גשר שער הירדן - דוחקים למזרח תיכון חדש

הכתבה פורסמה לראשונה בעיתון מבנים, גיליון 327, ספטמבר-אוקטובר 2017, ונכתבה באדיבות המהנדס שחר פרץ מחברת קדמור מהנדסים.

קרדיט לעוסקים במלאכה

• מזמין: מועצה אזורית עמק המעיינות
• ניהול ופיקוח: וקסמן גוברין שטרן
• תכנון קונסטרוקציה: קדמור מהנדסים
• תכנון פיזי: גרונר - ד.א.ל
• יעוץ ביסוס: ישראל קלר
• קבלן מבצע\ראשי: מנרב

כללי

גשר שער הירדן מתוכנן לחצות את נהר הירדן ולקשר בין מדינת ישראל לממלכה ההאשמית.

הגשר הוא חלק מפרוייקט שער הירדן (Jordan Gateway) אשר כולל תכנון פארק מסחר ותעשיה בינלאומי בשטח של 1500 דונם המתוכנן לשרת כ-10,000 עובדים ומבקרים מדי יום.

מיקום הפארק הוא אסטרטגי מבחינה כלכלית ומדינית במיקרוקוסמוס המזרח תיכוני, בעיקר לאחר השלמת רכבת העמק אשר מחברת ישירות את נמל חיפה לבית שאן.

במאמר זה אסקור את תהליך תכנון הגשר, כמו גם את השיקולים אשר הביאו לבחירת הפתרונות הקונסטרוקטיביים המשפיעים על שיטת הביצוע הייחודית והמאתגרת.

בתמונה: גשר שער הירדן - תחילת הדחיקה במבט מנציב מס' 2.

בתמונה: פארק שער הירדן- תאור סכמטי (jgip.net).

תיאור האתר

הגשר מתוכנן על תוואי דרך חדשה אשר תחבר את כביש הגישה לטירת צבי עם חלקו הירדני של הפארק, דרך החוצה את מטעי הדקלים הקיימים של הקיבוץ.

חתך הקרקע מתאפיין בשכבות עליונות של חרסית ושכבות עמוקות יותר של צרורות, כמו בחלקים רבים של עמק הירדן בפרט ושל עמקים ואגנים בכלל. נהר הירדן מתפתל בתחום הגשר ומשייך את שני הנציבים המערביים לצד הישראלי ואת שבעת בנציבים הנותרים לצד הירדני. בקרבת הנהר קיימים מי תהום גבוהים המשפיעים על תכנון וביצוע הנציבים הסמוכים לנהר. בתהליך התכנון נלקחו בחשבון מפלסים שונים לנהר ולמי התהום. נחל בזק, אשר נשפך אל נהר הירדן מכיוון טירת צבי, הוסט לזמן העבודות על הגשר כדי למנוע הצפות מקומיות.

האתר כולו ממוקם מזרחית לגדר הביטחון הישראלית ועקב כך מתפקד באופן שונה מאתרים רגילים. שעות העבודה מוגבלות לשעות היום ורק לאחר פתיחת ציר הביטחון ע"י כוחות צה"ל. הגבלות נוספות התקבלו מצד הירדנים לגבי זהות וכמות העובדים באתר בכל רגע נתון ועמדה קבועה של צבא ירדן הוקמה בסמוך וחולשת על האתר כולו.

האתר נמצא באיזור סייסמי פעיל (השבר הסורי אפריקני). עובדה שהשפיעה על החלטות רבות הקשורות לסוג הגשר ולפרטי התכנון. סקר אתר ספציפי בוצע וספקטרום התגובה עבור החישוב לרעידות אדמה נבנה לפי מעטפת ספקטרום תגובת האתר וספקטרום התקן. מקדם התאוצה באתר הוא z=0.33 לתקופת חזרה של 975 שנים.

מזג אויר באזור משתנה מטמפרטורות נוחות בחורף, דרך תקופות של שינויים חדים באביב ובסתיו, עד לחום גבוה עד קיצוני במהלך הקיץ, עובדה המשפיעה כמובן על יציקות הבטון וביחוד עקב ההגבלה על עבודות לילה, אך גם על יכולות כח האדם לעמוד במשימות וביעדים. במהלך חודש יולי 2017 נמדדו ימים בהם הגיעה הטמפרטורה באתר ל-52 מעלות.

בתמונה: מפת התמצאות של אזור האתר.

תיאור הגשר

במהלך התכנון המוקדם נבחנו מספר חלופות לגשר כמערכת ולחתך המיסעה בפרט. ההטרחות האופקיות הגבוהות עקב רעידת אדמה הובילו לבחירה בחתך מרוכב מקורות פחים מפלדה עם טבלת מיסעה מבטון יצוק באתר על מנת למזער את המשקל העצמי. משקל החתך הוא כ-10 טון למ"א גשר (כמחצית ממשקל חתך ארגזי מבטון). משקל המיסעה משפיע על המבנה התחתון בשני מישורים, פעם אחת עבור המשקל העצמי בהטרחה גרוויטציונית ופעם אחת בהטרחה אופקית בזמן רעידת אדמה.

