پروژه تونل هاي دوقلوي بزرگراه رسالت
چكيده
بزرگراه رسالت يكي از طولاني ترين مسيرهاي شرقي – غربي شهر تهران مي باشد كه شرق تهران را از خيابان دماوند به غربي ترين نقاط آن در محدودة شهرك راه آهن متصل مي نمايد. تكميل مسير بزرگراه رسالت و سرتاسري شدن آن تأثير بسزايي در كاهش بار ترافيكي بزرگراه شهيد همت خواهد داشت و بعنوان يكي از شريان هاي اصلي حمل و نقل بخش مياني شهر تهران بحساب مي آيد. نيل به اين هدف با تكميل پروژه تونل رسالت كه يكي از پروژه هاي عمراني بزرگ شهر تهران مي باشد ميسر مي گردد كه با تلاش همه جانبه مسئولين و دست اندركاران پروژه در مراحل پاياني عمليات اجرايي خود قرار دارد. پروژه زوج تونلهاي بلند وكوتاه رسالت با توجه به ويژگي هاي منحصر بفرد آن از جمله بزرگي دهانه ها ، نزديكي بسيار زياد دو تونل و عبور آن از زير مناطق مسكوني ، تجاري و خيابان هاي پر ترافيك و مهم شهر ، در رديف معدود پروژه هاي بسيار مهم تونلسازي در سطح جهان قرار داشته و تكميل موفقيت آميز آن از مفاخر مهندسي كشور محسوب مي گردد.
اگر چه با توجه به وسعت ابعاد پروژه و مشكلات و پيچيدگي هايي كه پيش روي طراحان ومجريان طرح بوده است ، پرداختن به كليه ابعاد مطالعاتي و اجرايي پروژه در اين مقاله مقدور نمي باشد، با اين وجود سعي شده است ضمن معرفي اين پروژه بزرگ شهري ، بطور اجمالي ابعاد مختلف مراحل مطالعاتي و اجرايي زوج تونل بلند و كوتاه رسالت بررسي گردد.
واژه هاي كليدي:
بزرگراه شهري ، تونل ، طراحي و اجرا ، رفتار سنجي ، معماري پرتال ها
1- مقدمه
بزرگراه رسالت يكي از محورهاي مهم شرقي – غربي شهر تهران است كه انتقال حجم زيادي از ترافيك شهر را در حد فاصل مناطق شرقي شهر و ميدان آفريقا به عهده دارد. هم اكنون بخش غربي امتداد بزرگراه رسالت از بزرگراه كردستان تا غرب تهران ] بزرگراه آيت ا... حكيم[ تكميل گرديده است اما بعلت وضعيت توپوگرافي زمين در حد فاصل ميدان آفريقا و بزرگراه كردستان و عدم امكان عبور بزرگراه بصورت هم سطح، دو تونل موازي هر يك براي عبور ترافيك يك جهت، در اين فاصله پيش بيني شده است. اين تونل*ها در درة نظامي گنجوي در فاصلة كوچكي قطع مي*شوند و راه به صورت هم سطح ادامه مي*يابد و سپس دوباره وارد تونل مي*شود. ] شكل 1[
طول قطعه بزرگتر (حد فاصل ميدان آفريقا – نظامي گنجوي) كه عمليات اجرايي آن پايان يافته است 786 متر و طول قطعة كوچكتر (حد فاصل نظامي گنجوي – كردستان) 178 متر است كه مراحل پاياني عمليات اجرايي آن در دست انجام است.
