مطالعه عددی آسیب ‌پذیری شمع‌ های گروهی در اثر تغییرشکل زمین ناشی از تونلسازی شهری؛ مطالعه موردی: خط 7 متروی تهران

حفاری تونل‌ های کم‌ عمق شهری منجر به جابجایی و تغییرشکل خاک اطراف و تاثیرگذاری بر پایداری سازه‌های مجاور سطحی و زیرسطحی می‌شود. تونل‌های شهری در مرحله ساخت ممکن است با انبوهی از پل‌های موجود برخورد کنند که دارای شمع‌هایی به‌عنوان تکیه‌گاه هستند. در این مقاله، از مدلسازی عددی برای بررسی اندرکنش بین تونل خط 7 مترو تهران و شمع‌های پایه پل قزوین استفاده شده است. هدف این تحقیق، ارزیابی تحمل‌پذیری و آسیب‌های احتمالی وارد پایه‌های پل ناشی از جابجایی‌ها و حرکات القایی خاک در اثر حفاری تونل خط 7 مترو تهران در زیر آن است. به‌منظور تحلیل تحمل‌پذیری پل، پارامترهای تغییرشکل شامل نشست، شیب و دوران نسبی شمع‌ها و سرشمع، به‌عنوان معیار آسیب انتخاب شده است. نتایج نشان می‌دهد که نشست ایجاد شده در زیر شمع‌ها و سازه سرشمع (به‌عنوان پی سازه پل)، کمتر از مقادیر مجاز است و موجب آسیب ساختاری به سازه پل نمی‌شود. بررسی پارامتر شیب و دوران نسبی القایی در شمع‌ها و سرشمع نیز نشان می‌دهد این تغییرشکل‌ها نیز در محدوده مجاز قرار داشته و خطر جدی برای پل ایجاد نمی‌کند. نتایج تحلیل دیاگرام نیروهای محوری-لنگرخمشی ایجاد شده در شمع‌ها نشان می‌دهد، شمع‌ها قادر به تحمل نیروهای وارده هستند. تحلیل حساسیت تغییرمکان-ها و جابه‌جایی‌های سرشمع نسبت به پارامترهای اجرایی نشان می‌دهد افزایش قابل توجه فشار سینه‌کار و فشار تزریق، نشست زیر سرشمع را به‌طور محسوسی کاهش نمی‌دهد و تاثیر چندانی بر کاهش نشست و آسیب شمع‌های نگهدارنده پل ندارد.

numerical study of group pile vulnerability due to ground deformation caused by urban tunneling - a case study: tehran metro line 7

shallow urban tunnels during the construction phase may encounter many existing piles serving as foundation. long-term stability of both the tunnel structure and the existing pile foundations is important and vital. design engineers require reliable predictive models to estimate displacements of group piles due to live loads (as active loads). additionally, predicting the effects of passive loads (dead loads) on pile foundations, primarily due to ground movements induced by excavations, is also crucial. in both cases, the economical and successful construction of urban tunnels, which have a high potential for interference with group piles, requires a proper understanding of the interaction mechanism between tunnel construction, deformation, and the response of piles. this research has been conducted to analysis the interaction between tehran metro line 7 and group piles of ghazvin bridge. the analysis has been performed by 3d finite element method modeling. the tunneling-induced movements cause deformations such as settlement, slope and relative rotation in the cap pile and piles of the bridge foundation. the results show that the settlement of 2.5 mm created under the pile is much less than the values of 25 mm and 30 mm, that various researchers have introduced as the criterion of damage to the structure. moreover, the settlement of 13.5 mm in the cap pile (as the foundation of the bridge structure) is less than the permissible settlement values. the maximum slope of 0.0008 and the maximum relative rotation of 0.001 induced in cap pile are also less than the allowed values, and the bridge structure does not suffer structural damage and remains stable in safe conditions. the sensitivity analysis of the changes in the displacements of the cap pile concerning the operational parameters shows that a significant increase in the face pressure and the grout pressure reduces the settlement below the cap pile by an average of 12% and has little effect on the reduction of settlement or structure. the maximum axial and moment forces created in the piles are about 553 tons and 12 ton.meter, respectively. the bridge structure can easily withstand these forces and partial deformations. the tunnel can be safe, it can pass through the foundation piles of the bridge without damaging the bridge.