بخشی از مقاله
خلاصه
بعلت اینکه ساخت تونل همیشه در لایه های سخت وبرجا امکان پذیر نمی باشد و گاهی اوقات جهت اجرای تونل مجبور به عبور از مسیرهایی می باشیم که در لایه هایی سست وریزشی،گسل خورده، هوازده، خرد شده، متورم وآبدار هستیم این گونه لایه ها باعث می شود که ساخت تونل در یک شرایط پیچیده وخاصی قرار گیرد. نمونه ای از این تونل ها در مسیر جاده جایگزین لالی - مسجد سلیمان که بدلیل آبگیری سد گتوند علیا ایجاد شده قرار گرفته است که با توجه به لایه های ماسه سنگ و شیل و گلسنگ سازند آغاجاری و شیب لایه های آن بر اثر ناپایداری لایه های گلسنگی و موازی بودن این لایه ها با محور حفاری باعث ریزش در تونل گشته است. در این مقاله سعی شده که در خصوص عبور از ناحیه ریزشی درحین حفاری تونل، نکات وتجربیات روش فورپلیگ 3 - پیش لوله گذاری - که معروف به روش چتری بوده و برای انجام تحکیمات تونل طراحی شده است بیان می گردد.
کلمات کلیدی: تونل، فورپلینگ، تحکیمات، دوغاب سیمان، گل سنگ.
مقدمه
بعلت اینکه ساخت تونل همیشه در لایه های سخت وبرجا امکان پذیر نمی باشد و گاهی اوقات جهت اجرای تونل مجبور به عبور از مسیرهایی می باشیم که در لایه هایی سست وریزشی،گسل خورده، هوازده، متورم، سنگ دارای کیفیت پایین و به شدت خردشده باشد، وجود روباره کم عمق بالای تونل، زمین های روان وهنگامیکه استفاده از سیستمهای نگهدارنده متداول مانند بولت، شاتکریت، مش فولادی، قاب فولادی و یا لتیس قادر به تامین نگهداری لازم برای تونل نباشد جهت ایجاد پایداری مناسب و جلوگیری از وقوع گسیختگی ها وریزش ها در تاج و سینه کار تونل، استفاده از سیستمهای نگهدارنده کمکی خاص ضرورت پیدا میکند.
نمونه ای از این تونل ها در مسیر جاده جایگزین لالی - مسجد سلیمان که بدلیل آبگیری سد گتوند علیا ایجاد شده قرار گرفته است که با توجه به لایه های ماسه سنگ و شیل و گلسنگ سازند آغاجاری و شیب لایه های آن بر اثر ناپایداری لایه های گلسنگی و موازی بودن این لایه ها با محور حفاری باعث ریزش در تونل گشته است. در تونلسازی یکی از شیوه های بسیار موثر افزایش خصوصیات ژئومکانیکی توده سنگها و جلوگیری از نشست زمین درسازه های زیرزمینی کم عمق، استفاده از سیستم فورپولینگ - پیش لوله گذاری - می باشد.
از این وسایل می توان جهت ایجاد چتری از سنگ تقویت شده، در جلوی سینه کار در حال پیشروی تونل به منظور جلوگیری از نشست سطح زمین و کاهش جابجایی های توده سنگ استفاده نمود. فورپولینگ ها لوله هایی هستند که به داخل چالهایی که جلوتر از سینه کار حفر شده اند، رفته و از داخل آنها تزریق دوغاب صورت می گیرد.
براساس معیار گسیختگی موهر - کلمب که رابطه آن به شرح زیر است چنانچه تنش قائم و تنش برشی در یک صفحه در داخل سنگ به گونهای باشد که بیانگر نقطهای A درتصویر محسوب شوند گسیختگی برشی در امتداد چنین صفحهای هرگز رخ نخواهد داد. اما چنانچه تنش قائم و تنش برشی موجود صفحهای با نقطه ای B مانند ، که درست بر روی پوش گسیختگی است ، نشان داده شود در این صورت گسیختگی برشی در امتداد چنین صفحه ای اتفاق خواهد افتاد.
براساس این تئوری در زمان حفاری با توجه به جابجایی مصالح ایجاد شده در سینه،کار تونل حداقل تنش کاهش یافته و با افزایش تفاضل دو مقدار تنش به حد بحرانی تماس با پوش شکست تونل ناپایدار شده و ریزش در سینه کار رخ می دهد.
نقاطA وB معیار گسیختگی موهر،کلمب کاهش تنش حداقل وافزایش تفاضل دو مقدار تنش به حد بحرانی با اعمال پیش تحکیمعملاً مقدار بار عمودی اعمال شده همزمان با کاهش مقدار کاهش مییابد و سنگ همچنان دروضعیت پایدار باقی خواهد ماند . تصویر هنگامی که از روش پیش تحکیم برای مقاوم سازی استفاده می شود باید توجه داشت ، که روش پیش تحکیم همانند لاینینگ ایجاد یک رینگ بسته در اطراف تونل نمی نماید بلکه همانند یک تیر طولی عمل می نماید.
تاثیر اجرای پیش تحکیم براساس معیار شکست هوک - براون نیز مطابق تاثیر آن بر مقادیر و می باشد. ضمن اینکه با اعمال پیش تحکیم عملا یک پوسته مقاوم ایجاد می شود که نتیجه آن افزایش مقدار مقاومت فشاری تک محوره ، مقاومت چسبندگی - C - و مقدار تغییر شکل پذیری - E - توده سنگ در این محدوده می باشد.
زمینشناسی تونل
در قسمت ورودی تونل تناوب ماسه سنگ و شیل و گلسنگ سازند آغاجاری وشیب لایه های آن در حدود 60 درجه می باشدکه ریزش حاصله براثر ناپایدرای لایه های گلسنگی می باشد ولی در قسمت خروجی تونل لایه بندی سازندآغاجاری، خوشبختانه بدلیل مقاومت بالا و ضخامت کافی در لایه ماسه سنگی تحت تاثیر ریزش اتفاق افتاده نخواهد بود.
روش تزریق دوغاب با فشار زیاد در خاک
این روش در شرایطی به کار برده می شود که هم خاک ضعیف است و روباره نیز نازک است . بصورت معمول این روش در سازندهای سنگریزه ای5 یا شنی6 استفاده می شود . تزریق دوغاب بخش اصلی این روش برای تشکیل سازه چتری شکل است و باعث استحکام خاک های ضعیف وسست میشود، نفوذپذیری را نیزکاهش میدهد, همچنین از نشست بدلیل زهکشی آب و تثبیت خاک جلوگیری می کند.
