تونل مترو ملبورن؛ شاهکار مهندسی زیرزمینی در قلب شهر

تونل متروی ملبورن¹: شگفتی مهندسی زیرزمینی

تونل متروی ملبورن¹ یکی از پیچیده‌ترین پروژه‌های مهندسی راه‌آهن زیرزمینی جهان است که با موفقیت بر چالش‌های فنی بی‌نظیری زیر یکی از قدیمی‌ترین و نمادین‌ترین شهرهای استرالیا فائق آمده است. با آماده شدن این پروژه ۱۵ میلیارد دلاری برای افتتاح در روز یکشنبه، پیروزی‌های مهندسی و لحظه‌های «دل در گلو» که در طول ساخت آن رخ داد، نبوغ لازم برای ایجاد زیرساخت حیاتی در بستر زمین‌شناسی دشوار ملبورن¹ را نشان می‌دهد.

چالش زمین‌شناسی: ساختن در زیر ملبورن تاریخی

زمین‌شناسی منحصربه‌فرد ملبورن¹ موانع بی‌سابقه‌ای برای حفر تونل ایجاد کرد. گذشتهٔ آتشفشانی شهر ترکیبی از سنگ بازالت—از سخت‌ترین سنگ‌های جهان—و گل‌ولای جزیره کود¹¹ را پدید آورده است که مانند روان‌گل رفتار می‌کند و هرچه را لمس کند، فرو می‌برد. این شرایط متضاد مهندسان را واداشت تا بسته به موقعیت، از روش‌های کاملاً متفاوتی استفاده کنند.

با آغاز حفاری ۱.۸ میلیون متر مکعب خاک و سنگ، خطر نشست زمین همواره وجود داشت. حفر حفره‌های عظیم زیرزمینی می‌توانست رطوبت را از زمین اطراف بکشد و باعث جابه‌جایی یا ترک‌خوردن ساختمان‌های تاریخی شود. این نگرانی وقتی رئیس پروژه مجبور شد به اسقف اعظم فیلیپ فرایر² اطمینان دهد که کلیسای جامع سنت پل³—یکی از شناخته‌شده‌ترین نمادهای مذهبی ملبورن¹—زیر پایش فرو نخواهد رفت، به موضوعی کاملاً شخصی تبدیل شد.

حفاظت از نمادهای تاریخی ملبورن

برای حفظ کلیسای جامع سنت پل³ و دیگر سازه‌های میراثی، از سیستم «بازشارژ» استفاده شد؛ شبکه‌ای از چاه‌ها اطراف ایستگاه که آب را به طور مداوم به سفره زیرزمینی پمپاژ می‌کرد تا از نشست جلوگیری شود. این تکنیک بین‌المللی همراه با مهندسی دقیق تضمین کرد که کلیسای سنت پل³، هتل یانگ اند جکسون⁴ و ایستگاه فلیندرس استریت⁵ در طول ساخت پروژه آسیبی نبینند.

در ایستگاه تاون هال⁶، سازه‌ای «سه‌چشمی» ایجاد شد؛ سه محفظهٔ استوانه‌ای روی هم که سقف‌های قوسی ۱۰ متری شبیه کلیسا ایجاد می‌کند. این طراحی نه‌تنها شکوه زیرزمین را دوچندان کرد، بلکه امکان ساخت سکویی به طول ۲۵۰ متر و عرض ۱۸ متر را فراهم کرد که در نوع خود از پهناورترین‌ها است. لحظه‌ای نفس‌گیر همزمان با برداشتن دیواره‌های موقت برای انتقال وزن ۲۵ متر سنگ و خاک روی ستون‌های سنگی جدید رخ داد که تیم پروژه آن را «بسیار هراس‌آور» توصیف کرد.

تصمیم عمق: از آشوب تا ظرافت

تصمیم کلیدی اولیه، مسیر پروژه را رقم زد. طرح اولیه تونل کم‌عمقی در خیابان سوانستون⁷ را پیش‌بینی می‌کرد که با حفر جعبه‌های ایستگاهی عظیم، برای سال‌ها صدها متر از مرکز شهر را نابود می‌کرد. این روش آن‌قدر مخرب تلقی شد که دنیس نپ‌تاین⁸، نخست‌وزیر وقت، آن را با «دیوار برلین⁹» مقایسه کرد. در عوض، مهندسان تصمیم گرفتند عمیق‌تر بروند—در عمیق‌ترین نقطه تا ۴۰ متر زیر زمین.

این رویکرد عمیق‌تر اجازه داد از شافت‌های دسترسی باریک تا عمق ۱۱ طبقه زیر زمین استفاده شود و محفظه‌های عظیم از پایین حفر شوند. ماشین‌ها و کارگران از این شافت‌ها به داخل فرستاده شدند تا فضاهای بزرگ را بتراشند، در حالی که مردم در سطح تنها سازه‌های صوتی و حرکت کامیون‌ها را می‌دیدند. این راهکار هرچند فنی‌تر بود، اما تا حد زیادی از اختلال جلوگیری کرد و ترامواهای خیابان سوانستون⁷ را بدون تغییر در زمان‌بندی عادی نگه داشت.

