הנחיות לתכנון מנהרות מזמין העבודה: אגף מו"פ וסטנדרטיזציה – אינג' אדי קוטרוש כנס המתכננים 2012

1. הנחיות לתכנון מנהרות מזמין העבודה: אגף מו"פ וסטנדרטיזציה – אינג' אדי קוטרוש כנס המתכננים 2012

2. צוות העבודה אינג' רן זילברשטיין – ראש הצוות ד"ר שי בסן גב' ורד ישולה ד"ר בני פרישר אינג' ארנון רוזן (יועץ מינהור וקונסטרוקציה) אינג' יעקב פרידמן (יועץ בטיחות אש) אינג' דיויד יאנג – ה.ר.ו.א.ק (יועץ איוורור) אינג' זוננשיין חיים – טופז (יועץ תאורה, חשמל, ותקשורת) ד"ר אסנת ארנון – תו"פ סביבה ואקוסטיקה (יועצת סביבה) ד"ר דורון בלשה ד"ר ויקטוריה גיטלמן פרופ' שלום הקרט אמי מתום –תכנון גיאומטרי ותנועתי, ניהול הפרוייקט, עריכה יועצי בטיחות בדרכים ותנועה

3. ועדת ההיגוי אינג' ישעיהו רונן –יו"ר 30 חברים: • משרד התחבורה (לרבות אגף מטענים וחומ"ס), • החברה הלאומית לדרכים (מו"פ, הנדסה ובטיחות), • כביש חוצה ישראל, • דרך ארץ, • נתיבי איילון, • יפה נוף, • כרמלטון, • עיריית ירושלים, • מוריה, • אגף התנועה משטרת ישראל, • מד"א, • נציבות כבאות והצלה, • המשרד להגנת הסביבה, • מינהל התכנון משרד הפנים, • מועצת המובילים, • משרדי תכנון.

4. הצורך במנהרות • צורך גיאומטרי • התגברות על תנאים טבעיים (טופוגרפיה קשה) ומכשולים טבעיים ושאינם טבעיים. • צורך תנועתי • עומס תנועה בדרכים. • צורך סביבתי • מזעור הפגיעה בסביבה ובקרקע. • שמירה על משאב הקרקע.

5. ההבדלים בין מנהרות לכבישים פתוחים • תנועה וגיאומטריה • קושי לנהג בהתנהלות בסביבה סגורה ובמיוחד בהערכת מרחקים. • הצורך להמעיט בתמרוני פניות וסטיות. • שילוב הרדיוסים האופקיים והאנכיים לקיום דרישת מרחק הראות, תוך התחשבות במכשולי מנהרה טיפוסיים (קיר, גובה המנהרה, תאורה). • מקדמי החיכוך (יבש /לח/רטוב). • חתך רוחב מצומצם (מפרדה ושוליים צרים). • תאורה לאורך כל שעות היום, הצללה/בוהק בכניסות וביציאות. • קירות המנהרה מהווים מכשול פיזי רצוף הסמוך לנתיבי הנסיעה. • הצורך בהתאמה והגבלות על כניסת רכב כבד עם עומס חריג, ואפשרות סיבוב או נסיעה במסלול חלופי.

6. ההבדלים בין מנהרות לכבישים פתוחים • בטיחות ומערכות משלימות • נושאי איוורור וסכנת שריפה קריטיים במנהרות. • הצורך בתכניות ניהול תנועה וקשר עם מרכז בקרה ייעודי או אזורי. • תכנון התאורה תלוי בסוג המנהרה, חתך המנהרה, אורך המנהרה, סוג הקרקע או הסלע. הבדל בין תכנון תאורה ליום וללילה. • שילוב כל המערכות בחלל המוגבל. • התאמה למצבי חירום (רכב תקוע, שריפה, דליפת חומרים מסוכנים). • נגישות לאמצעי הצלה, לאמבולנסים, ולהוצאת רכבים או מטען חריג עקב תאונה. • תחזוקת מערכות בתוך המנהרה: תכנון לתחזוקה. • תכנון התקשורת ושימוש לחירום.

7. ההבדלים בין מנהרות לכבישים פתוחים • סביבה והסתגלות • שימוש דו-תכליתי במרחב המנהרה כאשר מעל המנהרה שימושי קרקע אחרים. • ריכוז השפעות סביבתיות, בעיקר באזורי הפורטלים. • עלויות ושיקולי ביצוע • עלות מנהרה בסדר גודל שונה מכביש. הקשר בין החתך לרוחב לעלות איננו ליניארי. • השפעת המבנה הגיאולוגי על התכנון והביצוע.

