کارآموزی قسمت های مختلف خطوط در حال کار مترو در تهران

مقدمه :
امروزه صنعت حمل و نقل ریلی به علت مقرون به صرفه بودن و آلایندگی کمتر محیط زیست به عنوان یکی از راهکارهای اساسی برای جابجایی و انتقال بار و مسافر در دنیا به شمار می رود. در این میان علی رغم پیشرفت فنی و تکنولوژیکی و به وجود آمدن خطوط مغناطیسی ، خطوط ریلی به خاطر اقتصادی و سهل الوصول بودن و همچنین قابلیت اجرای آسان نسبت به انواع دیگر همواره مد نظر قرار گرفته است.از دیگر دلایل گرایش به این سیستم ایمنی بالای بار و مسافر می باشد.
پیش از اینکه یک فضای زیر زمینی در دل سنگ ایجاد گردد در هر نقطه از این مقطع به حالت بکر و دست نخورده در حال تعادل می باشد . هنگامی که یک فضای زیر زمینی مانند یک تونل در داخل توده ی سنگ حفر می شود لایه توده سنگهای همجوار آن تونل دیگر به حالت اولیه نخواهد بود زیرا :
1- سنگهای سقف تونل تکیه گاه زیرین خود را از دست داده اند .
2- سنگهای تحتانی ( کف تونل ) دیگر تحت بار داده از بالا قرار نخواهند داشت و بنابراین در سنگهای محیطی تمایل به تغییر شکل به سمت داخل پیدا خواهد شد و زمان ریزش سنگها یعنی زمان ایستایی به خواص سنگ و شرایط محلی دارد .
نگهداری عبارت از عملی است که رفتار توده ی سنگ را در انتقال از یک حالت تعادلی به حالت تعادلی دیگر مورد مطالعه قرار می دهد . این علم زمینه لازم برای طراحی اقتصادی و ایمنی سیستم نگهداری به منظور جلوگیری از ریزش یا گسیختگی سقف – کف و یا دیواره های جانبی را فراهم می آورد . ساده ترین راه برای حفظ تعادل اولیه ساختمان عبارت است از قرار دادن یک وسیله ی نگهداری محکم بلافاصله بعد از حفاری به نحوی که امکان هر گونه تغییر شکل از سنگهای جانبی سلب گردد.
از سوی دیگر می توان وسایل نگهداری قابل انعطاف که در برابر تغییر شکل سنگهای جانبی مقاومت نشان نداده و امکان جابجایی را به طور مداوم فراهم می کنند به کار گرفت .
ما بین این دو حد انواع بیشماری از سیستم های نگهداری وجود دارد که هر کدام یک حالت جدید تعادلی برای سیستم ایجاد می کند . بنابراین مسئله سیستم نگهداری عبارت خواهد بود از :"تعیین بهترین روش سیستم نگهداری از نظر ایمنی و اقتصادی"
شرایط زمین از نظر زمین شناسان روابط عملی و اجرایی تونل روش ساخت و نوع پوشش تونل را تعیین می کند . طراحی باید مطمئن ترین و ایمنی ترین پوشش تونل با هزینه کمتر برای نگهداری و بیشترین دوام را انتخاب کند .
در این مجموعه سعی شده است تا با قسمتهای مختلف خطوط در حال کار مترو که در آینده ای نزدیک به پایان می رسد آشنا شویم .
در این دوره سعی بر آن بوده است تا در کنار آشنایی با فعالیتهای بخش پشتیبانی و نگهداری خطوط مترو، با توجه به اهمیت جلوگیری از کاهش ضریب ایمنی مجموعه خطوط پر سرعت و پرتردد به بررسی روشهای علمی و عملی جهت کنترل عوامل تخریبی در روسازی پرداخته شود .

فصل اول
آشنایی با مکان کارآموزی

شکل 1-1 نقشه کلی خطوط متروی تهران

1-1 جغرافیا
1-1-1 : موقعیت جغرافیایی تهران :
منطقه تهران در پهنه ای بین 2 وادی کوه و کویر و دامنه ی جنوبی البرز گسترده شده است . پهنه ی تهران از سمت جنوب و جنوب غربی به دشتهای هموار شهریار و ورامین گسترده شده است واز سمت شمال و شرق به وسیله ی کوهستان محصور گردیده است . حد طبیعی فضای جغرافیایی پهنه ی تهران هم در کوه و هم در دشت به وسیله ی 2 رودخانه ی جاجرود و کرج مشخص گردیده است .
این دو رودخانه کوههای البرز مرکزی را در دیواره ی شمالی فضای تهران به طور عمیق بریده و به سه قسمت جدا از هم تقسیم می کنند . البته کانون سرچشمه هر دو رودخانه از کوهستان " خرسنگ کوه " است که دیزین و شمشک در دو سوی آن قرار دارند شاخه های این 2 رود از توچال ، دماوند ، شهرستانک ، میگون ، آهار ، گچسر و ارنگه سرچشمه می گیرند .
دشتهای ورامین و شهریار از آبرفت این دو رودخانه تشکیل یافته و مزارع و باغات آنها به وسیله این 2 رود آبیاری می شوند این دو رودخانه در نزدیکی ورامین به یکدیگر ملحق شده و به سوی " مسیله "دریاچه ی فصلی واقع در کویر نمک در جنوب تهران جاری می شوند .

