بررسی و تحلیل نقش تونلسازی در توسعه زیرساختهای شهری

با رشد سریع شهرنشینی و افزایش بی سابقه جمعیت در کلان شهرهای جهان فشار مضاعفی بر زیرساخت های سطحی مانند راه ها، شبکه های آب و فاضلاب و تاسیسات انرژی وارد آمده است. محدودیت شدید فضای سطحی، ترافیک سنگین، آلودگی هوا و صوتی مهندسان و برنامه ریزان شهری را به سمت استفاده از فضاهای زیرزمینی به عنوان راهکاری پایدار و کارآمد سوق داده است. در این مقاله نقش راهبردی تونل سازی در توسعه زیرساخت های شهری با رویکردی جامع و میان رشته ای مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا مبانی نظری و ضرورت اجتناب ناپذیر استفاده از تونل ها در کلان شهرهای مدرن تبیین می گردد. سپس تحلیل ژئوتکنیکی پیشرفته شامل روش های نوین اکتشاف صحرایی CPT، SPT و روش های ژئوفیزیکی، آزمایش های دقیق آزمایشگاهی سه محوری، برش مستقیم، تحکیم و مدل سازی رفتاری پیشرفته مدل های مور-کولمب، Cam-Clay، Hardening Soil به تفصیل تشریح شده است. در ادامه اصول بنیادین مکانیک سنگ و خاک، معیارهای شکست مور-کولمب و هوک-براون، نقش ناپیوستگی های زمین شناسی و سیستم های طبقه بندی توده سنگ (RMR) و (Q-System) تحلیل می گردد. روش های مختلف حفاری شامل TBM با زیرشاخه های EPB و Slurry، NATM (با فلسفه نظارت و طراحی تطبیقی) و روش انفجاری با ملاحظات کنترل لرزش به طور کامل تشریح و با یکدیگر مقایسه می شوند. در بخش اصلی مقاله سیستم های نگهداری و پایدارسازی مانند شاتکریت، پیچ سنگ، قاب های فولادی و پوشش بتنی بر اساس روش همگرایی مقاومت تحلیل می شوند. همچنین برای اولین بار در این مقاله اهمیت ابزاربندی و پایش، نظارت بر نشست، کرنش سنج ها و تنش سنج ها و ملاحظات زیست محیطی و اقتصادی پروژه های تونل سازی شهری به طور مبسوط مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نهایی نشان می دهد که موفقیت پروژه های تونل سازی شهری نه تنها به انتخاب روش حفاری مناسب بلکه به طراحی دقیق سیستم نگهداری بر اساس داده های پایش لحظه ای، مدیریت ریسک و در نظر گرفتن پیامدهای زیست محیطی بستگی دارد.

کلیدواژه ها:

تونل سازی ، شهری ، ژئوتکنیک پیشرفته ، حفاری مکانیزه (TBM) ، روش NATM ، نگهداری و پایدارسازی ، مکانیک سنگ ، ابزاربندی و پایش نشست سطحی ، توسعه پایدار شهری ، مدیریت ریسک