روش­های اجرایی زیرزمینی و روباز در ایستگاه­های مترو

صنعت حمل و نقل آنلاین: انتخاب روش و نحوه اجرای ایستگاه­های مترو، با توجه به اینکه این سازه­ها جزو بزرگترین فضاهای زیرزمینی شهری هستند، دارای اهمیت به­سزایی است. این اهمیت به حدی است که انتخاب روش نادرست می­تواند به نشست­های سطحی زیاد و به دنبال آن تاثیر مخرب بر تاسیسات شهری و ساختمان­های مجاور محل ایستگاه منجر شود. انتخاب روش اجرا علاوه بر این مسایل مهندسی، می­تواند در کوتاه کردن زمان اجرا و افزایش راندمان ساخت و نیز کاهش زمان بهره­برداری یک خط مترو تاثیرگذار باشد. این نکته حایز اهمیت است که عقب ماندگی عملیات ساخت یک ایستگاه می­تواند منجر به تعویق زمان بهره­برداری از یک خط کامل مترو و طولانی شدن پروسه ورود آن خط به شبکه حمل­ونقل ریلی شود. از آنجا که عملیات مهم و زمان­بر در ساخت ایستگاه­های مترو، بخش تحکیمات و حفاری و تعریض آن است، بنابراین انتخاب روش اجرای درست و منطبق با شرایط محیطی زمین میزبان و تاسیسات شهری موجود بسیار نقش­آفرین خواهد بود.

به منظور تشریح کامل­تر جایگاه روش اجرا و نیز انتخاب روش­های اجرایی منطبق با شرایط پروژه­ها، در این مقاله یک مطالعه موردی از نحوه ساخت ایستگاه توحید (E4R7) واقع در خط 7 متروی تهران ارایه شده است. این ایستگاه در تقاطع خیابان آزادی و بزرگراه شهید نواب صفوی و در مجاورت شرقی تونل توحید قرار دارد (شکل 1). این ایستگاه به دلیل تبادلی بودن با ایستگاه توحید در خط 4 متروی تهران و موقعیت جغرافیایی شهری آن از ایستگاه­های استراتژیک و مهم در مسافرپذیری شبکه متروی تهران خواهد بود.

تراز ریل در این ایستگاه نسبت به سطح زمین 42 متر است که در این ارتفاع کلیه فضاهای جنبی از جمله بخشی از پله­های خروج اضطراری، هوادم­ها، آسانسورها، سالن فروش بلیط و ورودی­های اصلی جانمایی شده­اند. از سطح زمین نیز 9 طبقه تجاری برای مجتمع ایستگاهی در این محدوده در طراحی­ها لحاظ شده است. طول این ایستگاه160 متر است که 100 متر آن (در بخش شمالی) به­صورت یک طبقه و با روش زیرزمینی و60 متر آن در 7 طبقه (در بخش جنوبی و با احتساب تراز زیر سکو)  به­صورت ترانشه باز است.

طراحی این ایستگاه در سال1390 به اتمام رسید. ولی به دلیل مشکلات استملاکی، عملیات اجرایی در اردیبهشت سال 1395 آغاز شد. در طرح مصوب، روش اجرا به این صورت بود که در بخش جنوبی با توجه به اینکه طبقات تا تراز سطح زمین ادامه پیدا می­کردند، اجرا با روش حفر و پوش (Cut and Cover) درنظر گرفته شده (شکل 2) و هدف این مقاله نیز بررسی بیشتر این بخش از ایستگاه است. بخش زیرزمینی نیز با توجه به روباره مناسب از سطح زمین (32 متر از روی ریب) با روش سنتی ریب و شمع و به­صورت یک طبقه اجرا شده است (شکل 3).

با توجه به زمانبندی کلی خط 7 متروی تهران، ساخت سکوی ایستگاه R7 باید تا پایان شهریور سال 95 به پایان می­رسید. بنابراین استفاده از روش حفر و پوش که منجر به خاکبرداری به حجم حدود100 هزار متر مکعب، حدود 100 عدد شمع به طول 50 متر و اجرای 6 لایه استرات به وزن تقریبی حدود 10000 تن می­شد، امری ناممکن بود و از این رو روش اجرای ایستگاه باید تغییر می­کرد. همچنین در صورت اجرای روش ترانشه باز، کل مساحت زمین تحویلی خاکبرداری می­شد و بنابراین فضایی برای تجهیز کارگاه و دپوی مصالح و سایر الزامات یک تجهیز کارگاه مناسب مقدور نبود (شکل10).

