גשר מקטעים בדחיקה - Incremental Launching bridge

בעשור האחרון החלו לצוץ בארצנו, גשרים המוקמים בשיטת ה"מקטעים בדחיקה", טכנולוגיה שהתפתחה עוד קודם לכן בצפון אמריקה.

בשנת 2006-2008 עבדתי בחברת א.ארנסון בפרוייקט מרתק ובו הייתי מעורב בהקמת גשר מעל לרחוב חיל השריון (נתיב איילון דרום). במסגרת תפקידי כמהנדס הביצוע, ביצענו פרוייקט עבור רכבת ישראל אשר הצריך הקמת גשר עבור מסילת הרכבת, מעל לאחד הכבישים היותר עמוסים ופעילים בארץ - נתיבי איילון. שם הפרוייקט: מסילה שלישית באיילון (תכנון - YSS, ניהול ופיקוח - דנה הנדסה).

 
שיטת הדחיקה, מאפשרת הקמת גשר המורכב מאלמנטים טרומיים (אלמנטים טרומיים הנוצקו קודם לכן באתר) ובאמצעות ציוד מכאני - להחליק ולהוביל את המקטעים (האחד אחרי השני) כך שבסופו של תהליך, נקבל גשר מונוליטי המורכב משרשרת מקטעים המחוברים "בטור".
 
בתמונה: מסילה שלישית באיילון. מתכנן ראשי: ירון-שמעוני-שחם

Incremental Launching bridge

בתמונה: תצלום אוויר של גשר בדחיקה (חץ ירוק) שנבנה על ידי חברת ארנסון, עבור רכבת ישראל. הגשר יאפשר הנחת שתי מסילות רכבת נוספות - לכוון ראשון ציון מערב, במסגרת פרוייקט גשרי רכבת איילון דרום.

הגשר מוקם בין כביש נתיבי איילון צפון (חץ צהוב) ונתיבי איילון דרום (חץ אדום), מעל הכניסה לכביש מספר 1 (חץ כחול) ומעל מסילת רכבת פעילה (חץ לבן). שימו לב כי הקמת הגשר מתבצעת מעל צירי תנועה ראשיים (כביש ומסילת רכבת) וזאת מבלי להפריע לשגרת הפעילות.

יתרונות השיטה
1. הקמת גשר בשיטת הדחיקה, מאפשרת הקמת גשר עילי וזאת מבלי להפריע להמשך הפעילות הסדירה המתקיימת מתחת לגשר (מסילת רכבת, נתיבי תנועה, מעבר מים וכדומה ).  
2. השיטה מאפשרת הקמת גשר בגבהים ובמפתחים גדולים וזאת מבלי הצורך בשימוש בפיגומים ותמיכות וזאת בניגוד לגשר "יצוק באתר".
3. בדרך כלל, קיצור לוח הזמנים ושימוש מופחת בכח אדם (חסכון בעלויות).

החסרונות בגשר יצוק באתר - לעומת גשר בשיטת הדחיקה
1. חסימה הרמטית של אזור העבודה - סגירת זמנית ומוחלטת של הכביש, הדרך או הנתיב והפסקת הפעילות השוטפת שהתקיימה מתחת לאזור העבודה, על מנת להקים מערכת תמיכות שתשמש בהמשך לבניית הגשר.


 

2. חסימה חלקית של אזור העבודה ע"י הקמת הסדר תנועה וביצוע ניתוב תנועה מחודש - בתמונה נוכל להתרשם ממערכת ניתוב זמנית המצרה ומתווה את הדרך לשני נתיבים בלבד וחסימת המעבר להולכי הרגל.
 

עקרונות השיטה
הגשר נבנה מסגמנטים (מקטעים) טרומיים יצוקים באתר שיחוברו האחד לשני בטור ויחד יצרו בסופו של תהליך - גשר מונוליטי.
 
האלמנט הראשון שנבנה יהיה האלמנט המוביל ואליו תתחבר קונסטרוקציית פלדה המכונה "אף פלדה" STEEL NOSE (מסבך) אשר מתפקד כנקודת השענה בשעה ש"הסגמנטים באוויר" - כלומר במצב זיזי (קונזולי).

יציקת האלמנטים תעשה ב"חצר יציקה"(חץ צהוב) שהיא למעשה תבנית "עולה ויורדת" (חץ כחול) ובה יתבצעו היציקות באתר. מספר ימים לאחר היציקה (עם עליית חוזק הבטון) יורד מפלס החצר\מיטה (בתחתית המיטה ממוקמים "ג`קים" הידראוליים) והתבנית תפרד מאלמנט הבטון הקשוי.

האלמנטים נמשכים \ נדחפים (תלוי בשיטה) ע"י בוכנות הידראוליות ומחליקים על סמכים זמניים הממוקמים על עמודים (שנבנו מבעוד מועד) עד להגעה לצידו השני של המפתח (חץ אדום). 