1-1-2: مکان شهر تهران
موضع و مکان شهرها ، نخستین و موثرترین عامل در ساخت و بافت فیزیکی و در شکل و سیمای خارجی آنهاست . ایمنی ، دفاع جنگی سلامت و فضای اقلیمی ، جذابیت و مطلوبیت محیطی ، وضعیت زیستی ، چگونگی فضای سبز و جنگلها و عوامل موثر در هر کدام از عوامل ذکر شده وابسته به موضع و مکان شهر می باشد . چه بسیار شهرهایی که به علت دلگشایی مکان و مطلوبیت فضای طبیعی و محیطی"ملک سلیمان" و چه بسیار شهرهایی که به وسیله ی خشونت هوا و دلتنگی فضا به" زندان اسکندر" معروفند . مکان و موضع شهرها با موقعیت عمومی آنها در یک منطقه یا کشور فرق می کند . مکان شهرها مربوط به ویژگی های فضای طبیعی و محیط زیستی آنهاست. به عنوان مثال شهری در دلتا یا دهانه ی رودخانه ای استوار است
( ونیز و آبادان ) یا شهری در تنگه ی کوهستان قرار گرفته است ( ماکو) یا برشیب بلند پایه ی کوه ( ماسوله ) و یا بر دشت وسیع و همواری آرمیده ( نیشابور) و یا بر پوزه ی خلیج فارس ( بوشهر ) و دهانه ی مرداب ( انزلی ) قرار گرفته است این مکانها و توپوگرافی آنها همواره بر کیفیت زیستی محیطی موثرند برساختار و سیمای شهرها نیز موثرند.
1-1-3: تهران و آب و هوای آن :
شهر تهران از زمان قاجاریه به علت خوش آب و هوا بودن و داشتن باغها و تفرج گاههای بسیار مورد توجه شاهان و شاهزادگان وقت قرار گرفت و از آنجایی که اقامت در هر محلی نیاز به جذب امکانات می باشد کم کم با گردآوری امکانات و ساختمانهای اداری و کاخهای سلطنتی و عمارتها، تهران شکل می گیرد . این شهر در موقعیت کوهستانی قرار گرفته و از طرفین در محاصره کوهها می باشد ، با گسترش تهران افزایش جمعیت یکی از مشکلات اساسی این شهر شد که این افزایش جمعیت موجب آلودگی محیط زیست نیز گردید و تهران کنونی فقط منوط به شهر تهران نمی باشد بلکه حاشیه نشین ها و شهرستانهای اطراف نیز جزئی از تهران محسوب می شوند. آب و هوای تهران خشک و سرد می باشد . در فصلهای تابستان هوا گرم و خشک است و در فصل زمستان هوا سرد می باشد ولی به علت این که شهر تهران در دامنه های البرز واقع گردیده است آب و هوای خوش و خوبی دارد و در بعضی اوقات بارشهای برف و باران بسیار خوبی دارد . با این همه وسایل نقلیه و ماشینهایی که در تهران وجود دارد باعث شده که آلودگی شدیدی در برخی از روزها بوجود آید که اوج آن در فصل زمستان می باشد ولی در بعضی از اوقات کم نیز ، هوای تهران بسیار خوب و لطیف می شود .
1-1-4: توپوگرافی پهنه ی تهران :
اگر یک مقطع شمالی – جنوبی از پهنه ی تهران را ترسیم کنیم چهار منطقه از نظر مرفولوژی زمینی مشاهده می شود :
در بالاترین حد شمالی ارتفاعات البرز ( کوهستان شمیرانات ) به صورت یک توده سنگی بسیار رفیع دیواره ی شمالی فضای تهران را تشکیل می دهد بلندترین قله ی این کوهستان توچال با 3933 متر بر تمام فضای شهر و منطقه ی تهران مشرف است . منطقه ی دوم دامنه های البرز است که به تپه ماهورهای پایکوهی منتهی می شود و دره های کوهستانی این دامنه ها تشکیل یافته اند مانند : اوین ، درکه ، نیاوران ، حصارک ، سوهانک .
منطقه سوم جایی است که بخش اصلی تهران بر آن مستقر شده است . خاکهای شنی و ماسه ای مربوط به این ناحیه است . چهارمین منطقه دشتهای هموار شهریار و ورامین است که از خاکهای آهی و رسی با بافت ریز پوشیده شده است و زمین های کشاورزی منطقه را تشکیل می دهند.
منطقه شمالی و جنوبی پهنه ی تهران از نظر شیب بندی به پنج منطقه تقسیم می شود :
1) در دامنه ی کوهستان شمیرانات با شیب 10 تا 15 درصد .
2) از تجریش تا تپه های عباس آباد با شیب متوسط 3 تا 5 درصد .
3) از عباس آباد تا خیابان انقلاب ( محور اصلی شرقی – غربی تهران است )
4) از انقلاب تا نزدیکی ری با شیب 2 درصد .
5) از ری تا ورامین با شیب بسیار ملایم 1 درصد که تا کناره کویر ادامه می یابد .
شیب دشت تهران و جنس خاک و زمین شناسی آن باعث شده است که تمامی آبهای سطح الارضی و تحت الارضی ناحیه به سمت دشتهای جنوبی تهران جریان می یابد . همین شرایط موجب توسعه ی زراعت و باغداری در نواحی جنوب دشت تهران شده است آب قنوات تهران در محدود ه ی معینی از خطوط شیب دشت ظاهر شده اند . تهران از آغاز پیدایش خود تا مدتها در پایین دست مادر چاه قنوات در موضع نخستین و خاستگاه نخستین باقی مانده است . از لحاظ زلزله خیزی منطقه ی تهران ، یک منطقه از مناطق زلزله خیز البرز مرکزی محسوب می شود ، بزرگترین گسل فعال البرز مرکزی مشهور به گسل " مشا – فشم " در مناطق فیروز کوه ، دماوند ، مشا ، واقع در جنوب گردنه ی امامزاده هاشم ، پیست اسکی آبعلی ، لواسان ، افجه ، فشم تا شهرستانک ادامه می یابد . یکی از بزرگترین شاخه های این گسل به نام گسل شمال تهران در ناحیه ی لواسان از آن جدا شده و کاملا در جهت شرقی – غربی از لشکرک و گردنه ی قوچک به نیاوران، شمیران و کن امتداد می یابد .
دنباله ی این گسل در حوالی شهر کرج نیز دیده می شود ، گسل دیگری که در منطقه ی تهران مشاهده می شود گسلی است که از جنوب کهریزک عبور می نماید پس از گذشتن از دشت ورامین از حاشیه ی جنوی ارتفاعات کوه سرخ در دشت تهران ادامه یافته و پس از عبور از شرق منطقه ی شهریار در حوالی به گسل شمال تهران متصل می شود .
1-1-5 : جریان اقلیمی در فضای تهران
در ساخت کلی تهران سه عامل کوه و کویر و بادهای مرطوب غربی موثرند . کوه تعدیل کننده ی مناطق دامنه ای و دره های کوهپایه ای است . نسیم لطیف و خنکی که از شبانگاهان تا بامداد از کوه به دست می وزد ، زندگی را عرصه های شمالی تهران مطبوع می سازد اما این بادها به صورت نزول کننده از دره های خنک به سوی دشتهای گرم جریان یافته و در سطح شهر به بادهای گرم بیابانی ملحق میشوند این جریانهای کند هوا در شب و روز بین کوه و دشت به آهستگی در حرکتند اما در فضای دشت بادهای غربی و کویر هم موثرند متاسفانه میزان نفوذ بادهای غربی بدان پایه نیست که بتوان نقش منفی کویر را در هوای تهران خنثی کرد ، بادهای خشک نیز فصل تابستان را پر از گرد و غبار می کند .
1-1-6 : مناطق مسکونی
شهر تهران از سه بخش کلی : جنوب ، مرکز شمال تشکیل شده که بیشترین تراکم جمعیت در مرکز ، بعد از جنوب و بعد از آن هم در شمال شهر می باشد .
شهر تهران به 22 منطقه ی شهری تقسیم شده است که مناطقی که در محدوده ی مرکز شهر قرار دارند بیشترین تراکم جمعیت را دارند و به علت این که بازار و مغازه های اصلی شهر و دفاتر ادارات و کارخانه ها در این محدوده واقع شده اند ، خیل عظیمی از مردم مناطق دیگر هم به این مناطق می آیند برای همین ارجحیت مترو در همین مناطق بوده است . مترو در این قسمتها از ایستگاه صادقیه تا میدان امام خمینی و از ایستگاه هفت تیر تا ایستگاه خیام احداث شده است و بقیه ی آن یعنی از میدان امام خمینی تا ایستگاه دردشت هم تا 2 سال آینده به بهره برداری خواهد رسید .
مناطق جنوب شهر هم بعد از مناطق مرکزی شهر ، بیشترین تراکم جمعیت را دارند . که مترو در این قسمتها از ایستگاه خیام تا ایستگاه شهر ری احداث شده و بقیه ی آن نیز تا حرم مطهر امام خمینی و بهشت زهرا می باشد .
مناطق شمالی هم که مناطق مسکونی آن از بقیه ی مناطق شهر ، تراکم جمعیت کمتری دارند و مترو در این مناطق از ایستگاه هفت تیر تا ایستگاه میرداماد احداث شده و بقیه آن نیز تا ایستگاه تجریش تا سه سال آینده افتتاح خواهد شد .
1-1-7 : راههای ارتباطی
راههای ارتباطی در تهران زیاد و خیابانها و بزرگراههای زیادی در سطح شهر قرار دارد و نیز طرح های زیادی برای احداث خیابانها و بزرگراههای جدید وجود دارد . ولی این راهها و راههای جدید برای شهر بدین بزرگی که 700 کیلومتر مربع می باشد و شهری با جمعیت 8 میلیون نفر باز هم کم می باشد . در ضمن محل کارآموزی از طریق بزرگراه رسالت و در حوالی چهار راه دردشت انجام گرفت .
1-1-8: صنعت
صنعت در تهران از بقیه ی مناطق کشور پیشرفته تر و جلوتر می باشد . به علت وجود شرکتها و کارخانه های بسیاری که در گوشه و کنار تهران واقع شده اند آن را به شهری صنعتی تبدیل کرده است .
1-1-9 : کشاورزی
به علت این که تهران شهری است که در دامنه های البرز واقع شده خاک بسیار خوبی برای محصولات کشاورزی دارد و کشاورزی در تهران مخصوصا در مناطق جنوبی رونق دارد .

