بازدید از راه آهن مراغه ، تونل و یک پل در حال ساخت در تبریز

  گزارشی از بازدید دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد دانشکده راه آهن دانشگاه علم وصنعت از خطوط درحال ساخت مراغه- ارومیه و میانه- بستان آباد-تبریز

  در این سفر دو پروژه ریلی مورد بازدید قرار گرفته که در ابتداشرح مختصری از آن دو را داریم.

  مراغه-ارومیه

  به طور کلی ماهیت این پروژه توسعه محور شمال غرب کشور واتصال استان آذربایجان غربی به شبکه ریلی کشور از طریق مراغه و امکان گسترش راه های مواصلاتی جهت شهر های میان دوآب ، مهاباد و نقده به خط تهران-تبریز می باشد. که د ر این مسیر شهر های دیگری چون ملکان،قزلقلعه،شیرین بلاغ ورشکان نیز از نعمت راه آهن بهره مند می شوند .مسلما این پروژه که با سرمایه گذاری دولتی در حال تکمیل است سهم بسزایی در توسعه و پیشرفت اقتصادی این منطقه و بهبود وضعیت رفاه مردم خون گرم این استان خواهد داشت .

  طول مسیر این پروژه 183 کیلومتر می باشد و برای تسریع در عملیات ساخت به 6 قطعه مجزا قسیم شده است که این قطعات از طریق مناقصه به شرکت های پیمانکاری دارای صلاحیت واگذار شده است.

  کار ساخت این پروژه در سال 1380 آغاز شده است و قرار خاتمه آن در سال 1383 بوده که متاسفانه تا کنون این طرح به بهره برداری نرسیده است البته در دو سال اخیر این طرحئ نشانه هایی از پیشرفت را به خود دیده و روند اجرای پروژه تسریع شده است.

  میانه- بستان آباد- تبریز

  این پروژه که مهمترین پروژه ریلی منطقه شمال غرب ایران محسوب می شود و به صورت دو خطه طراحی شده است فاصله بین تهران تبریز را از نظر مسافت 114 کیلومتر و از نظر زمان 5.5 ساعت کاهش می دهد و در صورت تکمیل این طرح ترانزیت ریلی ایران برای نخستین بار مستقیما به اروپا متصل می شود طول خط این پروژه 203 کیلومتر می باشد و از شهر میانه آغاز می گردد و پس از عبور از بستان آباد به شهر تبریز ختم می شود و در طول این مسیر 9 ایستگاه طراحی شده است.

  همچنین از ویژگی های این طرح حجم وسیع ابنه فنی مسیر است که فقط در قطعات8،9 و 10 ، 18 دستگاه پل بزرگ و حدود 3380 کیلومتر تونل وجود دارد که تونل شیبلی با طول 2800 متر و پل باسمنج با طول 1 کیلومتر از مهمترین ابنیه فنی این طرح می باشند.

  شرح بازدید :

  خوشبختانه با همکاری گروه مشاوران جوان وزارت راه و همچنین پیگیری های دکتر نصر و دانشجویان زمینه ای برای آشنایی هر چه بیشتر و بهتر دانشجویان این دانشکده با صنعت ریلی کشور و بازدید از پروژه های ملی فراهم شد.

  بدین منظور تدراکات سفر به تبریز و بازدید از پروژه های در حال ساخت مراغه – تبریز و میانه- بستان آباد- تبریز فراهم گشت لذا با حرکت به سمت مراغه در چهارشبنه شب مورخ 6/10/89 از ایستگاه راه آهن تهران این بازدید کلید خورد.

  تا مراغه حدود 10ساعت راه بود که فرصت مناسبی برای بحث حول این بازدید و مباحث فنی به وجود می آورد لذا جناب آقای دکتر نصر که در این سفر همراه ما بودند در همان ساعات اولیه سفر در کوپه 5 کلاس درسی را تشکیل دادند و به بحث در مورد صنعت ریلی کشور و تجربیات خود در این صنعت پرداختند . البته این کلاس درس صمیمی کم کم پچه ها را نیز به شوق آورد و صحبت ها با مشارکت دانشجویان هیجان بیشتری گرفت و این ساعات به بحث های متنوع و بسیار مفیدی گذشت.

  با ورود به ایستگاه مراغه و پیاده شدن از قطار بازدید رسما آغاز شد و و توضیحاتی پیرامون ساخت ایستگاه و نکات آن توسط دکتر نصر ارائه گردید از جمله انواع سکو ، شماره گذاری خطوط در ایستگاه ها ، علائم ، ساختمان ایستگاه ، سیستم کنترل خطوط در ایستگاه ها و جالب تر از همه ساعت بزرگ ایستگاه بود که در عین سادگی امر هر روز صبح بایستی توسط رئیس ایستگاه دقیقا تنظیم شود.

