انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک :

برای صحبت درباره انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک باید به این موضوع اشاره کنیم که دو دسته دستگاه برای این نوع از حفاری وجود دارد. دستگاه های دستی و دستگاه های ماشینی حفاری , استفاده از هر کدام از انواع دستگاه های ژئوتکنیک بسته به منطقه و شیوه عملیات، می تواند متفاوت باشد. از همین رو از شیوه های دستی یا ماشینی استفاده می شود.

باید توجه داشت که شیوه دستی، عموما یک شیوه برای مواقعی است که امکان استفاده از ماشین وجود ندارد. به این معنا که منطقه یا عملیات مورد نظر نمی تواند از امکانات ماشینی به هر دلیلی بهره بجوید. اما به طور کلی شیوه ماشینی به نوبه خود دارای انواع مختلف با ماشین های مختلفی است که در این بخش به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.

تجهیزات حفاری ژئوتکنیک، ماشین‌آلاتی هستند که با اهداف تحقیقات ژئوتکنیکی با هدف بررسی و نمونه‌گیری از لایه‌های عمقی , پوسته‌ی زمین مورد استفاده قرار میگیرند. برای این منظور، می‌توان از تجهیزات متنوعی سود برد. از جمله، باید به تجهیزات حفاری ژئوتکنیک دستی (که در گذشته برای عمق‌های کم کاربرد داشته و در حال حاضر استفاده از آن‌ها منسوخ شده است) و اتوماتیک (انواع  و هیدرولیک) دستگاه حفاری پنوماتیک , اشاره کرد.

مهمترین این تجهیزات، میتوان به مواردی از قبیل مته چنگکی، مته حلزونی، مته فلزی (مته‌های فلزی سخت یا مته‌های از جنس کریور تنگستن wc) اشاره کرد. تجهیزات حفاری ژئوتکنیک از مهمترین تجهیزات , مورد استفاده در پروژه‌های اکتشافی و عمرانی زیرساختی در کشور به حساب می‌آیند. به همین دلیل تصمیم گرفتیم تا در مقاله‌ای کوتاه، به اهم موارد , مربوط به این حوزه اشاره‌ای کوتاه داشته باشیم.

تجهیزات دستگاه حفاری ژئوتکنیک چیستند؟

موضوع مطالعه‌ی مهندسی ژئوتکنیک، بررسی خصوصیات فیزیکی و مکانیکی سنگ‌ها و پیش‌بینی رفتار مکانیکی , سنگ بستر مقابل بارهای وارده از سوی سازه و مسائلی از این دسته است. ژئوتکنیک، شاخه‌ای از علوم و مهندسی عمران است . که با هدف بررسی وضعیت زمین پروژه از نظر کانی‌شناسی، خاک‌شناسی یا پایداری زمین صورت می‌پذیرد.

مته چنگکی بیشتر, برای نمونه برداری خاک‌های چسبیده به هم و دانه ریز مورد استفاده قرار می‌گیرد. مته حلزونی کاربرد گسترده‌تری داشته , و در انواع چسبیده و غیر چسبناک خاک مفید فایده است. نوع دیگری از مته نیز وجود دارد, که به نام مته فنری شناخته می‌شود. مته‌های فنری ممکن است باز، و یا بسته باشند.

 همچنین می‌توان این تجهیزات را از نظر نحوه مکانیزم، به این موارد اشاره نمود:

• تجهیزات حفاری ژئوتکنیک شستشویی .
• تجهیزات حفاری ژئوتکنیک ضربه ای (شامل تجهیزات حفاری ژئوتکنیک dth داخل چاله یا معمولی) .
• تجهیزات حفاری ژئوتکنیک دورانی (شامل مکانیزم‌های مماسی یا خردایش).
• تجهیزات حفاری ژئوتکنیک مته ای (دریل‌های ضربه ای-چرخشی، آوگر).
• تجهیزات حفاری ژئوتکنیک مغزه‌گیر.

دستگاه حفاری ژئوتکنیک معدن چیست؟

برای حفاری ژئوتکنیک معدن، باید ابتدا چاله‌ای با ابعاد مناسب از نظر تأمین نیازهای کارفرما و محاسبات صورت گرفته توسط متخصصین حفر گردد. پس از رسیدن به عمق لازم، نمونه‌های لازم به صورت کرگیری یا خرده‌گیری برداشته شده تا در آزمایشگاه مورد بررسی و تحلیل قرار گیرند. معمولا قطر این چاله بیش از سه متر است. همچنین، در صورت نمونه برداری مغزه ای در گمانه، قطر میله نمونه حدود 10 الی 20 سانتی متر خواهد بود.

انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک با توجه به تعریف :

به وسیله ای که برای شناسایی مشخصات شیمیایی، فیزیکی و مقاومتی لایه های سطحی یا زیر سطحی خاک استفاده می شود، دستگاه حفاری می گویند. شیوه کار این دستگاه ها به این گونه است که با سوراخ کردن زمین تا عمق های مختلف به بررسی زمین می پردازند.

شاید جالب باشد بدانید که حفاری از قدیمی ترین و معمول ترین روش های شناسایی خاک در مناطق کوناگون محسوب می شود. به این معنا که به واسطه حفاری، دسترسی هایی مستقیم به محیط زیر سطحی صورت می گیرد. به این ترتیب علاوه بر شناسایی ظاهر خاک، پی و سنگ هایی که در لایه ها وجود دارد، امکان آزمایش های صحرایی و عمومی فراهم خواهد شد.

دستگاه های حفاری و اجزای تشکیل دهنده آن :

برای آن که بیشتر با انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک آشنا شوید، لازم است در باب ساخت و اجزای آن بیشتر بدانید. به طور کلی این دستگاه ها همان طور که اشاره شد به دو روش دستی و ماشینی قابل استفاده هستند که در روش ماشینی، با دستگاه هایی با انواع مختلف مواجه خواهید شد.

عمر مفیدی که برای این دستگاه ها در نظر گرفته شده است بسته به طریقه استفاده و نگهداری درست، تا دوره های بیست ساله تخمین زده شده است.

به طور کلی این دستگاه های حفاری دارای اجزای زیر هستند:

• مولد؛ به عنوان سیستم انتقال نیرو و سیستم دوران که می تواند از طریق دیزل، نیروی فشار باد یا دینام مجهز شود.
• چرخ دنده دستگاه حفاری .
• گیبرکس دستگاه حفاری .
• اسپندیل دستگاه حفاری .
• رادهای حفاری .
• مته و سرمته دستگاه حفاری .
• پمپ آب که بسته بر هر مدلی دارای ظرفیت هایی از 75 تا 240 لیتر است .
• آچارها و ابزار آلات تجهیزات دستگاه حفاری .

رادهای دستگاه حفاری :

رادهای حفاری , با قطر و طول های مختلف و با دو نوع رزوه مخروطی و ساده بصورت استاندارد تولید و ارائه می گردد . و امکان تولید رادهای غیر متعارف برای هر دو سیستم دان , د هول و روتاری به صورت سفارشی، وجود دارد. قطر رادهای حفاری در سیستم DTH چند سانتی متر کوچکتر از سرمته و چال می باشد تا امکان , انتقال کاتینگ ها یا خردايش از چال وجود داشته باشد.

چرخ دنده دستگاه حفاری :

چرخ‌دنده‌ها , انواع زیادی دارند. برخی از انواع پرکاربرد آن‌ها عبارتند از ساده، مارپیچ، شانه‌ای، حلزونی و مخروطی. محاسبه دقیق نیروی انتقال یافته از طریق چرخ دنده‌ها نیازمند شناخت کامل انواع آن است. در واقع انتقال نیرو توسط چرخ دنده‌ها به عواملی مانند ابعاد، تعداد و زاویه دنده‌ها و سایز و فرم چرخ‌دنده بستگی دارد.چرخ دنده مارپیچ یکی از انواع رایج چرخ دنده‌ها است.

دندانه‌ها در این نوع که بدنه‌ای استوانه‌ای دارد، به صورت مارپیچ طراحی می‌شوند. نوعی دیگر از چرخ دنده‌ها ظاهری مخروط دارند که معمولا در محورهای متقاطع با زاویه ۹۰ درجه مورد استفاده قرار می‌گیرند. دندانه‌های این چرخ‌دنده می‌توانند مستقیم یا مارپیچ باشند. چرخ دنده‌های هیپنوئیدی، ترکیبی از انواع مارپیچ و مخروطی هستند .

که توان انتقال نیروی بیشتری دارند و صدای کمتری نیز تولید می‌کنند. این کمتر بودن صدا در سرعت‌های متوسط و بالا اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. همچنین به دلیل درگیر بودن دندانه‌های بیشتر در هر چرخش، نیروی وارد به هر دندانه کمتر شده، ظرفیت , چرخ دنده‌ بالاتر می‌رود. ضمن اینکه، به دلیل شکل مارپیچی دندانه‌ها، هنگام درگیر شدن , چرخ‌دنده‌ها انتقال نیرویکنواخت‌تر بوده و ارتعاشات و سایش هم کمتر اتفاق می‌افتد.

گیر بوکس دستگاه حفاری :

انسان از زمان اختراع چرخ نیاز به مسیر را حس کرد و در پی آن رو به ایجاد مسیر ها و جاده ها نمود.به مرور زمان ایجاد جاده ها و مسیر ها تبدیل به یک صنعت به نام راه و جاده سازی گردید.

جاده های خاکی رنگ تحول به خود دید و رسیدن به مسیرهایی ناهموار و غیر قابل گذشتن نیاز به تجهیزاتی نوین را از قبل پررنگ تر نمود.گذشتن از رودخانه ها و دره ها , و اتصال دو مسیر به یکدیگر نتیجه ای در برداشت که منجر به ابداع انواع ماشین آلات راه سازی گردید.

ماشین آلاتی از قبیل لودر,بیل مکانیکی,بولدوزر,غلطک و …دستگاهها و ماشین آلاتی بودند که با ورود به دنیا برای , ایجاد جاده ها تحولی بزرگ به شمار می آمدند.اما موضوع فقط بر روی سطح زمین خلاصه نمی شود . رسیدن به کوهها و صخره ها و گاهأ عبور و مرور از زیر زمین مثل مترو کمبود و نیاز به یک دستگاه دیگر را ملموس , تر از گذشته کرد.

حفاری های عمیق و گاهی تا عمق  بیش از 100متر در زیر زمین به منظور رسیدن به آب و یا ایجاد شمع برای ستون ها برای سازه های بتنی نظیر ایستگاههای مترو و یا تونل های زیرزمینی و دیگر موارد که دست انسان را برای رسیدن به آن کوتاه  می کند منجر به ساخت دستگاه حفاری گردید.

