دانلود ‫پروژه احداث تونل مترو و برخورد با مشکلات سفره آب های زیر زمینی در آبرفت های جنوب دشت تهران

مقدمه : هدف از انجام عمل تزریق کاربرهای تزریق در چه مواردی است انواع تزریق از نظر ساختار دیواره داخلی تونل - مراحل آماده سازی تونل قبل از انجام مرحله تزریق : تعریف سگمنت وکلید و طرز قرارگیری آنها در یک حلقه یا رینگ ترتیب قرارگیری رینگها در داخل تونل مترو و دیگر سازه های زیر زمینی طرز بندکشی و پر کردن شکافهای بین رینگ ها و سگمنت ها - مرحله تزریق دوغاب به گمانه ها و فضاهای خالی پشت سگمنتها : گمانه زدن ، ترتیب گمانه ها در یک حلقه ، طرز گمانه زنی ، مراحل گمانه زنی خالی کردن داخل گانه و آماده سازی گمانه برای شروع کارتزریق 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 روش اطریشی ( عایق بندی به کمک p.v.c مقدمه 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 : تخلیه آب بمنظور آماده سازی محل جهت احداث ساختمانهای پیش بینی شده.

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.

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.

گسیختگیها و فرو ریزشها در روش جدید اتریشی : در تونلهای اجرا شده به روش جدید اتریشی که پیشروی حفاری بخش فوقانی در دوره های حدودا“ یک متری انجام و اجرای کامل حفاظ موقت با تاخیر زمانی حدودا“ هشت ساعت بعد از حفاری صورت میگیرد، غالبا“ ریزشهای کره ای یا گنبدی شکلی با ارتفاع متوسط حدود 50 سانتیمتر رخ می دهد.

در تونلهایی که با ماشین حفار بطور تمام مقطع اجرا میشوند نیز ریزشهای گوه ای شکل در تاج تونل در سینه کار به ابعاد حدودا“ 50 سانتیمتر رخ می دهد.

برای ساخت تونل در محدوده شهری دو گزینه وجود دارد : روش حفر و پوشش و روش تونلزنی ، 1-روش حفر و پوشش : که اقتصادی ترین روش برای ساخت تونل است می تواند بدون مشکل ژئوتکنیکی خاصی مورد استفاده قرار گیرد.احداث تونل به این روش دربرخی از مسیرها بسته به نوع خاک منطقه و شرایط زمین مستلزم استفاده از فنونی مانند : ایجاد دیوار دیافراگمی ، خشک اندازی و تزریق دوغاب میباشد.

استفاده از روش حفر و پوشش ( COVER & CUT ) در صورتیکه مشکل عبور از لایه های فاقد چسبندگی آبدار وجود نداشته باشد ، راهکار عملی و ارزانی بوده ، بدون نیاز به ماشین آلات و تجهیزات خاص قابل اجرا می باشد.

مشکل اساسی در احداث دیوار دیافراگمی و یا کوبیدن سپر فولادی ، سد کردن راه جریان آبهای زیرزمینی و در نتیجه تغییر وضعیت سطح ایستایی ( افت و یا خیر ) و ایجاد مشکلات زیست محیطی است که برای یافتن راه حل مناسب جهت رویارویی با آن ، مدلسازی آبهای زیرزمینی و پیش بینی تغییرات سطح آب باید در برنامه کار مطالعات مرحله اول قرار گیرد.

شایان ذکر است که در احداث تونل با روش حفر و پوشش بدلیل نزدیکی بسطح زمین ، احداث ایستگاهها با کمترین مسئله و مشکل ( از دید ژئوتکنیکی ) مواجه میباشد.

در هر حال ساخت تونل با روش حفر و پوشش ارزانترین راه برای احداث خط مترو درونشهری است ، اما در عین حال این روش با مشکلاتی همراه میباشد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود: مشکلات عبور از رودخانه مشکلات زیست محیطی در اثر تغییر سطح ایستایی آبهای زیرزمینی از بین رفتن دست کم دو ردیف از درختان خیابان مختل شدن زندگی روزمره و زیانهای اقتصادی و روانی ناشی از آن برخورد با خطوط ارتباطی و تاسیسات زیرزمینی و مشکل جابحائی آنها ( بویژه خطوط فاضلاب ) در شکل های 6 و 7 چگونگی ساخت تونل با روش حفر و پوشش در مناطق با سطح ایستایی ( بترتیب ) پائین و بالا نشان داده شده است.

شکل - 6 شکل - 7 1- روش تونلزنی : که راهکاری گرانتر میباشد ، مزیت ایجاد مزاحمت حداقل را بر محیط زیست و زندگی شهری دارد.