  پس از ورود درزین به ایستگاه و تهیه مجوز عبور راهی خط در حال ساخت مراغه – ارومیه حد فاصل مراغه میان دو آب شدیم با رسیدن به سوزن ها متوقف شده و به بررسی سوزن های موجود پرداختیم که دو سوزن 190 با تراورس های چوبی بودند و با کمال تعجب روی بستر بدون بالاست قرار داده شده بود و به خوبی مشاهده میشد که تراورس ها در بستر فرو رفته اند و وضعیت مناسبی نداشتند لذا علت را جویا شدیم که توضیح مکفی به موقتی بودن سوزن ها شد. در این سوزنها از تراورس های چوبی به علت راحتی اجرای سوراخ ها و پابند های ریل استفاده شده بود البته پابند ها از نوع k و نوع ریل UIC 60 بود البته در خود خط جدید از تراورس ها بتنی و پابند ها ی نوع وسلو استفاده شده بود.

  برنامه بعدی بازدید آشنایی با ماشین زیرکوب بود که در این پروژه به کار گرفته شده بود این ماشین دارای 8 کلنگ بود که با عملکرد ویبره ای هندسه خط را تنظیم می کرد و با هدایت بالاست به زیر تراورس ها افتادگی های خط را برطرف می کرد که این عملیات در سه رلوواژ می بایستی انجام شود تا خط پروژه اجرایی به دقت خط پروژه طراحی برسد.این ماشین از طریق دوربینی که در فاصله 150-200 متری جلو ماشین بر روی خط نصب می شد خط پروژه را تنظیم می کرد. از نکاتی که درمورد این ماشین قبل از به کار گیری در خط قابل توجه است حصول اطمینان از تنظیم بودن کلنگ ها و سالم بودن آنها می باشد، در صورتی که فاصله کلنگ ها تنظیم نباشد مکن است در پایین آمدن به تراورس ها برخورد کند و باعث خورد شدن آنها شود از طرفی اگر لبه کلنگ ها اسیب ببیند عملکرد خود را از دست خواهند داد.البته سلامت خود ماشین هم بایستی بررسی شود تا در هنگام به کارگیری آن باعث مسدودی نا متعارف نشود.

  در ادامه بازدید بایستی از ایستگاه تازه تاسیس میان دوآب با اتوبوس به سمت تبریز حرکت کنیم تا از برخی ابنیه فنی مسیر میانه- بستان آباد- تبریز بازدید کنیم لذا با هماهنگی سازمان توسعه راه های ایران و دوستان در گروه مشاورین جوان پل عظیم باسمنج و تونل چاوان برای این منظور در نظر گرفته شد که در زیر برخی خصوصیات فنی این دو پروژه را به اطلاع می رسانم

  پل باسمنج:

  پس از شهر بستان آباد و در کیلومتر حدود 168 از مسیر مطالعه شده برای طرح راه آهن میانه -تبریز دره سرسبز و زیبای باسمنج قرار دارد. در نقشه های اولیه راه آهن برای عبور مسیر از این منطقه که در جنوب شرقی شهر تبریز واقع شده، خاکریزی با ارتفاع بلند درنظر گرفته شده بود. پس از بررسی های کارشناسی و نیز اعلام نظر اداره کل جهاد کشاورزی و استانداری آذربایجان شرقی و نیز ابلاغ شرکت ساخت و توسعه زیربناهای کشور به عنوان کارفرمای طرح راه‌آهن میانه-تبریز، مهندسین مشاور رهاب مطالعات خود را جهت مقایسه فنی، اقتصادی و اجرایی گزینه‌های مختلف عبور راه‌آهن از این دره را آغاز نمود . پس از انجام بررسی‌های لازم بین گزینه‌های احداث پل ، دیوار خاک‌ مسلح و یا خاکریز در نهایت با توجه به مسائل اقتصادی و اجرایی و نیز عوامل زیست‌محیطی، پل بزرگی به طول حدود یک کیلومتر برای این منطقه پیشبینی و طراحی شد. به سبب تأکید کارشناسان مهندسین مشاور رهاب جهت استفاده از تکنولوژی های جدید پل سازی، برای ساخت این پل سیستم اجرایی Pushing (ساختن تابلیه در یک طرف پل و هل دادن تدریجی روی پایه ها) در نظر گرفته شده است . با ساخت پل باسمنج ضمن کاهش قابل‌ملاحظه خسارات زیست‌محیطی، از مسدود شدن دره مذکور جلوگیری کرده، مانع آسیب‌ رسیدن به باغ‌ها و مزارع موجود نیز خواهد شد . ‌

  طراحی پل باسمنج که در قطعه 9 راه آهن میانه -تبریز واقع شده است توسط کارشناسان مهندسین مشاور رهاب انجام پذیرفته و شرکت استرونگ هلد ایران به کمک شرکت مشاور اسپانیایی eipsa طراحی و اجرای تابلیه این پل را به عهده خواهد داشت. پیمانکار این پروژه سازمان توسعه راههای ایران خواهد بود. در ادامه با برخی از ویژگی های خاص این پروژه بیشتر آشنا خواهید شد .

 
انتخاب گزینه مناسب :

  در طراحی پل باسمنج از پل با دهانه متوسط استفاده شده است. با توجه به فاصله خط پروژه از زمین طبیعی در محل دره که ارتفاع پل را مشخص می سازد و همچنین از نظر زیبایی و ملاحظات اقتصادی بهترین طول دهانه برای پل مذکور دهانه‌های 40 تا 60 متری بود. در طرح نهایی 18 دهانه میانی 50 متری در نظر گرفته شد و طول دهانه‌های ابتدایی و انتهایی 40 متر می‌باشد .