דרישת הועדה המחוזית לזמן עבודה מינימלי על הקרקע הובילה לבחירה בשיטת הדחיקה (Incremental Launching Method) עבור ביצוע המבנה העליון. בשיטה זו אין צורך במנופים ובתבניות יציקה על מגדלים והבחירה בה הייתה המתאימה ביותר.

אורך הגשר הכולל הוא 352 מ' בין צירי נציבי הקצה, סך הכל שמונה מפתחים (שישה מפתחי ביניים של 46 מ' ושני מפתחי קצה של 36 ו-40 מ'). רוחב המיסעה הוא 12 מ' וחתך הדרך כולל נתיב נסיעה לכל כיוון ומדרכה אחת. שיפוע רוחב קבוע של 2% מושג ע"י הפרש גובה תושבת בן 120 מ"מ בין הקורות הראשיות, שמרחקן הצירי הוא 6000 מ"מ.

בתמונה: חזית דרומית של הגשר. 

המיסעה עשויה מצמד קורות פחים ראשיות בגובה סטטי קבוע בן 1850 מ"מ ומקורות משניות רוחביות בחתך משתנה (340-550 מ"מ) כל 3300 מ"מ. סוג הפלדה בכל רכיבי הגשר הוא Fe-510. עובי הדפנות ומידות האגפים משתנים לפי מיקום החתך הסופי. הפחים תוכננו למאמצים, כמו גם לתופעות מקומיות כמו קריסת וסירוס דופן ולקריסת גזירה בהתאם לת"י 1225 ולתקן הבריטי BS-5400.

עובי טבלת המיסעה 25 ס"מ וסוג הבטון בה הוא ב-50 בתערובת הכוללת בין השאר סיבי פוליפרופילן לשיפור חוזק המתיחה. טבלת המיסעה תבוצע על תבניות באתר וקבלת כוחות הדחייה בין קורות הפלדה לבטון תובטח ע"י שגמי גזירה.

בתמונה: מבט לכיוון מזרח: טבלת המיסעה יצוקה ע"ג קורות הפלדה.

מתוך מחשבה על הובלת הקורות לאתר, תוכננו מקטעים באורך של 23-25 מ' בחלוקה למקטעי שדה ולמקטעי סמך (בהם כאמור עוביי הדפנות והאגפים משתנים, כמו גם מספר ההקשחות והתוספות שונות). הגשר מוקשח רוחבית ע"י טבלת המיסעה ולפיתול ע"י מוטות פלדה אלכסוניים כל 6.6 מ' לאורך הגשר. חיבור המקטעים לאורך הגשר יבוצע ע"י ריתוך השקה מלא (FJP) המתוכנן להבטיח את מלוא תסבולת החתך. חיבור אלמנטים משניים ע"י ריתוך או ע"י מחברים מלאים עם ברגים דרוכים.

הגשר תוכנן להיסמך על סמכים מסוג Pot Bearing אשר עודכנו במהלך תכנון הביצוע, ע"פ הצעת הקבלן, לסמכים ספריים (Spherical Bearing), שמבחינה טכנולוגית מתקדמים יותר מסמכי pot אך אינם נמצאים בשימוש נרחב בארץ. הסמכים בנציבים המרכזיים (צירים 4,5,6) נעולים לתזוזה לשני הצדדים, שאר הסמכים נעולים לכיוון הרוחבי של הגשר אך משוחררים בכיוון האורכי.

בתמונות: חתך המיסעה בתכנית ובחצר ההרכבה בטרם יציקת טבלת המיסעה.

נציבי הביניים מתוכננים כעמוד בודד בעל התרחבות פריזמטית בראשו. נפח יציקת עמוד נציב טיפוסי כ-100 מ"ק. בתהליך התכן לרעידות אדמה הוחלט על ביצוע מגרעות בחלק העמוד התחתון בנציבי הביניים המרכזיים (צירים 4,5,6) כדי להגמיש את הנציבים בכיוון ציר הגשר ע"י הקטנת קשיחותם להזזה בכיוון הנ"ל. נציבי הקצה מתבססים על ראש כלונסאות מעובה. כל ראשי הכלונסאות מאגדים שישה כלונסאות בקטרים 130-160 ס"מ ובאורכים 26-32 מ'. בחלק מהכלונסאות ישנו כלוב זיון כפול, תוצאה של ההטרחות האופקיות הגבוהות עקב רעידות אדמה.

בתמונות: נציב ביניים בתכנית ובעת יציקת נציב ציר מס' 2.

בתמונה: חתך כלונס בקוטר 160 ס"מ בעל כלוב זיון כפול.

