پژوهش پارامتر های موثر در طراحی تونل قطعه شماره 2 آزاد راه قزوین- رشت

• ·       مقدمه:

اگر حفر قنوات بخشی از عرضه تونلسازی محسوب شود آنگاه قدمت این فن به 2800 سال قبل از میلاد بر می گردد. زیرا باستان شناسان معتقدند كه حفر قنوات در مصر و ایران از آن زمانها معمول بوده است. تذكر این نكته در اینجا در خور توجه است كه در سال 1962 طول كل قنوات در ایران را 160000 كیلومتر تخمین زده اند. اگر از این مورد كه ذكر شد صرفنظر شود اولین تونل زیرآبی در 2170 سال قبل از میلاد در زمان بابلیها در زیر رودخانه فرات و بطول یك كیلومتر ساخته شد كه هر چند بصورت حفاری تونل اجرا نشده است ولی همین، كار حداقل تجربه و تبحر معماران آن عصر را نشان می دهد. از این نوع كار دیگر اجرا نشده است تا 4000 سال بعد كه در 1825 تونل تیمز زیر رودخانة تیمزندن ساخته شد. تونل زنی درون سنگها به علت شكل حفاری و عدم امكانات و عدم نیاز به جزء موارد بسیار محدود – فقط در دو قرن اخیر توسعه یافت. هر چند اختراع باروت به قرنها قبل برمی گردد و بعضی آنرا حتی به قرن دوم میلادی نسبت می دهند ولی كاربرد آن در شكستن سنگها احتمالاً در قرن 16 بوده است و اختراع دینامیت در قرن 19 موجب تحولات تدریجی و اساسی در سهولت ایجاد تونل در سنگها شد گرچه ایجاد تونل در سنگها به علت سختی سنگ به مواد منفجره و یا وسایل بسیار سخت و برنده دارد ولی در سنگهای خیلی نرم و در رسوبات سخت نشده، مشكل تونل زنی به لحاظ نگهداری تونل است. بطوریكه تا قبل از اختراع شیلد در سال 1812 ، ایجاد تونلهای بزرگ مقطع در رسوبات سست فوق العاده مشكل می نمود. اولین كاربرد شیلد در 1825 در حفر تونل زیر رودخانه تیمز بود. هر چند حفر این تونل 5/1 كیلومتری حدود 18 سال طول كشید. با گسترش شهرها، اختراع ترنها، افزایش جمعیت، پیشرفت صنایع و نیاز مبرم به معادن گسترش شبكه های زیرزمینی هم به منظور انتقال آب و فاضلاب و نیز در پیشروی معادن و غیره ضرورت یافت و با سرعت روزافزون از اواخر قرن 19 تا كنون پیشرفتهای چشمگیری حاصل گردیده است. بگونه ای كه در سالهای اخیر استفاده از ماشینهای حفر تمام مقطع تونل رشد سریعی داشته است. ایده استفاده از این ماشینها از زمانهای دور است. اولین ثبت شده در امریكا توسط جان ویلسون در سال 1856 برای تونل هوساك در ماساچوست بوده است ولی تنها توانسته 3 متر از تونل 7600 متری را حفر نماید در دهه های اخیر توسعه بسیار زیادی پیدا كرده بطوری كه در بسیاری از موارد بعنوان اولین گزینه برای حفر تونل می باشد.

وضعیت توپوگرافی

تونل شماره 2 ، یك تونل قوسی است كه فاصله كیلومتر 417+24 الی 702+24 به طول 285 متر در یك توده سنگهای آتشفشانی حفاری می گردد تردد سنگهای آتشفشانی دارای یك پوشش از نهشته های سیلابی متشكل از مخلوط شن و ماسه است كه توپوگرافی نسبتاً ملایم بوجود آورده است. و قسمت هائی كه بصورت پرتگاه در نقشه توپوگرافی نشان داده شده است بعلت دست كاری هائی است كه برای بهره برداری از مخلوط شن و ماسه صورت گرفته است.

همانطور كه در نقشه توپوگرافی و فتوكپی عكس هوائی مشهود است: پیشرفتگی ارتفاعات بصورت دماغه بطرف دره رودخانه سفیدرود باعث شده است كه جاده آسفالته فعلی كه بموازات رودخانه كشیده شده است در فاصله كیلومتر 24 الی 25 با یك انحنا تند اجرا گردد. در مورد آزادراه امامزاده هاشم – منجیل برای احتراز از چنین پیچ و خم تند ناچار یك تونل قوسی بطول 285 متر طراحی گردیده است.

خط الرأس دماغه ای كه تونل در آن حفر می گردد بر فراز محور تونل 274 متر از سطح دریا ارتفاع دارد – و این در حالیست كه ارتفاع كف تونل در دهانه های شمالی و جنوبی به ترتیب 173 و 179 متر از سطح دریا می باشد.

فهرست :

-

مقدمه

1-   مطالعات زمین شناسی مهندسی مسیر

1-1-وضعیت توپوگرافی

2-1-چینه شناسی

3-1-سنگهای تشكیل دهنده

4-1-خصوصیت مكانیكی و فیزیكی و شیمیائی سنگها

5-1-وضعیت آبهای زیرزمینی و آبهای سطحی و نفوذپذیری سنگها

6-1-تكنونیك و تأثیر نیروهای زمین ساختی و لرزه خیزی محدوده تونل

7-1-موقعیت دهانه و ترانشه های ورودی و خروجی تونل

2-   بررسی نیروهای وارده بر فضاهای زیرزمینی

1-2-تنش در پوسته زمین

2-2-مثالی از وضعیت تنش های ثقلی

3-2-تعریف تمركز تنش

4-2-توزیع تنش

-2-تنش های مرزی یا جداره ای

6-2-ضریب ایمنی

7-2-تنش حول فضای زیرزمینی با مقطع دیواری

8-2-ارزشیابی پایداری طبیعی دیوارة تونل

9-2-تعیین زمان پایداری مقاطع با توجه به روش اجراء

3-   عملیات مورد نیاز برای حفر تونل با روش حفاری و انفجار

1-3-نوع سیستم حفاری

2-3-انواع چال در حفر تونل

3-3-برش

4-3-مواد منفجره مصرفی برای حفر تونل

5-3-محاسبات مربوط به حفر تونل با چال زاویه ای V شكل در شرایط نرمال

6-3-تهویة تونل

4-   سیستم نگهداری تونل

1-4-پیچ سقفها یا راك بولتها

2-4-پیچ سقفهای منبسط شونده

3-4-پیچ سقفهای چسبی یا رزینی

4-4-نگهداری توسط بتن

5-4-خلاصه طراحی نگهداری تونل

6-4-طرح انتخابی در تونل شمارة 2

7-4-طراحی پوشش نهایی

8-4-مثلث بندی تونلهای شمارة 2

9-4-روسازی داخل تونل

10-4-چگونگی نصب و مشخصات عایق جدارة تونل

11-4-حداقل ماشین آلات مورد نیاز

II خلاصه اجرای تونل

-         نقشه فتوژئولوژی محدودة تونل شمارة 2

-         پروفیل طولی زمین شناسی تونل شماره 2

-         مقطع طولی، نتایج زمین شناسی و طراحی سازه ای

-         نمای پرتال ورودی و خروجی

-         منابع