مروری بر طرح و اجرای تونل رسالت

تین نیوز |
 کارفرما : سازمان مهندسی و عمران شهر تهران / 
مهندس مشاور: شرکت مهندسان مشاور مهاب قدس / پیمانکار : شرکت پرلیت
 
بزرگراه رسالت (كه بخش غربی آن بزرگراه حكیم نامیده می‌شود) یكی از طولا‌نی‌ترین مسیرهای شرقی - غربی تهران می‌باشد. این بزرگراه پس از تكمیل، شرق تهران را از خیابان دماوند به غربی‌ترین نقطه تهران در محدوده شهرك راه آهن متصل می‌نماید.پرهزینه‌ترین و مشكل‌ترین بخش این بزرگراه از میدان آفریقا تا قبل از بزرگراه كردستان تحت عنوان پروژه تونل رسالت در اردیبهشت ماه 1376 به شركت پرلیت به عنوان پیمانكار و شركت كوهرنگ تونل به عنوان مشاور واگذار گردید.
 
به علت بروز مشكلا‌ت فنی و قراردادی، بازنگری طرح و نظارت بر اجرای كار در شهریور ماه 1379 به شركت مهندسی مشاور مهاب قدس واگذار شد. پیشرفت فیزیكی عملیات اجرایی در این زمان در حدود 5 درصد بوده است. در طراحی و اجرای این دو تونل عریض با قطر حفاری حدود 17 متر (در زمین آبرفتی) و با توجه به اینكه دو تونل فقط 5/3 متر از یكدیگر فاصله دارند، تمهیدات خاص به شرح زیر در نظر گرفته شد:
 
1. تدقیق پارامترهای طراحی با انجام مطالعات ژئوتكنیك تكمیلی‌
 
2. استفاده از نتایج رفتارنگاری در گالری‌های حفاری شده و انجام تحلیل‌های برگشتی به منظور دستیابی به پارامترهای واقعی توده خاك
 
3. استفاده از آخرین روش‌های موجود در تحلیل و طراحی سازه‌های زیرزمینی با در نظر گرفتن اندركنش كامل خاك و سازه‌
 
4. استفاده از روش اجرای مرحله‌ای و تحكیم هر مرحله حفاری با استفاده از قوس‌های فولا‌دی و بتن پاشی‌
 
5. استفاده از شمع‌های بتنی برای باربری موقت لا‌ینینگ بخش فوقانی تونل
 
6. استفاده از تكنولوژی نوین بتن‌های خود تراكم(S.C.C) در اجرای بخشی از لا‌ینینگ تونل
 
7. استفاده از نتایج ابزاربندی به منظور حل معضلا‌ت فنی هزینه بر
 
در مطالعات مرحله اول و دوم، گمانه‌های ماشینی و چاهك‌های دستی متعددی در محدوده مسیر پروژه حفر گردیده و آزمایش‌های صحرایی همچون نفوذ استاندارد در گمانه‌ها و بارگذاری صفحه‌ای در چاهك‌های دستی انجام شده بود. در مرحله مطالعات تكمیلی ( توسط شركت مهندسی مشاور مهاب قدس) با توجه به حفر گالری‌های جانبی تونل شمالی امكان دسترسی به توده خاك اطراف تونل‌ها به شكل بهتری فراهم گردید. لذا به امكان انجام آزمایش‌های بر جای مناسب برای تخمین پارامترهای برجای خاك توجه شد. با حفر 7 گمانه در داخل گالری‌ها و 2 گمانه در محدوده خیابان یوسف آباد آزمایش فشارسنجی(Pressure - meter Test ) برای تخمین پارامتر‌های ارتجاعی خاك همراه با نمونه‌گیری انجام شد. علا‌وه بر آن در داخل گالری‌ها برش مستقیم برجا در ابعاد بزرگ(57 X 57 X 53 cm) در مقطع با حداكثر سربار و مقطع خیابان ولیعصر انجام شد. همچنین تعداد 4 آزمایش بارگذاری صفحه‌ای تا دستیابی به بار حدی در داخل گالری به انجام رسید. علا‌وه بر این آزمایش‌ها محدوده خاك دستی اطراف خیابان ولیعصر با حفر 9 چاهك دستی به طور كامل شناسایی گردید. به موازات این مطالعات به نتایج رفتارنگاری گالری‌ها طی حفاری توجه گردید. این اطلا‌عات شامل همگرایی سنجی سه نقطه‌ای و در برخی نقاط 5 نقطه داخل گالری‌ها طی حفاری، تاثیر حفر گالری مجاور بر روی همگرایی سنجی گالری اول و بررسی نتایج 2 ایستگاه كشیدگی سنجی(Multiple Point Rod Extensometer) در دو مقطع با حداكثر و حداقل سربار (خیابان ولیعصر) می‌گردد.تحلیل‌های برگشتی به وسیله مدل‌سازی كامپیوتری مراحل حفاری و تحكیم در گالری‌های اجرا شده به وسیله نرم‌افزار FLAC نسخه 4/3 كه محصول سال 1998 شركت ITASCA می‌باشد به انجام رسید. در این تحلیل‌ها با سعی و خطای بیشمار و تحلیل‌های وقت‌گیر دسته پارامتر‌های هم جواب برای میدان جابجایی گالری اول و دسته پارامترهای هم جواب برای تاثیر حفر گالری دوم تعیین گردید.
 
