מכונה לכריית מנהרות – ויקיפדיה
מכונה לכריית מנהרה באדמה או באבן
(הופנה מהדף TBM)
דגם של מכונה לכריית מנהרות שפעלה בבניית מנהרת בסיס הגוטהארד
ראש הקידוח של מנהרה 3 בקו הרכבת המהיר לירושלים דקות ספורות לאחר פריצתה
מכונה לכריית מנהרות (Tunnel Boring Machine - TBM) או מכונת מנהור היא ציוד מכני הנדסי המשמש לחפירת מנהרות בעלות חתך עגול במגוון רחב של סוגי אדמה או סלע. המכונה מסוגלת לחפור בכל תווך מסלע קשה עד חול. קוטר המנהרה נע בין מטר (מתבצע על ידי מיקרו TBM) לכמעט 16 מטרים. כריית המנהרות בעלות קוטר פחות ממטר מתבצעת תוך שימוש בשיטת trenchless או על ידי קידוח אופקי ולא על ידי TBM.
למכונת הכרייה ראש כרייה מסתובב הכולל להבים חזקים במיוחד. במקביל להתקדמות ראש הכרייה בסלע מתבצע פינוי של חומרי הכרייה על ידי מערכת הובלה ייעודית. המכונה מבצעת דיפון סופי של המנהרה על ידי סגמנטים מבטון. לכל מכונת כרייה צמוד מסוע המפנה את העפר והמסלע שמוצא מתוך המנהרה אחורה, לאורך מספר קילומטרים. רכבות עבודה קטנות מעמיסות את כל הציוד והחומר הנדרש לדיפון המנהרה ומובילות אותו עד למקום הנדרש.
מכונה לכריית מנהרות משמשת כחלופה לשיטת "קידוח ופיצוץ" (D&B) ולשיטת "כרייה ידנית" קונבנציונלית בסלע. אחד היתרונות של שימוש ב-TBM היא צמצום פגיעה בשכבות הסלע סביב המנהרה ויצירת קירות מנהרה חלקים יחסית. זה מפחית באופן משמעותי את עלות הטיפול בדפנות המנהרה, והופך את השיטה למתאימה ביותר לשימוש באזורים עירוניים. החיסרון העיקרי הוא בעלויות הרכבת המכונה והובלתה לאתר העבודות, אולם בפרויקטים של בניית מנהרות ארוכות, העלויות האלה הופכות להיות משתלמות לעומת שיטת "קידוח ופיצוץ", הן בזכות יעילות המכונה והן בזכות הקיצור המשמעותי בזמני הביצוע של הפרויקט.
2 סוגי מכונות
3 שימוש במכונות לכריית מנהרות בישראל
3.1 קו הביוב המזרחי של השפד"ן
3.2 קו הרכבת המהיר לירושלים
3.2.1 נתונים טכנים
3.2.2 נתוני המנהרות
3.3 מערכת להסעת המונים במטרופולין תל אביב
3.4 מערכת המים החמישית לירושלים
מגן המנהור הראשון פותח על ידי סר איזמבארד קינגדום ברונל בשנת 1825 לצורך חפירת מנהרה מתחת לתמזה. אך המכשיר עדיין דרש שילוב עבודות חפירה סטנדרטיות לבניית המנהרה.
מכונת כריית המנהרות הראשונה נבנתה על ידי הנרי-יוזף מאוס (Henry-Joseph Maus), וכונתה "פורס הרים". הנרי-יוזף מאוס גויס בשנת 1845 על ידי מלך סרדיניה, כדי לבנות את מנהרת הרכבת פרג'וס (Frejus) בין צרפת לאיטליה, דרך הרי האלפים. המכונה הורכבה בשנת 1846 במפעל צבאי ליד העיר טורינו, והיא כללה כ-100 מקדחים מכנים, שהורכבו בקדמת רכב בגודל של קטר. המהפכות של 1848 השפיעו לרעה על יכולת המימון של הפרויקט, ולכן המנהרה הושלמה רק 10 שנים מאוחר יותר, באמצעות שיטות חדשניות וזולות יותר, כגון מקדחות פנאומטיות.
בארצות הברית, השימוש הראשון במכונת הכרייה היה בשנת 1853 במהלך בניית מנהרת הוסאק (Hoosac Tunnel). המכונה הייתה בנויה מברזל יצוק, והיא כונתה: Wilson's Patented Stone-Cutting Machine, על שם הממציא צ'ארלס וילסון. המכונה הצליחה לכרות 10 מטרים בסלע לפני שהתפרקה. בניית המנהרה הסתיימה באיחור של 20 שנה, כמו במנהרת רכבת פראיז'וס (Frejus), באמצעות שיטות פחות שאפתניות.
