بخشی از مقاله
خلاصه
در سال های اخیر، رشد سریع جمعیت نیاز روزافزون به منابع آبی را تشدید کرده است. با توجه به کمبود شدید این منابع، جمع آوری فاضلاب شهری و تصفیه آن، راهکار بسیار مؤثری در استفاده بهینه از منابع آب قلمداد می شود. انتقال فاضلاب شهری به تصفیه خانه ها علاوه بر جلوگیری از ورود آلودگی به منابع آبی زیرزمینی، منجر به استفاده از پساب آن برای مصارف کشاورزی می گردد. از این منظر، مشهد به عنوان منطقه پیشرو در اجرای فاضلاب به روش فاینانس، از سرآمدان اجرای طرح جمع آوری فاضلاب شهری در کشور نیز محسوب می شود. پروژه اجرای خط انتقال فاضلاب به تصفیه خانه خین عرب مشهد به طول حدود 1550 متر، از ویژه ترین شرایط در روند اجرایی برخوردار است.
این پروژه که توسط شرکت مشهد افرا، به روش تونل سنتی و با استفاده از لوله های " الیاف شیشه " به قطر 1800 میلی متر در حال انجام می باشد، مراحل پایانی خود را سپری می کند. با توجه به زیاد بودن عمق فاضلابرو در این پروژه، مشکلات عدیده ای نظیر برخورد با تراز آب های زیرزمینی، عبور از زیر کال بتنی در حال بهره برداری، شرایط ژئوتکنیکی بسیار متفاوت و مواردی از این دست بوجود آمد. در مقاله حاضر، به این مشکلات و راهکارهای اتخاذ شده برای افزایش راندمان در مهندسی ساخت پروژه پرداخته شده است.
1. مقدمه
در سال های اخیر، بحران کمبود منابع آب از معضلات اصلی کشور به شمار می رود. افزایش مصرف به دلیل افزایش جمعیت، افزایش سطح زیر کشت، پایین بودن راندمان آبیاری، عدم کنترل مصرف آب در بخش کشاورزی و عدم وجود مدیریت مناسب آب از مشکلات منابع آب در ایران است .[1] با توجه به این مشکلات و نیز خشکسالی های اخیر، می بایست تدابیر خاصی برای وضعیت منابع آبی زیرزمینی و بهینه سازی مصرف آب اتخاذ گردد. استقرار سیستم منسجم جمع آوری فاضلاب شهری و حذف چاه های فاضلاب، علاوه بر جلوگیری از ورود آلودگی به سفره های آب زیرزمینی، موجب استفاده بهینه از منابع آب از طریق عدم استحصال آب های زیرزمینی و جلوگیری از نشست دشت ها می گردد.
افزون بر موارد ذکر شده، آب عامل و محرک اصلی فعالیت های کشاورزی به شمار می رود و به همین دلیل حدود %70 آب مصرفی جهان به آبیاری اختصاص دارد .[2] همچنین در شرایط فعلی، معادل %92 از آب کشور در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد .[3] بنابراین جایگزینی فاضلاب تصفیه شده با آب مصرفی در بخش کشاورزی، راهکار بسیار مؤثری در حل مشکل مصرف بالای آب در کشاورزی کشور است. وضعیت زیرساخت فاضلاب در کشور، در حال احداث تلقی می گردد. اصفهان و مشهد به عنوان پیشگامان اجرای طرح جمع آوری فاضلاب شهری در کشور شناخته می شوند. مشهد از نظر اجرای این طرح به روش فاینانس، منطقه پیشرو است.
شرکت مشهد افرا در سال 1367 تأسیس شد و در حال حاضر در چهار رشته آب، ساختمان و ابنیه، راه و ترابری و تأسیسات و تجهیزات مشغول فعالیت است. این شرکت با رتبه یک در رشته آب، از سال 1388 تاکنون حدود 220 کیلومتر شبکه جمع آوری فاضلاب و حدود 23000 انشعاب خانگی در مشهد و تهران اجرا نموده و به همین جهت از سرآمدان اجرای پروژه های طرح فاضلاب شهری در کشور محسوب می شود. از پروژه های دیگر این شرکت در رشته آب می توان به احداث تصفیه خانه پرکند آباد مشهد و خط انتقال فاضلاب به تصفیه خانه اولنگ مشهد - قطعه - 2 اشاره کرد.
