मुंबई-अहमदाबाद हाई-स्पीड रेल प्रोजेक्ट, भारत में हाई-स्पीड ट्रेनें शुरू करने की दिशा में रेल मंत्रालय का एक अग्रणी प्रयास है। प्रस्तावित मुंबई-अहमदाबाद कॉरिडोर के साथ बनाई जा रही विशाल सिविल संरचनाओं में से एक, मुंबई के बांद्रा-कुर्ला कॉम्प्लेक्स (BKC) में स्थित भूमिगत स्टेशन है।

BKC का यह भूमिगत स्टेशन अपनी तरह का अनोखा होगा। इसमें छह भूमिगत प्लेटफॉर्म होंगे, जिनमें से प्रत्येक 450 मीटर लंबा होगा और 16-कोच वाली ट्रेन को समायोजित करने में सक्षम होगा। स्टेशन की इमारत में तीन स्तर होंगे: सबसे निचली मंज़िल (तीसरा बेसमेंट) में प्लेटफॉर्म होंगे, दूसरा बेसमेंट कॉनकोर्स क्षेत्र, टिकटिंग और बिज़नेस क्लास सुविधाओं के लिए निर्धारित होगा, और पहला बेसमेंट बैक-ऑफ-द-ऑफिस सेवाओं के लिए होगा।

इस प्रतिष्ठित स्टेशन के निर्माण में 32 मीटर की गहराई तक लंबवत खुदाई शामिल है। इस क्षेत्र के महत्व और आसपास की संरचनाओं से इसकी निकटता को देखते हुए, निर्माण कार्य में किसी भी प्रकार की चूक या दुर्घटना बिल्कुल भी बर्दाश्त नहीं की जा सकती। यह स्टेशन मुख्य रूप से पूर्व-पश्चिम दिशा में फैला हुआ है, जिसकी लंबाई 1,030 मीटर है। इसकी चौड़ाई अलग-अलग है; पश्चिमी छोर पर यह 70 मीटर और पूर्वी छोर पर 40 मीटर चौड़ा है। गहरी खुदाई के कारण ढलान गिरने (slope failure) के किसी भी खतरे से बचाव के लिए, एक ग्राउंड सपोर्ट सिस्टम लगाया जा रहा है। इस सिस्टम में 800 और 1,000 mm व्यास वाले 3,388 सीकेंट पाइल्स, सॉइल एंकर, स्ट्रट्स और वेलर्स शामिल हैं, जिन्हें 1,300 mm और 2,600 mm के क्षैतिज अंतराल पर, तथा 3,000 mm और 2,500 mm के लंबवत अंतराल पर एक ग्रिड पैटर्न में स्थापित किया जा रहा है। स्टेशन की परिधि के साथ-साथ, सीकेंट पाइल्स के लंबवत फलक पर (सॉकेटिंग की गहराई तक), चट्टानों की बनावट (rock mapping) के आधार पर 6000 mm से 8000 mm लंबे रॉक बोल्ट की मदद से एक ग्रिड पैटर्न में 'रॉक बोल्टिंग' की जा रही है। यह प्रणाली एक सुरक्षात्मक अवरोधक के रूप में कार्य करती है, जो पृथ्वी के पार्श्व दबाव (lateral earth pressure) को अवशोषित करती है।

गहरी खुदाई में तटबंध ढहने का अंतर्निहित जोखिम होता है, जिसके लिए भू-गतिकी की सतर्कतापूर्वक निगरानी आवश्यक है। जोखिम कम करने के उपाय दो चरणों में किए जाते हैं: पहला, मिट्टी में लंगर डालने की व्यवस्था के साथ छेदकदार खंभों से युक्त एक सहायक संरचना का डिज़ाइन तैयार करना, और दूसरा, इसकी प्रभावशीलता की निगरानी करना।

डिज़ाइन चरण के दौरान, कठोर जाँच की जाती है। ठेकेदार का विस्तृत डिज़ाइन सलाहकार (डीडीसी) डिज़ाइन की शुरुआत करता है, जिसके बाद उनके सलाहकार द्वारा प्रूफ-चेकिंग की जाती है, और अंत में हमारी इंजीनियरों की टीम द्वारा समीक्षा की जाती है।