برای پلی با دهانه فوق الذکر نیز می‌توان دو روش تابلیه بتنی(باکس بتنی‌) و تابلیه فلزی (‌باکس فلزی به همراه دال بتنی) متصور بود. با توجه به آنکه تابلیه بتنی از نظر هزینه‌های اجرایی، زیبایی و مقاومت در برابر عوامل محیطی از ارجحیت نسبی برخوردار بوده و نیز با توجه به اصول مدیریت تعمیر و نگهداری پل‌ها در زمان بهره‌برداری، پل با تابلیه بتنی بسیار کم هزینه‌تر از تابلیه فلزی می‌باشد بدین سبب برای پل مذکور اجرای تابلیه بتنی ترجیح داده شده است .

  تابلیه پل دره باسمنج به عرض 60/10 متر می‌باشد که برای عبور دو خط راه آهن مجزا در نظر گرفته شده است. باتوجه به ارتفاع زیاد این پل اجرای تابلیه بتنی به صورت پیش‌ساخته و یا بتن‌ریزی درجا به دلیل مشکلات قالب‌بندی، استفاده از جرثقیل یا پوتر لانسمان و دیگر مسائل مقرون به صرفه نخواهد بود . علاوه بر این با توجه به لزوم تلاش در جهت توسعه دانش فنی- اجرایی ساخت و اهمیت بهره‌گیری از تکنیک‌های نوین اجرای پل، برای اجرای تابلیه بتنی پل باسمنج از روش Pushing استفاده خواهد شد. در این روش ابتدا چند پایه پل در محل خود ساخته می‌شوند سپس همزمان با ساخت پایه های دیگر ساخت تابلیه هم انجام و به تدریج تابلیه هل داده می شود تا به کوله بعدی پل برسد. از مزایای روش فوق می‌توان به موارد زیر اشاره نمود :

1- از نظر روش و تکنیک ساخت این روش یکی از روش‌های به روز و مدرن پلسازی می‌باشد که با ساخت پل باسمنج با این روش می توان نسبت به وارد کردن فناوری جدید به داخل کشور اقدام نمود .

 
2- از لحاظ هزینه اجرایی این روش نسبت به روش‌های دیگر به صرفه‌تر خواهد بود .

  3- از نظر زمان ساخت این روش ظرف مدت کوتاهی نسبت به سایر گزینه ها قابل اجرا می‌باشد این امر به دلیل اینکه تابلیه در یک سمت پل داخل سوله ساخته می شود ممکن می‌باشد . با توجه به محل اجرای پل و سردسیر بودن منطقه عموماً فصل بتن ریزی در پروژه ها محدود به زمانی است که خطر یخبندان وجود ندارد ولی در این روش می توان در کل طول سال عملیات بتن ریزی را انجام داد .

  4- در این روش به دلیل تمرکز اجرایی کارگاه عملیات ساخت تابلیه پل بسیار آسانتر و سریعتر انجام خواهد گرفت و از پراکندگی کارگاه و مشکلات آن خواهد کاست .

  5 -پل باسمنج در پلان در قوس است و چون اجرای پل با این روش در قوس بسیار ساده و عملی می‌باشد، این روش نسبت به روش‌های دیگر پل‌سازی در این مورد خاص برتری دارد .

  مطالعات ژئوتکنیک و طراحی فونداسیون ها

  با توجه به طول زیاد پل و نیروهای قابل توجه ناشی از نحوه اجرای تابلیه، یکی از مهمترین قسمت طراحی پل باسمنج، طراحی فونداسیون پایه ها و کوله ها بود. پس از انجام آزمایشات مکانیک خاک و تهیه و ارسال نتایج این آزمایشات در قالب یک گزارش از سوی آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک استان آذربایجان شرقی و نیز دریافت مقادیر نیروهای ناشی از اجرای تابلیه به روش Pushing از سوی مشاور خارجی، مراحل طراحی آغاز شد. یکی از مهمترین نکات مورد اهتمام در طراحی فونداسیون پایه های پل باسمنج کنترل مقادیر نشست پایه ها بود که با توجه به سیستم اجرای پل بایستی نشست به مقدار 25 mm محدود می شد .

