احداث تونل مترو و برخورد با مشکلات سفره آبهای زیرزمینی در آبرفتهای جنوب دشت تهران
| دسته بندی | عمران |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 5546 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 74 |
احداث تونل مترو و برخورد با مشکلات سفره آبهای زیرزمینی در آبرفتهای جنوب دشت تهران
فصل اول : مقدمه
فصل دوم : شناخت وضعیت زمین شناسی و آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
بخش اول – کلیاتی در مورد وضعیت زمین شناسی مهندسی دشتهای جنوب تهران
بخش دوم – وضعیت آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
فصل سوم : روشهای حفاری متداول در حفر تونل های مترو تهران
فصل چهارم : روشهای نگهداری و جلوگیری از نفوذ آب به داخل فضای تونلهای مترو
بخش اول – جلوگیری از مجاورت و برخورد آب با سطح خارجی تونل مترو
بخش دوم – روشهای عایق بندی ( ایزولاسیون ) تونل های مترو در برابر نفوذ آب
1- روش سگمنت گذاری و تزریق پشت سگمنت ( Grouting )
مقـــدمـــه :
1- هدف از انجام عمل تزریق
2- کاربرهای تزریق در چه مواردی است
3- انواع تزریق از نظر ساختار دیواره داخلی تونل
- مراحل آماده سازی تونل قبل از انجام مرحله تزریق :
4- تعریف سگمنت وکلید و طرز قرارگیری آنها در یک حلقه یا رینگ
5- ترتیب قرارگیری رینگها در داخل تونل مترو و دیگر سازه های زیرزمینی
6- طرز بندکشی و پر کردن شکافهای بین رینگها و سگمنتها
- مرحله تزریق دوغاب به گمانه ها و فضاهای خالی پشت سگمنتها :
7- گمانه زدن ، ترتیب گمانه ها در یک حلقه ، طرز گمانه زنی ، مراحل گمانه زنی
8- خالی کردن داخل گانه و آماده سازی گمانه برای شروع کارتزریق
9- توضیح میکسرها و همزنها و کارشان
10-پمپهای تولید فشار و کپسولهای فشار شکن و توضیح کار آنها
11- تعریف اصطلاح خورند در کارهای تزریق
12-توضیح تولید دوغاب و انواع آن
13- فشار تزریق و روش اندازه گیری و کنترل آن
14-دپی تزریق
15- مراحل انجام تزریق
16-روش تزریق دوغاب به داخل گمانه و استفاده از پکرها ( packer )
17-گرفتگی در مسیر انتقال دوغاب و چگونگی برطرف کردن آن
18- حداکثر زمانی که میتوان کار را به طور موقت تعطیل کرد
19- توضیح مواد افزودنی به دوغاب و نقش هریک از آنها در کار تزریق
20-اندازه گیری غلظت دوغاب
21-تعریف همل همگراسنجی
22-بیرون زدگی و نشتی آب و دوغاب و روش برطرف کردن آن
23-استفاده از ماده شیمیایی به نامه Penetron برای اطمینان از کار عایق بندی تونل
24-انجام تست آب در انتهای کار برای اطمینان از عایق بندی تونل
2- روش اطریشی ( عایق بندی به کمک p.v.c )
مقـــدمــــه
به دلایل تاریخی شناخته شده اکثر شهرهای بزرگ از جمله تهران بر روی زمینهای نرم بنا شده اند. پیشرفت زمان و رشد فزاینده جمعیت این شهرها نیز لزوم احداث فضاهای زیرزمینی جهت تاسیسات و ارتباطات شهری را امری اجتناب ناپذیر شمرده است. لذا مهندسین طراح باید با توجه به وضعیت زمین شناسی مهندسی منطقه ، سازه های سطحی ، حجم ترافیک ، سطح قیمتها ، کیفیت و کمیت نیروی انسانی ، زمان مجاز کار و … روش منطبق با شرایط مزبور انتخاب و یا احتمالا“ ابداع نمایند.
اجرای طرح مترو در شهر بزرگی مانند تهران آسان نبوده بخصوص که موانع اجرائی زیادی وجود دارد.