निष्पादन में संपूर्ण गुणवत्ता जाँच और निरंतर निगरानी शामिल है। सहायक प्रणाली के प्रदर्शन की निगरानी में उपकरण महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, विशेष रूप से मेट्रो लाइन 2बी और कार्यालय भवनों जैसी महत्वपूर्ण संरचनाओं की निकटता को देखते हुए।

1.) मेट्रो-2बी के निकटवर्ती खंभे

मुंबई के बांद्रा में मेट्रो लाइन 2बी के संरेखण के निकट स्थित होने के कारण उच्च गति रेल (एचएसआर) स्टेशन का निर्माण किया जा रहा है। दो मेट्रो-2बी स्टेशन, आईएलएफएस और एमटीएनएल, एचएसआर स्टेशन के प्रभाव क्षेत्र में आते हैं, और एचएसआर स्टेशन और मेट्रो का निर्माण कार्य विशेष चिंता का विषय आईएलएफएस स्टेशन है, जो एचएसआर स्टेशन से मात्र 5 मीटर की दूरी पर 185 मीटर (स्टेशन की लंबाई) तक स्थित है। एक साथ चल रही निर्माण परियोजनाओं का समन्वय इंजीनियरों के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती थी, जिसके चलते एक ऐसी भू-सहायता प्रणाली का डिज़ाइन आवश्यक हो गया जो प्रतिकूल प्रभावों को रोकने के लिए मेट्रो कार्य के साथ निर्बाध रूप से कार्य करे।

2.) SCLR फ्लाईओवर के पास के पिलर

सांताक्रूज़ चेंबूर लिंक रोड (SCLR) फ्लाईओवर, HSR अलाइनमेंट को पूर्वी छोर पर काटता है, इसलिए इसके निर्माण के दौरान सावधानीपूर्वक तालमेल बिठाने की ज़रूरत होती है। हालाँकि, फ्लाईओवर की नींव को इस तरह से रणनीतिक रूप से बनाया गया है ताकि कोई रुकावट न आए, फिर भी यह इलाका कुछ अतिरिक्त चुनौतियाँ पेश करता है। इसकी वजह है कि यह इलाका मीठी नदी के बहुत करीब है और यहाँ की ज़मीन ज़्यादातर भरी हुई मिट्टी से बनी है, जिसकी भू-तकनीकी (geotechnical) विशेषताएँ कमज़ोर हैं।

जोखिम कम करने की प्रक्रिया तीन चरणों में पूरी होती है। इसकी शुरुआत डिज़ाइन बनाते समय विफलता के सभी संभावित प्रतिकूल संयोजनों पर विचार करने से होती है; इसके बाद उचित गुणवत्ता के साथ सिस्टम को लागू किया जाता है; और अंत में, पर्याप्त उपकरणों की सहायता से इसकी निगरानी की जाती है। इस परियोजना के लिए अपनाए गए ग्राउंड सपोर्ट सिस्टम में सीकेंट पाइल्स, सॉइल एंकर, वालर्स और रॉक बोल्ट शामिल थे। इस पूरी प्रक्रिया का क्रम नीचे दिया गया है:

सभी डिज़ाइन पैरामीटर, विस्तृत जियोटेक्निकल जाँच के बाद तय किए जाते हैं। अंडरग्राउंड स्टेशन के लिए, ज़मीन की परतों (strata) की जानकारी पाने के लिए 40 m से 95 m की गहराई तक 37 बोरहोल किए गए। 24 बोरहोल स्टेशन के चारों ओर किए गए और बाकी बोरहोल बीच में किए गए। इसलिए, डिज़ाइनर के पास लगभग हर 100 m पर मिट्टी की प्रोफ़ाइल उपलब्ध होती है। ये जानकारियाँ ही ग्राउंड सपोर्ट सिस्टम के डिज़ाइन का आधार थीं।

ग्राउंड सपोर्ट सिस्टम को डेड लोड, हाइड्रोस्टैटिक प्रेशर लोड, भारी कंस्ट्रक्शन इक्विपमेंट और सरचार्ज लोड, भूकंपीय लोड, और TBM लोड के हिसाब से डिज़ाइन किया गया है। सिस्टम के विश्लेषण और उसकी कुल स्थिरता के लिए Plaxis 2D सॉफ़्टवेयर का इस्तेमाल किया जाता है।

