خط ۱ متروی تبریز

این پایانه که در منطقه ائل گلی تبریز احداث گردیده، شامل سالن توقفگاه (جهت توقف حدود یک‌سوم واگن‌های خط ۱) و بازدید روزانه (جهت شستشوی واگن‌ها) و تعمیرات نیمه‌سنگین واگن‌ها بوده و مشخصات کلی آن به شرح ذیل می‌باشد:

• مساحت پایانه ائل گلی ۵٫۳۵ هکتار و دارای زیربنای کل ۱٫۴هکتار بوده که از این مقدار ۱۲٫۰۰۰ مترمربع سالن سرپوشیده و ۲٫۰۰۰ مترمربع ساختمان‌های اداری می‌باشد.
• پایانه دارای ۲۰ سوزن و ۲ کراس اور می‌باشد.
• کل خطوط ریلی داخل پایانه حدود ۵۰۰۰ متر می‌باشد.
• سرویس‌دهی به ۱۵ قطار در این پایانه پیش‌بینی گردیده‌است.
• پوشش تعمیراتی در این پایانه برای ۵ تا ۱۰ سال می‌باشد.
• عملیات اجرایی پایانه بالغ بر ۱۰۰ درصد پیشرفت داشته‌است.

این پایانه که در منطقه لاله تبریز در حال احداث است، در مقایسه با پایانه ائل گلی بزرگ‌تر و مجهزتر بوده و مشخصات کلی آن به شرح ذیل است:

• شامل ۲۲ ساختمان مختلف شامل سالن تعمیرات سنگین (جهت تعمیرات سنگین، دوره‌ای و اساسی واگن‌ها)، سالن توقفگاه و بازدید روزانه (جهت توقف دوسوم واگن‌های خط ۱ بعد از کارکرد روزانه)، ۲ انبار، ساختمان ۶ طبقه سیگنالینگ، ساختمان اداری، هلی باند و ساختمان‌های تأسیساتی آراس و ال‌پی‌اس می‌باشد.
• مساحت پایانه لاله ۱۲٫۶۵ هکتار و دارای زیربنای کل ۳۸٫۵۰۰ مترمربع بوده که از این مقدار ۳۵٫۰۰۰ مترمربع سالن سرپوشیده و ۳٫۵۰۰ مترمربع ساختمان‌های اداری می‌باشد.
• دارای ۲۵ سوزن و ۲ کراس اور می‌باشد.
• بر اساس طرح اولیه، حدوداً دارای ۹ کیلومتر ریل‌گذاری می‌باشد.
• پیش‌بینی سرویس‌دهی به ۳۵ قطار.
• پوشش تعمیرات ۳۰ تا ۴۰ سال.[6]

نمایشگر نشان‌دهنده موقعیت قرارگیری مترو در داخل واگن‌های خط یک متروی تبریز.

نقشه خط ۱ متروی تبریز.

در مرحله انجام مطالعات خط یک پروژه قطار شهری تبریز مقرر گردید، از ۱۷٫۲ کیلومتر کل مسیر، ۸ کیلومتر به صورت دو رشته تونل عمیق موازی در بخش میانی شهر در حد فاصل فلکه جانبازان (محل ایستگاه شماره ۷) در امتداد خیابان امام خمینی تا حوالی سه راهی امین و از آن‌جا از طریق خیابان خیام تا میدان امام حسین (ایستگاه شماره ۱۶) اجرا گردد. تراز سطح آب‌های زیرزمینی در مسیر تونل، ۱۰ متر و سرباره تونل از ۷ متر تا ۲۵ متر متغیر است. حفاری در تونل به وسیله ماشین حفار تی‌بی‌ام سپردار به روش فشار تعادل زمین، ساخت شرکت ان‌اف‌ام فرانسه انجام می‌گیرد. طول هرکدام از تونل‌ها با درنظرگرفتن ایستگاه‌ها ۸٫۰۷۰ متر می‌باشد. قطر حفاری شده تونل‌ها ۶٫۸۸ متر و قطر داخل آن پس از نصب سگمنت بتنی ۶ متر می‌باشد.

با توجه به حجم بزرگ و سنگین دستگاه‌های حفار (وزن دستگاه حدود۶۲۰ تن، طول دستگاه حدود ۱۰۲ متر و قطر آن ۶٫۸۸ متر) این دستگاه‌ها در قطعات مجزا توسط کارخانه ساخته شده و جهت بهره‌برداری در محل پروژه مورد استفاده، مونتاژ می‌گردند. با توجه به این‌که دستگاه‌های حفاری بایستی از یک دیواره خاکی شروع به حفاری نمایند، بنابراین موقعیت مونتاژی دستگاه‌های حفار عموماً پایین‌تر از سطح زمین می‌باشند. در محل مونتاژ دستگاه‌های حفار خط یک، سرباره (فاصله بالای دستگاه از سطح زمین) حدود ۴ متر می‌باشد. این فاصله معمولاً طوری در نظر گرفته می‌شود که دستگاه از زیر تمامی تأسیسات شهری عبور نماید.