دستگاه حفاری به دو صورت عمودی(چاه) و افقی زن(تونل) تولید می شود این دستگاه برای حفاری های زیر زمین و گذشتن از موانعی همچون سنگ بسیارکارآمد می باشد.

دستگاه حفاری که به(TBM,Tunnel Boring Machine)نیز شناخته می شود برای حفاری تونل ها کاربرد دارد.این دستگاه به دلیل قیمت بالایی که دارد فقط در پروژه هایی استفاده می شود که صرفه اقتصادی آن بیشتر باشد.

اجزاء دستگاه مذکور شامل: بدنه,چنگ زن ها,صفحه حفار,ابزاربرش و جک های رانش صفحه حفار می باشد.

حفر تونل بیشتر به منظور ایجاد پناهگاه,محل عبور دستگاه حفاری تأسیسات شهری نظیر لوله های آب و عبور سیم های برق و مخابراتی  کاربرد دارد.

برای حفاری بصورت عمودی(vertical) تجهیزات ساده تر و کوچکتر می شوند و دستگاه حفاری جوابگوی این مورد خواهد بود.این دستگاه به منظور حفر برای چاههای نفت,آب و …ساخته شده است.

دستگاههای  حفاری دارای چند نوع سیستم کاری می باشند که هرکدام بسته به نوع شرایط کاری متفاوت می باشد.

روش های مختلف حفاری شامل:

-حفاری به روش برقی .

• دستگاه حفاری به روش ضربه اید.

-دستگاه حفاری به کمک تراکتور که به حفاری تراکتوری معروف است و مشابه با حفاری ضربه ای است.

• دستگاه حفاری چرخشی .

در میان روش های بالا که به منظور حفر چاه انجام می شود روش های چرخشی و روتاری دارای مزیت بهتر و راندمان بالاتری می باشند زیرا در روش های ضربه ای و برقی حداکثر راندمان حاصل نخواهد شد لازم به ذکر است که روش ضربه ای در مناطقی که لایه های سنگی و درشت دانه ای دارند مقرون به صرفه تر می باشد.

بطور کلی تمامی دستگاههای حفاری که به گشتاور بالایی نیاز دارند نمی توانند به شکل مستقیم ازالکتورومتور دستگاه حفاری  و یا دیگر ادوات استفاده کنند بلکه نیاز به قطعه و یا قسمتی می باشد که بتواند نیروی چرخشی الکتروموتور و یا هر وسیله دیگر را به میزان قابل توجهی تبدیل به حرکتی کند که گشتاور بالاتری داشته باشد,گیربکس ها برای رفع نیاز به گشتاورها گزینه مناسبی هستند.

در دستگاه حفاری نیروی چرخشی به گیربکس اعمال شده که واسطه ای بین شافت و ناخن های حفاری می باشد. دستگاههای حفاری انواع و مدل های گوناگونی دارد که توضیح  درمورد آنها در این باب نمی گنجد و فقط به معرفی و نحوه کارشان بسنده کردیم.

در دستگاههای حفاری که به صورت عمودی (چاه)کار می کنند مته های مخصوص حفاری قابلیت تغییر سایز را داشته و می توانند بر روی بعضی از ماشین آلات مثل بابکت و یا بیل مکانیکی نصب شوند این نوع قابلیت به کمک گیربکس های متصل به بازوی ماشین آلات امکان پذیر می باشد.

گیر بوکس صنعتی مورد مصرف در ساخت دستگاه حفاری به دلیل اینکه به صورت مستقیم , با مته های حفاری کوپل می شوند باید , دارای قابلیت هایی نیز باشند ,در این باره گیربکس های خورشیدی دارای قابلیت های منحصر به فردی می باشند که آنها را از سایر گیربکس ها متمایز می نماید.

گیربکس های خورشیدی به دلیل قابلیت نوع اتصال (مستقیم) و همچنین نحوه , اتصال از گیربکس های ایده آل برای طراحی وساخت دستگاه حفاری می باشد.

از عمده مزیت های گیربکس های خورشیدی(گیربکس حفاری) می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1.راندمان کاری بالا تا95%

2.تنوع در اتصال(هزارخاری,شافت تک خار و …)

3.تنوع در نسبت با توجه به سایز

4.صدای کم حین کارکرد

5.عمر مفید بالاتر نسبت به سایر گیربکس ها

6.تعمیر و نگهداری آسان

تعمیرات و نگهداری گیربکس دستگاه حفاری

گیربکس های خورشیدی برای استفاده , در دستگاه حفاری باید به صورت منظم سرویس شوند لذا با این حال پس از مدتی , دچار مشکل شده و نیاز به سرویس دارند. در این راستا مجموعه شهباز موتور با کادری , مجرب و حرفه ای  این گیربکس ها را تعمیر و به چرخه صنعت , باز می گرداند.

اسپندیل دستگاه حفاری :

اسپیندل , (Spindle) یک قطعه محوری و حرکتی در دستگاه‌های تراشکاری و فرزکاری است که هم وظیفه انتقال حرکت الکتروموتور و هم وظیفه نگه داشتن ابزار برشی را بر عهده دارد. این ابزار اگر چه به صورت یک قطعه ساده به نظر می‌رسد، اما , بخش‌های مختلفی در آن به کار گرفته شده که به طور مستقیم بر عملکرد دستگاه تأثیر گذار هستند. اسپیندل از لحاظ لغوی به معنی چرخنده است . و قسمتی از دستگاه را معرفی می‌کند که به طور مستقیم , با الکتروموتور در ارتباط بوده و همزمان با آن می‌چرخد.

اسپیندل , در هرکدام از دستگاه‌ها شرایط خاص خود را دارد و حتی سرعت چرخش آنها هم با یکدیگر متفاوت است. برای کنترل این قطعه از یک اینورتر استفاده می‌شود که می‌تواند فرکانس دستگاه را تغییر داده و در نتیجه دور موتور را بالا ببرد. بنابراین , با توجه به تعداد قطب به کار گرفته شده در الکتروموتورها و همچنین فرکانس آنها، امکان تغییر در سرعت گردش ابزار چرخشی وجود دارد . و به همین دلیل می‌توان قطعات مختلف , را با سرعت‌های متفاوت برش داد.

اسپیندل از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟

با وجود اندازه کوچک این قطعه، ساختار نسبتاً پیچیده‌ای دارد . که هر کدام از آنها وظایف خاص خود , را بر عهده دارند. این قطعات در کنار یکدیگر تبدیل به یک قطعه بزرگتر شدند . که وظیفه آن چرخاندن ابزار برشی , و نگه داشتن آن است. از جمله قطعات اسپیندل می‌توان به موارد , زیر اشاره کرد:

فلنج , اتصال به عنوان یک قسمت نگهدارنده , برای اسپیندل عمل می‌کند و آن را به ستون دستگاه متصل نگه می‌دارد. این فلنج با استفاده از پیچ به طور محکم به آربور دستگاه سی ان سی متصل می‌شود و در نتیجه حرکت , اسپیندل در طول آربور بدون هیچگونه لرزش و با کیفیت بالا صورت می‌گیرد.

این قسمت به عنوان محل اصلی ارتباط اسپیندل , با دستگاه سی ان سی شناخته می‌شود , و محل اتصال بخش حرکتی و دوار قطعه به دستگاه است. متصل شدن محورها به این قسمت باعث چرخش بخش داخلی اسپیندل می‌شود.

از آنجایی که برای برش دادن مواد مختلف نیاز به سرعت چرخش بالا داریم، طبیعی است که این قطعه و ابزار برشی آن به شدت داغ شوند و اگر این حرارت ادامه داشته باشند، عملکرد دستگاه پایین می‌آید. به همین دلیل بر روی آن از یک سیستم خنک کننده استفاده شده است. البته سیستم خنک کننده , در این قطعه از دو نوع هوا خنک و آب خنک است. در دستگاه‌های هوا خنک، بر روی دستگاه , یک فن قرار داده شده که با , دمیدن هوا باعث خنک شدن آن می‌شود. این در حالی است که در سیستم‌های آب خنک، گردش آب خنک در اطراف پوسته , اسپیندل باعث جذب حرارت آن شده و دمای داخلی آن را کاهش , می‌دهد.

در معرفی , قطعات فرز( cnc)اشاره کردیم که قطعاتی مانند اسپیندل کاملاً با حرکت دستگاه در ارتباط هستند. گرما و آلودگی دو عامل اصلی خرابی این قطعه هستند. زمانی که شما به فکر سرویس و نگهداری این دستگاه هستید، باید این دو مسئله , را در اولویت قرار دهید. وجود آلودگی و حرارت بیش از حد باعث خراب شدن , یاتاقان‌ها و در نتیجه از کار افتادن اسپیندل می‌شود. شرکت‌های سازنده , برای جلوگیری از این مشکل از سیستم یاتاقان بندی فوق العاده و همچنین از سیستم‌های خنک کننده استفاده, کردند.

با توجه , به سیستم یاتاقان بندی و همچنین , نبود درز بندی مناسب، آلاینده‌ها خیلی راحت وارد اسپیندل می‌شوند. بنابراین شما به عنوان تکنسین دستگاه سی ان سی باید بدانید که دقیقاً به شکلی از ورود , این آلاینده‌ها جلوگیری کنید و از سیستم‌های تهویه هوا برای کارگاه خود استفاده کنید. در برخی موارد هم استفاده از سیستم تصفیه هوای دوگانه در نزدیکی , ورودی آلاینده می‌توان تا حدود زیادی , تبعات آن را کاهش داد.

یکی دیگر , از مشکلات اساسی در اسپیندل، بالا رفتن درجه حرارت است. از آنجایی که فولاد هنگام گرم شدن منبسط می‌شود، اندازه قطعات می‌توانند انبساط ناشی از گرما را به شدت کنترل کند. این سیستم‌ها در بالابردن طول عمر اسپیندل نقش مستقیمی دارند . و امکان استفاده از آنها برای طولانی , مدت فراهم است. همانطور که در بند قبلی اشاره کردیم، سیستم‌های خنک کننده مختلفی , در این قطعات به کار گرفته شده . که تکنسین , دستگاه حفاری باید از قبل این موارد را بررسی کند.

