روش اجرای جت گروتینگ(تریق با فشار بالا) و فورپولینگ در پروژه تونل امامزاده هاشم

پروژه‌های عمرانی و به ویژه تونل‌سازی از جمله پروژه‌های حیاتی برای توسعه زیربناهای کشور به شمار می‌آیند. در این بین، تونل امامزاده هاشم (ع) در کیلومتراژ ۴+۴۱۲ از جمله پروژه‌هایی است که با چالش‌های جدی در زمینه بهسازی خاک و پایدارسازی مواجه بوده است. جریان گلی که در دهانه خروجی این تونل شکل گرفته بود، به دلیل تلاقی سفره‌های آبدار محلی و زون‌های گسله، موجب تأخیر و پیچیدگی‌های زیادی در روند اجرای پروژه شده بود. در این مقاله، روش‌های اجرایی جت گروتینگ و فورپولینگ به منظور بهسازی و تحکیم خاک و جلوگیری از ریزش مورد بررسی قرار گرفته است.

روش اجرای جت گروتینگ و فورپولینگ

در کیلومتراژ 412 جریان گل به علت برخورد به سفره محلی آبدار ناشی از تجمیع آب کانالیزه شده در زون خرد شده موجود در محل و تلاقی دو زون گسله در ارتفاع نزدیک به 20 متری از تاج تونل بوده است که به صورت گل پر فشار در سینه کار تونل حادث گردیده است. بعد از ریزش حادث شده مجموعه ای از عملیات شناسایی ژئوتکنیکی در محدوده 45 متری از محل ریزش صورت پذیرفت و استفاده از روش های فورپولینگ و جت گروتینگ جهت تحکیم قسمت های ریزشی در دستور کار قرار گرفت که شرح مراحل پایدارسازی این زون ریزشی در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است.

شرح مشکل پروژه تونل امامزاده هاشم

در کیلومتراژ ۴۱۲ تونل امامزاده هاشم، جریان گل به علت برخورد با یک سفره آبدار محلی که ناشی از تجمع آب کانالیزه شده در زون‌های خرد شده بود، به وجود آمد. این وضعیت باعث شد که جریان گل با فشار بالا وارد سینه کار تونل شود و در نهایت منجر به ریزش گردید. بعد از وقوع این ریزش، مجموعه‌ای از عملیات شناسایی ژئوتکنیکی در محدوده ۴۵ متری از محل ریزش صورت پذیرفت تا شرایط زمین و نقاط ضعف بررسی شود. این عملیات شناسایی به ما کمک کرد تا درک بهتری از وضعیت ژئوتکنیکی منطقه داشته باشیم و روش‌های مناسب برای پایدارسازی و بهسازی خاک انتخاب شود.
بهسازی و پایدارسازی با روش جت گروتینگ
جت گروتینگ یکی از تکنیک‌های مهم در بهسازی خاک است که در این پروژه برای پایدارسازی نواحی ریزشی و جلوگیری از جریان گلی مورد استفاده قرار گرفته است.
در این روش، مراحل زیر انجام می‌شود:

1. حفاری اولیه: ابتدا در محل ریزش، حفاری‌هایی با قطر مناسب انجام شد تا امکان دسترسی به لایه‌های ضعیف فراهم شود.
   تزریق مخلوط: سپس با استفاده از دستگاه‌های مخصوص، مخلوطی از سیمان، آب و افزودنی‌های خاص به خاک تزریق شد. این مخلوط با فشار بالا به لایه‌های خاک نفوذ کرده و باعث تغییر ساختار و تقویت آن شد.
2. ایجاد ستون‌های مقاوم: جت گروتینگ با هدف ایجاد ستون‌های مقاوم در لایه‌های خاک صورت گرفت تا پایداری زمین را افزایش دهد. این ستون‌ها به طور مؤثری در برابر جریان گل و فشارهای وارده مقاومت کردند و مانع از تکرار ریزش شدند.

