מחלף אם המושבות, שיטת הזיז המאוזן
שיטת הזיז המאוזן - Balanced Cantilever Method
הקמת גשר בשיטת הזיז המאוזן \ יציקה מאוזנת
באדיבותם הרבה של החברים הבאים:
- מהנדס אורי שקד מנהל פרוייקטים בחברת סולל בונה תשתיות
- מהנדס מיכה פטרי - קדמור מהנדסים
- מהנדס אמיר חדד - יהל מהנדסים
- שם הפרויקט: מחלף אם המושבות, כחלק מפרויקט דרך אם המושבות.
- מיקום: חציית כביש מספר 4 בין פתח תקווה ובני ברק, צפונית לציר ז`בוטינסקי.
- היזם: נתיבי איילון
- משרד תכנון: קדמור מהנדסים
- קבלן ראשי: א.י.ל סלע בע"מ
- קבלן מבצע: סולל בונה תשתיות
- אדריכלות: אדריכל אריה גונן
- תכנון תנועה ודרכים: דגש הנדסה
- ניהול פרוייקט: יהל מהנדסים
הקדמה
גשר אם המושבות מהווה חלק מדרך אם המושבות, שמחברת בין פתח תקווה לבני ברק. הצורך בדרך זו, נבע מהרצון להקל על גודש התנועה בציר ז`בוטינסקי, המחבר ומהווה דרך ראשית בין פתח תקווה - בני ברק - רמת גן.
דרך אם המושבות עוברת מצפון לציר ז`בוטינסקי בערים בני ברק ובפתח תקווה ומהווה אלטרנטיבה לדרך זו. בנוסף, מאפשרת דרך אם המושבות לגשר בין איזור התעשיה של פתח תקווה (קרית אריה) ואיזור התעשיה של בני ברק. המחלף החדש מאפשר גישה קלה ונוחה יותר לאיזורי התעסוקה והמסחר המתפתחים של רמת גן-בני ברק וזאת לנוכח תנופת הבנייה הרבה באיזורים אלה (הקמת מגדלי משרדים וכו`). הגישה אל דרך אם המושבות תיעשה דרך כביש מספר 4 (צפון ודרום) ומשם לכוון פתח תקווה ובני ברק, כמו גם מפתח תקווה ובני ברק (מזרח וממערב).
שיטת הביצוע
הגשר מורכב מ - 74 יחידות טרומיות (סגמנטים - Segments) המגשרים על מפתח מקסימאלי של 60 מטרים וברוחב גשר סופי של 22.5 [מ"א] כך שלבסוף יתקבל אורך כולל של 242 [מ"א] שיכלול שני נתיבים לכל כוון, כולל מדרכה להולכי רגל. האלמנטים מיוצרים במפעל לאלמנטים טרומיים (סולל בונה) בהתאם להנחיות אותם קיבל הקבלן המבצע מהמתכנן ובשיטת ה Match Cast (יציקה מתואמת, כל אלמנט נוצק כנגד האלמנט הבא בהתאם לשיפוע האנכי ורדיוס הסיבוב של הגשר תוך שימוש בשיני גזירה ובאלמנט "שקע-תקע"). האלמנטים מיוצרים ומובלים לאתר בהתאם לקצב התקדמות ההרכבות. אורכו של אלמנט טרומי טיפוסי 3 [מ"א] רוחבו 17 [מ"א] ומשקלו כ-80 [טון]. בכדי לאפשר רוחב מסעה סופי, מתבצעת באתר יציקה משלימה של שני זיזים משני צידי הגשר. בנוסף באלמנטים הטרומיים משולבים 4 צינורות לחיצה מפלדה (שני צינורות בכל דופן) שהוכתבו מטעמים קונסטרוקטיביים ותפקידם להקטין את אורך הזיז ומכאן את העומסים הנוצרים בקצה זיז האלמנט הטרום (הזיז נוצר בשל רוחב מסעה).
חתך האלמנט הטרומי בזמן הרכבתו בשיטת הזיז המאוזן - לכל אורך הגשר
בתמונה: צנרת הפלדה (מכוסה בניר קרטון, על מנת להגן עלייה עד תום העבודות) ומבט קרוב על שיני הגזירה.
בתמונות: סגמנט טרומי טיפוסי - ניתן להתרשם מהגיאומטריה המדוייקת ומהיופי הקונסטרוקטיבי והאדריכלי של האלמנטים. כמו כן, ניתן בכבלי הדריכה הרוחבית וקוצי הזיון להשלמת היציקה בזיזים.
עבודות קידוח ודיפון
עבודות הביסוס בפרוייקט התבצעו בשני מוקדים:
1. ביסוס נציבי הגשר: קוטר הכלונסאות 140-160 [ס"מ] ובעומק ממוצע של 46 [מ"א].
2. ביסוס קירות רמפות גישה.