انتخاب سرعت گردش اسپیندل دستگاه حفاری :

بررسی بازار و تولیدات شرکت‌های مختلف نشان می‌دهد که سرعت گردش , این ابزارها در چند سال اخیر به سرعت‌های سرسام آوری مانند :(۱۲۰ هزار دور در دقیقه یعنی ۲۰۰۰ دور در هر ثانیه رسیده است. اگر در این سیستم‌ها از هوا برای خنک کردن استفاده شود، صدای آن برای تکنسین غیر قابل تحمل خواهد بود. از طرف دیگر سرعت گردش دستگاه می‌توانند عملکرد آن را هم تحت تأثیر قرار دهد.)

استفاده از یک قطعه با سرعت (۱۲۰ هزار) دور در دقیقه برای چوب زیاد است و آن را می‌سوزاند، این در حالی است که شما باید از( ۱۸ هزار تا ۳۶ هزار) دور در دقیقه استفاده کنید. سرعت گردش دستگاه برای طلا و جواهرات , تا ۶۰ هزار دور در دقیقه مناسب است و برای کار بر روی , سنگ هم بین :(۱۸ هزار تا ۲۴ هزار) بوده است .

مته و سرمته دستگاه حفاری :

معمول ترین نوع مته‌ها که در طیف گسترده‌ای از حفاریهای دورانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر روی مته های مخروطی  , دو تا چهار ردیف دندانه به شکل v تعبیه گردیده است بدین جهت در بعضی موارد , این نوع مته ها مته های چرخشی دندانه دار نیز می نامند.

در سنگهای نرم طول داندنها و فاصله آنها , از یکدیگر زیاد میباشند . برای حفاری سنگهای سخت تر اندازه دندانه ها کوتاه و فاصله آنها از یکدیگر نیز کم می گردد.تعداد مخروطه های مته می تواند یک ، دو ، سه ، چهار ، پنج یا حتی , به شش عدد برسد اما رایج ترین آنها ,  مته های سه مخروطی است.

این نوع مته , که مته سه مخروطه (Tri-cone Bit) نیز نامیده می‌شوند، دارای سه جزئ مخروطی شکل هستند که چند ردیف تیغه (دندانه) برنده بر روی آنها تعبیه شده است. هر مخروط حول محور خود می‌چرخد , و با چرخش لوله حفاری هر سه مخروط به گردش می آیند.

تیغه‌های هر مخروط , هنگام چرخش مانند چرخدنده در فضای خالی میان تیغه‌های دو مخروط دیگر حرکت می‌کنند، بنابراین , گل و لای میان دندانه‌های یکدیگر , را تمیز کرده و راندمان حفاری را بالا می‌برند.

باید توجه داشت که در انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک وجود اجزای معرفی شده معمولا حتمی است. اما بسته به شرایط حفاری هر کدام از اجزای می توانند دچار تغییراتی در ماهیت کاربری خود شوند.

در زمینه تولید این دستگاه های حفاری، کشورهای زیادی با برند های مختلفی در حال ساخت این دستگاه ها هستند. کشورهایی چون چین، روسیه، ژاپن و برخی از کشورهای اروپایی را باید سرآمد تولید دستگاه های حفاری در بازار جهانی و ایرانی دانست که در ادامه به چند نمونه از این دستگاه ها اشاره خواهیم کرد.

HDS-500 دستگاه معروف در حفاری :

HDS_500 به منظر نمونه برداری و حفاری در خاک یکی از پر استفاده ترین دستگاه های حفاری ژئوتکنیک محسوب می شود. نکته حائز اهمیت در رابطه با این ماشین، امنیت و کیفیتی است که در اختیار اپراتور قرار می دهد.

از روش هایی که  اچ دی اس پونصد برای انجام عملیات ژئوتکنیک انجام می دهد می توان به روش های دورانی، مته ای، ضربه ای، شستشویی و مغزه گیری اشاره کرد. چنین تنوعی از روش ها یکی از دلایل شهرت این دستگاه می باشد.

دستگاه های سری اکر:

اکر 2 و اکر 3 نیز به عنوان انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک شناخته می شوند. این دستگاه ها دارای قدرتی مناسبی برای حفاری خاک هستند که این قدرت را می توان در موتور دویتس 2 سلیندر و 4 سیلندر آلمانی آنها جستجو کرد.

قابلیت حفاری تا عمق 100 الی 350 متر با استفاده از اکر 2 و 3 سبب شده است که این دو دستگاه به شهرتی خوب برسند.

اکرها نیز همانند اکثر مدل های رایج دستگاه های حفاری دارای دکل 3 و 6 متری هستند. این دکل ها علاوه بر ویژگی هیدرولیک بودن، از ویژگی تلسکوپی با تمرکز بالا نیز استفاده می کنند.

سایر دستگاه های رایج در حفاری ژئوتکنیک :

به طور کلی اگر بخواهیم به تمامی انواع دستگاه حفاری ژئوتکنیک بپردازیم، باید بگوییم با تعداد زیادی از دستگاه ها طرف هستیم که مجالی برای گفتنشان در این بخش نیست. در واقع تعداد بالای دستگاه های حفاری بسته به شیوه های خاک برداری و حفر چاه دارای گستره بالایی است. به طور مثال:

• دستگاه روتاری موبیل B47 با توانایی حفاری تا عمق 70 متر .
• دستگاه روتاری OGB با توانایی حفاری تا 30 متر .
• دستگاه روتاری اسکی D750 با توانایی حفاری 150 متر

و صدها دستگاه مختلف دیگر که با توجه به موقعیت حفاری، دارای کارایی گوناگون دیگری هستند. این کارایی ها بسته به موقعیت شهری، غیر شهری، صحرایی، و آبرفتی و غیره می تواند متفاوت باشد.

انواع ماشین آلات و تجهیزات حفاری ژئوتکنیک معدنی :

حفاری ژئوتکنیک به صورت دستی با وجود مزایای از قبیل ارزان بودن، سهولت دسترسی و مسائلی از این قبیل، برای کارگران دارای ریسکهای جانی قابل توجهی است. به همین دلیل نه تنها برای اعماق بیش از 20 متر، که برای هر چاه عمیقی توصیه می‌شود , از تجهیزات حفاری ماشینی استفاده شود. در حال حاضر انواع مختلفی ,از ژئوتکنیک خدمات حفاری در دسترس می‌باشد که معمولا ساخت کشورهای اروپایی، چین، ژاپن و ایالات متحده می‌باشند.

مهمترین تجهیزات حفاری ژئوتکنیک که تا کنون در آرمیکو از آن‌ها بهره برده‌ایم، شامل ماشین‌آلاتی همچون این موارد هستند:

• دستگاه حفاری مغزه گیرskb5 .
• دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500.
• دستگاه حفاری رستون 60.
• دستگاه حفاری ogb.
• دستگاه حفاری xy2b.
• دستگاه روتاری موبیل B47 با توانایی حفاری تا عمق 70 متر.
• دستگاه روتاری OGB با توانایی حفاری تا 30 متر.
• دستگاه روتاری اسکی D750 با توانایی حفاری 150 متر.

دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500

امروزه در صنعت برای دستیابی به لایه های خاکی، از روش های گوناگون دستی و ماشینی استفاده می شود. دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500 یکی از ابزارهایی است که در روش ماشینی کاربرد ویژه ای دارد.

به طور کلی به روشی که در آن برای نمونه برداری یا مغز گیری از لایه های خاک در سطوح مختلف، فرآیندهایی انجام می شود،دستگاه حفاری ژئوتنیک می گویند. معمولا روش حفاری ژئوتکنیک به شکل حفاری با دست و حفاری با ماشین انجام می شود.

از آنجایی که روش حفاری با دست، روشی بر خلاف استانداردهای تعیین شده بر اساس نظام مهندسی محسوب می شود، روش ماشینی، منطقی ترین و کارآمد ترین روش است.

در این بخش ما قصد داریم به معرفی روش ماشینی با استفاده از یک دستگاه مخصوص بپردازیم. برای آشنایی با این دستگاه حرفه ای همراه ما باشید.

دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500 و روش حفاری ماشینی

حفاری به روش ماشینی یک روش نمونه برداری از خاک به شکلی کاملا اصولی است. به طور معمول این روش، خیلی ساده تر از روش دستی انجام می شود. در حقیقت اساس روش ماشینی در ایمن بودن و دقیق بودن است.

در روش ماشینی با استفاده از دستگاه حفاری، بخشی از زمین برای مطالعه یا نمونه برداری، به قطر 10 الی 20 سانتی متر حفاری می شود. در واقع مقداری خاکی از این سطح برداشته می شود. باید بدانید که بسته به نوع فعالیت حفاری، عمق می تواند سطحی یا عمیق باشد.

در حالت کلی حفاری توسط ماشین با توجه به انواع زیر انجام می شود:

1. ژئوتکنیک شستشویی
2. ژئوتکنیک مته ای
3. ژئوتکنیک دورانی
4. ژئوتکنیک ضربه ای
5. حفاری ژئوتکنیک به روش مغزه گیری

هر کدام از انواع حفاری ها می تواند یک دستگاه مخصوص به خود داشته باشد که در حالت عمومی، دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500 در نوع حفاری ماشینی بسیار, کارآمد محسوب می شود.

باید در نظر داشت که روش استفاده از دستگاه ها، بسته به موقعیت حفاری، هزینه های اولیه و عمق مورد , نظر می تواند متفاوت باشد. لازم است یادآوری کنیم شاید روش حفاری ماشینی، یک روش کاملا علمی و ایمن به نظر برسد، اما در برخی از موارد و برخی از کاربری های کوچک، نمی توان از این دستگاه ها استفاده کرد.

روش استفاده از دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500  یا سایر دستگاه ها را باید مبتنی , بر بررسی های دقیق مهندسی، تلقی کرد. در ادامه به شناخت اساسی این دستگاه خواهیم پرداخت.

شناخت ماشین حفاری ژئوتکنیک HDS-500 :

دستگاه یا ماشین حفاری ژئوتکنیک HDS-500 یکی از ابزارهای کارآمد در حوزه حفاری و نمونه برداری خاک محسوب می شود. این دستگاه با بدنه ای تماما , فلزی ساخته شده است , که با لایه ای از عایق رنگ زرد در تمام بدنه، پوشیده شده است.