2- مشخصات فني پروژه
- زوج تونل بلند:
شامل دو تونل موازي با عرض دهانة داخلي 5/13 متر و ارتفاع خالص 9 متر در محور تونل*ها با فاصلة آزاد حدود 4 متر از يكديگر مي*باشد. شكل عمومي مقطع هندسي تونل در شكل 2 نمايش يافته است. 3 خط عبوري هر يك به عرض 5/3 متر با ارتفاع مجاز 5/5 متر در يك جهت از هر يك از تونل*ها عبور مي*كند. مساحت مقطع حفاري در هر يك از تونل*ها برابر 157 متر مربع مي*باشد كه عمليات حفاري و نگهداري آن به روش اتريشي به صورت حفاري چند مرحله*اي و با استفاده از ماشين حفاري كله گاوي انجام شده است. پوشش موقت تونل متشكل از شاتكريت، شبكه ميلگرد فولادي، قاب*هاي مشبك و پروفيل*هاي فولادي و پوشش نهايي نيز به صورت بتن مسلح درجا و با ضخامت متغير مي*باشد
- زوج تونل كوتاه:
در محدودة خيابان نظامي گنجوي تا بزرگراه كردستان به دليل محدوديت حريم پروژه، طرح مقطع هندسي تونل تغيير يافته و بصورت يك تونل دوقلوي به هم چسبيده در نظر گرفته شده است. شكل عمومي مقطع هندسي تونل در شكل 3 نمايش يافته است. مانند زوج تونل بلند، 3 خط عبور هر يك به عرض 5/3 متر با ارتفاع 5/5 متر در يك جهت از هر يك از تونلها عبور مي*كند. مساحت كل مقطع حفاري در مجموع برابر 321 متر مربع مي*باشد كه عمليات حفاري و نگهداري آن به روش اتريشي به صورت حفاري چند مرحله*اي انجام شده است.
3- ويژگي*هاي خاص پروژه
تونلهاي دو قلوي بزرگراه رسالت شامل تونلهاي بلند و كوتاه مجموعاً به طول حدود 1000 متر از زير مناطق مسكوني و تجاري و خيابان*هاي مهم شهر مانند خيابانهاي گاندي، وليعصر و سيدجمال الدين اسدآبادي و همچنين شبكه*هاي آب، برق و گاز عبور مي*كند كه از ويژگي*هاي مهم زير برخوردار است:
الف . بزرگي دهانه تونل (بيش از 16 متر دهانه جدار حفاري هر كدام از تونلها) و فاصله آزاد كم مابين دو تونل.
ب . عمق كم و متغير تونل* به نحوي كه ارتفاع خاك روي تاج تونل در تپه الوند حدود 33 متر، در زير خيابان وليعصر 6 متر، در دره نظامي گنجوي 23 متر و در زير خيابان سيدجمالدين اسدآبادي 10 متر مي باشد . ]**شكل 4[
ج . عبور تونل از مناطق مسكوني و تجاري (وجود ساختمانهاي تا 7 طبقه در مجاورت حريم تونل*ها و تا 2 طبقه در بالاي آن ها)
د . عبور از زير خيابان*هاي مهم شهر بدون مسدود كردن مسير خيابان، مانند خيابانهاي وليعصر و سيدجمالدين اسدآبادي.
و . وجود لوله هاي گاز فشار قوي كه متاسفانه بر خلاف استاندارد هاي موجود در مجاورت كابل هاي برق فشار قوي قرار داشته و با قسمت قوسي تاج زوج تونل بلند نيز تداخل مي كرد.
ه . سختي و مقاومت كم زمين در مقايسه با زمين*هاي سنگي
4- زمين شناسي و وضعيت ژئوتكنيكي زمين در مسير تونل
مسير تونل رسالت كلاً در زمين*هاي آبرفتي و كنگلومرايي شهر تهران واقع است. بر اساس نتايج گمانه*هاي حفر شده در امتداد محور تونل و همچنين آزمايش*هاي ژئوفيزيك، در مسير تونل به دو سازند ژئوتكنيكي برخورد شده است:
o آبرفت*هاي سري A يا سازند هزار دره
o آبرفت*هاي سري B يا سازند كهريزك
سازند A قديمي*تر و ضخيم*تر از سازند B مي*باشد و سازند B بصورت لايه*اي با ضخامت كمتر (حدود 25 الي 30 متر) روي رسوبات سازند A تشكيل گرديده است. ضخامت سازند سري B در دره*ها كاهش يافته و در واقع در كف دره*ها سازند هزار دره در عمق بسيار كم قرار دارد. سازند هزار دره سري A در اين منطقه متشكل از آبرفت درشت دانه كوهپايه توچال است. اين آبرفتها به جز شن و ماسه و قلوه سنگ حاوي مقداري سيلت و رس بوده و تخلخل نسبتاً كمي دارد. سازند كهريزك يا سري B ، متشكل از نهشته*هاي آبرفت – يخچالي عصر يخ ماقبل آخر است. اين واحد نيز از شن و ماسه و قلوه سنگ و پاره سنگ تشكيل يافته اما تخلخل آن نسبت به سازند هزار دره بالاتر و همچنين مصالح ريزدانة آن (سيلت و رس) نسبتاً كم است.
