احداث تونل مترو و برخورد با مشکلات سفره آبهای زیرزمینی در آبرفتهای جنوب دشت تهران



نام پروژه : احداث تونل مترو و برخورد با مشکلات سفره آبهای زیرزمینی در آبرفتهای جنوب دشت تهران

نام دانشجو : نیمـا غفـاری
شماره دانشجویی : 7916512089
نام استــاد راهنمــا : آقای دکتر دبیر وزیری
رئـیس گــروه : آقـای دکتـر ادیـب

فصل اول : مقدمه
فصل دوم : شناخت وضعیت زمین شناسی و آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
بخش اول – کلیاتی در مورد وضعیت زمین شناسی مهندسی دشتهای جنوب تهران
بخش دوم – وضعیت آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
فصل سوم : روشهای حفاری متداول در حفر تونل های مترو تهران
فصل چهارم : روشهای نگهداری و جلوگیری از نفوذ آب به داخل فضای تونلهای مترو
بخش اول – جلوگیری از مجاورت و برخورد آب با سطح خارجی تونل مترو
بخش دوم – روشهای عایق بندی ( ایزولاسیون ) تونل های مترو در برابر نفوذ آب
1- روش سگمنت گذاری و تزریق پشت سگمنت ( Grouting )
مقـــدمـــه :
1- هدف از انجام عمل تزریق
2- کاربرهای تزریق در چه مواردی است
3- انواع تزریق از نظر ساختار دیواره داخلی تونل
– مراحل آماده سازی تونل قبل از انجام مرحله تزریق :
4- تعریف سگمنت وکلید و طرز قرارگیری آنها در یک حلقه یا رینگ
5- ترتیب قرارگیری رینگها در داخل تونل مترو و دیگر سازه های زیرزمینی
6- طرز بندکشی و پر کردن شکافهای بین رینگها و سگمنتها

– مرحله تزریق دوغاب به گمانه ها و فضاهای خالی پشت سگمنتها :
7- گمانه زدن ، ترتیب گمانه ها در یک حلقه ، طرز گمانه زنی ، مراحل گمانه زنی
8- خالی کردن داخل گانه و آماده سازی گمانه برای شروع کارتزریق
9- توضیح میکسرها و همزنها و کارشان
10-پمپهای تولید فشار و کپسولهای فشار شکن و توضیح کار آنها
11- تعریف اصطلاح خورند در کارهای تزریق
12-توضیح تولید دوغاب و انواع آن
13- فشار تزریق و روش اندازه گیری و کنترل آن
14-دپی تزریق
15- مراحل انجام تزریق
16-روش تزریق دوغاب به داخل گمانه و استفاده از پکرها ( packer )
17-گرفتگی در مسیر انتقال دوغاب و چگونگی برطرف کردن آن
18- حداکثر زمانی که میتوان کار را به طور موقت تعطیل کرد
19- توضیح مواد افزودنی به دوغاب و نقش هریک از آنها در کار تزریق
20-اندازه گیری غلظت دوغاب
21-تعریف همل همگراسنجی
22-بیرون زدگی و نشتی آب و دوغاب و روش برطرف کردن آن
23-استفاده از ماده شیمیایی به نامه Penetron برای اطمینان از کار عایق بندی تونل
24-انجام تست آب در انتهای کار برای اطمینان از عایق بندی تونل

2- روش اطریشی ( عایق بندی به کمک p.v.c )

مقــــدمــــه

به دلایل تاریخی شناخته شده اکثر شهرهای بزرگ از جمله تهران بر روی زمینهای نرم بنا شده اند. پیشرفت زمان و رشد فزاینده جمعیت این شهرها نیز لزوم احداث فضاهای زیرزمینی جهت تاسیسات و ارتباطات شهری را امری اجتناب ناپذیر شمرده است. لذا مهندسین طراح باید با توجه به وضعیت زمین شناسی مهندسی منطقه ، سازه های سطحی ، حجم ترافیک ، سطح قیمتها ، کیفیت و کمیت نیروی انسانی ، زمان مجاز کار و … روش منطبق با شرایط مزبور انتخاب و یا احتمالا" ابداع نمایند.
اجرای طرح مترو در شهر بزرگی مانند تهران آسان نبوده بخصوص که موانع اجرائی زیادی وجود دارد.
گرچه در سطح شهر تهران موانع طبیعی مانند رودخانه وجود ندارد که آن نیز بر مشکلات موجود بیفزاید ، ولی وجود تعداد زیادی قنوات دائر و بایر ، چاههای دفع فاضلاب و بالا آمدن سطح آبهای زیرزمینی از جنوب تا مرکز شهر تهران ، کار اجرائی طرح را پیچیده تر کرده است.
در این بخش خلاصه ای از فعالیت های مطالعاتی ، طراحی ، اجرائی در مورد بررسی و دفع آب از سازه های متروی تهران میباشد که در فاصله زمانی سالهای 1372 تا 1376 انجام شده است. گرچه این مطالعات میبایستی در ابتدای کاریعنی همزمان با بررسیها و مطالعات اولیه صورت میگرفت ولیکن بدلایلی این امر ممکن نگردیده و اکنون باید هزینه ها و مشکلات ناشی از تاخیر بیست و چند ساله را تحمل نمود.

بطور کلی راه حل های جلوگیری از نفوذ آب به داخل سازه ها در دو بخش کلی انجام شده :
1- تخلیه آب بمنظور آماده سازی محل جهت احداث ساختمانهای پیش بینی شده.
2- جلوگیری از نفوذ آب به داخل سازه های ساخته شده و آماده نمودن تاسیسات جهت بهره برداری مطابق با آئین نامه های موجود.
فصل دوم : شناخت وضعیت زمین شناسی و آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران

بخش اول :کلیاتی در مورد وضعیت زمین شناسی مهندسی دشت های جنوب تهران :
منطقه تهران در پهنه ای بین دو وادی کوه و کویر ( دامنه جنوبی البرز و دشتهای شهریار و ورامین ) واقع شده و حد طبیعی فضای آن از دو طرف دیگر بوسیله دو رودخانه جاجرود و کرج مشخص می شود. این در رودخانه در نزدیکی ورامین به یکدیگر ملحق شده و به سوی دریاچه فصلی واقع در کویر نمک جاری شوند.

شکل 1 – فضای جغرافیایی تهران

در یک مقطع شمالی و جنوبی از پهنه تهران ، پنج بخش مشاهده می شود ( شکل 2 ) :

– دامنه کوهستان شمیرانات با شیب 10 تا 15 درصد
– از تجریش تا تپه های عباس آباد با شیب 3 تا 5 درصد
– از عباس آباد تا خیابان انقلاب
– از انقلاب تا نزدیکی ری با شیب 2 درصد
– از ری تا ورامین با شیب بسیار ملایم 1 درصد که تا کناره کویر ادامه می یابد.
در یک نگرش کلی ، وضعیت رسوبات آبرفتی تهران از جنوب به سمت شمال به صورت زیر است :
قسمت اعظم جنوب تهران را رسوبات ریز دانه رس و سیلت تشکیل داده ( ML – CL ) که در اعماق مختلف دارای لایه هایی از شن و ماسه با ضخامتهای متفاوت می باشند. البته در قسمتهای جنوبی تر گهگاه به رس با پلاستیسیته بالا ( CH ) نیز برخورد شده است عمده این خاکها از نوع پیش تحکیم یافته می باشند . در این خاکها مواد گچی و آهکی به صورت پراکنده دیده شده است . این امر موجب مشکل بودن حفاری دستی گردیده بطوریکه در حوالی بهشت زهرا گاها" از قلم و چکش جهت کندن استفاده می شود.
از جنوب به سمت شمال بر میزان درشت دانه ها افزوده شده به نحوی که درحوالی قورخانه ، عمده خاک از شن ریز و ماسه به همراه مقدار کمی سیلت و رس تشکیل شده و در مناطق شمالی تر ، قلوه سنگ و شن درشت نیز در بین روسوبات یافت می شود.
بطور کلی خاکهای نواحی مرکزی و شمالی تهران عمدتا" شن و ریگ همراه با مقداری مواد ریز دانه و آهکی بوده که همین امر موجب مقاومت بالای آن شده است این مقدار ریز دانه باعث نامگذاری های مختلفی برای این خاکها در طبقه بندی خاک ( GW – GC – GP ) گردیده است. در شکل 3 برش عرضی ، شمالی – جنوبی از شهر تهران ملاحظه می شود.

شکل 3 – برش عرضی ، شمالی جنوبی شهر تهران
بخش دوم : وضعیت آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران :
– جریان آب بداخل تونل
بطور کلی مساله آب زیرزمینی در احداث تونل در مناطق شمالی و مرکزی تهران وجود نداشته مگر آنکه در شمال به چینه های با تراوایی کم و در مرکز به قناتهای فعال برخورد شود که آنهم بطور موضعی بوده و باعایق نمودن آن بخش از تونل و یا منحرف ساختن قنات رفع خواهد شد.
اما در جنوب تهران بعلت سیلتی و رسی بودن خاکها و وجود خاکهای دستی احتمالی در مسیر تونل و با توجه به بالا بودن سطح آب ، ضروری است که سطح آب زیرزمینی پایین انداخته شود که این امر در حال حاضر توسط سازمان آب تهران با بکارگیری چندین چاه پمپاژ بطور شبانه روزی در مسیر چهار راه گلوبندک تا خیابان شوش انجام می گیرد. البته سازمان آب تهران در نظر دارد تا با احداث حدود 40 کیلومتر کانال و سیفون ، آب این منطقه را بطرف جنوبغربی ( حوالی پشت فرودگاه مهر آباد ) هدایت و مشکل این منطقه را بطور اصولی حل نماید. بدین ترتیب زمینهای جنوبغربی تهران نیز از خطر خشک شدن رهایی خواهند یافت.
یکی از اساسی ترین کارهائی که می بایست قبل از شروع عملیات اجرائی متروی تهران انجام میشد مطالعات هیدرولوژی و ژئوهیدرولوژی تهران بود که متاسفانه مشاور اولیه متروی تهران در این مورد نه تنها اقدامی ننموده است بلکه بعلت عدم آشنائی به تکنیک های قدیمی تامین و انتقال آب در تهران دچار اشتباهی نیز شده است و وجود بیش از دویست و هفتاد رشته قنات در محدوده شهری تهران را نادیده گرفته و در مورد بالا آمدن سطح آب زیرزمینی در تهران تدبیری اتخاذ ننموده است و اکنون با بیست و چندسال تاخیر ، مطالعات ، بررسی و طراحی همزان با عملیات اجرائی با هزینه ای چندین برابر انجام می شود.
نفوذ آب به سازه های متروی تهران عمدتا" از منابع به شرح زیر میباشد :
1- نزولات جوی و آبهای سطحی :
در قسمت شمال خط یک حد فاصل ایستگاههای R – N با توجه به اینکه بافت زمین از نوع دج و سنگ جوش بوده و کاملا" نفوذ ناپذیر میباشد و همچنین به علت اینکه عملیات حفاری تونل و ایستگاهها در این قسمت به صورت ترانشه باز انجام شده است و روی تونل ها و ساختمان ایستگاهها بعد از اتمام عملیات ایزوله کامل نشده خاک ریزی گردیده است که درزمان بارندگی و یا وجود آب های سطحی، آبیاری فضای سبز و … آب در زمیـن نفـوذ نمـوده و بر روی سازه ها ، پشت سازه ها انباشته شده و از محل درزها یا جای سوراخ بولت های قالب های بتن ریزی به داخل نفوذ می نماید.
این مشکل به صورت حاد در ایستگاههای (1) N ، (1 )O ، (1)‍P ، (1) Q و تونلهای حدفاصل به صورت وضوح وجود داشته و دارد.