מאחר ומי התהום באזור זה צפויים להמצא כמעט מיד עם תחילת הקידוח ובנוסף, חתך הקרקע הינו חרסיתי בעיקרו, הוחלט כי עבודות הביסוס ייעשו באמצעות מכונת קידוח ושימוש בתמיסת בנטונייט.
תקציר מהלך העבודות (בהתאם לתפקוד הכלונס):
1. כלונסאות המשמשים לביסוס: קידוח ויציקת הכלונסאות, חציבה וניקוי של ראשי הכלונס (משאריות בנטונייט) בניית ראשי כלונס, יציקת נציבים.
2. כלונסאות המשמשים לדיפון: קידוח ויציקת הכלונסאות, חציבה וניקוי של ראשי הכלונס (משאריות בנטונייט) בניית קורת קשר, חפירה.
* הרחבה על שיטת הקידוח באמצעות תמיסת בנטונייט כאן
* הרחבה בנושא שיטות ביסוס והתאמתן לסוג הקרקע כאן
* הרחבה בנושא קידוח כלונסאות בבנטונייט כאן
הערה: עם סיום קידוח הכלונסאות, ביצע הקבלן קידוחי גלעין בכלונס (מקודקודו ועד תחתיתו) ולהזריק בלחץ דייס צמנטי על מנת להגדיל עוד יותר את תסבולת הכלונס (ההזרקה יוצרת "בצל" בתחתית הכלונס ומרחיבה אותו)
בתמונה: אדום - קורת קשר לראשי הכלונסאות. בחלקו המזרחי של הגשר, בשל הקרבה לכביש 4 נקדחו כלונסאות דיפון, על מנת לחזק את דופן החפירה, הצמודה למסלול הנסיעה צפונה. כחול - כלונסאות דיפון שנחשפו לאחר החפירה. צהוב - כלונסאות ביסוס לראשי הכלונס שישמשו בסיס לנציבים.
נציבים Piers (עמודים)
גשר אם המושבות עתיד לגשר על מפתח כולל של 242 [מ"א] ולכן נשען על נציבים (עמודים). הנציבים מהווים סמכים עבור הגשר ומקטינים בכך את המפתח הכולל. הנציבים נשענים ומחוברים בבסיסם לראש כלונס אשר נשען גם הוא על כלונסאות (ראה הרחבה קודמת).
נבחין בשני סוגים של נציבים:
1. נציב קצה: נציבי הקצה ממוקמים בשני הצדדים של הגשר (מזרח ומערב) ומשמשים כסמכים הקיצוניים של המקטעים. הנציב משמש לשני תפקידים, מצידו האחת מהווה נקודת השענה לסגמנט הראשון ומצידו השני כנקודת השענה לפלטת הגישה המחברת בין המסעה לתחילתו של הגשר.
סמכים קבועים / סמכים זמניים
סמכים קבועים: סמכים אלה ישמשו בשלב הסופי והאחרון, והם יהוו נקודות השענה לגשר לכל אורכו.
סמכים זמניים: מסביב לכל נציב, מורכבת קונסטרוקציית פלדה זמנית (הנשענת על כלונסאות) אליה מחוברים 4 ג`קים (מגבהים) בעלי כושר נשיאה של 600 טון לכל אחד. בשעת הרכבת האלמנטים, ההשענה נעשית על הג`קים וזאת על מנת לאפשר ביצוע תיקונים / צידוד. רק בשלב הסופי והאחרון, לאחר שיצקו גראוט מתפלס מתחת לסגמנט, יסיימו הג`קים את תפקידם וההשענה המלאה תעבור לסמכים הקבועים.
בשיטת ה Balanced Cantilever Method האלמנטים מורכבים באמצעות עגורן נייד. העגורן שנבחר לפרוייקט זה הוא מסוג CC2000 של חברת DEMAG. העגורן מתנייד על זוג זחלים המאפשרים יציבות ויכולת להתגבר על כל מכשול פיסי בעת ההרכבה. האלמנטים נרתמים לאונקל העגורן באמצעות מסגרת פלדה הנצמדת לאלמנט בחלקו העליון (ראה תמונה מצ"ב). כניסה לאתר חברת העגורנים DEMAG. הרכבת האלמנטים על ידי העגורן, נעשית משלושה אזורים, ממערב לכביש, ממזרח לכביש ומאי התנועה שבין הנתיבים (כביש 4). למסמכי קבלן הביצוע צורף מדריך הנדסי erection manual ובו הסבר מקיף על מהלך ושלבי ההרכבות. עיגון האלמנטים הטרומיים לעגורן, נעשה באמצעות "מפזר עומס" Spreader (בתמונה: מסגרת פלדה צהובה).
