הגשר מעל נחל בוהו

פורסם לראשונה בעיתון איגוד המהנדסים לבנייה ולתשתיות גיליון מס' 66 

נתוני הפרויקט 

• תחילת תכנון: נובמבר 2010
• תחילת ביצוע: פברואר 2011
• סיום ביצוע: אוקטובר 2012
• מנהל הפרויקט מטעם המדינה: אחים מרגולין הנדסה וייעוץ
• קבלן מבצע: "סולל בונה"
• מתכנן מטעם הקבלן: "ג.א.ש. הנדסת בניין וגשרים"
• האדריכל מטעם הקבלן: אדר' אבנר דרורי
• יועץ הקרקע מטעם הקבלן: אינג' מוטי יוגר

מבוא

העיר נתיבות בנגב המערבי מול רצועת עזה, שהוקמה ב-1956 כמעברת עולים בשם עזתה, הפכה לעיר בשנת 2000 ומאז התפתחה לעיר בת 30,000 תושבים עם תוכנית אב לאוכלוסייה בת 70,000 איש בשנת 2030. לאור הגידול הצפוי באוכלוסיית העיר הורחב שטחה המוניציפלי לכיוון צפון מערב אל מעבר לאפיק נחל בוהו העובר בתחום שטחה העירוני.

נחל בוהו הוא נחל באורך 12 ק''מ בחבל הבשור, ראשיתו בעיר נתיבות ממנה הוא יורד מערבה ומתחבר לנחל גרר מצפון מזרח לקיבוץ רעים. הנחל מאופיין בסלע לס ומורדותיו מכוסים בצמחייה ערבתית. הוא בעל נוף פראי ייחודי של בתרונות לס טבעיים ונטועים, שיש הסבורים שהם שהקנו לו את שמו "בוהו" שפירושו בעברית ריקנות ושממון. למעשה נגזר שמו העברי של הנחל משמו הערבי הקדום- ואדי אל -בהא ("נחל היופי") שהוענק לו בשל יופיו הייחודי. ההרחבה המתוכננת של נתיבות היא מעבר לנחל בוהו, לאיזור הנחשב ל"ריאה הירוקה" של העיר, שבו מתוכננת גם הקמת "פארק נחל בוהו" שישאיר איזור טבע פראי בלב העיר המורחבת.

לתכנון המפורט של הפארק שותפים קק"ל, רשות מקרקעי ישראל, רשות ניקוז שקמה - בשור ועיריית נתיבות. העירייה יזמה ומפתחת גם את פארק האגם, שיהיה עוגן מרכזי של פעילות ושהייה לאורך הנחל. לשם חיבור שני חלקי העיר משני עברי הנחל היה צורך לבנות ארבעה גשרים שיחצו את הנחל מבלי לפגוע בבתרונותיו ובצמחייה שבו, ביניהם גשר מסילת הרכבת מעל הנחל. הגשר ממוקם בתוואי שטח שחלות לגביו דרישות מחמירות של שימור סביבתי ומגבלות ביצוע.

גשר בוהו נועד עבור קו הרכבת מאשקלון לבאר שבע שאורכו מגיע לכ-60 ק"מ, שבו נבנו תחנות נוסעים חדשות בשדרות, נתיבות ואופקים. קטע המסילה בין קיבוץ יד מרדכי לעיר נתיבות בוצע בין השנים 2010-2014. בקטע זה תוכננו על - ידי משרד "ג.א.ש. הנדסת בניין וגשרים", במסגרת שינוי תכנון עבור הקבלנים האלמנטים הבאים:

• כ -30,000 מ"ר של קירות דיפון עם עוגני קרקע (עבור הקבלן אליקים בן ארי).      
•  הגשר מעל נחל בוהו (עבור הקבלן "סולל בונה")        

תיאור אתר הפרויקט

גשר בוהו ממוקם מעל נחל בוהו, ממערב לעיר נתיבות. איזור זה הינו רגיש מאוד מבחינה סביבתית ולצורך בניית הגשר היה צורך בביצוע קפדני ועדין בכל הנוגע לשמירה על הטבע.

באיור מס' 2 ניתן לראות את האיזור הירוק של הנחל ואת מיקום הגשר.

