות.עם זאת, במנהרות קצרות, עבור חתכים גדולים, בניית מערות, הצלבות, מעברים צולבים, פירים, עמודים וכו', מקדחה ופיצוץ היא לרוב השיטה האפשרית היחידה.על ידי Drill and Blast יש לנו גם את האפשרות להיות גמישים יותר לאימוץ לפרופילים משתנים בהשוואה למנהרת TBM שנותנת תמיד חתך עגול במיוחד עבור מנהרות כביש מהיר וכתוצאה מכך חפירת יתר רבה ביחס לחתך הרצוי בפועל.
במדינות הנורדיות שבהן ההיווצרות הגיאולוגית של בנייה תת קרקעית היא לעתים קרובות בגרניט קשיח מוצק וגנייס, מה שמתאים לכריית Drill and Blast בצורה יעילה וחסכונית מאוד.לדוגמה, מערכת הרכבת התחתית של שטוקהולם מורכבת בדרך כלל ממשטח סלע חשוף שנבנה באמצעות מקדחה ופיצוץ ומרוסס בבטון זר כספוג סופי ללא ריפוד יצוק-במקום.
כרגע הפרויקט של AECOM, מעקף שטוקהולם המורכב מכביש מהיר באורך 21 ק"מ (13 מייל) שמתוכם 18 ק"מ (11 מייל) מתחת לאדמה מתחת לארכיפלג המערבי של שטוקהולם נמצא בבנייה, ראה איור 1. מנהרות אלו בעלות חתכים משתנים, כדי להכיל שלושה נתיבים בכל כיוון ונבנים רמפות פתיחה ומחוץ המתחברות למשטח בטכניקת Drill and Blast.סוג זה של פרויקטים עדיין תחרותי כמו Drill and Blast בשל הגיאולוגיה הטובה והצורך בחתך רוחב משתנה כדי להתאים לדרישות השטח.עבור פרויקט זה פותחו מספר רמפות גישה כדי לפצל את המנהרות הראשיות הארוכות למספר כותרות אשר יקצרו את משך הזמן הכולל לחפירת המנהרה.התמיכה הראשונית של המנהרה מורכבת מברגי סלע ובטון זריקה בגודל 4 אינץ' והציפוי הסופי מורכב מממברנת איטום למים ובטון זריקה בגודל 4 אינץ' התלוי על ידי ברגים המרווחים בסביבות 4 על 4 רגל, מותקנים במרחק של 1 רגל ממשטח הסלע המרופד בבטון, פועל כמו מים וכפור. בִּדוּד.
נורבגיה קיצונית עוד יותר בכל הנוגע למנהור על ידי Drill and Blast ולאורך השנים שיכללה את השיטות ל-Drill and Blast לשלמות.עם הטופוגרפיה ההררית מאוד בנורבגיה והפיורדים הארוכים מאוד החותכים לתוך היבשה, הצורך במנהרות מתחת לפיורדים הן לכביש המהיר והן לרכבת הוא בעל חשיבות רבה ויכול להפחית במידה ניכרת את זמן הנסיעה.לנורבגיה יש יותר מ-1,000 מנהרות דרכים, שזה הכי הרבה בעולם.בנוסף, נורווגיה היא גם ביתם של אינספור תחנות כוח הידרו עם מנהרות ופירים שנבנו על ידי Drill and Blast.במהלך התקופה של 2015 עד 2018, בנורבגיה לבדה, היו כ-5.5 מיליון CY של חפירת סלע תת קרקעית על ידי Drill and Blast.המדינות הנורדיות שיכללו את הטכניקה של Drill and Blast וחקרו את הטכנולוגיות והעדכניות שלה ברחבי העולם.כמו כן, במרכז אירופה במיוחד במדינות האלפיניות Drill and Blast היא עדיין שיטה תחרותית במנהרות למרות אורכן הארוך של המנהרות.ההבדל העיקרי למנהרות הנורדיות הוא שלרוב המנהרות האלפיניות יש ריפוד בטון סופי יצוק במקום.
