عوامل زیادی باعث تخریب و رانش دیواره گود در حین ساخت و ساز می‌شوند، مانند باران، برف، فرسایش خاک، بار ناشی از ساختمان مجاور، بار ناشی از تجهیزات اطراف گود و…
برای جلوگیری از این رانش و تخریب که خسارات سنگین و بعضا جبران‌ناپذیری را به افراد وارد می‌کند، می‌توان از سازه نگهبان و روش‌های گودبرداری اصولی استفاده کرد.
اما چند نکته مبهم در اینجا وجود دارد:
۱. بسیاری از افراد دیده‌اند که یک گودی با قدمت زیادی وجود دارد که ریزش نکرده، پس چه لزومی به سازه نگهبان دارد؟
۲. خاک در برابر چه نوع تنشی مقاوم است؟
۳. آیا خاک دیواره گود توانایی جلوگیری از رانش را به طور طبیعی دارد؟
۴. آیا به لحاظ اقتصادی برای طراح و مجری استفاده از سازه نگهبان به صرفه است؟
در این مطلب تلاش می‌کنیم پاسخ این پرسش‌ها و پرسش‌های مشابه را بدهیم.
جزئیات سازه نگهبان
در اصل مهم‌ترین پارامتر مقاومتی خاک، پارامتر زاویه اصطحکاک و چسبندگی است. خاک به دلیل رفتار شبه پیوسته خود در مقابل تنش‌ها مخصوصا تنش فشاری تا حدودی مقاومت می‌کند، اما در مقابل تنش کششی چون باعث از بین رفتن پیوستگی توده می‌شود ناکارآمد است.
برخلاف بتن که مقاومت آن در تنش محوری فشاری سنجیده می‌شود، مقاومت خاک در مقابل مقاومت برشی سنجیده می‌شود. در مطالعات خاک دیده شده که دیواره خاکی معمولا به طور گوه‌ای گسیخته می‌شود، البته مدل‌های گسیختگی دیگری به جز گسیختگی گوه‌ای نیز ارائه شده‌اند اما برای سهولت محاسبات معمولا این گسیختگی گوه‌ای در نظر گرفته می‌شود. با دانستن این نکته می‌توان متوجه شد که برای مقابله با گسیختگی دیواره خاکی دو راه‌حل وجود دارد:
۱. تثبیت بدنه دیواره خاک
۲. افزایش مقاومت ناحیه‌ای از دیواره خاکی که در معرض گسیختگی است.
تقریبا تمامی سازه‌های نگهبان استاندارد موجود از یکی از این دو راه و یا هر دوی آن‌ها استفاده می‌کنند.
توجه به این نکته بسیار حائز اهمیت است که هدف سازه نگهبان جلوگیری از ریزش دیواره خاکی است و به دنبال محافظت از سازه‌های مجاور دیواره گود نیست. به همین جهت تمامی روش‌هایی که فقط در جهت مقابله با ریزش ساختمان مجاور استفاده می‌شوند به هیچ عنوان در طبقه‌بندی سازه‌های نگهبان نیستند. در صورتی که دیواره خاکی از ریزش محافظت شود بدیهی است که خطر ریزش ساختمان مجاور تا حد زیادی رفع می‌شود اما اگر تنها با استفاده از تیرآهن، چوب و سایر مصالح کف گود را به ساختمان مجاور گود متصل کنیم احتمال شکست گود همچنان وجود دارد.
انواع سازه نگهبان
روش مهارسازی
در این روش، برای مهار حرکت و رانش خاک با استفاده از تمهیداتی خاص، از خود خاک‌های دیواره کمک گرفته می شود. ابتدا در حاشیه زمینی که قرار است گودبرداری شود، در فواصل معین چاه‌هایی حفر می‌کنیم. عمق این چاه‌ها برابر با عمق گود به علاوه مقداری اضافه برای شمع بتنی انتهای تحتانی این چاه‌ها است.
پس از حفر چاه‌ها، در درون آن‌ها پروفیل قرار می‌دهیم. به منظور تأمین گیرداری و مهاری کافی برای این پروفیل‌ها، انتهای پروفیل‌ها را به میزان ۰.۲۵ تا ۰.۳۵ عمق گود، پایین‌تر از رقوم کف گود در درون بخش شمع ادامه می‌دهیم و در انتهای پروفیل‌ها نیز شاخک‌هایی را در نظر می‌گیریم.
سپس شمع انتهای تحتانی را که قبلاً آرماتوربندی آن را اجرا کرده و کار گذاشته‌ایم، بتن‌ریزی می‌کنیم. بدین ترتیب پروفیل‌های فولادی مزبور در شمع مهار می‌شوند و نیز پروفیل‌های فولادی همراه با شمع هم در خاک مهار می‌گردند.