1-1-10: رودخانه ها
در تهران دو رودخانه ی مشخص و پرآب جریان دارد که آب شرب و آب کشاورزی را تامین می کند این دو رودخانه ، کرج و جاجرود هستند که بر روی رودخانه ی کرج سد کرج و بر رودخانه ی جاجرود ، دو سد لتیان و لار وجود دارد و آب تهران را تامین می کند . حوزه ی آبریز تهران از خط راس توچال تا شهرری ادامه داشته و مسافتی در حدود 700 کیلومتر مربع را دارا می باشد . میزان بارندگی درصد سال اخیر بین 90 تا 390 میلیمتر و به طور متوسط حدود 230 میلیمتر در سال بوده است . قسمتی را که از آن به عنوان دشت تهران نام برده می شود حدود 600 کیلومتر مربع وسعت داشته و آب مصرفی آن حدود 360000 متر مکعب در روز است و سدهای تهران ، آبی در حدود 740 میلیون متر مکعب در سال را ذخیره می کنند .
1-2) زمین شناسی :
1-2-1: موقعیت زمین شناسی تهران
تهران بین دو ناحیه ی جغرافیایی زیر قرار گرفته است :
1- رشته کوه جوان البرز ، متشکل از سنگهای پالئوزوئیک ، فروزوئیک ، ترسید که در دوره ی کوهزایی آلپ ظاهر شده و حرکت بالا رونده ی آن تا کنون ادامه دارد .
2- فلات ایران مرکزی که ناحیه ی قاره ای نسبتا آرامی می باشد . تهران از شمال به کوه های البرز مرکزی و از شرق به کوههای سه پایه ، از جنوب به دشت ری و از غرب به دشت کرج محدود می شود . ارتفاع زمین از جنوب به شمال شهر از 1100 به 1700 متر متغییر است . شیب زمین یکنواخت نبوده و در بخش شمالی شهر شیب متوسط زمین تندتر است . بخشی از تهران با ارتفاع 1200 متر به نام " کوهپایه های تهران " معروفند از این ارتفاع به پایین شیب زمین کم و یکنواخت بوده و به نام " دشت تهران " نامیده می شود این دشت در شمال فرونشت ری قرار دارد که بخشی از حاشیه شمالی فلات ایران مرکزی می باشد . کوهپایه و دشت تهران از رسوبات رودخانه ای و سیلابی ناشی از فرسایش کوههای البرز تشکیل شده اند . این رسوبات اغلب دانه بندی جور نشده ای داشته و ابعاد دانه ها از شمال به جنوب ریزتر می گردد.
1-2-2: موقعیت تکتونیکی تهران
موقعیت تکتونیکی تهران به شرح زیر می باشد :
کوهپایه تهران تحت تکتونیک بسیار زمین قرار گرفته است .
تپه ها فرونشستها برطاقدیسها و ناودیسها که خود موازی با امتداد رشته کوه البرز می باشند تحت شرایط تکتونیکی زمین منطبق بر آن می باشد .
وضعیت فوق حاکی از قرار گرفتن یک تکتونیک نرم ( رسوبات دوران چهارم ) بر روی بستر سنگی زیرین است که هر طاقدیس و ناودیس در سطح بر روی یک گسل قائم در عمق قرار دارد .
گسلهای موجود در سطح شهر تهران معمولا شکستگی هایی با بالا آمدگی کم می باشند که سازندهای مختلف را در تماس با هم قرار نمی دهند.
تقسیم بندی گسلهای تهران از نقطه نظر خطر زمین لرزه :
– گسلهای اصلی و لرزه زا ( به طور بیش از 10 کیلومتر )
– گسلهای متوسط ( به طول km10-2)
– گسلهای فرعی (کوتاهتر از km2)
گسلهای اصلی و لرزه زا گسلهای جوانی با طول بیش از km10 در آبرفتهای منطقه ی تهران بزرگ دیده می شوند بخش اعظم خطوط متروی تهران در سازند آبرفتی کوارترنر جدید بوده ، که تحت تاثیر حرکات تکتونیکی قرار نگرفته اند .
1-2-3: زمین شناسی گستره ی تهران
رسوبات آبرفتی تهران که از کوهپایه های البرز تا کناره ی کویر جنوبی تهران گسترش دارد حاصل فعالیت های رودخانه ها و سیلابهای فصلی جریان یافته از کوههای البرز می باشند .
این رسوبات از قدیم به جدید عبارتند از :
– سازند آبرفتی هزار دره
– سازند آبرفتی ناهمگن شمال تهران و سیلتهای رسی هم دوره اینها در کهریزک
– سازند آبرفتی تهران
الف ) سازند آبرفتی هزار دره
این رسوبات که در گستره ی کن ، اوین ، قیطریه ، عباس آباد و گردنه ی قوچک گسترش دارند از کنگلومرای همگن با قلوه سنگ شن و ریگ تشکیل شده و دانه ها توسط سیمانی از جنس سیلیت و آهک و رس کاملا به هم جوش خورده و کمبود یا نبود تخلخل در این سازند مشکلاتی را برای بعضی مناطق مسکونی نظیر قیطریه ، زرگنده و شمال گیشا پدید آورده است . این سازند رسوبات رودخانه ای – سیلابی بزرگ بوده که از شمال شرق به سمت جنوب شرق و از میان کوههای البرز به قسمت جنوب جاری بوده اند . براساس نقشه کفیل و جونز در سال 1968 جهت جریانهای آورنده ی مواد رسوبی سازند بیشتر از روخانه ی جاجرود بوده البته رودخانه ی کن نیز به رسوب نوشته های سازند کمک نموده است .
از ویژگی های بارز این سازند عبارتند از :
1- ضخامت زیاد ( حدود 1200 متر) و همگنی آنها ژ
2- لایه بندی منظم
3- اندازه ی مشخص قلوه ها ( cm25-10) و درجه ی آلتراسیون بالا
4- سیمان خوب و سخت شده
5- رنگ خاکستری روشن
6- شیب زیاد لایه ها و چین خوردگی زیاد آنها
7- شکل نیمه مسدود قلوه ها و جنس آنها که 90 درصد از سازند کرج و 10 درصد دیگر از دیگر سنگها است .
در فاصله ی زمانی پیش از رسوبات سازند آبرفتی ناهمگن شمال تهران نیروهای وارد درجهت شمال شرقی – جنوب غربی سبب چین خوردگی شدید و گسلش سازند آبرفتی هزار دره و تشکیل چینهایی با امتداد شرقی – غربی – جنوب شرقی شده است . بیشتر چین های موجود در سازند آبرفتی هزار دره نامتقارن بوده و یالهای شمالی دارای شیب زیاد و یالهای جنوبی شیب کمتر است .
ب) سازند آبرفتی ناهمگن شمال تهران
این سازند امروز به همان صورت اولیه خود برجا و به شکل تپه های بلند در کوهپایه تهران از جمله در باغ فیض ، شهرک غرب دانشگاه شهید بهشتی ، جاده قدیم شمیران رخنمون دارد و ضخامت آن حدودا به 60 متر می رسد این سازند مخلوطی است از قلوه سنگ و شن و ریگ و رس و گاهی هم بلوکهای درشت پراکنده که به طور نامتجانس همراه با رس و ماسه می باشند .
تجمع این رسوبات در طی جریانهای بزرگ و قوی شاید کم عمر صورت گرفته و به همین دلیل از نوع نهشته های جور نشده با سخت شدگی کم می باشند همچنین به علت ناهمگن بودن و تغییرات لایه به لایه خاک دارای خلل و خرج و مقاومت مکانیکی بسیار نامنظم است بخشهایی از این سازند که حاوی مواد آهکی هستند چسبندگی زیادی داشته و مقاومت بالایی از خود نشان می دهند و ویژگی های این سازند عبارتند از :
1- کنگلومرایی است جور نشده یا دارای دانه بندی سخت و ناهمگن .
2- اندازه متغیر قلوه ها از چند سانتی متر تا چند متر که در سیمان از ماسه و سیلیت قرار دارند .
3- رنگ آنها تیره تر از آبرفتهای A است .
در زمان رسوبگذاری سازند سیلابها و شرایط آب و هوایی سرد و ریزشهای جوی فراوان وجود داشته و این سیلابها می توانسته در فرونشست جنوب تهران ایستاب گسترده ای را تشکیل دهند و رسوبگذاری دانه ریز و و دور از کوهپایه موجب تشکیل سلیتهای رسی کهریزک شده باشند بنابراین اینها معادل جنوبی سازند بوده که در شمال بوسیله ی دامنه جنوبی مخروط افکنه های سازند آبرفتی تهران و در گستره ای از کهریزک بوسیله ی پوشش بسیار نازکی از رسوبات دانه ریز ، آبرفتهای کنونی پوشیده شده اند رنگ این رسوبات تقریبا کرم است .
ج) سازند آبرفتی تهران
این سازند به طور کلی نهشته های سیلابی رودخانه ای جور نشده بود و عموما محصول مخروط افکنه های کرج ، جاجرود کن و نیز باغ فیض ، تجریش ، سوهانک و فرحزاد می باشند .
سن اینها بین 10 تا 50000 سال تخمین زده و ضخامت آنها 60 متر گزارش شده است اما به طور متوسط حدود 30 متر ضخامت داشته و بخش گسترده ای از شهر تهران بر روی این سازند بنا شده است . رسوبات این آبرفتها به وسیله ی رودخانه های بزرگ و قوی و شاید کم عمر صورت گرفته است .