איור 1: צילום אוויר הממחיש את תוואי קו הרכבת מקיבוץ יד מרדכי לנתיבות ממזרח לרצועת עזה

איור 2: צילום אוויר המראה את מיקומו של גשר בוהו מעל אפיק נחל בוהו, כשבצד הימני של הצילום בתי העיר נתיבות

הגשר כולל שמונה מפתחים שווים באורך 32.5  מ' כ"א, ברוחב 12 מ' ואורכו הכולל 260 מ'. נציבי הגשר הינם בחתך עגול חלול בקוטר 4 מ' המגיעים לגובה של כ- 20 מ'. המבנה העליון של הגשר מורכב משתי קורות טרומיות מאסיביות בגובה 2.2 מ' במשקל של כ-200 טון כל אחת, היצוקות באתר ומונפות 

על גבי נציבי הגשר. לאחר הנחת הקורות נוצקת פלטת מיסעה בעובי של כ-30 ס"מ. הגשר הינו גשר נמשך עם תפרים בנציבי הקצה ובשני נציבים פנימיים, כאשר חלק מהנציבים רתומים למבנה התחתון.

בנציבי הקצה ובחלק מהנציבים הפנימיים הורכבו סמכים מיוחדים מסוג EKH. סמכים אלה מונעים תזוזות לרוחב הגשר ועל-ידי כך משתפים גם את הנציבים הלא רתומים למיסעה בקבלת הכוחות האופקיים המתקבלים מעומסים, כגון עומסים צנטריפוגליים, עומסי רוח ורעידות אדמה. בכיוון האורכי של הגשר,

הסמכים מאפשרים את התזוזות על מנת לא לקבל כוחות גדולים עקב עומסים כגון טמפרטורה, הצטמקות וזחילה. הסמכים תוכננו לקבלת כוחות אופקיים של עד כ-200 טון.

לגשר נעשה חישוב אינטראקציה (מסילה גשר) מפורט באמצעות תכנת MIDAS CIVIL   בהתאם לתקן האירופאי  EN 1992-2.

באיור מס' 3 מתוארת תנוחת הגשר ובאיור מס' 4 חתך טיפוסי לרוחב של הגשר

איור 3: שרטוט הנדסי של תנוחת גשר בוהו בין שתי גדות נחל בוהו

איור 4: חתך טיפוסי של הגשר

חישוב אינטראקציה גשר מסילה

כאשר יש מצב שבו מסילת הרכבת נמשכת מעל גשר בעל תפרי התפשטות, יש לבדוק את התזוזות ואת המאמצים המתפתחים בפסים עקב עומסי השרות הפועלים על הגשר. העומסים המשפיעים ביותר על התזוזות האופקיות של הגשר והמאמצים הנוספים המתפתחים בפסים הינם עומסי בלימה והתנעה, טמפרטורה, הצטמקות וזחילה, הפועלים על המבנה העליון של הגשר. עקב עומסים אלו, חלק מהכוחות עוברים לסוללות הגישה שמעבר לתחום הגשר וחלק מהכוחות עוברים דרך הפסים והרבד למבנה העליון של הגשר. בהתאם לפרוצדורת החישוב המפורטת בתקן האירופי בוצעה אנליזה לא ליניארית באמצעות תכנת Midas Civil הבודקת את עמידות הגשר והפסים בקריטריונים הנדרשים בתקן.

על-פי דרישת התקן החיבור בין הפסים למבנה העליון מוגדר באמצעות קפיץ בעל קשיחות משתנה המוגדר בשני מצבים שונים: האחד כאשר המסילה מועמסת והשני כאשר המסילה אינה מועמסת.

1. עומסים

עומסי בלימה והתנעה: הגשר מתוכנן לנסיעת שתי רכבות בכיוונים שונים ולכן העומסים האופקיים המקסימליים יתפתחו כאשר על מסילה אחת פועלים עומסי בלימה ועל המסילה השנייה פועלים עומסי התנעה. עומס הבלימה הוא שני טון למ"א מסילה.

עבור אורך מועמס מקסימלי

עומס ההתנעה הוא 3.3 טון למ"א מסילה עומס מקסימלי של 100 טון:

2. עומסים נוספים:

עומס טמפרטורה צירית על מיסעת הגשר.

עומס הצטמקות וזחילה למבנה העליון של הגשר.