सीकेंट पाइल्स की ड्रिलिंग एक रोटरी टाइप ड्रिलिंग रिग का इस्तेमाल करके की जाती है। जियोटेक्निकल जांच के अनुसार, सीकेंट पाइल्स को Type-III चट्टान में 1 मीटर की गहराई तक डाला जाता है। इन पाइल्स को कठोर (RCC) और नरम (PCC) हिस्सों की एक श्रृंखला के रूप में ढाला जाता है, जिन्हें बारी-बारी से लगाया जाता है। कंक्रीटिंग का तरीका वैसा ही है जैसा कि पुल या इमारतों की नींव में इस्तेमाल होने वाले किसी भी अन्य पाइल के लिए होता है।

सीकेंट पाइल्स के डिज़ाइन पैरामीटर इस प्रकार हैं:

1.)    कंक्रीट की मज़बूती (कठोर पाइल): M-35
2.)    कंक्रीट की मज़बूती (नरम पाइल): M-15
3.)    व्यास: 800 mm और 1000 mm
4.)    दूरी (कठोर से नरम): 650 mm

हालाँकि, डिजाइन में कंक्रीट की शक्ति का केवल 80% ही माना गया था, जिसमें ट्रेमी कंक्रीट को ध्यान में रखा गया था। भू-तकनीकी जांच प्रत्येक 100 मीटर पर की गई, जबकि चट्टान के प्रकार की पुष्टि के लिए प्रत्येक 10 मीटर पर कन्फर्मेटरी बोरहोल किए गए। टाइप-III चट्टान की पहचान और पाइल समाप्ति के लिए मानदंड निर्धारित किए गए: पाइल को उस स्तर पर समाप्त किया जा सकता है जहाँ 120 बार दबाव पर प्रवेश दर 20 मिमी/मिनट से कम हो। स्टेशन में सबसे गहरी पाइल 21.2 मीटर तथा सबसे उथली पाइल 10.8 मीटर है। उपरोक्त मानदंडों के अनुसार प्राप्त विभिन्न पाइल गहराइयों का सारांश निम्नानुसार है:

सेकेंट पाइलों की स्थापना के बाद, उन्हें शीर्ष पर 1m × 1m या 1.2m × 1m आकार की कैपिंग बीम द्वारा जोड़ा गया और उसके बाद खुदाई का कार्य किया गया। डिजाइन के अनुसार खुदाई के साथ आवश्यक स्तरों पर सॉइल एंकर और वेलर प्रदान किए गए।

जब ज़मीन में गहरी खड़ी कटाई की जाती है, तो सॉइल एंकर और वालर ज़मीन को सहारा देने वाले सिस्टम के ज़रूरी हिस्से होते हैं।

सॉइल एंकर का डिज़ाइन दो हिस्सों में किया जाता है। पहले हिस्से में, ज़मीन की जाँच रिपोर्ट (Ground Investigation Report) से ज़मीन का दबाव पता लगाया जाता है, और उसी के हिसाब से यह तय किया जाता है कि ज़मीन के किनारे वाले दबाव को रोकने के लिए सॉइल एंकर के ज़रिए कितना बल लगाया जाना चाहिए।

दूसरे हिस्से में, सॉइल एंकर को इस तरह डिज़ाइन किया जाता है कि वे ज़रूरत के हिसाब से एंकर क्षमता दे सकें। यह क्षमता ज़मीन/ग्राउट के बीच के प्रतिरोध, फिक्स्ड और फ्री लंबाई, एंकर की लंबाई, स्ट्रैंड के व्यास, और वेंडर के खास पैमानों जैसे कारकों पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, कुछ वेंडर एक अतिरिक्त कम्प्रेशन एलिमेंट (आमतौर पर स्टील का बना) का इस्तेमाल करते हैं, जो स्ट्रैंड से सीमेंट ग्राउट तक बल पहुँचाता है। एंकर की क्षमता इन सभी पैमानों के मिले-जुले असर पर निर्भर करती है।