1-3- دلایل ساخت مترو
افزایش روز افزون مسافرتهای شهری که به نوبه ی خود افزایش وسایل نقلیه را به دنبال دارد ، از طرفی مسئله آشفتگی شهری و از طرف دیگر آلودگی بیش از حد هوای شهر را سبب گشته است .
با توجه به افزایش چشمگیر جمعیت تهران وضعیت سیستمهای خدماتی از قبیل تلفن و سیستمهای حمل و نقلی ،این شهر نیز از زیانهای فوق در امان نبوده است . آمارهای موجود بیانگر این واقعیت هستند که روزانه هفت میلیون نفر در تهران جابجا می شوند که از این تعداد شرکت واحد 23% کل افراد ، مینی بوس ها معادل 13%، تاکسی ها به میزان 20% ، اتوبوس سرویس 4% ، موتورها 12% و کل افرادی که توسط اتومبیل شخصی جابجا می شوند 28% هستند .
علاوه بر خساراتی که ناهنجاری ترافیک در تهران از طریق تصادفات ، تاخیر سفرها به جای می گذارد ، زیانهای زیست محیطی حاصل از آن نیز خطری است جدی که هنوز به طور کامل توسط کارشناسان به مردم شناسانده نشده است . به هر حال آن چه مسلم است این است که تمام این مشکلات مواجه بوده اند و آنها مترو را به عنوان یک راه حل برگزیده اند وجود دلایلی که در زیر مطرح خواهد شد و همچنین مطالبی که در بالا به آن اشاره شد باعث ساخت مترو شد که روز به روز به مرحله جدی تری می رسد .
1- ترافیک سنگین شهری که با راههای زیر زمینی مترو این مشکل حل می گردد.
2- اتلاف وقت حدود 15 ساعت برای هر نفر ( برای جمعیت 10 میلیونی تهران ، 15 میلیون ساعت در روز )
3- موتور مترو برقی است و به دلیل توانایی متخصصین ایرانی در به هم بستن و تعمیر آن، هیچ گونه وابستگی ای به وجود نمی آورد .
4- به دلیل برقی بودن مترو ، آلودگی محیط کمتر است .
5- به علت دقیق بودن زمان حرکت و توقف مترو ، وجود آن باعث افزایش وقت شناسی می گردد.
6- مترو سوختی مصرف نمی کند و به ازای هر نفر از اسراف 7% لیتر سوخت جلوگیری می کند .
1-4) تاریخچه ی احداث مترو درجهان :
راه آهن زیر زمینی که در بسیاری از نقاط جهان به Under Ground یا مترو معروف می باشد یک سیستم حمل و نقل سریع السیر زیرزمینی یا رو باز است که از طریق چندین ایستگاه امکان جابجایی مسافران را در داخل شهر فراهم می سازد .
مبتکر مترو در جهان آندوه فالدنژ فرانسوی است .طبق نقشه او خیابانها تا عمق 10 متری کنده می شدند که کالسکه از زیر خیابانها عبور می کرد . بعد از او فرانسوی دیگری به نام دوبا که به آمریکا مهاجرت کرده بود ، امتیاز ایجاد متروی نیویورک را بدست آورد . اولین قطار زیرزمینی در سال 1863 میلادی در لندن بکار رفت ولی به علت دود ناشی از سوخت ذغال سنگ هوای تونل آلوده می شد . در سال 1900 اولین متروی پاریس ساخته شد . اما جنگ جهانی ساخت آن را متوقف کرد و تا پس از جنگ جهانی دوم چندان توسعه نیافت . اما بعد از آن به دنبال پیدایش تحولات صنعتی و دگرگونی های تکنولوژی در امر حفاری پیشرفت مترو آغاز شد . در نگاهی به متروهای موجود در شهرهای بزرگ جهان در می یابیم که متروی لندن قدیمی ترین ، متروی نیویورک طولانی ترین و متروی مسکوزیباترین و پرمسافرترین متروهای جهان اند .
1-5) تاریخچه متروی تهران
از هنگانی که اولین قطار شهری در سال 1863 میلادی در لندن به کار افتاد تا زمان حاضر که اکثر شهرهای مهم دنیا دارای شبکه های مترو و قطارهای سریع السیر بین شهری هستند 142 سال می گذرد .
اولین قطار مترو به یک موتور بخار مجهز بود که سوخت آن از زغال سنگ تامین می شد و دود ناشی از این سوخت ، تونل های مترو را آلوده می ساخت و از طریق لوله هایی مثل لوله بخاری به خارج هدایت می شد.
اولین طرح شبیه به متروی امروزی که برای تهران طراحی و اجرا شد ، طرح واگن اسبی بود که از حرم حضرت عبدالعظیم تا میدان حر امروزی کشیده شده و تا سال 1310 نیز دایر بود .
در مهرماه 1353 مطالعات مربوط به حل مشکلات ترافیک متروی تهران توسط شرکت های مشاور خارجی از جمله سوفرتو منتج به پیشنهاد سیستم اتوبان – مترو ( با 7 خط ) گردید . بر اساس این مطالعات احداث مترو به عنوان اساسی ترین راه حل بهبود ترافیک تعیین گردید.
شرکت های فرانسوی از سال 1356 عملیات اجرایی احداث خط 1 مترو را در اراضی شمال تهران (بزرگراه شهید حقانی کنونی ) آغاز نمودند.بخشی از وظایف شرکت ها به عنوان مهندسین مشاور راه آهن شهری تهران و حومه به شرح زیر بوده است :
کلیه مطالعات فنی شامل عملیات نقشه برداری و شناسایی زمین ، تهیه پرونده های توصیفی و کاربرد ومشخصات فنی و نقشه های اجرایی و تدارک انعقاد قرارداد با پیمانکاران و نظارت بر عملیات ساختمانی ، نظارت بر ساخت و نصب تجهیزات ثابت و وسایل محرکه ، تهیه آیین نامه ها و برنامه های بهره برداری و آموزش کادر ایرانی …
عملیات ا جرایی مترو تا آذر 59 نیز ادامه یافت ولی در این زمان و درپس از جریانات انقلاب نمایندگان شرکت های خارجی ایران را ترک نمودند و در اواخر سال 60 هیئت وزیران توقف کامل طرح توسط مشاوران خارجی را اعلام نمود.
در سال 63 پس از ارائه گزارشی از طرف جمعی از کارشناسان توانمند و مستعد ایرانی در خصوص لزوم احداث مترو، در فروردین ماه 64 هیئت وزیران اجرای طرح متروی تهران را تصویب وفعالیت های مترو مجددا در تهران آغاز شد.
برنامه اول مترو : شامل احداث خط 1 ( میرداماد – حرم مطهر ) خط 2 ( دردشت – صادقیه ) و مسیر برون شهری خط 5 ( تهران – گلشهر ) جمعا به طول 90 کیلومتر با 52 ایستگاه می باشد.
فعالیت های اجرایی این برنامه از سال 1366 با عقد مشارکت مدنی با سیستم بانکی آغاز گردید . در حال حاضر 72 کیلومتر از این خطوط با 36 ایستگاه در حال بهره برداری است و تا پایان سال 84 باقیمانده خطوط برنامه اول نیز به بهره برداری خواهد رسید و بدین ترتیب تهران مقام نوزدهم را در سطح شهرهای صاحب مترو در جهان بدست خواهد آورد .
برنامه دوم مترو : این برنامه شامل طرح توسعه خط 1 از ایستگاه میرداماد تا میدان تجریش ، احداث خط 3 از منطقه ازگل تا شهرک ولی عصر در جنوب غرب تهران ، احداث خط 4 از میدان شهید کلاهدوز تا شهرک اکباتان و طرح توسعه خط 2 از دردشت تا پارک جنگلی سرخه حصار می باشد .
ساخت و بهره برداری از خطوط مترو در برنامه دوم از سال 84 شروع و تا سال 1390 ادامه خواهد یافت . با اتمام برنامه دوم طول احداث خطوط مترو به 2/164 کیلومتر و 121 ایستگاه خواهد رسید و در حدود 3 میلیون از سفرهای شهر تهران به وسیله مترو انجام خواهد شد .

1-6) تفاوت های متروی تهران با متروی کرج
متروی تهران کرج با متروهای زیرزمینی تهران تفاوتهای بسیاری دارد . همانطور که گفته شد متروهای تهران زیرزمینی هستند ولی متروی تهران کرج روی زمین می باشد . این مترو برخلاف متروهای تهران که از برق 750DC استفاده می کنند . از برق 20 کیلووات ACاستفاده می کند . که عمل یکسوسازی در داخل واگن قطار صورت می گیرد و برق V750 توسط ترانسهای داخل قطاربه KV25تبدیل میشود این مترو به جای استفاده از ریل سوم که در قطارهای زیرزمینی استفاده می شود از شبکه ی بالاسری استفاده می کند .علت استفاده از این سیستم در این قطارها ، سرعت بالاتر و قدرت بیشتر قطارهای تهران مهرشهر می باشد. در متروهای زیرزمینی از کفشک برای انتقال برق به داخل قطار و موتورها استفاده می شود ولی در متروی تهران مهرشهر از وسیله ای به نام پانتوگراف که در بالای سر قطار قرار دارد این عمل صورت می گیرد و انرژی الکتریکی به داخل قطار انتقال پیدا می کند . قطارهای زیرزمینی یک طبقه بوده و دارای 7 واگن می باشد اما قطارهای مهرشهر دارای واگنهای 2 طبقه بوده ، متروی تهران کرج از طریق شبکه ی بالاسری تغذیه می شود ، برای رساندن برق به این خط احتیاج به پستهای فشار قوی می باشد . که این کار توسط پست بنیاد رنگ یا S..S صورت می گیرد تغذیه این پست یک خط انتقال دو مدار KV270 از نیروگاه سیکل ترکیبی منتظر قائم می آید ، صورت می گیرد این پست علاوه بر تغذیه شبکه ی بالا سری دو پست دیگر که در طول خط قرار دارد و یکی در انتهای خط به نام s.p ( آزادی ) و دیگر در وسط خط ATP ( ورد آورد ) را انجام می دهد . همانطور که قبلا گفته شد برای انقال برق به قطار احتیاج به سیستمی است که این در شبکه ی بالاسری خلاصه شده است که انرژی از طریق پانتوگراف به قطار منتقل می شود .
1-7) کلیاتی در مورد متروی تهران :
بیشترین سرعت متروی تهران 120 کیلومتر در ساعت و سرعت متوسط آن 28 تا 43 کیلومتر در ساعت می باشد .
توقف در ایستگاههای مترو 20 تا 30 ثانیه در انتهای خط 3 الی 4 دقیقه خواهد بود .
فاصله ی بین ایستگاهها به طور متوسط 900 متر بوده و این فاصله از 850 تا 1200 متر نیز متغییر می باشد .
طول هر ایستگاه 141 متر بوده که قطار به طول 140 متر در آن توقف می نماید .
شتاب مجاز جهت راحتی مسافر درهنگام حرکت و توقف معمولا بین 5 تا 35/1 متر بر مجذور ثانیه می باشد .
موتور مترو بوسیله ی جریان برق کار کرده و بیشتر واگن ها موتور دار می باشند .
برق مورد نیاز مترو از سه پست فرح آباد دوشان تپه و الستوم تامین خواهد شد و در موقع خطر برق در نیروگاههای محلی سه گانه برق اضطراری به کار می افتد .
حداکثر تعداد واگن ها در هر قطار به 11 واگن می رسد .
طول هر یک از واگن های مترو 11 تا 15 متر عرض آنها 4/2 تا 4/3 متر و ارتفاع آنها 41/2 تا 2/3 متغیر است .
هر واگن مجهز به 44 تا 66 صندلی می باشد و ظرفیت نشسته و ایستاده هر واگن بین 175 تا 200 مسافر است بدین ترتیب یک قطار با 10 واگن می تواند 2000 مسافر را جابجا کند .
فاصله ی ریلها مانند راه آهن 435/1 متر بوده و شعاع قوس ها حداقل 100 تا 150 متر می باشد .
حداکثر شیب خطوط 5 درصد می باشد .
1-8) تاسیسات مکان کارآموزی :
تاسیسات ایستگاه ها و تونل ؛
شامل :
1- برق رسانی و روشنایی
2- تهویه
3- جمع آوری و دفع فاضلاب و آبهای سطحی
4- اطفاء حریق
5- سیستم آبرسانی