علا‌وه بر این نتایج تحلیل‌های برگشتی مقدمه‌ای برای تحلیل دقیق‌تر مراحل بعدی عملیات اجرایی گردید چراكه نتایج تحلیل‌ها با ابزار آلات دقیق نصب شده كنترل می‌گردید.در بحث طراحی سازه‌های زیرزمینی روش‌های متعددی مطرح می‌باشد به دلیل پیچیدگی‌های خاص این طرح شامل مراحل مختلف حفاری و اجرای پوشش‌های اولیه و دائم، روش‌های ساده و تحلیلی كاربرد ندارند. به همین لحاظ برای طراحی پوشش و كنترل پایداری تونل‌ها مناسب‌ترین شیوه تحلیل مستقیم اندركنش خاك و سازه و مدلسازی یكپارچه و قدم به قدم مراحل ساخت با تكنیك‌های اجزای محدود یا تفاوت‌های محدود می‌باشد. امكان این نوع مدلسازی در نرم افزار FLAC به خوبی فراهم گردیده است و به همین لحاظ كلیه مراحل اجرای تونل‌ها توسط این نرم افزار مدلسازی و تحلیل گردید. برای افزایش دقت محاسباتی به دلیل وجود تمركز تنش در اطراف تونل ابعاد المان‌ها تا حد ممكن كوچك در نظر گرفته شد. شرایط فوق‌العاده در حالت وقوع زلزله با استفاده از آخرین نتایج مطالعات لرزه‌خیزی تهران در نظر گرفته شده است. این مطالعات با توجه به گزارش ریز پهنه‌بندی شهر تهران كه توسط آژانس JICA ژاپن انجام شده و مطالعات تكمیلی لرزه زمین ساخت شهر تهران كه در شركت مهاب قدس به انجام رسیده می‌باشد. تحلیل‌های دینامیكی با استفاده از طیف طراحی تهران با اعمال تاریخچه زمانی شتاب طرح با استفاده از مطالعات یاد شده به انجام رسید.
 
برای بهره‌برداری ایمن و راحت از این تونل سیستم‌های روشنایی، اعلا‌م حریق، دوربین‌های مدار بسته كنترل ترافیك، تهویه هوا، آتش‌نشانی و برق اضطراری پیش‌بینی شده است. میزان آلودگی هوا در این تونل‌ها به صورت هوشمند توسط كامپیوتر كنترل می‌شود ولی امكان كنترل دسترسی نیز وجود دارد.پس از حفاری هر متر طول تونل برای تحكیم اولیه آن قاب فلزی پیش ساخته(Lattice Girder) و دو لایه مش فولادی نصب و حدود 25 سانتی‌متر بتن پاشی (Shotcrete) در چند مرحله انجام شده است.پس از حفاری و تحكیم اولیه تونل، طی چند مرحله بتن‌ریزی پوشش نهایی به ضخامت متوسط یك متر انجام شده تا تونل‌های رسالت در مقابل بارهای دوران بهره‌برداری و همچنین بارهای اتفاقی مانند زلزله، پایداری و ایستایی خود را با ضرایب اطمینان كافی حفظ نماید. هر تونل شامل 3 خط عبوری به عرض 360 سانتیمتر برای عبور وسایل نقلیه و دو پیاده رو به عرض 90 سانتیمتر در طرفین برای عبور و مرور اكیپ نگهداری تونل می‌باشد. ارتفاع ناخالص تونل حدود 9 متر، ارتفاع قابل استفاده در داخل تونل برای عبور وسایل نقلیه (گاباری ) 35/5، قطر خارجی تونل 70/16 و قطر داخلی تونل 50/13 متر می‌باشد.