مطالعه رفتار تونل های مترو برای سیستم حفاری چند مرحله ای (مطالعه موردی: مترو قم)

حفر تونل در زمین نرم شهری محدودیت های خاص خود را دارد. از مهمترین این محدودیت ها، کنترل نشست سطحی است تا از وارد شدن خسارت به سازه های سطحی جلوگیری شود. بنابراین، انتخاب بهترین روش برای حفاری تونل بسیار اهمیت دارد. در میان روش های موجود برای حفر تونل های شهری، روش های حفاری مرحله ای بسیار پرکاربرد هستند. به طور معمول این روش ها قابل مقایسه با روش حفاری مکانیزه برای تونل های طویل نیستند. اما روش های حفاری مرحله ای برای حفاری تونل های کوتاه، مقاطع بزرگ مانند ایستگاه های مترو، مقاطع غیر دایروی و سازه های پیچیده مانند تقاطع ها بکار می روند. از جمله مهم ترین بخش های اجرایی حفاری مرحله ای، طول گام حفاری و فاصله بین جبهه کارها می باشد. با وجود اینکه این 2 پارامتر از عوامل بسیار تاثیرگذار بر جنبه های فنی و اقتصادی روش حفاری مرحله ای می باشند، ولی فرآیند منسجمی برای تعیین این دو پارمتر وجود ندارد، در این تحقیق، مراحل حفاری تونل خط a متروی شهر قم به منظور تعیین طول گام حفاری و فاصله بین جبهه کارها بررسی شده است. روش حفر این تونل، طاق و پاطاق می باشد. با استفاده از مدلسازی المان محدود سه بعدی (plaxis 3d tunnel) حفاری تونل در حالت های مختلف پیشروی شبیه سازی شده است. هشت حالت پیشروی برای طول گام و شش حالت برای فاصله بین جبهه کارها در نظر گرفته شده است. طول گام حفاری و فاصله بین جبهه کارها با بررسی اثر حالت های مختلف پیشروی بر نمودارهای عرضی نشست سطحی، مقادیر نشست و جابجایی خاک اطراف تونل انتخاب می شود. بررسی ها نشان می دهد که گام حفاری یکسان 1 متر برای قسمت فوقانی و تحتانی با فاصله 25 متر بین جبهه کارها (فاصله ای بیشتر از یک قطر تونل)، بهترین کارایی را برای تونلسازی دارد.

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

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, noncircular 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 threedimensional 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.