فصل دوم
ارزیابی بخش های مرتبط
با
رشته ی علمی کارآموزی

2-1)ایمنی
بعلت فقدان سطوح تقاطع و محدودیت ورود ، ایمنی در تونلها بیشتر از مسیرهای باز است و مسافرتهای ریلی 45 برابر ایمن تر از سفرهای جاد ه ای است .
در تحقیقی که 689 تونل را در چهار گروه اساسی ( طول ، قابلیت دسترسی ، سطوح ترافیکی و ویژگی زیر ساخت ریل ) تقسیم بندی کرده بودند ، توصیه قرار گرفتن 272 تونل در گروه A و 307 تونل را در گروه B برمبنای مشخص نبود مدیران می بایست هزینه و فوائد ممکنه بهسازی 84 تونل را در گروه C بررسی می کردند . برای 26 تونل در گروه D که اغلب آنها طولی بیش از 3000متر دارند چندین روش بهسازی توصیه شده بود ، که شامل : روشنایی بهتر ، تهویه ، علائمی برای خروجی های اضطراری ، تاسیسات مخابراتی پیوسته و در مواردی تعبیه پیاه رو بود . بعضی از این توصیه ها هم اکنون در حال اجرا است . اما بیشترین خطری که متروی ما را تهدید می کند وقوع آتش سوزی است که اقداماتی جهت پیشگیری آن ارائه می کنیم ؛
اقدامات پیشگیرانه
1- پرسنل پیمانکار و غرفه داران ملزم به گذراندن آموزشهای ایمنی و اطفاء حریق می باشند .
2- پرسنل ایستگاه باید با توجه به موقعیت غرفه ها و داکت هواسازها و فضای معماری ایستگاه بهترین وضعیت سه هوا ساز را تشکیل دهند .
3- برای جلوگیری از حرکات پیستونی قطار و گسترش حریق در مواقع آتش سوزی برطبق دستور العمل موجود تدابیری اندیشه شود .
4- آموزشهای مستمر جهت پرسنل امور ایستگاهها در زمینه سیستم Fire man box تشخیص صحیح و فعال نمودن به موقع هواسازها .
5- تا زمان حضور آتش نشانی و پرسنل ایمنی در ایستگاه در محل حادثه از ورود افراد متفرقه در محل جلوگیری کرده تا وضعیت باقیمانده دستخوش تغییرات نگردد.
6- از دستکاری کابل برق در فضاهای موجود خودداری شود .
2-2) تهویه
در سیستم مترو منابع تولید حرارت عموما تجهیزات الکتریکی و قطارها و افراد هستند ، انرژی الکتریکی که جهت حرکت قطارها و کارکردن دستگاهها و روشنائی و غیره مصرف می شود .
در نهایت به صورت گرما به داخل ایستگاه ها و تونل رها می گردد ، گرما ممکن است به صورت جزئی یا تماما به بیرون دفع شود و این دفع می تواند توسط دیوارها ، سقف ، کف ایستگاه و تونل باشد .
وقتی که درجه حرارت فضای داخل بیش از درجه حرارت هوای بیرون باشد و یا بوسیله تهویه طبیعی ( جابجائی طبیعی هوا از طریق شفت های هوا مشابه عمل دودکش )
و یا بوسیله ی اثر پیستونی حرکت قطار باشد ، دفع بیشتر گرما به بیرون علاوه بر روش های فوق بایستی توسط تهویه مکانیکی انجام شود تمام روشهای مذکور در مواقعی کاربرد دارد که هوای بیرون خنک تر از هوای داخل ایستگاه و تونل است . چنانچه درجه حرارت بیرون کمتر از درجه حرارت داخل نباشد و مجددا نیاز به دفع گرما باشد ، باید از دستگاههای سرد کننده استفاده نمود و اگر روشهای مذکور در دفع کامل گرما موثر واقع نشد درجه حرارت محیط داخل شروع به افزایش خواهد کرد .
تعادل گرمایی وقتی حاصل می شود که مقدار گرمایی وارد شده به داخل برابر مقدار گرمای دفع شده باشد به هر حال قبل از اینکه بار گرمائی ، سرمائی و تهویه بتوان حساب نمود لازم است رفتارهای دینامیکی کلیه پارامترها را تشخیص داد . پارامترهایی که شرایط محیط داخل و روشهای طراحی را تحت تاثیر قرار می دهد و همچنین روابط فیمابین آنها را اصولا مراحل هر سیستم گرمائی و سرمائی و تهویه سه عامل مورد توجه دارد ؛
1- معیار طراحی 2- تجزیه و تحلیل 3- کنترل
در تونل جهت تامین شرایط مناسب دمایی و رطوبتی از هواسازی و ایستگاهها و هواکش های میان تونلی استفاده می گردد.
2-3) سیستم نگهداری :
بدلیل شرایط مناسب زمین شناسی در قسمت انگلیسی برای نگهداری تونل های اصلی از سگمنت استفاده شده است ( بدون استفاده از راک بلت )
گر چه که نگهداری بخش های اصلی تونلهای قسمت انگلیسی توسط سگمنت انجام شد اما برای دالانهای میانبر یا مجراهای رهایی فشار (plslon RELIEF Ducts) از نگهداری فلزی استفاده شد .
2-4) روشهای حفاری تونل ؛
1- روش استفاده از ماشین آلات خاکبرداری ، تحت عنوان روش اتریشی یا ایرانی به شکل های box و یا نعل اسبی
2- استفاده از دستگاه زوکور که قابلیت حفاری ، خاکبرداری و نصب همزمان اجزای بتنی را دارا می باشد .
کلیه دسترسی ها به تونل از دو طریق شفت عمومی shaft و رمپ Ramp با شیب ملایم می باشد ، حفاری در این مقطع کاری به روش کندن با لودر و ریگلاز گوشه های کار و سقف می باشد و بوسیله ی دست توسط کارگر انجام می شود .