به منظور شناسايي لايه*هاي خاك و تعيين پارامترهاي ژئومكانيكي تودة خاك مسير تونل، تعداد 7 گمانه دستي به عمق حداكثر 15 متر، 12 گمانه ماشيني به عمق حداكثر 45 متر و 4 گمانه ماشيني ديگر به عمق حداكثر 60 متر در طول مسير تونل حفاري شده است. در اين گمانه*ها علاوه بر انجام آزمايش نفوذ استاندارد (SPT) ، آزمايش*هاي دانه بندي، تعيين حدود اتربرگ، تعيين درصد رطوبت، تعيين وزن مخصوص و آزمايش هاي شيميايي بر روي نمونه*هاي مأخوذه از گمانه انجام شده است. بر اساس آزمايش هاي فوق، خاك مسير پروژه نسبتاً يكنواخت بوده و مخلوطي از شن و ماسه با درصدهاي متفاوتي از رس و لاي مي*باشد كه طبق رده بندي متحد در ردة خاكهاي GC ، GP ، GW و در برخي مناطق در رده SC واقع مي*شود. همچنين در اكثر گمانه*ها به لايه خاك دستي به ضخامت 5/0 تا 5/8 متر برخورد شده است. در چند مورد نيز لايه هاي ريزدانه رسي به ضخامت متغير مشاهده شده است. با توجه به اينكه تقريباً تمامي نمونه*هاي مأخوذه از گمانه ها از نوع دست خورده مي*باشند، در زمان اجراي گالري ها نيز تعدادي آزمايش بر جا براي بدست آوردن تخمين دقيق تر از پارامترهاي ژئومكانيكي تودة خاك شامل آزمون بارگذاري صفحه، آزمون برش مستقيم درجا و آزمايش پرسيومتري انجام پذيرفته است. با استناد به مجموعه آزمايش هاي صحرايي و آزمايشگاهي، پارامترهاي ژئومكانيكي تودة خاك طبيعي در طول مسير تونل را مي*توان به طور متوسط به شرح جدول زير برآورد كرد.
5- مراحل عمليات اجرايي تونل
با توجه به ابعاد زياد دهانة حفاري تونل*ها، مشخصات زمين و ارتفاع نسبتاً كم خاك روي تاج تونلها و عبور از زير مناطق مسكوني، تجاري و خيابانهاي مهم شهر، حفاري تونل*ها بصورت تمام مقطع ميسر نمي*باشد. به منظور حفظ پايداري و كنترل تغيير شكل*هاي ناشي از عمليات تونلسازي، حفاري مقطع تونل با تقسيم سطح مقطع به بخش*هاي كوچكتر بصورت چند مرحله*اي انجام شده است كه نحوة تقسيم و تقدم و تأخر عمليات اجرايي آن*ها با استفاده از تحليل*هاي اندركنش خاك – سازه، ضوابط مربوط به كنترل نشست*هاي سطحي و تغيير شكل*هاي تودة خاك و همچنين ملاحظات اجرايي تعيين گرديده است. مراحل اجرايي هريك از تونل*ها بلند و كوتاه رسالت مختصراً به شرح زير مي*باشد:
مراحل عمليات اجرايي زوج تونل بلند
مراحل اجرايي هر يك از تونل*هاي بلند رسالت شامل حفاري، اجراي سازة نگهبان اوليه و نهايي مطابق آنچه در شكل 5 نمايش يافته است طي مراحل زير انجام شده است:
1- حفاري و اجراي سيستم نگهدارنده اوليه گالري شماره 1 با استفاده از شاتكريت، شبكة ميلگرد فولادي، قاب*هاي خرپايي مشبك و پروفيل*هاي فولادي .