לאחר ההרכבה של הסגמנט הראשי, ייבדק מיקומו על ידי המודד ולאחר אישורו - תתאפשר המשך תליית הסגמנטים. סדר ההרכבה ייעשה בהתאם להוראות המתכנן, כשבסיס ההרכבה הוא שמירה על שווי משקל סביב הנציב (ולכן סדר התלייה יהיה על בסיס סגמנט משמאל לנציב ומיד אחריו סגמנט מימין לנציב, בהתאמה).
בתמונה: סידור טיפוסי להרכבת הסגמנטים. צהוב - סמך קבוע הישמש להשענה עם תום ההרכבות. אדום - סמך זמני (ג`ק). כחול - קונסטרוקציית פלדה זמנית להנחת הג`קים.
המשך ההרכבות משני צידי הנציב. בצידה הימני של התמונה, נוכל להבחין בחצייה של כביש 4. הנחת הסגמנטים מעל הכביש נעשתה בלילות, באמצעות הסדר תנועה זמני להסטת התנועה, כך שתתאפשר המשך העבודה ללא סיכון כלי הרכב והנוסעים. שימו לב לזיז הנוצר סביב הנציב...
עבודות לילה
הרכבות אלמנטים שבוצעו מעל כביש 4 - התקיימו בלילות, לאחר הקמת הסדרת תנועה זמני על ידי צוות אבטחה ושיטור מתאים.
בין כל שני נציבים תתבצע השלמת יציקה. השלמת היציקה מתבצעת באמצעות טפסנות ידנית \ מתועשת למחצה המחוברת משני צדדיה לסגמנטים הקרובים. הצורך בהשלמת יציקה נובע מאילוצים גיאומטריים בין הזיזים. בדרך כלל בהשלמות יציקה, מקובל כי אורך ההשלמה ינוע בין 70-120 [ס"מ] אולם בגשר אם המושבות, בשל מוטות הפלדה הייחודיים ומודול החזרה שלהם - רוחב השלמת היציקה המתקבל הוא 300 [ס"מ].
בסקיצה: סכמה טיפוסית להשלמות יציקה (ההשלמה בכתום).
מדידה ובקרת איכות
על מנת לוודא כי כל אלמנטי הגשר מורכבים בגובה, בזווית ובכוון הרצויים, מתבצעות מדידות לפני, במהלך ובסיום העבודה. בחלקו העליון של כל סגמנט הוטבעו במהלך היציקה 6 פלטות קטנות העשויות מפח, עליהן נקבל נקודות קבועות במרחב שישמשו אותנו לקבלת ייחוס ואורינצטיה של ההרכבה (גובה וצידוד). מיקומו היחסי של כל אלמנט טרומי, נבדק עוד במפעל לפני ההגעה לשטח. באמצעות נתונים אלה, ניתן לקבוע איך להציב את האלמנט ובמידת הצורך, לבצע תיקון - באלמנט שיורכב אחריו. עם סיום הרכבת האלמנט, תתבצע מדידה והמודד יעביר את הקואורדינטות של נקודות אלה לבדיקה. במידה ויש לבצע תיקונים (בדרך כלל מדובר על מספר בודד של מילימטרים) הם יקוזזו / יתוקנו במהלך הרכבת האלמנט הבא. התיקונים נעשים באמצעות ג`קים (מגבהים) עליהם מונחים הסגמנטים (ראה הרחבה בהמשך) ובמקרה הצורך יונחו שימסים ("קלינים" ייעודיים) על מנת לקזז את התיקון.
הרכבה וחיבור אלמנטים
בכל אלמנט נוכל להבחין בארבעה סוגים של מעברים / שקעים:
1. חורי מעבר לכבלי דריכה סופית (כחול): דריכה תחתונה לאחר שינוי סכימה מזיז לשדה. עם תום ההרכבות וסיום השענת האלמנטים עם הנציבים, יושחלו כבלי דריכה אורכיים והאלמנטים ידרכו זה לצד זה, לכל אורכו של הגשר.
2. חורי מעבר למוטות דריכה "מוטות דוודג" Dywidags Bars (אדום): מוטות הברגה, הננעלים בכח דריכה כנגד הבטון. מוטות הדוודג משמשים לחיבור האלמנטים באופן זמני, עד להשלמת כבלי הדריכה ודריכתם. עם תום דריכת הכבלים, ישוחררו מוטות הדוודג. בשעת תליית האלמנטים, הדוודגים משמשים להצמדתם הזמנית (בעיקר המוטות העליונים).
3. שקעי גזירה (לבן): "שקע תקע" בין אלמנט אחד ורעהו. השקעים מתנגדים לכוחות הגזירה המתפתחים בין הסגמנטים (האלמנטים שואפים להחליק זה על דופן זה).
4. דריכה עליונה (ירוק): דריכה עליונה להרכבה, המשמשת גם כדריכה למומנט שלילי מעל הסמך.
