کاربرد روش تونل کاری کم عمق برای حفاری کراس اور در خاک‌های ضعیف (مطالعه موردی‌: متروی شیراز)

Abstract

روش های مختلفی برای حفر تونل‌ها ابداع و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این روش‌ها به طور عام دارای نقاط مشترک بوده ولی در اجرا، هر کدام از آنها با هم تفاوت‌ داشته و ویژگی‌های مربوط به خود را دارا می‌باشند. همواره با درنظر گرفتن کاهش ریسک، هزینه و زمان، باید بهترین روش برای حفاری تونل انتخاب و اجرا گردد. انتخاب روش بهینه برای حفر تونل مستلزم شناخت کامل روش های حفاری و پارامترهای تأثیرگذار بر آنها می باشد. از جمله پارامترهای مهم که باید مورد مطالعه و ارزیابی قرار گیرد می توان به مشخصات هندسی، مشخصات زمین شناسی و ژئومکانیکی، شرایط پروژه و زیرساخت های موجود، زمان اتمام پروژه و مسائل زیست محیطی را نام برد. همچنین پیش‌بینی و کنترل نشست هم از لحاظ ایمنی و هم از نقطه نظر اقتصادی از اهمیت قابل توجهی در مناطق شهری برخوردار است. در سال های اخیر، استفاده از تونل کاری در عمق کم برای حفاری فضاهای زیرزمینی از جمله ایستگاه مترو و فضاهای مشابه در خاک‌های مختلف مورد توجه قرار گرفته که به دلیل عدم ایجاد خلل در ترافیک، در فضاهای شهری مورد علاقه می باشد. تونل کاری در عمق کم و در خاک ضعیف، STM نام گذاری می شود. استفاده از این روش در فضاهای شهری می‌بایست از نظر نشست در سطح زمین و اثرات آن بر سازه‌های روی زمین به طور دقیق ارزیابی گردد. مطابق طرح خط 2 قطار شهری شیراز، در حد فاصل ایستگاه رحمت و دولت بین دو خط ریل اصلی مسیر، یک تقاطع دو طرفه (کراس اور) ایجاد می‌گردد. طول این تقاطع حدود 5/136 متر و عمق روباره آن حدود 5/7 و دهانه آن حدود 22 متر می‌باشد. این مقاله به انتخاب روش حفاری مناسب جهت اجرای کراس اور به‌ روش کم عمق، با استفاده از مدلسازی عددی و با به‌کارگیری نرم افزار FLAC3D می‌پردازد. هدف از مدلسازی عددی به روش سه بعدی، بررسی دقیق میزان نشست حین اجرا و تعیین بهترین روش اجرا با کمترین میزان نشست می باشد. روش های مختلفی با تقسیم بندی‌های متفاوت جهت حفاری کراس اور مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت دو روش قابل استفاده در این مقاله ارائه و بهترین روش با کمترین میزان نشست به‌عنوان گزینه برتر معرفی گردید. بر اساس مدل-سازی‌های انجام‌ شده، حداکثر میزان نشست در سطح زمین با استفاده از گزینه برتر برابر 58/2 سانتیمتر تخمین زده شد.