پس از اجرای مراحل فوق، عملیات گودبرداری را به صورت مرحله به مرحله اجرا می‌کنیم. در هر مرحله، پس از برداشتن خاک در عمق، برای جلوگیری از ریزش خاک با استفاده از دستگاه‌های حفاری ویژه، در بدنه‌ی گود، چاهک‌هایی افقی یا مایل به قطر حدود ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر در جداره گود حفر می‌کنیم.
آنگاه درون این چاهک‌ها میلگردهایی را کار گذاشته و سپس درون آن‌ها بتن تزریق می‌کنیم. طول این چاهک‌ها، به نوع خاک و پارامترهای فیزیکی و مکانیکی آن، و نیز به عمق گود بستگی دارد و مقدار آن در حدود ۵ تا ۱۰ متر است.
پس از انجام این مرحله، پانل‌های بتنی پیش‌ساخته‌ای را در بین پروفیل‌های قائم قرار داده و آن‌ها را از سویی به میلگردهای بیرون آمده از چاهک‌ها، به نحو مناسبی متصل می‌کنیم و از سویی دیگر پانل‌ها را به پروفیل‌های قائم وصل می‌کنیم. به جای استفاده از این پانل‌های پیش‌ساخته می‌توانیم آن‌ها را به صورت درجا اجرا کنیم، همچنین می‌توانیم ابتدا بر روی دیواره آرماتوربندی کرده و سپس بر روی آن بتن‌پاشی (shotcrete) کنیم.
برای اتصال پانل‌ها به میلگردهای بیرون آمده از چاهک‌ها می‌توانیم سر میلگردهای مزبور را رزوه کرده و با استفاده از صفحات سوراخ‌دار تکیه‌گاهی و مهره، آن‌ها را با پانل درگیر کنیم.
کلیه عملیات فوق را به صورت مرحله به مرحله، از بالا به پایین اجرا می‌کنیم. ملات یا خمیری که برای تزریق استفاده می‌کنیم، مخلوطی است از سیمان و آب، یا سیمان و آب و ماسه که ممکن است در آن از مواد افزودنی نیز استفاده کنیم. همچنین می توانیم از مواد پلیمری و دوغاب‌هایی با ترکیبات خاص نیز، برای تزریق استفاده کنیم.
در تزریق با استفاده از سیمان پرتلند، نسبت آب به سیمان در ابتدا در حدود ۵ به ۱ است که به تدریج آن را کاهش داده و به حدود ۵ به ۰ می‌رسانیم. طراحی و برنامه‌ریزی و اجرای عملیات تزریق باید توسط متخصصان آشنا به موضوع و با استفاده از دستگاه‌های خاص و طبق استانداردها و ضوابط خاص صورت گیرد. همچنین باید توجه داشته باشیم که در صورتی که فشار به کار برده شده برای تزریق بیش از حد لزوم باشد، ممکن است ناپایداری‌ها و شکست‌هایی در خاک ایجاد شود.
مزایای روش مهارسازی
۱. مشخصات مکانیکی خاک بر اثر تزریق بتن در درون چاهک‌ها بهبود می‌یابد، لذا بر اثر این امر علاوه بر کمک گرفتن از خاک اطراف جداره برای مهار رانش خاک، میزان رانش خاک بر اثر بهبود مشخصات مکانیکی خاک نیز کاهش می‌یابد.
۲. سازه نگهبان در داخل گود جاگیر نیست.
۳. از خاک موجود برای مهار دیواره گود استفاده می شود.
معایب روش مهارسازی
۱. استفاده از بدنه‌ی خاک مجاور دیواره گود ضروری است. لذا در مواردی که خاک مجاور گود در زیر یک ساختمان یا در حریم همسایه یا در حریم تاسیسات و معابر شهری باشد، از این روش نمی‌توان استفاده کرد یا استفاده از آن با محدودیت همراه است.
۲. به دلیل ضرورت اجرای عملیات به صورت مرحله به مرحله، به زمان زیادی نیاز دارد. البته این امر ممکن است در پروژه‌های بزرگ مطرح نباشد بلکه برعکس ممکن است با مدیریت صحیح، زمان کلی اجرای کار، کاهش یابد.
۳. هزینه اجرای عملیات، به دلیل تکنولوژی پیشرفته‌تر، در مقایسه با روش‌های ساده‌تر بیشتر است. ولی در پروژه‌های بزرگ و در احجام زیاد ممکن است این امر مطرح نباشد و برعکس، هزینه کلی کار کاهش یابد.
۴. به دستگاه‌های خاص مانند دستگاه‌های لازم برای حفر چاهک‌ها، تزریق، حمل پانل‌ها و … نیاز دارد.
۵. به افراد با تخصص‌های بالاتر در رده‌های مختلف فنی برای اجرای عملیات مربوطه، نیاز دارد.
روش دوخت به پشت
این روش شباهت زیادی به روش مهارسازی دارد. در این روش نیز حفاری را به صورت مرحله به مرحله و از بالا به پایین گود اجرا می‌کنیم.