עומסים קבועים.

עומס שימושי בהתאם לת"י 1227 חלק 2.

עומס גרדיאנט טמפרטורה.

קריטריונים לבדיקת אינטראקציה

1. הגבלת תוספת מאמצים לפסי הרכבת עקב שילובי עומסים:

מאמץ לחיצה מקסימלי

מאמץ מתיחה מקסימלי

2. הגבלת תזוזה אופקית עקב עומסי בלימה והתנעה: (איור 6)

3. תזוזה אופקית של החלק העליון של מיסעת הגשר עקב עומסים שימושיים אנכיים:  (איור 5)

4. תזוזה אנכית של החלק העליון של מיסעת הגשר עקב עומסי שירות: (עבור רכבת הנוסעת במהירות של 160 קמ"ש):  (איור 5)

איור 5: תזוזה אופקית ואנכית עקב דיפורמציה של מיסעת הגשר           איור 6: תזוזה אופקית עקב עומסי בלימה והתנעה

המבנה התחתון של הגשר

 המבנה התחתון של הגשר מורכב מתשעה כלונסאות בקוטר 120 ס"מ לכל נציב, יצוקים בשימוש בתרחיף בנטונייט יחד עם ראש כלונס בגובה 2.5 מ'. נציבי הגשר הינם בחתך חלול בקוטר 4 מ' עם שקעים אדריכליים בצד החיצוני, בגבהים של יותר מ-20 מ'.

כאמור, בנציבי הקצה ובנציבים הפנימיים עם תפרי ההתפשטות הורכבו סמכים מיוחדים מסוג HKE אלה הם סמכים המונעים תזוזות לרוחב הגשר אך מאפשרים תזוזות בכיוון האורכי של הגשר.

המבנה העליון של הגשר

המבנה העליון של הגשר מורכב משתי קורות טרומיות מאסיביות בגובה2.2 מ' שעליהן יצוקה פלטת המיסעה. עקב המשקל הרב של הקורות (עד כ-512 טון), הן נוצקו בשטח ההתארגנות של הקבלן ולאחר מכן הונפו בעזרת מנוף זחל על גבי נציבי הגשר. לצורך ייצור הקורות הטרומיות הקימה "סולל בונה" שני מפעלי שדה - האחד בצידו הצפוני של הגשר והשני בצידו הדרומי. מפעלים אלה פורקו עם סיום העבודות בפרויקט, אדמת החישוף הוחזרה לתוואי, ניטעו שם עצים חדשים והושלם שיקום נופי מלא. לצורך הנפת הקורות הוכשר באתר, בין מפעלי השדה לבין נציבי הגשר, משטח עבודה מפולס שאיפשר את הנפת הקורות משטחי הייצור, את נסיעת המנוף עם הקורה עד הנפתה והנחתה בראשי העמודים. מנוף זחל הניף את הקורות משטח ההתארגנות ושינע אותן למרחק של כ- 40 מטרים עד להנחתן על גבי הגשר במיקומן הסופי. כל קורה נדרכה על - ידי שישה כבלים בעלי 22 גדילים, כאשר שני כבלים נדרכו על הקרקע וארבעה כבלים נדרכו על גבי הגשר לאחר יציקת פלטת המיסעה על גבי הקורות. במיקום תפרי ההתפשטות הפנימיים של הגשר בוצעו לצורך ביצוע הדריכה הנמשכת שקעים בקורות עבור מיקום ג'ק הדריכה.

בקרת איכות בזמן הביצוע

בזמן יציקת הקורות הטרומיות נפתחה אי התאמה על-ידי בקרת האיכות של הקבלן בנוגע לחוזק הבטון שהגיע מאחד המיקסרים ליציקת הקורה. נערכו שתי בדיקות נפרדות על-ידי שני מכוני בדיקה שונים. על-פי התוצאות של מכון מס' 1 התקבל חוזק לחיצה בגיל 28 יום של 66 מגפ"ס לעומת 5.30 מגפ"ס לפי התוצאות של המכון השני. בשלב זה הוחלט להמתין לתוצאות חוזק הבטון בגיל 50 יום לאימות התוצאות. עם קבלת תוצאות לאחר50 יום הוחלט לבצע בדיקה מעמיקה לבירור הנושא.