• نیروی محرکه دستگاه حفاری , ژئوتکنیک HDS-500 از یک موتور دویتس 4 سیلندری بهره می جوید که توان آن برابر با (65) اسب بخار است.
• گیبرکس استفاده شده در این دستگاه حفاری، یک سیستم 5 سرعته آلمانی است که در نمونه خود، منحصر به فرد محسوب می شود.
• این دستگاه دارای ترانسمیشن 2 دور است , و سرعت اسپیندل آن برابر با 0 – 1200 دور در دقیقه، قابلیت استفاده دارد.
• کورس حفاری ماشین ژئوتکنیک HDS-500 برابر با 60 سانتی متر است که این عمق برای نمونه برداری لایه های متفاوت می تواند مناسب باشد.
• توان حفاری آزمایش شده دستگاه حفاری ژئوتکنیک HDS-500 تا عمق 500 متری می تواند برای مصرف کننده، کارایی داشته باشد.
• به طور معمول زوایه های قابل تنظیم در حفاری در این دستگاه برابر (0-90) درجه است.
• ماشین حفاری ژئوتکنیک HDS-500، قابلیت نصب وینچ مخصوص وایر لاین را نیز دارد که در واقع یک ویژگی هیدرولیکی در این دستگاه محسوب می شود.
• همچنین قابلیت نصب روی اسکی، یکی از مزایای قطعی این دستگاه است که بخش زیادی از سختی های دستگاه حفاری حفاری را حل خواهد کرد.
• در نمونه رایج دستگاه HDS-500، وزن دستگاه به همراه ملحقات آن، برابر با 2 هزار 700 کیلوگرم است , که با این وزن، ارتفاع دکل آن از سطح زمین 7 و نیم متر اندازه گیری شده است. باید توجه داشته باشید که ارتفاع ذکر شده دارای ویژگی هیدرولیکی در قالب دو تکه تاشو است.
• با استفاده از ماشین حفاری ژئوتکنیک HDS-500، می توانید امنیت بیشتری را در قبال کمترین آسیب به محیط و کاربران، برای صنعت خود , رقم بزنید.

دستگاه حفاری ژئو تکنیک یا HDS500 به همراه وینچ وایر لند :

در حفاری ژئوتکنیک وجود دستگاه های حرفه ای مجهز برای دستیابی به لایه های مختلف خاکی، یک امر , کاملا مهم و برنامه ریزی شده است. یکی از این دستگاه ها، دستگاه حفاری ژئو تکنیک یا HDS500 نام دارد.

همانطور که می دانید در حفاری ژئوتکنیک، مغزه گیری و نمونه برداری امری است که به سادگی با روش های دستی , امکان پذیر نیست و از طرفی برخی از زمین ها با توجه به ابعاد و نیازی که در آن ها برای نمونه برداری مشاهده می شود، با استفاده از روش دستی، نتیجه خوبی ارائه نخواهد داد. وجود HDS500 در واقع مبتنی بر این امر است که استاندارد های لازم را برای هدف حفاری درست رقم بزند.

با توجه به اهمیت دستگاه مذکور، در این بخش ما به بررسی دستگاه HDS500 خواهیم پرداخت. لازم به ذکر است که شناخت این دستگاه می تواند وابسته به شناخت حفاری ماشینی باشد که در این باب نیز توضیحاتی ارائه خواهیم داد.

دستگاه حفاری ژئو تکنیک یا HDS500 مبتنی بر روش حفاری ماشینی :

به طور کلی حفاری به روش ماشینی یکی از اصولی ترین روش های نمونه برداری از خاک محسوب می شود که به طور معمول در مقایسه با روش دستی نیز بسیار آسان تلقی می شود. نکته مهمی که در رابطه با روش ماشینی وجود دارد، ایمنی و دقت بالایی است که دستگاه های مبتنی بر روش ماشینی از خود نشان می دهند.

در روش حفاری ماشینی با استفاده از دستگاه HDS500، بخشی از زمین را می توان به منظور مطالعه و نمونه برداری، به اندازه قطر( 10) الی 20 سانتی متر حفاری کرد. به زبان ساده با استفاده از این دستگاه می توان بخشی از خاک را از سطح مورد نظر جدا کرد.:

هر کدام از این انواع بسته به هدف حفاری می تواند دستگاه مخصوص به خودش را داشته باشد. اما جالب بودن ماجرا در استفاده از دستگاه حفاری ژئو تکنیک یا HDS500 در این است که این دستگاه می تواند بر پایه اکثر انواع حفاری ها کاربرد داشته باشد.

در واقع با توجه به اینکه HDS500 یک دستگاه عمومی نیز شناخته می شود، می تواند بسته به نیاز بر پایه انواع نیازهای حفاری، نقش آفرینی کند.

شناختی اساسی از حفاری ژئو تکنیک با HDS500 :

دستگاه حفاری ژئو تکنیک HDS500 مطرح ترین و پرکاربرد ترین ابزار در حوزه حفاری خاک است. این دستگاه با بدنه ای , تماما فلزی ساخته شده است. بدنه این دستگاه علاوه بر فلز با لایه عایق زرد رنگ نیز پوشیده شده است که جلوه ای ایمن را از آن نشان می دهد.

نیروی محرکه در نظر گرفته شده در این دستگاه از یک موتور دویست 4 سلیندری تشکیل شده است که توانی بالا را از خود نشان می دهد. این توان برابر با 65 اسب بخار است.

گیربکس دستگاه , (HDS-500) یک سیستم آلمانی است که 5 سرعت متفاوت در انجام فعالیت را پشتیبانی می کند. این گیربکس در نوع خود یکی از نمونه های منحصر به فرد نیز شناخت می شود.

وجود ترانسمیشن 2 دور با سرعت اسپیندل برابر با 0 تا 1200 دور در دقیقه نیز یکی دیگر از قابلیت های دستگاه حفاری ژئو تکنیک است.

بر اساس نمونه های تست شده و آماری که از دستگاه حفاری ژئو تکنیک یا HDS-500 وجود دارد، کورس حفاری این دستگاه برابر با 60 سانتی متر است که این عمق می تواند برای لایه های مختلف سطحی بسیار مناسب باشد. همچنین لازم به ذکر است که توان آزمایش شده در میزان عمق استفاده شده در حفاری برای این دستگاه برابر با 500 متر است. با این حساب با امکان تنظیم زوایای حفاری از 0 الی 90 می توان نتیجه ای بسیار قابل قبول از این دستگاه دریافت کرد.

یکی از دیگر از نکات بسیار مهم در رابطه با HDS-500 در این است که این دستگاه  قابلیت نصب وینچ مخصوص وایر لاین دارد. این امکان می تواند یک خصوصیت هیدرولیکی عالی را برای حفاری توسط این دستگاه رقم بزند.

به منظور دستیابی به لایه های مختلف زمین باید از حفاری ژئوتکنیک استفاده کرد. این در واقع روشی است , که مهندسین زمین شناسی برای به دست آوردن نمونه شاهد , در پیش می گیرند. بدین منظور باید لوازم مخصوص حفاری ژئوتکنیک , به کار گرفته شود. به طور کلی حفاری ژئوتکنیک به دو شیوه انجام می پذیر که این دو شیوه، شیوه های دستی و ماشینی هستند. بدیهی است , که در هر کدام از این روش ها تجهیزات خاصی کاربرد دارند.

حفاری ژئوتکنیک , در عمق بیش از سی متر ممنوع می باشد اما در برخی شرایط که امکان استفاده از تجهیزات مکانیزه وجود ندارد راهی جز استفاده از روش دستی وجود نخواهد داشت. به عنوان مثال در حفاری هایی با عمق کمتر از بیست متر برای نمونه برداری اجرای حفاری ژئوتکنیک به روش ماشینی صرفه اقتصادی به همراه ندارد. بنابراین روش دستی در عین , خطرساز بودن جایگزین می شود. از جمله پر کاربردترین دستگاه های حفاری ژئوتکنیک می توان به انواع مته، ماشین حفاری، دستگاه hds 500 اشاره کرد.

ابزار و تجهیزات حفاری ژئوتکنیک دستی :

در حفاری ژئوتکنیک به روش دستی از مته های مختلف همچون مته دستی، مته چنگکی، مته حلزونی و مته فنری استفاده می شود , که در ادامه انواع این مته ها را بررسی خواهیم کرد.

مته دستی :

مته دستی در حفاری ژئوتکنیک قادر است عمقی در حدود 10 تا 30 متر در لایه های زمین ایجاد کند. این عمق در واقع به جنس لایه ها و توان فیزیکی کارشناس حفاری بستگی دارد.

یکی از ابتدایی ترین نوع حفاری ها، حفاری دستی چاه به حساب می آید. این روش هنوز هم که هنوز است مورد استفاده قرار می گیرد. در این نوع حفاری از نیروی انسانی استفاده می شود و هیچ نیروی ماشینی و مکانیکی مورد استفاده قرار نمی گیرد. در این نوع حفاری فرد به کمک یک دست عامل نقوذی میله نوک دار یا قلمی و با دست دیگر به کمک چکش یا پتک ضربه های محکمی را بر سر میله موجود وارد می نماید .

تا پایان کار حفاری به همین روال ادامه می یابد تا نتیجه کار به دست بیاید. این نوع حفاری با سرعت بسیارکمی انجام می شود  و نتیجه خوبی ندارد.
در این نوع حفاری بسته به جنس زمینی که حفاری در آن صورت می گیرد عمق چاه تعیین می گردد. اگر جنس زمین سفت و غیر ریزشی باشد می توان روند حفر را تا رسیدن به سطح آب ادامه داد که در اکثر مواقع متراژی بیش از 100 متر دارند. با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی دستگاه هایی با عنوان پمپ های کف کش ساخته شدند که می توان از آن ها به عنوان تخلیه کننده , آب ورودی به چاه استفاده نمود.

هم چنین برای ان که فرد داخل چاه بتواند نفس بکشد , می توان از دستگاه دمنده هوا کمک گرفت. برای آن که بتوان از ریزش دیواره های چاه های سست جلوگیری نمود می توان از روش طوقه چینی و یا حتی بتن ریزی استفاده نمود.

دستگاه های موجود:

برای حفاری چاه به روش دستی می توان لوازم زیادی را به کار برد. این ابزار را می توان به شرح زیر بیان کرد:

1.چرخ چاه .
2.دلو.
3.کلنگ.
4.دمنده هوا.
5.کابل انتقال برق روشنایی.
6. فرغون.
7.کمربند ایمنی.

چرخ چاه: یکی از لوازمی که می توان از آن ها در حفاری چاه ها استفاده کرد چرخ چاه می باشد. این ابزار وسیله ای است که از آن برای انتقال مواد از عمق چاه به بیرون و هم چنین بر عکس آن استفاده می گردد. این چرخ را می توان بر روی قسمت دهانه چاه نصب کرد.
دلو: یکی دیگر از لوازم مخصوص حفاری دلو ها می باشند. دلو ها از لاستیک منجید دار، برزنت ساخته می شوند و می توان از ان ها برای انتقال مواد استفاده کرد.