فواصل نصب قاب*ها و ضخامت شاتكريت بسته به شرايط ژئوتكنيكي تودة خاك، روباره خاكي و موقعيت قرارگيري تونل نسبت به ساختمانها، خيابان*ها و تأسيسات شهري مجاور متغير مي*باشد. بطور متوسط ضخامت شاتكريت بين 15 الي 25 سانتي*متر و فواصل قابها بين 5/0 الي 1 متر اجرا شده است.
2- اجراي شمع*هاي بتن مسلح درجاي PN از داخل گالري 1 و بخش A از سازة اصلي داخل گالري 1 .
در اجراي بخش A از سازة اصلي از قطعات پيش ساختة بتني به عنوان نما استفاده شده است كه حين اجرا نيز بعنوان قاب براي بتن ريزي بخش A به كار رفته است. به منظور برقراري اتصال سازه*اي بخش A و بخش E از سازة اصلي كه در مراحل بعدي اجرا مي*گردد از اتصال مكانيكي استفاده شده است.
3- حفاري و اجراي سازة نگهدارنده اوليه گالري شماره 2، اجراي شمع*هاي بتن مسلح درجاي PS از داخل گالري 2 و بخش B از سازة اصلي داخل گالري 2 مشابه آنچه در گالري 1 انجام شد.
يادآور مي*شود كه پس از اجراي سازة نگهدارنده اوليه، حد فاصل بين شاتكريت و توده خاك به منظور پر كردن فضاهاي خالي پشت پوشش اوليه تزريق تماسي شده است.
4- حفاري و اجراي سيستم نگهدارنده اوليه پيشاني فوقاني تونل (بخش 3) در حدفاصل بين گالري*هاي شماره 1 و 2 . (عكس 1)
حفاظت اوليه در اين بخش همچون گالري*هاي 1 و 2 با استفاده از شاتكريت، شبكة ميلگرد فولادي، قاب*هاي خرپايي مشبك و پروفيل*هاي فولادي انجام مي*شود. طول گام پيشروي در اين بخش با توجه به شرايط مكانيكي تودة خاك با طول محدود انجام مي*پذيرد. (به شكل 6 مراجعه كنيد)
5- حفاري بخش شماره 4 از نيم مقطع فوقاني و تخريب پايه*هاي موقت گالري*هاي شماره 1 و 2 يكي از حساس ترين مراحل اجراي تونل مي*باشد و طولي از تونل كه در آن پايه*هاي موقت تخريب مي*گردد كاملاً محدود بوده و با توجه به مقادير نيروهاي بوجود آمده در سازه، تغيير شكلهاي توده خاك و محدوديت*هاي اجرايي با محاسبات دقيق اندركنش خاك – سازه تعيين شده است. (به شكل 6 مراجعه كنيد)
6- اجراي بخش C از سازة اصلي با استفاده از بتن مسلح درجا، بتن ريزي اين بخش با استفاده از قالب فلزي متحرك با طول 6 متر انجام مي*پذيرد.
7- حفاري قسمت مياني بخش تحتاني تونل (M 6)
8- حفاري و اجراي سازة نگهدارند اوليه ديواره بخش تحتاني تونل (N 6) . (عكس 2)
عمليات حفاري در اين بخش حداكثر با طول 5/2 متر در حد فاصل بين شمع*هاي بتني انجام شده و با استفاده از شاتكريت مسلح حفاظت مي*شود. با توجه به فاصلة بسيار كم بين تونلها و بروز تمركز تنش در ستون خاكي حد فاصل دو تونل در بخش*هايي از مسير تونل با توجه به مشخصات زمين و روباره خاكي، عمليات حفاري اين بخش در عرض و ارتفاع در چندين مرحله اجرايي انجام پذيرفته است. لزوم بكارگيري تمهيدات فوق الذكر با استفاده از تحليل*هاي دقيق اندركنش خاك – سازه مشخص گرديده و با استفاده از آزمون*هاي محلي درجا تأييد گرديده است. ستون خاكي حد فاصل بين دو تونل قبل از اقدام به حفاري ديواره*هاي تحتاني تونلهاي مجاور با تزريق تحكيمي تقويت شده است.