8. הנחיות קיימות ששולבו

9. הנחיות שבוצעו במקביל ובמתואם עדכון הנחיות מע"צ לתכן גיאומטרי של דרכים, צמתים ומחלפים עדכון ושכתוב כרך I: תכן גיאומטרי של דרכים מהדורת אינטרנט הופצה ע"י החברה הלאומית לדרכים בסוף ספטמבר 2012 .

10. הנחיות שמבוצעות במקביל ובמתואם

11. הנחיות מהעולם (תנועה וגיאומטריה) • אוסטריה (1994) • צרפת (1990) • גרמניה (2006) • יפן (1999) • נורבגיה (2004) • ספרד (1996) • שבדיה (2004) • אוסטרליה (2009, 2010) • בריטניה (1999) • שווייץ (1982) • ארה"ב – AASHTO + FHWA (2004+2009) • PIARC (1995, 1999, 2001, 2002, 2004, 2008, 2011)

12. שיטות ביצוע – קידוח ופיצוץ

13. שיטות ביצוע – מכונת חיתוך (Boom cutter)

14. שיטות ביצוע – מכונת מנהור (TBM)

15. תוכן עניינים 1. מבוא 2. היבטים הנדסיים • תמונת רקע של הנושאים הקשורים למבנה המנהרה במובן הגיאו-הנדסי, ולשיקולי הביצוע, כגון: חתך המנהרה; • קביעת מספר המנהרות; • סיווג מנהרות לפי שיטות הביצוע; • מערכות עזר והקריטריונים לבחינת מנהרה; • מיפוי וסקרים; • יציבות וכשל מנהרות בסלע; שיטות כרייה ואמצעי תימוך; • שיטות חישוב (תכנון);

16. תוכן עניינים 2. היבטים הנדסיים (המשך) • מנהרות ופירי מילוט; • השפעת מנהרות על מבנים סמוכים; • אפשרות הרחבת מנהרות; • תכנון לתחזוקה; • פורטלים; • דיוס; • שיקולי תפעול; • סיכונים בזמן הביצוע; • מרכיבי עלות.

17. תוכן עניינים 3. תכן גיאומטרי ותנועתי • מרכיבי התכן הגיאומטרי הייחודיים למנהרות ושונים מכבישים רגילים: סיווג מנהרות לפי אורכן; • מדיניות התכן – מהירות התכן ורמות שירות; • החתך לרוחב ומרכיביו; חתכים אופייניים; • מרחקי ראות; • תכנון התוואי האופקי והאנכי; • בטיחות התנועה; • קיבולת ורמת שירות; • דרישות גיאומטריות ותנועתיות משלימות לתחזוקה ולחירום; • הסדרי תנועה ותימרור והפניות ל-"הנחיות לתכנון מערכת ניהול ובקרת תנועה במנהרות".

18. תוכן עניינים 4. מערכות איוורור במנהרות • עקרונות הבחירה והתכנון של מערכות האיוורור: מושגי יסוד ועקרונות; • תקנים חלים ומומלצים; • דרישות למערכות איוורור מנהרות למטרות שונות; • חישובי ספיקות אוויר; • הגדרות ודרישות פיזיות למערכות איוורור ורכיביהן השונים.

19. תוכן עניינים 5. בטיחות אש • הדרישות הרלוונטיות למנהרות רכב שאורכן מעל 300 מטר: חוקים ותקנים חלים ומומלצים; • מערכת שליטה בתנועה; • יציאות חירום; • טלפון / אינטרקום חירום; • שילוט מואר ושילוט לא מואר; • תאורת כביש, תאורת התמצאות ותאורת חירום; • דרישות לחוטים ולכבלים חשמליים ולתעלות חשמליות;

20. תוכן עניינים 5. בטיחות אש (המשך) • גנרטור חשמלי לשעת חירום; • UPS; • מערכת התרעה וגילוי אש אוטומטית; • ציוד כיבוי אש; • מערכות איוורור לשליטה בעשן; • מרכזי בקרה; • עמדות חירום SOS; • עמדות כיבוי.

21. תוכן עניינים 6. תאורה חשמל ותקשורת • מושגים ודרישות כלליות לתכנון: חישובי עצמת הארה; • הצללה באזור הפורטלים; • שיטות ההארה; • תאורת חירום; • אספקת חשמל למערכות; • מערכות תקשורת; • אחזקת מתקנים.

22. תוכן עניינים 7. שילוב מערכות תשתית במנהרות • שילוב תשתיות של גורמי חוץ: שיקולים כלליים; • שילוב כל המערכות בחתך לרוחב; • מרכז אנרגיה; • חדר טכני; • מרכז בקרה; • ניקוז ותשתיות רטובות.