بر اساس نتایج یک تحقیق که برای انتخاب پیمانکار و برون سپاری فعالیت های شبکه فاضلاب انجام شده است، پس از معرفی شاخص های کمی و کیفی مؤثر از جمله تجربه در زمینه های اجرایی، امور مشترکین و تأمین کالا، حسن سابقه، ماشین آلات و تجهیزات سخت افزاری، توان برنامه ریزی و کنترل پروژه و ...، این شرکت به عنوان پیمانکار حایز اولویت اول شناسایی گردید .[4] اجرای پروژه خط انتقال فاضلاب به تصفیه خانه خین عرب مشهد به طول حدود 1550 متر شامل قطعات یک، دو و عبور عرضی از زیر کال بتنی میدان امام حسین - ع - در سال 1393 به شرکت مشهد افرا سپرده شد. قطعه یک از ابتدای بلوار 22بهمن تا 22بهمن 17 و قطعه دو از 22بهمن 17 تا 22بهمن 46 امتداد می یابد.
شکل .1 نشان دهنده موقعیت محل پروژه می باشد: حفاری در این پروژه به صورت دستی و به روش تونل سنتی و نیز لوله های مصرفی از نوع لوله های " الیاف شیشه " - رزین گرماسخت تقویت شده با الیاف شیشه - [5] 1 با قطر داخلی 1800 میلی متر می باشد. در این پروژه برای اولین بار در کشور از لوله های الیاف شیشه در نقب2 استفاده شد. شایان ذکر می باشد که فهرست بهای واحد پایه رشته شبکه جمع آوری و انتقال فاضلاب برای اجرای لوله الیاف شیشه در نقب تمهیداتی نیاندیشیده است.[6] همچنین در شرق کشور برای اولین بار از این نوع لوله جهت انتقال فاضلاب بهره گرفته شد.
2. عملیات حفاری
در این پروژه، تونل سنتی - نقبی - به عنوان روش حفاری انتخاب شد. عمق زیاد فاضلابرو، استفاده از روش های دیگر حفاری را می طلبید اما به علت وجود تأسیسات زیربنایی شهری و ترافیک سنگین محل پروژه و همچنین لزوم استقرار ماشین آلات در محل، اجرای ترانشه3 غیرممکن بود و استفاده از روش ریزتونلنیز4 با توجه به ابعاد لوله مصرفی و این نکته که ماشین حفاری در این روش معمولاً برای قطرهای 600 تا 1500 میلی متر مورد استفاده قرار می گیرد [7]، امکان پذیر نبود. همچنین لوله رانی5 علاوه بر نیاز به صرف هزینه هنگفت، امکانات زیاد و تجربه، در شرایط موجود در کارگاه و عبور از زیر کال بتنی، مثمر ثمر نبود.
اگرچه در ایران معیار اصلی برای انتخاب شیوه اجرا و بازسازی شبکه های فاضلاب، هزینه های مستقیم اقتصادی بوده است، اما به حساب آوردن هزینه های مربوط به منابع انسانی، اجتماعی و زیست محیطی در معادلات برآورد مالی، ممکن است صفحه ترازو را به سمت روش های بدون حفر ترانشه1 بکشاند .[8] در کنار موارد مذکور، مزایای روش های بدون ترانشه همانند دقت زیاد در نصب تأسیسات، کاهش هزینه های غیرمستقیم و هزینه های ناشی از در نظر گرفتن ملاحظات اجتماعی و زیست محیطی باعث گسترش روزافزون آن در فضاهای پرترافیک و حساس شده است.