אפשרות נוספת לדחיקה מבוססת על עקרון דחיקת האלמנטים משני צידי המפתח כשכוון הדחיקה מנוגד - ובסופו יפגשו שני מקטעי הגשרים.

בשיטה זו ייבנו שני חצאי הגשר משני צידי המפתח וידחקו עד אשר שתתאפשר השלמת יציקה ביניהם (יציקה באתר) כך שנקבל בסופו של תהליך גשר מונוליטי הנשען על סמכים שנמצאים מחוץ לאזור המכשול. דוגמא לגשרים שנבנו בשיטה זו - מחלף חולון מזרח וגשר הולץ.

 
בתמונה: גשר מעל נחל נחל פולג, מתכנן: ג.א.ש מהנדסים
 

בתמונה: הקמת שלושה גשרים בשיטת ה Incremental Launching bridge - מעל נחל פולג (קבלן מבצע - טר ארמה)

מיטת יציקה

יציקת הסגמנטים (מקטעים) נעשית באיזור המכונה "מיטת היציקה". מיטת היציקה היא למעשה מערכת טפסות שבסיסן נשען על מערכת ג`קים הידראוליים (מגבהים) המאפשרים למיטה לעלות ולרדת. מיטת היציקה משמשת ליציקת סגמנטי הבטון ובתום היציקה הם נדחקים ממנה ומחליקים החוצה.
 
מערכת הטפסות בנוייה מקונסטרוקציית פלדה המהווה מסגרת ובסיס לטפסות המונחות עלייה. מערכת הטפסות משמשות כשבלונת יציקה עבור אלמנטי הבטון ומהן יוצרים את גיאומטריית החתך עבור הסגמנטים הרצויים.
 
למיטת היציקה שני מצבי עבודה:
1. מצב עבודה (מיטה למעלה): במצב זה נמצאת המיטה בחלק העליון של מהלך הבוכנות וזאת על מנת לאפשר יציקת אלמנט בגובה הסופי הרצוי. בשלב זה מתבצעת עבודת הברזלנות ולאחר מכן היציקה.
 
2. מצב משוחרר (מיטה למטה): במצב זה נמצאת המיטה בחלק התחתון של מהלך הבוכנות וזאת על מנת לשחרר ולהפריד את הטפסות מאלמנט הבטון הקשוי. לפני פירוק הטפסות מתבצעת דריכת האלמנט שנוצק (במידה ומדובר על סגמנטים מבטון דרוך). בתום שלב זה ולאחר אישור מתכנן המבנה - מתבצעת הדחיקה.
 

אף דחיקה Steel nose
בראש המבנה, מורכבת קונסטרוקציית פלדה זיזית (קונזולית) המשמשת כמוביל לאלמנטים היצוקים - במהלך סדרת הדחיקות. קונסטרוקציית הפלדה (אף הדחיקה) היא הראשונה להבנות באתר, אלייה עתיד להתחבר הסגמנט היצוק הראשון.
 

אף הפלדה מאפשר לקצה הרחוק של המבנה, להשאר בשווי משקל במצב / שלב הקונזולי של המבנה (סכמה קונזולית / זיזית) מאחר וקונסטרוקציית הפלדה קלה משמעותית ביחס לסגמנטי הבטון, שיכולים היו להיות במצב זה (במידה ולא היינו משתמשים בקונסטרוקציית פלדה).
 

 
שדה 1: איזור מיטת היציקה. על מנת לדחוק את האלמנט, המיטה נמצאת במצב משוחרר (נמוך) בכדי לאפשר לאלמנט לגלוש החוצה.
שדה 2+3: שדות ביניים עבור המצב הסופי של הגשר. מעל שדות אלה הסגמנטים נשענים על הניצבים (בדומה לקורה נמשכת).
שדה 4: בשדה זה נוכל לראות את אף הדחיקה (כחול) שמונח על הנציב הרחוק (אפור) שבין שדות 4 ו 5 ומאפשר בכך לזיז הבטון (צהוב) להמשיך ולחצות את השדה הרביעי.
שדה 5: שדה אחרון לשרשרת הדחיקה. לאחר שדה זה, הסגמנטים יגיעו למצבם ומקומם הסופי.
 
 
מתקן משיכה Pulling device
משיכת הסגמנטים מתבצעת באמצעות ג`קים הידראוליים- כנגד אלמנט המשמש התנגדות לכח המשיכה (האלמנט יהיה בדרך כלל קורה או קיר). הכח המופעל בג`קים מועבר לפלטת העיגון באמצעות מוטות הברגה העוברים במרכז הג`ק (מוטות הברגה של חברת דיוודג).
 

