بررسي اثر روش هاي حفاري دو مرحله اي پلكاني و ديافراگم مياني بر نشست سطحي و گروه شمع

Evaluating the effect of Top heading and Central diaphragm wall methods on the surface settlement and pile group

در مناطق شهري با تراكم جمعيتي بالا، كمبود فضا‌هاي سطحي سبب توسعه شبكه حمل و نقل به ويژه ساخت تونل هاي مترو شده است كه معمولا ساخت اين تونل‌‌ها نزديك ساختمان‌‌هاي متكي بر پي هاي عميق امري اجتناب ناپذير است. زماني كه تونل حفاري مي شود، نشست حاصل خواهد شد كه ممكن است سبب آسيب به سازه هاي سطحي و عميق شود. بنابراين، كنترل نشست هاي سطحي و ساير اثرات محيطي يك موضوع كليدي براي طراحي پروژه هاي حفاري تونل مي باشد. بر اين اساس در پژوهش حاضر با استفاده از تحليل سه بعدي در نرم افزار اجزاء محدود آباكوس، اثر الگوهاي متداول حفاري تونل به روش جديد اتريشي شامل حفاري دومرحله اي پلكاني و ديافراگم مياني بر ميزان نشست سطحي زمين و نيرو‌هاي وارد بر تك شمع و گروه شمع 2 × 2 زماني كه تونل در مجاورت شمع ها قرار دارد در خاك رسوبي هوازده بررسي شد. نتايج نشان داد مقادير نيروهاي خالص وارد بر شمع به علت روش هاي حفاري زماني كه به صورت گروه شمع اجرا مي شوند به مراتب كمتر از حالتي است كه به صورت تك شمع اجرا مي شوند. همچنين ثابت شد روش حفاري ديافراگم مياني حداقل مقادير نشست سطحي زمين، نشست و نيروي محوري خالص در گروه شمع را در مقايسه با روش حفاري دو مرحله اي پلكاني باعث شده است. بعلاوه ثابت شد ناحيه تحت تاثير حفاري تونل بر نشست سر شمع برخلاف نشست سطحي زمين، وابسته به روش هاي حفاري بوده به طوري كه ناحيه تحت تاثير در روش دو مرحله اي پلكاني، 2D ± و در روش ديافراگم مياني در محدوده 2D- الي 1D+ از مركز شمع (قبل و بعد از مركز شمع) در راستاي حفاري است كه D قطر تونل مي باشد.

In urban areas with high population density, lack of surface space has led to the development of the transport network, especially the construction of underground tunnels, which is usually inevitable in the construction of buildings near deep foundations. When a tunnel is excavated, the surface settlements will result in damage to the surface and deep structures. Therefore, control of surface settlements and other environmental impacts is key to the design of tunnelling projects. Thus, in the present study, using the three-dimensional analysis by Abaqus finite element software, the effect of New Austrian tunnelling method (NATM) including Top heading (TH) and Central diaphragm wall (CDW) on the surface settlements and the forces applied to the single pile and the 2 × 2 pile group was investigated when the tunnel is adjacent to the piles in weathered residual soil. The results showed that the amount of net forces applied to the pile due to tunnelling patterns when running as a pile group was significantly lower than those for the single pile. It was also proved that, in the pile group, the CDW method created a lower amount of net surface settlements and net axial forces compared to the TH method. Also, unlike surface settlements, the influence zone on the pile head settlement in the longitudinal direction can be identified as ±2D in TH, and in the CDW method from -2D to +1D from the pile center (behind and ahead of the pile axis), where D is the tunnel diameter.