گرچه در سطح شهر تهران موانع طبیعی مانند رودخانه وجود ندارد که آن نیز بر مشکلات موجود بیفزاید ، ولی وجود تعداد زیادی قنوات دائر و بایر ، چاههای دفع فاضلاب و بالا آمدن سطح آبهای زیرزمینی از جنوب تا مرکز شهر تهران ، کار اجرائی طرح را پیچیده تر کرده است.
در این بخش خلاصه ای از فعالیت های مطالعاتی ، طراحی ، اجرائی در مورد بررسی و دفع آب از سازه های متروی تهران میباشد که در فاصله زمانی سالهای 1372 تا 1376 انجام شده است. گرچه این مطالعات میبایستی در ابتدای کاریعنی همزمان با بررسیها و مطالعات اولیه صورت میگرفت ولیکن بدلایلی این امر ممکن نگردیده و اکنون باید هزینه ها و مشکلات ناشی از تاخیر بیست و چند ساله را تحمل نمود.
بطور کلی راه حل های جلوگیری از نفوذ آب به داخل سازه ها در دو بخش کلی انجام شده :
1- تخلیه آب بمنظور آماده سازی محل جهت احداث ساختمانهای پیش بینی شده.
2- جلوگیری از نفوذ آب به داخل سازه های ساخته شده و آماده نمودن تاسیسات جهت بهره برداری مطابق با آئین نامه های موجود.
فصل دوم : شناخت وضعیت زمین شناسی و آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
بخش اول :کلیاتی در مورد وضعیت زمین شناسی مهندسی دشت های جنوب تهران :
منطقه تهران در پهنه ای بین دو وادی کوه و کویر ( دامنه جنوبی البرز و دشتهای شهریار و ورامین ) واقع شده و حد طبیعی فضای آن از دو طرف دیگر بوسیله دو رودخانه جاجرود و کرج مشخص می شود. این در رودخانه در نزدیکی ورامین به یکدیگر ملحق شده و به سوی دریاچه فصلی واقع در کویر نمک جاری شوند.
شکل 1 – فضای جغرافیایی تهران
در یک مقطع شمالی و جنوبی از پهنه تهران ، پنج بخش مشاهده می شود ( شکل 2 ) :
- دامنه کوهستان شمیرانات با شیب 10 تا 15 درصد
- از تجریش تا تپه های عباس آباد با شیب 3 تا 5 درصد
- از عباس آباد تا خیابان انقلاب
- از انقلاب تا نزدیکی ری با شیب 2 درصد
- از ری تا ورامین با شیب بسیار ملایم 1 درصد که تا کناره کویر ادامه می یابد.
در یک نگرش کلی ، وضعیت رسوبات آبرفتی تهران از جنوب به سمت شمال به صورت زیر است :
قسمت اعظم جنوب تهران را رسوبات ریز دانه رس و سیلت تشکیل داده ( ML – CL ) که در اعماق مختلف دارای لایه هایی از شن و ماسه با ضخامتهای متفاوت می باشند. البته در قسمتهای جنوبی تر گهگاه به رس با پلاستیسیته بالا ( CH ) نیز برخورد شده است عمده این خاکها از نوع پیش تحکیم یافته می باشند . در این خاکها مواد گچی و آهکی به صورت پراکنده دیده شده است . این امر موجب مشکل بودن حفاری دستی گردیده بطوریکه در حوالی بهشت زهرا گاها“ از قلم و چکش جهت کندن استفاده می شود.
از جنوب به سمت شمال بر میزان درشت دانه ها افزوده شده به نحوی که درحوالی قورخانه ، عمده خاک از شن ریز و ماسه به همراه مقدار کمی سیلت و رس تشکیل شده و در مناطق شمالی تر ، قلوه سنگ و شن درشت نیز در بین روسوبات یافت می شود.
بطور کلی خاکهای نواحی مرکزی و شمالی تهران عمدتا“ شن و ریگ همراه با مقداری مواد ریز دانه و آهکی بوده که همین امر موجب مقاومت بالای آن شده است این مقدار ریز دانه باعث نامگذاری های مختلفی برای این خاکها در طبقه بندی خاک ( GW – GC – GP ) گردیده است. در شکل 3 برش عرضی ، شمالی – جنوبی از شهر تهران ملاحظه می شود.