בתחילת שנות חמישים של המאה העשרים, פ.ק. מיטריי (F.K. Mitry) זכה בחוזה הסחת סכר Oahe בעיר פייר, בדרום דקוטה. הוא התייעץ עם ג'יימס ס. רובינס, המייסד של חברת The Robbins Company, באיזו שיטה לחפור את האזור הקשה ביותר לחפירה באותו זמן – הנקרא פצלי פייר (Pierre Shale). רובינס בנה מכונה שהייתה מסוגלת לחפור 160 מטר בתוך פצלים ב-24 שעות, פי עשרה מהר יותר מכל שיטה אחרת באותה תקופה.
המצאה של ג'יימס ס. רובינס – ראש מסתובב משולב עם דיסקים חותכים גרמה לפריצת הדרך בשיפור אמינות ויעילות של מכונות כריית המנהרות. המכונות בתכנון החדש פעלו בפרויקט לבניית מנהרה מתחת לנהר האמבר ב-1956. היום כל המכונות לכריית מנהרות משתמשות בראש מסתובב משולב עם דיסקים חותכים.
סוגי מכונותעריכה
מכונות כריית מנהרות מודרניות מורכבות מגלגל מסתובב שנקרא ראש חיתוך, ממערכת היגוי וממערכת הנעה. סוגי מכונות נבדלים לפי סוגי תווך גאולוגים שהם יכולים לכרות:
מכונות כריית מנהרות בסלע קשה.
מכונות כריית מנהרות בקרקע רכה.
נכון להיום המכונה לכריית מנהרות בעלת הקוטר הגדול בעולם (15.43 מ') היא מכונה שנבנתה על ידי חברת Herrenknecht AG עבור פרויקט בשאנגחאי, סין. היא מיועדת לכריית מנהרה בקרקע רכה (חול וחומר). המכונה בעלת הקוטר הגדול בעולם (14.4 מ') לקידוח קרקע קשה (סלע) נבנתה על ידי חברה The Robbins Company עבור Niagara Tunnel Project בקנדה. שם היא שימשה לכריית מנהרה הידרו-חשמלית מתחת למפלי הניאגרה.
בשל מורכבותן קיימות כיום רק שש חברות המייצרות מכונות כרייה (שתי חברות בארצות הברית וקנדה, שתיים בגרמניה, ושתיים ביפן).
שימוש במכונות לכריית מנהרות בישראלעריכה
קו הביוב המזרחי של השפד"ןעריכה
כ-13 ק"מ מקו הביוב המזרחי (קו M) של השפד"ן נכרו באמצעות מכונת כרייה מסוג AVN לכרייה בחול\סלע רך המופעלת בשלט רחוק מתוצרת חברת "Herrenknecht" הגרמנית. כריית המנהרה הסתיימה בשנת 2007.
מכונת כרייה פורצת החוצה ממנהרה מספר 1 בקו הרכבת המהיר לירושלים
במסגרת פרויקט קו הרכבת המהיר לירושלים פועלות 3 מכונות:
מכונה אחת במנהרה מספר 1 מלטרון לשער הגיא.
שתי מכונות נוספות במנהרה מספר 3, הכוללת צמד מנהרות מנחל יתלה ועד נחל לוז. כריית צד אחד של המנהרה הסתיימה באוגוסט 2014.
נתונים טכניםעריכה
המכונה הראשונה הושקה ב-6 בפברואר 2012. מכונות כרייה דומות חפרו את מנהרת התעלה מתחת לתעלת למאנש בין צרפת לאנגליה ואת מנהרת בסיס הגוטהארד בין איטליה לשווייץ ומנהרת ברנר בין איטליה לאוסטריה.
סוג: מכונה 1 (עבור מנהרה מס' 1) – Earth Pressure Balance Machine לכרייה בסלע רך מעורבב עם מים. מכונות 2 ו-3 (עבור מנהרה מס' 3): Hard Rock Single Shield לכרייה בסלע קשה.
אורך: 102 מטר (160 מטר עבור מכונה שנייה ושלישית)
קוטר: 10.036 מטר מכונה 1, 9.99 מטר מכונה שנייה ושלישית.
קצב ממוצע: מכונה 1 – 36 ס"מ בשעה (12 מטר ביום, 360 מטר בחודש, היא פועלת 24 שעות ביממה). מכונות 2 ו-3 – 60 ס"מ בשעה (20 מטר ביום, 500 מטר בחודש, היא פועלת 24 שעות ביממה). ייתכנו אף מהירויות כרייה מהירות מכך בהתאם לתנאי הקרקע ומשתנים אחרים.