2-آبهای زیرزمینی :
آبهای زیرزمینی به صورت عمده در دو محدوده ، سازه های متروی تهران را تهدید می نماید.
1-2- آبهای زیرزمینی از سفره اصلی تهران در مرکز شهر حدفاصل خیابان شوش تا محور خیابان جمهوری اسلامی ، در چهل سال گذشته در محدوده فوق الذکر 20 الی 30 متر بالا آمده است. و بالاتر از سطح رادیه خط یک و قسمتهای از خط دو قرار گرفته است .این حالت در خط یک متر و در حال حاضر از ایستگاه F تا I و تونلهای حدفاصل آنها وجود دارد و با توجه به روند بالا آمدن سطح آب زیر زمینی انتظار می رود در سالهای آینده تا ایستگاه J پیشرفت نماید.
شکل 4- مقطع شماتیک از تونل حد فاصل(1) Q – (1) P
2-2- لایه های آبدار در زمین های دج شمال شهر
در تپه های عباس آباد که سطح آبهای زیرزمینی در عمق بیشتری قرار دارد بافت زمین از نوع دج و نفوذ ناپذیر می باشد. لیکن لایـه هـای نفـوذ پـذیری وجود داشته و حرکت آب در این لایه ها و برخورد آن به سازه های مترو ایجاد خطر مینماید.ایـن حالـت در ایستگاه R ، تـونـل شمـالی آن و تا ایستگاه Q مشاهده می شود.
3- قنوات و کانالهای جمع آوری آبهای سطحی :
در محدوده 20 گانه تهران بیش از 270 رشته قنات وجود دارد که اکثر آنها بصورت متروکه در آمده است و معضلاتی برای متروی تهران بوجود آمده است . متاسفانه مشاور اولیه متروی تهران شناختی از قنوات نداشته و وجود قنوات را که بیش از 700 کیلومتر در زیرزمین تهران ، گالری و مجاری دارند نادیده گرفته است و حتی تعدادی ایستگاهها را در محل تلاقی قنات پیش بینی نموده است مانند ایستگاه J که در محل برخورد قنات ناصری ( شاه سابق ) با خط دو احداث شده است.
کانالهای زیرزمینی جمع آوری آبهای سطحی در تهران نیز مشکلاتی برای متروی تهران به وجود آورده است. در بعضی از محلها این کانالها برخورد مستقیم با سازه های مترو داشته ( مانند کانال اصلی جمع آوری آبهای سطحی خیابان جمهوری در میدان بهارستان با خط دو مترو تداخل نموده است ) و یا در بعضی از محل ها به موازات تونل مترو احداث شده است مانند کانال جمع آوری آبهای سطحی در خیابان مفتح که به موازات تونل خط یک ساخته شده است. این کانال در حد فاصل میدان هفت تیر تا میدان استقلال به موازات تونل خط یک و در سطحی بالاتر قرار گرفته است.
کانالهای جمع آوری آبهای سطحی شهرداری تهران حامل فاضلابهای سطحی و زباله و … میباشد که اکثرا" در مواقع سیلانی قادر به تخلیه کامل نبوده و مسدود میگردد و به شکل تحت فشار در می آید و با توجه به اینکه در قسمتی از این مسیر ، تونلها با ماشین حفاری احداث شده و سگمنت های پیش ساخته در آن قرار گرفته و عایق کاری نشده است نشت آب در طول خط در چندین محل وجود دارد. اگرچه در چندین محل ، این کانال ( به علت برخورد با ایستگاهها ) تغییر مسیر داده شده است ( شمال ایستگاه L – ایستگاه J K – ایستگاه J )این مشکل همچنان وجود داشته و تونل ها و ایستگاههای مترو را تهدید می نماید.
4- نشت آب از شبکه لوله کشی آب تهران
به علت فرسودگی شبکه آب تهران و تلف آب بیش از 40% در آن ، که در قسمتهای مرکزی شهر به علت قدمت آن به بیش از 50% پیش بینی میگردد. شکستگی جزئی لوله های آب در محدوده مرکزی شهر به علت نفوذ پذیری بودن خاک این مناطق از سطح خیابانها مرئی نبوده و مستقیما" به سطوح پائین تر نفوذ می نماید و با توجه به اینکه لوله های شبکه آب نسبت به سازه های مترو در سطح بالاتری قرار گرفته است نشت آب در محل های متعدد مشاهده می شود و در بعضی مواردشکستگی لوله های اصلی ، تونل ها و ایستگاهها را پر از آب می نماید.( مانند شکستگی لوله 500 میلی متری شبکه آب تهران در ایستگاه J و یا لوله 700 میلی متری در ایستگاه نواب و لوله 600 میلیمتری در ایستگاه L ).
5- نشت آب از فاضلاب ها و آب نماها
به علت دفع فاضلاب به طریقه جذبی ، در شهر تهران در برخورد سازه های مترو با چاههای فاضلاب مشکلاتی به وجود آمده است . با وجود اینکه قبل از حفاری اقدام به شناسایی وجابجایی چاههای فاضلاب شده لیکن بعد از اتمام عملیات ساختمانی وجود چاههای فاضلاب در مجاور و یا روی سازه ها باعث مشکلاتی گردیده است از جمله فاضلاب مسجد قائم در خیابن سعدی – فاضلاب آبریزگاه شهرداری در کوچه نوشین میدان استقلال – آبریزگاه شهرداری در میدان امام ( ره ) – آب نمای میدان فردوسی – آب نمای میدان بهارستان – دریاچه پارک شهر و …با التفات به مطالب فوق وجود آب در سازه های متروی تهران یک مشکل جدی میباشد و بعلت عدم مطالعات کافی قبل از شروع عملیات اجرائی این مشکل دو چندان گردیده و هزینه های مربوط به آن نیز چندین برابر شده است. اکنون که قسمتی از خط 1 و 2 آماده برای تجهیز و بهره برداری میگردد لازمست عملیات زهکشی یا جلوگیری از نشت آب که بصورت موضعی و موقت اجرا شده به طرحهای اصلی و دائمی که اطمینان لازم را در بهره برداری از تاسیسات مترو را تضمین مینماید تبدیل نمائیم و همچنین برای خطوط دیگر متروی تهران ضرورت دارد قبل از شروع طراحی تونلها و ایستگاهها ، مطالعات دقیق و جامعی در مورد آبهای سطحی – ابهای زیرزمینی و وجودقنوات دائر و کانالهای جمع آوری فاضلابهای سطحی و نشت آب از شبکه های آب و فاضلاب شهری در مسیر عملیات بعمل آید طرح های زهکشی و جلوگیری از نشت آب و انحراف قنوات و کانالهای آب قبل از شروع عملیات اصلی مترو به اجرا درآید تا اجرای خطوط دیگر مترو با مشکلات کمتری در مسئله آب انجام شود و با دفع کامل سازه های مترو و با عمر اقتصادی پیش بینی شده برای تاسیسات احداث شده بهره بـرداری گردد و ازسرمـایـه های کـلان هـزینـه شـده در متروی تهران بهره برداری بهینه بعمل آید.
فصل سوم : روشهای حفاری متداول در حفر تونلهای متروی تهران
بطور کلی تونل های متروی تهران به سه روش حفاری با سپر ، روش ایرانی ( روش جدید اتریشی اصلاح شده ) و روش ترانشه باز اجرا می شود.
– روش ترانشه باز معمولا" در نقاطی که مسیر مترو کاملا" در زیر امتداد یک خیابان و یا یک منطقه غیر مسکونی است اجرا می شود در این روش ابتدا خاکبرداری از سطح تا عمق رادیه تونل انجام سپس تونل با مقطع نعل اسبی و یا چهارگوش ساخته شده و پس از اجرای لایه آب بندی ، خاکریزی تا سطح اولیه صورت می گیرد.
– روش حفاری با سپر معمولا" در بخشهای مرکزی و پرترافیک شهر اجرا می شود در این روش حفاری به صورت دایره ای به قطر 9 متر انجام شده وبرای نصب قطعات بتنی از 18 جک در پایین و 12 جک در بالا استفاده می شود. سپس در پشت قطعات بتنی ، عمل تزریق با فشار حدود پنج اتمسفر انجام میگیرد. طول دستگاه 65 متر ، وزن آن 650 تن و زاویه چرخش بیل 360 درجه میباشد.

– در روش ایرانی یا روش جدید اتریشی اصلاح شده ابتدا بخش فوقانی تونل در هر وهله 8/0 تا 2/1 متر پیشروی کرده سپس یک شبکه توری فلزی پیرامون بخش حفاری شده پهن می شود. در مرحله بعد یک قاب فلزی سه تکه در پیشانی کار نصب و با چند مهار طولی به قاب قبلی متصل می شود. سپس مجددا" یک شبکه توری دیگر بر روی قاب گسترده شده و در نهایت با اجرای شاتکریت در بین دو شبکه حفاظت موقت تکمیل میگردد. در بخش تحتانی که با فاصله ای نسبتا" زیاد حدود 200 متر از بخش فوقانی انجام می شود ( این تفاوت اصلی این روش با روش جدید اتریشی است چرا که معمولا" در روش

شکل 5- ابعاد مقطع و مراحل حفاری تونل به روش جدید اتریشی اجرا شده در تونلهای مترو
– اتریشی این فاصله بسیارکم است) طول هر وهله حفاری حدود 3 تا4 متر بوده اما قابها درست در زیر قابهای فوقانی نصب شده و به آنها جوش داده می شودند تا در پایان یک حلقه بسته را دور تا دور تونل تشکیل دهند.
گسیختگیها و فرو ریزشها در روش جدید اتریشی :
در تونلهای اجرا شده به روش جدید اتریشی که پیشروی حفاری بخش فوقانی در دوره های حدودا" یک متری انجام و اجرای کامل حفاظ موقت با تاخیر زمانی حدودا" هشت ساعت بعد از حفاری صورت میگیرد، غالبا" ریزشهای کره ای یا گنبدی شکلی با ارتفاع متوسط حدود 50 سانتیمتر رخ می دهد. در تونلهایی که با ماشین حفار بطور تمام مقطع اجرا میشوند نیز ریزشهای گوه ای شکل در تاج تونل در سینه کار به ابعاد حدودا" 50 سانتیمتر رخ می دهد.
برای ساخت تونل در محدوده شهری دو گزینه وجود دارد : روش حفر و پوشش و روش تونلزنی ،
1-روش حفر و پوشش : که اقتصادی ترین روش برای ساخت تونل است می تواند بدون مشکل ژئوتکنیکی خاصی مورد استفاده قرار گیرد.احداث تونل به این روش دربرخی از مسیرها بسته به نوع خاک منطقه و شرایط زمین مستلزم استفاده از فنونی مانند : ایجاد دیوار دیافراگمی ، خشک اندازی و تزریق دوغاب میباشد.
استفاده از روش حفر و پوشش ( COVER & CUT ) در صورتیکه مشکل عبور از لایه های فاقد چسبندگی آبدار وجود نداشته باشد ، راهکار عملی و ارزانی بوده ، بدون نیاز به ماشین آلات و تجهیزات خاص قابل اجرا می باشد.
مشکل اساسی در احداث دیوار دیافراگمی و یا کوبیدن سپر فولادی ، سد کردن راه جریان آبهای زیرزمینی و در نتیجه تغییر وضعیت سطح ایستایی ( افت و یا خیر ) و ایجاد مشکلات زیست محیطی است که برای یافتن راه حل مناسب جهت رویارویی با آن ، مدلسازی آبهای زیرزمینی و پیش بینی تغییرات سطح آب باید در برنامه کار مطالعات مرحله اول قرار گیرد.
شایان ذکر است که در احداث تونل با روش حفر و پوشش بدلیل نزدیکی بسطح زمین ، احداث ایستگاهها با کمترین مسئله و مشکل ( از دید ژئوتکنیکی ) مواجه میباشد.
در هر حال ساخت تونل با روش حفر و پوشش ارزانترین راه برای احداث خط مترو درونشهری است ، اما در عین حال این روش با مشکلاتی همراه میباشد که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
1- مشکلات عبور از رودخانه
2- مشکلات زیست محیطی در اثر تغییر سطح ایستایی آبهای زیرزمینی
3- از بین رفتن دست کم دو ردیف از درختان خیابان
4- مختل شدن زندگی روزمره و زیانهای اقتصادی و روانی ناشی از آن
5- برخورد با خطوط ارتباطی و تاسیسات زیرزمینی و مشکل جابحائی آنها ( بویژه خطوط فاضلاب )
در شکل های 6 و 7 چگونگی ساخت تونل با روش حفر و پوشش در مناطق با سطح ایستایی ( بترتیب ) پائین
و بالا نشان داده شده است.

شکل – 6

شکل – 7
1- روش تونلزنی : که راهکاری گرانتر میباشد ، مزیت ایجاد مزاحمت حداقل را بر محیط زیست و زندگی شهری دارد. تونلزنی در سازندهای سنگی ، دارای برونزد در بخش های جزیی شهر ، می تواند با روش سنتی و با بکارگیری ماشین تونلزنی کله گاوی صورت گیرد. در حالیکه ، برای تونلزنی در سازندهای آبرفتی و نرم ، بویژه در رسوبات بدون چسبندگی آبدار ، بکارگرفتن ماشین تونلزنی سپر تعادل فشار خاک و یا گلاب بهترین راهکار عملی میباشد.
تونلزنی برای خطوط درونشهری از هزینه بمراتب بالاتری نسبت به روش حفر و پوشش برخوردار است،اما با اینحال بدلیل عدم مواجه با مشکلات ذکر شده در بکار گرفتن روش حفر و پوشش،می تواند مورد توجه قرار گیرد.
2-1- حفر تونل با روش های سنتی
الف : سازندهای سنگی
حفـاری تـونـل در سـازنـد شیل و ماسه سنگی ژوراسیک ، برغم تغییرات لیتولوژیکی چشمگیر و غیرقابل پیش بینی ، با مشکلاتی همراه خواهد بود.
با توجه به تجربیات موجود از تونلزنی در سازندهای مختلف حفر تونل در بخش های شیلی اغلب بدون نیاز به آتشکاری می تواند صورت گیرد ، در حالیکه حفاری در بخش های ماسه سنگی و سایر سنگهای سخت موجود در سازند مستلزم چالزنی و آتشکاری است.
زمان پابرجائی ( time up stand ) بخش های شیلی ( بویژه شیل های رسی و گرافیتی ) بسیار کوتاه و دهانه فعال ( span active ) آن به مراتب کمتر از حداقل قطر مورد نیاز برای حفر تونل ( 6 متر ) میباشد. در برابر ، لایه های ماسه سنگی از زمـان پـابـرجـائی طولانی و دهانه فعال بزرگتری برخوردار میباشد. از این رو ، بخش های شیلی نیازمند نگهداری حتی با قاب و لارده ( lagging and set ) بوده ، در حالیکه بنظر میرسد بخش های ماسه سنگی نیاز به نگهداری نداشته و یا آنکه نگهداری آنها با کوه پیچ های پراکنده و یا توری و اندود میسر باشد.علاوه بر مسائل فوق ، مشکل سینه کار ترکیبی ( face mixed ) در همه حال وجود داشته ، حفر تونل را در داخل سازندها مشکلتر مینماید.
ب : سازندهای آبرفتی
برپایه تجربیات موجود ، حفر تونل در آبرفت های دامنه ای میتواند بسادگی انجام پذیرد و در صورتیکه برای رفت و برگشت دو تونل مجزا کنده شود ، مسئله نگهداری بام و جدار تونل بسادگی امکان پذیر میباشد.
تونلزنی بروش سنتی در رسوبات رودخانه ای ، تنها در رسوبات زیزدانه و آنهم در بخش های شمالی شهر که سطح ایستایی آبهای زیرزمینی نسبتا" پائین است میتواند امکان پذیر باشد. البته این در صورتی است که برای مسیر رفت و برگشت تونلهای مجزا حفر شود ، تا ارتفاع بام تونل از 6 متر تجاوز ننماید.
شایان توجه است که حفاری تونل با روش سنتی در رسوبات ریزدانه رودخانه ای ، بعلت وجود ضخامت درخور توجهی خاک دستی در بخشهای مرکزی شهر و مقاومت برشی نسبتا" پائین این مواد ، چندان کار آسانی نبوده، کنترل جابجائی ها و نشست سطح زمین بس مشکل و مسئله ساز میتواند باشد.
در حفاری تونل با روش سنتی در رسوبات آبرفت دامنه ای و یا رسوبات ریزدانه رودخانه ای مشکل تراوش آب بداخل تونل ( حداقل از کف ) وجود دارد ، که با توجه به تراوایی پائین هر دو نوع روسوبات ، چندان مسئله حادی نمی تواند باشد.
2-2- تونلزنی با ماشین
الف : سازندهای سنگی
شاید مناسبترین و اقتصـادی تـرین مـاشیـن بـرای حفر تونل در سازندهای سنگی ماشین تونلزنی کله گاوی ( header road ) باشد ، که با قابلیت مانور بالایی که دارد ( در صورت انتخاب نوع مناسب ) میتوان حفاری تونل را با اجتناب از پی آمدهای آتشکاری انجام داد و کمتر نیازمند تقویت و نگهداری جدار تونل بود.
ب : سازندهای آبرفتی
حفر تونل در سازندهای آبرفتی تنها با ماشین تونلزنی مجهز به سپر میسر میباشد. برای حفر تونل در لایه رسوبات فاقد چسبندگی آبدار ، که انتظار می رود بصورت زمین جریانی ( ground folowwing ) در تونلزنی عمل نماید ، استفاده از سپر بسته الزامی میباشد.
نوع سپر بسته مناسب برای حفر تونل در چنین زمین هایی سپر گلاب ( Shield Slurry ) و یا سپر تعادل فشار زمین ( EPB ، Balance Pressure Earth ) میباشد. حفر تونل با سپر گلاب نیازمند احداث کارگاه تصفیه و بازیابی گل است ، که خود نیاز به فضای کافی برای تاسیسات تصفیه و بارگیری دارد. از سویی ، استفاده از گل بنتونیت در مناطق مسکونی پی آمدهای زیست محیطی منفی دارد ، که بکار بردن چنین روشی را با محدویت مواجه می سازد . از این رو ، بنظر می رسد استفاده از سپر گلاب برای حفر تونل در شهر تهران چندان مناسب نباشد.
مناسبترین روش حفر تونل در لایه های آبدار استفاده از سپر تعادل فشار زمین است که صرفنظر از گرانتر بودن ماشین ، مشکلات بالا را در پی نخواهد داشت. ضمن آنکه ، برخی از انواع این سپرهای قابلیت تبدیل سپر باز و استفاده در زمین های رسی واقع در بالای سطحی ایستایی آبهای زیرزمینی را نیز دارند.
بطوریکه اشاره شد ، تونل مترو می تواند بصورت تکی و یا زوجی حفر شود . در حفر تونل بصورت تکی ، با توجه به لزوم رعایت حداقل عمق معادل قطر تونل که برای تونل تکی حدود 9 متر میباشد ، و اجتناب از شرایط جبهه کار ترکیبی ( face mixed ) تمامی مسیر میبایست با سپر بسته حفاری گردد. در صورتیکه اگر برای مسیرهای رفت و برگشت تونلهای جداگانه ای احداث گردد ، بخش قابل ملاحظه ای از مسیر می تواند با سپر باز حفاری شود.
در هر حال ، حفر تونل زوجی در بردارنده برتری های زیر است :
* کلا" هزینه حفر تونل زوجی پائین تر از تونل تکی میباشد ، زیرا که با بالا رفتن قطر تونل ، بهای ماشین آلات حفاری و همچنین هزینه نگهداری بطور تصاعدی افزایش می یابد.
* بخش درخور توجهی از طول مسیر می تواند با سپر باز و با هزینه کمتر و امکانات تکنولوژی ساده تر حفاری شود.
* در حفاری تونل بصورت زوجی ، با رعایت معیار حداقل ضخامت روباره برابر قطر تونل ( حدود 6 متر ).
کف تونل حدود 3 متر به سطح زمین نزدیکتر شده ، نیاز کمتری به نصب پله کان متحرک و یا آسانسور در ایستگاهها وجود خواهد داشت.
* در حفر تونل بصورت تکی ، که الزاما" در لایه شن و ماسه فاقد چسبندگی آبدارخانه صورت خواهد گرفت. احداث ایستگاهها با روش متداول امکان پذیر نبوده مستلزم استفاده از روش هایی مانند ایجاد دیوار دیافراگمی در پیرامون ایستگاه میباشد.
* با پائین تر بودن ایستگاهها ، مسئله مقابله با فشار بالابر ( pressure uplift ) آب ، بویژه در نقاطی که سطح ایستابی به سطح زمین نزدیکتر می شود ، بیشتر مطرح گشته ، استفاده از پی های عمیق را برای برخی از ایستگاهها الزامی می سازد.