کاربرد فورپولینگ در تونل امامزاده هاشم

فورپولینگ یکی دیگر از روش‌های بهسازی خاک و پایدارسازی تونل است که در پروژه قطعه یک تونل امامزاده هاشم مورد استفاده قرار گرفت. این روش برای تثبیت و تقویت سینه کار تونل‌ها در برابر ریزش‌ها و نفوذ آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، پیش از حفاری تونل، لوله‌های فولادی یا عناصر پیش‌ساخته به صورت موازی با سقف تونل و در جهت حفاری نصب می‌شوند تا بارهای وارده بر سقف تونل را تحمل کنند.
مراحل اجرای فورپولینگ در این پروژه عبارتند از:

1. حفاری جهت نصب لوله‌ها: ابتدا، حفاری‌هایی به طول‌های مشخص برای نصب لوله‌های فولادی انجام شد.
   نصب لوله‌های فولادی: سپس لوله‌های فولادی به صورت افقی و با زاویه مناسب در محل حفاری نصب شدند. این لوله‌ها به عنوان تقویت‌کننده عمل کرده و باعث جلوگیری از ریزش سقف تونل شدند.
2. تزریق مواد تثبیت‌کننده: در نهایت، برای تقویت بیشتر، مواد تثبیت‌کننده به داخل لوله‌ها تزریق شد تا یک سیستم پایدار و مقاوم در برابر ریزش ایجاد شود.
   تحلیل عملکرد روش‌های جت گروتینگ و فورپولینگ
   در این پروژه، به دلیل ویژگی‌های ژئوتکنیکی خاص منطقه و وجود زون‌های گسله و سفره‌های آبدار، استفاده از ترکیب روش‌های جت گروتینگ و فورپولینگ بسیار مؤثر بوده است. روش جت گروتینگ با تقویت خاک و ایجاد ستون‌های مقاوم باعث افزایش پایداری زمین و جلوگیری از جریان گلی شد، در حالی که روش فورپولینگ با تقویت سقف تونل، از ریزش‌های احتمالی جلوگیری کرد.

چالش‌های اجرایی و راهکارها

اجرای این پروژه با چالش‌های زیادی همراه بود، از جمله برخورد با سفره‌های آبدار و ناپایداری زون‌های گسله. برای مقابله با این چالش‌ها، عملیات شناسایی ژئوتکنیکی گسترده‌ای صورت گرفت تا موقعیت زون‌های گسله و سفره‌های آبدار به طور دقیق مشخص شود و با استفاده از تکنیک‌های مناسب، بهسازی و پایدارسازی انجام گیرد. همچنین، برای کاهش فشار آب در محل ریزش، از پمپ‌های آبگیر استفاده شد تا از جریان گلی جلوگیری شود.

سخن پایانی

پروژه قطعه یک تونل امامزاده هاشم با چالش‌های پیچیده‌ای از جمله ریزش ناشی از جریان گلی و ناپایداری زون‌های گسله مواجه بود. استفاده از روش‌های جت گروتینگ و فورپولینگ به عنوان راهکارهای بهسازی خاک و پایدارسازی، نقش مهمی در حل این مشکلات ایفا کرد. این روش‌ها با تقویت لایه‌های خاک و سقف تونل، باعث افزایش پایداری و ایمنی پروژه شدند و امکان ادامه عملیات حفاری را فراهم کردند.
پایدارسازی تونل‌ها و بهسازی خاک از جمله مباحث حیاتی در مهندسی عمران است که نیازمند شناخت دقیق ویژگی‌های زمین‌شناسی و انتخاب روش‌های مناسب است. تجربه پروژه تونل امامزاده هاشم نشان داد که ترکیب روش‌های جت گروتینگ و فورپولینگ می‌تواند به عنوان یک راهکار مؤثر در مقابله با چالش‌های ناشی از ناپایداری زمین و ریزش‌های تونل‌ها مورد استفاده قرار گیرد.