محمدرضا اکبرزاده ارپاچائی - دانش آموخته مکانیک سنگ؛ دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود
سید محمد اسماعیل جلالی - دانشیار؛ دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود
علیرضا طالبی نژاد - دکتری استخراج معدن، مهندسین مشاور پردیسان سازه طراحان

عمق حفر تونل­های قطار شهری، به طور مستقیم روی هزینه­های حفر تونل و همچنین احداث ایستگاه­های قطار تاثیر دارد. کمینه کردن این هزینه­ها هدف تمام مدیران پروژه تونل­سازی است. در این تحقیق تاثیر عمق­های مختلف حفر تونل خط دو قطار شهری تبریز از دو دیدگاه فنی و هزینه­ای بررسی شده و عمق بهینه برای حفر تونل تعیین شده است. از دیدگاه فنی، نشست سطحی زمین مد نظر قرار گرفته است. در صورتی که مقدار نشست سطح زمین از ۲۵ میلی­متر بیشتر باشد، باید مقدار روباره تا زمانی افزایش یابد که نشست سطح زمین به کمتر از ۲۵ میلی­متر برسد. هزینه­های حفر تونل و همچنین احداث ایستگاه­ها نیز، دیدگاه هزینه­ای را در تعیین عمق بهینه تونل تشکیل می­دهند. برای این منظور، در این تحقیق، با افزایش عمق حفر تونل و همچنین با توجه به فاصله­ی ایستگاه­ها از هم، برای مقایسه هزینه­های احداث تونل و همچنین ساخت ایستگاه­ها، به سناریوهای متفاوت پرداخته شده است. نتایج نشان می­دهند؛ اعماقی که در آن روباره تونل کمتر از قطر تونل است، از دیدگاه فنی دارای نشست بیشتر از حد مجاز است؛ بنابراین حفر تونل در چنین عمق­هایی توصیه نمی­شود. از سوی دیگر، هزینه­های احداث تونل، با افزایش عمق ابتدا روند کاهشی داشته و سپس وقتی که روباره تونل از دو برابر مقدار قطر تونل بیشتر شود، هزینه­ها مجددا روند افزایشی می­یابد. هزینه­های احداث ایستگاه­ها با افزایش عمق احداث ایستگاه­ها، بیشتر شده و با روند تقریبا یکنواخت، افزایش می­یابد. بر اساس مطالعات انجام شده بر مبنای قیمت ابتدای سال ۱۳۹۹، احداث ایستگاه یک طبقه (در عمق بیشتر از شعاع تونل و کمتر از قطر تونل) هزینه­ای برابر با ۹۵ میلیارد تومان و هزینه­ی احداث ایستگاه چهار طبقه (در اعماق بیشتر از دو برابر قطر تونل)، برابر با ۲۵۰ میلیارد تومان است. بررسی و تحلیل نتایج سناریوهای مختلف مجموع هزینه­های ساخت تونل و ایستگاه­ها که در طول ۱۷ کیلومتر مسیر مورد مطالعه با روش حفر مکانیزه این تحقیقات خط دوم قطاری شهری تبریز انجام شده است، نشان می­دهد، هر چه فاصله ایستگاه­ها از هم بیشتر شود، تاثیر عمق در مجموع هزینه­های ساخت تونل و اجرای ایستگاه­ها، کاهش می­یابد. با این وجود برای حفر تونل در زیر بافت شهری که فاصله ایستگاه­ها از هم عمدتا بین ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ متر است، مناسب­ترین عمق برای احداث تونل و ساخت ایستگاه­ها از هر دو دیدگاه فنی و هزینه­ای، عمقی است که تونل دارای روباره بیشتر از مقدار قطر تونل و همچنین کمتر از یک و نیم برابر قطر تونل داشته باشد

تعیین عمق بهینه مترو, هزینه احداث تونل, هزینه ساخت ایستگاه, مدل سازی عددی, نشست سطحی زمین, مترو خط ۲ تبریز, FLAC۳D