در شکلهای 8 و 9 شمائی کلی از تونلزنی ( بترتیب ) تکی و زوجی در رسوبات آبرفتی ارائه گردیده است.

شکل -8

شکل – 9
شناخت رفتار زمین و وضعیت آبهای زیرزمینی و تعیین روشهای نگهداری بر اساس آن :
بطور کلی دیدگاهی که در مقابل انجام مطالعات تام و تمام ژئوتکنیکی پر هزینه و زمان بر ( از تعیین ویژگیهای مکانیکی زمین و محاسبه عددی رفتار آن گرفته تا اندازه گیری تنشها و تغییر مکانها ) جهت تونلهای دایمی وجود دارد طبقه زمین بر اساس تجارب حاصل از تونلهای احداث شده قبلی است.در اینجا یک طبقه بندی کیفی بر اساس انواع مختلف عملکرد یک تونل بدون حفاظ به همراه نگهداری مناسب پیشنهاد گردیده است. ( جدول 1 )
جدول 1 طبقه بندی بر اساس عملکرد تونل بدون حفاظ در زمینهای خاکی و سنگی بهمراه نگهداری مناسب آنها و تمهیدات احتمالی در صورت وجود آب ، را نشان میدهد.
نوع زمین
توصیف
طبقه بندی
عملکرد
نگهداری مناسب
تمهیدات بهسازی زمین درصورت وجود آب

یکپارچه
1000-100
خودنگهدار برای همیشه
لازم نیست

ناپیوستگی کم و بسته یا رسوبی یکپارچه
100-10
خودنگهداربرای چندین سال
cm5 شاتکریت همراه یا بدون میل مهار

ناپیوستگی متوسط با رسوبی درزه دار
10-1
بسته به تراکم و بازشدگی ناپیوستگیهاوجهت تونل قطعاتی از توده سنگ به داخل حفره فرو می افتد
Cm15-10 شاتکریت همراه با میل مهارهایی به فاصله m2 -1
تزریق دوغاب سیمان یا مواد شیمیایی
سنگی

ناپیوستگی زیاد
1-1/0

Cm15-10 شاتکریت روی توری فلزی با قاب فلزی همراه با میل مهارهای بفاصله m2-1

تحت تنش تکتونیکی

ورقه شدن و همگرایی دیواره تونل
نصب میل مهارتا پشت منطقه کشیده

محل گسل و زونهای برش

جریان یافتن مصالح خرد شده تونل با فشارو حجم زیاد
پیش ره کشی و تزریق
تزریق دوغاب سیمان یا مواد شیمیایی
خــاکــی
دانــــــــــه ای
باچسبندگی زیاد

خودنگهداربرای چندین روز
Cm15-10 شاتکریت روی توری فلزی و قاب فلزی
پمپاژ نقطه ای چاه های پمپاژ تزریق دوغاب مواد شیمیایی

با چسبندگی کم

بسته به میزان چسبندگی،خردسنگها از سقف فروریخته و حفره را بزرگتر می کند
بتن درجا یا قطعات پیش ساخته بتنی

بدون چسبندگی

مصالح تازاویه 45 به داخل حفره می ریزند
حفاری دهانه بزرگتراز معمول و حفاظ بندی با شاتکریت و طولی

چسبنــــــــــــــــــده
غیرمتورم
سخت تا نرم

درصورت عدم حفاظ بندی ،مصالح با فشار و آهسته به داخل حفره می ریزندبعضی مواقع تونل حفاظ بندی شده نیز آسیب
می بیند
حفاری دهانه بزرگتر از معمولو حفاظ بندی با شاتکریت و توری
سیمی و قابهای فلزی و اجازه دادن به رها شدن تنش و سپس اجرا بتن در جای ضخیم یا استفاده از قطعات پیش ساخته
الکترو اسموز

متورم زا

مصالح در تماس با آب متورم شده و سپس با یک تاخیر زمانی به داخل تونل حرکت کرده و فشار زیادی را به حفاظ وارد می کند
تزریق و زه کشی به منظور خشکاندن آب فشار تورم ، حفاظ بندی با شاتکریت و توری فلزی و قاب فلزی ، اجازه دادن به رها شدن تنش و سپس احرا جدار ضخیم و استفاده از قطعات پیش ساخته

بخش اول : جلوگیری از مجاورت و برخورد آب با سطح خارجی تونل مترو :
به علت عدم پیش بینی های لازم در زمان ساختمان تونل ها و ایستگاههای مترو دفع آب از سازه های مترو بصورت انفعالی انجام می شود و در هر مورد متناسب با آن محل طراحی و به مرحله اجرا در می آید که بعضا" به شرح زیر میباشد :
1- احداث زهکش ها :
بر اساس مطالعات انجام شده از سال 1372 احداث زهکش در دو منطقه لازم الاجرا میباشد.

1-1- زهکش اصلی شوش – خیام
به علت بالا بودن سطح آبهای زیرزمینی دراین محدوده احداث زهکش اصلی شوش – خیام به طول تقریبی 10 کیلومتر که مظهر آن در نزدیکی ایستگاه C قرار خواهد داشت و به طرف شمال در دو طرف تونل مترو پیش بینی گردیده و انتهای آن با شاخه های فرعی در میدان بهارستان ، میدان استقلال و میدان حسن آباد پیش بینی شده است و آب استحصالی از آن حدود 4-2 متر مکعب در ثانیه پیش بینی می شود.گالری های این زهکش به موازات تونلها در عمق حداقل 5 متر زیر رادیه پیش بینی شده است. در طول خط، پنج واحد ایستگاه پمپاژ جهت تخلیه و آب در مواقع اضطراری که در گالری زهکش گرفتگی یا ریزش حادث شود تعبیه شـده اسـت و تخلیـه آب ایـن زهـکش بصورت ثقلی انجام خواهد شد. به علت فوریت امر و تخلیه آب از سازه های خیابان خیام تا ایستگاه امام خمینی ( ره ) قسمتهایی از این زهکش با استفاده از ایستگاههای پمپاژ، حفاری و مورد بهره برداری میباشد که اثرات مثبتی در تخلیه آب در میدان محمدیه – ایستگاه G و میدان امام خمینی ( ره ) داشته است امید است با اجرای این پروژه سطح آب زیرزمینی در طول خط یک از خیابان شوش ( ایستگاه E ) تا میدان استقلال ( ایستگاه J ) و در طول خط دو تا میدان بهارستان ( ایستگاه O ) تا چهارراه ولی عصر ( ایستگاه K ) به حد مطلوب پائین رفته و از نظر نفوذ آب ایمن گردد.

2-1- زهکش های تپه عباس آباد
در ایستگاههای شمالی خط یک به علت دج بودن بافت زمین و اجرای عملیات ساختمانی به طریق ترانشه باز موجب نفوذ آب بر رو و پشت سازه ها شده است.جهت تخلیه این آبها احداث زهکش های ایستگاه ( Q – R ) که مظهر آن در بزرگراه مدرس میباشد. این زهکش ها اجراشده و ایستگاهای R و Q و تونل حد فاصل را تخلیه آب نموده و عملکرد آن بسیار مطلوب میباشد وضروری است ازآن نگهداری وحفاظت لازم به عمل آید.
زهکش Q – P که مظهر آن در ضلع شمال شرقی میدان تره بار مصلی تهران میباشد و طول این زهکش حدود 2 کیلومتر و انتهای آن در ضلع جنوبی ایستگاه Q پیش بینی شده است.این زهکش در دو طرف تونل احداث خواهدشد و عملیات اجرایی آن شروع و قسمتهایی از آن اجرا شده است.

2-چاههای پست تخلیه آب
به منظور تخلیه آبهای نفوذی موضعی از نشت لوله های آب – کانالهای جمع آوری آبهای سطحی – آب نماها و … چاههای تخلیه آب پیش بینی شده است. این چاهها با عمق حداقـل 5 متر پـاییـن تـر از کف تونل پیش بینی شده است که در مجاور تونل حفاری و آبهای نفوذی و یا جاری در تونل به این چاهها هدایت و در انباری چاه جمع گردیده ، که در زمان کم بودن مقدار آب به صورت جذبی دفع و در مواقع پرآبی با الکترو پمپ منصوبه در آن تخلیه میگردد. از این نوع چاهها در طول خط یک در چندین محل پیش بینی شده است که چاههای تخلیه سه راه شیرودی – تقاطع سمیه و شمال ایستگاه L حفاری و مورد بهره برداری قرار گرفته است و برای ایستگاههای M ، J K و J نیز طراحی شده است.
3- انحراف یا مسدود کردن قنوات
در محل برخورد سازه های مترو با قنوات دایر و بایر ، به دو طریق ذیل عمل میگردد.
1-3- انحراف قنوات دایر
قنوات دایر که دارای آبدهی میباشد وبعضی از آنها به علت بالا آمدن سطح آب زیرزمینی و یا تخلیه فاضلاب در آنها ، آبدهی فوق العاده دارند. با ارائه طرحهای لازم تغییر مسیر داده شده و در محل های مناسب با پیش بینی مناسب با پیش بینی لازم از رو یا زیر تونل ها عبور داده می شود.که از این جمله قنات مهرگرد در میدان امام (ره ) از روی خط 1 و 2 مترو عبور داده شده است. ویا قنات فرمانفرما از ایستگاه آذربایجان با انحراف مسیر دور حریم مترو و با مسیر جدیدی انحراف داده شده و نهایتا" به مسیر قبلی متصل گردیده است. در صورتیکه ایـن قنـات ، حـدود 600متر بر روی خط دو مسیر مستقیم داشته و آب قنات به داخل تونل نفوذ می نموده است.
2-3- مسدود نمودن قنوات بایر یا متروکه
خطوط مترو در محل های متعددی با مجاری متروکه و فاقد آب قنوات برخورد داشته و در زمان حفاری تونل و ایستگاهها تدابیر لازم جهت مسدود نمودن آن نشده است. بعد از گذشت زمان در اثر راه یافتن آبهای سطحی و یا آبهای حاصل از شکستگی لوله های سازمان آب ، این مجاری دارای آب گردیده و ایجاد مشکل نموده ، مانند مجرای فرعی قنات مهرگرد در خیابان خیام برای خط دو و مجاری فرعی قنات مهرگرد در میدان امام بر روی خط یک مجاری قنات یوسف آباد در پیچ شمیران بر روی خط 4 و قنات فخرآباد در خیابان نظام آباد بر روی خط 2 و … به منظور پیشگیری از این حوادث مجرای قنات در دو طرف سازه های مترو با ارائه طراحهای لازم بطور کامل مسدود گردیده و از نفوذ آب در حریم مترو جلوگیری بعمل آمده است.
ضمنا" قنات دایر مهرگرد که دارای آبدهی بیش از 700 لیتر در ثانیه میباشد جهت احداث سازه ها مخصوص میدان امام ( ره ) از سال 1372 به مدت چهار سال در فاصله حدود 2 کیلومتر بالاتر به طور موقت مسدود گردید که بعد از اتمام عملیات ساختمانی عملیات بازگشایی مجدد آن در دست اقدام میباشد.