تونلهای ایرانی در 6 مرحله انجام می شود ؛
مرحله اول ؛ قسمت فوقانی
مرحله دوم ؛ قسمت تحتانی
مرحله سوم ؛ آرماتورگذاری
مرحله چهارم ؛ قالب بندی فلزی
مرحله پنجم ؛ بتن ریزی
مرحله ششم ؛ داکتهای کف جهت تاسیسات شهری و خود مترو
روشهای حفاری با ماشین حفار نیز عملیات حفر تونل در عمق 20 متری انجام می شود . حفاری در ماشین حفار توسط بیل و جکهای حرکت دهنده آن انجام می شود. بیل حفار با وزن حدود 120 تن جزو ماشین های سنگین است و از قسمتهای اساسی زیر تشکیل شده است ؛ ( که هر یک تحت زاویه 360 درجه دوران می کنند )
1- جک بوم (Boom) بیل حفار
2- جکهای دیپر ( Dipper)
3- جکهای حرکت طولی و انتقالی ( Travel)
4- باکت ( Backet )
2-5) آبکشی
یکی از مهمترین مشکلات در خاکبرداری و حفاری مسئله آبهای زیرزمینی و قنات ها می باشد هیچگاه نمی توان جلوی نفوذ آب را گرفت و باید با استفاده از روشهای مناسب آب را به محل های مورد نظر هدایت نمود ، برای این منظور در اطراف ایستگاه لوله های زهکشی که بالای آنها سوراخ می باشد کار گذاشته می شود و به این ترتیب آبهای زیرزمینی به داخل لوله ها می ریزند و این لوله ها به فاضلاب شهری متصل می شود . در محل هایی که قنات وجود دارد اگر قنات مترو باشد آنرا کور می کنند و اگر قنات دارای آب باشد مسیر آن را تغییر می دهند .
2-6) سیستم روشنایی ؛
بدلیل آنکه در ایستگاههای زیرزمینی و تونل از نورطبیعی نمی توان استفاده کرد لذا روشنایی در ایستگاهها و تونل از اهمیت زیادی برخوردار بوده و به دو سیستم عادی و اضطراری تقسیم می شود ؛
الف ) روشنایی عادی ؛ در کلیه اماکن تجاری ، فنی ، عمومی ، زیر سکوها و بطور کلی از ورودی ایستگاه تا داخل تونل و پایین ترین نقطه ایستگاهها تا هواکش های میانی تونل از این نوع روشنایی استفاده شده است .
تجهیزات سیستم روشنایی عادی ؛ 1- تابلوی برق 2- سیم ها و کابل های انتقال دهنده برق 3- جعبه تقسیم و ترمینال ها 4 – قاب ها و لامپهای تامین کننده روشنائی .
ب) روشنائی اضطراری ؛ از این سیستم در زمان قطع برق روشنائی عادی جهت تامین روشنایی به منظور هدایت مسافرین به خارج از ایستگاه ها و یا سوار شدن مسافرین به قطار در حد محدود استفاده می شود .
این روشنایی در شرایط عادی نیز زیر بار می باشد تا در مواقع اضطراری بدون فوت وقت ( روشنائی دائم و پایدار ) از این سیستم بهره برداری شود .
تجهیزات سیستم روشنایی اضطراری ؛ 1- باطری های تامین کننده جریان مورد نیاز مستقر در باطریخانه 2- دستگاه شارژ باطریها در حالت نرمال و همچنین تغذیه DC ورودی به اینورتو را تامین می نماید . 3- اینورتر ؛ دستگاهی که ورودی DC به خود را به خروجی AC متناوب تبدیل می نماید .
2-7) هوای فشرده
هوای فشرده ؛
در تونل حدفاصل میان دو ایستگاه هواکش هایی جهت تخلیه هوای داخل تونل به سطح خیابان قرار دارند و به نامهای Ve2, Ve1 معرفی می شوند .
2-8) ژئوتکنیک
واحد ژئوتکنیک مسئول انجام آزمایشات مختلف و مطالعات گوناگونی است که جهت آشنایی با فعالیت های واحد ژئوتکنیک شرح مختصری در مورد نحوه کاراین واحد ارائه می گردد.
2-8-1: بررسی های زمین شناسی
هدف از بررسی های زمین شناسی ، شناخت لایه بندی ، ترکیب و تنوع مطالعه آبرفتی تهران وتعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن به عنوان شالوده سازه مترو نیز تا حدودی تشکیل دهنده ی اجزاء ساخت بتن می باشد .
واحد ژئوتکنیک مترو از بدو تشکیل بر آن شده است تا به منظور راهگشای مجریان احداث تونلها و ایستگاهها با برنامه ریزی و تهیه دستورالعمل های مدون ، اقدام به حفاریهای شناسی ( به کمک ماشین حفار و یا روش مقنی گری) بنماید .
عملیات حفاری و نمونه گیری خاک زیر نظر زمین شناسان بخش کنترل گردیده و لاگ صحرایی چاهها تهیه می شود .نمونه های خاک عمدتا در محل تغییرات لیتولوژیکی اخذ شده اند پس از بسته بندی به آزمایشگاه مرکزی جهت انجام آزمایشات شیمیایی و مکانیک خاک انتقال می یابد ، لاگ ( ستون زمین شناسی و ژئوتکنیکی ) با جمع آوری مجموع اطلاعات حفاری در محل پروژه و نیز تابع آزمایشات آزمایشگاهی تهیه می گردد. در مرحله ی تکمیل گزارش عملیات شناسایی شرح موقعیت زمین شناسی طرح تفسیر ژئوتکنیکی لایه های خاک با استناد به آزمایشات و سپس نتیجه گیری و پیشنهادات لازم ارائه می شود .
2-8-2: بررسی های ژئوتکنیکی :
به منظور برآورد پارامترهای مکانیکی خاک ، مقاومت مجاز ، شیب ایستایی ترانشه ها و… به شناخت خاک زمین مورد استفاده در هر پروژه نیاز می باشد لذا مطالعات لازم جهت شناسایی موارد فوق به شرح ذیل انجام می گردد:
الف) انجام بررسی های اولیه
دراین مرحله با توجه به شناخت اولیه از زمین منطقه و مشخصات سازه ی مربوطه ( حداکثر ارتفاع – سطح باربر – میزان بارهای وارده و…)موقعیت و عمق گمانه های شناسایی جهت بررسی تعیین و درمحل مشخص می گردد.
ب) عملیات حفاری
پس از تعیین عمق و تعداد گمانه های شناسایی عملیات حفاری به 2 روش دستی و ماشینی در محل انجام گردیده و نوع و جنس خاک و نحوه ی لایه بندی آن مشخص می گردد. جهت تعیین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی خاک نیز در محل یک سری آزمایشات صحرایی و همچنین از درون چاههای شناسایی نیز نمونه گیری به عمل می آید. بعد از عملیات حفاری و بعد از این که نوع و جنس خاک و نحوه ی لایه بندی آن مشخص گردید ، گروه نقشه برداری برای مشخص کردن نقشه تونلهای مترو، شروع به کار می کنند که مسیرهایی که مترو باید از آنجا عبور کند و نیز مکان ایستگاهها را مشخص می کند و نقشه مربوط به آن را می کشند و بعد از اتمام این کارها و آماده شدن نقشه مربوط کار بعدی ، احداث تونلهای مترو و ایستگاههای آن است که در بخش بعدی توضیح داده می شود .
2-8-3:بررسی های نقشه برداری
گروه نقشه برداری در اوایل سال 1365 با تعداد چند نفر آغاز به کار نمود و به تدریج 25 نفر که حداکثر 2 نفر در کارگاه می باشد به کار ادامه داده و با استخدام سه مهندس نقشه بردار که سرپرستی و نظارت نقشه برداری کارگاهها را به عهده گرفتند نظم خاصی گرفت .
وظایف واحد نقشه برداری به شرح ذیل خلاصه می شود :
1- کنترل نقاط زمینی و کنترل محاسبات کلیه ی مسیرها و کارهای اجرایی در ارتباط با مسائل نقشه برداری .
2- کنترل کلیه عملیات نقشه برداری کارگاهها .
3- تعیین و اظهار نظر در مورد صلاحیت مشاورین نقشه برداری .
4- کنترل کیفی کارهای ارجاعی به شرکتهای مشاور نقشه برداری .
5- اظهار نظر درباره ی تهیه ی نقشه ها .
6- تهیه برنامه نقشه برداری جهت کارهای اجرایی آینده .
7- تحقیق و اجرای عملیات میکروژئولوژی در ارتباط با مسائل ژئوتکنیک.
8- برآورد و تهیه ی تعرفه های نقشه برداری .