در هر مرحله به کمک دستگاه‌های حفاری ویژه، چاهک‌های افقی یا مایل در بدنه‌ی دیواره گود حفر می‌کنیم. سپس درون این چاهک‌ها کابل‌های پیش‌تنیده قرار می‌دهیم و با تزریق بتن در انتهای چاهک، این کابل‌ها را کاملاً در خاک مهار می‌کنیم.
سپس کابل‌های مزبور را به کمک جک‌های ویژه‌ای می‌کشیم و انتهای بیرون آمده کابل را بر روی سطح جداره گود مهار می‌کنیم، آنگاه به درون چاهک‌های مزبور، بتن تزریق می‌کنیم.
پس از سخت شدن بتن و کسب مقاومت کافی آن، کابل‌ها را از جک آزاد می‌کنیم. این کار موجب آن می‌شود که نیروی پیش‌تنیدگی موجود در کابل، خاک را فشرده سازد و در نتیجه خاک فشرده‌تر و متراکم‌تر شده و رانش ناشی از آن کاهش یابد. در عین حال که نیروی رانش خاک در جداره گود به خاک‌های داخل بدنه دیواره منتقل شده و خاک بدنه انتهایی، به عنوان سازه نگهبان عمل کرده و رانش خاک بدنه مجاور جداره را تحمل می‌کند.
عمق گودبرداری در هر مرحله، بستگی به نوع خاک و فاصله بین چاهک‌ها دارد و معمولاً در حدود 2 تا 3 متر است.
مزایای روش دوخت به پشت
۱. مشخصات مکانیکی خاک بر اثر تزریق بتن به درون چاهک‌ها و نیز پیش‌تنیده شدن خاک بهبود می‌یابد. در نتیجه هم از خاک اطراف جداره برای مهار رانش خاک استفاده می‌شود و هم میزان رانش خاک بر اثر بهبود مشخصات مکانیکی خاک کاسته می‌شود.
۲. سازه نگهبان در داخل گود جاگیر نیست.
۳. از خاک موجود برای مهار دیواره گود استفاده می‌شود.
معایب روش دوخت به پشت
معایب این روش نیز همانند معایب روش مهارسازی می‌باشد.
روش خرپایی
این روش، یکی از مناسب‌ترین و متداول‌ترین روش‌های اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری است. اجرای آن ساده بوده و نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد و در عین حال قابلیت انعطاف زیادی از نظر اجرا در شرایط مختلف دارد.
برای اجرای این نوع سازه نگهبان، ابتدا در محل عضوهای قائم خرپا، که در مجاورت دیواره گود قرار دارند، چاه‌هایی را حفر می‌کنیم. عمق این چاه‌ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه برای اجرای شمع انتهای تحتانی عضو خرپا است. طول شمع را که با length of pile نشان داده می‌شود از روش محاسبه بدست می‌آوریم.
آنگاه درون شمع را آرماتوربندی کرده و عضو قائم را در داخل شمع قرار می‌دهیم و سپس شمع را بتن‌ریزی می‌کنیم. پس از سخت شدن بتن، انتهای تحتانی عضو قائم به صورت گیردار در داخل شمع قرار خواهد داشت.
سپس خاک را در امتداد دیواره گود با یک شیب مطمئن برمیداریم. آنگاه فونداسیون پای عضو مایل را اجرا می‌کنیم. این فونداسیون در پلان به صورت مربعی است. بعد یا عرض فونداسیون را با Breadth of foundation نشان می‌دهیم. پس از آن، عضو مایل را از یک طرف به عضو قائم و از طرف دیگر به ورق کف ستون بالای فونداسیون متصل می‌کنیم.
عملیات بالا را برای کلیه خرپاهای سازه نگهبان در امتداد دیواره به صورت همزمان اجرا می‌کنیم.
حال خاک محصور بین اعضای قائم و افقی خرپاها را در سر تا سر امتداد دیواره، به صورت مرحله به مرحله برمیداریم و در هر مرحله اعضای افقی و قطری خرپا را به تدریج نصب می‌کنیم تا آنکه خرپا تکمیل شود.
مزایای روش خرپایی
۱. برای همه گودهای واقع در مناطق شهری مناسب است.
۲. از نظر اجرا در شرایط مختلف، قابلیت انعطاف زیادی دارد.
۳. امکان استفاده مجدد از خرپا وجود دارد.
۴. ساده است و به تخصص و دستگاه‌های خاصی نیاز ندارد.
معایب روش خرپایی
۱. سرعت اجرا، در مقایسه با روش‌های پیشرفته‌تر نسبتاً کمتر است.
۲. خرپاها جاگیر هستند.
۳. احتمال الزامی بودن برداشت بخشی از خاک با روش‌های دستی وجود دارد.
منبع: کتاب اصول و مبانی گودبرداری و سازه‌های نگهبان تألیف دکتر حمید رضا اشرفی
 |
مپسا | نرم‌افزار آنلاین حسابداری پروژه ساخت و ساز |
|---|
