بررسي تأثير حفاري تمام مقطع تونل مترو بر روي ساختمان‌هاي مجاور (مطالعه موردي؛ خط يك متروي تبريز)

Investigation on Effect of Full Face Excavation of Subway Tunnel on Adjacent Buildings (Case study: 1st Line of Tabriz Subway)

رشد جمعیت در اكثر شهرها باعث افزایش نیاز به اجرای زیرساخت‌ها شده است. هرچه محیط شهری شلوغ‌تر و فضای سطحی محدودتر شده، نیاز به ایجاد سازه‌های زیرسطحی مانند تونل‌ها برای تا مین این زیرساخت‌ها، بیشتر احساس می‌شود. از جمله مشكلات حفاری این تونل‌ها نشست ناشی از حفاری و اثرات مخرب احتمالی آن برای ساختمان‌های واقع در سطح زمین است. از این‌رو تعیین مقدار نشست ناشی از حفاری‌های زیرزمینی و مقایسه با مقدار نشست مجاز ساختمان‌ها امری بسیار مهم و قابل‌توجه است. با مرور ادبیات فنی موجود در این زمینه به طور كلی می‌توان روش‌های توسعه داده شده برای پیش‌بینی نشست را در سه بخش روش‌های تجربی، تحلیلی و عددی تقسیم‌بندی كرد. در این تحقیق پس از بررسی نشست سطح زمین ناشی از تونل سازی در حالت بدون حضور ساختمان با استفاده از روش‌های تجربی و تحلیلی، تأثیر وجود ساختمان‌ها بر روی تغییرات ایجاد شده در سطح زمین و همچنین تأثیر تونل سازی بر روی جابجایی پی ساختمان‌ها و خسارات و آسیب‌های ناشی از این جابجایی‌ها توسط روش عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مطالعه موردی در این تحقیق قسمت كمعمق تونل خط یك متروی تبریز است. مدل‌سازی عددی توسط نرم‌افزار PLAXIS3D TUNNEL انجام شده است. نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی نشان می‌دهد كه با افزایش صلبیت ساختمان، میزان نشست ناشی از حفاری تونل كاهش می‌یابد و هرچه سطح مقطع ساختمان‌ها در مجاورت تونل بیشتر باشد نشست پی آن‌ها كمتر و یكنواخت‌تر خواهد بود. منحنی‌های نشست سطحی نشان می‌دهد كه با افزایش عمق تونل از مقطع اول به مقطع دوم، نشست‌های برآورد شده با روش تحلیلی كاهش پیدا كرده و  محدوده تأثیر حفاری بیشتر شده است. این روند برای روش عددی حالت معكوس دارد .همچنین در قسمت مورد مطالعه عبور تونل از زیر ساختمان‌های مجاور تأثیر  ناچیزی روی آن‌ها داشته است.

In most cities, the infrastructures need to be increased due to the population growth. Given that the large cities are overcrowded and there is less space for surface transportation, the creation of subsurface structures like tunnels is essential. The excavation of tunnels may cause diverse problems, such as settlements of surface buildings. So determining the amount of settlements caused by underground excavation and comparison with the amount of allowable buildings settlement is important. Methods of settlement prediction are divided into experimental, analytical and numerical methods. In this study, initially the ground surface settlement is evaluated by using the experimental and analytical methods in green field condition (without building existence) and then the effect of buildings existence on the changes in ground surface and tunneling impact on the deformation of the building caused by this movement are considered by numerical method. In this research, the part of shallow tunnel of the first line of Tabriz subway is studied. The numerical modeling has carried out by PLAXIS 3D TUNNEL. The results of numerical modeling show that the amount of the settlement caused by tunnel excavation reduces with the increase of the stiffness of foundation buildings. If building cross sectional area is extensive, the foundation settlement would be low and more uniform. Surface settlement curves show that settlement value reduces and settlement zone increases with the increase depth from first section to second section in the analytical method. However, this trend is reversed for the numerical method. It was also showed that passing the tunnel have negligible impacts on the buildings studied.