एंकर का एक आम विवरण नीचे दी गई तस्वीर में दिखाया गया है।

पूर्ण पैमाने के परीक्षण/ट्रायल एंकरों का उपयोग प्रस्तावित एंकरों के व्यवहार और प्रदर्शन को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है। यह प्रक्रिया गुणवत्ता सुनिश्चित करती है तथा डिजाइन की पर्याप्तता को सत्यापित करती है। BS 8081:2015 में इन परीक्षणों को "जांच परीक्षण (Investigation Tests)" कहा जाता है। डिजाइनर इन जांच परीक्षणों से प्राप्त परिणामों, विशेष रूप से एंकर क्षमता, का उपयोग एंकरों की दूरी, अभिविन्यास तथा व्यक्तिगत एंकर भार निर्धारित करने के लिए करता है।

परीक्षण एंकर करने के लिए, पूर्व-निर्धारित स्थान पर सेकेंट पाइल में वेलर सहित एक एंकर स्थापित किया जाता है। एंकर को उसके टूटने के बिंदु तक तनाव दिया जाता है और टूटने का भार दर्ज किया जाता है। न्यूनतम तीन एंकरों का परीक्षण किया जाता है तथा सबसे कम टूटने वाले भार को एंकर की अंतिम क्षमता माना जाता है। इसके अतिरिक्त, IS-10270 की धारा 5.1 के प्रावधानों के अनुसार, इस मान का केवल 70% डिजाइन तन्य क्षमता के रूप में माना जाता है।

परीक्षण एंकर का विवरण तथा जांच परीक्षण के परिणाम नीचे प्रस्तुत किए गए हैं:

परीक्षण एंकर एवं एंकर क्षमता दर्शाने वाली तालिका

उपरोक्त तालिका से यह निष्कर्ष निकलता है कि स्ट्रैंड्स की सकल अंतिम तन्य क्षमता (Gross Ultimate Tensile Strength) की तुलना में एंकर क्षमता 60% से 80% के बीच भिन्न होती है। इस भिन्नता का मुख्य कारण संपीड़न तत्वों (Compression Elements) की डिजाइन है।

एंकर का एक विशिष्ट विवरण नीचे दिए गए चित्र में दर्शाया गया है।

भार स्थानांतरण (Load Transfer) की प्रक्रिया निम्नानुसार है:

एंकरों में डिजाइन एवं लॉक-ऑफ लोड दर्शाने वाली तालिका

ILFS स्टेशन के पास लगे सॉइल एंकर और वालर का डिज़ाइन और उनके बीच की दूरी, दूसरी जगहों से अलग थी; ऐसा इसलिए था क्योंकि ILFS पियर्स से उन पर अतिरिक्त भार पड़ रहा था। सॉइल एंकर के बीच ILFS पियर्स को जगह देने के लिए, उनके बीच की दूरी और कोण में भी बदलाव किया गया था। एंकर लगाने के ये दोनों ही तरीके, नीचे दी गई तस्वीरों में दिखाए गए हैं।

ऊपर दी गई तस्वीर में secant piles, soil anchors और walers को लगाने के अलग-अलग चरण दिखाए गए हैं:

Drilling Rig का इस्तेमाल करके Secant Pile की ड्रिलिंग: पहली परत में ड्रिलिंग की गहराई 28-30 मीटर तक होती है, और उसके बाद की परतों में यह गहराई कम होती जाती है। Soil Anchors लगाना और Grouting करना: Soil anchors लगाए जाते हैं और उनमें सीमेंट ग्राउट भरा जाता है; जब ग्राउट की मज़बूती 30 MPa तक पहुँच जाती है, तो वे stressing के लिए तैयार हो जाते हैं। Walers बनाना: Waler बनाने का काम साथ-साथ fabrication yard में चलता रहता है।