تونلزنی در سازندهای سنگی ، دارای برونزد در بخش های جزیی شهر ، می تواند با روش سنتی و با بکارگیری ماشین تونلزنی کله گاوی صورت گیرد.

در حالیکه ، برای تونلزنی در سازندهای آبرفتی و نرم ، بویژه در رسوبات بدون چسبندگی آبدار ، بکارگرفتن ماشین تونلزنی سپر تعادل فشار خاک و یا گلاب بهترین راهکار عملی میباشد.

تونلزنی برای خطوط درونشهری از هزینه بمراتب بالاتری نسبت به روش حفر و پوشش برخوردار است،اما با اینحال بدلیل عدم مواجه با مشکلات ذکر شده در بکار گرفتن روش حفر و پوشش،می تواند مورد توجه قرار گیرد.

2-1- حفر تونل با روش های سنتی الف : سازندهای سنگی حفـاری تـونـل در سـازنـد شیل و ماسه سنگی ژوراسیک ، برغم تغییرات لیتولوژیکی چشمگیر و غیرقابل پیش بینی ، با مشکلاتی همراه خواهد بود.

با توجه به تجربیات موجود از تونلزنی در سازندهای مختلف حفر تونل در بخش های شیلی اغلب بدون نیاز به آتشکاری می تواند صورت گیرد ، در حالیکه حفاری در بخش های ماسه سنگی و سایر سنگهای سخت موجود در سازند مستلزم چالزنی و آتشکاری است.

زمان پابرجائی ( time up stand ) بخش های شیلی ( بویژه شیل های رسی و گرافیتی ) بسیار کوتاه و دهانه فعال ( span active ) آن به مراتب کمتر از حداقل قطر مورد نیاز برای حفر تونل ( 6 متر ) میباشد.

در برابر ، لایه های ماسه سنگی از زمـان پـابـرجـائی طولانی و دهانه فعال بزرگتری برخوردار میباشد.

از این رو ، بخش های شیلی نیازمند نگهداری حتی با قاب و لارده ( lagging and set ) بوده ، در حالیکه بنظر میرسد بخش های ماسه سنگی نیاز به نگهداری نداشته و یا آنکه نگهداری آنها با کوه پیچ های پراکنده و یا توری و اندود میسر باشد.علاوه بر مسائل فوق ، مشکل سینه کار ترکیبی ( face mixed ) در همه حال وجود داشته ، حفر تونل را در داخل سازندها مشکلتر مینماید.

ب : سازندهای آبرفتی برپایه تجربیات موجود ، حفر تونل در آبرفت های دامنه ای میتواند بسادگی انجام پذیرد و در صورتیکه برای رفت و برگشت دو تونل مجزا کنده شود ، مسئله نگهداری بام و جدار تونل بسادگی امکان پذیر میباشد.

تونلزنی بروش سنتی در رسوبات رودخانه ای ، تنها در رسوبات زیزدانه و آنهم در بخش های شمالی شهر که سطح ایستایی آبهای زیرزمینی نسبتا“ پائین است میتواند امکان پذیر باشد.

البته این در صورتی است که برای مسیر رفت و برگشت تونلهای مجزا حفر شود ، تا ارتفاع بام تونل از 6 متر تجاوز ننماید.

شایان توجه است که حفاری تونل با روش سنتی در رسوبات ریزدانه رودخانه ای ، بعلت وجود ضخامت درخور توجهی خاک دستی در بخشهای مرکزی شهر و مقاومت برشی نسبتا“ پائین این مواد ، چندان کار آسانی نبوده، کنترل جابجائی ها و نشست سطح زمین بس مشکل و مسئله ساز میتواند باشد.

در حفاری تونل با روش سنتی در رسوبات آبرفت دامنه ای و یا رسوبات ریزدانه رودخانه ای مشکل تراوش آب بداخل تونل ( حداقل از کف ) وجود دارد ، که با توجه به تراوایی پائین هر دو نوع روسوبات ، چندان مسئله حادی نمی تواند باشد.

2-2- تونلزنی با ماشین الف : سازندهای سنگی شاید مناسبترین و اقتصـادی تـرین مـاشیـن بـرای حفر تونل در سازندهای سنگی ماشین تونلزنی کله گاوی ( header road ) باشد ، که با قابلیت مانور بالایی که دارد ( در صورت انتخاب نوع مناسب ) میتوان حفاری تونل را با اجتناب از پی آمدهای آتشکاری انجام داد و کمتر نیازمند تقویت و نگهداری جدار تونل بود.

ب : سازندهای آبرفتی حفر تونل در سازندهای آبرفتی تنها با ماشین تونلزنی مجهز به سپر میسر میباشد.