شرایط پیچیده زمین و راهکارهای تخصصی

در آردن¹⁰، مواجهه با روان‌گل جزیره کود¹¹ شاید غیرمعمول‌ترین چالش بود. وقتی ماشین‌های TBM با این گل‌ولای شل برخورد کردند، روش‌های معمول حفاری شکست خورد. مهندسان با استفاده از سیستم تعادل فشار خاک، کابینی فشرده مقابل ماشین ایجاد کردند تا زمین را نگه دارد در حالی که تونل پیش می‌رفت. کارگران مانند غواصان در این کابین‌ها کار می‌کردند و پیش از بازگشت به سطح باید مراحل کاهش فشار را پشت سر می‌گذاشتند.

حفاری زیر رود یارا¹³ نیز آزمونی مهم بود. در نیو ساوت ولز¹۴، حباب‌هایی در سطح بندرگاه سیدنی¹۵ دیده شده بود که ناشی از حفر زیر آب بود. اما در ملبورن¹، ماشین‌های مخصوص برای عبور از این شرایط انتخاب شده بودند تا هیچ مشکل غیرمنتظره‌ای در زیر رود یارا¹³ پیش نیاید.

مدیریت پیچیدگی شهری: منطقه پزشکی پارک‌ویل

پارک‌ویل¹۷ با دانشگاه ملبورن¹⁸، بیمارستان‌ها و مراکز تحقیقاتی متعددی مواجه بود که باید به کار خود ادامه می‌دادند. باز شدن گودال ایستگاه، دانشگاه را به دو نیم تقسیم کرد. تیم پروژه با برگزاری جلسات منظم و ایجاد مسیرهای عابر، رفت‌وآمد دانشجویان و کارکنان را تسهیل کرد.

اختلالات امواج الکترومغناطیسی (EMI) نیز مهم بود. میدان‌های مغناطیسی ناشی از خط آهن می‌توانست تجهیزات حساس پزشکی مانند دستگاه‌های MRI را مختل کند. تجهیزات ویژه با نویز کاهش‌یافته، جا‌به‌جایی یا تقویت MRIها و نصب تجهیزات کم‌صدا برای بیماران به کار گرفته شد تا تأثیری بر عملکرد سه بیمارستان بزرگ پارک‌ویل¹۷ نداشته باشد.

لجستیک در مقیاس بی‌سابقه

برداشت خاک و سنگ حفرشده، چالشی عظیم بود. در اوج ساخت در ۲۰۱۹، روزانه تا ۴۰۰ کامیون مواد حفاری را از مرکز شهر خارج می‌کردند. ۱.۸ میلیون متر مکعب خاک و سنگ می‌توانست استادیوم MCG را بیش از یک بار پر کند. مواد حفرشده از ایستگاه‌های CBD در سبدهایی قرار می‌گرفت و از شافت‌ها بالا می‌رفت، در حالی که در نقاط دیگر خاک به سایت‌های آردن¹⁰ و دومین¹۶ منتقل می‌شد. قرنطینه‌های کووید-۱۹ به طور غیرمنتظره‌ای ترافیک را کاهش داد و ساماندهی حرکت کامیون‌ها را آسان‌تر کرد.

تحولی نه‌کیلومتری

وقتی این تونل نه‌کیلومتری با جدول زمانی کامل در ۱ فوریه ۲۰۲۶ افتتاح شود، تمام قطارهای سانبری¹⁹، کرنبورن²⁰ و پاکنهام²¹ از آن استفاده خواهند کرد. این تحول خدمات پرتکرارتر این خطوط را ممکن می‌کند و آنها را از سیتی لوپ²² خارج می‌سازد تا ظرفیت سایر خطوط افزایش یابد. همچنین دومین¹۶، پارک‌ویل¹۷ و آردن¹⁰ را برای اولین‌بار به راه‌آهن سنگین متصل می‌کند و شبکه حمل‌ونقل ملبورن¹ را بنیادیناً دگرگون خواهد کرد.

منابع انگلیسی

¹ Melbourne

² Philip Freier

³ St Paul’s Cathedral

⁴ Young & Jackson Hotel

⁵ Flinders Street Station

⁶ Town Hall Station

⁷ Swanston Street

⁸ Denis Napthine

⁹ Berlin Wall

¹⁰ Arden

¹¹ Coode Island silt

¹² Crown Casino

¹³ Yarra River

¹⁴ New South Wales

¹⁵ Sydney Harbour

¹⁶ Domain

¹۷ Parkville

¹۸ University of Melbourne

¹۹ Sunbury

²⁰ Cranbourne

²¹ Pakenham

²² City Loop