מכונה לכריית מנהרות

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.

היסטוריה

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.

קו הביוב המזרחי של השפד"ן

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.

מערכת המים החמישית לירושלים

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.