  پس از بررسی نتایج گزارش آزمایشات مکانیک خاک شامل بررسی دقیق مشخصات و نمودار گمانه های اخذ شده از محل پل باسمنج و نیز نتایج آزمایشات نفوذ استاندارد مندرج در لوگ گمانه ها به نظر کاستی هایی در بیان شرح لایه ها وجود داشت. با توجه به این مسئله برای انجام مطالعات تکمیلی از همکاری یک شرکت مشاور ژئوتکنیک دیگر در استان آذربایجان شرقی استفاده شد. مشاور مذکور با تأیید وجود کاستی های موجود با بررسی بیشتر و انجام بازدیدهای محلی، عدم انطباق بین مقادیر SPT و شرح لایه های گمانه ها را که در گزارش آزمایشات مکانیک خاک ملموس بود به عدم اخذ نمونه دست نخورده از لایه های زیرین نسبت داد. با توجه به بررسی های انجام شده و نیز حمایت این پروژه به لحاظ سیستم اجرایی آن که برای اولین بار در کشورمان تجربه می شد، لازم بود تا پیش از تعیین نوع و آرایش شمع ها از دقت نتایج مطالعات مکانیک خاک اطمینان حاصل شود. بدین منظور مدل اولیه خاک و سرشمع پایه ها توسط نرم افزار PLAXSI 3D تهیه شد. این مطالعه تحلیلی در قالب مدل سازی چهار فاز اجرایی انجام پذیرفت بدین ترتیب که در فاز صفر مدل وضعیت موجود که در آن لایه های خاک تحت وزن خودشان قرار داشته و مقادیر تنش های مؤثر و تنش کل در اثر فشار آب منفذی تعیین گردید. در مرحله بعد فاز اجرایی خاکبرداری به منظور اجرای شمع و سرشمع در نظر گرفته شد. در مرحله سوم مدل اجرای شمع و سرشمع تهیه گردید و در نهایت در مدل چهارم با اعمال بارها به روی سرشمع علاوه بر تعیین تنش ها مقادیر نشست کنترل گردید. براساس آنالیزهای انجام شده آرایش شمع ها و عمق سرشمع پایه ها دقیق شد. در نهایت آرایش شمع برای هر کدام از پایه ها به صورت 15 شمع مدور با قطر 5/1 متر در عمق 15 متر تعیین شد که بر اساس کنترل ظرفیت باربری گرده شمع مذکور جوابگوی ظرفیت 5300 تن و نشست 2 سانتی متر می باشد .

  طراحی پایه ها :

 
با توجه به ارتفاع پایه های پل باسمنج و مقادیر نیروهای وارده، براساس ارزیابی های صورت پذیرفته ستون باکس توخالی، به عنوان بهینه ترین مقطع برای پایه ها در نظر گرفته شد. مدل سازی و طراحی پایه های پل باسمنج توسط نرم افزارهای SAP 2000 و CSICOL انجام گرفت. کلیه جزئیات مربوط به طول مهار و قطع آرماتورها و نیز محل وصله ها در طراحی پایه ها مدنظر بوده است .

  برای اجرای پایه ها با توجه به هندسه آنها از قالب لغزنده قائم استفاده می شود بدین ترتیب که باکس به صورت توخالی بتن ریزی و اجرا می شود تا فاصله 3 متر از بالای پایه که مقطع به صورت توپر اجرا می شود. برای اجرای قسمت توپر ستون ها از قالب بندی درجا استفاده می شود .

  وضعیت نئوپرن های تکیه گاهی در روی پایه های وسط بدین ترتیب در نظر گرفته شده که بر روی هر پایه از 2 نئوپرن با ابعاد 115×115 cm و ضخامت الاستومر 15cm استفاده می شود فاصله محور به محور نئوپرن4 m خواهد بود. حداکثر ظرفیت باربری قائم و افقی نئوپرن های لازم به ترتیب 17500 kN و 1400 kN خواهد بود . ضخامت کلی نئوپرن و ملحقات لازم برای جاگذاری و نصب آن 50 cm خواهد بود .

  نئوپرن های به کاررفته برای برای پایه های پل باسمنج شامل 2 دسته کلی می شوند. بدین ترتیب که در پایه ها کوتاهتر در طرح نئوپرن ها لغزش در جهت طولی آزاد و تنها در جهت عرضی محدود شده است ولی در پایه های بلند این پل از نئوپرن هایی که در هر دو جهت طولی و عرضی دارای محدودیت لغزش هستند استفاده شده است .

  با توجه به ویژگی های خاص پل بزرگ دره باسمنج اعم از ویژگی های ساختگاه، مقادیر نیروهای وارده و دیگر جزئیات مربوط به پایه‌ها، برای استهلاک انرژی نیروهای جانبی وارده اعم از نیروهای حین اجرای تابلیه، نیروهای باد و زلزله، از مستهلک‌کننده‌های انرژی (دمپر) استفاده شده است. بدین ترتیب که همانند شکل برای هر پایه از دو دمپر عرضی استفاده می شود. براساس نتایج تحلیل ها مشخصات دمپرهای مورد استفاده بدین شکل است که ظرفیت باربری آنها 2250kN با سختی فنریت 5000 kN/m و ضریب استهلاک انرژی ۵۰۰ می باشد .

  طرح تابلیه :

  با توجه به ویژگی های پل دره باسمنج به لحاظ طول کلی و ارتفاع بلند پایه ها و ارزیابی های اولیه روش های مختلفی برای اجرای تابلیه پل های دره‌ای مرسوم است مورد بررسی قرار گرفت. همان‌طور که پیش‌تر بیان شد در نهایت از میان گزینه هایی که برای عبور از دره مذکور مناسب تشخیص داده شد اجرای تابلیه به کمک سیستم پیش‌رانی (Pushing) انتخاب گردید. بر این اساس مقطع تابلیه پل مذکور به صورت باکس بتنی پس کشیده طراحی شده است .

