از قطعات بتنی پیش ساخته استفاده هاي گسترده اي از گذشته تاکنون در ساخت تونل ها گردیده است. در اکثر تونل هایی که توسط دستگاه های حفاری مکانیزه حفاری می شوند و بدنه ای ریزشی دارند دیواره تونل توسط قطعات بتنی پیش ساخته ای به نام سگمنت تحکیم می شوند. اولین قطعات بتنی پیش ساخته در سال 1869 و در متروي لندن از جنس چدن و با اتصالات بند انگشتی تولید و نصب گردید. این نوع از اتصال توزیع بار بین اجزاي فشاري را به صورت یکنواخت فراهم می آورد. پس از آن بتدریج پوشش های بتنی ساخته شده و گسترش یافتند.

پوشش های بتنی پیش ساخته در ابتدا در انگلیس برای تونل های فاضلاب با قطر کم که در لندن حفر می شدند به کار گرفته شدند. پس از آن مسیرهای طولانی، با قطر کم حفر شده در لندن با انواع مختلفی از شکل های قطعات بتنی پیش ساخته، نگهداری شدند. یکی از مهم ترین ویژگی های این نوع قطعات، کوچک بودن ابعاد آن ها و کم بودن وزن آن ها بود مزیت مناسبی به حساب می آمد.

استفاده از اولین پوشش قطعه ای بتنی  (لاینینگ هاي بتنی) به سال 1930 میلادي باز می گردد که در گلاسکو اسکاتلند توسط پیمانکاري انگلیسی ساخته شد. انگیزه اصلی در گسترش لاینینگ هاي بتنی قطعاتی، کمبود مواد خام قبل از جنگ جهانی دوم براي چدن بود، و به جاي قطعات چدنی، از قطعات بتنی مشابه که پشت آن تزریق انجام می شد و به هم پیچ می شدند، استفاده شد. گرچه امروزه ثابت شده است که پوشش های متشکل از قطعات بتنی پیش ساخته از لحاظ اقتصادی و تکنیکی، بسیار مناسب بوده و برای پوشش های چدنی جانشین خوبی هستند.

طی اجراي پروژه هاي متعدد تونل سازي در سراسر دنیا براي نیازهاي مختلف شامل تونل هاي مترو ، راه آهن، تونل هاي انتقال آب، تونل هاي فاضلاب، انواع مختلفی از قطعات بتنی پیش ساخته ابداع شد. هندسه قطعات به طور اساسی به نوع سیستم نصب قطعات مرتبط می شود و بر این اساس اشکال زیر گسترش یافته اند.
 

1-قطعات توپر (Solid segment)

این نوع قطعات امروزه بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. این قطعات حاوي یکسري حفرات کوچک براي جایگیري سیستم اتصالات شامل بولت ها و داول ها و ... می باشند. بواسطه ي توپر کردن، این قطعات از مقاومت مناسبی برخوردار هستند.

2-قطعات حفره دار (Ribbed segment)

این قطعات غالبا در گذشته مورد استفاده قرار می گرفتند و امروزه کاربرد آنها تنها به سازه هایی همانند پوشش چاه ها محدود شده است. این قطعات نیاز به قطر حفاري بزرگتري نسبت به قطعات توپر در شرایط سطح مقطع و همان اینرسی مشابه دارند. اندازه ي ابعاد حفرات به گونه اي است که اجازه ي انجام عملیات نصب بولت هاي مستقیم (که نیاز به حفرات بزرگتري نسبت به سایر اتصالات دارند) را می دهد.

علاوه بر موارد ذکر شده انواع دیگری از قطعات پیش ساخته که به صورت تخت یا جعبه ای هستند نیز برای ایجاد یک سطح هموارد در کف تونل یا ... مورد استفاده قرار می گیرند.

مقایسه قطعات پیش ساخته بتنی با اشکال مختلف 

در جدول زیر بر اساس برخی پارامترهای قابل توجه به مقایسه ی اشکال مختلف این قطعات پرداخته شده است.

نمونه هایی از قطعات پیش ساخته بتنی

در شکل زیر چند نمونه از قطعات پیش ساخته بتنی قابل مشاهده است. در این شکل به ترتیب از راست به چپ قطعه مستطیلی، ذوزنقه، متوازي الاضلاع و شش وجهی ملاحظه می گردد. مراحل نصب سه قطعه اول به طور ناپیوسته و حلقه به حلقه صورت می پذیرد ولی قطعه شش وجهی به طور پیوسته و حلقه کامل نصب می گردد.

منابع:

• پایان نامه بررسی تاثیر میزان و نوع پرشدگی پشت قطعات پیش ساخته بتنی بر بار وارد بر آن ها با استفاده از مدل سازی عددی (محسن همتی)
• مقاله بررسی روش های طراحی، تولید و نصب قطعات بتنی پیش ساخته در تونل های مترو و راه آهن (رضا بزرگمهر نیا، محمدرضا عدل پرور و سعید بزرگمهر نیا)