از آنجا که هدف اصلی ساخت سکوی ایستگاه بود، بنابراین ایده­های روش اجرایی به سمت ساخت این بخش معطوف شد. مراحل روش اجرای بخش جنوبی طبق طرح مصوب در شکل 2 ارایه شد. طبق طرح معماری ایستگاه در بخش جنوبی، عرض ایستگاه توحید در خط 7 حدود 35 متر بود که 14 متر آن مربوط به سکوی مسافر و بقیه آن فضاهای تجهیزاتی و جانبی هستند. هدف در بررسی روش­های اجرایی محدود کردن فضای ساخت برای افزایش سرعت اجرا بود و بنابراین به­جای اجرای شمع­های پیرامونی، ابتدا شمع­هایی در محل ستون­های میانی ایستگاه و در مرز سکو و فضاهای پشتی آن اجرا شد تا نواری به عرض سکوی مسافر و در طول بخش جنوبی با شمع­های حایل، تحکیم شود (شکل 10). استراتژی این بود که پس از اجرای این شمع­ها، از طریق یک شفت دسترسی به طول 35 متر به تراز گالری دسترسی به ریب­ها رسیده و در بالای سقف طبقه اول ایستگاه ریب­ها اجرا شوند تا بتوان در پناه آن­ها عملیات حفاری سکو در بخش جنوبی ایستگاه آغاز شود (شکل 4).

شکل (4): موقعیت شفت و گالری­های پیشرو دسترسی در روش پیشنهادی بخش جنوبی

از طرف دیگر با توجه به اینکه ابتدا شمع­ها اجرا می­شود و سپس ریب­ها در تراز سکو حفاری و بتن­ریزی می­شوند، بنابراین امکان اتصال ریب و شمع (بتن قدیم و جدید) در فضای زیرزمین و با توجه به نحوه اجرا و دسترسی محدود امکان­پذیر نبود. از این رو با توجه به تحلیل­های انجام شده و نیز مقاومت مناسب شمع­ها و عمق دفن مناسب آنها در تراز بالای سقف سکو و زیر فونداسیون ایستگاه، نهایتا تصمیم بر آن شد که پاشنه (فنداسیون) ریب­ها در پشت فضای شمع­ها اجرا شود تا تنش­های محل پاشنه ریب به پشت شمع­ها منتقل شود (شکل 5 و6).

شکل (5): ریب دهانه باز (روش اجرای پیشنهادی بخش جنوبی)

همانگونه که در شکل 6 قابل مشاهده است، این روش به گونه­ای طرح­ریزی شد که در ادامه عملیات تکمیلی ایستگاه در بخش جنوبی، بتوان با روش ترانشه باز طبقات فوقانی بخش سکو را نیز اجرا کرد و به سکوی اجرا شده متصل کرد. با این روش عملیات ساخت سکوی ایستگاه R7 در تاریخ 30/فروردین/1396 به اتمام رسید و در فاز اول بهره­برداری خط 7 قطار از این فضا عبور کرد.

شکل (6): روش اجرای پیشنهادی بخش جنوبی

جدول 1: مقایسه احجام کاری ساخت بخش جنوبی ایستگاه R7 به منظور عبور قطار از محدوده سکو

همان­گونه که در جدول 1 ارایه شد، در روش جدید احجام عملیات اجرایی تا حد قابل ملاحظه­ای کاهش داده شده و باعث افزایش راندمان اجرا و نیل به اهداف ساخت سریع­تر جهت بهره­برداری شده است. در خصوص آهن­آلات سنگین مصرفی ذکر این نکته ضروری است که در روش جدید نیز جهت ساخت طبقات تجهیزاتی و سالن فروش بلیط باید این میزان آهن­آلات ساخته و مصرف شود ولی به دلیل اجرای این بخش پس از عبور قطار، زمان ساخت سکو بسیار کوتاه­تر شده است و نیازی به مصرف این آهن­آلات تا مرحله عبور قطار نخواهد بود. احجام بتن در جدول فوق نیز با توجه به اشتراک هر دو روش در اجرای شمع­های پیرامونی و سطح بتن معادل یکسان در بخش لاینینگ در هر دو روش (فقط در تراز سکو) با تقریب 5 درصد با هم برابر است. در خصوص خاکبرداری نیز واضح است که در روش مصوب به­صورت ترانشه باز، باید کل بخش جنوبی به مساحت تقریبی 2100 مترمربع با ابعاد 35×60  متر تا عمق 47 متری حفاری شود و پس از آن عملیات لاینینگ سکوی ایستگاه انجام شود و لذا تفاوت فاحشی بین میزان خاکبرداری در دو روش وجود دارد.