  اجرای تابلیه به کمک سیستم Pushing بدین شکل خواهد بود که بعد از ساخت چند پایه و همزمان با ساخت دیگر پایه‌ها مراحل ساخت تابلیه انجام می‌شود . هر دهانه عرشه باسمنج از دو قطعه (segment) تشکیل شده که در مجموع کل تابلیه 40 قطعه خواهد بود پس از ساخت هر قطعه و پس‌تنیدگی کابل‌ها به کمک عملیات پیش‌رانی قطعه به محل خود هل داده می‌شود .

مراحل ساخت هر قطعه اینگونه است که ابتدا قالب پیرامونی در محل مفاصل نصب شده و شبکه آرماتور قطعه در محل خود قرار داده شده و قالب محکم می‌شود . شبکه میلگرد هر یک از قطعات بر روی شاسی‌های مخصوص آماده شده و سپس در محل‌های معین خود قرار داده می شوند. پس از نصب شبکه میلگرد و قالب پیرامونی نوبت به نصب غلاف‌های پس‌تنیدگی می‌رسد. در این مرحله غلافهای مخصوص پس تنیدگی بر روی شبکه سوار و محکم می‌شوند. غلافها معمولاً در طولهای 4 تا 8 متری ساخته می شوند این قطعات باید به وسیله کوپلرهای مخصوص به هم بسته شوند. در محل اتصال دو قطعه باید بسیار دقت شود تا غلاف‌ها کاملاً نفوذ ناپذیر باشد تا هنگام بتن ریزی بتن به درون غلافها نفوذ نکند . سپس بتن‌ریزی قطعه انجام می‌شود. معمولاً بتن ریزی قطعات در دو مرحله صورت می گیرد. در مرحله اول فقط بتن کف اجرا می گردد و پس از پایان بتن ریزی کف قطعه و خشک شدن بتن این قسمت قالب داخل بر روی بتن کف مستقر شده و با استفاده از مفاصل موجود بر روی آن در محل خود محکم و رگلاژ می شود. پس از خاتمه قالب بندی داخل قطعه بتن ریزی سقف و دیواره آن نیز صورت می گیرد. پس از رسیدن مقاومت بتن به حد مورد نیاز کابل‌های قطعه نصب و کشیده می‌شوند در هنگام کشش کشش کابلها باید کلیه شرایط و ضوابط عملیات تنیدگی رعایت گردد. پس از خاتمه این مرحله تولید قطعه خاتمه یافته عملیات پیش‌رانی قطعه با نصب کابل‌های کشنده، صفحات لغزنده و دیگر تمهیدات لازم انجام می‌پذیرد .

  پس از بازدید از پل باسمنج نوبت به تونل چاوان می رسید که طولی معادل 250 متر داشت. در نگاه اول به نظر می رسید که حتی امکان اجرای آن به صورت ترانشه باز نیز بوده با پرسوجو از مسئولین پروژه متوجه شدیم که سر بار آن حدودأ 25 متر می باشد که این ادعا راتا حدودی تایید می کرد ولی به دلیل برف گیر بودن منطقه و سرمای شدید و نوع خاک تصمیم براجرای تونل گرفته شده است.

  در روش اجرای این تونل ابتداقسمت بالاسری تونل خال بردلری شده و با مش گذاری و شاتکریت وقرار دادن قابهایی از IPE18 درفواصل 0.5-1 متری در طول تونل پایداری نسبی حاصل سپس مقطع پایینی خاک برداری می شود.

  برای پایداری نهایی دیواره تونل اقدام به اجرای لاینینگ می شود که بدین منظور در دو طرف دیواره پی نواری به عرض 1.5 متر اجرا می شود و ریشه لاینینگ بر روی آن قرا می گیرد.

  در زیر اطلاعاتی در مورد تونل شیبلی می آورم که دانستن آن خالی از لطف نیست:

  تونل شیبلی :

  تونل شیبلی به طول 2800 متر در فاصله کیلومتر 700+147 تا کیلومتر 500+150 از قطعه 8- الف راه‌آهن میانه - بستان‌آباد - تبریز پیش‌بینی شده است. تونل مذکور از گردنه معروف شیبلی، واقع در منتهی‌الیه دامنه شمالی کوهستان سهند عبور می‌کند .

این تونل با حداکثر عرض دهانه 45/10 متر و حداکثر ارتفاع 72/7 متر (از روی ریل تا سقف) جهت عبور راه‌آهن دو خطه در نظر گرفته شده است. محور تونل مستقیم و با امتداد تقریبی شرقی - غربی است. با توجه به برفگیر بودن منطقه در هر دو محل ورودی و خروجی تونل، گالری پیش‌بینی شده است .

 
گردنه شیبلی، ساخت تپه ماهوری مرتفع داشته و حداکثر شیب دامنه‌ها در محل تونل در حدود ◦ 45 است. تونل از زیر چند رشته آبراهه فصلی نیمه عمیق عبور می‌نماید .

