وبلاگ تخصصی عمران

مروری بر نقشه برداری زیر زمینی

نقشه برداری زیر زمینی که در غرب آن را با کلمه لاتین UNDER ground surveying می‌شناسند، شاخه ای از رشته مهندسی نقشه برداری است که شامل طراحی تونل، عملیاتهای اجرا و هدایت حفاری و بلاخره برداشت فضاهای موجود طبیعی و مصنوعی زیر زمین به منظور تهیه نقشه از آنها با توجه به شرایط خاص نقشه برداری در زیر زمین می باشد.

نقشه برداری زیر زمینی:
نقشه برداری زیر زمینی که در غرب آن را با کلمه لاتین UNDER ground surveying می‌شناسند، شاخه ای از رشته مهندسی نقشه برداری است که شامل طراحی تونل، عملیاتهای اجرا و هدایت حفاری و بلاخره برداشت فضاهای موجود طبیعی و مصنوعی زیر زمین به منظور تهیه نقشه از آنها با توجه به شرایط خاص نقشه برداری در زیر زمین می باشد. در اهمیت نقشه برداری و پیشرفتهای آن می توان به ایجاد تونل زمینی در زیر دریایی دانش که ارتباط بین پاریس و لندن را بر قرار کند اشاره کرد.
کلا نقشه برداری زیر زمینی شامل موارد زیر می باشد:
1. طراحی (deign) در مرحله شروع پروژه
2. اجرای عملیات حفاری (unearth control) هدایت تونل را بر عهده دارد.
3. تهیه نقشه برداری از زیر زمین
اصطلاحات نقشه برداری زیر زمینی:
1. زیر زمین (UNDER ground): در اصطلاح عام به عوارض قابل دسترسی و یا طبیعی در داخل زمین می گویند.
2. معدن (MINE): مجموعه تاسیسات زمینی و دانالهای زیر زمین که به منظور هدف خاصی احداث شده را معدن گویند. اصطلاحا به محل تجمع مواد معدنی نیز معدن می گویند.
3. گالری( Gallery ): به دانالهای افقی زیر زمینی که از یک طرف به منظور خاصی مسدود است و خود یکی از راههای ورود به زیر زمین به شمار می رود گالری می گویند که به سه نوع (اکتشافی، آماده سازی، اصلی و فرعی )وجود دارد.
4. تونل (tunnel ): دالان عبوری عریضی است که از دو طرف باز می شود و به انواع (افقی، مایل، مارپیچ، موجود می باشد.
5. چاه (shaft): گالری قائمی که از راههای ورود به زیر زمین به شمار می رود و مقطع آن ممکن است دایره که در اروپا و آسیا مرسوم است )و یا مستطیل که در آمریکا مرسوم است باشد.
6. رمپ (Ramp):رمپ یا شیب گذر، تونل شیب داری است که برای اتصال بین طبقات مختلف معدن به کار می رود اصطلاحا به آن بالارو یا پایین رو (دوبل ) نیز می گویند.
7. گمانه (soundage): عبارت است از چاه کم قطر و عمیقی که برای نمونه برداری از لایه های زمین و جهت دادن به امتداد حفاری از آن استفاده می شود و در نوع (اکتشافی، و راهنما) موجود می باشد.
8. حفاری: پیشروی در امر گود برداری زیر زمین که به وسیله ماشینهای حفاری و یا اکتشافی انجام می شود را گویند.
شرایط خاص نقشه برداری در زیر زمین:
1. تاریکی و عدم نور کافی و محدودیت در استفاده از وسایل روشنایی برای معادنی که گازهای اشتعال‌زا تولید می کنند.
2. محدودیت فضا و در نتیجه محدود شدن کنترلهای نقشه برداری و کم شدن درجه آزادی و دقت کار
3. امکان تخریب و ریزش تونل در صورت عدم پوسته گیری در زیر زمین
4. امکان سقوط در چاه و یا فرو رفتن در زمینهای سست
5. وجود گازهای خفه کننده ناشی از مواد معدنی
6. ورود آبهای سطح الارضی به زیرزمین
7. اختلالات مغناطیسی ناشی از مواد آهنی در زیر زمین و مشکلات کار با قطب نما
8. وجود جریانات هوا در داخل تونل و به هم زدن تعادل شاقولهای آویزان در تونل
9. تکانها و لرزشهای زیر زمینی ناشی از عملیات حفاری ( آتش کاری) و مشکل به هم خوردن تراز دستگاههای نقشه برداری و جا به جا شدن ایستگاهها
10. کار نکردن دستگاههای مخابراتی مثل بی سیم و مبایل و همچنین گیرنده های GPS در زیر زمین