شکل 2-2 – الف – دستگاه TBM

شکل 2-2 – ب – دستگاه TBM در زمینهای مختلف

2-9 روشهای حفاری تونل توسط TBM
2-9-1: مفاهیم اساسی در خصوص ماشین حفاری TBM و ماشین پشتیبان SM:
در تلاشی که هدف آن تسهیل و مکانیزه کردن بخشی از عملیات تونل سازی بود ، صنعت مهندسی عمران شروع به تهیه و ساخت دستگاهها و ماشین آلاتی نمود که همانند ماشین های تولیدی در عمل از سیستم های مکانیزه و اتوماتیک بهره گیرند. در طول 25 سال گذشته ، این صنعت به طور مداوم محصولات و ساخته های خود را توسعه داده و دامنه فعالیت های آنها را گسترش داده است به طور کلی ، ماشین های تونل سازی دواراند و این ماشین ها از طریق دهانه برنده و یا چرخ و مته بران خود با کل مقطع تونل سازی دواراند و این ماشین ها از طریق دهانه برنده و یا چرخ و مته بران خود با کل مقطع تونل در مواجهه می باشند و یا با بخشی از این سطح مقطع تونل را توسط تجهیزات مناسب حفاری می نمایند در طول مرحله ی حفاری، ماشین به طور مرتب و مستمر و یا به صورت افزایشی به سمت جلو پیش می رود . ماشین TBM ( برای کار در صخره های سخت) و ماشین SM ( برای خاک های نرم ) هدف واحدی را دنبال می کنند و باید عوامل زیر همواره تحت مراقبت باشند .
– تضمین و مراقبت سیستماتیک و اتوماتیک از روند حفاری لایه های زیرین خاک
– فراهم کردن پشتیبانی موثر( سپر و پشتیبان ) برای نیروی کار و کارگران در جبهه ی حفاری
– تثبیت و استحکام تونل در طول عملیات مربوط به بستن سریع سگمنت ها
– انتقال نخاله ها و ضایعات حاصل از حفاری
در این گزارش بیشتر بحث پیرامون ماشین پشتیبان SM می باشد . محدودیت دیگری که وجود دارد مربوط به فن آوری موسوم به Pipe jacking,Micro tunneling ( عموما با قطری کمتر از سه متر ) می باشد که این موارد همان فن آوری اصلی است که به رغم این که در این گزارش سر و کاری با آنها نداریم ولی اهمیت خود را دارا می باشند .
بخش های اصلی سازه ماشین SM به قرار زیر است :
– قسمت جلویی ماشین ، که به وسیله ی آن خاک توسط ابزارهای مخصوصی حفاری می گردد.(سپر و یا مته برشی )
– سیستم هدایت به جلو به همراه موتورهای محرک برای حرکت جلو رونده
– مکانیزم کنترل برای کنترل کردن در مواقع انحراف و حرکت در قوس ها
– سیستم تخلیه برای حمل و نقل نخاله ها و ضایعات حاصل از حفاری از مابین ماشین به بخش تفکیک کننده یا مستقیما بر روی یک سیستم مستقل تخلیه و حمل
– تاسیسات پشتی ( بخش عقبی ) ( اتاقک کار برای ایجاد امکان جهت بهبود و ارتقاء سطح کیفی خاک ؛ مثلا با استفاده از پیچ و مهره کردن سنگ ها ، بتن پاششی یا تزریقی ) و یا جهت استفاده در کار بررسی و تحلیل های اولیه
– تاسیسات پشتیبانی در محدوده بخش های پشتیبانی عقبه ( بخش انتهائی TAIL ) سپر پشتیبان
– تزریق نهایی که در بخش عقبه پشتیبانی منتهی بود و بین آستر (پوشش تونل)و لایه زیرین خاک ایجاد می گردد.
بخش آستر ( پوشش ) پشتیبانی که در داخل عقبه سپر پشتیبان بنا شده و از بخش های بتنی ( از جنس بتن پیش ساخته ) با وزن تقریبا یک تن می باشد که قبل از این که به صورت داخلی به همدیگر متصل گردند نیازمند قرار گیری در محلشان به وسیله یک بازوی محرک می باشد . پشت سپر محافظ ، مصالح و نخاله های حاصل از حفاری از طریق کامیون ( با توجه به نوع مصالح ) یا با وسایل حمل و نقل ریلی ( در تونل های قطور ) ، تسمه نقاله و یا پمپاژ از طریق لوله ها به بیرون انتقال می یابند . قسمت پشتیبان یا عقبه، بخشی از سیستم ها می باشد که زیر بنا و شالوده ی زیرزمینی لازم را با توجه به مسایلی از قبیل تهویه ، تامین برق ، تجهیزات حمل و نقل ، محل موقت نگهداری قطعات ، مصالح تزریقی و وسایل عملیات پشتیبانی و حفاظتی فراهم می سازد . در ماشین های SM آبی ( تعریف بخش 2-4 را ببینید ) ، مایع مورد نیاز را برابر ایجاد فشار نیز در منطقه آماده می گردد از نظر مشخصات فنی این ماشین ها برای تمامی نیازمند ی ها مناسب نیستند . بخشی از عوامل محدود کننده به قرار زیرند:
انطباق پذیری :در بیشتر مواقع ماشین SM تا حد امکان با مشخصات زمینی که براساس اطلاعات فنی زمین شناسی جمع آوری شده اند گزینش می گردد. روند رو به رشد استفاده از ماشین های تونل سازی و پیشرفت های مستمر در تکنیک ها و روش های مختلف استخراج ، منجر به پیدایش ماشین هایی شده است که امکان نفوذ بیشتر در زیر خاک های Heterenous را در محل کار خواهیم کرد و حتی انعطاف پذیری کم آنها را نیز افزایش داده است .
نصب : ماشین SM هزینه های بالایی را برای نصب و حمل و نقل به بار می آورد که این امر بیشتر به خاطر وزن و طولش که به ترتیب بالغ بر چند صد تن و صدها متر است ، می باشد این ماشین باید به صورت تکه تکه و قطعات کوچکتر به محل مورد نظر حمل گردد. مونتاژ کردن ماشین هم نیازمند کار و فضای زیادی است .
سرمایه گذاری :به خاطر هزینه های نسبتا زیاد کار با این دستگاه تنها حفر تونل هایی با طول بیش از دو کیلومتر توجیه اقتصادی دارد .
زمان تحویل :سفارش دادن ماشین SM باید از قبل با برنامه ریزی خوبی انجام گرفته و مسائلی همچون شکل و پیکر بندی محصول آن و زمان های انتظار طولانی مدت در تحویل ( بین 6 ماه تا یک سال) باید مدنظر قرار گیرد .
تمامی انواع ماشین های SM که در زمین ها و خاک های نرم به کار می روند سپردار می باشند به عنوان یک اصل ، دو روش قابل اجرا در عملیات حفاری تونل در زمین های کم استحکام و بدون ثبات وجود دارد .
الف) حفاری با سپر محافظ :در حالتی که مواد در برابر حفاری استحکام و ثبات لازم را ندارد می توان به وسیله ی سکوها و زره های سینه پوش محافظت شوند از این روش بیشتر در مواقعی استفاده می شود که حفاری مرحله به مرحله و به صوتر بخش های مستقل اجرا گردد.
ب) حفاری توسط سپر حفاظتی جلویی کاملا بسته ( مته برشی ، دیسک ):این روش بیشتر برای حفاری های تمم رخ به کار می رود . مصالح و مواد حاصل از حفاری از طریق منافذ وارد سپر شده و سپس به سمت عقب حمل می شوند . در هنگام حفاری در زمین هایی با خاک کاملا اشباع شده از آب و حتی زیر سطح سفره آبهای زیرزمینی ، فشار مخالفی ( برعکسی ) باید ایجاد گردد تا از پر شدن محل های حفاری شده توسط خاک سیال و روان ( خاک مایع ) در جبهه ی مقابل ممانعت به عمل آید . اگر کیفیت خاک مربوطه بالا نمی باشد ،خاک زیر سطحی باید ملات ریزی شده و به وسیله ویبراتور فشرده شده و عملیات تزریق یا انجماد انجام گیرد تا وضعیت خاک و زمین با مشخصات و ویژگی های فنی ماشین SM انطباق کامل داشته باشد . در مقایسه با روش های مرسوم حفاری ( سوراخکاری یا انفجار ) ، حفاری مکانیکی با SM منجر به میزان متوسط پیشرفت روزانه بالاتری ( بین 10 تا 40 متر ) می گردد به علاوه کار استمرار و مداومت بیشتری داشته و گرد و غبار کمتری ایجاد می نماید . پارازیت و سرو صدای آزار دهنده و لرزش ها و ارتعاشات نیز کمتر بوده و پشتیبانی بیشتری فراهم می آید . نیمرخ عرضی سطح مقطع ( پروفیل عرضی ) از دقت بیشتری برخوردار است ، مشروط بر این که ماشین SM در حوزه ی تلرانس عملکردی اش پیش رانده شود .
2-9-2: انواع ماشین های سپردار :
به منظور درک بهتری از مشخصات کاری ماشین SM سعی می کنیم که تمایز بین سه نوع عمده ی این ماشین ها را بیان کنیم .
فشار هوا:برای بخش جلویی ماشین SM از ابتدای ماشین تا اتاقک فرمان ، قفل های هوا تعبیه شده که فشار هوای کافی برای نگهداشتن مایع جاری را تامین می نماید . این روش فقط برای اعماق آب حداکثر از 30 تا 50 متر که میزان فشار 3 تا 5 بار دارند امکان پذیر است . به علاوه لایه های زمین و خاک در بالای آب باید ضخامت کافی برای نگهداشتن دمنده های هوا را در سطح زمین داشته باشد . این نوع از ماشین های TBM دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرند و غالبا ماشین های توانمندتر و چند کاره که از عامل فشار هوا استفاده می نمایند جایگزین آن شده اند .
ماشین های پشتیبان آبکی ( سیال ):در این حالت زمین و خاک ناپایدار در بخش جلویی به وسیله مخلوط مایع تحت فشار افزایشی ، که باعث ایجاد فشار معکوس می گردد پشتیبانی و حفاظت می گردد.
صافی مابین زمین و مایع پشتیبان ( برای مثال سوسپانسیون بنتونیت ) مایع را از نفوذ و ناپدید شدن در زمین محافظت می کند . در ارتباط با میزان نفوذ پذیری خاک های لایه زیرین ، تراکم و سرعت می تواند متفاوت باشد ، فشار نیز می تواند به وسیله ی کنترل سرعت پمپ های ورودی و خروجی تنظیم گردد.
حفاری توسط مته برشی دوار انجام می گیرد . مواد حاصل از حفاری و مایع سوسپانسیون به وسیله ی انتقال هیدرولیکی از طریق لوله ها و در نهایت تفکیک نهایی دو ماده انجام می گیرد .
EPB- ماشین های تعادل فشار خاک : به جای سوسپانسیون هیدرولیکی بنتونیت ، خاک حفاری شده به عنوان بخشی از مایع پشتیبان به کار رفته و یک زمین و خاک آبکی ایجاد می نماید . این روش نیاز به خاکی دارد که هموژن ، نرم و چسبنده باشد . اگر میزان آب خیلی کم بوده و یا اگر ذرات ریز در توزیع دانه بندی خاک موجود نباشد ، باید به صورت مصنوعی ( بنتونیت ، پلیمرها و کف) اضافه گردد. در این مواقع سازگاری محیطی مصالح برای مقاصد و اهداف دفن زباله ها باید مدنظر قرار گیرند . استفاده و کاربرد روبه رشد ماشین های تونل سازی و پیشرفت های مستمر در روش های مختلف استخراج ، منتج به ماشین هایی گردیده است که قابلیت نفوذ در زیر خاک های بسیار نامتجانس که مخلوطی از خاک های نرم و صخره های ناپایدار دارند.
2-9-3: محیط پیرامون پروژه :
تقاضا و نیاز جهانی برای قطار شهری با سرعت زیادی در حال رشد بوده و بسیاری از پروژه ها در شهرهایی واقع شده اند که شرایط خاک و زمین آنها به حد کافی مناسب نمی باشد . از آنجائی که زمینی که تونل از میان آن حفر می گردد مهمترین موضوع است لذا نقش تعیین کننده ای در مطالعات امکان سنجی ، بخشی از بررسی های اولیه ، طراحی ، اتخاذ روش ساخت ، میزان پیشرفت تخمینی ، هزینه های کلی و نیز هزینه های مصالح ، تجهیزات و مخاطرات مربوطه ایفا می کند .
ساخت و احداث تونل هم اینک بیش از گذشته از نظر فنی پرمخاطره است . این مساله بیشتر به خاطر دلائل زیر است.
تمایل و گرایش به سمت تونل های با سطح مقطع بزرگتر ؛ برای مثال بزرگراههای سه بانده مزاحمت بیشتری برای قطار شهری ایجاد می نماید .
تونل ها اغلب با روباری ((over burden) کمتری در نزدیکی سطح زمین ( متروها ، زیرگذرها ، راه آهن ها ، سیستم های فاضلاب) و زیر مناطق پرساخت و ساز ساخته می شوند و در نتیجه پیامدهای حاصل از شکست ، صدمات بیشتری به بار می آورد .
تونل ها اغلب بخشی از یک پروژه بزرگتر می باشد ( شبکه حمل و نقل جدید و یا ارتقای شبکه های حمل و نقل قدیمی ) و فشار و اضطراب ناشی از هماهنگی با برنامه زمان بندی بخش های دیگر پروژه ، تغییراتی در برنامه های پیش بینی شده به وجود می آورد .
درحواشی و پیرامون محل احداث تونل ، تنها تاثیرات و صدمات محدود و ناچیز قابل اغماض و تحمل می باشد ( نشست زمین ، گرد و غبار ،سرو صدا )
به خاطر قرار داشتن کارگاه عملیات ساختمانی در بالای سطح زمین ، غالبا کاربرد و به کارگیری تجهیزات مختلف با محدودیت روبرو می شود .
تراکم خاک زیرزمینی که اگر نگوئیم برای تونل ها ، برای دهه های متمادی مورد استفاده قرار گرفته تا سال ها پس ازاستفاده از تونل همواره مورد استفاده قرار می گیرد .
به خاطر پارامترها و عوامل درخواست شده نظیر حداقل قطر، حداقل شعاع قوس مسیر و حداکثر شیب مجاز و غیره ، گذرگاههای فرعی و تقاطع های نامعلوم و موانع گزارش نشده ، اجرای تونل عملا غیر ممکن می گردد.
2-9-4 کارکرد TBM و طبقه بندی توده سنگ ؛
خلاصه روشهای طبقه بندی کارکرد TBM تحت تاثیر مواد زیر مورد ارزیابی قرار می گیرند؛
1- مقاومت فشاری تک محوری
2- مقاومت بار نقطه ای
3-
4- بار تیغه (F)
5- جهت داری و امتداد درزه ها و بافت توده سنگ
6- ناهمسانی
7- فاصله داری درزه
8- خصوصیات درزه ( زبری ، پرشدگی )
به طور کلی حفاری در مترو به دو طریق انجام می پذیرد؛
1- استفاده از ماشین حفاری شیلد ( با مارک zokor)
2- استفاده از روش جدید اتریشی ( اتریش – ایرانی ) (NATM)
2-9-5) استفاده از ماشین حفار شیلد ؛
برای اجرای قسمتی از درزه تهران درخیابانهای شلوغ و مرکز و هم چنین مناطقی که سطح سفره آب زیرزمینی بالا بوده از این روش استفاده شده است . مراحل اساسی ساختمان این روش به شرح زیر است :
1- حفر گودال
2- ساختمان محفظه جاگذاری ماشین حفار
3- پائین بودن وسوار کردن ماشین حفار
4- حفاری تونل و استخراج آن به موازات پیش روی کار پایدار کردن تونل دوغاب ریختن
از جمله کارگاههایی که به این روش حفاری شده است کارگاره قورخانه ( میدان امام خمینی ) می باشد .
در حال حاضر از این ماشین در حفاری زیرزمینی استفاده نمی شود .
2-9-6 ) استفاده از روش اتریشی :
این روش برای مواردی که سازه بالای آب زیرزمینی و یک پوشش 7 الی 16 متری خاک روی قسمت بالای قوس فوقانی نعل اسب مقطع تونل بخاطر جلوگیری از ریزش خاک تهران به جدار داخلی تونل بتن پاشیده می شود و در اثر آن از نفوذ رطوبت و هوا جلوگیری می شود . قدم بعدی نصب آرماتور مشبک و فولادی جهت جلوگیری از ریزش های بعدی می باشد بعد از آنکه عمل بتن پاشی شروع می شود وقطر این بتون پاش 2 الی 10 سانتی متر می رسد در پایان عمل قالب بندی انجام می شود اگر احتمال ریزش وجود داشته کوتاه و بلندی بر جداره تونل نصب می شود .
از جمله کارگاههایی که به این روش حفاری می شد کارگاه دردشت در پرونده خط 3 متروی تهران می باشد .
2-9-7) ماشین حفار Zokor
برای اجرای قسمتی از پروژه متروی تهران در خیابانهای پررفت و آمد مسیرهایی که از زیر ساختمانها عبور می کنند و مناطق با سطح حفره زیرزمینی بالا به کار برده شده است .
این ماشین ساخت کارخانه شیلد فرانسه بوده و از جمله خصوصیات این ماشین حفاری کاربرد در زمین های سست و غیر سنگی می باشد این ماشین که قطر حفاری برابر 9 متر را دارا می باشد .
قسمت جلویی ماشین قسمت حفار ماشین می باشد و از یک رینگ فلزی تشکیل شده است که در مرکز آن یک بیل مکانیکی که قابلیت دوران در دو جهت عمودی را دارد ، نصب شده است .
این بیل که حکم خراشنده زمین را برعهده دارد خاک را کنده و خاک سست شده بوسیله تسمه نقاله به انتهای دستگاه هدایت می شود رینگ مذبور به منظور جلوگیری از ریزش خاک تازه طوری به داخل تونل طراحی شده است که در انتهای این رینگ محل برای نصب سکمنت های بتنی دیواره تونل تعبیه شده است قسمت میانی ماشین از یک تسمه نقاله برای هدایت خاک حفاری شده است به قسمت پشت ماشین تشکیل شده است و این تسمه نقاله از جلوی ماشین که ارتفاع آن در سطح کف پائین تونل قرار دارد شروع می شود و خاک را بعد از عبور دادن از قسمت حفار و موتور ماشین به ارتفاع 5 الی 6 متر می رساند قسمت انتهایی ماشین از دو قطار 2 الی 3 واگن با توجه به نیاز با ظرفیت 35 تن خاک می باشد که بوسیله دو موتور که در دو انتهای قطار وصل شده است حرکت می کند و قابلیت حرکت در هر دو جهت مخالف را به قطار می دهند.
این قطارها برای انتقال سکمنت های بتنی پیش ساخته به داخل تونل هم استفاده می شود و بدین منظور بر روی این قطارها علاوه بر واگن های حمل خاک، واگنی برای حمل سکمنت های به شکل کمای از دایره اضافه شده است .
واگنهای مذبور محموله خاک خود را با چرخیدن حول محور طول واگن به یک جهت تخلیه می کنند . ایستگاه مذبور با برق 20 کیلووات کار می کند و برق مذبور از شبکه برق سراسری تامین می شود قطارها برخلاف خود ایستگاه غیر برقی و سوخت آنها نفت سیاه بوده است پوشش داخل تونل از قطعات بتنی پیش ساخته تشکیل شده است و با نصب این قطعات قطر داخل تونل به 15,8 متر تقلیل یافته است .