  تونل شیبلی در طولی برابر با 300 متر در داخل توده‌ای نسبتاً سست قرار می‌گیرد. این توده عمدتاً از جنس ماسه لای‌دار با چسبندگی متغیر می‌باشد . نفوذپذیری این خاک‌ها در مجموع نسبتاً زیاد بوده و آب‌های نفوذی ناشی از ذوب برف در دامنه شمالی سهند که به سمت برکه بزرگی واقع در نزدیکی شمال ترانشه ورودی تونل زهکشی می‌شوند می توانند جریان آب قابل ملاحظه‌ای را به داخل فضای حفاری تونل به وجود بیاورند .

  مطالعات زمین شناسی مهندسی تونل شیبلی براساس پیمایش صحرایی و درزه‌نگاری و با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی منطقه انجام گرفته است. در تفسیر نتایج این برداشت‌ها، به منظور تعیین طبقه‌بندی توده‌های سنگی واقع در مسیر تونل، تعیین نواحی طراحی و نیز انتخاب پارامترهای ژئوتکنیکی جهت طراحی پوشش‌های اولیه و نهایی تعداد 12 گمانه اکتشافی و طول مسیر حفر شده است .

  آبدار بودن زمین، سست و ریزشی بودن رسوبات آذرآواری، تکتونیزه بودن شدید و خرد بودن برخی از لایه‌های سنگی و همچنین عرض نسبتاً زیاد دهانه تونل از جمله مسائلی بود که طراحان این تونل را با مشکلات فراوانی را روبرو می‌ساخت .

با توجه به جمیع مشکلات فوق‌الذکر و براساس مطالعات انجام گرفته، حفاری و پوشش اولیه تونل شیبلی برمبنای روش N.A.T.M و به صورت مرحله‌ای طراحی شده است. بدین‌ترتیب که نیمه فوقانی تونل در یک و یا در صورت لزوم در دو مرحله حفاری شده و پوشش اولیه آن اجرا می‌شود. پس از این که حفاری نیمه فوقانی، از دو جبهه ورودی و خروجی به یکدیگر رسید مجدداً از دو جبهه، اجرای پوشش نهایی نیمه فوقانی و با فاصله‌ای از آن، حفاری و اجرای پوشش نهایی نیمه تحتانی شروع خواهد شد. حفاری در رسوبات آذرآواری و در واحدهای سنگی ضعیف با استفاده از دستگاه رودهدر و در واحدهای سنگی سالم‌تر به روش انفجاری انجام خواهد شد .

  مدل‌های محاسباتی پوشش‌های موقت و نهایی، با استفاده از نرم افزارهای Plaxis 7.2 و Sap 2000 تهیه شده است. پایداری استاتیکی و لرزه‌ای ترانشه‌های خاکی در محل ورودی به کمک نرم افزار Slide و پایداری استاتیکی و لرزه‌ای ترانشه‌های سنگی در محل خروجی تونل برمبنای مقادیر امتداد لایه‌بندی‌ها و لرزه‌ها به روش سینماتیکی و به کمک نرم افزار Swedge مورد بررسی قرار گرفته است .

 
مشخصات هندسی مقطع تونل و گالری

  همانطور که گالری تونل براساس نیازهای حرکت قطار در آن اجبار می‌کند این مقطع در سقف از یک قوس دایره به شعاع 225/5 متر و در کناره‌ها از دیواره مستقیم مایل تشکیل شده است. مایل بودن دیواره دارای مزایا و معایب مخصوص به خود می‌باشد. از نظر سازه‌ای لنگر وسط دیواره کاهش یافته و نیروهای داخلی پوشش‌های اولیه و نهایی به سمت نیروهای محوری غالب میل می‌نماید که مناسب‌ترین وضعیت را برای طراحی به وجود خواهد آورد .

  زهکشی

بررسی پروفیل طولی تونل نشان می‌داد که هم به لحاظ میزان آب نفوذی و هم به دلیل ملاحظات اجرایی لازم بود زهکشی تونل در بخش‌های حفاری زیرزمینی و گالری‌های انتهایی به طور مجزا بررسی ‌شوند .

  تونل شیبلی در منطقه‌ای مرطوب و در بعضی موارد با جریان‌های کم حفاری می‌گردد. نفوذ آب به داخل تونل و یا پشت پوشش موقت در حین بهره‌برداری در بیشتر موارد قابل پیش‌بینی است. این امر لزوم طراحی سیستم زهکشی مناسبی را ضروری می‌ساخت. براساس این ضرورت مراحل حفاری بدین شکل طراحی شده است که در مقاطع حفاری زهکشی‌هایی در عرض و با فواصل طولی 2 یا 3 متری پیش‌بینی شده که بوسیله آن آب‌های نفوذی پشت پوشش به آبروهای داخلی هدایت خواهند شد . کانال‌های آبروی داخل نیز در هر دو سمت تونل و به صورت پیش ساخته و پس از تکمیل پوشش نهایی تونل و بر روی پاشنه نهایی اجرا می‌گردد .

 
روش حفاری تونل

تونل شیبلی با طولی در حدود 3 کیلومتر عموماً در سنگ‌های متوسط تا ضعیف و کم مقاومت حفاری و ساخته می‌شود. در طولی حدود 600 متر از بخش ورودی نیز حفاری در رسوبات آذرآواری صورت می‌پذیرد که با توجه با جنس متناوب زمین و خصوصیات زمین شناسی مورد اشاره، حفاری در بخش‌هایی به صورت انفجاری و در قسمت‌های دیگر به صورت رودهدری انجام می‌شود .

