خط 6 مترو، تهران را نمی ­لرزاند!

صنعت حمل و نقل آنلاین: با تمهیدات به­ کار ­رفته در خط 6 مترو تهران، ارتعاش حرکت قطار کاهش یافته و در نتیجه لرزش­های ناشی از حرکت قطار دیگر شهروندان تهرانی را آزار نخواهد داد.

گسترش کلان شهرها و تراکم جمعیتی آنها احداث خطوط مترو را الزامی ساخته است. خطوط مترو که عموما از مناطق پرجمعیت با فاصله نزدیک از بافت مسکونی عبور می­کند، عوارض جانبی در پی دارد. یکی از این عوارض ثانویه، ارتعاشی است که متناوبا در اثر عبور قطار تولید می­شود. امواج ارتعاشی تولید شده در محل تماس چرخ قطار با ریل، به ترتیب به ریل، پابند، روسازی و سازه تونل منتقل شده و سپس در محیط خاکی یا سنگی اطراف تونل مترو منتشر می­شود. این امواج در مسیر خود در فواصل مختلف به ساختمان­های اطراف خط مترو رسیده و در صورت بیشتر بودن از حدود مجاز، موجب آزردگی ساکنان یا احتمالا ایجاد اختلال در تجهیزات حساس می­شود.

تجربه اثرات منفی ارتعاش و شکایات متعدد ساکنان ساختمان­های مجاور تونل­های مترو، مسوولان خط 6 متروی تهران را بر آن داشت تا با رویکردی علمی به مساله نگاه کرده و با به­کارگیری دانش و تجربیات متخصصان امر در داخل و خارج کشور تمهیداتی بیاندیشند تا در آینده، مشکلات ارتعاشی در زمان بهره­برداری خط 6 به حداقل ممکن برسد.

در این راستا ابتدا با بررسی گسترده آیین­نامه­ها، رویکردها و تحقیقات انجام شده در کشورهای پیشرفته دنیا، یکی از به­روزترین و پرکاربردترین این مراجع به عنوان مبنای بررسی­ها انتخاب شد.

نواحی حساس به ارتعاش در بخش جنوبی خط 6                        نواحی حساس به ارتعاش در بخش شمالی خط 6
             ( نواحی قرمز: فرش جاذب ارتعاش، نواحی زرد: پد جاذب ارتعاش، نواحی بنفش: پابند خاص)

• نواحی حساس به ارتعاش در بخش میانی خط 6
• ( نواحی قرمز: فرش جاذب ارتعاش، نواحی زرد: پد جاذب ارتعاش، نواحی بنفش: پابند خاص)

لزوم به­ کارگیری استاندارد بین­ المللی در زمینه ارتعاش

مطابق رویکرد سه مرحله­ای آیین­نامه FTA، در مرحله اول محدوده تاثیر خط 6 متروی تهران بر هر سه گروه ساختمان­های حاوی تجهیزات حساس، ساختمان­های مسکونی و ساختمان­های صنعتی/ تجاری مشخص شد. در مرحله دوم با آنالیزی محافظه­کارانه، محدوده­هایی که در آن ارتعاش خط 6 کمتر از حد مجاز بوده و مشکل­ساز نخواهد بود تعیین شده و بررسی­های دقیق­تر بر محدوده­هایی که به طور بالقوه مشکل ارتعاش برای آنها محتمل تشخیص داده شد، متمرکز گردید.

در مرحله سوم دقیق­ترین نوع بررسی­ها یعنی آزمایش­های گسترده میدانی برای تعیین و تفکیک میزان اثرات سه گانه ارتعاش (منبع تولید ارتعاش، مسیر انتشار ارتعاش و گیرنده ارتعاشات) انجام شد. بدین ترتیب اولا برای اولین بار میزان ارتعاش تولید شده توسط قطارهای متروی تهران با اندازه­گیری­های میدانی دقیق مشخص شد. دوما در چندین نقطه از خط، ویژگی­های انتشار امواج در محیط خاکی اطراف تونل به دقت اندازه­گیری گردید و سوما در محل­های حساس مانند بیمارستان شریعتی، میزان و چگونگی انتقال ارتعاشات از خاک اطراف به ساختمان و انتشار در ساختمان با اندازه­گیری­های دقیق میدانی و آنالیز حساسیت تعیین شد.

در نهایت پس از سه مرحله مطالعاتی، محل­ه ایی از طول مسیر خط 6 که میزان ارتعاش در آنها بیش از مقادیر مجاز بوده، مشخص شد. علاوه بر آن در این محل­ها مقدار ارتعاش غیر مجاز به همراه فرکانس­هایی که در آنها ارتعاش غیرمجاز وجود دارد تعیین شد  تا در درجه اول نوع تمهیدات کاهش ارتعاش بر اساس مقدار کاهش مورد انتظار انتخاب شود و سپس محصولاتی انتخاب شود که قادر به کاهش میزان ارتعاش در محدوده­های فرکانسی مورد نیاز پروژه باشد.