برای حفر تونل در لایه رسوبات فاقد چسبندگی آبدار ، که انتظار می رود بصورت زمین جریانی ( ground folowwing ) در تونلزنی عمل نماید ، استفاده از سپر بسته الزامی میباشد.

نوع سپر بسته مناسب برای حفر تونل در چنین زمین هایی سپر گلاب ( Shield Slurry ) و یا سپر تعادل فشار زمین ( EPB ، Balance Pressure Earth ) میباشد.

حفر تونل با سپر گلاب نیازمند احداث کارگاه تصفیه و بازیابی گل است ، که خود نیاز به فضای کافی برای تاسیسات تصفیه و بارگیری دارد.

از سویی ، استفاده از گل بنتونیت در مناطق مسکونی پی آمدهای زیست محیطی منفی دارد ، که بکار بردن چنین روشی را با محدویت مواجه می سازد .

از این رو ، بنظر می رسد استفاده از سپر گلاب برای حفر تونل در شهر تهران چندان مناسب نباشد.

مناسبترین روش حفر تونل در لایه های آبدار استفاده از سپر تعادل فشار زمین است که صرفنظر از گرانتر بودن ماشین ، مشکلات بالا را در پی نخواهد داشت.

ضمن آنکه ، برخی از انواع این سپرهای قابلیت تبدیل سپر باز و استفاده در زمین های رسی واقع در بالای سطحی ایستایی آبهای زیرزمینی را نیز دارند.

بطوریکه اشاره شد ، تونل مترو می تواند بصورت تکی و یا زوجی حفر شود .

در حفر تونل بصورت تکی ، با توجه به لزوم رعایت حداقل عمق معادل قطر تونل که برای تونل تکی حدود 9 متر میباشد ، و اجتناب از شرایط جبهه کار ترکیبی ( face mixed ) تمامی مسیر میبایست با سپر بسته حفاری گردد.

در صورتیکه اگر برای مسیرهای رفت و برگشت تونلهای جداگانه ای احداث گردد ، بخش قابل ملاحظه ای از مسیر می تواند با سپر باز حفاری شود.

در هر حال ، حفر تونل زوجی در بردارنده برتری های زیر است : کلا“ هزینه حفر تونل زوجی پائین تر از تونل تکی میباشد ، زیرا که با بالا رفتن قطر تونل ، بهای ماشین آلات حفاری و همچنین هزینه نگهداری بطور تصاعدی افزایش می یابد.

بخش درخور توجهی از طول مسیر می تواند با سپر باز و با هزینه کمتر و امکانات تکنولوژی ساده تر حفاری شود.

در حفاری تونل بصورت زوجی ، با رعایت معیار حداقل ضخامت روباره برابر قطر تونل ( حدود 6 متر ).

کف تونل حدود 3 متر به سطح زمین نزدیکتر شده ، نیاز کمتری به نصب پله کان متحرک و یا آسانسور در ایستگاهها وجود خواهد داشت.

در حفر تونل بصورت تکی ، که الزاما“ در لایه شن و ماسه فاقد چسبندگی آبدارخانه صورت خواهد گرفت.

احداث ایستگاهها با روش متداول امکان پذیر نبوده ‌مستلزم استفاده از روش هایی مانند ایجاد دیوار دیافراگمی در پیرامون ایستگاه میباشد.

با پائین تر بودن ایستگاهها ، مسئله مقابله با فشار بالابر ( pressure uplift ) آب ، بویژه در نقاطی که سطح ایستابی به سطح زمین نزدیکتر می شود ، بیشتر مطرح گشته ، استفاده از پی های عمیق را برای برخی از ایستگاهها الزامی می سازد.

در شکلهای 8 و 9 شمائی کلی از تونلزنی ( بترتیب ) تکی و زوجی در رسوبات آبرفتی ارائه گردیده است.

شکل –8 شکل - 9 شناخت رفتار زمین و وضعیت آبهای زیرزمینی و تعیین روشهای نگهداری بر اساس آن : بطور کلی دیدگاهی که در مقابل انجام مطالعات تام و تمام ژئوتکنیکی پر هزینه و زمان بر ( از تعیین ویژگیهای مکانیکی زمین و محاسبه عددی رفتار آن گرفته تا اندازه گیری تنشها و تغییر مکانها ) جهت تونلهای دایمی وجود دارد طبقه زمین بر اساس تجارب حاصل از تونلهای احداث شده قبلی است.در اینجا یک طبقه بندی کیفی بر اساس انواع مختلف عملکرد یک تونل بدون حفاظ به همراه نگهداری مناسب پیشنهاد گردیده است.

