مطالعه رفتار تونل هاي مترو براي سيستم حفاري چند مرحله اي (مطالعه موردي: مترو قم)

Study of metro tunnel behavior for multi-stage excavating system (Case study: Qom metro)

حفر تونل در زمين نرم شهري محدوديت هاي خاص خود را دارد. از مهمترين اين محدوديت ها، كنترل نشست سطحي است تا از وارد شدن خسارت به سازه هاي سطحي جلوگيري شود. بنابراين، انتخاب بهترين روش براي حفاري تونل بسيار اهميت دارد. در ميان روش هاي موجود براي حفر تونل هاي شهري، روش هاي حفاري مرحله اي بسيار پركاربرد هستند. به طور معمول اين روش ها قابل مقايسه با روش حفاري مكانيزه براي تونل هاي طويل نيستند. اما روش هاي حفاري مرحله اي براي حفاري تونل هاي كوتاه، مقاطع بزرگ مانند ايستگاه هاي مترو، مقاطع غير دايروي و سازه هاي پيچيده مانند تقاطع ها بكار مي روند. از جمله مهم ترين بخش هاي اجرايي حفاري مرحله اي، طول گام حفاري و فاصله بين جبهه كارها مي باشد. با وجود اينكه اين 2 پارامتر از عوامل بسيار تأثيرگذار بر جنبه هاي فني و اقتصادي روش حفاري مرحله اي مي باشند، ولي فرآيند منسجمي براي تعيين اين دو پارمتر وجود ندارد، در اين تحقيق، مراحل حفاري تونل خط A متروي شهر قم به منظور تعيين طول گام حفاري و فاصله بين جبهه كارها بررسي شده است. روش حفر اين تونل، طاق و پاطاق مي باشد. با استفاده از مدلسازي المان محدود سه بعدي (Plaxis 3D Tunnel) حفاري تونل در حالت هاي مختلف پيشروي شبيه سازي شده است. هشت حالت پيشروي براي طول گام و شش حالت براي فاصله بين جبهه كارها در نظر گرفته شده است. طول گام حفاري و فاصله بين جبهه كارها با بررسي اثر حالت هاي مختلف پيشروي بر نمودارهاي عرضي نشست سطحي، مقادير نشست و جابجايي خاك اطراف تونل انتخاب مي شود. بررسي ها نشان مي دهد كه گام حفاري يكسان 1 متر براي قسمت فوقاني و تحتاني با فاصله 25 متر بين جبهه كارها (فاصله اي بيشتر از يك قطر تونل)، بهترين كارايي را براي تونلسازي دارد.

Excavating tunnels in soft urban land has its own limitations. One of the most important limitations is the control of surface settlements to prevent damage to surface structures. Accordingly, choosing the best method for tunnel excavation is very significant. Among the existing methods for digging urban tunnels, step drilling methods are very widely used. Typically, these methods are not comparable to the mechanized drilling method for long tunnels. However, step drilling methods are used to drill short tunnels, large sections such as subway stations, non-circular sections, and complex structures such as intersections. Among the most important executive parts of step drilling are the length of the drilling step and the distance between the work fronts. Although these two parameters are very influential factors on the technical and economic aspects of the step drilling method, but there is no coherent process to determine these two parameters. In this research, the drilling stages of the tunnel of line A of Qom metro have been investigated in order to determine the length of the drilling step and the distance between the work fronts. The method of excavating this tunnel is pre support method. Using three-dimensional finite element modeling (Praxis 3D Tunnel), tunnel drilling is simulated in different progress modes. Eight progressive modes are provided for step length and six modes for spacing between fronts. The length of the drilling step and the distance between the work fronts are selected by examining the effect of different forward modes on the transverse diagrams of surface settlement, settlement values and soil displacement around the tunnel. Studies show that the same drilling step of 1 meter for the upper and lower parts with a distance of 25 meters between the fronts (a distance of more than one diameter of the tunnel), has the best performance for tunneling.