Walers लगाना: Walers लगाए जाते हैं, और बाकी वेल्डिंग का काम पूरा किया जाता है, जिसमें A-frames और brackets को ठीक करना भी शामिल है। Walers के पीछे Packing Concrete भरना: Secant piles के ऊपर एक समतल सतह बनाना ज़रूरी होता है। इस काम के लिए M-35 ग्रेड का packing concrete इस्तेमाल किया गया है। Anchors की Stressing: आखिर में, stressing की जाती है। Anchors को लॉक करने से पहले, सभी anchors पर design load से 10% ज़्यादा तनाव (stress) डाला जाता है। उदाहरण के लिए, अगर design capacity 400 kN है, तो anchor पर 440 kN का तनाव डाला जाता है और इस load पर उसकी काम करने की क्षमता जाँची जाती है। Locking कम load पर की जाती है। यह माना जाता है कि जैसे-जैसे secant pile मुड़ेगा (deflect होगा), design load अपने आप पूरा हो जाएगा।

इंस्ट्रूमेंटेशन की शुरुआत बिल्डिंग की स्थिति के सर्वे से होती है, जिसमें ज़रूरी ढांचों की पहचान की जाती है और उसके बाद उनकी निगरानी की जाती है। जोखिम दो तरह से सामने आते हैं: आस-पास की इमारतों में अलग-अलग तरह का सेटलमेंट (ज़मीन का धंसना) हो सकता है, या ज़मीन को सहारा देने वाला सिस्टम अपने डिज़ाइन पैरामीटर से भटक सकता है, जिससे उसमें बहुत ज़्यादा झुकाव आ सकता है।

इन जोखिमों से निपटने के लिए, खास उपकरणों का इस्तेमाल किया जाता है। इनक्लिनोमीटर और पीज़ोमीटर जैसे सेंसर का इस्तेमाल ज़मीन के सेटलमेंट मार्कर और ऑप्टिकल टारगेट जैसे भौतिक मार्करों के साथ किया जाता है। ठेकेदार और इंजीनियर नियमित रूप से रीडिंग की जांच करते हैं, और उनकी तुलना पिछले डेटा से करते हैं। इसके अलावा, ज़रूरी जगहों से मिलने वाले रियल-टाइम डेटा की निगरानी एक सेंट्रल कंट्रोल रूम से 24/7 की जाती है।

सेकेंट पाइल्स को इस तरह से डिज़ाइन किया जाता है कि वे मौजूदा इमारतों (जो खुदाई वाली जगह से 50 मीटर की दूरी पर स्थित हैं) में ज़मीन की अधिकतम हलचल को 10 mm या खुदाई की ऊंचाई के 0.5% तक सीमित रखें, इनमें से जो भी कम हो। यदि ज़मीन की हलचल इस मान से अधिक हो जाती है, तो इमारत में स्वीकार्य तनाव को सीमित करने के लिए कदम उठाए जाते हैं। इसलिए, एंकरों की इन-सर्विस निगरानी ज़रूरी है।

एंकरों के प्रदर्शन पर नज़र रखने के लिए कई कारकों की निगरानी की जा सकती है, जिनमें शामिल हैं:
●    पाइल्स के झुकाव का मापन
●    प्री-स्ट्रेस्ड एंकरों के बल में बदलाव
●    आस-पास की ज़मीन का सेटलमेंट
●    रिसाव या अन्य कारणों से जल स्तर में बदलाव

इन पैरामीटरों की निगरानी के लिए कई तरह के उपकरण उपलब्ध हैं, जो यह सुनिश्चित करते हैं कि ज़मीन को सहारा देने वाले सिस्टम का प्रदर्शन डिज़ाइन विनिर्देशों के भीतर रहे और किसी भी विचलन को तुरंत ठीक किया जाए।

उपकरणों का वर्गीकरण दर्शाने वाली तालिका

खुदाई क्षेत्र में निगरानी किए जा रहे मापदंडों तथा मापन की आवृत्ति को दर्शाने वाली तालिका

उपकरणों के विवरण को दर्शाने वाली तालिका

खुदाई से जुड़ी गतिविधियों के मामले में पर्यावरण एक बड़ी चिंता का विषय है, क्योंकि इन प्रक्रियाओं से हवा और ध्वनि प्रदूषण काफ़ी ज़्यादा होता है। हाल के वर्षों में, महानगरों में हवा की गुणवत्ता में काफ़ी गिरावट आई है।