( جدول 1 ) جدول 1 طبقه بندی بر اساس عملکرد تونل بدون حفاظ در زمینهای خاکی و سنگی بهمراه نگهداری مناسب آنها و تمهیدات احتمالی در صورت وجود آب ، را نشان میدهد.

بخش اول : جلوگیری از مجاورت و برخورد آب با سطح خارجی تونل مترو : به علت عدم پیش بینی های لازم در زمان ساختمان تونل ها و ایستگاههای مترو دفع آب از سازه های مترو بصورت انفعالی انجام می شود و در هر مورد متناسب با آن محل طراحی و به مرحله اجرا در می آید که بعضا“ به شرح زیر میباشد : 1- احداث زهکش ها : بر اساس مطالعات انجام شده از سال 1372 احداث زهکش در دو منطقه لازم الاجرا میباشد.

1-1- زهکش اصلی شوش - خیام به علت بالا بودن سطح آبهای زیرزمینی دراین محدوده احداث زهکش اصلی شوش – خیام به طول تقریبی 10 کیلومتر که مظهر آن در نزدیکی ایستگاه C قرار خواهد داشت و به طرف شمال در دو طرف تونل مترو پیش بینی گردیده و انتهای آن با شاخه های فرعی در میدان بهارستان ، میدان استقلال و میدان حسن آباد پیش بینی شده است و آب استحصالی از آن حدود 4-2 متر مکعب در ثانیه پیش بینی می شود.گالری های این زهکش به موازات تونلها در عمق حداقل 5 متر زیر رادیه پیش بینی شده است.

در طول خط، پنج واحد ایستگاه پمپاژ جهت تخلیه و آب در مواقع اضطراری که در گالری زهکش گرفتگی یا ریزش حادث شود تعبیه شـده اسـت و تخلیـه آب ایـن زهـکش بصورت ثقلی انجام خواهد شد.

به علت فوریت امر و تخلیه آب از سازه های خیابان خیام تا ایستگاه امام خمینی ( ره ) قسمتهایی از این زهکش با استفاده از ایستگاههای پمپاژ، حفاری و مورد بهره برداری میباشد که اثرات مثبتی در تخلیه آب در میدان محمدیه – ایستگاه G و میدان امام خمینی ( ره ) داشته است امید است با اجرای این پروژه سطح آب زیرزمینی در طول خط یک از خیابان شوش ( ایستگاه E ) تا میدان استقلال ( ایستگاه J ) و در طول خط دو تا میدان بهارستان ( ایستگاه O ) تا چهارراه ولی عصر ( ایستگاه K ) به حد مطلوب پائین رفته و از نظر نفوذ آب ایمن گردد.

2-1- زهکش های تپه عباس آباد در ایستگاههای شمالی خط یک به علت دج بودن بافت زمین و اجرای عملیات ساختمانی به طریق ترانشه باز موجب نفوذ آب بر رو و پشت سازه ها شده است.جهت تخلیه این آبها احداث زهکش های ایستگاه ( Q – R ) که مظهر آن در بزرگراه مدرس میباشد.

این زهکش ها اجراشده و ایستگاهای R و Q و تونل حد فاصل را تخلیه آب نموده و عملکرد آن بسیار مطلوب میباشد وضروری است ازآن نگهداری وحفاظت لازم به عمل آید.

زهکش Q – P که مظهر آن در ضلع شمال شرقی میدان تره بار مصلی تهران میباشد و طول این زهکش حدود 2 کیلومتر و انتهای آن در ضلع جنوبی ایستگاه Q پیش بینی شده است.این زهکش در دو طرف تونل احداث خواهدشد و عملیات اجرایی آن شروع و قسمتهایی از آن اجرا شده است.

2-چاههای پست تخلیه آب به منظور تخلیه آبهای نفوذی موضعی از نشت لوله های آب – کانالهای جمع آوری آبهای سطحی – آب نماها و … چاههای تخلیه آب پیش بینی شده است.

این چاهها با عمق حداقـل 5 متر پـاییـن تـر از کف تونل پیش بینی شده است که در مجاور تونل حفاری و آبهای نفوذی و یا جاری در تونل به این چاهها هدایت و در انباری چاه جمع گردیده ، که در زمان کم بودن مقدار آب به صورت جذبی دفع و در مواقع پرآبی با الکترو پمپ منصوبه در آن تخلیه میگردد.

از این نوع چاهها در طول خط یک در چندین محل پیش بینی شده است که چاههای تخلیه سه راه شیرودی – تقاطع سمیه و شمال ایستگاه L حفاری و مورد بهره برداری قرار گرفته است و برای ایستگاههای M ، J K و J نیز طراحی شده است.