کلنگ: و اما مهم ترین و پر کاربردترین ابزاری که می توان از ان برای حفر چاه استفاده نمود کلنگ ها می باشند. این وسیله را می توان برای کندن زمین به کار گرفت.

قرارداد حفر چاه دستی:

برای حفاری هر چاهی قبل از شروع کار باید یک قرار داد نوشته شود. این قرار داد باید در برگیرنده مواردی مانند مشخصات طرفین قرارداد (پیمانکار و کارفرما)، نوع چاه، حجم حفاری، محاسبات و مشخصات فنی پروژه، مبلغ قرارداد، نحوه پرداخت، مدت قرارداد و تعهدات پیمانکار و کارفرما ، موارد فسخ و همچنین دوره تضمین قرارداد باشد. که به امضای طرفین برسد.

نکات اجرایی عملیات حفر چاه آب دستی کدام اند؟!

قبل از آن که بخواهید فعالیت حفر چاه را آغاز نمایید , باید به بررسی موارد لازم بپردازید. این بررسی ها می توانند شامل بررسی وجود قنات های قدیمی، فاضلاب و پی ها، جنس خاک، لایه های زیر زمینی، تاسیساتی همچون آب ، برق ، گاز ، تلفن و … باشند.

برای شروع حفاری به روش دستی , در ابتدا به حداقل دو نفر نیاز می باشد. پس از ان و با افزایش عنق چاه تعداد به سه نفر افزایش می باید. هم چنین با  افزایش مجدد عمق چاه، نفر بعدی به عنوان نیروی کمکی برای کلنگ دار وارد عمل می شود و فعالیت خود را آغاز می نماید.

برای ان که بتوانید ایمنی کارگران را ایجاد کنید و مانع از ریزش اطراف چاه و یا سقوط , از کنار دهانه شوید می توانید در قسمتی از محیط که محل ایستادن کارگران می باشد تخته و یا الوارهای زیرپایی قرار دهید. این تخته ها از مقاومت و پهنای بسیار بالایی برخوردارند. هم چنین برای آن که از سقوط خاک و سنگ به داخل چاه دور دهانه جلوگیری کنید . می توانید آستانه ای به ارتفاع حداقل ۱۵ سانتی متر با مصالح مقاوم و با کیفیت بسازید و ایمنی کامل را ایجاد نمایید.

حال زمانی که چاه به یک عمقی رسید که خاک نیاز به استحکام داشت باید به طوقه چینی بپردازید و این استحکام را به وجود بیاورید. در شرایطی که خاک به روش دستی در زمین ها ریخته شده باشد طوقه چینی به بعد از مرحله برداشتن خاک محول می شود. حال ممکن است , موقعیتی برای مقنی چاه که در عمق بسیار زیادی وارد شده است . به وجود بیاید و شرایط تنفس نداشته باشد به همین دلیل قبل از آن که مقنی وارد چاه شود باید ابزاری برای هوادهی و کمک کننده تنفسی آن تهیه نمایید.

مزایا و معایب حفاری چاه آب دستی کدام اند؟!

 از برجسته ترین معایبی که می توان برای حفاری چاه به روش دستی به حساب آورد خطرات جانی می باشد. این خطرات می تواند شامل سقوط اجسام به درون چاه و خفگی ناشی از کمبود اکسیژن برای مقنی باشد. هم چنین یکی دیگر از معایب موجود در این روش سرعت بسیار پایین حفاری می باشد و کار بسیار کند پیش خواهد رفت. هم چنین عمق چاه هایی که به این روش حفاری می شوند محدود هستند.

حال می توان مزایایی را نیز برای این روش در نظر گرفت. از جمله این مزایا می توان به قیمت بسیار پایین حفاری چاه  به روش دستی اشاره کرد که تفاوت بسیار زیادی با قیمت حفاری به روش ماشینی دارد. هم چنین این روش از انعطاف پذیری بالایی برخوردار می باشد.

هزینه حفاری چگونه است؟!

موارد بسیار زیادی می توانند , در قیمت و هزینه حفاری چاه به روش دستی تاثیر گذار باشند. یکی از این عوامل را می توان نوع زمین به حساب آورد. هم چنین عمق مورد نظر نیز می تواند , بر هزینه حفاری تاثیر بگذارد. ولی با همه این شرایط، همان طور که گفته شد این روش قیمت بسیار کمتری نسبت به روش ماشینی دارد.

(حفاری به روش های گوناگونی انجام می شود یکی از این روش ها روش دستی و سنتی است .)

حفاری های چاه آب با وسایل ها و ابزار گوناگونی انجام می پذیرد که بشر از زمانهای قدیم با انها اشنایی داشته و با گذشت زمان , برای تکامل و پیشرفت این ابزارها همت گماشته و قدرت وسرعت حفاری را افزایش داده است . روش های متداول حفر چاه های اب علی رغم گوناگونی دستگاه ها و وسایل حفاری در یکی از سه گروه زیر قرار می گیرند

1. دستگاه حفاری دستی .
   1. دستگاه حفاری ماشینی.
   2. دستگاه حفاری دستی – ماشینی.

دستی : کلیه چاه هایی که نیروی کار آن انسان است در این گروه قرار میگیرند هر چند که در عمل برای حفر و انتقال مواد از وسایل ماشینی و پیشرفته مانند : چکش های بادی پمپ اب و قرقره وینچ استفاده میشود .

نکته در مورد حفاری دستی چاه :

نکته : ویژگی عمده این گونه چاه های قطر بیشراز70 سانتی متر آن هاست که گاه تا حدود سه متر هم می رسد .

 

روش حفاری چاه های دستی  :

در این روش مقنی به کمک ابزار هایی که در زیر نام برده می شود عمل حفر و انتقال مواد را انجام میدهد در زمان حاضر ماشین آلات و ابزار پیشرفته صنعتی نیز به این منظور استفاده می شود از این نظر ابزار های حفر و انتقال را می توان به دو دسته زیر تقسیم کرد

وسایل دستگاه حفاری برای حفر و انتقال در این دسته شامل :

کلنگ ، بیلچه، قلم، چکش، چرخ چاه ، قرقره ، تناب، دلو ، سپر های محافظ وبالاخره دم برای دمیدن هوا به قعر چاه است.استفاده ازمواد منفجره برای حفاری در تشکیلات سخت نیز از قدیم متداول بوده است

ابزارهای پیشرفته دستگاه حفاری دستی :

در , سالهای اخیر برای سرعت بخشیدن و در عین حال تسهیل در امر حفاری  ابزار الات و ماشین الات پیشرفته , در خدمت حفاری دستی درآمده که اهم آنان عبارت اند از  :

• سه پایه یا چهار پایه مجهز به بالا بر ( وینچ با کابل ) .
• دلو یا بشکه های مخصوص.
• مته های چکشی و کمپرسور.
• پمپ های مختلف گلکش برای تخلیه اب و ایجاد افت سطح اب برای ادامه حفاری.

مته چنگکی دستگاه حفاری :

چنانچه هدف از حفاری ژئوتکنیک به روش دستی نمونه برداری از خاک های به هم چسبیده و دانه ریز باشد از مته چنگکی استفاده می شود. قطر مته چنگکی در حدود 100 تا 200 میلیمتر می باشد.

مته حلزونی دستگاه حفاری :

مته حلزونی یا مته پیچشی شباهت زیادی به مته چنگکی دارد با این تفاوت که هم قادر به نمونه برداری از خاک های دانه , ریز و به هم چسبیده می باشد و هم قادر است از خاک های غیر چسبناک نمونه برداری کند. در واقع می توان از آن برای نمونه برداری از هر نوع خاکی استفاده کرد .با این حال بیشتر برای نمونه برداری از خاک های خشک از آن استفاده می شود. قطر مته حلزونی در حدود (50 تا 100 )میلی

متر, می باشد.

مته فنری دستگاه حفاری :

این مته ساختاری مشابه فنر دارد و از آن برای حفاری ژئوتکنیک در چاه هایی که دارای عمق بالایی هستند استفاده می شود.

حفاری ژئوتکنیک به روش دستی هزینه کمتری به دنبال خواهد داشت و انعطاف پذیری بالایی دارد اما باید این نکته را نیز به خاطر داشت که ممکن است خطرات جانی برای نیروی کار ایجاد کند.

در روش دستگاه حفاری دستی ممکن است نیروی کار دچار کمبود اکسیژن و خطر خفگی شود و یا زیر ریزش آوار بماند. همچنین ممکن است در حین پیشروی در حفاری با سنگ یا چاه فاضلاب برخورد صورت پذیرد و در این شرایط باید تغییر موقعیت در گمانه ایجاد شود. بنابراین بهتر است که تا جای ممکن از تجهیزات حفاری ماشینی در حفاری ژئوتکنیک استفاده شود.

تجهیزات مورد نیاز حفاری ژئوتکنیک به روش ماشینی

روش های ماشینی در دستگاه حفاری ژئوتکنیک شامل روش هایی چون ضربه ای، شستشویی و مته ای می شود. دردستگاه حفاری ژئوتکنیک به روش ماشینی با انواع مته های مخصوص طرف هستیم که به جای استفاده مستقیم توسط نیروی انسانی با استفاده از ماشین آلات به کار گرفته می شوند.

مته های مورد استفاده در روش ماشینی شامل مته حلزونی پیوسته توپر و مته حلزونی پیوسته توخالی می شوند. و اما کاربرد این دو نوع مته چگونه است؟

• استفاده از مته حلزونی توپر در دستگاه حفاری ژئوتکنیک به روش ماشینی

در این شیوه از حفاری ژئوتکنیک، مته حلزونی توپر درون گمانه قرار گرفته و رو به سمت جلو پیشروی می کند. به موجب نیروی هیدرولیکی شاهد چرخش همزمان سر مته و پیشروی آن درون خاک خواهیم بود. زمانی که در فرآیند حفاری به عمق دلخواه رسیدیم فرآیند حفاری متوقف می شود و مته از درون گمانه بیرون کشیده می شود. دستگاه حفاری

• استفاده از مته حلزونی توخالی در حفاری ژئوتکنیک به روش ماشینی

دستگاه حفاری ژئوتکنیک ماشینی با استفاده از مته حلزونی توخالی شباهت زیادی به دستگاه حفاری ژئوتکنیک با استفاده از مته توپر دارد. شباهت این دو ابزار بدین دلیل است که هر دو با پیشروی در گمانه قطعات خرد شده سنگ و خاک را به سمت بیرون هدایت می کنند.

تنها تفاوت این دو در این است که در استفاده از مته حلزونی توخالی دیگر نیازی به خروج اوگر از داخل گمانه برای نمونه گیری نیست و می توان نمونه گیری را در همین حالت نیز انجام داد.