با توجه به اینکه مقطع تونل دایره ای است یک حلقه کامل تونل از 5 قطعه و یک کلید تشکیل شده است که بوسیله پیچ و مهره محکم می شوند ابعاد این قطعات تقریبا 5 متر می باشد بروی هر یک از سگمنتها یک سوراخ برای بتن ریزی تعبیه شده است که بعد از اینکه دیوار پیش ساخته تونل متشکل شد از طریق این سوراخها فضاهای موجود بین این قطعات و زمین طبیعی بوسیله بتنی که با فشار تزریق می شود پر می شود نمای کلی و جزئیات این قطعات در زیر نشان داده شده است .

قطار که منظور از آن تاخیر و انتظار در مراحل کار است ، یک عامل اجتناب پذیر

شکل 1-4 مرجع ، که فقط یکی از آنها اطلاعات 27 تونل را دارد ، منبع این مجموعه اطلاعات مربوط به بهترین ، حالت متوسط و بدترین کارکرد TBM در زمین بودند که از حفاری بیش از 1000 کیلومتر تونل با 145 نوع TBM حاصل شده اند .

2-10 مدیریت پشتیبانی و نگهداری خطوط

در ابتدا لازم است به معرفی شرح وظایف این مدیریت بپردازیم:
2-10-1) مدیریت پشتیبانی و نگهداری خطوط

رییس تعمیر و نگهداری خطوط ریلی :
مطالعه و بررسی نقشه ها ، کاتالوگ ها و کسب آگاهی از مشخصات و دستورالعمل های فنی تجهیزات ، خطوط و ماشین آلات
آگاهی از اهداف و برنامه های مدیریت متبوع و اهتمام در تحقق آنها
برنامه ریزی جهت انجام بازدیدهای دوره ای ، بازرسی فنی عملیات تعمیر و نگهداری ، نصب تجهیزات و ماشین آلات
تهیه و تدوین برنامه های تعمیرات ، ساخت ، مرمت و بازسازی ، پیش بینی قطعات و ماشین آلات و مصالح مورد نیازو اقدام در جهت تامین آنها
برنامه ریزی و بکارگیری منابع انسانی ، مادی و فیزیکی و اهتمام در جهت جلوگیری از اتلاف آنها ، استفاده بهینه از امکانات و ظرفیت های موجود
فراهم آوردن ترتیبات لازم جهت آموزش حین کار و ضمن خدمت کارکنان
فراهم آوردن ترتیبات لازم جهت ارتقای روحیه مشارکت در انجام امور محوله
فراهم آوردن تجهیزات لازم جهت برقراری شرایط ایمنی و نظارت بر حسن اجرای ضوابط
ایجاد هماهنگی بین گروههای تحت سرپرستی
بازدیدهای فنی از تجهیزات و ادوات ، نظارت بر حسن انجام عملیات تعمیر ، تعویض ، نصب ونگهداری
نظارت بر تهیه و تنظیم نوبت کاری
نظارت برحسن اجرای مقررات و نظام اداری
نظارت برحسن اجرای قرارداد با پیمانکاران ، بررسی ،تایید و امضای صورت وضعیتها
دریافت و بررسی لیست نواقص و معایب از واحد سرپرستی و اقدامات لازم