9- اجراي بخش E شامل ديواره بتني سازة نهايي و بخشي از دال كف تونل.
در اين مرحله از اجراي ديواره بتني نيز از قطعات پيش ساخته بتني براي نماسازي استفاده شده است كه حين بتن ريزي ديواره نيز بعنوان قالب به كار رفته است. بتن ريزي ديوارة قائم بخش E از طريق لوله*هاي مدفون كار گذاشته شده در بخش A و با استفاده از بتن خود متراكم (Self Compact) انجام شده است.
10- حفاري، اجراي سازة نگهدارنده اوليه ديواره بخش تحتاني تونل (S 6) و اجراي بخش D از سازه اصلي شامل ديوارة قائم و بخشي از دال كف مشابه بخش*هاي N 6 و E.
11- اجراي بخش F از سازة نهايي دال كف.
پس از اتمام پوشش نهايي در سرتاسر مقطع تونل جهت اطمينان از وجود تماس كامل بين سازه نگهدارنده اوليه و نهايي، در محل تاج تونل و از طريق سوراخهايي كه قبلاً در مرحله Cاز بتن*ريزي تعبيه شده است، اقدام به انجام تزريق تماسي بين پوشش اوليه و نهايي مي*نماييم.
مراحل عمليات اجرايي زوج تونل كوتاه
مراحل اجرايي زوج تونل بهم چسبيده كوتاه رسالت شامل حفاري، اجراي سازه نگهبان اوليه و نهايي مطابق آنچه در شكل 7 نمايش يافته است طي مراحل زير انجام شده است:
1- حفاري و اجراي سيستم نگهدارنده اوليه گالري شماره 1 در قسمت مياني زوج تونل كوتاه با استفاده از شاتكريت ، شبكه ميلگرد فولادي، قابهاي خرپايي مشبك و پروفيل*هاي فولادي.
گالري مياني تونل كوتاه بزرگترين گالري اجرا شده در اين پروژه بوده است كه در مراحل بعدي ساخت زوج تونل كوتاه، نيروهاي قابل توجهي را تحمل مي*نمايد.
2- اجراي شمع*هاي بتن مسلح در جاي PM از داخل گالري 1 و بخش A از سازة اصلي داخل گالري 1.
شمع مياني PM در واقع سازه اصلي تحمل بار زوج تونل در مقطع مياني مي*باشد كه طي مراحل حفاري تحتاني تونل، بخشي از شمع*ها از خاك بيرون آمده و به صورت رديف ستونهاي پشت سرهم نمايان مي*شوند. در اجراي بخش A از سازة اصلي نيز نياز به نصب سازه اوليه V شكل وجود دارد تا قاب داخلي بخش A را تشكيل دهند. ضمن آنكه در قسمت بيروني بخش A نيز در هر دو وجه از قطعات پيش*ساخته بتني به عنوان نما استفاده شده است كه حين اجرا نيز به عنوان قاب براي بتن*ريزي بخش A به كار رفته است.
3- حفاري و اجراي سيستم نگهدارنده اوليه گالري شماره (N2)، اجراي شمع*هاي بتن مسلح در اجراي PN از داخل گالري N2 و بخش BN از سازه اصلي داخل گالري N2.
توضيحات لازم در اين بخش مانند موارد اشاره شده در گالري 1 و 2 تونل*هاي بلند مي*باشد، ضمن آنكه مجدداً يادآور مي*شويم كه پس از اجراي سازه نگهدارنده اوليه، به منظور پركردن فضاهاي خالي پشت پوشش اوليه حد فاصل بين شاتكريت و توده خاك تزريق تماسي اجرا شده است.