• استفاده از دستگاه hds-500 در دستگاه حفاری ژئوتکنیک به روش ماشینی دستگاه حفاری

این دستگاه های حفاری در حفاری ژئوتکنیک زمانی استفاده می شود که امنیت و ایمنی در اولویت باشد. این دستگاه حفاری دارای ساز و کاری هیدرولیکی می باشد , و بدین وسیله , دارای دقت بالایی در اندازه گیری ابعاد و عمق حفاری دارد. این دستگاه به عنوان یکی از دقیق ترین دستگاه های حفاری ژئوتکنیک قادر است حفاری را به شکلی پر سرعت و بسیار ظریف اجرا کند .

چرا , که زاویه فعالیت آن از صفر تا نود درجه می باشد. بدنه فلزی این دستگاه موجب شده تا قدرت بالایی داشته باشد,و به راحتی در اثر وارد شدن ضربه دچار آسیب نشود. گاهی اوقات نیاز است که در کنار استفاده از دستگاه حفاری ژئوتکنیک( hds-500 ) از مته های حفاری دستی , نیز استفاده میشود .

ابزارآلات مختلفی , برای حفاری ژئوتکنیک , مورد استفاده قرار می گیرند که تعدادی از آن ها شامل تجهیزات مورد نیاز برای حفاری ژئوتکنیک دستی و تعدادی شامل تجهیزات , لازم برای حفاری ژئوتکنیک ماشینی می باشند. از انواع مته ها در, حفاری ژئوتکنیک دستی استفاده می شود. آنچه که مته های مختلف را از هم متمایز می کند.

قطر آن ها و نوع کاربری شان می باشد. استفاده از ابزارآلات ماشینی دردستگاه حفاری ژئوتکنیک , می توان درصد ایمنی را بسیر بالا ببرد و در عین حال هزینه های پروژه را افزون کند. بنابراین اگر با هدف کاهش , هزینه ها یا ساده سازی فرآیند حفاری قصد دارید از تجهیزات حفاری ژئوتکنیک به روش دستی استفاده کنید نکات ایمنی را به طور کامل رعایت کنید.

دستگاه حفاری ماشینی ژئوتکنیک :

به منظور بررسی , و مطالعات خاک و به دست آوردن نمونه در زیر لایه های زمین از حفاری استفاده می شود که عمده ترین روش آن حفاری ماشینی ژئوتکنیک نام دارد. از لحاظ کلی حفاری ژئوتکنیک به دو دسته ماشینی و دستی تقسیم می شود. هر کدام از این روش ها بسته به امکان عملیات , و شرایط ایمن، صورت می پذیرد.

در واقع , روش ماشینی به عنوان مجهزترین روش برای حفاری زمین شناخته شده است و تنها روشی است که نظام مهندسی آن را تایید رسمی می کند. اما در رابطه با این روش باید گفته شود که دارای شیوه های دیگری با نام های دیگری در دل خود است. در این بخش ما قصد داریم به بررسی دقیق حفاری های ماشینی ژئوتکنیکی بپردازیم. برای آشنایی با اصول , شیوه کار در این روش تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.

دستگاه حفاری ماشینی ژئوتکنیک چیست؟

در پروژه هایی که عمق زمین حفاری بیش از 30 متر در نظر گرفته شده است، بنا بر دلایل و مسائل ایمنی لازم است که به طور حتمی از روش ماشینی استفاده شود. برخی در گمانه هایی که عمق کمتر, از 20 متر تعیین شده است، از روش ماشینی استفاده نمی کنند، زیرا هزینه هایی می تواند در بر داشته باشد. با این حساب وقتی صحبت از روش حفاری ماشینی ژئوتکنیک می شود ما با روشی , در مقابل روش دستی طرف هستیم که هزینه هایی به مراتب بیشتر دارد.

حفاری ژئوتکنیک ماشینی به نام حفاری با دستگاه نیز شناخته شده است که در واقع نوعی حفاری زمین است . که بر اساس آن زمین با قطر 10 الی 20 سانتی متری توسط دستگاه حفر می شود. بیشترین قابلیت حفاری با دستگاه , را باید در عمق های بیشتر جستجو کرد. حفاری با استفاده از ماشین، خود دارای روش های مختلفی است که از آن ها می توان به حفاری ژئوتکنیک شستشویی، ضربه ای، دورانی و مته ای اشاره کرد. در ادامه به توضیح مختصر انواع حفاری ماشینی ژئوتکنیک خواهیم پرداخت.

انواعی روش های دستگاه حفاری ژئوتکنیک با دستگاه :

هدف اصلی از وجود تنوع در روش های ماشینی برای حفاری ژئوتکنیک این است که بتوان بسته , به شرایط مختلف خاک و سنگ، اقدام به نمونه برداری کرد. در واقع برخی از خاک ها یا سنگ ها داری سطوح سخت و نرم هستند , و علاوه بر این برخی از روش های حاکی از هدف های خاکبرداری یا اکتشاف نیز هستند.

ژئوتکنیک شستشویی (Wash boring Drilling) :

در روش حفاری ژئوتکنیک شستشویی که یکی از متداول ترین روش هاست، مته ای در خاک قرار می گیرد  که در آن سوراخ هایی وجود دارد. سوراخ های موجود در مته، آب را با فشار زیاد وارد می کند که خاک در این حالت شسته می شود. این حفاری بیشتر در نهشته های نرم، نیمه سخت و سنگ های هوازده کاربرد دارد.

ژئوتکنیک ضربه ای (Percussion Drilling) :

روش دیگر با نام ضربه ای دردستگاه حفاری ماشینی ژئوتکنیک برای ضربه زدن و خرد کردن سنگ یا خاک استفاده می شود. در روش حفاری ضربه ای، هنگام حفاری در سنگ، نمونه های دست نخورده بسیاری به دست می آید. چنین نمونه هایی در خاک عموما دست خورده و بهم ریخته است. برای حفاری چاه عمیق، حفاری ضربه ای بسیار کاربرد دارد.

ژئوتکنیک دورانی (Rotary Drilling) :

برای حفر گمانه در انواع زمین های خاکی و سنگی تا اعماق زیاد، از روش دستگاه حفاری ژئوتکنیک ماشین دورانی استفاده می شود. قطر گمانه در این روش، 40 الی 200 میلی متر است که سرعت حفاری نیز در این روش به  نسبت سایر روش ها بیشتر می باشد. در پروژه های اکتشافی و بهره برداری از گاز و نفت، از روش دورانی استفاده می شود. باید بدانید که این روش به دلیل پیچیدگی و برخی محدودیت های ویژه دارای هزینه های بسیاری است.

حفاری ژئوتکنیک مته ای :

این روش که حفاری , با اوگر باکت نام دارد، از جمله روش های حفاری ماشینی ژئوتکنیک ارزان و ساده محسوب می شود. این روش در دل خود بسته به نوع مته دارای حفاری های گوناگونی است. از روش های گوناگونی که بسته به مته در روش دستگاه حفاری مته ای استفاده می شود می توان موارد زیر را در نظر داشت:

• مته حلزونی پیوسته تو پر .
• مته حلزونی پیوسته تو خالی .

عوامل موثر در حفاری ژئوتکنیک با استفاده از دستگاه :

همانطور که اشاره شد، از عمده ترین روش های حفاری باید به روش حفاری ماشینی , ژئوتکنیک اشاره کرد. این روش بسته به عوامل گوناگونی می تواند هزینه هایی برای مصرف کننده , خود در بر داشته باشد. به طور کلی  عوامل موثر در استفاده از این روش چه از نظر هزینه و چه از نظر کاربری به شرح زیر است:

• محل حفاری .
• عمق حفاری .
• تعداد گمانه ماشینی .
• نوع و جنس زمین .

انجام دستگاه حفاری آزمایش خاک به صورت دستی، کاری ارزان است. یک نفر می تواند , با کندن یک چاه به صورت , دایره‌ای یا مربعی مقداری از خاک را تا عمق مورد , نظر برداشته و آن را به آزمایشگاه خاک برای , بررسی تحویل دهد. اما این نوع حفاری باعث نمی شود که به ما مجوز ساخت و ساز بدهند. برای گرفتن برگ سبز، آزمایش خاک حتما باید توسط دستگاه‌های , حفاری آزمایش خاک انجام شود.

روش حفاری , آزمایش خاک ماشینی یک روش اصولی و درست با استفاده از دستگاه های حفاری مانند( دستگاه حفاری راسول )  می‌باشد؛ که هزینه آن از روش دستی بیشتر است. اما این هزینه باز هم بستگی به محل حفاری و موقعیت مکانی محلی که می خواهیم , برای آزمایش خاک حفاری کنیم، دارد. در این روش دستگاه در محلی که می خواهیم آزمایش انجام دهیم، با قطر (10 الی 20 ) سانتی متر حفاری را انجام می دهد.

هر چه تعداد طبقات ساختمان بیشتر باشد متراژ حفاری هم زیادتر می‌شود. با افزایش متراژ حفاری تعداد گمانه‌ها هم بالطبع بیشتر می‌شوند و هزینه افزایش می‌یابد. در ضمن نوع آزمایشات صحرایی , که انجام می شود و عمق حفاری آزمایش خاک نیز از عوامل موثر بر قیمت حفاری و آزمایش خاک هستند. در فصل‌های سرد سال مثل پاییز و زمستان که ساخت و ساز ها کمتر است . هزینه آزمایش و حفاری هم کمتر است.

تست , خاک یکی از کارهای لازم پیش از ساخت ساختمان‌های بلند و عظیم است. با انجام این آزمایش می‌توانید تیپ خاکی که می‌خواهید در آن محل ساخت و ساز داشته باشید را بشناسید. سپس با توجه به آن از مصالح مخصوص و مناسب استفاده کنید.

خوب است بدانید اگر این تست را انجام ندهید، نظام مهندسی به شما می گوید باید از قوی‌ترین مصالح و سازه برای ساختمان استفاده کنید. در صورتی که ممکن است , نیاز به هزینه کردن زیاد نداشته باشید. پس با انجام این تست و حفاری آزمایش خاک می‌توانید , از ایجاد هزینه های مازاد جلوگیری کنید. سپس ساختمانی مقاوم در برابر زلزله و فرونشست بسازید.