23. תוכן עניינים 8. היבטים סביבתיים • סקירת ההשפעות על המשתמש ועל הסביבה בשלבי ההקמה והקבע, ואמצעים למניעתם: רקע; • מפגעים בשלב ההקמה – רעש, רעידות, אבק, עודפי עפר, השפלת מי תהום, דרכי גישה, אתרי התארגנות ואתרי אחסון; • מפגעים בשלב הקבע – רעש, זיהום אוויר, תאורה; • השפעה על החזות (פורטלים).

24. אורך המנהרה • האורך המזערי המגדיר מנהרה (ולא מעבר משוקע): • לעירוני: 100 מ' (מאומץ מ-NFPA, 2010). • לבינעירוני: 250 מטר, אלא אם היציאה ממוקמת בסמוך לצומת קרוב המהווה פוטנציאל לזיהום אוויר (פקק), ואז מצריך בדיקה הנדסית גם לאורך קטן יותר.

25. דרישות איוורור לפי אורך מנהרה * במנהרה חד-כיוונית מוגבל ל-250 מ' במידה שאין יציאות חירום, כך שמרחקי המילוט לא יעלו על 125 מ' לפי תנאי בטיחותי (NFPA 502)

26. דרישות איוורור לפי אורך מנהרה * הגדרה של צפי לפקקים היא תדירות גבוהה של היווצרות פקקים במנהרה (מעל 75 שעות בשנה), לפי תקן אוסטרי FSV. שעת פקק מוגדרת כאשר כלי-רכב עומדים יותר מ-20 דקות במשך שעה.

27. סיווג גיאומטרי – תנועתי • טווח מהירויות תכן 80-110 קמ"ש לדרך אזורית ממוחלפת • לרמפה דו-נתיבית רצויות מהירויות בחלקו הגבוה של התחום

28. מגוון החתכים לרוחב • מנהרה בינעירונית אחודה דו-סיטרית (250-600 מ') • מנהרה בינעירונית לכיוון אחד (ארוכה מ-250 מ') בשני נתיבים לכיוון • מנהרה בינעירונית לכיוון אחד (ארוכה מ-250 מ') בשלושה נתיבים לכיוון • מנהרה בינעירונית לכיוון אחד (ארוכה מ-250 מ') בשני נתיבים לכיוון עם מפרצי חירום • מנהרה לכיוון אחד כדרך חד-סיטרית עבור רמפות • מנהרה בדרך עירונית עורקית לכיוון אחד (ארוכה מ-100 מ') בשני נתיבים לכיוון • מנהרה אחודה בדרך עירונית עורקית חד-מסלולית דו-סיטרית (100-600 מ')

29. חתכים לרוחב מנהרה אחודה דו-סיטרית קצרה (250-600 מ'):בינעירוני לא מומלץ לתכנן מנהרה אחודה דו-סיטרית (נתיב לכיוון) הארוכה מ-600 מ'. גבריט פיזי מזערי 5.5 מ' כשאין מסלול חלופי ו-5.0 מ' כשיש מסלול חלופי.

30. חתכים לרוחב מנהרה לכיוון אחד (מעל 250 מ'), שני נתיבים לכיוון:בינעירוני גבריט פיזי מזערי 5.5 מ' כשאין מסלול חלופי ו-5.0 מ' כשיש מסלול חלופי.

31. חתכים לרוחב מנהרה לכיוון אחד (מעל 250 מ'), שלושה נתיבים לכיוון:בינעירוני גבריט פיזי מזערי 5.5 מ' כשאין מסלול חלופי ו-5.0 מ' כשיש מסלול חלופי.

32. חתכים לרוחב מנהרה לכיוון אחד (מעל 250 מ'), שני נתיבים לכיוון, עם מפרצי חירום:בינעירוני גבריט פיזי מזערי 5.5 מ' כשאין מסלול חלופי ו-5.0 מ' כשיש מסלול חלופי.

33. חתכים לרוחב מנהרה לכיוון אחד כדרך חד-סיטרית עבור רמפות • צד השול המוגבה ברוחב 1.10 מטר ייקבע בהתאם לכיוון המילוט ושיקולי מרחק ראות. • השול המוגבה השני ברוחב 0.75 מ' נועד למיקום תשתיות ומערכות. • רוחב מזערי לנתיב הנסיעה 4.5 מטר. רוחב זה יוגדל משיקולי מרחק ראות בעקום אופקי או רדיוס העקום. גבריט פיזי מזערי 5.5 מ' כשאין מסלול חלופי ו-5.0 מ' כשיש מסלול חלופי.

34. חתכים לרוחב מנהרה לכיוון אחד, שני נתיבים לכיוון (ארוכה מ-100 מ') בדרך עורקית גבריט פיזי מזערי 5.0 מ' כשאין מסלול חלופי, יכול להיות פחות מזה כשיש מסלול חלופי.