به دلیل ابعاد قابل توجه مقطع تونل شیبلی و با توجه به خصوصیات ضعیف توده سنگی یا خاکی، روش حفاری چند مرحله ای برای این تونل در نظر گرفته شده است . از بین انواع روش‌های حفاری چند مرحله‌ای که معمولاً با توجه به ابعاد مقاطع، شرایط زمین و امکانات اجرایی انتخاب می‌گردند در ناحیه خاکی روش اجرای پنج مرحله‌ای و در محدوده سنگی اجرای دو مرحله‌ای پیش بینی گردیده که جزئیات روش‌های حفاری پیشنهادی در نقشه‌های اجرایی در نظر گرفته و ارائه شده است .

با توجه به طول قابل توجه تونل شیبلی و به منظور سهولت و تسریع در انجام کار، حفاری تونل از دو دهانه به طور همزمان انجام خواهد شد. به دلیل ارتفاع قابل ملاحظه مقطع، ابتدا قسمت فوقانی تونل تا ارتفاع حدود 5 متر در تمام طول تونل حفاری شده، سپس قسمت تحتانی حفاری می‌گردد. بتن ریزی جداره تونل در محدوده خاکی در دو مرحله فوقانی - تحتانی و در نواحی سنگی با مقطع کامل انجام می‌شود. مراحل بتن ریزی به ترتیب شامل پاشنه، دیواره طرفین و در نهایت سقف می‌باشد .

انتخاب حفاری مقطع تونل در دو قسمت، به صورت فوقانی و تحتانی با توجه به ملاحظات فنی و هندسی مقطع تونل انتخاب گردید که در انتخاب این روش ملاحظات زیر نیز در نظر گرفته شده است .

● سهولت دسترسی کارگران به سقف تونل برای حفاظت سقف تونل

● سهولت تهویه هوای تونل

● بدست آوردن کف تونل بطور مسطح برای رفت و آمد ماشین‌آلات حفاری و حمل خاک در تونل

● صرفه جویی در هزینه عملیات حفاری قسمت تحتانی به دلیل ساده‌تر بودن حفاری قسمت تحتانی تونل به طور همزمان در محل‌های مختلف مسیر تونل .

یکی دیگر از مسائل مهم قبل از شروع حفاری تونل، محافظت سر دهانه‌های ورودی و خروجی تونل می‌باشد. بدین منظور ابتدا 3 تا 4 قاب فلزی به فاصله یک متری از یکدیگر نصب می‌شوند. این قاب‌ها تا نقطه برخورد به تاج تونل در جبهه حفاری ادامه می‌یابند و سپس مش‌بندی و شاتکریت می‌گردند و پس از آن حفاری دهانه تونل آغاز می‌شود .

مطالعات انجام پذیرفته

با توجه به اهمیت تونل شیبلی به سبب طول زیاد و ابعاد مقطع عرضی آن و دیگر مسائلی که پیشتر برشمردیم مطالعات جامعی برای تحلیل و طراحی تونل مذکور انجام گرفته است. از مهمترین بخش‌های مطالعاتی این تونل می‌توان به تحلیل و طراحی پوشش اولیه ونهایی تونل، مطالعه پایداری ترانشه‌های ورودی و خروجی شامل تحلیل محیط های پیوسته و ناپیوسته، تحلیل سینماتیکی و تحلیل پایداری به کمک کنترل لغزش صفحه‌ای، گوه‌ای و کنترل واژگونی اشاره داشت. یکی دیگر از مراحل طراحی تونل شیبلی طراحی پرتال‌های ورودی آن است که به دقت انجام گرفته است .

در بخش طراحی پوشش‌های تونل شیبلی براساس آیین نامه‌های معمول، پوشش اولیه در مقابل بار زلزله طراحی نشده است و فرض بر این است که نیروهای ناشی از زلزله توسط پوشش نهایی تحمل می‌گردد. روش محاسباتی به کار رفته روش نرمی می‌باشد. در این روش اعوجاج مقطع در اثر عبور موج زلزله برحسب مشخصات زلزله قابل وقوع و همچنین مشخصات توده اطراف تونل، بدست آمده و این جابه‌جایی به سازه پوشش اعمال می‌گردد .

با توجه به عدم دقت پارامترهای ژئوتکنیکی به کار گرفته شده در تحلیل‌ها هر چند براساس بهترین دانسته‌های زمین شناسی مهندسی و انجام آزمایشات ژئوتکنیک به‌دست آمده‌اند، مدل اندازه‌گیری‌ها، طراحی پوشش در زمان اجرای تونل تدقیق می‌گردد. این روش طراحی که از مبنای روش N.A.T.M می‌باشد امروزه در صنعت تونل سازی در جهان بسیار معمول بوده و الگوهای تغییر طراحی در حین اجرا به روش‌های مختلف گردش کار به اجرا درمی‌آید. در میان جزئیات بی‌شمار با توجه به اهمیت به کارگیری الگوهای جدید تونل سازی، در ادامه فاز مطالعات ابزار دقیق و رفتار سنجی در حین اجرای پوشش اولیه تونل شیبلی مورد بررسی بیشتر قرار می‌گیرد .