با توجه به پلان و نیمرخ مسیر خط یک قطار شهری تبریز و با در نظر گرفتن ارتفاع خود دستگاه که حدود ۶٫۸۸ متر در بیشترین قسمت خود می‌باشد، دستگاه‌های حفار خط یک در محلی به نام شفت، با ارتفاع حدود ۱۴ متر از سطح زمین مونتاژ و آماده بهره‌برداری شدند. ابعاد این شفت بایستی طوری انتخاب شود که تقریباً برابر طول دستگاه بوده و توانایی مونتاژ دو دستگاه موازی با فاصله محور به محور معادل حداقل قطر یکی از دستگاه‌ها را داشته باشد. لازم است ذکر شود در هنگام طراحی به دلیل عدم تأثیر متقابل رفتار خاک در زمان حفاری دو دستگاه مجاور، برای هر تونل معمولاً فاصله محور به محور تونل را معادل حداقل قطر یکی از دستگاه‌ها در نظر می‌گیرند.

قبل از شروع مونتاژ و حفاری تونل بایستی برای دستگاه‌های حفار خط یک، فضایی به ابعاد تقریبی ۱۴ در ۲۴ در ۱۰۲ متر در داخل زمین ایجاد شود. در پروژه‌های داخل شهری خصوصاً در حفاری تونل‌های مترو، استملاک محلی برای ساخت شفت و استفاده از آن در موقع ساخت تونل ضروری می‌باشد. از این شفت برای مونتاژ و دمونتاژ دستگاه‌های حفار استفاده می‌شود. بعد از وارد شدن دستگاه‌های حفار به داخل تونل، محل شفت جهت خارج کردن خاک‌های ناشی از حفاری و ارسال قطعات و مصالح مورد نیاز برای ساخت تونل مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بنابراین ضروری است این محل تا انتهای ساخت تونل، مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

هنگام ساخت شفت، معمولاً در موقعیت طولی و عرضی، شمع‌هایی جهت نگهداری نیروهای فشاری ناشی از مقاومت خاک ایجاد شده و داخل شفت را شروع به خاک‌برداری تا عمق مورد نظر می‌نمایند. در مکان‌هایی که آب زیرزمینی وجود دارد، به همراه شمع‌های سازه‌ای، معمولاً از شمع‌های آب‌بند جهت آب‌بندی و عدم نفوذ آب به داخل شفت نیز استفاده می‌نمایند.

در ساخت شفت، مونتاژ دستگاه‌های خط یک از طرح مهار بدنه از داخل استفاده شده‌است. در این طرح فواصل شمع‌های بتنی به ۳ متر محدود شده‌است. فواصل و ابعاد استرات‌ها با کسب نظر از سازنده دستگاه‌های تی‌بی‌ام، به ترتیبی در نظر گرفته شده‌است که حمل و نصب قطعات دستگاه‌های حفار و همچنین ماک کارهای حامل مصالح حاصل از حفاری تونل‌ها به راحتی صورت گیرد.

همراه با احداث شفت، تجهیزات مورد نیاز پشتیبانی دستگاه‌های حفار نیز در آن نصب و احداث می‌گردند که شامل یک دستگاه مرکزی تولید بتن پرکننده (گروت)، جرثقیل‌های دروازه‌ای برای حمل و نصب قطعات منفصله ماشین‌های حفار قبل از شروع حفاری و انتقال مصالح حاصل از حفاری دستگاه‌ها به بالای شفت پس از مونتاژ و شروع عملیات اجرایی و محل تخلیه واگن‌های حمل مصالح که نام tiping device را به خود گرفته‌است، می‌باشد.

طبق مطالعاتی که انجام شده، بسته به راندمان کاری ماشین‌های حفار و مقادیر پیشرفت آن‌ها در روز، ۳ دستگاه جرثقیل دروازه‌ای هر یک به ظرفیت ۴۰ تن با امکان کار به صورت سنکرونیزه برای خط یک قطار شهری تبریز انتخاب شده‌است. در مرحله اول برای حمل و نصب قطعات ماشین‌های حفار و در مرحله بعدی ۲ دستگاه از جرثقیل‌ها برای حمل ماک کارهای حامل گِل حفاری تونل‌ها و دیگری برای حمل سگمنت‌های بتنی (قطعات پیش‌ساخته برای لاینینگ تونل) و مصالح مصرفی پیش‌بینی شده‌است.[7]

نمای داخلی واگن‌های متروی تبریز.

ایستگاه متروی وزارت امور خارجه.