تمهیدات اندیشیده شده برای کاهش ارتعاش
بر ­اساس آیین­نامه سه مرحه­ای FTA و مطالعات صورت گرفته، سه نوع تمهید برای پروژه تعریف شده و در محل­های دارای پتانسیل مشکلات ارتعاش به کار گرفته شد:

الف) پابندهای ارتجاعی (جهت کاهش ارتعاش تا dB 5)،

ب) فرش­های جاذب ارتعاش زیر روسازی (جهت کاهش ارتعاش تا dB 15)

پ) پابندهای فوق ارتجاعی ونگارد (در محدوده­های خاص و جهت کاهش میزان ارتعاش تا dB 30)

پابندهای ارتجاعی در محدوده­های انتقال و نیز در محدوده­های با ارتعاشی معادل کمی بیش از حد مجاز در نظر گرفته می­شود در حالی که فرش­های جاذب ارتعاش که در زیر روسازی اجرا می­شود، عموما از جنس پلی­اورتان بوده و توانایی جذب ارتعاش بیشتری را داراست.

علاوه بر دو تمهید ذکر شده، تمهید سومی به نام پابند فوق ارتجاعی ونگارد در نظر گرفته شده که در محدوده بیمارستان شریعتی که تجهیزات حساسی در آن وجود دارد، اجرا شد. این پابندها که برای اولین بار در ایران اجرا می­شود، دارای فک­های پلیمری است که ریل را بالاتر از بستر نگه داشته و از تماس آن با بیس پلیت و پد زیرین جلوگیری می­کند. بدین ترتیب در میزان ارتعاشات انتقالی به پابند و در نتیجه، میزان ارتعاشاتی که به تجهیزات حساس بیمارستان می­رسد، کاهش قابل ملاحظه­ای ایجاد خواهد شد. این تمهید از حدود 15 سال پیش در شماری از متروهای پیشرفته دنیا اجرا شده و نتایج حاصله تاکنون رضایت بخش بوده است.

نمونه پابند ونگارد

ریل سخت شده، برای اولین بار در ایران
از دیگر فعالیت­های انجام شده برای کاهش ارتعاش می­توان به استفاده از ریل­های سخت شده به ویژه در قوس­های تند مسیر خط 6 اشاره کرد.

مطالعات انجام شده نشان می­داد که در بسیاری از خطوط مترو، شکایات مربوط به ارتعاش عموما مربوط به مسیرهای قوسی عبوری از زیر بافت مسکونی بوده و این شکایات با گذشت زمان افزایش می­یافت. بررسی­های بیشتر نشان داد که علت افزایش تدریجی ارتعاش در این قوس­ها، افزایش خوردگی و پخ­شدگی ریل به مرور زمان در این محدوده­ها بوده است. بنابراین راهکار مناسب برای این شرایط چنین است که اولا از مصالح باکیفیت مناسب استفاده شود که تغییرات کیفیت با بهره­برداری در طول زمان اندک باشد و دوم این که فعالیت­های تعمیر و نگهداری به دقت و به صورت مداوم به ویژه برای این محدوده­ها انجام شود. اثرات تعمیر و نگهداری قطار و ریل در کاهش ارتعاش بسیار قابل توجه است به گونه­ای که تعمیر و نگهداری مناسب، باکیفیت و مداوم، بیش از پابندهای ارتجاعی و تقریبا در حد فرش جاذب ارتعاش، در کاهش میزان ارتعاشات پروژه موثر است.

بنابراین به عنوان گام اولیه و مهم پیشگیری از ارتعاشات آتی، تامین مصالح ریل سخت شده از بهترین تولید کننده­های دنیا در دستور کار مسوولان پروژه خط 6 قرار گرفته و انجام شد. بنابراین امید است با پیگیری مداوم فعالیت­های تعمیر و نگهداری، میزان ارتعاشات همواره در حد مجاز باقی بماند.

اکنون تمهیدات طراحی شده برای کاهش ارتعاش در محدوده­هایی از مسیر خط 6 متروی تهران در حال انجام است. گام پایانی فرآیند علمی به کار گرفته شده برای حل مساله ارتعاش در خط 6 متروی تهران، آزمایش­های میدانی پس از اجرا و اثبات موثر بودن تمهیدات اجرا شده است که در دستور کار قرار دارد.

نتایج متعددی از مطالعات و فعالیت­های میدانی گسترده انجام شده در خط 6 متروی تهران حاصل شده است. برخی از این نتایج عبارتند از:

• تعیین نگاشت میزان ارتعاش تولید شده توسط قطار متروی تهران در فرکانس­های مختلف
• تعیین مشخصات انتشار ارتعاش در خاک در محل­های مختلفی از مسیر خط 6 در فرکانس­های مختلف
• تعیین میزان و چگونگی انتقال ارتعاش از خاک به ساختمان و انتشار در ساختمان
• تعیین اثرات و تامین مصالح با کیفیت برای ریل به ویژه در قوس­های مسیر
• تعیین و تبیین اثرات قابل توجه تعمیر و نگهداری مناسب در کاهش میزان ارتعاش
• تعیین و تبیین فرآیند انتخاب تمهیدات و محصولات مناسب در محدوده­های مختلف مسیر بر اساس میزان ارتعاش در فرکانس­های مختلف
• استفاده از پابند فوق ارتجاعی ونگارد در محدوده بیمارستان دارای تجهیزات حساس

علاوه بر نتایج فوق، فرآیند علمی و منطقی به کار گرفته شده در خط 6 متروی تهران می­تواند به عنوان الگو در خطوط مترو به کار گرفته شود.

محسن رضایی

مدیر دپارتمان روسازی مهندسین مشاور بهرو