شکل 3 – برش عرضی ، شمالی جنوبی شهر تهران
بخش دوم : وضعیت آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران :
- جریان آب بداخل تونل
بطور کلی مساله آب زیرزمینی در احداث تونل در مناطق شمالی و مرکزی تهران وجود نداشته مگر آنکه در شمال به چینه های با تراوایی کم و در مرکز به قناتهای فعال برخورد شود که آنهم بطور موضعی بوده و باعایق نمودن آن بخش از تونل و یا منحرف ساختن قنات رفع خواهد شد.
اما در جنوب تهران بعلت سیلتی و رسی بودن خاکها و وجود خاکهای دستی احتمالی در مسیر تونل و با توجه به بالا بودن سطح آب ، ضروری است که سطح آب زیرزمینی پایین انداخته شود که این امر در حال حاضر توسط سازمان آب تهران با بکارگیری چندین چاه پمپاژ بطور شبانه روزی در مسیر چهار راه گلوبندک تا خیابان شوش انجام می گیرد. البته سازمان آب تهران در نظر دارد تا با احداث حدود 40 کیلومتر کانال و سیفون ، آب این منطقه را بطرف جنوبغربی ( حوالی پشت فرودگاه مهر آباد ) هدایت و مشکل این منطقه را بطور اصولی حل نماید. بدین ترتیب زمینهای جنوبغربی تهران نیز از خطر خشک شدن رهایی خواهند یافت.
یکی از اساسی ترین کارهائی که می بایست قبل از شروع عملیات اجرائی متروی تهران انجام میشد مطالعات هیدرولوژی و ژئوهیدرولوژی تهران بود که متاسفانه مشاور اولیه متروی تهران در این مورد نه تنها اقدامی ننموده است بلکه بعلت عدم آشنائی به تکنیک های قدیمی تامین و انتقال آب در تهران دچار اشتباهی نیز شده است و وجود بیش از دویست و هفتاد رشته قنات در محدوده شهری تهران را نادیده گرفته و در مورد بالا آمدن سطح آب زیرزمینی در تهران تدبیری اتخاذ ننموده است و اکنون با بیست و چندسال تاخیر ، مطالعات ، بررسی و طراحی همزان با عملیات اجرائی با هزینه ای چندین برابر انجام می شود.
نفوذ آب به سازه های متروی تهران عمدتا“ از منابع به شرح زیر میباشد :
1- نزولات جوی و آبهای سطحی :
در قسمت شمال خط یک حد فاصل ایستگاههای R – N با توجه به اینکه بافت زمین از نوع دج و سنگ جوش بوده و کاملا“ نفوذ ناپذیر میباشد و همچنین به علت اینکه عملیات حفاری تونل و ایستگاهها در این قسمت به صورت ترانشه باز انجام شده است و روی تونل ها و ساختمان ایستگاهها بعد از اتمام عملیات ایزوله کامل نشده خاک ریزی گردیده است که درزمان بارندگی و یا وجود آب های سطحی، آبیاری فضای سبز و … آب در زمیـن نفـوذ نمـوده و بر روی سازه ها ، پشت سازه ها انباشته شده و از محل درزها یا جای سوراخ بولت های قالب های بتن ریزی به داخل نفوذ می نماید.
این مشکل به صورت حاد در ایستگاههای (1) N ، (1)O ، (1)P ، (1) Q و تونلهای حدفاصل به صورت وضوح وجود داشته و دارد.
2-آبهای زیرزمینی :
آبهای زیرزمینی به صورت عمده در دو محدوده ، سازه های متروی تهران را تهدید می نماید.
1-2- آبهای زیرزمینی از سفره اصلی تهران در مرکز شهر حدفاصل خیابان شوش تا محور خیابان جمهوری اسلامی ، در چهل سال گذشته در محدوده فوق الذکر 20 الی 30 متر بالا آمده است. و بالاتر از سطح رادیه خط یک و قسمتهای از خط دو قرار گرفته است .این حالت در خط یک متر و در حال حاضر از ایستگاه F تا I و تونلهای حدفاصل آنها وجود دارد و با توجه به روند بالا آمدن سطح آب زیر زمینی انتظار می رود در سالهای آینده تا ایستگاه J پیشرفت نماید.