הפעולות שננקטו:

1. הנחייה להוצאת גלילים במקומות חשודים על מנת להיות בטוחים כי קיים בטון בחוזק נמוך באיזור מסוים בקורה. לצורך כך בוצע מעקב אחר יציקת קורה טיפוסית לצורך גילוי מיקום המיקסר הפגום.
2.  פגישה עם טכנולוג הבטון לצורך בירור הנושא.
3.  בדיקת פטיש שמידט, שהינה בדיקה המאפשרת לקבל מושג לגבי הפרשים בצפיפות הבטון באזורים שונים. הבדיקה לא נותנת את חוזק הבטון אלא רק מצביעה על שינויים באחידותו. כאמור, על מנת לתת הנחייה להוצאת גלילים לבדיקת חוזק הבטון הקשוי במקומות בהם נוצק הבטון בעל החוזק הנמוך, בוצעה סקיצה עקרונית, על סמך סדר יציקת הקורה, למיקום בו קיים חשד לבטון החלש. ביצוע סקיצה זאת התאפשר אך ורק בזכות מהנדס הביצוע שתיעד בצורה מסודרת את הסדר ואופן היציקה אשר בוצעו בפועל.

תוצאות הגלילים שהתקבלו הראו בוודאות על ירידת חוזק של הבטון:

גלילים מס' 1,2,3 באיזורהבטון החלש הראו חוזק הבטון נמוך מהמתוכנן - גלילים מס' 4,5,6 באיזור התקין הראו חוזק הבטון בהתאם למתוכנן.

בשלב זה נעשתה בדיקה מעמיקה לאופן הטיפול בבעיה ולאחר בדיקות נוספות, התייעצויות עם מזמין העבודה ומנהל הפרויקט הוחלט לבצע חיזוק לקורה על מנת להכשירה לתפקוד מלא כמתוכנן.

תיאור חיזוק הקורה

 בקצה הקורה, באיזור בו התגלה בטון חלש מהמתוכנן, בוצע סיתות של הבטון לעומק 3 ס"מ ולאחריו יציקת תוספת בטון ב-60 בעובי 13 ס"מ לצורך שיפור תסבולת הבטון לגזירה. בתחום מרכז הקורה נוצקה תוספת תקרה לקורה מבטון ב-60 לצורך שיפור תסבולת הלחיצה של הסיבה עליון של החתך.

סיכום ומסקנות

למרות לחצים רבים לאישור הקורה משום שהייתה בדיקת מעבדה שהוכיחה כי חוזק הבטון הוא ב-60 וטענת טכנולוג הבטון כי הבטון שהגיע לאתר הוא בוודאות מסוג ב-60, הוחלט לבצע בדיקה מעמיקה לנושא על מנת לבטל את הספק הקטן ביותר שקיים בטון בחוזק נמוך מהמתוכנן. יש לציין כי הבדיקה לא הייתה יכולה להיעשות ללא שיתוף פעולה מלא מצד הקבלן ומטעם בקרת האיכות מצד הקבלן. בסופו של דבר, בזכות שיתוף פעולה זה ובזכות הבדיקה המעמיקה שנעשתה התגלה בקורה בטון בחוזק נמוך מהמתוכנן וננקטו צעדים מתקנים.

שמירה על הנוף בזמן הביצוע

אחד האתגרים בתכנון ובביצוע הגשר היה להקים גשר מעל הנחל, תוך הגנה על הצמחייה הסבוכה באיזור ומזעור הנזק לסביבה הפראית. לפני הביצוע נעשה סימון ותיעוד של כל עץ ועץ שנמצאו בסביבת העבודה. בנוסף, חלק מהעצים הקרובים לגשר גודרו על מנת לסמן את תחומי העבודה המותרים.

זכייה בתחרות מצוינות בענף הבנייה והתשתיות

בתחרות מצוינות בענף הבנייה והתשתיות לשנת 2014 שנערכה מטעם התאחדות בוני הארץ, זכה גשר בוהו במקום ראשון בקטגוריית "פרויקט הנדסי בתחום מערכות התשתית". הקריטריונים להענקת הפרס כללו את איכות הבנייה ואמינותה, התכנון הפונקציונלי, התכנון והביצוע תוך התייחסות לשמירה על הסביבה וההתרשמות הכללית מהפרויקט.