تـزریـق در تـونلهـای زیـرزمینـی

بخش دوم : روشهای عایق بندی ( ایزولاسیون ) تونلهای مترو در برابر نفوذ آب :
1- روش سگمنت گذاری و تزریق پشت سگمنت ( Grouting )
1-هدف از انجام عمل تزریق :

به طور کلی عمل تزریق با دو هدف اساسی انجام میشود.الف ) محکم کاری و ایجاد اطمینان از نظر ایمنی برای مثال در سدهایی که برای کنترل آب زده میشود فشار قائم بسیار بالایی از طرف آب موجود در پشت سد به دیواره سد وارد میشود و یا در تونلهای معادن زیرزمینی و نیز در تونلهای مترو فشار لایه های بالایی زمین به قسمتهای سقف و دیواره تونل وارد میشود که در صورت عدم محکم کاری و تامین ایمنی ممکن است خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری به بار آورد.
با انجام عمل تزریق هم فضای خالی پشت سگمنتها پر میشود و هم با نفوذ دوغاب در لایه های آبرفتی که در اثر حفاری دچار به هم خوردگی در ساختارشان شده اند باعث استحکام لایه های آبرفتی پشت سگمنتها میشود.
ب ) عایق بندی تونل در برابر نفوذ آب حاصل از برف و باران . وقتی دوغاب از گمانه ها تزریق میشود و در فضاهای خالی پخش شود به صورت عایقی از ورود آب به داخل تونل جلوگیری میشود.

2-کاربردهای تزریق درچه مواردی است:
همانطور که در بالا گفته شد موارد استفاده از تزریق در سدها و تونلهای مترو و در برخی از تونلهای معادن زیرزمینی است.
3-انواع تزریق از نظر ساختار دیواره داخلی تونل :
پوشش نگهدارنده داخلی تونل مترو ممکن است سگمنتی باشد و یا به صورت Lining اجراء شود در روش دوم دیواره داخلی تونل بعد از حفاری ، آرماتوربندی و قالب بندی میشود و سپس با بتن پر میشود و لیکن اجرای این روش مستلزم صرف زمان زیادی میباشد. در نهایت برای کار تزریق ، ساختار سگمنتی یا آرماتوری دیواره تونل فرق چندانی نمی کند.
4-تعریف سگمنت و کلید و طرز قرارگیری آنها در یک حلقه یا رینگ :
سگمنت در واقع قطعات بتن پیش ساخته ای است که به دلیل سهولت کار از آن استفاده میشود به این صورت که بتون را در قالبهای مخصوص میریزند و پس از خشک شدن و سفت شدن آنها را در داخل تونلها با بولتهایی به هم وصل می کنند و به این طریق دیواره یا در واقع پوشش نگهدارنده داخلی تونل ساخته میشود.طرز وصل کردن این سگمنتها به یکدیگر در داخل تونل به این شکل است که در قسمتهای انتهایی این سگمنتها سوراخهایی تعبیه شده است که پیچهایی با ضخامت بالا داخلی انها قرار می گیرد و توسط مهره هایی سفت و محکم بسته میشوند.
این سگمنتها پس از بستـه شـدن کامل به شکل قوسی در می آیند و هنگامی که در تونل در کنار هم قرار می گیرند یک دایره را تشکیل میدهند د رهر حلقه یا رینگ از یک عدد کلید نیز در کنار سگمنتها استفاده میشود که ممکن است نسبت کلید سگمنت در یک رینگ 1 به 5 باشد و یا در مواردی ممکن است 1 به 8 هم باشد که دلیل این امر این است که در نسبت 1 به 5 اندازه سگمنتها بزرگتر است بنابراین تعداد آن در رینگ کمتر است و در مورد دوم اندازه سگمنتها کوچکتر است پس تعدادشان باید بیشتر باشد زیرا اندازه رینگ تونل همواره یکسان می ماند.
5-ترتیب قرارگیری رینگها در داخل تونل مترو :
اگر تمام رینگهای یک تونل را به دسته های 4 تایی تقسیم کنیم ، حال در این دسته های 4 تایی رینگها به ترتیب اولیه ، ثالثیه ، ثانویه و ثالثیه نام گذاری میشوند.
و همین طور این نام گذاری و شماره گذاری رینگها ادامه پیدا می کند ، تا انتهای تونل و این ترتیب رینگهای اولیـه تا ثالثیه ( 4 تایی ) تکرار میشود. نکته مهمی که در این بخش قابل ذکر است این است که در کار تزریق ، انجام عمل تزریق بر روی رینگهای اولیه و ثانویه اجباری است ولی تزریق رینگهای ثالثیه در صورت تشخیص لزوم آن انجام میشود.
تشخیص الزام یا رد الزام تزریق بر روی رینگهای ثالثیه بر عهده مهندس معدن یا عمرانی است که بر کار انجام تزریق در تونل نظارت دارد. ولی در اکثر موارد به خاطر اطمینان و اعتماد به کار تزریق در تونلها معمولا" رینگهای ثالثیه نیز تزریق میشوند که مسلما" درکنار افزایش اطمینان به کار تزریق مقدار هزینه تزریق نیز افزایش پیدا میکند.
6-طرز بندکشی و پرکردن شکافهای بین رینگها و سگمنتها :
تمام درزها و شکافهایی که در هنگام وصل کردن سگمنتها به هم در یک رینگ در بین آنها به وجــود می آید توسط ترکیب آب و سیمان و سیلیکات سدیم گرفته و از بین می روند.
وهمین طور تمام فضاهای خالی که بین رینگها در تونل به وجود می آید و باعث ایجاد درز یا شکاف می کند باید توسط ترکیب مذکور در بالا گرفته شود. در غیر این صورت تونل ما از عایق بندی درست و کاملی برخوردار نخواهد بود و نیز ثانیا" در هنگام تزریق دوغاب ، دوغاب که به حالت یک سیال است از داخل این فضاهای خالی شکافها بیرون می زند و در واقع عمل تزریق بی نتیجه و بی حاصل خواهد بود. پس انجام عمل بندکشی شکافها و فضاهای خالی ایجاد شده در تونل از اهمیت بالایی برخوردار است که باید با دقت بالایی انجام شود.
غلظت سیمان در این ترکیب باید نسبت به غلظت سیمان موجود در دوغابی که در تزریق استفاده میشود کمی بیشتر و با غلظت بالا باشدو همچنین استفاده از سیلیکات سدیم باعث تسریع در گیرش بتن میشود.بندکشی و پرکردن شکافها و درزهای تونل از مراحل انتهایی کار ، قبل از آغاز مرحله تزریق است.
7-گمانه زدن – ترتیب گمانه ها در یک حلقه – طرز گمانه زنی – مراحل گمانه زنی :
تعریف گمانه : گمانه همان حفره و سوراخی است که بر روی سگمنت و دیواره تونل ایجاد می کنند تا بتواند از طریق آن دوغاب را به داخل دیواره و پشت سگمنت ها تزریق کنند.قطر گمانه در تونلهای متروی تهران 76 میلی متر ( MLM ) میباشد و عمق آن بستگی به مرحله گمانه زنی دارد که در سه مرحله از مرحله اول تا مرحله سوم عمق گمانه افزایش پیدا می کند.
گمانه زدن به معنی ایجاد یک حفره در داخل دیواره تونل است که این عمل توسط یک دستگاه حفاری انجام میشود یک دستگاه حفاری ممکن است از نوع barel – core یا D.T.H یا TOP.HAMRE باشد در تونلهای متروی تهران جهت انجام عملیات تزریق از دستگاه حفاری TOP.HAMRE استفاده میشود. D.T.H از یک الکترو موتور تشکیل شده که یک rode به طول تقریبی 5/2 متر به آن متصل است و در انتها این rode یک سر مته وجود دارد.در TOPHAMER نیروی محرک توسط یک تراکتور تامین میشود. و rode حفاری به یک بازوی بزرگ و چندین جک هیدرولیک متصل است TOPHAMER از قابلیت جابه جایی بالایی برخوردار است و نسبت به D.T.H سرعت خیلی بیشتری دارد.
دراین جا لازم به ذکر است که سیستم کار ماشین حفاری مذکور سیستم حفاری ضربه ای – چرخشی است که استفاده آن در معادن مرسوم است. بر روی هر رینگ از تونل 11 گمانه برای تزریق زده میشود و بنابر این در رینگهایی که دارای 1 کلید و 5 سگمنت است بر روی هر سگمنت باید دو گمانه زده شود. شماره گذاری این گمانه ها از یک طرف آغاز میشود و تا انتهای تونل بر روی تمام رینگها از همان طرف شماره گذاری شروع میشود. گمانه ها به ترتیب از 1 تا 11 روی تونل زده میشود به طوری که گمانه شماره 6 در وسط تونل و در بالاترین نقطه تونل ( تاج تونل) قرار دارد.گمانه 1 مقابل 11 و 2 مقابل 10 و 3 مقابل 9 و همینطور ادامه میابد تا به 6 برسد.

چون کار تزریق در 3 مرحله انجام میشود یعنی در هر نقطه از 11 نقاط مشخص شده روی هر رینگ باید 3 بار و 3 مرحله تزریق دوغاب انجام شود بنابراین لزوما" باید 3 مرحله کار گمانه زنی داشته باشیم که از مرحله اول تا مرحله سوم عمق گمانه افزایش پیدا می کند. به این ترتیب که عمق گمانه اول تا 5 سانتیمتر پشت سگمنت است و در مرحله دوم گمانه زنی تا عمق 40 سانتی متر بعد از مواد تزریقی مرحله اول پیش می رویم که چون تزریق اول معمولا" 15 تا 20 سانتیمتر از فضای بعد از سگمنت را پرکرده است بنابر این عمق گمانه دوم ، چیزی در حدود 60 سانتیمتر خواهد شد. و اما عمق گمانه سوم 5/1 مترپشت از سگمنت است.
هر یک از این گمانه ها برای هدف خاصی زده میشود که در بخش ،، مراحل تزریق ،، مفصل تر در مورد آن
صحبت می کنیم.

شکل 1رینگ یا حلقه سگمنتی و ترتیب قرارگیری گمانه هاروی آن

8-خالی کردن داخل گمانه و آماده سازی گمانه برای شروع کار تزریق :
پس از انجام کار گمانه زنی در مرحله بعد باید داخل گمانه را تمیز کرد و خاک و سنگ و هر چیزی که احتمالا" در اثر حفاری گمانه و یا در اثر ریزش سنگ و خاک دیواره به داخل گمانه ریخته است از آن خارج کرد. این کار توسط یک میله بلند که شیارهایی بر روی آن وجود دارد انجام شود به طوری که فردی این میله را آنقدر به طرف داخل و خارج گمانه حرکت میدهد تاتمام محتویات داخل گمانه خالی میشود و عمق مورد نظر طرح بدست آید وگمانه برای انجام کار تزریق آماده شود.

در این جا بیان این نکته مهم واجباری است که هنگامی که به هر دلیل کار تزریق در اواسط آن یا در اوایل آن متوقف شود به طور مثال برق تونل قطع شود یا ساعت کاری به اتمام برسد و غیره به طوری که به هر حال پکر در محل گمانه وصل شده باشد باید حتما" آن پکر را از گمانه جدا کرده تادر روز بعد یا هر زمان دیگری که دوباره کار تزریق ادامه پیدا می کند یک بار دیگر داخل گمانه تمیز شود و دوباره پکر در محل گمانه قرار گیرد و کار تزریق ادامه پیدا کند. دلیل این کار و توجه به این موضوع این است که امکان دارد در زمانی که به طور موقت کار تزریق تعطیل است در گمانه ریزش سنگ و خاک داشته باشیم که باعث مسدود شدن قسمتی از آن شود. توجه به این نکته و نظارت بر رعایت درست آن بر عهده مهندسان ناظر واقع در تونل است.در ضمن منظور از پکر که در بالا ذکر شده است وسیله آبی است که درمحل گمانه نصب میشود و دوغاب از طریق آن به داخل گمانه تزریق میشود که توضیح و تعریف آن در بخشهای آینده به طور مفصلتر وکاملتر بیان میشود.
9-توضیح میکسرها و همزنها و کارشان :
برای آماده سازی و تهیه دوغاب از دستگاهای میکسر و همزن استفاده میشود.روش کار چنین است که ابتدا آب و سیمان و روان کننده با نسبتهای تعیین شده در طرح داخل میکسر ریخته میشود و احیانا" در صورت نیاز مقداری هم ماسه همراه با آنها داخل میکسر ریخته میشود. در انتهای میکسر در قسمت پائین آن پره ای وجود دارد که در حال چرخش است و باعث مخلوط شدن آب و مصالح خشک میشود. بعد این مخلوط وارد دستگاه همزن میشود که در آنجا یک میله همراه با پره هایش از بالا نصب شده است که در داخل ظرف همزن می چرخد و باعث میشود که سیمان و احیانا" ماسه به طور کامل در آب مخلوط شوند و یک مخلوط یک دست که غلظت درتمام نقاط آن یکسان است بدست آید که دوغاب نامیده میشود ، ضمن اینکه اینکار از ته نشین شدن سیمـان و مصـالـح در داخـل ظرف همزن جلوگیری می کند. سپس دوغاب از همزن خارج می شودو مراحل بعدی را تا تزریق به داخل گمانه طی می کندکه در بخشهای بعدی به آنها توجه خواهد شد.
در هنگام استفاده از دستگاههای میکسر و همزن باید توجه داشت که شن یا سنگ و یا هر جسم خارجی دیگر به داخل میکسر و همزن وارد نشود زیرا در صورت ورود جسم خارجی ممکن است در سیستم انتقال دوغاب یعنی قسمت شلنگهای انتقال یا پمپهای تولید فشار و فشار شکن گرفتگی به وجود آید که هم باعث هدر رفتن وقت و تعطیلی موقت کار تزریق میشود و هم ممکن است باعث خرابی و فرسودگی سیستم انتقال شود. به طور مثال در محلهایی که کار حفاری گمانه ها در حال انجام است و یا کار خالی و تمیز کردن گمانه انجام می شود جزء مواردی است که باید از قراردادن دستگاههای میکسر و همزن درآن محلها خودداری کرد تا مواد حاصل از حفاری و خالی کردن گمانه به داخل آنها نریزد.