4- حفاري و اجراي سازه نگهدارنده اوليه گالري شماره (S2)، اجراي شمعهاي بتن مسلح در اجراي PS از داخل گالري S2 و بخش BS از سازه اصلي داخل گالري S2.
5- حفاري و اجراي سيستم نگهدارنده اوليه پيشاني فوقاني زوج تونل كوتاه (بخش*هاي N3 و S3) در حد فاصل بين گالري شماره 1 و گالري N2 و S2.
حفاظت اوليه در اين بخش نيز با استفاده از شاتكريت، شبكه ميلگرد فولادي، قابهاي خرپاي مشبك و پروفيل*هاي فولادي انجام مي*شود. نكته مهم در اين بخش آن است كه از اين مرحله به بعد در عمليات حفاري و پوشش گذاري تونل كوتاه، بايد كليه فعاليت*ها به طور متقارن و همزمان در تونل شمالي و جنوبي انجام گيرد. دليل اين امر، پرهيز از ايجاد نيروها و تغيير شكل*هاي نامتقارن در سازه مي*باشد. طول گام پيشروي در اين بخش نيز با توجه به شرايط مكانيكي توده خاك با طول محدود اجرا مي گردد.
6- حفاري بخش*هاي شماره N4 و S4 از نيم مقطع فوقاني و تخريب پايه*هاي موقت گالري*هاي شماره 1 ، N2 و S2 ( بخش N5 و S5). همانگونه كه در مورد تونل بلند نيز عنوان شد، تخريب پايه*هاي موقت گالري*ها يكي از حساس*ترين مراحل اجراي تونل مي*باشد و طولي از تونل كه در آن پايه*هاي موقت تخريب مي*گردند كاملاً محدود و با توجه به مقادير نيروهاي به وجود آمده از محاسبات دقيق اندركش خاك – سازه تعيين شده است. اهميت اين موضوع در تونل كوتاه به مراتب بيشتر از تونل بلند بوده چرا كه در تونل كوتاه به دليل چسبيده بودن تونل*ها به يكديگر، پس از تخريب پايه*هاي موقت گالري*ها، عرض بزرگتري نسبت به تونل بلند بدون پايه باقي مي*مانند.
7- اجراي بخش CN و CS از سازه اصلي با استفاده از بتن مسلح درجا.
عمليات بتن*ريزي اين دو قسمت نيز به طور همزمان در دو تونل اجرا مي*شود و از دو قالب فلزي متحرك با طول 6 متر جهت انجام همزمان و متقارن اين مرحله استفاده شده است.
8- حفاري قسمت مياني بخش تحتاني زوج تونل (N6 و S6).
9- حفاري بخش*هاي N7 و S7 و اجراي بخشي از دال كف كه ستون*هاي مياني را به يكديگر متصل مي*نمايد. (بخش*هاي DN و DS). پس از اتمام عمليات حفاري و اجراي دال كف در اين مرحله، بخشي از شمع*هاي مياني كه از زير خاك بيرون آمده*اند، نماسازي مي گردد.
10- حفاري و اجراي سازة نگهدارنده اوليه ديواره بخش تحتاني تونل*ها (بخش*هاي N8 و S8) و اجراي بخش*هاي EN و ES از سازه اصلي شامل ديوارة قائم و قسمتي از دال كف.
در اين مرحله نيز جهت اجراي ديواره*هاي بتني از قطعات پيش*ساخته بتني براي نماسازي استفاده شده است كه در حين بتن*ريزي نقش قالب را نيز ايفا مي*كنند. ضمن آنكه بتن*ريزي ديواره قائم بخش*هاي EN و ES از طريق لوله*هاي مدفون كار گذاشته شده در بخش*هاي BN و BS و با استفاده از بتن خود تراكم (Self Compact) انجام شده است.
11- اجراي بخش*هاي FN و FS از سازه نهائي دال كف.
در تونل*هاي كوتاه نيز پس از اتمام پوشش نهايي در سرتاسر مقطع تونل، تزريق تماسي بين سازه اوليه و نهايي در محل تاج تونل انجام مي*گيرد.
