مهندسین مشاور جامع بهرو

داوود پارساپور، داریوش محمدی
Indian Geotechnical Journal
7 آگوست 2024
این پژوهش با تأکید بر نقش حیاتی انتخاب روش ساخت در موفقیت پروژههای زیرزمینی، روش اجرایی تازهای را برای ایستگاههای دوتِرازه مترو در خاکهای نرم معرفی میکند: «سامانه پیشحمایت شمع و قوس بتنی» (PCAPS). این روش با الهام و بازنگری از سامانه CAPS (برای ایستگاههای تکتِرازه) توسعه یافته و هدف آن، کنترل تغییرشکلهای زمین و تضمین پایداری میزبان در حین حفاری فضاهای بزرگ زیرزمینی است.
در PCAPS پیش از حفاری فضای اصلی، عناصر سازهای بهصورت مرحلهای اجرا میشوند تا زمین بهبود یافته و پایدار گردد: شمعهای بتنی در دو سوی حفره زیرزمینی، رِبهای قوسی (تیرهای قوسی سقف) و در نهایت لاینینگ بتنی نهایی در داخل حفره. این روش بهعنوان یک سامانه پیشحمایت برای دهانههای بزرگ، عمدتاً با حفاری دستی و مرحلهای اجرا میشود و بنا به سناریوهای اجرایی، در چهار روش طبقهبندی شده است. از منظر ترتیب اجرای لاینینگ، PCAPS به دو رده «لاینینگ روبهپایین» و «لاینینگ روبهبالا» تقسیم میشود.
برای ارزیابی عملکرد، ایستگاه مولوی (I7) در خط ۷ متروی تهران بهعنوان مطالعه موردی انتخاب و یک مدل سهبعدی FDM برای تحلیل نشستهای القایی و مقایسه سناریوهای مختلف PCAPS بهکار گرفته شد. نتایج عددی با دادههای پایش میدانی انطباق مطلوبی نشان داد و مشخص کرد که سختی سازهای شمعها و قابهای قوسی سقف، همراه با توالی مناسب حفاری و اجرای مرحلهای، نقش تعیینکنندهای در کنترل تغییرشکلها دارد. در میان سناریوها، «PCAPS 3» با چند جبهه حفاری همزمان در تراز سکو کمترین میزان نشست و انبساط سطحی را به همراه داشت.
جمعبندی نتایج نشان میدهد: (1) استفاده از عناصر سازهای پیش از حفاری فضای ایستگاه، موجب بهبود و تثبیت زمین میشود؛ (2) پیوستگی و سختی اتصالی میان شمعها و رِبهای متناظر برای کاهش نشست و جلوگیری از خسارت به ساختمانهای مجاور حیاتی است؛ (3) در روشهای «لاینینگ روبهپایین» (PCAPS 2 و PCAPS 3) که در آن لوله بالایی پیش از لوله پایینی ساخته میشود، نشستها کمتر است؛ و (4) در سناریوی حفاری همزمان سالن بلیط و سکو، تغییر فاصله بین جبهههای حفاری اثر معناداری بر نشست نهایی سطح زمین نداشت. این یافتهها راهنمایی عملی برای گزینش سناریوی بهینه ساخت ایستگاههای بزرگمقیاس زیرزمینی در محیطهای سست فراهم میکند.