ناوگان پیش‌بینی شده برای خط یک قطار شهری تبریزبا آرایش ۵ واگن، شامل (سه واگن موتوردار و دو واگن تریلر) با طول ۱۰۰ متر خواهدبود. بدین منظور طول سکوهای سوار وپیاده شدن مسافرین به اندازه همان ۱۰۰ مترطول ساخته شده‌است و با مشخصات مشروحه ذیل مورد بهره‌برداری قرار خواهد گرفت:

ظرفیت حمل مسافر هر واگن: ۱۷۲نفرایستاده، ۴۲نفر نشسته جمعاً ۲۱۴نفر

ظرفیت حمل قطار: ۱۰۷۰نفر به ازای ۵نفر در هر متر مربع

ولتاژ خط: ۱۵۰۰ ولت DC

نوع دریافت برق: برق بالاسری

تعداد درب هر واگن: ۸ درب

حداکثر بار محوری ۱۲/۵تن

حداقل شعاع قوس افقی در توقفگاه ۵۰متر

حداقل شعاع قوس افقی در مسیر ۲۰۰۰ متر

طول واگن: ۲۰متر

عرض واگن: ۲۶۰۰ میلی‌متر

ارتفاع واگن: ۳۷۰۰میلی‌متر

ارتفاع کف: ۱۱۰۰ میلی‌متر

حداکثر شیب خط: ۴/۸٪

حداکثر شتاب در هنگام حرکت: ۱متر بر مجذور ثانیه

حداکثر سرعت قطار: ۸۰ کیلومتر در ساعت

سرعت متوسط: ۳۲ کیلومتر در ساعت[8]

ساختار زمین در مسیر تونل عمیق از رسوبات دوره چهارم و عمدتاً از دانه‌های شن، سیلیت، رس (با خاصیت خمیری زیاد) و قلوه سنگ تشکیل شده‌است، تراز سطح آب‌های زیرزمینی در مسیر تونل ۱۰ متر تا ۱۸ متر در تغییر است. به لحاظ گذر از زیربافت مسکونی و واقع شدن در محل‌های پر ازدحام وپرترافیک، حفاری با روش‌های معمول کُند و پوش CUT AND COVER)) و روش حفاری دستی (NATM) سخت و امکان‌ناپذیر بود و نیاز به استفاده از روش‌های مکانیزه حفاری بود که به تبع آن دو دستگاه حفار تمام مقطع TBM ـ EPBباقطر ۶٬۸۸ متر انتخاب گردید. این دو دستگاه قابلیت حفاری و نصب قطعات پیش‌ساخته بتنی را برای دیوارگذاری آن (LINING) نیز دارد. با توجه به شرایط خاص زمین‌شناسی و عوامل مؤثر بر پروژه در یک سیکل کاری هر دستگاه قابلیت حفاری و رینگ‌گذاری ۲۰ تا ۲۵ طول را دارد.

دستگاه‌های حفار تونل از نوع EPB (Earth pressure balance) می‌باشند. این نوع دستگاه‌ها به‌طور معمول در خاک‌های ریزدانه و خاک‌هایی که دارای آب‌های زیر زمینی هستند کاربرد دارد. طراحی دستگاه‌های TBM براساس خاک‌هایی از نوع Soft ground می‌باشد.

در اوخر دهه ۱۹۷۰ حفاری تونل‌های کم عمق در مناطق شهری و خصوصاً در خاک نرم با استفاده از ماشین‌های TBM از طریق کنترل کامل جبهه کار پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای نمود. در جایی که استفاده از فناوری‌های پیشین حفاری تونل منجر به اختلالات بسیاری در تأسیسات سطحی و ایجاد محیط کاری پرخطر برای کارگران در داخل تونل می‌شد، کنترل کامل جبهه کار تونل باعث افزایش ایمنی و کاهش اجرای پر دردسر تونل در خاک‌های نرم گردید.

سپرهایی که از هوای فشرده جهت نگهداری جبهه کار تونل استفاده می‌کردند تنها فناوری کنترل جبهه کار تونل قبل از ساخت TBMهای نوع دوغابی و نوع EPB بودند. به علّت مشکلات و خطراتی که برای پرسنل فنی داخل تونل ایجاد می‌شد استفاده از سپر هوای فشرده به تدریج منسوخ شد. امروزه عمدتاً از انواع ماشین‌های TBM مورد استفاده قرار می‌گیرند که عبارتند از:

1. ماشین حفاری تمام مقطع تونل از نوع متعادل‌کننده فشار زمین یا EPB- TB
2. ماشین حفاری تمام مقطع تونل از نوع دوغابی یا SLURRY TBM

ترکیب دو ماشین فوق تحت عنوان سپر ترکیبی یا MIX SHIELD که قابلیت استفاده هم‌زمان به صورت EPB و دوغابی را دارد، شناخته می‌شود.