10-پمپهای تولید فشار و پمپهای فشار شکن و توضیح کار آنها :
پمپهای ایجاد فشار یکی از اعضای سیستم انتقال دوغاب به گمانه است که توسط آن دوغاب از دستگاه همزن بیرون کشیده میشود و پس از عبور از خود پمپ با فشار معینی در مسیر شلنگهای انتقال ، پمپاژ میشود. اساس کار این پمپ سلیندرهایی است که در آن قرار دارند و با حرکت مداوم پیستون در داخل این سلیندرها فشار لازم به دوغاب وارد میشود. تعداد این سلیندرها معمولا" 2 یا 3 عدد است.چون کار پمپاژ دوغاب به وسیله این پمپها ( بعضی از این پمپها ) مدام قطع و وصل میشود و تناوبی است لازم است که یک کپسول فشار شکن در سر راه ، بعد از پمپ تولید فشار قرار گیرد تا این فشار را یکنواخت نماید و در واقع دوغاب با یک فشار ثابت انتقال پیدا کند. البته در مورد پمپهای ایجاد فشار قدیمی این موضوع صدق می کند ولی پمپ های جدیدتر که در حال حاضر تولید میشوند هر دو این کارها را با هم انجام می دهند و نیازی به پمپ فشارشکن نیست و خود پمپ تولید فشار دوغاب را با فشار ثابتی پمپاژ می کند.
نکته دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد این است که همان طور که در بخش قبل ذکر شد اجسام خارجی مانند سنگ برای این پمپها خطرناک و مضرند . به طور مثال اگر سنگی که وارد میکسر یا همزن شود و از آنها وارد پمپ تولید فشار شود ، قطر آن سنگ از CM 1 ( سانتیمتر ) بیشتر باشد باعث ایجاد اشکال و خرابی در پمپ میشود. پس باید توجه فراوانی دراین مورد به عمل آید تا هزینه های استهلاکی کاهش یابد.
11-تعریف اصطلاح خورند در کارهای تزریق :
در تمام کارهای تزریقی چه تزریق تونلهای مترو و معدن و چه تزریق در سدها تعریف یکسانی برای اصطلاح خورند وجود دارند و آن هم عبارتند از مقدار حجم دوغاب در زمان معین که در هر مرحله ای از تزریق بتوان به داخل گمانه یا محل مخصوص حفاری شده فرستاد و تزریق کرد در تونلها دوغاب به داخل گمانه تزریق میشود ولی در سدها در راستای دیواره سد از دو طرف حفاری می کنند و دوغاب را به داخل آن تزریق می کنند که به هر حال به حجم دوغاب مصرفی در یک زمان معین در این تزریقها خورند گویند و اگر مصرف دوغاب یک گمانه زیاد باشد می گویند خورند بالا است و بر عکس اگر مصرف دوغاب کم باشد می گویند خورند پائین است.
بنابراین در پشت هر گمانه اگر فضای خالی و گنجایش برای قبول دوغاب بالا باشد خورند هم بالاست و اگر فضاهای خالی و خلل فرج های خاک کم باشد خورند پائین است . این اختلاف خورند در گمانه ها ی مختلف باعث ایجاد دوغابهای مختلف و با غلظتها و مواد مصرفی مختلف در آن میشود که این مطلب در قسمت انواع دوغاب تشریح خواهد شد.
همچنین موضوع قابل بحث دیگری که در اینجا مطرح است ، این است که خورند یک گمانه در طول تزریق نیز تغییر خواهد کرد. وقتی که فشار تزریق به مقدار ماکزیمم ( Pmax ) میرسد پس از مدتی خورند به تدریج کاهش پیدا می کند و در انتها به صفر میرسد.
12-توضیح تولید دوغاب و انواع آن :
همانطور که در بخش نهم توضیح داده شد دوغاب در دستگاههای میکسر وهمزن تولید میشود و به روش کار این دستگاهها اشاره کامل و جامع شد. حال به بحث در مورد انواع دوغاب از نظر مواد مصرفی در آن و غلظت این مواد در دوغاب و موارد استفاده آنها می پردازیم. اولین تقسیم بندی در زمینه دوغاب مربوط میشود به غلظت سیمان در دوغاب و در واقع نسبت آب و سیمان . که این نسبت به صورت کسری نوشته میشود که عدد واقع در صورت کسر مقدار آب و عدد واقع در مخرج مقدار سیمان است که البته هر دوی این اعداد باید ضرب در100 شوند و دراین کسر مقدار آب بر حسب لیتر LIT)) و سیمان برحسب کیلوگرم ( KG ) بیان شده است.اگر از غلظت کم ( رقیق ) به طرف غلظت زیاد ( غلیظ ) پیش رویم این کسرها عبارتند از : 1/3 ، 1/2 ، 1/1 ، 2/1 ، 3/1 .که به ترتیب خوانده میشوند : 3 به 1 ، 2 به 1 ، 1 به 1 ، 1 به 2 ، 1 به 3.
پس غلیظ ترین دوغاب مربوط میشود به ترکیب 100 لیتر آب و 300 کلیوکرم سیمان که ترکیب حاصل مقدارش LIT 200 است. زیرا در این ترکیب g 300 سیمان بر 3 تقسیم میشود و به LIT 100 آب اضافه میشود. Lit 200 = ( 3/1 )300 + lit 100
(مخلوط) (سیمان) (آب)
و رقیق ترین دوغاب مربوط میشود به ترکیب lit 300 آب با g 100 سیمان است :
lit 333 = ( 3/1 ) 100 + lit 300
و در حالت 1/1 که نسبت مصرف آب بر حسب lit و سیمان بر حسب Kg است :
lit 133 = ( 3/1 ) 100 + lit 100
(مخلوط) (سیمان) (آب)
نسبت مستقیمی بین خورند گمانه غلظت دوغاب وجود دارد به طوری که هر چه خورند گمانه بیشتر باشد غلظت دوغاب هم بالاتر در نظر گرفته میشود و هر چه خورند پائین تر باشد غلظت دوغاب را کمتر می کنند تا
کار تزریق به خوبی انجام شود.در مورد بحث وابستگی خورند گمانه در مراحل مختلف تزریق و غلظت دوغاب در بخش ، مراحل انجام عمل تزریق ، بیشتر توضیح خواهیم داد.
غلظت دوغاب نسبت معکوس با سرعت دوغاب و فشار تزریق دارد. به طوری که هر چه غلظت دوغاب بیشتر باشد فشار تزریق کمتر میشود و سرعت دوغاب هم کمتر میشود. که این دو عامل را با استفاده از دنده پمپ کنترل می کنند. هر پمپ دارای گیربکس با تعداد 4 دنده است.
همچنین توجه به این نکته ضروری است که محل گمانه در یک رینگ درانتخاب نوع دوغاب از نظر غلظت سیمان هیچ تاثیـری نــدارد یعنـی گمانه ما چه در قسمت های پائینی رینگ باشد و چه در قسمت تاج رینگ ( تونل ) باشد از یک نوع دوغاب استفاده می کنیم . پس انتخاب نوع دوغاب فقط بستگی به مرحله تزریق و خورند گمانه دارد.
نکته قابل توجه دیگر در این بخش این است که زمانی برای تهیه دوغاب از ماسه استفاده می کنیم و در واقع ماسه را به دوغاب اضافه می کنیم که مشخصات گمانه طوری باشد که فضاهای خالی و خلل و فرجها زیاد و بنابر این خورند گمانه نیز بالا باشد و قصد ما پر کردن این فضاهای خالی باشد.مثلا" در مرحله اول تزریق که خورند بالاست و یا در قسمت تاج تونل که در هر مورد فضاهای خالی زیاد است و باید پر شوند از ماسه در دوغاب تزریق استفاده میشود. نوع ماسه استفاده شده در دوغاب از نوع ماسه الک شده ( ماسه بادانه های بسیار ریز ) است که ماسه بادی نامیده میشود.
13-فشار تزریق و روش اندازه گیری و کنترل آن :
همـان طـور در بخشهای قبلی بیان شد فشار تزریق همان فشار وارده به دوغاب است و این فشار را پمپ های تزریق تولید می کنند بحث فشار و اندازه گیری و تنظیم آن یکی از بحثهای مهم در بخش تزریق است که از این رو توجه فراوانی را می طلبد .لذا امکاناتی برای اندازه گیری و تنظیم آن در نظر گرفته شده است که به توضیح و شرح آنها می پردازیم.
بعد از اینکه دوغاب با فشار از پمپها خارج میشود در سر راه از یک دستگاه نسبتا" کوچک فشار سنج به نام گیج ( gage ) عبور داده میشود نقش دستگاه Gage همان اندازه گیری و نشان دادن فشار دوغاب یا همان فشار تزریق است. در کنار این Gage و بلافاصله بعد از آن شیر برگشت دوغاب وجود دارد که توسط این شیر مسیر دوغاب دو راه میشود یکی راه اصلی عبور دوغاب به طرف گمانه و دیگری راه برگشت دوغاب به طرف ظرف اولیه آن یعنی همزن است .فردی باید به طور ثابت و Time FULL در جلوی این Gage و شیر کنترل بنشیند و به عقربه Gag توجه داشته باشد وهر گاه دید که فشار تزریق تغییر می کند او نیز با تغییر وضعیت و چرخاندن شیر کنترل فشار را در مقدار ثابت تعیین شده نگاه دارد. هر گاه فشار دوغاب در حال کاهش است شیر را در جهتی بچرخاند که مسیر اصلی عبور دفع دوغاب بازتر شود و زمانی که فشار دوغاب در حال افزایش است شیر را در جهتی بچرخاند که سطح مقطع عبور دوغاب در مسیر اصلی ( شار عبوری در مسیر اصلی ) کاهش یابد و برعکس سطح مقطع و شار عبور دوغاب در مسیر فرعی ( برگشت ) بیشتر شود. واحد فشار بار است و دستگاه فشار سنج Gage بر حسب کمیت بار و Psi ( پوند بر اینچ مربع )مدرج شده است. حداقل فشار تزریق صفر بار و حداکثر آن بستگی به مقداری دارد که در طرح تزریق عنوان شده است .به طور مثال در طرح تزریق خط 2 متروی تهران حداکثر فشار 6 بار عنوان شده است که البته میتوان بسته به شرایط تا 8 بار آن را افزایش داد. حال اگر حداقل و حداکثر فشار تزریق را به ترتیب صفر و 6 بار در نظر بگیریم ترتیب وچگونگی افزایش فشار در یک تزریق به این شکل است :
/6-4/4-2/2-0
تزریق با فشار 2 شروع میشود اگر خورند بالا باشد با همان فشار تزریق را ادامه می دهیم در غیر اینصورت فشار را ین گام بیشتر یعنی با فشار 4 بار تزریق می کنند و مراحل قبلی دوبار تکرار میشود بنابر این بر طبق ترتیب بالا نتیجه می گیریم که اولا" فشار تزریق بر حسب بار از صفر شروع و به 6 ختم میشود یعنی در ابتدای شروع تزریق از فشار صفر شروع می کنیم و تا 6 آن را در چندین مرحله افزایش می دهیم زمانی که فشار به Max مقدار یعنی 6 رسید پس از مدتی خورند گمانه کاهش پیدا می کند و کم کم حجم تزریق در زمان مشخص به صفر میرسد که در این زمان تزریق گمانه در آن مرحله به پایان میرسد.
دومـا": فشار تزریق همواره به صورت عدد زوج بیان میشود و دوتا دوتا افزایش می یابد. تشخیص این که چه زمانی باید فشار را در طی تزریق افزایش داد به خورند آن گمانه بستگی دارد. یعنی تا زمانی که خورند و به دنبال آن دبی تزریق در حد مطلوب و بالا باشد با همان فشار کار تزریق را ادامه می دهیم تا زمانی که دبی تزریق پائین تر از حد مطلوب و قابل قبول باشد آنگاه باید فشار تزریق را افزایش داد همین طور ادامه می دهیم تا فشار را از صفر به 6 برسد.
Sec زمان تست قیف مارش
Lit حجم دوغاب
Kg بتنویست
Kg ماسه
Kg سیمان
Lit آب
کــد
28
332
1
–
100
300
3/1
28.5
282
1
–
100
250
2.5/1
29
232
1
–
100
200
2/1
29.5
250
1.5
–
150
200
2/105
30
265
2
100
100
200
1.1
31
285
2.5
140
120
200
1/1.3
32
300
3
180
120
200
1/1.5
33
320
3.5
240
120
200
1/1.8
34
332
4
280
120
200
1/2
35
365
5
350
150
200
1/2.5
36
400
6
400
200
200
1/3