بر حسب نوع دستگاه حفاری  روش های حفاری به سه گروه تقسیم می شوند:

۱) حفاری ضربه ای

۲) توربینی

۳) دورانی

حفاری ضربه ای (Cable Tool Drilling)

حفاری کابلی

در گذشته از دستگاه حفاری  ضربه زن استفاده می شد. این دستگاه از یک دلوچه فولادی سخت و لبه تیز تشکیل شده است که به انتهای یک طناب فلزی بسته می شود و با ضربه یک جرثقیل در زمین فرو می رود و چاه به تدریج حفر می شود. این روش حفاری تنها در اعماق کم قابل استفاده بود و امروزه کاربردی ندارد.

انرژی مورد نیاز برای سیستم حفاری ضربه ای از رابطه زیر محاسبه می شود:

E: انرژی به ازای نواختن هر ضربه.

P: فشار هوای پیستون.

A : سطح مقطع پیستون.

S: طول مسیری که پیستون حداکثر فشار را وارد می کند.

W : وزن پیستون.

 حفاری توربینی (Turbo Drilling)

در این روش، گل دستگاه حفاری با فشار روی مته ریخته می شود و از این طریق مته به حرکت در می آید. در اثر چرخش , مته و لوله های حفاری، زمین حفر می شود. این نوع چرخش مته را می توان با چرخش توربین های آب و یا موتورهای درون چاهی مقایسه کرد. 

حفاری دورانی (Rotary Drilling)

rotary drilling

در این نوع حفاری، ابتدا میز دوار (Rotary Table) با کمک نیروی مکانیکی، برقی یا هر دو، به گردش در می آید. این چرخش، به لوله شش بر یا چهاربر، به نام کلی (Kelly)، منتقل می شود. و با چرخش این لوله، تمام لوله های حفاری و بالاخره مته حفاری , به چرخش در می آید و عمل حفر زمین انجام می شود. میز دوار تقریبا در پایین دکل حفاری نصب شده و به وسیله موتور دوار به حرکت در می آید.

چون اکنون تقریبا تمام چاه های نفت با دستگاه های حفاری دورانی حفر می شوند، به شرح بسیار خلاصه , از این دستگاه پرداخته می شود. دستگاه های حفاری دورانی در طی تاریخ صنعت نفت، به دلیل تجارت وسیع در سراسر جهان و کار در شرایط طبیعی متفاوت، تکامل یافته و به صورت کنونی در آمده اند. دستگاه حفاری خشکی شامل برج و دکل دستگاه حفاری است .

که روی سکوی حفاری و زیربنای آن قرار دارد. موتورهای دیزل به طور مستقیم با تولید برق، نیروی مکانیکی لازم برای دستگاه حفاری را تأمین می کنند. جرثقیل بسیار پرتوانی (Drawworks) که دارای جعبه , قرقره ثابت (Crown Block)، جعبه قرقره متحرک , (Traveling Block) و کابل بسیار قوی (Wire Line) می باشد، برای بالا و پایین بردن لوله های حفاری و تحمل بخشی از وزن آنها در زمان حفاری به کار گرفته می شود. بدیهی است .

دکل و جرثقیل باید تحمل وزن لوله ها را که با عمق افزایش می یابد داشته باشند. بنابراین، هر دکل دستگاه حفاری , دارای توان حداکثری است که بیش از آن قادر به حفاری نخواهد بود. این توان را، سازنده دکل همراه با سایر مشخصات فنی اعلام می کند. بخش متحرک دکل از ته چاه به بالا شامل مته، لوله هایی با جدار ضخیم و مقاوم (Bit Sub) که دستگاه حفاری تحت فشار قرار می گیرند و طوق مته (Drill Collars)، می باشد.

پس از آن، لوله های حفاری (Drill Pipes) که حرکت دورانی را از سر چاه به طوق مته و مته منتقل می کنند قرار دارند. لوله های حفاری، از طوق مته نازک تر بوده از این رو دارای قطر کم تر از آن هستند و هنگامی که دستگاه حفاری اغلب تحت کشش قرار دارند. مته، طوق مته و لوله های حفاری را رشته حفاری (Drill String) می نامند. لوله های دستگاه حفاری از بالا و در سطح زمین به میله ای چهاربر یا شش بر (Kelly) که توخالی است پیچ می شوند. طول میله چندبر در حدود چهل فوت می باشد .

و از داخل حفره ای هم اندازه مقطع خود در میز دوار عبور می کند. میز دوار (Rotary Table) دستگاهی است . که میله چهاربر یا شش بر و در نتیجه تمام رشته حفاری را می چرخاند. میله چندبر از بالا به هرزگرد یا مفصل دوار (Swivel) متصل می گردد. این مفصل دوار دارای یاتاقانی است که بخش متصل به میله چندبر در آن به طور آزاد می چرخد.

در حالی که بدنه مفصل ثابت بوده و به وسیله قلابی (Hook) به جعبه قرقره متحرک متصل می گردد. انتهای لوله خرطومی (Rotary Hose) که لوله بسیار محکمی است و تحمل فشار پمپ های حفاری را دارد . به مفصل وصل است که از طریق آن، گل حفاری به داخل مفصل دوار، میله چندبر و رشته حفاری پمپ می شود.

زیر سکوی دستگاه حفاری، دستگاه های طغیان شکن (B.O.P.) قرار دارند , که در حالت عادی، میله چندبر، لوله های حفاری، طوق مته و مته به راحتی از داخل آن عبور می کنند؛ ولی در موارد خطر و فوران چاه، می توانند, فاصله چاه با رشته حفاری را که فضای حلقوی (Annulus) نامیده می شود مسدود نموده و از خروج ناخواسته سیال از چاه جلوگیری نمایند. بین میله چندبر و ته مته دریچه یک طرفهای قرار دارد .

که گل دستگاه حفاری از طریق آن به داخل رشته دستگاه حفاری چاه  وارد می شود، ولی دریچه , در جهت عکس، مانع عبور سیال می گردد. این دریچه، شیر اطمینانی است که در هنگام طغیان چاه ارتباط فضای داخل رشته حفاری را با خارج قطع می کند و در اصطلاح Kelly Cock نامیده می شود.

دستگاه های حفاری دریایی مانند : دستگاه های حفاری دورانی خشکی هستند؛ با این تفاوت که روی سکویی روی آب قرار می گیرند. ممکن است پایه های سکو در کف دریا قرار گیرد که دکل بالابر نامیده می شود. این نوع دکل ها در آبهایی در حد ارتفاع پایه می توانند فعال باشند , که آنها را محدود به آبهای کم عمق می سازد. دکل های دریایی دیگر نیز وجود دارند که روی زیربنای غوطه ور یا نیمه غوطه ور قرار دارند .

و قادرند در آبهای عمیق تری نسبت به دکل بالابر، حفاری نمایند. پس از کشف نفت در نفت گیرهای زیر دریایی، برای توسعه این نوع میدان ها اغلب , از سطح یک سکوی حفاری، چندین چاه انحرافی حفر می نمایند. درباره انواع دکل به تفصیل توضیح داده خواهد شد.

لوازم دستگاه حفاری دورانی :

• لوازم دستگاه حفاری دو دسته اند:

۱)  لوازم بیرون چاه: دکل حفاری، بالابرها، موتورها و پمپ ها .

۲) لوازم داخل چاه :رشته لوله دستگاه حفاری و جداری.

ستگاه حفاری تونل (به انگلیسی : Tunnel Boring Machine) یا تی‌بی‌ام (TBM) که با نام مول (به انگلیسی : Mole) نیز شناخته می‌شود، دستگاهی است که برای حفاری تونلها  از آن استفاده می‌گردد. این دستگاه با استفاده از یک سطح مقطع  مدور، قادر است در قشرهای خاکی و سنگی زمین حفاری کند. این نوع از ماشین‌آلات توانایی ایجاد حفره در هر نوع زمینی.

از سنگ سخت گرفته ماسه تا را دارد. قطر تونل‌هایی که این دستگاه ایجاد می‌کند در محدوده یک متر (با استفاده از میکرو-تی‌بی‌ام‌ها) تا نزدیکی ۱۶ متر (تی‌بی‌ام‌های امروزی) قرار دارند. برای کندن تونل‌هایی که کم‌تر از یک متر قطر دارند، به‌طور معمول، به جای استفاده از تی‌بی‌ام‌ها، از روش ساخت و ساز  بدون گودال یا حفاری افقی استفاده می‌کنند.

دستگاه‌های حفاری تونل، به‌عنوان جایگزینی برای روش‌های حفاری و انفجار صخره‌ها و کندن زمین با دست مورد استفاده قرار می‌گیرد. تی‌بی‌ام‌ها مزایایی همچون کاهش تعرض به زمین‌های مجاور و ایجاد دیوارهای نرم در تونل را دارند. این دستگاه به صورت قابل توجهی هزینه استرکشی تونل را کاهش می‌دهد که خود این باعث شده برای استفاده در مناطق به شدت شهرنشین مناسب باشند.

ایراد عمده این دستگاه قیمت بالای آن است. تی‌بی‌ام‌ها برای استفاده در ساخت‌وسازها گران‌قیمت بوده و آن‌ها را به سختی می‌توان جابجا کرد. هرچند با وجود طویل بودن تونل‌های مدرن، هزینه استفاده از دستگاه‌های حفاری تونل، در مقابل روش‌های سنتی حفر و انفجار به مراتب پایین‌تر است. به همین دلیل تونل سازی با دستگاه‌های تی‌بی‌ام در یک پروژهٔ کوتاه تأثیر بیشتری دارد.

بزرگترین تی‌بی‌امی که تاکنون ساخته شده با قطر ۱۵٫۴۳ متر توسط کارخانه المانی هر نکنشت  برای پروژهٔ اخیری در شانگهای چین  ساخته شده‌است. این دستگاه برای حفاری زمین سستی حاوی ماسه و خاک  رس ساخته شده بود. بیشترین قطر مربوط به تی‌بی‌ام‌هایی که برای زمین‌هایی با سنگ‌های سخت ساخته شده‌اند توسط شرکت رابینز برای پروژه تونل نیاگارا  تولید شده‌است.

این دستگاه برای حفاری تونلی برق‌آبی در زیرابشار نیاگارا  استفاده شد. دستگاه تی‌بی‌ام مذکور به نام «بکی بزرگ»، با اشاره به سد برق‌آبی «سر آدام بک» نام گذاری شده‌است که این دستگاه، تونلی برای دسترسی اضافی به آن حفاری می‌کند.

تاریخچه دستگاه حفاری :

نخستین سپر محافظ تونل، توسط سر مارک ایزامبارد برونل در سال ۱۸۲۵ و برای حفاری تونل تِیمز ساخته شد. اگرچه این ابتکار تنها به منظور ساخت یک سپر بوده و شامل ساختن یک دستگاه حفاری تونل کامل نبود؛ اما عملیات حفر تونل‌ها نیاز داشت که با استفاده از روش‌های استاندارد حفاری به سرانجام برسد.