شکل 4- مقطع شماتیک از تونل حد فاصل(1) Q – (1) P
2-2- لایه های آبدار در زمین های دج شمال شهر
در تپه های عباس آباد که سطح آبهای زیرزمینی در عمق بیشتری قرار دارد بافت زمین از نوع دج و نفوذ ناپذیر می باشد. لیکن لایـه هـای نفـوذ پـذیری وجود داشته و حرکت آب در این لایه ها و برخورد آن به سازه های مترو ایجاد خطر مینماید.ایـن حالـت در ایستگاه R ، تـونـل شمـالی آن و تا ایستگاه Q مشاهده می شود.
3- قنوات و کانالهای جمع آوری آبهای سطحی :
در محدوده 20 گانه تهران بیش از 270 رشته قنات وجود دارد که اکثر آنها بصورت متروکه در آمده است و معضلاتی برای متروی تهران بوجود آمده است . متاسفانه مشاور اولیه متروی تهران شناختی از قنوات نداشته و وجود قنوات را که بیش از 700 کیلومتر در زیرزمین تهران ، گالری و مجاری دارند نادیده گرفته است و حتی تعدادی ایستگاهها را در محل تلاقی قنات پیش بینی نموده است مانند ایستگاه J که در محل برخورد قنات ناصری ( شاه سابق ) با خط دو احداث شده است.
کانالهای زیرزمینی جمع آوری آبهای سطحی در تهران نیز مشکلاتی برای متروی تهران به وجود آورده است. در بعضی از محلها این کانالها برخورد مستقیم با سازه های مترو داشته ( مانند کانال اصلی جمع آوری آبهای سطحی خیابان جمهوری در میدان بهارستان با خط دو مترو تداخل نموده است ) و یا در بعضی از محل ها به موازات تونل مترو احداث شده است مانند کانال جمع آوری آبهای سطحی در خیابان مفتح که به موازات تونل خط یک ساخته شده است. این کانال در حد فاصل میدان هفت تیر تا میدان استقلال به موازات تونل خط یک و در سطحی بالاتر قرار گرفته است.
کانالهای جمع آوری آبهای سطحی شهرداری تهران حامل فاضلابهای سطحی و زباله و … میباشد که اکثرا“ در مواقع سیلانی قادر به تخلیه کامل نبوده و مسدود میگردد و به شکل تحت فشار در می آید و با توجه به اینکه در قسمتی از این مسیر ، تونلها با ماشین حفاری احداث شده و سگمنت های پیش ساخته در آن قرار گرفته و عایق کاری نشده است نشت آب در طول خط در چندین محل وجود دارد. اگرچه در چندین محل ، این کانال ( به علت برخورد با ایستگاهها ) تغییر مسیر داده شده است ( شمال ایستگاه L – ایستگاه J K – ایستگاه J )این مشکل همچنان وجود داشته و تونل ها و ایستگاههای مترو را تهدید می نماید.
4- نشت آب از شبکه لوله کشی آب تهران
به علت فرسودگی شبکه آب تهران و تلف آب بیش از 40% در آن ، که در قسمتهای مرکزی شهر به علت قدمت آن به بیش از 50% پیش بینی میگردد. شکستگی جزئی لوله های آب در محدوده مرکزی شهر به علت نفوذ پذیری بودن خاک این مناطق از سطح خیابانها مرئی نبوده و مستقیما“ به سطوح پائین تر نفوذ می نماید و با توجه به اینکه لوله های شبکه آب نسبت به سازه های مترو در سطح بالاتری قرار گرفته است نشت آب در محل های متعدد مشاهده می شود و در بعضی مواردشکستگی لوله های اصلی ، تونل ها و ایستگاهها را پر از آب می نماید.( مانند شکستگی لوله 500 میلی متری شبکه آب تهران در ایستگاه J و یا لوله 700 میلی متری در ایستگاه نواب و لوله 600 میلیمتری در ایستگاه L ).