דחיקת הגשר

ביצוע מיסעת הגשר נעשה כאמור בשיטת הדחיקה בשלבים-ILM. עיקרון השיטה הוא ביצוע או הרכבת חלקי המיסעה מאחורי נציב הקצה ודחיקתם, לאחר השלמת העבודות על מקטע מסויים, לכיוון נציב הקצה השני. זוהי הפעם הראשונה בארץ בה מבוצעת דחיקה של גשר מרוכב פלדה בטון בקנה מידה גדול.

בגשר שער הירדן תוכנן אזור זמני בצמוד לנציב הקצה המערבי, בצד הישראלי, אשר מחולק לשלושה תתי אזורים: חצר ההרכבה, המערבית אשר אליה מובאים לאחר דחיקה הסגמנטים החדשים ומורכבים למיסעה שכבר נדחקה קדימה. חצר היציקה, המרכזית אשר בה מבוצעת יציקה של טבלת מיסעה וחצר האשפרה, המזרחית אשר בה ממשיך הבטון לקבל אשפרה (אשפרה ראשונה מתבצעת בחצר היציקה). כל אזור החצרות מבוסס על כלונסאות וראשי כלונס אשר בסיום הפרוייקט יפורקו ויכוסו במילוי ובמבנה הכביש עבור הדרך אשר תעבור מעליו.

בחצר ההרכבה נשענות קורות הפלדה על כר נאופרן המונח על סמכים מחליקים זמניים מצופים נירוסטה. בשלב הדחיקה מורמת המיסעה ע"י ג'קים וכרי הנאופרן מוחלפים בכרטיסיות נאופלון (סמך נאופרן דק עם ציפוי טפלון מצד אחד שלו), כך שמתאפשר חיכוך נמוך בין הנירוסטה שעל הסמך המחליק לבין הטפלון שעל הכרטיס.

בתמונה: רכיבי פלדת המיסעה בחצר ההרכבה, בחזית נציב הקצה הישראלי.

דחיקת המיסעה תיעשה ע"י שימוש בצמד בוכנות הידראוליות המעוגנות לנציב הקצה ומחוברות למסילות אשר מחוברות אל קורות המיסעה. תסבולת צמד הבוכנות מספיק עם מקדם בטחון מסויים עבור מקדם חיכוך של 4% אך תוכננה מערכת גיבוי נוספת המבוססת על ג'קים מושכים במקרה ומקדם החיכוך יגדל ויהיה צורך בכח דחיקה גבוה יותר. השימוש בבוכנות ובמסילות מאפשר בלימה כמו גם משיכה אחורה של המיסעה במידת הצורך.

בכל שלב דחיקה ידחקו 23 מטרים של מיסעת הגשר מזרחה. ניתן להעריך משך שלב דחיקה כזה בכמה שעות. לאחר דחיקה תתבצע יציקה ואשפרה של מקטע טבלת מיסעה ורק לאחריה יחל סבב דחיקה נוסף. במהלך הדחיקה, בכל סמך, יש צורך בהחלפת כרטיסים באופן ידני ע"י פועלי האתר, שכן אורך הכרטיסיות מוגבל. בהתאם למפרט הדחיקה יש צורך בשלושה פועלים בכל ציר (שני סמכים), כך שבדחיקה האחרונה יהיה צורך ב-42 פועלים להחלפת הכרטיסים בסמכים, (שמונה נציבי הגשר הקבועים ושישה נציבים זמניים בחצר ההרכבה והיציקה.

חלק המיסעה הקדמי יידחק ללא מיסעת הבטון עליו בכדי להקטין את משקל המיסעה הכולל והיציקה באזור זה תושלם לאחר סיום הדחיקה בצד הירדני. למעשה, קטע מיסעה זה (ללא טבלת המיסעה) משמש כאף דחיקה לכל דבר.

ערך שקיעת קצה זיז המיסעה במפתחים הארוכים (46 מ') צפוי להיות כמה עשרות ס"מ וכדי להחזיר את קצה המיסעה לרום המתוכנן ולאפשר עלייתו על הסמכים, יעשה שימוש במגלשים הידראוליים אשר פתיחתן תתורגם לעלייה של המיסעה. כיוון הגשר יישמר על ידי שימוש גובלי צד אשר יותקנו בכל הנציבים.
בעת כתיבת מאמר זה הגשר נמצא בביצוע והדחיקה בראשית דרכה.

בתמונה: מיסעת הגשר בסבב הדחיקה הראשון.

סיכום

תהליך התכנון החל בשנת 2002 ותוצריו מתחילים לקבל צורה מוחשית בימים אלה, סיום הביצוע מתוכנן לרבעון הראשון של 2018. הזמן יעיד על חשיבותו האסטרטגית כמו גם על איכות המוצר והקיים לאורך זמן באחד מאזורי האקלים המאתגרים ביותר בארץ.
הביצוע, כמו גם תכנון הביצוע של גשר מהסוג הזה מעניינים ומאתגרים לא פחות מתכנון הגשר עצמו ועל כך יורחב במאמר שני שיתפרסם בהמשך.

בתמונה: מגלשי הדחיקה ירימו את המיסעה על הנציבים.