מחלף אם המושבות (מהנדס אורי שקד, סולל בונה)

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

פרטים מזהים
שם הפרויקט: מחלף אם המושבות, כחלק מפרויקט דרך אם המושבות.
מיקום: חציית כביש מספר 4 בין פתח תקווה ובני ברק, צפונית לציר ז`בוטינסקי.
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, העתידה לחבר בין פתח תקווה לבני ברק. הצורך בדרך זו, נובע 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, תאפשר דרך אם המושבות לגשר בין איזור התעשיה של פתח תקווה (קרית אריה) ואיזור התעשיה של בני ברק. המחלף החדש יאפשר 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).

 

גשר אם המושבות משמש למעבר כלי רכב, אולם מיועד גם לאפשר מעבר להולכי רגל ולכן בנוסף למסעה, ייבנו בצידי הדרך מדרכות.

שיטת הביצוע

שיטת הביצוע שנבחרה לפרויקט זה, הינה שיטת הזיז המאוזן - Balanced Cantilever Method. ייחודה של שיטה זו, מתבטאת באופן בו ניתן להרכיב ולבנות את הגשר מאלמנטי בטון טרומיים ובכך להימנע מעבודות טפסנות וברזלנות באתר (למעט במקומות מסויימים, עליהם אפרט בהמשך). בנוסף, מאפשרת שיטה זו לבצע עבודות גישור מעל דרך פעילה (כביש מספר 4) וזאת מבלי לשבש את שגרת הדרך.

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

 


יציקה באתר של הזיזים - לרבות פרטי הדריכה

 


ביצוע דריכות אחר - רוחביות
 
חתך הגשר המושלם - כולל עבודות הגמר (מסעה, אי תנועה, מדרכות וכו`)

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.

 


2. נציב אמצעי: בכדי להקטין את המפתחים וכדי לאפשר את הרכבת האלמנטים בשיטת ה Balanced Cantilever Method יש לצקת תחילה נציבים. בגשר זה, תוכננו ארבעה נציבים אמצעיים, עליהם יורכבו הסגמנטים בשיטה זו. הנציבים נוצקו בטפסות מתועשות וזאת על מנת לאפשר יציקה מחזורית / חוזרת בכל נציבי הגשר. נציב האמצע מונח על ראש כלונס המחובר ונשען על כלונסאות הביסוס (ראה פירוט קודם).
 

בחתך המצורף, נוכל להתרשם משני נציבי הקצה (הנציבים הקיצוניים) ומארבעה נציבים נוספים עליהם נשענים אלמנטי הגשר (נציבים אמצעיים). המפתח בין נציבי הקצה והנציבים הפנימיים הוא כ-30 [מ"א] והמפתח בין הנציבים האמצעיים הוא כ-60 [מ"א].
 

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.

 


הרכבת אלמנטים טרומיים
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).


האלמנט הראשון שיורכב על הנציב (Pier Segment) בנוי למעשה מזוג אלמנטים צמודים (ראה סימון ירוק) המורכבים ומונפים כסגמנט אחד. הסיבה לשימוש בשני סגמנטים נעוצה במגבלות משקל ובשיקולי ההובלה של האלמנטים לאתר. את זוג הסגמנטים הראשיים מצמידים בהיותם על הקרקע, ודורכים האחד כנגד השני באמצעות מוטות דריכה מסוג דוודג (ראה סימון אדום). הדריכה נעשית באמצעות בוכנות הידראוליות. בשלב זה, ההשענה של הסגמנט הראשון (הכפול) תיעשה זמנית על הנציבים עצמם ולא על הג`קים.


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.

 


השלמות יציקה (Closure Cast)
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.

 


תמונות נוספות

 

מצלמה און ליין על הפרוייקט כאן


על מנהל הפרויקט מטעם הקבלן המבצע (חברת סולל בונה): מהנדס אורי שקד, מהנדס אזרחי ומנהל פרוייקטים בחברת סולל ובונה. בוגר הטכניון ובעל תואר ראשון משנת 1995 בהנדסה אזרחית עם התמחות בקונסטרוקציה ותחבורה. בנוסף, סיים את לימודיו לתואר שני משנת 1997 ב POLYTECHNIC UNIVERSITY N.Y לתואר Civil eng. construction mgt. בעבר ביצע פרויקטי תשתיות גדולים כגון: מחלף 1-9 בכניסה המערבית לירושלים וביצוע הגשרים בכביש 6 קטע 18 (הקטע בין עירון לאליקים). בנוסף ביצע פרויקטים ציבוריים מגוונים כגון: בניין IBM בפארק אזורים, מגדלי בסר ר"ג ומבנה טיב טעם בראשון לציון.
הוסף תגובה
2 תגובות
התמונה של אנונימי
הדר
כתבה מעולה!
התמונה של meirbash
מאיר עמא"ר
אהלן..קודם כל פרויקט יפיפה ומורכב. הזרקת הדייס בכלונסאות היתה חלק מדרישות הביסוס או שזה היה פתרון לכלונסאות שחוזק הבטון כשל בהם? נראה לי שזה קצת פתרון יקר לא היה עדיף להגדיל את קוטר הכלונס?
צור קשר