בצפון מזרח ארה"ב, ובאזורי הרי הרוקי יש תנאים דומים כמו בצפון הארץ עם סלע קשיח מוכשר המאפשר שימוש חסכוני במקדחה ובפיצוץ.כמה דוגמאות כוללות את הרכבת התחתית של ניו יורק, מנהרת אייזנהאואר בקולורדו ומנהרת הר מקדונלד בהרי הרוקי הקנדיים
פרויקטים תחבורתיים אחרונים בניו יורק, כמו רכבת התחתית השנייה של השדרה שהושלמה לאחרונה או פרויקט East Side Access, עשו שילוב של מנהרות פועלות ממוקש TBM עם מערות תחנה וחלל עזר אחר שנעשה על ידי Drill and Blast.
השימוש בג'מבוי מקדחה התפתח עם השנים מהמקדחים הפרימיטיביים המחזיקים ביד או בום ג'מבו אחד ל-Multiple-Boom Jumbos הממוחשבים, שבהם דפוסי מקדחה מוזנים למחשב המשולב המאפשרים קידוח מהיר ודיוק גבוה לקדיחה מראש. -קבע דפוס תרגיל מחושב במדויק.(ראה איור 2)
ג'מבוי הקידוח המתקדמים מגיעים כאוטומטיים לחלוטין או חצי אוטומטיים;בראשון, לאחר השלמת החור, המקדחה חוזרת ועוברת אוטומטית למיקום החור הבא ומתחילה לקדוח ללא צורך במיקום על ידי המפעיל;עבור בומים חצי אוטומטיים, המפעיל מעביר את המקדחה מחור לחור.זה מאפשר למפעיל אחד לטפל ביעילות בג'מבו מקדחים עם עד שלוש בומים עם השימוש במחשב המובנה.(ראה איור 3)
עם הפיתוח של מקדחי סלע מ-18, 22, 30 ועד 40 קילוואט של כוח פגיעה ומקדחות בתדירות גבוהה עם מזינים המחזיקים עד 20' מוטות סחף והשימוש במערכת הוספת מוט אוטומטית (RAS), ההתקדמות והמהירות של הקידוח השתפר מאוד עם שיעורי התקדמות בפועל של עד 18' לכל סיבוב ושקע חור בין 8 - 12 רגל/דקה, תלוי בסוג הסלע והמקדחה המשומשת.מקדחה אוטומטית עם 3 בומים יכולה לקדוח 800 - 1200 רגל/שעה עם מוטות דרייטר באורך 20 רגל.השימוש במוטות נסחפים בגודל 20 רגל צריך גודל מינימלי מסוים של מנהרה (כ-25 רגל) כדי לאפשר קידוח ברגי סלע בניצב לציר המנהרה באמצעות אותו ציוד.
התפתחות עדכנית היא השימוש בג'מבוים רב-פונקציונליים התלויים מכתר המנהרה המאפשרים למספר פונקציות להתנהל בו-זמנית, כגון קידוח וריצה.ניתן להשתמש בג'מבו גם להתקנת קורות סריג ובטון זריקה.גישה זו חופפת פעולות עוקבות במנהור וכתוצאה מכך חיסכון בזמן בלוח הזמנים.ראה איור 4.
השימוש באמולסיה בתפזורת כדי להטעין את החורים ממשאית טעינה נפרדת, כאשר ג'מבו המקדחה נמצא בשימוש עבור מספר כותרות, או כמאפיין מובנה לג'מבו המקדחה כאשר כותרת בודדת נחפרת, הופך נפוץ יותר, אלא אם כן קיימות הגבלות מקומיות עבור יישום זה.שיטה זו נהוגה בשימוש באזורים שונים ברחבי העולם, כאשר ניתן להטעין שניים או שלושה חורים בו זמנית;ניתן להתאים את ריכוז האמולסיה בהתאם לחורים שמוטענים.החורים החתוכים והחורים התחתונים טעונים בדרך כלל בריכוז של 100% ואילו חורי מתאר טעונים בריכוז קל בהרבה של כ-25% ריכוז.(ראה איור 5)
השימוש באמולסיה בתפזורת מצריך בוסטר בצורת מקל של חומר נפץ ארוז (פריימר) שיחד עם הנפץ מוחדר לתחתית החורים ויש צורך להצית את האמולסיה בתפזורת שנשאבת לתוך החור.השימוש באמולסיה בתפזורת מקטין את זמן הטעינה הכולל בהשוואה למחסניות המסורתיות, שבהן ניתן לטעון 80 - 100 חורים/שעה ממשאית טעינה המצוידת בשתי משאבות טעינה וסלסילות לאדם אחד או שניים כדי להגיע לחתך המלא.ראה איור 6
השימוש במעמיס גלגלים ובמשאיות הוא עדיין הדרך הנפוצה ביותר לבצע את הליטוש בשילוב עם מקדחה ופיצוץ עבור מנהרות בעלות גישה נוחה לפני השטח.במקרה של גישה דרך פירים, הרפש יישא ברובו על ידי מעמיס גלגלים אל הפיר שם הוא יורם אל פני השטח להובלה נוספת לאזור הסילוק הסופי.