در حالی که هر دو ماشین TBM نوع دوغابی و EPB قابلیت کنترل کامل جبهه کار تونل را دارند اما درنحوه کنترل و نگهداری جبهه کار تونل تفاوت زیربنایی دارند.

در روش متعادل‌کننده فشار زمین نگهداری مدوام جبهه کار تونل از طریق ایجاد تعادل بین فشار خارجی زمین و فشارآب در مقابل نیروی فشاری ماشین و نرخ خروج مصالح حفاری شده از ماشین انجام می‌گیرد.

TBM نوع دوغابی پایداری جبهه کار تونل را توسط دوغاب گل حفاری تأمین می‌نماید. گِل حفاری (بنتونیت) یک نوع رُس است که در مجاورت آب متورم شده، دوغاب در خاک جبهه کار تونل نفوذ کرده و یک پوسته در اطراف جبهه کار تونل ایجاد می‌کند که باعث حفظ فشار بر جبهه کار تونل خواهد شد.

TBMهای نوع EPB از منظر زیست‌محیطی بر TBMهای نوع دوغابی مزیت دارند. زیرا در این ماشین‌ها نیاز به جداسازی و تخلیه دوغاب گل حفاری نمی‌باشد. معمولاً در فضاهای داخل شهر و خصوصاً در مترو از TBMهای نوع EPB استفاده می‌شود.

از فوم برای بهسازی خاک در TBMهای نوع EPB استفاده می‌کنند با تبدیل خاک به خمیر آبکی با اصطکاک داخلی کم و نفوذپذیری کم می‌توان راندمان حفاری را بالا بُرد. بهسازی خاک با فوم عموماً باعث بهبود کنترل خاک ـ کاهش سایش ابزارهای بُرشی، کاهش چسبندگی در مسیر انتقال خاک و کاهش نفوذپذیری را باعث می‌شود.

با توجه به اینکه نوع دستگاه‌های TBM مورد استفاده در خط یک قطار شهری تبریز از نوع EPB می‌باشد. توضیح مختصری را در مورد این نوع، بیان می‌کنیم.

اصولاً ویژگی‌های اصلی تمام TBMهای از نوع EPB بدون توجه به سازنده مشابه‌است. سپر، یک سازه فولادی متشکل از سه قسمت می‌باشد. بخش جلویی که شامل سر حفار، سیستم محرک اصلی و نقاله مارپیچ می‌باشد. قسمت میانی که شامل سیستم رانش و سیستم نقاله بوده ویک سپر انتهایی آن شامل تجهیزات نصب پوشش تونل است. نیروی رانش به وسیلهٔ مجموعه‌ای از جک‌های فشاری که قسمت جلویی را با استفاده از لبه پوشش اجرا شده تونل به عنوان سکوی عکس‌العمل به سمت جلو رانده، فراهم می‌گردد. جک‌های فشاری به‌طور جداگانه عمل کرده یا در گروه‌هایی برای فراهم نمودن قابلیت هدایت اصلی برای سپر جلویی عمل می‌کنند. برای هدایت در قوس‌هایی با شعاع کم، سپر بین قوس میانی وقوس عقبی به صورت اتصال مفصلی ساخته می‌شود.

برای انجام حفاری در روی کله حفار به یک سری ابزار برش مورد نیاز می‌باشد که جنس ونوع این ابزارهای برشی متناسب با شرایط ژئوتکنیک زمین انتخاب می‌گردند. بعد از حفاری با یک طول کورس معین، تونل نیاز به یک سیستم پوشش بتنی پیش‌ساخته دارد که لاینینگ تونل نامیده می‌شود. این قطعات به نام سگمنت در یک کارخانه مجزا با استفاده از قالب‌های مخصوص و فراوری بخار با مقاومت بالا تا ۷۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع، تولید و جهت نصب به داخل تونل انتقال می‌یابند.

مشخصات فنی عمده دستگاه‌های TBM تبریز به شرح ذیل می‌باشد:

1. قطر حفاری ۶/۸۸ متر
2. قطر خارجی تونل ۶/۶۰ متر
3. قطر داخلی تونل ۶ متر
4. طول دستگاه ۱۰۲ متر
5. وزن دستگاه ۶۲۰ تن
6. ماگزیمم پیشروی دستگاه ۸۰ میلی‌متر بر دقیقه
7. توان مصرفی دستگاه ۱۸۲۰ کیلو وات
8. تعداد سگمنت (۱+۵) ۶
9. وزن کل رینگ ۲۲ تن
10. تعداد ابزار برش روی کله حفار ۱۸۵
11. نیروی جلو برندگی دستگاه ۴۴۰۰۰ کیلونیوتن
12. حداقل شعاع افقی قوس‌های قابل حفاری ۳۰۰ متر
13. حداقل شعاع قائم قوس‌های قابل حفاری ۲۰۰۰ متر[9]