11. سختی کار
نکات ایمنی در تونل و زیر زمین:
1. قبل از ورود نکات ایمنی مربوط به این زیر زمین را از بخش حفاظت و ایمنی معدن تهیه و به خاطر بسپاریم
2. وسایل حفاظتی همراه فرد بوده و نحوه استفاده از آنها به فرد آموزش داده شود (کلاه ایمنی، چراغ روشنایی، لباس کار، چکمه و... )
3. برای کار در هر قسمت معدن ابتدا وضعیت آن را بررسی کرده و قسمتی پیدا کردن موقعیت آن را از روی نقشه نکات حفاظتی برای آن بررسی شود.
4. بودن هماهنگی مسئول معدن و مسئول عملیات نقشه برداری در قسمتهای مختلف تونل حرکت نکنیم.
5. قبل از ورود به زیر زمین برنامه کار خود را از نظر زمانی و مکانی به مسئول معدن اطلاع دهیم.
6. در وسط ریلها حرکت نکنیم.
7. از بردن وسایل آتشزا به تونل جدا" خودداری کنیم.
8. به خاطر سپردن مسیری که در آن حرکت کرده و رفته ایم.
9. نگهداری و مواظبت از وسایل نقشه برداری در زیر زمین.
10. هنگام حرکت در تونل مواظب وسایل آویزان از سقف، از جمله شاقولها باشیم.
11. از ضربه زدن بی مورد به وسیله چکش به دیوارها و یا سقف تونلها جدا خودداری کنیم.
12. چراغ روشنایی را در مسیر کار دیگران قرار نداده و آن را در چشم دیگران نیا ندازیم.
13. در صورت مواجه شدن با تاریکی مطلق نهایت دقت را برای بازگشت به محل روشنایی داشته باشیم.
14. از شوخی کردن با همکاران در گزنکها و شیبهای تند بپرهیزیم.
روشهای کلی نقشه برداری زیر زمینی:
1. روشهای نقشه برداری زمینی و ژئودزی که در 90 درصد پروژه ها از این روش استفاده می شود.
2. روشهای فتوگرامتری( برد کوتاه ) که در مقطع برداری و کارهای دقیق از آن استفاده می شود.
3. روشهای هیدروگرافی: برای معادن و تونلهای آبی که امکان نقشه برداری زمینی وجود ندارد.
مراحل طراحی پروژه های زیر زمینی:
1. اکتشاف مقدماتی (مطالعه اولیه):
- برای پروژه های معدنی بوسیله سطحی و نیمه عمیق.
- برای پروژه های عمرانی بوسیله گمانه زنی و تشخیص جنس لایه های زمینی
2. ایجاد شبکه ژئودتیک در منطقه مورد نیاز:
- نقاط، تمام منطقه مورد نظر را بپوشاند
- شکل هندسی متناسب باشد. یعنی شبکه، استحکام کافی داشته باشد.
- مختصاتها با دقت بسیار زیاد محاسبه شوند.
3. تهیه نقشه های مورد نیاز جهت طراحی تونل
4. طراحی پروژه مورد نظر
طراحی اجرای عملیات حفاری:
1. پیاده کردن دقیق نقاط دهانه و چاهها و مشخص کردن سینه کار و ابعاد مقطع حفاری در محل این نقاط بوسیله روشهای دقیق از جمله تقاطع.
2. هدایت چند متر اولیه حفاری (تراشه تونل ) بوسیله جهت یابی مغناطیسی و تئودولیت
3. انتقال حداقل 2 نقطه کنترل مسطحاتی و ارتفاعی به داخل تونل
4. کنترل توام راستا و شیب تونل در ادامه حفاری بوسیله نقاط کنترل و دستگاههای نقشه برداری بوسیله مشخص کردن سینه های کار
5. کنترل مقطع تونل در فواصل مشخصی از نقاط زیر زمین.
طراحی کلی تهیه نقشه از زیر زمین:
1. شناسایی نقاط ثابت شبکه های ژئودتیک روی زمین نزدیک به دهانه تونلها و چاهها راههای ورود به زیر زمین
2. پیاده کردن نقطه دهانه تونل به روش تقاطع و تعیین دقت مختصات آن از مختصات نقاط ثابت شبکه
3. انتخاب نقاط تحت الارضی تونلها و گالریها در محلهای مناسب (نقاط اصلی و رفرانس سقفی یا کفی)
4. انجام پیمایش جهت انتقال مختصات از نقاط ثابت سطح الارضی به نقاط (ایستگاههای ) تحت الارض.
5. انجام تراز یابی نقاط تحت الارضی جهت تهیه پروفیلهای طولی کف و سقف و یا انجام برداشت های مربوط به مقطع برداری و تهیه مقطع تونل
6. انجام برداشتهای لازم از ایستگاههای زیر زمینی جهت تهیه نقشه های مورد درخواست از زیر زمین.