עם זאת, השימוש במגרסה בחזית המנהרה כדי לפרק את חלקי הסלע הגדולים יותר כדי לאפשר העברתם באמצעות מסוע כדי להביא את הרפש לפני השטח הוא חידוש נוסף אשר פותח במרכז אירופה לעתים קרובות עבור מנהרות ארוכות דרך הרי האלפים.שיטה זו מפחיתה מאוד את זמן הלייחה, במיוחד עבור מנהרות ארוכות ומבטלת את המשאיות במנהרה, מה שבתורו משפר את סביבת העבודה ומפחית את יכולת האוורור הדרושה.זה גם משחרר את הפוך המנהרה לעבודות בטון.יש לזה יתרון נוסף אם הסלע הוא באיכות כזו שניתן להשתמש בו לייצור אגרגט.במקרה זה ניתן לעבד את הסלע הכתוש באופן מינימלי לשימושים מועילים אחרים כגון אגרגטים בטון, נטל מסילה או ריצוף.כדי לצמצם את משך הזמן מההתפוצצות ועד ליישום ה- Shotcrete, במקרים בהם זמן עמידה יכול להוות בעיה, ניתן ליישם את שכבת הבטון הראשונית בגג לפני ביצוע הלייחה.
בעת חפירת חתכים גדולים בשילוב עם תנאי סלע גרועים, שיטת Drill and Blast נותנת לנו את האפשרות לחלק את הפנים למספר כותרות וליישם את שיטת החפירה הרציפה (SEM) עבור החפירה.כותרת פיילוט מרכזית ואחריה סחיפות צד משובשות משמשות לעתים קרובות ב-SEM במנהור כפי שניתן לראות באיור 7 לחפירת הכותרת העליונה של תחנת רחוב 86 בפרויקט הרכבת התחתית של השדרה השנייה בניו יורק.הכותרת העליונה נחפרה בשלוש סחפות, ולאחר מכן בוצעו שתי חפירות ספסל כדי להשלים את חתך המערה ברוחב 60' על 50' גבוה.
על מנת למזער את חדירת המים למנהרה במהלך החפירה, משתמשים לרוב בדיוס לפני החפירה.דיוס טרום חפירה של הסלע הוא חובה בסקנדינביה על מנת לתת מענה לדרישות הסביבתיות הנוגעות לדליפת מים למנהרה על מנת למזער את השפעת הבנייה על משטר המים על פני השטח או בקרבתו.ניתן לבצע דיוס טרום חפירה עבור כל המנהרה או עבור אזורים מסוימים בהם מצב הסלע ומשטר מי התהום מחייבים דיוס כדי להפחית את חדירת המים לכמות ניתנת לניהול כגון באזורי שבר או גזירה.בדיוס סלקטיבי לפני חפירה, קודחים 4-6 חורי בדיקה ובהתאם למים הנמדדים מחורי הבדיקה ביחס לטריגר הדיוס שהוקם, הדיוס יבוצע באמצעות מלט או דיוס כימי.
