تعیین فاصله‌داری بهینه‌‌‌ی طاق‌‌‌های بتنی و برآورد نشست در ایستگاه‌های مترو- مطالعه‌ی موردی: ایستگاه هفت تیر خط 6 متروی تهران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته‌ی کارشناسی‌ارشد معدن؛ گرایش مکانیک سنگ؛ دانشکده‌ی مهندسی معدن؛ پردیس دانشکده‌های فنی؛ دانشگاه تهران

2 دانشیار؛ دانشکده‌ی مهندسی معدن؛ پردیس دانشکده‌های فنی؛ دانشگاه تهران

3 دانشجوی دکترای تخصصی مهندسی معدن؛ گرایش استخراج؛ دانشکده‌ی مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک؛ دانشگاه شاهرود

چکیده

احداث خطوط مترو به عنوان یک نیاز اساسی شهرهای بزرگ و در حال توسعه مطرح است. از بین روش‌های احداث ایستگاه‌های زیرزمینی مترو، روش پیش‌نگهداری طاق بتنی، علاوه بر پایداری فضا، کاهش جابجایی‌های سطحی را به همراه دارد. برای طراحی بهینه‌ی طاق‌های بتنی، پارامتر فاصله‌داری که در حصول پایداری و مهار جابجایی‌های سطحی تاثیرگذار است، عمدتاً با استفاده از مدلسازی عددی تعیین می‌شود. هدف از این مقاله، ارایه‌ی روشی برای تعیین این پارامتر با استفاده از مد‌‌لسازی دوبعدی است. در این روش فاصله‌داری بهینه با معیارهای ساکورایی و تنش مجاز آیین‌نامه‌ی بتن ایران تعیین و سپس نشست حاصل از آن با دو روش عددی و تحلیلی- تجربی برآورد می‌شود. معیار کرامر نیز برای محاسبه‌ی مقادیر مجاز نشست بکار برده می‌شود. به عنوان نمونه، سازه‌ی نگهبان ایستگاه هفت تیر خط 6 متروی تهران، با این روش طراحی و فاصله‌‌‌داری بهینه طاق‌‌‌های بتنی تونل‌‌‌های رکتیفایر، جنوبی و بخش‌‌‌های اول و دوم تونل شمالی ایستگاه، به ترتیب برابر 3، 5/2، 3 و 5/3 متر محاسبه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Determination of Optimal Concrete Arc Spacing and Assessment of the Related Subsidence in Metro Stations- A Case Study: Haft-e-Tir Station of Line 6 of Tehran Metro

نویسندگان [English]

  • Hossein Reihanian Zavareh 1
  • Mohammad Farouq Hosseini 2
  • Ali Reza Talebi Nejad 3
1 M.Sc. in Rock Mechanics; School of Mining Engineering; College of Engineering; University of Tehran
2 Associate Professor; School of Mining Engineering; College of Engineering; University of Tehran
3 PhD Candidate in Mining Engineering; Faculty of Mining Eng., Petroleum, and Geophysics; University of Shahrood
چکیده [English]

Development of subway systems is considered as an essential need in urban areas. Each line of a subway contains tunnels, stations and mid tunnel ventilation shafts. Concrete Arc Pre-Supporting (CAPS) system and Sequential Excavation, are known as standard methods for the construction of underground stations. When the process is underway, it is necessary to protect surface and underground structures from Subsidence hazards. In this paper, stability analysis and settlement evaluation of Haft-e-Tir Station of Tehran metro line No. 6 have been considered. Geotechnical investigations have shown that the main subsurface layer has been formed of a very dense soil.
 
Introduction
CAPS is an executive construction method. In addition to tunnel stability, reduction of surface displacement can be made by CAPS. Numerical simulation has been deemed as a special procedure for evaluation and analysis of settlements. The optimal spacing for concrete arch is an important parameter for the success of the method that is usually determined by 3D modeling. However, 2D modeling methods can be faster to reach an optimal result.
 
Methodology and Approaches
The optimal spacing for concrete arch of Haft-e-Tir Station has been determined using Sakurai's critical strain approach and allowable by-law stresses. The surface subsidence has beenestimated by two methods namely analytical-empirical and numerical modeling methods. The numerical finite difference method (used in FLAC2D software) has been applied in this research. Analytical Bobet relations have also been used for calculating maximum subsidence. Maximum slope of subsidence curve has been calculated by Peck empirical relations. Kramer criterion has also been used to control the maximum slope of the subsidence curve in both methods.
 
Results and Conclusions
It is demonstrated that the optimal spacing of concrete arch for Rectifier tunnel, South tunnel, and sections I and II of North tunnel in the Haft-e-Tir Station are 3, 2.5, 3, and 3.5 meters, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metro stations
  • Concrete arc pre-supporting (CAPS)
  • Concrete arc spacing
  • Subsidence assessment
  • Stability analysis
  • Line 6 of Tehran Metro
[1]     باقری‌نیا، خ. (1388). روش‌های اجرایی در پروژه‌ی قطار شهری اهواز. فصلنامه‌ی کمیسون، شماره‌ی 43.

[2]     Sadaghiani, M. H., & Taheri, S. R. (2008). Numerical Investigations for Stability Analysis of a Large Underground Station of Tehran Metro. World Tunnel Congress: Underground Facilities for Better Environment and Safety (pp. 492-499). India: Central Board of Irrigation & Power.

[3]     موسوی، م.، طالبی‌نژاد، ع.، و چاکری، ح. (1388). تحلیل پایداری و مدلسازی سه‌بعدی تونل و ایستگاه- مطالعه‌ی موردی: خط 4 مترو تهران. هشتمین کنفرانس تونل. تهران: دانشگاه تربیت مدرس. http://www.civilica.com/Paper-ITC08-ITC08_069.html.

[4]     مهندسین مشاور مونیت. (1387). نقشه‌های سازه‌ ابلاغی مشاور جهت ایستگاه هفت تیر، خط شش متروی تهران.

[5]     Lilly, P., & Li, J. (2000). Estimating Excavation Reliability from Displacement Modelling. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(8), 1261-1265. http://dx.doi.org/10.1016/S1365-1609(00)00053-8.

[6]     Peck, R. (1969). Deep Excavations and Tunnelling in Soft Ground. Proceedings of 7th International Conference on Soil Mechanics and Foundation (pp. 225-242). Mexico City: Sociedad Mexicana de Mecanica.

[7]     Ghiasi, V., Omar, H., Yusoff, Z. B. Md., Huat, B. K., Muniandy, R., Ghosni, N., Nushini, A., Afshar, M. A., Ghiasi, S., Hosaini, S. G., & Ghiasi, M. (2010). Design Criteria of Subway Tunnels. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 4(12), 5894-5907. http://www.ajbasweb.com/ajbas/2010/5894-5907.pdf.

[8]     عباسی، ر.، و حسینی، م. (1390). تحلیل نشست ناشی از حفاری تونل خط یک متروی تبریز به کمک روش‌های تحلیلی. پانزدهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران. تهران: دانشگاه تربیت معلم. http://www.civilica.com/Paper-SGSI15-SGSI15_210.html.

[9]     شمسی، غ. (1374). تحلیل پایداری شیروانیGM2  با استفاده از روش‌های عددی. تهران: دانشکده‌ی مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.