8] بعلاوه، تحقیقات نشان داده است که هزینه اجرا به روش ترانشه حدود %30 ارزان تر از روش تونل سنتی می باشد، اما در صورتی که هزینه های اجتماعی -که شامل ترافیک سنگین، آلودگی صوتی و جوی، کاهش درآمد کسبه، تخریب سطح خیابان ها و ... می شود- نیز مد نظر قرار گیرند، کل هزینه ها در روش ترانشه نه تنها پایین تر از روش تونل سنتی نیست بلکه حدود %58 نیز بالاتر از آن خواهد بود که این امر، استفاده از تونل سنتی را علیرغم گران تر بودن آن از حیث اجرایی توجیه می نماید .[9]
در قطعات یک و دو، پس از پیاده سازی مسیر خط و جانمایی محل چاهک ها و آدمرو2ها و بعد از آن نقشه برداری مسیر، اقدام به آسفالت شکافی و سپس حفاری شد.تعدادی از چاهک ها به ابعاد 2/5×2/5 متر جهت تونل زنی و تعدادی دیگر به ابعاد 1×1 متر برای تسهیل در امر شفته ریزی و بتن ریزی روی لوله بودند. ابعاد آدمروها 3/6×2/5 متر، آدمروهای لوله بر 3/6×4 متر و فاصله بین هر دو آدمرو لوله برنیز تقریباً 170 متر بود. با توجه به نوع خاک موجود در منطقه و عمق حفاری زیاد، در حین انجام عملیات اقدام به تعبیه سازه نگهبان برای چاهک های بزرگ و آدمروها با استفاده از مقاطع فولادی گردید.
پس از حفاری تا رقوم کف مسیر خط لوله، تونل زنی با عرض 3/2 و ارتفاع 3 متر در طول مسیر صورت گرفت و همچینین برای جلوگیری از ریزش تونل، سقف و دیواره ها با استفاده از آجرچینی و تراورس های چهارتراش مهار شد. با توجه به اینکه عمق فاضلابرو در قطعه یک حدود 17 متر است، در حین حفاری این قطعه به تراز آب های زیرزمینی برخورد شد. برای مرتفع نمودن این مشکل و افزایش راندمان و کیفیت اجرایی، اقدام به احداث چاه های زهکش در کنار مسیر خط پروژه و در کف آن گردید.
سپس، استفاده از پمپ های کفکش به صورت شبانه روزی برای خروج آب با هدف پایین بردن سطح ایستابی برای امکان ادامه حفاری تونل در دستور کار قرار گرفت. بعلاوه، اعمال تغییرات در مشخصات فنی بسترسازی توسط اجرای زهکش با استفاده از مصالح فیلر، لوله های زهکش و چاه های جذبی صورت پذیرفت. همچنین در این قطعه، یک لنز تلوسی بسیار مقاوم وجود داشت که حفاری اینلایه تماماً با دستگاه انجام شد.
در قطعه عبور عرضی از زیر کال، موضوع مقداری متفاوت است؛ بدین علت که لوله گذاری قبل و بعد از کال انجام شده و در واقع، نقطه ابتدا و انتهای مسیر مشخص بود. بعلاوه، کال در حال بهره برداری بود و امکان تخریب آن وجود نداشت. به هر ترتیب، عبور عرضی از زیر این کال به روش تونل سنتی در دستور کار قرار گرفت. بنابراین، در نقطه ابتدا آدمرو لوله بر و بلافاصله بعد از کال، یک چاهک بزرگدقیقاً روی مسیر خط حفاری شد تا شرایط تونل زنی زیر کال و بعد از کال تا نقطه انتها میسر شود. نوع خاک موجود در این قطعه از جنس نخاله و ضایعات بود و امکان ریزش در هر لحظه را به علت فقدان چسبندگی و پارامترهای مقاوتی داشت.
به همین دلیل و عدم شناخت کافی از منطقه، مجری قبلی این قطعه اقدام به حفاری نمود که منجر به ریزش و حتی آسیب دیدگی به کارگران شده بود. شرکت مشهد افرا با پیش بینی این موضوع، تعبیه سازه نگهبان را اجرایی کرد؛ بدین صورت که قبل از شروع حفاری شفت اقدام به اجرای شمع و در حین حفاری، اقدام به نصب مهاری بین شمع ها و تخته کوبی بدنه شفت نمود تا از هرگونه ریزش احتمالی جلوگیری گردد، - شکل . - 2 همچنین تونل این قسمت، به بتن مازاد بخش زیرین کال برخورد نمود که این بتن تحتانی با استفاده از دستگاه از جلوی راه برداشته شد. علاوه بر این موضوع، آب مخزن آبیاری فضای سبزاز زیر کال نشت داشت و عملاً خاک محل را اشباع کرده بود.