פלטת עיגון Clamping device
על מנת לאפשר את משיכת הסגמנטים, יש לרתום את מוטות הדוודג המחוברים למתקן המשיכה - לאלמנטים היצוקים. ריתום המוטות נעשה באמצעות מתקן ייעודי בשם Clamping devise שמחובר לתחתית האלמנט האחרון שנוצק (האלמנט שכרגע נמצא על מיטת היציקה). בשל כוחות הגזירה והמשיכה הנוצרים באמצעות מוטות הדוודג ומופעלים על הפלטה, נדרכת גם היא כלפי סגמנט הבטון (לפני הדחיקה).
 

מהלך העבודה

1. בניית ניצבים: נציבי הגשר (נציבים זמניים או סופיים) מהווים סמכים עליהם ישענו הסגמנטים במהלך הדחיקה כמו גם הגשר בסוף התהליך. הנציבים ימוקמו בכפוף לתוכנית הקונסטרוקציה, במפתחים ובגיאומטרייה עליהם יחליט המתכנן. ביסוס הנציבים ייעשה בהתאם לאופי וסוג הקרקע, בהתחשב בכוחות ובמאמצים העתידים להתקבל במצב הסופי של הגשר, כמו גם כוחות ומאמצים זמניים - שיופעלו עליהם במהלך הדחיקה (גזירה, מומנט, כוחות שליפה וכו`). על הניצבים, ימוקמו "סמכי החלקה" - עליהם "יחליק" הגשר בשעה שיעבור על הסמך. על הניצב, נוצקים שני סמכים (בדרך כלל) סמך קבוע וסמך זמני. בתמונה ניתן להבחין בשני סמכים סמניים (קיצוניים), עליהם מונח משטח ההחלקה - וסמך נוסף (באמצע) שישמש כסמך של הגשר - במצבו הסופי.

2. הרכבת אף הפלדה: אף הפלדה יורכב לפני או מיד עם תום יציקת הסגמנט הראשון. האף יחובר לחלקו הקדמי של האלמנט והוא שיוביל את האלמנטים הנדחקים.

3. הרכבת מיטת היציקה: על מנת להתחיל בעבודות הדחיקה, יש לבנות את מיטת היציקה, בה יבוצעו כל היציקות של האלמנטים, וממנה הם ידחקו. למעשה, מיטת היצירה היא מערכת טפסות המורכבת על ג`קים הידראוליים (מגבהים) ומאפשרים תנועה אנכית של המיטה.
 

4. עבודת ברזלנות: על מנת לאפשר את תחילת עבודת הברזלנים, מורמת מיטת היציקה למפלס הדחיקה ובגובה זה נקשר הזיון של האלמנט הבא שידחק. סידור הזיון ייעשה על פי תוכנית הקונסטרוקטור, כמו גם סידור כבלי הדריכה ותעלות הפח בהן הם מונחים.
 

5. יציקת אלמנטים: יציקת האלמנטים נעשית על מיטת היציקה, לאחר שהסתיימו עבודות הברזל והשחלת כבלי הדריכה.
 

6 דריכה ודיוס: על מנת להקטין את הכוחות והמאמצים הסופיים שיתקבלו בגשר, מבוצעת בסגמנטים פעולת הדריכה. בתום הדריכה, מדוייסים כבלי הפלדה ובכך "מועברים" כוחות המתיחה שנוצרו כתוצאת מהדריכה - לאלמנט העוטף אותן. בתמונה נוכל לראות את הכבלים שהונחו בתוך צנרת פח ואת מהלך הכבלים - בהתאם למהלך המומנטים הנוצרים בקירות הגשר, עם הגיעו למצבו הסופי (בתום הדחיקה).
 

7. דחיקה: ברגע הדחיקה, מערכת הג`קים מושכת את הגשר והמקטע החדש - ממיטת היציקה. שימו לב לגידול במרחק שבין קצה התבנית - לקצה הבטון, זהו מהלך הדחיקה ויציקת הגשר ממיטת היציקה.
 

 

 

בתמונה התחתונה: דחיקת האלמנט במצב מתקדם, כאשר כמעט ויצא לגמרי ממיטת היציקה.
 

8. דריכה אורכית: דריכת הסגמנטים תיעשה בדרך כלל בשניים עד שלושה שלבים. בתחילה, מקובל לבצע דריכה של הסגמנט הבדיד, לאחר מכן דריכה של מספר סגמנטים צמודים ולבסוף דריכה אורכית של כל שרשרת הסגמנטים (בדרך כלל מדובר על דריכה לאחר הגעה למצב הסופי של הגשר). שלבי הדריכה, מהלכה, כוחות הדריכה בכבלים וכו`... יקבעו על ידי מתכנן הגשר.

הדמייה לשיטת ה Incremental Launching bridge ניתן לראות כאן (לחץ על התמונה):