6- روش*های تحليل و طراحی
تحليل سازه های زير زمينی در مقايسه با سازه های رو زمينی از جنبه های متعددی متمايز می گردد . از علل مهم تمايز تحليل سازه های زير زمينی و رو زمينی به اين نكته مي توان اشاره كرد كه در سازه های زير زمينی بخش عمدة بارگذاری سازه مربوط به بارهای وارده حين مراحل ساخت است . از آنجاکه اجرای سازة زير زمينی از ميان تودة خاک صورت می پذيرد نيروهای وارد بر سازه با طبيعت تودة خاک ، رفتار تودة خاک و روش اجرای سازه ارتباط تنگاتنگ پيدا می کند . به عبارت ديگر بارهای وارد بر سازه ، مقادير از پيش تعيين شده ای نيستند و مستقيماً با عواملی چون خصوصيات تودة خاک ، روش اجرای سازه ، سختی المان های سازه ای و توالی مراحل ساخت ارتباط مستقيم پيدا می کنند . به بيان ديگر ، جهت طراحی سيستم نگهداری چنين سازه ای لازم است تا به مجموعه عوامل فوق الذکر توجه شود . اجرای تونل های کم عمق شهری با توجه به رفتار کاملاً غيرخطی تودة خاک و نياز به کنترل پارامترهايی چون تغيير مکان های تودة خاک ، نشست های سطحی ، ضريب اطمينان در مقابل فرو ريزش دهانه بر پيچيدگی های تحليل سازه می افزايد . آنچه طرح حاضر را با ساير حفاری های زير زمينی مشابه متمايز می*سازد، ابعاد بزرگ دهانه حفاری، فاصله کم دو تونل و تعداد زياد مراحل حفاری می*باشد. بارهای وارده حين مراحل ساخت در زمره بارهای استاتيکی قرار می*گيرند و با توجه به لرزه*خيزی شهر تهران سازه نگهدارنده تونل شامل پوشش اوليه و نهايي براي تحمل بارهاي استاتيكي و لرزه اي طراحي شده اند.
كليه مراحل عمليات اجرايي تونل با در نظر گرفتن اندركنش كامل سازه نگهدارنده تونل و توده خاك پيرامون با استفاده از روش هاي عددي مدلسازي شده و ميدان هاي تنش-تغيير شكل در توده خاك ، نيروها و تغيير شكل هاي بوجود آمده در المان هاي سازه اي و تغيير شكل هاي سطح زمين در اثر هر يك از مراحل حفاري و با در نظر گرفتن توالي دقيق مراحل اجرا تعيين گرديده و مبناي طراحي كليه المان هاي سازه اي قرار گرفته است. روش هاي اجرايي و توالي حفاري گالري هاي مختلف تونل ها با توجه به اثرات متقابل هر يك از مراحل حفاري بر ساير گالري ها قبل از اجرا با مدلسازي عددي مورد بررسي دقيق قرار گرفته و در صورت پاسخگويي به ضوابط و معيار هاي طرح ، مبناي عمل قرار گرفته اند.در شكل8 مدل محاسباتي تونل كوتاه در يكي از مراحل مياني اجرايي نمايش داده شده است.
سازه اصلي زوج تونل بلند و كوتاه رسالت علاوه بر بارهاي استاتيكي براي تحمل نيروهاي لرزه اي ناشي از زلزله براي عمر مفيد 100 سال طراحي شده است.تحليل لرزه اي سازه اصلي تونل با در نظر گرفتن اندركنش كامل خاك-سازه با استفاده از روش هاي تاريخچه زماني و روش اندركنش تغيير مكان انجام پذيرفته است.