14-دبی تزریق :
دبی تزریق در واقع حجم دوغاب تزریق شده در واحد زمان است. بنابر این واحد دبی ستیر بر دقیقه میباشد. مقدار دبی به مشخصات گمانه از قبیل 1- شماره گمانه در رینگ 2- مرحله تزریق 3- شماره رینگ
1- شماره گمانه در رینگ : در یک رینگ هر چه بالاتر می رویم و به تاج تونل نزدیکتر می شویم بعلت افزایش فضاهای خالی و حفره های خالی موجود در خاک آبرفتی ( البته خاک موجود در پشت سگمنتهای تونل مترو خط 2 تهران آبرفتی است و بنابر این استهکام بسیار کمی دارد ) خورند گمانه افزایش می باید و در نتیجه دبی گمانه نیز زیاد میشود.
2- مرحله تزریق : تزریق در 3 مرحله جداگانه انجام میشود که ترتیب خورند در هر مرحله عبارتست از : الف ) مرحله اول ب ) مرحله سوم د ) مرحله دوم : پس مرحله اول دارای بیشترین خورند و بنابراین بیشترین دبی و مرحله دوم دارای کمترین خورند و کمترین دبی میباشد. در مورد مراحل تزریق و چگونگی خورند آنها و دلیل اختلاف خورند در سه مرحله تزریق را در بخش بعدی بیشترتوضیح خواهیم داد.
3- شماره رینگ در تونل : در توضیح باید گفت که خورند در رینگ اولیه بیشترین مقدار ( Max ) بعد از رینگ اولیه رینگ ثانویه و بعد رینگ ثالثیه از نظر ترتیب خورند در مکانهای بعدی قرار دارند. زیرا وقتی رینگ اولیه را تزریق می کنیم تمام فضاهای خالی پشت سگمنتها در هر عمقی که باشند خالی و دست نخورده اند پس خورند بالاست. چون تمام این فضاهای خالی و حفرها در نهایت با هم ارتباط دارند و پیوسته اند و به همین ترتیب در مورد رینگهای ثانویه و ثالثیه نیز این مطلب صدق می کند. پس ترتیب دبی در هر تونل عبارت است از : رینگ اولیه – رینگ ثانویه – رینگ ثالثیه
15- مراحل انجام عمل تزریق :
همانطور که در بخش 14 گفته شد ، کار تزریق در 3 مرحله جداگانه انجام میشود. این 3 مرحله تزریق به شرح زیر است.
مرحله اول مرحله اتصالی : که عمق گمانه در این مرحله تا cm 5 پشت سگمنت میباشد زیرا میخواهیم با این گمانه به فضای خالی موجود بین سگمنت و دیواره پشت سگمنت برسیم و هدف اصلی در این مرحله از تزریق پرکردن این فضاهای خالی پشت سگمنت و اتصال سگمنتبه دیواره پشت سگمنت است . همین طور که قبلا" اشاره شد در این مرحله خورند به علت وجود همین فضاهای خالی بیشتر از مراحل دیگر است : نکته قابل توجه دیگر در مورد فضای خالی این است که هر یک از کف تونل به طرف تاج تونل پیش می رویم این فضاهای خالی افزایش می یابد به خصوص در شهرهای مثل تهران که در آن شیب نسبتا" زیادی از شمال به طرف جنوب دارد که این عامل باعث جریان پیداکردن آبهای حاصل از برف و باران در لایه های زیرین زمین و از طرف شمال به طرف جنوب شهر میشود و خاک کم استحـکام و آبـرفتـی قسمـت بـالای سگمنتها را می شوید و فضاهای خالی مذکور را به موجود می آورد. در این قسمتهای برای پر کردن فضاهـای خالی زیاد ( در بعضی از قسمتهای تاج تونل که خورند زیاد است ) از ماسه الک شده دانه ریز یا همان ماسه بادی استفاده می کنند و به مقدار لازم که در طرح ذکر شده به دوغاب اضافه می کنیم . در ضمن در محله اتصالی به خاطر خورند بالا شروع کار با دوغاب کد 2/1میباشد و از 1/3 شروع نمی کنیم چون خورند بالاتست و می توانیم کمی غلطت را بالا ببریم.
16- روش تزریق دوغاب به داخل گمانه و استفاده از پکرها ( packer ) :
در قسمت انتهایی شلنگ انتقال دوغاب وسیله ای به نام پکر ( packer ) نصب میشود تا دوغاب از طریق آن وارد گمانه شود و کارتزریق گمانه انجام شود.به طوری که بر روی این پکرها شیری وجود دارد که مانند شیر آب با چرخاندن آن مسیر عبور دوغاب باز و بسته میشود.
در قسمت جلوی این پکرها که کاملا" در داخل گمانه قرار می گیرد یک لایه ضخیم لاستیکی بر طول تقریبی cm 20 قرار دارد. در قسمت عقب پکر اهرمی وجود دارد که وقتی قسمت سر پکر که دارای لایه لاستیکی است کاملا" در داخل گمانه قرار گرفت با چرخاندن این اهرم قسمت سر پکر که داخل گمانه قرار دارد باز و گشاد میشود به طوری که قسمت لاستیکی به طور کامل به دیواره گمانه می چسبد و محکم میشوددلیل وجود این سیستم در پکرها به خاطر این است که اولا" در هنگام تزریق بر اثر فشار دوغاب که وارد گمانه میشود پکر به طرف عقب و بیرون از گمانه حرکت نکند و دوما" در هنگام تزریق و مخصوصا" در انتهای کار دوغاب از فاصله بین پکر و دیواره گمانه بیرون نزند.
پکر اندازه های مختلف دارد که بسته به عمق گمانه و مرحله تزریق از آنها استفاده میشود. مسلما" در مرحله اول که گمانه عمق کمی دارد از نوع کوچکتر پکر استفاده میشود.
احتمال گرفتگی در پکرها وجود دارد که در صورت اطمینان از این موضوع باید آن را از شلنگ جدا کرد و گرفتگی آن را رفع کرد و بعد دوباره کار تزریق را ادامه داد.
مرحله دوم – مرحله نفوذی : عمق گمانه در این مرحله cm 40 ( سانتیمتر ) بعد از تزریق مرحله اول است. و چون معمولا" تزریق اول چیزی در حدود 15 تا 20 سانتیمتر ضخامت دارد پس درواقع عمق گمانه در مرحله نفوذی در حدود 60 سانتیمتر است.
هدف از انجام این مرحله از تزریق بهبود خواص خاک و ایجاد چسبندگی بین لایه ها واستحکام هر چه بیشتر میباشد.
در این مرحله برای شروع کار از دوغاب با کد 1/3 استفاده می کنیم و بعد به تدریج تا کد 3/1 پیش می روند.
مرحله سوم – مرحله تحکیمی : در این مرحله عمق گمانه تا 5/1 متر پشت سگمنت خواهد بود. که هدف از انجام این مرحله از تزریق بهبود خواص خاک و نیز ایجاد یک عایق که به صورت لایه از بتن از ورود آب حاصل از برف و باران به داخل تونل جلوگیری می کند عایق بندی تونل مترو یکی از مهمتر اهداف کار تزریق میباشد که در مرحله تحکیمی عایق بندی کامل میشود.
نکته ای که در مورد نوع دوغاب و تولید کدهای مختلف دوغاب به وسیله تغییر غلظت سیمان و استفاده از ماسه میتوان بیان کرد این است که برای راحتی وسهولت و همچنین تسریع در کار ساختن اسن کدهای مختلف در میکسره وهمزن ، سیمان و ماسه را به ترتیب در کیسه های 35 کلیوگرمی و 20 کیلوگرمی بسته بندی می کنند تا هنگام استفاده و ساخت دوغاب دچار مشکل نشوند.
برای مثال وقتی کدی از دوغاب را می خواهند که 100 کیلوگرم سیمان میخواهد 2 کیسه سیمان را درمیکسر خالی می کنند که مقدارش میشود Kg 105 و Kg 5 آن را پرت در نظر می گیرند و همین طور برای کدهای دیگر نیز به همین ترتیب عمل می کنند.
17- گرفتگی در مسیر انتقال دوغاب و چگونگی بر طرف کردن آن :
به طور کلی گرفتگی در مسیر انتقال دوغاب به گمانه می تواند به چند دلیل اتفاق افتد که عبارتند از :
الف ) ورود یک جسم خارجی به داخل سیستم : ممکن است یک جسم خارجی مانند سنگ با هر چیز دیگری وارد میکسر یا همزن شود و از آنجا هم وارد سیستم انتقال شود که اگر قطر آن بیش از 1 یا 5/1 سانتیمتر باشد که در همان ابتدای کار در پمپ گیر میکند که باعث از کار افتادگی و خرابی پمپ میشود وگرنه ممکنم است در مسیر انتقال و در شلنگها یا در هر پکر گیر کند و باعث گرفتیگ شود.به همین خاصراست که دستگاهای میکسر و همزن نباید در نزدیکی محل حفاری یا تمیز کردن گمانه های قرار داشته باشد.
ب ) همین طور ممکن است در زمان بستن پکر در داخل گمانه ریزش به وجود آید و یا حتی در زمان انجام کار تزریق دوغاب سنگی به طرف دهانه پکر بیفتد و راه عبور دوغاب را از دهانه پکر مسدود کند . دلیل بازکردن پکر از داخل گمانه هنگام توقف موقت احتمالی کار تزریق همین است که در این زمان ممکن است ریزش رخ دهد و دهانه پکر مسدود گردد که این موضوع به طور مفصل توضیح داده شد.
ج ) یکی از مهمترین دلایل گرفتگی در سیستم انتقال که میتوان به آن اشاره کرد رسوب کردن دوغاب در طول مسیر انتقال بخصوص در قسمت شلنگها میباشد. به طوری که در قسمتی از شلنگ ممکن است دوغاب شروع به رسوب کردن کند که در مواردی حتی آن قسمت از شلنگ متورم می شود و رسوب دوغاب به طور واضح نمایان میشود. در این حالت دبی تزریق شروع به کاهش می کند و ممکن است حتی به صفر برسد که در این صورت باید سریعا" کار تزریق متوقف شود و جهت رفع گرفتگی مسیر اقدام شود. البته این نکته قابل ذکر است که درمواردی که از دوغابی استفاده می کنیم که غلظت سیمان در آن بالاست یا اینکه دوغاب ها ماسه دار باشد. مقدار این رسوب واحتمال رسوب کردن ومسدود شدن مسیر بالا می رود.
برای رفع گرفتگی مسیر ابتدا باید فهمید که گرفتگی در کدام قسمت است تا برای رفع آن دست به کار شد. برای توضیح این بخش ابتدا مقدمه ای در مورد وجو لوله های عبور آب وهوا در تمام طول تونل و استفاده از آنها برای رفع گرفتگی مسیر بیان می کنیم .
در تمام طول تونل از ابتدا تا انتهای آن که کار تزریق درآن انجام میشود لوله های آب و هوا به طور جداگانه تعبیه شده که در فواصل مشخص و معین مثلا" هر 10 متر یک شیر بر روی این لوله ها قرار دارد که با وصل کردن شلنگ به آن می توان از آب یا هوای ان استفاده کرد. که کمپرسورهای تولید فشار آب و هوا در این لوله ها به خاطر این است که آلودگی و گردو خاک زیادی در هنگام کارکردن تولید می کنند در خارج از تونل در سطح زمین و هوای آزاد قرار دارند تا باعث آلودگی و تولید گرد و خاک فراوان د رتونل مترو نشوند.
از فشار هوا برای انجام حفاری و یا اعمال دیگر استفاده می شود زیرا تمام دستگاههای موجود در تونل از جمله دستگاه حفاری گمانه زنی با نیروی فشار هوا کار می کنند.و از آب برای تهیه دوغاب و از فشار آب برای رفع گرفتگی مسیر انتقال استفاده میشود.در مورد شلنگها هم باید به این نکته اشاره کرد که شلنگی که در مسیر انتقال دوغاب از پمپ به گمانه استفاده میشود هیچ گاه یکسره نیست بلکه در این مسیر از چند سلنگ که به هم وصل میشوند استفاده می شود و ویژگی خوبی که در این روش دارد این است که در هنگام ایجاد گرفتگی درمسیر میتوان شلنگها را از هم جدا کرد و وجود گرفتگی و یا عدم آن را در هر قسمت از شلنگ جستجو کرد به این ترتیب که پس از توقف کار به علت گرفتگی ابتدا پکر را آزمایش می کنند که دوغاب از آن عبور می کند یا خیر اگر گرفتگی در پکر نبود از همان انتهای شلنگ که پکر نبود از همان انتهای شلنگ که پکـر به آن متصـل اسـت به طـرف ابتـدای شلنگ که به پمپ وصل است می آیند و به هر مفصل که می رسند آنرا جدا می کنند وشیر عبور دوغاب را باز می کنند تا ببیند آیا دوغاب عبور میکند یا نه هر جا که دوغاب شروع به خارج شدن ار مفصل کرد قسمت جدا شده قبلی از شلنگ گرفتگی داشته است زیرا در غیر این صورت همان موقع که آن قسمت از شلنگ جزء مسیر بود دوغاب عبور میکرد زمانی که متوجه شدند گرفتگی در کدام بخش از شلنگ یا مسیر انتقال است با وارد کردن ضربه به این بخش از شلنگ و نیز اتصال این قسمت به فشار آب میتوان گرفتگی را بر طرف کرد و مسیر را باز کرد ضربه زدن به شلنگ به خاطر همین است که در قسمت گرفتگی مطمئنا" چیزی گیر کرده و مسیر را مسدود کرده ، با این ضربات خورد میشود و به رفع گرفتگی کمک می کند.
البته اگر پیدا کردن گرفتگی و نیز رفع این گرفتگی درمسیر انتقال بخواهد بیش از حد مجاز وقت بگیرد و باعث توقف در کار شود بخشی از شلنگ را که گرفتگی دارد رها می کنند و به جاری آن قسمت ، شلنگ جدید قرار می دهند و کار تزریق را ادامه می دهنـد. درضمن در مورد گرفتگی ناشی از رسوب گذاری دوغاب در مسیر انتقال باید گفت که به احتمال فراوان قبل از اینکه گرفتگی به طور کامل ایجاد شود خورند تزریق به تـدریـج شـروع می کند به کم شدن که کاهش خورند به صورت ناگهانی و در فاصله زمانی کم یکی از نشانه های بارز گرفتگی ناشی از رسوب کردن دوغاب در مسیر است که مهندسان ناظر با مشاهده این کاهش ناگهانی خورند بلافاصله دستور توقف کار تزریق و بر طرف کردن این رسوب گذاری را صادر می کنند تا این رسوب گذاری به گرفتگی کامل تبدیل نشود.
18- حداکثر زمانی که میتوان کار را به طور موقت تعطیل کرد :
دلایلی که می تواند باعث تعطیلی و توقف موقت کار تزریق شود عبارتند از : قطع برق برای مدت کوتاه ، گرفتگی در سیستم انتقال به هر دلیل ، نشتی و بیرون زدگی دوغاب در قسمتی در آنجا تزریق انجام میشود ، ایجاد هر گونه اشکال و خرابی در سیستم دستگاههای همزن ، میکسر و پمپ ، آسیب دیدگی یکی از افراد گروه تزریق و غیره .
مسئله مهمی که در این بخش به آن توجه شده است این است که به هر دلیلی از دلایل ذکر شده در بالا کار تزریق موقتا" متوقف شود ، زمان توقف به قدری باشد که دوغاب موجود در میکسر و همزن خودش را نگیرد سفت نشود و قابل استفاده برای کار تزریق باقی بماند.
بر حسب آئین نامه بتن ایران ( آبا ) از مدت زمان 45 دقیقه به بعد گیرش بتن آغاز میشود.