ایستگاه گذاری در زیر زمین:
باید بیشتر دقت کرد که در زیر زمین ایستگاه گذاری هدف دار بوده و دو ایستگاه به هم دیگر دید داشته و ایستگاه گذاری در محلهای مستحکم و بدون حرکت قرار گیرد. ایستگاه گذاری طوری باشد که زوایای پیمایش زیر زمین به 180درجه نزدیک نشود. به علت زیاد بودن خطای انکسار نور روی محور تونل (Center Line ) حتی الامکان نقاط در کناره های تونل انتخاب شود. در نظر گرفتن این نکته ضروری است که امکان استقرار دوربین در ایستگاه وجود داشته باشد. همچنین موانع دید را باید در نظر داشت تا امکان برداشت جزئیات به راحتی میسر باشد. انواع ایستگاه در زیر زمین عبارت است از:
ایستگاه سقفی، ایستگاه کفی، ایستگاه دیواری و کشوئی.
انواع تونل عبارتند از:
1. تونل راههای بین شهری
2. تونلهای راه آهن های بین شهری
3. تونلهای راه آهن های شهری (مترو)
4. تونلهای معادن
5. تونلهای سد سازی و نیروگاهها
6. تونلهای طبیعی (غارها ) و قناتها و تونلهای انتقال نیرو

خصوصیات وسایل و تجهیزات نقشه برداری زیر زمین:
این وسایل باید سبک، کم حجم، دقیق، دارای نور داخلی، امکان سانتراژ از ایستگاه سقفی، ساده و مقاوم در برابر رطوبت، تغییرات ها، گرد و غبار و ضربه باشند.
تارگتها در زیر زمین:
از مهمترین تارگتها در زیر زمین شاقولها هستند که کاربردهای بسیار زیادی داشته و به انواع زیر تقسیم می شوند:
شاقول ساده، شاقول زنجیره ای، شاقول چاه، شاقول اپنیکی وایزری.
وسایل طول یابی در زیر زمین:
1. قرمای معمولی که مرغوبترین آنها تر و ایشتباخ آلمانی می باشند.
2. مفتولهای مدرج آویزان و (تراز یاب با تئودولیت ) و شاقولهای چاه
3. طول یابهای الکترونیکی (EDM) و وسایل جانبی مخصوص آنها برای کار در زیر زمین
وسایل اندازه گیری زاویه در زیر زمین:
1. تئودولیت معمولی
2. تئودولیتهای آویزان
3. تئودلیتهای لیزری
4. ژیروتئودولیتها
وسایل تراز یابی در زیر زمین:
تفاوت دوربین های ترازیاب در زیر زمین در این است که این دوربین ها در برابر سرما، گرما، گرد و غبار، ضربه و.... مقاوم بوده و از دقت بیشتری برخوردارند. این دوربین ها در فواصل کوتاه نیز می توانند اندازه گیری کنند.
خصوصیات شاخص در زیر زمین:
1. کوتاه باشد در حد یک و نیم تا سه متر که به صورت کشوئی ارتفاع آن تغییر می کند.
2. سطح آن روشن باشد تا بتوان در تاریکی از آن استفاده کرد.
3. تقسیم بندی آن طوری باشد که بتوان سریع و راحت قرائت کرد.
انواع شاخص در زیر زمین:
1. شاخصهای منعکس کننده
2. شاخصهای شفاف یا شیشه ای
3. شاخصهای قابل آویزان
وسایل حفاری در زیر زمین:
با توجه به این که سه روش برای حفاری در زیر زمین مرسوم است، برای هریک وسایل و تجهیزات خاصی به کار می روند. این روشها عبارتند از:
. روش انفجاری 2. ماشین حفاری 3. ماشین آلات ساختمانی
نکاتی در مورد بکارگیری شاقول در چاه:
1. آزاد بودن شاقول چاه: برای کنترل آزاد بودن شاقول در چاه حلقه ای را در داخل سیم شاقول کرده و از بالا به طرف پایین رها می کنیم اگر این حلقه به ته چاه رسید شاقول آزاد می باشد و سیم آن در جایی درگیر نیست
2. با این که پریود اندازه گیری شده را با توجه به پریودهای محاسبه شده برای ارتفاع آن چاه مقایسه کنیم. بایستی این دو مقدار تقریبا با هم برابر باشند.
3. در اثر جریانات هوا و طولانی بودن طول سیم نوسانات پاندولی در شاقول ایجاد می شود که برای برقراری تعادل آن نیاز به دقت بسیاری است. برای برقرار کردن تعادل سریع از شبکه نفت یا روغن سوخته طوری استفاده می کنیم که شاقول در این شبکه قرار گیرد.
4. در نظر گرفتن انحراف شاقول از خط یا امتداد شاقول با توجه به نیروهای گریز از مرکز و نیروی گریدلیس.