35. חתכים משולבי תשתיות חתך אובלי דו-נתיבי

36. חתכים משולבי תשתיות חתך אובליתלת-נתיבי

37. חתכים משולבי תשתיות חתך מלבנידו-נתיבי

38. חתכים משולבי תשתיות חתךמלבניתלת-נתיבי

39. שילוב תשתיות עם LCS 2 נתיביםלכיוון

40. תרשימים אופייניים למנהרה

41. תרשימים אופייניים לפורטל

42. שיפוע אורכי מרבי תנאי בסיס מומלץ שהשיפוע האורכי הממוצע לכל המנהרה (מכניסה ליציאה) לא יעלה על 6%, בשל המורכבות של המערכות הנדרשות לסילוק עשן בשיפועים גדולים יותר. מותרים שיפועים גדולים יותר בקטעים ספציפיים לאורך מוגדר.

43. שיפוע אורכי מרבי לקטע

44. אורך מרבי לשיפוע בקטע הגבלה על השיפוע האורכי המרבי בקטע, לפי אחוז הרכב הכבד (מעל 4 טון) * עבור ערכי ביניים של שיפועים ונפחים ניתן לבצע אינטרפולציה לקבלת אורך השיפוע מתוכננות הגבלות נוספות לאורך קטע השיפוע האורכי בהתאם לנפח התנועה, כאשר אחוז הרכב הכבד (מעל 4 טון) מ-6% ומעלה.

45. מרחק ראות: זמן חישה-תגובה במהירות תכן עד 80 קמ"ש: 1.5 שניות (כפי שנקבע בהנחיות העירוניות 2011 למהירויות אלה). במהירות תכן 90 קמ"ש ומעלה: 2.0 שניות (לעומת 2.5 בהנחיות הבין-עירוניות, עקב דריכות יתר של הנהגים ופחות חשש לחוסר ערנות).

46. מרחק ראות: זמן חישה-תגובה • מקדמי החיכוך לחישוב מרחק ראות לעצירה: • מיסעה במנהרה יבשה • איטום מלא בקיר המנהרה, או שאין גשם בדרך כלל באזור התכנון. • טווח מקדמי חיכוך לפי מהירויות התכן: מ-0.55 ל-120 קמ"ש , עד 0.70 ל-60 קמ"ש. (PIARC 2003) • מיסעה במנהרה לחה • מנהרה שאינה אטומה במלואה. מצב ביניים בין כביש אספלט רטוב (לתכנון כביש פתוח) לאספלט יבש (מנהרה יבשה). • טווח מקדמי חיכוך לפי מהירויות התכן: מ-0.445 ל-120 קמ"ש, עד 0.56 ל-60 קמ"ש. • קצוות המנהרה • טווח מרחק של 150 מטר מהכניסה למנהרה יתוכנן לפי מקדמי חיכוך למיסעה רטובה (דרך פתוחה SMA). • טווח מקדמי חיכוך לפי מהירויות התכן: מ-0.34 ל-120 קמ"ש, עד 0.43 ל-60 קמ"ש.

47. מקדמי תכנון * קטע מישורי בשיפוע הקטן מ-3% ** ערכים לכביש פתוח (מע"צ 2012) ישמשו גם למרחק של עד 150 מטר מהכניסה למנהרה (בתוך המנהרה)

48. מרחק הראות לעצירה (מ') * קטע בשיפוע הקטן מ-3% ** ערכים לכביש פתוח (מע"צ 2012) ישמשו גם למרחק של עד 150 מטר מהכניסה למנהרה (בתוך המנהרה)

49. רדיוס עקום אנכי קמור (מ') • גובה עיני נהג 1.05 מ' וגובה חפץ 0.60 מ' (גם לחד-מסלולי בשונה מדרכים פתוחות). • עבור קצה המנהרה במרחק של עד 150 מטר מהכניסות, גובה חפץ הינו 0.15 מ' למנהרה אחודה (חד-מסלולי) למהירויות תכן 60-90 קמ"ש בדומה לדרך פתוחה.

50. רדיוס עקום אנכי קעור מחושב לפי קריטריון נוחות: תאוצה אנכית מרבית 0.3 מ'/שנ'2כמו בכבישים, בהנחה שהמנהרה תמיד מוארת (אין הבדל בין מנהרה יבשה ללחה במקרה זה). כאשר אחוז הרכב הכבד עולה על 6% ויש מכשול עילי, יש לחשב ראות לנהג רכב לפי משוואות חישוב למכשול עילי בהנחיות לתכן דרכים מע"צ (2012), ומרחקי הראות המתאימים למנהרות.