משקל: 1,800 טון
תפעול: על ידי חברות זרות ונציגי היצרן "Herrenknecht"
עלות כל מכונה: 100 מיליון שקל
נתוני המנהרותעריכה
מנהרה מס' 1 – מורכבת משתי מנהרות מקבילות באורך של 3.5 קילומטרים כל אחת. בסיום כריית המנהרה הדרומית, המכונה תפורק ותורכב מחדש לכריית המנהרה הצפונית.
מנהרה מס' 3 – מורכבת משתי מנהרות מקבילות באורך של 11.5 קילומטר כל אחת שמתוכן 9 ק"מ כ"א ייכרו בידי מכונות הכרייה.
מערכת להסעת המונים במטרופולין תל אביבעריכה
במסגרת הקו האדום שיבוצע על ידי חברת נת"ע יכרו שתי מנהרות מקבילות, באורך של כ-12 קילומטר כל אחת ובעומק של כ-20 מטר מתחת לאדמה.
כריית המנהרות תתבצע על ידי 8 מכונות כרייה, בארבעה צמדים. כל צמד מכונות כורה שתי מנהרות צמודות זו לזו.
הזוג ראשון כורה מפיר גלי גיל הסמוך לתחנת ארלוזורוב לכיוון מערב עד לתחנת קרליבך. שתי המכונות כונו "גולדה", על שם גולדה מאיר, ו"מגי", על שמה של מרגרט ת'אצר.
הזוג שני כורה מגלי גיל לכיוון מזרח עד לתחנת בן-גוריון. שתי המכונות כונו "רוזה", על שם רוזה פארקס ואהובה עוזרי.
הזוג שלישי נכנס בפיר הרצל שברחוב יהודה הלוי בתל אביב וכורה מזרחה, עד שיפגוש את הזוג הראשון בתחנת קרליבך. אחד המכונות נקראת Zheng Yi Hua "צדק מופלא" בסינית והשנייה Fu Xiang Hua.
הזוג הרביעי נכנס בפורטל הדיפו שבפתח תקווה וכרה מערבה, עד שפגש את הזוג השני בתחנת בן-גוריון. בדרכו הוא עבר דרך שרוול פלדה בפיר אם המושבות. שתי המכונות כונו "וונדר וומן" כהוקרה לשחקנית הישראלית גל גדות שמגלמת את הדמות בקולנוע וניקי היילי.
אורכה של כל מכונה הוא 115 מטרים, קוטרה 7.5 מטרים ומשקלה כ-900 טון.
הקו הירוק כולל שתי מנהרות מקבילות של באורך כולל של 4.6 קילומטרים כל אחת.
כריית המנהרות תתבצע ברובה באמצעות מכונות כרייה.
מערכת המים החמישית לירושליםעריכה
כחלק מפרויקט "מערכת המים החמישית לירושלים" מקורות תכרה מנהרה באורך 14 ק"מ ובעומק של עד 350 מטר בעלות של מיליארד שקלים. המנהרה תהווה חלק מהקטע המזרחי של הפרויקט ותכּרה בעזרת מכונה לכריית מנהרות[1].
מדיה וקבצים בנושא מכונה לכריית מנהרות בוויקישיתוף
מכונה לכריית והקמת מנהרות תת-קרקעיות באתר רכבת ישראל
nrg מעריב, עבודות הרכבת: מכונת כריית המנהרות העצומה בדרך לישראל, באתר nrg‏, 1 ביוני 2011
אתר חברת שפיר הנדסה
הרכבת התחתית של תל אביב יוצאת לדרך
הכנות לכריית מנהרה מס' 1, התקנת ראש כריה של מכונה לכריית מנהרות, סרטון באתר יוטיוב
מכונת כריית המנהרה בכניסה למנהרה 1 ליד לטרון, כתבת עיתון דה מרקר, סרטון באתר יוטיוב
סרט של מנרב על הרכבת מכונת כריה, סרטון באתר יוטיוב
סרטון הדרכת בטיחות אתר המנהרה 1, סרטון באתר יוטיוב
הסבר מפורט על אופן הפעולה של מכונת TBM, סרטון באתר יוטיוב
משהו גדול קורה מתחת לאדמה, סרטון של נט"ע, סרטון באתר יוטיוב
מנהרות הקו האדום, אתר נט"ע
^ 'מקורות' תכרה מנהרה באורך 14 ק"מ
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/w/index.php?title=מכונה_לכריית_מנהרות&oldid=25816914"
נערך לאחרונה ב־1 ביולי 2019, בשעה 11:03