शहर के बीचों-बीच स्थित, बांद्रा कुर्ला कॉम्प्लेक्स (BKC) इन प्रभावों को कम करने के लिए कड़े पर्यावरणीय मानदंडों का पालन करता है। खुदाई के काम से भारी मात्रा में धूल निकलती है, जिससे वायु प्रदूषण बढ़ता है। इसका मुकाबला करने के लिए, मिस्ट गन का इस्तेमाल किया जाता है; ये खुदाई के दौरान निकलने वाली धूल को दबाने के लिए पानी की बारीक फुहार छोड़ती हैं। इसके अलावा, मिट्टी के रास्तों पर लगातार पानी का छिड़काव करना और मिट्टी के ढेरों को तिरपाल से ढकना, धूल के फैलाव को कम करने के लिए अपनाए जाने वाले आम तरीके हैं। चल रहे पाइलिंग और खुदाई के काम की वजह से ध्वनि प्रदूषण भी एक और चुनौती है। इससे निपटने के लिए, काम की जगह के चारों ओर 5 मीटर ऊंचे बैरियर लगाए जाते हैं, जिससे आस-पास के वातावरण पर ध्वनि के प्रभाव को कम करने में मदद मिलती है।

इसके अलावा, साइट पर वायु गुणवत्ता सूचकांक (AQI) की लाइव मॉनिटरिंग की जाती है, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि हवा की गुणवत्ता आस-पास के इलाकों की तुलना में बेहतर बनी रहे। इन मिले-जुले प्रयासों का मकसद खुदाई के काम से पड़ने वाले पर्यावरणीय प्रभाव को कम करना है, और साथ ही पर्यावरणीय मानकों का पालन भी सुनिश्चित करना है।

मुंबई-अहमदाबाद हाई-स्पीड रेल प्रोजेक्ट के लिए BKC स्टेशन की खुदाई और निर्माण में इस्तेमाल किए गए अनुभव और तरीके, भारतीय रेलवे के ऐसे ही दूसरे प्रोजेक्ट्स के लिए अहम सीख देते हैं। गहरी खुदाई, जिसकी ज़रूरत अक्सर दोहरीकरण के कामों या पुलों के दोबारा निर्माण के प्रोजेक्ट्स में पड़ती है, पर्यावरण पर असर और ढांचे की मज़बूती के मामले में बड़ी चुनौतियां खड़ी करती है।

पर्यावरण के कड़े नियमों का पालन करके और मिस्ट गन, लगातार पानी का छिड़काव और शोर रोकने वाले बैरियर जैसे नए तरीकों का इस्तेमाल करके, BKC प्रोजेक्ट हवा और शोर से होने वाले प्रदूषण को कम करने की असरदार रणनीतियां दिखाता है। एयर क्वालिटी इंडेक्स (AQI) की रियल-टाइम मॉनिटरिंग यह भी पक्का करती है कि पर्यावरण के मानकों का लगातार पालन हो रहा है।

ज़मीन को सहारा देने का पूरा सिस्टम, जिसमें सीकेंट पाइल्स, सॉइल एंकर और वालर्स शामिल हैं, आस-पास के ढांचों की स्थिरता और सुरक्षा पक्का करता है। बड़े पैमाने पर किए गए ट्रायल एंकर और इनक्लिनोमीटर और पीज़ोमीटर जैसे सटीक उपकरण, सहारा देने वाले सिस्टम के काम करने के तरीके पर नज़र रखने और उसे बनाए रखने में अहम भूमिका निभाते हैं।

ये तरीके गहरी खुदाई की मुश्किलों को संभालने में बारीकी से की गई योजना, नए इंजीनियरिंग तरीकों और लगातार निगरानी के महत्व को दिखाते हैं। BKC स्टेशन प्रोजेक्ट से मिली सीख को भारतीय रेलवे के भविष्य के प्रोजेक्ट्स में असरदार तरीके से इस्तेमाल किया जा सकता है, जिससे बेहतर सुरक्षा, पर्यावरण की सुरक्षा और ढांचे की मज़बूती पक्की हो सके। यह तरीका न सिर्फ़ टिकाऊ इंफ्रास्ट्रक्चर के विकास में मदद करता है, बल्कि मुश्किल शहरी माहौल में इंजीनियरिंग की बेहतरीन मिसाल भी कायम करता है।