پروژه احداث تونل مترو و برخورد با مشکلات سفره آب های زیر زمینی در آبرفت های جنوب دشت تهران
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.
مشکلات ساخت تونل مترو
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.
مراحل ساخت تونل مترو
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.
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 :
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 زمین نفوذ نموده 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.
آبهای زیرزمینی
آبهای زیرزمینی به صورت عمده در دو محدوده ، سازه های متروی تهران را تهدید می نماید.
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.
مقطع شماتیک از تونل حد فاصل(1) Q – (1) P
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 لایه های نفوذ پذیری وجود داشته و حرکت آب در این لایه ها و برخورد آن به سازه های مترو ایجاد خطر مینماید.این حالت در ایستگاه R ، تونل شمالی آن و تا ایستگاه Q مشاهده می شود.
قنوات و کانال های 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.
کانال های جمع آوری آب
کانالهای جمع آوری آب های 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.
(تصاویر در فایل اصلی موجود است)
مقاله در مورد مترو
فهرست مطالب
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
روش سگمنت گذاری و تزریق پشت سگمنت ( Grouting )
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 زیرزمینی
طرز بندکشی و پر کردن شکافهای بین رینگها و سگمنتها
– 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 )