پاسخ سازه‌ای فضاهای زیرزمینی با دهانه بزرگ در اثر حفاری‌های مجاور

مشخصات مقاله

نویسندگان

داوود پارساپور، داریوش محمدی

محل انتشار

geotech geol eng. Journal

سال انتشار

11 آگوست 2023

خلاصه مقاله

این پژوهش به بررسی اثر ساخت سازه‌های جانبیِ مجاور مانند گالری‌ها، شفت‌ها و تونل‌های ارتباطی بر رفتار سازه‌ای فضاهای اصلی زیرزمینی با دهانه بزرگ (نظیر ایستگاه‌های مترو) می‌پردازد. مطالعه‌ی حاضر بر تونل ارتباطی بین خطوط ۶ و ۷ متروی تهران و اثر آن بر ایستگاه تبادلی موجود F6G7 متمرکز است. از آن‌جا که هرگونه تغییرشکل در المان‌های سازه‌ای موجب ایجاد نیروهای داخلی می‌شود، تغییرشکل توده‌زمینِ میزبان ناشی از حفاری مجاور یک عامل کنترلی کلیدی برای تضمین کفایت سازه‌ای سازه‌ی زیرزمینی موجود به شمار می‌رود؛ امری که بدون انتخاب فرآیند ساخت مرحله‌ای مناسب و کنترل‌پذیر بودن تغییرشکل‌ها حاصل نمی‌شود.

برای تبیین پاسخ سازه‌ای، پژوهش از ترکیب مدل‌سازی عددی سه‌بعدی، تحلیل‌های تحلیلی و داده‌های مشاهداتی بهره برده است. هشت طرح اجرایی مختلف برای حفاری تونل ارتباطی مجاور ایستگاه F6 ارزیابی شده و میدان تنش پیرامون تونل غیرمدور، نیروهای داخلی القایی، و پیامدهای آن‌ها بر طراحی سازه‌ای ایستگاه مورد بررسی قرار گرفته است. این رویکرد امکان مقایسه‌ی سناریوهای اجرایی متفاوت را در شرایط ژئوتکنیکی یکسان و با معیارهای سازه‌ای و بهره‌برداری فراهم کرده است.

نتایج نشان می‌دهد انتخاب توالی و جزئیات نگهداری اولیه در تونل مجاور نقش تعیین‌کننده‌ای در کاهش تغییرشکل توده‌زمین و در پی آن، کاستن از پاسخ‌های سازه‌ای ایستگاه دارد. به‌طور خاص، «حفاری مقطعی/مرحله‌ای»، «به‌کارگیری اینورت (کف) در سامانه نگهداری اولیه»، و «استفاده از سامانه‌های پیش‌حمایت» در فرآیند ساخت مرحله‌ای تونل ارتباطی، به‌صورت معناداری تغییرشکل‌های میزبان و اثرات سازه‌ای بر ایستگاه F6 را می‌کاهد.

بر بنیاد این یافته‌ها، توصیه می‌شود در پروژه‌های شهری مشابه، انتخاب روش ساخت با تأکید بر مرحله‌بندی صحیح حفاری و تقویت مناسب نگهداری اولیه (از جمله اینورت و پیش‌حمایت) در صدر تصمیم‌های طراحی-اجرایی قرار گیرد. چنین راهبردی، ضمن حفظ پایداری سازه موجود و کاهش ریسک‌های بهره‌برداری، امکان ساخت سازه‌های جانبی مجاور را با کمترین اثر سوء بر فضاهای زیرزمینی با دهانه بزرگ فراهم می‌سازد.