بنابر این به هر یک از دلایل بالا که کار متوقف شود باید ظرف مدت حداکثر 45 دقیقه هر گونه اشکال ایجاد شده بر طرف شود و کار تزریق دو باره ادامه پیدا کند. در غیر این صورت به اصطلاح گیرش و سفت شدن بتن شروع میشود و این بتن دیگر قابلیت استفاده جهت کار تزریق را از دست می دهد.
در این جا لازم است اصطلاح دوغاب مازاد را تشریح کنیم که مواردی است که باید آئین نامه بتن در باره آن اجراء شود.
مقدار دوغـابـی را که پس از اتمام کار تزریق یک گمانه در همزن و میکسر باقی می ماند و در واقع اضافه می آید را دوغاب مازاد گویند. دوغاب مازاد باید در همان قسمت از تونل که مورد تزریق قرار دارد استفاده شود یعنی در گمانه بعدی زیرا اگر قرار باشد تمام درغابهای مازاد بیرون ریخته شود و استفاده نشود هزینه تزریق بالا می رود. پس باید سعی کنیم کمتر از مدت 45 دقیقه این دوغاب را در تزریق گمانه بعدی استفاده کنیم که درغیر این صورت غیر قابل استفاده خواهد شد و باید بیرون ریخته شود.
اگر دوغاب مازاد ماسه دار باشد برای استفاده آن در گمانه بعدی باید آنقدر منتظر ماند تا گمانه جدید نیاز به دوغاب ماسه دار پیدا کند و از آن دوغاب مازاد ماسه دار استفاده کند.
در ضمن فابل ذکر است که اگر امکانات حمل و نقل و جابجایی دوغاب در تونل تحت تزریق موجود باش میتوان دوغاب مازاد در یک قسمت از تونل را به قسمت دیگر انتقال داد که در آن قسمت ، گمانه مورد تزریق به دوغابی نیاز دارد که هم کد با دوغاب مازاد باشد.
19- توضیح مواد افزودنیبه دوغاب و نقش هر یک از آنها در کار تزریق :
مواد افزودنی به دوغاب تزریق میتواند موادی همچون روان کننده ها ( پراکنده سازها ) ، شتاب دهنده ها ، عوامل گاز ساز و ماده ای بنام بنتونیت باشد. که افزودن هر یک از این مواد به دوغاب هدف خاصی دارد که در زیر نگاهی خلاصه به آنها خواهیم داشت :
الف ) روان کننده ها ( پراکنده سازها ) : این مواد در دوغاب نقش ضد انعقادی را ایفا می کنند.این مواد در واقع تمایل دوغاب را به انعقاد یا دلمه شدن کاهش می دهد که در نتیجه قابلیت نفوذ ملات به درون شکستگی ها و بازشدگی های کوچک و درزها و فضاهای خالی ریز افزایش می یابد . به این مواد همچنین به مقدار قابل توجهی وسیکوزیته و به دنبال آن چسبندگی دوغاب های نسبتا" غلیظ را کاهش می دهند .
ب )شتاب دهنده ها : نقش شتاب دهنده های تسریع در سفت شدن و به اصطلاح گیرش بتن ( دوغاب ) میباشد.موادی که عموما" به عنوان شتاب دهنده به دوغاب تزریق افزوده میشود عبارتند از : سیلیکات سدیم ، کلرید کلسیم ( cacl 2 ) کلرید سدیم ، هیدرواکسید سدیم و غیره میباشد.
در تزریق تونلهای متروی ایران معمولا" از سیلیکات سدیم به عنوان شتاب دهنده برای گرفتگی نشتی یا بیرون زدگی های دوغاب استفاده می کنند. در مورد کلرید کلسیم باید گفت که این ماده را باید به صورت محلول به دوغاب اضافه کرد وگرنه اگر به صورت خشک اضافه شود ممکن است در هنگام مخلوط شدن در دوغاب تمام آن مخلوط نشود . همچنین کلرید کلسیم باعث ایجاد خوردگی در آرماتورها در پوششهای مربوط به سیستم Lining شود و مصرف بیش از حد آن در دوغاب باعث به وجود آمدن مشکلاتی در کار تزریق شود که از آن جمله به مسدود شدن یا گرفتگی در مسیر انتقال و پس زدگی زودرس دوغاب از گمانه میتوان اشاره کرد. مقدار مصرف آن در دوغاب عموما" 1 تا 6 درصد وزن سیمان موجود در دوغاب است . همچنین در صورتی که کلرید کلسیم در دسترس نباشد میتوان به جای آن مقدار 5/1 تا 5 درصد وزن سیمان موجود در دوغاب کلرید سدیم به دوغاب اضافه کرد.
در مواردی که به گیرایی بسیار سریع ملات نیاز داریم مثلا" در مواردی که میخواهیم نشتیدوغاب را در قسمتی بگیریم و بر طرف کنیم می توانیم از هیدرو اکسید سدیم استفاده کنیم .
ج ) عوامل گازساز : عوامل گازساز برای جلوگیری از کاهشهای حجمی یا چروک خوردگی دوغاب در هنگام گیرش و سفتت شدن مورد استفاده قرار میگیرند که این عوامل همچینن مقدار آب انداختن دوغاب تزریق را نیز کاهش می دهند.
د ) بنتونیت : بنتونیت یک رس کلوئیدی است که خاصیت هیدرو فیلیک دارد یعنی در اثر جذب آب ، خواص آماس پذیری از خود نشان می دهند به طوری که بعضی از آنها پس از قرار گرفتن در آب به اندازه پنج برابر وزن خودشان می توانند آب جذب کنند.هدف اصلی از اضافه نمودن بنتونیت به دوغاب تزریق ، پایدار ساختم مخلوط دوغاب ، از طریق کاهش ته نشتی ذرات سیمان موجود در دوغاب میباشد. همچنین بنتونیت ویسکوزیته و چسبندگی دوغاب تزریق را افزایش می دهد.بنتونیت عموما" به اندازه 1 تا 4 درصد وزن سیمان موجود در دوغاب مورد استفاده قرار می گیرد و به دوغاب اضافه میشود.

مطلب کلی که در مورد مواد افزودنی به دوغاب تزریق میتوان عنوان کرد این است که اولا" : مقدار هر یک از آنها برای اضافه شدن به دوغاب بستگی به مقدار وزن سیمان موجود در دوغاب یا همان غلظت سیمان در دوغاب میباشد.
دوما" : این مواد عموما" در فاصله کمی قبل شدن سایر مصالح و مواد اصلی به آب اضافه میشود و یا این که درمرحله آخر و درست قبل از تخلیه میکسر و رفتن دوغاب به داخل همزن میتوان آنها را به دوغاب اضافه کرد.
20- اندازه گیری و چک کردن غلظت دوغاب
هر چند وقت یکبار توسط یکی از افراد انجام میشود. در این اندازه گیری از وسایلی به نام پارچ و قیف مارش استفاده میشود. به این صورت که ابتدا توسط پارچ مخصوص مقداری دوغاب را از داخل همزن گرفته و درحالی که با یک انگشت سوراخ سر باریک قیف را گرفته اند دوغاب را از قسمتی از طرف گشاد قیف که دارای صافی ( صافی به صورت توری فلزی است ) میباشد به داخل قیف مارش می ریزند .مقدار دوغاب ریخته شده به داخل قیف مارش باید به قدری باشد که دوغاب به صفحه صافی بالای قیف برسد و تا آنجا پر شود. حال سر باریک قیف را که با انگشت گرفته اید را داخل پارچ می گیریم فرد دیگری بایک تایمر(Timer)در کنار این قیف و پارچ ایستاده و زمانی که فرد اول انگشت خود را از روی سوراخ قیف بر میدارد فرد دوم به طور کاملا" همزمان دکمه تایمر را می زند و تایمر شروع به کار می کند . پارچ مارش دارای درجه بندی از داخل و برحسب میلی لیتر میباشد و تا 1 لیتر مدرج شده است. زمانی که دوغاب داخل پارچ به 1 لیتر رسی آنگاه بلافاصله دکمه تایمر زده می شود تا مدت زمان انجام این آزمایش را بر حسب ثانیه ثبت کند.
مدت زمان انجام این آزمایش به غلظت دوغاب بستگی دارد و هر چه غلظت بالاتر باشد مدت زمان آزمایش هم بالاتر خواهد شد و هر چه غلظت پائین تر باشد مدت زمان آزمایش هم پائین تر می آید.به طور مثال مدت زمان آزمایش پارچ قیف مارش برای آب خالص 27 ثانیه میباشد.
مدت زمان آزمایش دوغاب تزریق اگر از دوغاب کد 1/3 تا 3/1 پیش رویم از مدت 28 ثانیه تا 36 ثانیه متغیر خواهد بود که در جدول کدهای دوغاب به طور دقیق تمام آنها بیان شده است.
به این ترتیب به اندازه گیری مدت زمان انجام آزمایش قیف و پارچ مارش به غلظت و کد دوغاب داخل همزن میتوان پی برد.
21- تشریح عمل همگراسنجی:
قبل از آغاز پروسه تزریق در تونل مترو ، پینهایی به قطر Ml 12 با سر پلاستیکی قرمز در محلهای مشخص شده ای بر روی سگمنتها نصب می کنند. به طوری که بر روی سگمنتها سوراخی ایجاد می کنند و ایـن پینهــای مخصـوص را در آن ســوراخ پیـچ می کننـد.تعییـن محلهـایـی کـه بایـد این پینهـا در آنهـا ( روی سگمنت ها ) قـرار گیرند، توسط یک مهندس طراح انجام می شود ، زیرا در طراحی محل این پینها ، سیستم خاصی اجرا می شود و کاری است کاملا" اصولی که در طرح تزریق و توسط طراح آورده شده.
پس از قراردادن پینها در داخل محلهای تعیین شده بر روی رینگها ، فاصله بین هر یک از این پینها تا پین روبروی خودش در یک رینگ ، اندازه گیری و ثبت می شود.آنگاه بعد از انجام عمل تزریق در تونل یک بار دیگر و برای بار دوم این فواصل بین پینها اندازه گیری می شوند. بعد از اندازه گیری دوم و ثبت آن ، مرحله بعدی کار این است که دو عدد بدست آمده از دو اندازه گیری ، یعنی اندازه فواصل پینها قبل از انجام کار تزریق و بعد از انجام تزریق را با هم مقایسه می کنند تا ببینند چه تغییراتی در آن ایجاد شده است . که مسلما" این فواصل افزایش نیافته بلکه کاهش یافته اند.زیرا در هنگام تزریق در تونل ، دوغاب با فشار وارد گمانه و از آنجا نیز وارد فضای پشت سگمنتها میشود و در هنگام پر شدن این فضاها و پس زدن دوغاب فشاری از پشت به این پوشش سگمنتی وارد میشود که باعث کمی حرکت به سمت جلو در سگمنتها میشود. در ضمن عامل دیگری هم در ایجاد این جا به جایی موثر است و آن هم وزن این دوغاب تزریق شده است که بر روی سگمنتها یک فشار مداوم را وارد می کند و به همین خاطر هم حرکت به سمت جلوی سگمنتها به مرور زمان انجام میشود.
هدف اصلی از انجام عمل همگراسنجی این است که مشخص شود بعد از پروسه تزریق در تونل مترو فواصل بین پینها به چه اندازه تغییر کرده و کم شده است . هر چه این تغییر اندازه ایجاد شده بیشتر باشد ، کار تزریق ما بر روی تونل مترو نیز با اشکالات و ایرادات بیشتری همراه بوده ، زیرا این فواصل باید ثابت بماند، یا اینکه تغییر بسیار کمی داشته باشند.
در پایان این بخش نکته قابل توجهی که می توان بیان کرد این است که عمل همگراسنجی کاری است بسیار حساس که نیازمند دقت بالایی میباشد و همانطور که گفته شد این کار باید توسط یک مهندس طراح خبره انجام شود.
22- بیرون زدگی و نشتی آب و دوغاب در حین کار و چگونگی بر طرف کردن آنها :
در حین انجام کار تزریق ممکن است دو نوع نشتی یا همان بیرون زدگی ، در سطح تونل و مخصوصا" در محل اتصال سگمنتها به هم در یک رینگ و محل اتصال رینگها به هم در کل تونل داشته باشیم.
اگر نشتی آب داشته باشیم اشکال چندانی ندارد و در کا رتزریق تاثیر چندانی نمی گذرد. زیرا نشتی آب درحین تزریق چندان غیرعادی و غیر منتظره نیست .منشع این آبها که در تونل ایجاد نشتی می کنند ، همان آبهای است که در بخش اول ، از آنها صحبت کردیم . این آبها قبل از شروع کار تزریق در پشت سگمنتها و در فضاهای خالی دیواره تونل جمع شده اند و زمانی که تزریق دوغاب آغاز می شود ، این دوغاب می رود و این فضاهای خالی را پر می کند و در واقع جای آن آبها را می گیرد و باعث میشود که آنها از درزها و سوراخهایی که احتمالا" با اندازه های بسیار ریز وجود دارند بیرون بزنند و ایجاد نشتی کنند. منشع دیگری که برای این آبها می توان در نظر گرفت ، آب موجود در خود دوغاب و مخصوصا" در اوایل تزریق که غلظت دوغاب پائین است و آب زیادی در دوغاب وجود دارد ، میباشد. هنگامی که کار تزریق به مراحل بالاتر می رسد هم فشار تزریق افزایش می یابد و هم غلظت دوغاب ، و این دو عامل باعث می شود که آب موجود در دوغاب مراحل قبلی بیرون بزند و ایجاد نشتی کند . ولی به هر صورت بهتر است که ما در تونل از این نشتیهای آب کمتر داشته باشیم ، زیرا در پایان کا ر، عایق بندی تونل ما بهتر خواهد بود . اما اگر نشتی ما از نوع نشتی دوغاب باشد آنگاه نه تنها در کار تزریق موثر خواهد بود بلکه عمل تزریق را تا زمان بر طرف کردن نشتی به طور کلی مختل می کند. در تزریق ، دوغاب با فشار ، وارد گمانه می گردد و سپس وارد فضاهایی که گمانه به آنها منتهی شده ، می شودو به خاطر فشاری که دارد اگر در آن قسمت درز یا سوراخی وجود داشته باشد ، از آن بیرون می زند . پس هر چه قدر که ما دوغاب تزریق کنیم ، این دوغاب از محل بیرون زدگی ، به خارج از دیواره ، سگمنتی نشت می کند و حتی در اثر این نشتی و فشار وارده از طرف دوغاب ، سوراخ یا درزه که محل بیرون زدگی است ، دچار گشاد شدگی می شود ، که این اتفاق خود وضع را بدتر و وخیم تر از آنچه که هست می کند.
بنابراین ، پس از مشاهده اولین نشانه های بیرون زدگی و نشتی ، برای مدت کوتاهی کار تزریق را متوقف می کنند و به سرعت نشتی ایجاد شده را می گیرند و دوباره کار تزریق را شروع می کنند و ادامه می دهند.
گرفتن نشتی و بر طرف کردن آن توسط ملاتی حاوی آب ، سیمان و یک شتاب دهنده انجام میشود که این تونلهای شتاب دهنده می تواند هیدرو اکسید سدیم ، یا سیلیکات سدیم باشد ، که در تونلهای مترو تهران معمولا" از سیلیکات سدیم استفاده می شود.ملات حاوی آب و سیمان و سیلیکات سدیم ظرف مدت 30 ثانیه خشک و سفت می شود و به طور کامل نشتی را بر طرف می کند. حال می توان شیر پکرها را باز کرد و تزریق دوغاب به داخل گمانه های آن قسمت از تونل را از سر گرفت.
23- استفاده از ماده شیمیایی به نام Penetron کار در عایق بندی تونل :
ماده شیمیایی جدید به نام Penetron تولید شده است ، که برای اطمینان از کار عایق بندی تونل مترو در برابر آب از آن استفاده می شود. روش استفاده از Penetron به این صورت است که آن را با آب مخلوط می کنند و نسبت این ترکیب 5/2 است ، که خوانده میشود 2 به 5 و معنی آن این است که باید ، 2 کیلوگرم آب را با 5 کیلوگرم Penetron ترکیب کنیم ، سپس این ترکیب را بر روی پوشش سگمنتی می مالیم ، تا تمام قسمتها به این ترکیب آغشته شود.
Penetron را معمولا" باید قبل از انجام کار تزریق در تونل استفاده کنند که از نشتی های آب و دوغاب در حین پروسه تزریق هم جلوگیری کند ، ولی اگر این کار صورت نگرفته و تزریق انجام شد ، بعد از آن هم میشود ترکیب Penetron و آب را که یک حالت چسب مانند دارد و به رنگ زرد میباشد ، روی پوشش سگمنتی تونل مالید. نکته ای که دراین جا باید توجه زیادی به آن داشت این است که Penetron بصورت پودر خشک و چه بصورت ترکیب شده با آب ، نباید با پوست بدن تماس مستقیم داشته باشد. زیرا از راه پوست جذب بدن میشود و چون بسیار سمی و خطرناک است ، می تواند عوارض بدی را برای انسان ایجاد کند.
24- انجام تست آب در انتهای کار برای اطمینان از عایق بندی تونل :
در انتها ، که همه کارهای لازم جهت عایق بندی تونل در برابر نفوذ آب به داخل آن بر روی آن انجام شد، یعنی بعد از تزریق در سه مرحله و نیز استفاده از Penetron برای اطمینان کامل از صحت عایق بندی تونل، روی آن یک تست آب انجام می دهند که به این تست آب آزمایشهای لوژن و لوفران نیز گفته میشود. برای انجام این تست ، روش کار چنین است که ابتدا یک گمانه در قسمت تاج تونل و در فواصل مشخص شده در طرح و با عمق معین شده در طرح ، حفاری می کنند ( مانند گمانه زنی در مراحل سه گانه تزریق ) و سپس همانند انجام کار تزریق عمل می کنند ، فقط با این تفاوت که در اینجا به جای تزریق دوغاب ، آب را به داخل گمانه های حفاری شده تزریق می کنند. وقتی آب با فشار به داخل گمانه پمپاژ میشود ، در صورتی که در قسمتی از دیواره تونل عایق بندی کامل نباشد و حفره یا درز کوچکی وجود داشته باشد ، آب از آن قسمت شروع به نشت کردن و بیرون زدن می کند. به این شکل ایرادات کار عایق بندی تونل نمایان میگردد. و مهندسین ناظر مستقر در داخل تونل مترو به دقت این محلهای بیرون زدگی آب را تشخیص داده و نشتی موجود در آن قسمت از دیواره تونل را با استفاده از روشهایـی کـه گفتـه شد بر طرف می کنند.
بنابراین پس از انجام مرحله تست آب و بر طرف کردن نشتی های احتمالی ، درصد خطای کار عایق بندی تونل مترو به حداقل می رسد. اگر مهندسان این چنین پروژه های تشخیص دهند که قسمتهایی از تونل مترو در تماس مستقیم و یا بسیار نزدیک ، با آبهای موجود در سطح ایستابی آن منطقه است، و خطر نفوذ و نشتی آب در آن بخشها از تونل بیشتر است ، می توانند برای افزایش اطمینان از کار ، تست آب را برای بار دوم هم انجام دهند. با افزایش مراتب انجام تست آب درصد خطای عایق بندی تونل به صفر میل می کند.