مشهور است که نخستین دستگاه حفاری ساخته شده، هنری-جوزف م

 یک دستگاه برش کوه بوده‌است. این دستگاه در سال ۱۸۴۵ به سفارش پادشاه سار دینیا  و به منظور حفر تونل ریلی فرجوس از میان رشته‌کوه‌های الپ ، بین دو کشور فرانسه وایتالیا ساخته شده بود. عملیات ساخت این دستگاه در یک کارخانه اسلحه‌سازی در نزدیکی تورین  و در سال ۱۸۴۶ به پایان رسید.

این دستگاه عبارت بوده‌است از بیش از ۱۰۰مته کوبه‌ای که در قسمت جلویی دستگاهی به اندازه لوکوموتیو نصب شده بود که نیروی رانشی آن از ورودی تونل به صورت مکانیکی اعمال می‌شد. بودجه این پروژه تحت تأثیرانقلاب سال 1384  قرار گرفته و تونل هنوز کامل نشده بود؛ تا اینکه با استفاده از روش‌های مبتکرانه و کم‌هزینه‌ای همچون استفاده ازمته پنوماتیک   پس از ۱۰ سال به بهره‌برداری رسید.

نخستین ماشین حفر تونل ساخته شده درایالات متحده  برای ساختن تونل هوساک در سال ۱۸۵۳ مورد استفاده قرار گرفت. این دستگاه، با چدن  ساخته شده و به نام ماشین برش سنگ انحصاری ویلسون و به نام مخترعی به اسم  ویلسون نام گذاری شد. این ماشین، قبل از شکستن زمین سنگی، ۱۰ فوت را درون سنگ حفاری کرد. تونل مذکور سرانجام بعد از بیش از ۲۰ سال به پایان رسید. در ساخت آن همانند تونل ریلی فرجوس از روش‌های جاه‌طلبانه، کمتر استفاده شد.

در اوایل دههٔ ۱۹۵۰، ف.ک. مایتری برندهٔ  مناقصه احداث سد انحرافیِ اوه واقع درپییر  در ایالت داکوتای جنوبی  شد که با مشاورهٔ جیمز س. رابینز (بنیان‌گذار شرکت رابینز) حفاری زمین‌های سنگ رسی پییر شیل را که مشکل‌ترین عملیات حفاری زمین‌های سنگ رسی در آن زمان بود شروع کرد. شرکت رابینز دستگاهی درست کرد که قادر بود ۱۶۰ فوت از زمین‌های سنگ رسی را در بیست‌وچهار ساعت حفر کند که نسبت به روش‌های رایج در آن هنگام ۱۰ برابر سریع‌تر بود.

چیزی که باعث شد ماشین‌های حفر تونل، کارآمد و مطمئن شوند، اختراع سر گردان آن‌ها بود که به صفحه برش نصب می‌شد. در ابتدا، در دستگاه تی‌بی‌ام رابینز ازچکش های فولادی  چرخشی استفاده کردند که با حرکت دایره  خود زمین پیش‌روی‌اش را حفر می‌کرد؛ اما او سریعاً متوجه این شد که این چکش‌ها، علی‌رغم محکم بودنشان کارایی زیادی ندارند؛ زیرا به محض شکستن و کند شدن،

باید مکرراً با چکش‌های جدید تعویض می‌شدند. این مشکل با جایگزین کردن صفحات برش بادوام‌تر به جای چکش، به‌طور قابل ملاحظه‌ای برطرف شد. در سال ۱۹۵۶ این طرح، برای اولین بار در تونل فاضلاب و رودخانه هامبر با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت (فولی، ۲۰۰۹). از آن زمان تاکنون، در تمام دستگاه حفاری‌هایی که در زمین‌های سخت، با توفیق همراه بوده‌است، از تی‌بی‌ام‌هایی با چرخ‌های برش گردان و صفحات برش مدور استفاده گردیده‌است.

نگاهی به درون بزرگ‌ترین دستگاه حفاری تونل جهان:

بزرگ‌ترین, «ماشین حفاری تونل» (TBM) که زیر شهر سیاتل قرار دارد، قرار است 14 ماه آینده را به دستگاه حفاری یک تونل (2.7 )کیلومتری به عنوان بخشی از یک پروژه 3.1 میلیارد دلاری بگذراند.

بزرگ‌ترین , «ماشین حفاری تونل» (TBM) که زیر شهر سیاتل قرار دارد، قرار است 14, ماه آینده را به دستگاه حفاری یک تونل 2.7 کیلومتری به عنوان بخشی از یک پروژه 3.1 میلیارد دلاری بگذراند.

به گزاش سرویس فناوری خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، هدف از این پروژه جایگزین‌کردن یک پل بتنی است که در زمین‌لرزه سال 2001 آسیب دید.

نخستین ویژگی که توجه هر فردی را به خود جلب می‌کند، اندازه این تونل است، زیرا 99.3 متر طول و 17.5 متر عرض دارد.

چکیدن آب قهوه‌ای‌رنگ موجود در بین شکاف‌های دیوارهای حائل بتنی و فولادی موقت این ماشین عظیم حکایت از آن دارد که سامانه مزبور در زیر شبکه آبرسانی محلی قرار گرفته است.

مسوولیت این ماشین که «برتا» نام گرفته، دستگاه حفاری‌کردن جایگزین برای پل بتنی SR 99 Alaskan Way اعلام شده که اسکلت سیاتل را دور می‌زند.

این پل که در دهه 1950 ساخته شده، در واقع، بزرگراهی دو طبقه است که بیش از نیم قرن روزانه 110 هزار خودرو را حمل می‌کند و محبوب و همزمان مورد انزجار ساکنان محلی بوده است.

برای تعدادی از ساکنان این بزرگراه فرصتی است که می‌توان از نماهای زیبای Puget Sound در طول مسافرت روزانه لذت برد و برای تعدادی دیگر، بزرگراه هیولایی بتنی است که بر فراز اسکله قرار گرفته و آن را از شهر جدا می‌کند.

در تاریخ 28 فوریه سال 2001، زمین‌لرزه‌ای به بزرگی, 6.8 در مقیاس امواج درونی زمین در ناحیه Puget Sound رخ داد که 400 مجروح، یک مرگ در اثر حمله‌قلبی و خسارت قابل‌توجهی به ساختمان‌های قدیمی را به دنبال داشت.

تلاش گسترده‌ای برای مقاوم‌سازی پل‌های این بزرگراه با استفاده از حلقه‌های , بتنی در مقابل بلایای طبیعی آتی انجام شد، اما این سازه به شدت‌ آسیب دیده بود.

گرچه این بنا مرمت شد و بخش عظیمی از آن قابل‌استفاده باقی ماند، مهندسان اطمینان داشتند که طراحی پایه آن بیش از, اندازه سبک بوده و این که پی آن که بر روی ستون‌بندی‌های شناور در خاک قرار گرفته بود، بسیار بی‌ثبات بود.

همچنین این ترس وجود داشت که زمین‌لرزه دیگری این پل را به کلی ویران کند، همان طور که زمین‌لرزه عظیم هانشین در سال 1995 چنین خسارتی را به ژاپن وارد کرد.

مسئولان بیش از 90 جایگزین را مدنظر قرار دادند , که از این میان می‌توان به جایگزین‌کردن پل‌قدیمی با یک تونل اشاره کرد و طرح نهایی به منظور حفاری تونلی جدای از اسکله ارائه شد که , در زیر مرکز شهر و در عمق (61) متری قرار می‌گیرد تا از انباشتی از ستون‌بندی‌ها، کابل‌ها و لوله‌های متعلق به 160 ساختمان بالاتر اجتناب شود.

نخستین ویژگی که توجه هر فردی را به خود جلب می‌کند، اندازه این تونل است، زیرا 99.3 متر طول و 17.5 متر عرض دارد.

چکیدن آب قهوه‌ای‌رنگ موجود در بین شکاف‌های دیوارهای حائل بتنی و فولادی موقت این ماشین عظیم حکایت از آن دارد که سامانه مزبور در زیر شبکه آبرسانی محلی قرار گرفته است.

مسوولیت این ماشین که «برتا» نام گرفته، دستگاه حفاری‌کردن جایگزین برای پل بتنی SR 99 Alaskan Way اعلام شده که اسکلت سیاتل را دور می‌زند.

این پل که در دهه 1950 ساخته شده، در واقع، بزرگراهی دو طبقه است که بیش از نیم قرن روزانه 110 هزار خودرو را حمل می‌کند و محبوب و همزمان مورد انزجار ساکنان محلی بوده است.

برای تعدادی از ساکنان این بزرگراه فرصتی است که می‌توان از نماهای زیبای Puget Sound در طول مسافرت روزانه, لذت برد و برای تعدادی دیگر، بزرگراه هیولایی بتنی است که بر فراز اسکله قرار گرفته و آن را از شهر جدا می‌کند.

در تاریخ 28 فوریه سال 2001، زمین‌لرزه‌ای به بزرگی 6.8 در مقیاس امواج درونی زمین در ناحیه Puget Sound رخ داد که 400 مجروح، یک مرگ در اثر حمله‌قلبی و خسارت قابل‌توجهی به ساختمان‌های قدیمی را به دنبال داشت.

تلاش گسترده‌ای برای مقاوم‌سازی پل‌های این بزرگراه با استفاده از حلقه‌های بتنی در مقابل بلایای طبیعی آتی انجام شد، اما این سازه به شدت‌ آسیب دیده بود.

گرچه این بنا مرمت شد و بخش عظیمی از آن قابل‌استفاده باقی ماند، مهندسان اطمینان داشتند که طراحی پایه آن بیش از اندازه سبک بوده و این که پی آن که بر روی ستون‌بندی‌های شناور در خاک قرار گرفته بود، بسیار بی‌ثبات بود.

همچنین این ترس وجود داشت که زمین‌لرزه دیگری این پل را به کلی ویران کند، همان طور که زمین‌لرزه عظیم هانشین در سال 1995 چنین خسارتی را به ژاپن وارد کرد.

مسئولان بیش از 90 جایگزین را مدنظر قرار دادند که از این میان می‌توان به جایگزین‌کردن پل‌قدیمی با یک تونل اشاره کرد و طرح نهایی به منظوردستگاه حفاری تونلی جدای از اسکله ارائه شد که در زیر مرکز شهر و در عمق 61 متری قرار می‌گیرد تا از انباشتی از ستون‌بندی‌ها، کابل‌ها و لوله‌های متعلق به 160 ساختمان بالاتر اجتناب شود.

.