5- نشت آب از فاضلاب ها و آب نماها
به علت دفع فاضلاب به طریقه جذبی ، در شهر تهران در برخورد سازه های مترو با چاههای فاضلاب مشکلاتی به وجود آمده است . با وجود اینکه قبل از حفاری اقدام به شناسایی وجابجایی چاههای فاضلاب شده لیکن بعد از اتمام عملیات ساختمانی وجود چاههای فاضلاب در مجاور و یا روی سازه ها باعث مشکلاتی گردیده است از جمله فاضلاب مسجد قائم در خیابن سعدی – فاضلاب آبریزگاه شهرداری در کوچه نوشین میدان استقلال – آبریزگاه شهرداری در میدان امام ( ره ) – آب نمای میدان فردوسی – آب نمای میدان بهارستان – دریاچه پارک شهر و …با التفات به مطالب فوق وجود آب در سازه های متروی تهران یک مشکل جدی میباشد و بعلت عدم مطالعات کافی قبل از شروع عملیات اجرائی این مشکل دو چندان گردیده و هزینه های مربوط به آن نیز چندین برابر شده است. اکنون که قسمتی از خط 1 و 2 آماده برای تجهیز و بهره برداری میگردد لازمست عملیات زهکشی یا جلوگیری از نشت آب که بصورت موضعی و موقت اجرا شده به طرحهای اصلی و دائمی که اطمینان لازم را در بهره برداری از تاسیسات مترو را تضمین مینماید تبدیل نمائیم و همچنین برای خطوط دیگر متروی تهران ضرورت دارد قبل از شروع طراحی تونلها و ایستگاهها ، مطالعات دقیق و جامعی در مورد آبهای سطحی – ابهای زیرزمینی و وجودقنوات دائر و کانالهای جمع آوری فاضلابهای سطحی و نشت آب از شبکه های آب و فاضلاب شهری در مسیر عملیات بعمل آید طرح های زهکشی و جلوگیری از نشت آب و انحراف قنوات و کانالهای آب قبل از شروع عملیات اصلی مترو به اجرا درآید تا اجرای خطوط دیگر مترو با مشکلات کمتری در مسئله آب انجام شود و با دفع کامل سازه های مترو و با عمر اقتصادی پیش بینی شده برای تاسیسات احداث شده بهره بـرداری گردد و ازسرمـایـه های کـلان هـزینـه شـده در متروی تهران بهره برداری بهینه بعمل آید.
فصل سوم : روشهای حفاری متداول در حفر تونلهای متروی تهران
بطور کلی تونل های متروی تهران به سه روش حفاری با سپر ، روش ایرانی ( روش جدید اتریشی اصلاح شده ) و روش ترانشه باز اجرا می شود.
- روش ترانشه باز معمولا“ در نقاطی که مسیر مترو کاملا“ در زیر امتداد یک خیابان و یا یک منطقه غیر مسکونی است اجرا می شود در این روش ابتدا خاکبرداری از سطح تا عمق رادیه تونل انجام سپس تونل با مقطع نعل اسبی و یا چهارگوش ساخته شده و پس از اجرای لایه آب بندی ، خاکریزی تا سطح اولیه صورت می گیرد.
- روش حفاری با سپر معمولا“ در بخشهای مرکزی و پرترافیک شهر اجرا می شود در این روش حفاری به صورت دایره ای به قطر 9 متر انجام شده وبرای نصب قطعات بتنی از 18 جک در پایین و 12 جک در بالا استفاده می شود. سپس در پشت قطعات بتنی ، عمل تزریق با فشار حدود پنج اتمسفر انجام میگیرد. طول دستگاه 65 متر ، وزن آن 650 تن و زاویه چرخش بیل 360 درجه میباشد.
-
در روش ایرانی یا روش جدید اتریشی اصلاح شده ابتدا بخش فوقانی تونل در هر وهله 8/0 تا 2/1 متر پیشروی کرده سپس یک شبکه توری فلزی پیرامون بخش حفاری شده پهن می شود. در مرحله بعد یک قاب فلزی سه تکه در پیشانی کار نصب و با چند مهار طولی به قاب قبلی متصل می شود. سپس مجددا“ یک شبکه توری دیگر بر روی قاب گسترده شده و در نهایت با اجرای شاتکریت در بین دو شبکه حفاظت موقت تکمیل میگردد. در بخش تحتانی که با فاصله ای نسبتا“ زیاد حدود 200 متر از بخش فوقانی انجام می شود ( این تفاوت اصلی این روش با روش جدید اتریشی است چرا که معمولا“ در روش
شکل 5- ابعاد مقطع و مراحل حفاری تونل به روش جدید اتریشی اجرا شده در تونلهای مترو
اتریشی این فاصله بسیارکم است) طول هر وهله حفاری حدود 3 تا4 متر بوده اما قابها درست در زیر قابهای فوقانی نصب شده و به آنها جوش داده می شودند تا در پایان یک حلقه بسته را دور تا دور تونل تشکیل دهند