ابزار دقیق و رفتار سنجی در حین اجرای پوشش اولیه

پوشش اولیه تونل شیبلی براساس روش نوین تونل سازی اتریشی (N.A.T.M) طراحی شده است. در این روش، در فاصله زمانی محدودی پس از هر گام حفاری، پوششی مربوط به این گام شامل یک یا ترکیبی از عناصر شاتکریت شبکه آرماتور، قاب فلزی یا خرپای فولادی ساخته شده و سپس گام حفاری بعد انجام می‌گیرد .

این پوشش مانند پوسته قابل انعطافی است که با پیش‌روی جبهه حفاری و افزایش تنش های شعاعی به راحتی تغییرشکل می دهد. در اثر این تغییر شکل توزیع تنشی در بین پوششی و توده زمین یکنواخت تر شده و در جهتی تغییر می کند که ضمن جلوگیری از بروز پدیده ((جریان آزاد خمیری))‌ در توده زمین،‌ اضافه تنش ناشی از تغییر هندسه و حذف بخشی از زمین، عمدتاً توسط توده زمین اطراف پوششی تحمل گردد .

نیروهای داخلی پوششی تونل که با دور شدن جبهه حفاری به تدریج در آن ایجاد می شود تابعی است از سختی و مقاومت زمینی همچنین تنش های برجا در توده زمین، تنش های ناشی از حضور آب، طول گام حفاری، فاصله زمانی بین حفاری و ساخت پوشش و بالاخره سختی خود پوشش .

با توجه به عدم امکان شناسایی دقیق شرایط ژئوتکنیکی زمین در سرتاسر طول تونل و نیز تأثیر شرایط واقعی اجرای بر روی نیروهای داخلی پوششی، لازم است که همزمان با پیشروی جبهه حفاری کفایت سازه کنترل شده و نیز حتی المقدور از اجرای پوشش بیش از حد محافظه کارانه و غیر اقتصادی اجتناب شود که همگی این نکات در طراحی و اجرای تونل شیبلی مورد اهتمام است .

مهمترین پارامترهای مورد سنجش در تونل های بین شهری و ابزار متداول در این زمینه عبارتند از :

- همگرایی پوشش تونل :‌ با نصب میله های مخصوص در نقاط مختلف یک مقطع و اندازه گیری تغییر فواصل بین آنها به کمک دستگاه تقارب سنج .

- جابه جایی یک یا چند نقطه از پوشش نسبت به مرجع ثابت به وسیله ترازیابی .

- تغییرات فشار آب حفره ای به وسیله نصب پینرومتر

- کنترل فشار وارد بر پوشش از سوی خاک پیرامون به کمک نصب سلول فشار سنج شعاعی در فصل مشترک پوشش و زمین پیرامون آن .

- فشار محوری ایجاد شده در سازه پوششی به کمک نصب سلول فشار سنج مماس در داخل مقطع سازه

- تنش های فشاری و کنشی ایجاد شده در سازه پوشش به کمک نصب کرنش سنج بر سازه

- تغییر مکان زمین اطراف تونل با حفر چال از داخل تونل و نصب انبساط سنج میله ای

در پروژه تونل شیبلی همگرایی سنجی به عنوان مناسب ترین روش کنترل کفایت پوشش اولیه و ایمنی فضاهای حفاری در نظر گرفته می شود. این اندازه گیری هم از لحاظ کنترل و ارزیابی ایمنی عملیات اجرایی و هم از لحاظ تکمیل داده های مورد نیاز برای کنترل و اصلاح مدل محاسباتی پروژه حائز اهمیت است .
با به کارگیری کنترل همگرایی تونل در پروژه شیبلی اهداف زیر قابل وصول خواهد بود :
- برقراری یک سیستم هشدار دهنده که پیشاپیش وضعیت های غیر عادی و خطرناکی را که سازه نگهدارنده را تهدید می کنند به اطلاع مسئولین اجرایی می رساند .
- مشخص کردن زمان حصول پایداری تغییر شکل ها و برقراری تعادل،‌ این حالت مناسب ترین وضعیت برای اجرای پوشش نهایی است .
- ارزیابی کلی رفتار توده زمینی و برآورد کیفی توزیع فشار وارد بر پوشش نگهدارنده در مراحل مختلف اجرای تونل و پس از آن

- تکمیل داده های حاصل از سایر اندازه گیری ها و نیز آزمون های ژئوتکنیکی جهت کاربرد در تحلیل اندرکنش خاک- سازه نگهدارنده تونل. این تحلیل به منظور کنترل فرضیات طرح و ارزیابی کفایت طرح های نو و ابتکاری در جهت بهینه سازی طرح و اجرا و صرفه جویی در هزینه ها انجام می شود .

  دقت نهایی مورد نیاز برای انجام این اندازه گیری ها 1/0 تا 2/0 میلیمتر خواهد بود

  این بود شرح مختصری از بازدید

  در نهایت از تمام کسانی که در این بازدید زحمت کشیده اند به خصوص گروه مشاورین جوان وزارت راه کمال سپاس گذاری را داریم.