בדרך כלל מאוורר דיוס טרום חפירה מורכב מ-15 עד 40 חורים (אורכם 70-80 רגל) שנקדחו לפני הפנים ומפורסים לפני החפירה.מספר החורים תלוי בגודל המנהרה ובכמות המים הצפויה.לאחר מכן, החפירה נעשית תוך השארת אזור בטיחות של 15-20 רגל מעבר לסיבוב האחרון כאשר מתבצעת החיטוט הבא והדיוס לפני החפירה.שימוש במערכת הוספת מוט האוטומטית (RAS), שהוזכרה לעיל, מאפשר לקדוח את החורים והדייס בצורה פשוטה ומהירה בקיבולת של 300 עד 400 רגל/שעה.דרישת הדיוס לפני החפירה היא ריאלית ואמינה יותר בעת שימוש בשיטת Drill and Blast בהשוואה לשימוש ב-TBM
בטיחות במנהור מקדחים ופיצוץ תמיד הייתה מעוררת דאגה גדולה הדורשת הוראות מיוחדות של אמצעי בטיחות.בנוסף לנושאי הבטיחות המסורתיים במנהור, בנייה על ידי Drill and Blast, הסיכונים בפנים לרבות קידוח, טעינה, קנה מידה, ריצה וכו' מוסיפים סיכונים בטיחותיים נוספים שיש לטפל בהם ולתכנן אותם.עם התקדמות הטכנולוגיות בטכניקות Drill and Blast ויישום גישת הפחתת סיכונים בהיבטי בטיחות, הבטיחות במנהור השתפרה משמעותית בשנים האחרונות.לדוגמה, עם שימוש בקידוח ג'מבו אוטומטי עם תבנית המקדחה שהועלתה למחשב המובנה, אין צורך שאף אחד יהיה מול תא המקדחה ג'מבו ובכך להפחית את החשיפה הפוטנציאלית של עובדים לסכנות פוטנציאליות ובכך להגדיל הבטיחות שלהם.
התכונה הטובה ביותר הקשורה לבטיחות היא כנראה מערכת הוספת מוט אוטומטית (RAS).עם מערכת זו, משמש בעיקר לקידוח חורים ארוכים בקשר עם דיוס טרום חפירה וקידוח חורים בבדיקה;קידוח ההרחבה יכול להיעשות באופן אוטומטי לחלוטין מתא המפעיל וככזה מבטל את הסיכון לפציעות (במיוחד פציעות ידיים);אחרת, הוספת המוט נעשתה באופן ידני כאשר עובדים היו חשופים לפציעות בעת הוספת מוטות ביד.ראוי לציין כי The Norwegian Tunneling Society (NNF) הוציאה בשנת 2018 את הפרסום שלה מס' 27 שכותרתו "בטיחות ב-Norwegian Drill and Blast Tunnelling".הפרסום מתייחס באופן שיטתי לאמצעים הקשורים לניהול בריאות, בטיחות ואיכות הסביבה במהלך מנהור בשיטות Drill and Blast והוא מספק שיטות עבודה מומלצות למעסיקים, מנהלי העבודה ועובדי בניית המנהרות.הפרסום משקף את מצב האמנות בבטיחות של בניית מקדחים ופיצוץ, והוא ניתן להורדה בחינם מאתר האינטרנט של החברה הנורבגית למנהור: http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/
מקדחה ופיצוץ בשימוש בתפיסה הנכונה, אפילו עבור מנהרות ארוכות, עם אפשרות לפצל את האורך למספר כותרות, עדיין יכול להיות חלופה בת קיימא.התקדמויות משמעותיות נעשו לאחרונה בציוד ובחומרים שהביאו לבטיחות משופרת וליעילות מוגברת.למרות שחפירה ממוכנת באמצעות TBM לרוב נוחה יותר עבור מנהרות ארוכות בעלות חתך רוחב קבוע, אולם במקרה שיש תקלה ב-TBM הגורמת לעצירה ארוכה, המנהרה כולה נעצרת בעוד שבפעולת מקדחה ופיצוץ עם מספר כותרות, הבנייה עדיין יכולה להתקדם גם אם כותרת אחת נתקלת בבעיות טכניות.
לארס ג'נמיר הוא מהנדס בניית מנהרות מומחה במשרד AECOM בניו יורק.יש לו ניסיון חיים שלמים בפרויקטים תת-קרקעיים ומנהרות מרחבי העולם, כולל דרום מזרח אסיה, דרום אמריקה, אפריקה, קנדה וארה"ב בפרויקטים של מעבר, מים וכוח הידרו.בעל ניסיון רב במנהור קונבנציונלי וממוכן.המומחיות המיוחדת שלו כוללת בניית מנהרות סלע, יכולת בנייה ותכנון בנייה.בין הפרויקטים שלו: רכבת התחתית של השדרה השנייה, תחנת רחוב 86 בניו יורק;הארכת קו הרכבת התחתית מס' 7 בניו יורק;ה-Regional Connector ו-Purple Line Extension בלוס אנג'לס;Citytunnel במאלמו, שבדיה;פרויקט כוח הידרו של Kukule Ganga, סרי לנקה;פרויקט כוח הידרו של אורי בהודו;ותוכנית הביוב האסטרטגית של הונג קונג.
זמן פרסום: מאי-01-2020