7- ابزار دقيق و رفتار سنجي
نظر به اينكه تعيين مقادير دقيق مشخصه*هاي مكانيكي توده خاك پيرامون تونل در مرحله شناسايي ، مشكل و پرهزينه بوده و مشخصه*هاي ژئوتكنيكي زمين در طول مسير به دليل طبيعت ناهمگن تودة خاك و طول زياد تونل متغير هستند و همچنين مدل*هاي محاسباتي قابل كاربرد در تحليل اندكنش خاك – سازه تونل از لحاظ منظور نمودن رفتار واقعي زمين و شرايط اجرا محدوديت*هايي دارند ، به منظور بهينه*سازي اجرا و كنترل ايمني، براي زوج تونل بلند و كوتاه رسالت سيستم رفتارسنجي با اهداف اصلي زير طراحي و اجرا گرديده است:
1- ارزيابي پايداري تونل و زمين پيرامون آن در مراحل مختلف اجرايي.
2- كنترل نشست ساختمان*هاي مجاور و خطوط لوله هاي اصلي گاز و آب در اثر حفاري تونلها.
3- بهينه كردن طرح و اجرا .
نيازهاي اندازه*گيري و رفتار سنجي ، شامل پارامترهاي مورد سنجش، ابزار مورد نياز، تعداد و موقعيت ايستگاه*هاي ابزارگذاري، تعداد و موقعيت نقاط اندازه*گيري در هر مقطع تعيين شده و نوع ابزار اندازه*گيري و قرائت مورد استفاده، با در نظر گرفتن حداقل دقت*هاي لازم و نيز محدوديت*هاي موجود از لحاظ هزينه*هاي ارزي مورد نياز و مسائل تكنولوژيك، انتخاب گرديده است. مهمترين عوامل و محدوديت مورد توجه در طراحي سيستم و انتخاب نوع ابزار به ترتيب اولويت به قرار زير بوده است:
1- پاسخگويي به هدف*هاي شماره 1و2 در كليه شرايط ( پايداري تونل و نشست ساختمان*هاي مجاور)
2- پاسخگويي به هدف شماره 3 در بعضي شرايط
3- مطابقت سيستم با مرحله بندي پيش*بيني شده براي اجراي تونل
4- انعطاف*پذيري سيستم جهت انطباق با تغييرات احتمالي در برنامه اجرايي تونل
5- سهولت دسترسي به نقاط قرائت و نشانه*ها
6- حداقل تداخل در عمليات اجرايي
7- صرفه*جويي حداكثر در هزينه
در طول زوج تونل بلند تعداد 35 ايستگاه ابزارگذاري و در تونل كوتاه تعداد 7 ايستگاه ابزارگذاري پيش*بيني و فعال گرديده است كه بر حسب
تركيب پارامترهاي مورد سنجش به پنج تيپ A,B,C,D,E تقسيم شده است. ] شكل 9[
اندازه*گيري*هاي انجام شده براي ايستگاه*هاي اندازه*گيري در تيپ*هاي فوق در جدول 2 ارائه شده است.
جدول 2 . تعداد ايستگاههاي ابزارگذاري بر حسب تيپ هاي پنجگانه در تونلهاي كوتاه و بلند
تيپ مقطع تعداد مقطع اندازه*گيري
تونل بلند A 23 همگرايي سنجي
B 7 نشست سطح زمين
C 2 نشست سطح زمين
همگرايي سنجي
D 1 نشست سطح زمين
كشيدگي سنجي
E 2 همگرايي سنجي
نشست سطح زمين
كشيدگي سنجي
فشار سنجي
تونل كوتاه A 4 همگرايي سنجي
B 3 همگرايي سنجي
نشست سطح زمين
8- پرتالهاي ورودي و خروجي
پرتالهاي ورودي و خروجي زوج تونل بلند و كوتاه با توجه به ارتفاع خاك ، سرباره روي تونل و نيز وضعيت خروجي تونل ها ، در ورودي آفريقا و كردستان بصورت عمودي و در دره نظامي گنجوي بصورت مورب اجرا شده است . نماي پرتال ها با طراحي خاص معماري و با استفاده از قطعات پيش ساخته بتني اجرا شده است كه زيبائي خاصي به ورودي تونل ها بخشيده است . در عكسـهاي شماره 4 و5 پرتال ورودي زوج تونل بلند در دره نظامي گنجوي و پرتال ورودي آفريقا نمايش يافته است .