2- روش عایق بندی ( ایزولاسیون ) در روش اطریشی :
در این روش پس از هر مرحله از حفاری مقطع تونل جهت نگهداری و جلوگیری از ریزشهای خاک و خرده سنگها از روش فریم گذاری و سپس انجام شاتکریت به عنوان سازه موقت استفاده می شود. برای اجرای این سازه موقت مراحل کار به این ترتیب است که ابتدا یک توری فلزی که به آن اصطلاحا" میش ( mesh ) گفته می شود را روی دیواره داخلی تونل حفاری شده قرار می دهند ، به طوری که دور تا دور قوس دیواره را بپوشاند سپس با قرار دادن فریم های فلزی بر روی این مشها در فواصل تقریبی 1 متر و نیز با قرار دادن یک مش دیگر برروی فریم بخش سازه فلزی لازم برای سازه موقت تکمیل می شود.فریمها از قطعاتی تشکیل می شوند که این قطعات به وسیله پیچ و مهره یا در اصطلاح بولت هایی به هم متصل شده و به شکل قوس تونل در می آید. درضمن مشها به صورت صفحات مستطیلی و به وسیله سیم های مفتولی به هم بسته می شوند و شکل قوس را پیدا می کنند.هر مربع از شبکه این مشها به ضلع 12 تا 15 سانتیمتر میباشد.همچنین مش اولیه و فریم و مش ثانویه همگی توسط سیمهای مفتولی به هم متصل می شوند. حال سازه فلزی کاملا" پیوسته و آماده برای عملیات شاتکریت میباشد. در عملیات بتن پاشی یا شاتکریت ، بتن با فشار بسیار زیاد به سازه فلزی پاشیده می شود. شاتکریت به دو صورت انجام می شود. در روش اول که روش خشک نامیده می شود بتن به اندازه کافی رقیق شده است به طوری که عمل پاشیدن آن با سرعت بالا را بتوان انجام داد . در روش دوم بتن آنقدرها رقیق نمی شود بلکه به جای رقیق کردن آن در محل خروج بتن از دهانه شیر متصل به شلنگ یک خروجی آب با فشار بسیار بالا نیز به صورت جداگانه نصب می شود و بتن خروجی پس از برخورد با آبی که با فشار بالا و به صورت هم جهت با مسیر خروج بتن در جریان است به سازه فلزی پاشیده میباشد. انجام عملیات شاتکریت به علت سرعت بالای بتن پاشی و برخورد بتن به دیواره خاکی پشت سازه فلزی با سرعت بسیار بالا آلودگی و گردوخاک بسیار زیادی ایجاد می کند که در مورد ایمنی کارگران و استفاده آنها از ماسکهای مخصوص و همچنین تهویه آن قسمت از تونل که تحت عمل شاتکریت قرار دارد باید توجه لازم به عمل آید.بعد از اجرای سازه اولیه در هر قسمت از تونل مترو آن قسمت از تونل از نظر خطر ریزش استحکام و ایمنی لازم را پیدا می کند و آماده برای اجرای مراحل عایق بندی و سازه اصلی می شود.به منظور عایق بندی تونلهای مترو در روش اطریشی بر خلاف روش مرسوم دیگری که در آن سه مرحله تزریق بتن پشت سگمنتهای دیواره تونل انجام می شود ، از یک لایه C.V.P استفاده می شود. به این شکل که بعد از اتمام سازه اولیه یک پارچه نمدی را بر روی سازه اولیه به وسیله میخ نصب می کنند و سپس لایه سفیدرنگ C.V.P بر روی نمد قرار می گیرد و بوسیله پرچ روی نمد و دیواره پشتی نصب می شود.علت استفاده از پارچه نمدی در پشت C.V.P جلوگیری از پارگی یا صدمه دیدن C.V.P بر اثر تماس با سنگهای تیز و گوشه دار موجود در دیواره پشتی میباشد. قطر لایه C.V.P مصرفی در ایزولاسیون به روش اطریشی 3 میلی متر میباشد. سپس بر روی این لایه C.V.P آرماتور بندی انجام می شود و بعد از آرماتور بندی قالب بندی لازم جهت بتن ریزی انجام می شود. قطر بتن ریزی در سازه اصلی حدود 55 سانتیمتر تا 60 سانتیمتر میباشد. بعد از انجام تمام این مراحل یعنی نصب نمود C.V.P و سپس آرماتور بندی و بتن ریزی سازه اصلی تونل مترو اجرا شده است. بعد از بتن ریزی قالب ها با توجه به وضعیت و شکل تونل در آن قسمت ، باید به مدت کافی بماند و بعد از حداقل 10 روز قالبها را باز می کنند و از زمان باز شدن قالب ها ، بتن می بایست به مدت 3 تا 4 روز خیس نگه داشته شود تا تمامی فعل و انفعالات بتن انجام شود. پس باید به طور مدام آب پاشی شود.
قالبها پس از باز شدن تمیز شده و جهت استفاده در قسمتهای دیگر تونل آماده میشوند. برای آماده سازی قالبها برای انجام بتن ریزی باید بر روی سطح آنها روغن مالید تا این روغن از بوجود آمدن چسبندگی بین قطعات قالب و بتن در هنگام جداسازی آن از دیواره بتنی در انتهای کار بتن ریزی ، جلوگیری کند. این قالبها که برای بتن ریزی دیواره تونل بسته می شوند باید طوری فیکس شوند که در هنگام بتن ریزی و در اثر فشار وارده از آن جابجا نشوند.که معمولا" برای این کار از داربستهای مخصوصی استفاده میشود. در ضمن قالبها نیز توسط سیم های مفتولی به یکدیگر و نیز به داربستهایی که آنها را در جای خود فیکس کردند متصل میشوند.

فصل اول : مقدمه
فصل دوم : شناخت وضعیت زمین شناسی و آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
بخش اول – کلیاتی در مورد وضعیت زمین شناسی مهندسی دشتهای جنوب تهران
بخش دوم – وضعیت آبهای زیرزمینی در دشتهای جنوب تهران
فصل سوم : روشهای حفاری متداول در حفر تونل های مترو تهران
فصل چهارم : روشهای نگهداری و جلوگیری از نفوذ آب به داخل فضای تونلهای مترو
بخش اول – جلوگیری از مجاورت و برخورد آب با سطح خارجی تونل مترو
بخش دوم – روشهای عایق بندی ( ایزولاسیون ) تونل های مترو در برابر نفوذ آب
3- روش سگمنت گذاری و تزریق پشت سگمنت ( Grouting )
مقـــدمـــه :
10- هدف از انجام عمل تزریق
11- کاربرهای تزریق در چه مواردی است
12- انواع تزریق از نظر ساختار دیواره داخلی تونل
– مراحل آماده سازی تونل قبل از انجام مرحله تزریق :
13- تعریف سگمنت وکلید و طرز قرارگیری آنها در یک حلقه یا رینگ
14- ترتیب قرارگیری رینگها در داخل تونل مترو و دیگر سازه های زیرزمینی
15- طرز بندکشی و پر کردن شکافهای بین رینگها و سگمنتها

– مرحله تزریق دوغاب به گمانه ها و فضاهای خالی پشت سگمنتها :
16- گمانه زدن ، ترتیب گمانه ها در یک حلقه ، طرز گمانه زنی ، مراحل گمانه زنی
17- خالی کردن داخل گانه و آماده سازی گمانه برای شروع کارتزریق
18- توضیح میکسرها و همزنها و کارشان
10-پمپهای تولید فشار و کپسولهای فشار شکن و توضیح کار آنها
11- تعریف اصطلاح خورند در کارهای تزریق
12-توضیح تولید دوغاب و انواع آن
13- فشار تزریق و روش اندازه گیری و کنترل آن
14-دپی تزریق
15- مراحل انجام تزریق
16-روش تزریق دوغاب به داخل گمانه و استفاده از پکرها ( packer )
17-گرفتگی در مسیر انتقال دوغاب و چگونگی برطرف کردن آن
18- حداکثر زمانی که میتوان کار را به طور موقت تعطیل کرد
19- توضیح مواد افزودنی به دوغاب و نقش هریک از آنها در کار تزریق
20-اندازه گیری غلظت دوغاب
21-تعریف همل همگراسنجی
22-بیرون زدگی و نشتی آب و دوغاب و روش برطرف کردن آن
23-استفاده از ماده شیمیایی به نامه Penetron برای اطمینان از کار عایق بندی تونل
24-انجام تست آب در انتهای کار برای اطمینان از عایق بندی تونل

4- روش اطریشی ( عایق بندی به کمک p.v.c )