روش های پایدارسازی غیر از نیلینگ

در بسیاری از پروژه های ساختمانی لازم است که زمین به صورتی خاکبرداری شود که جداره های آن قائم باشند. این کار ممکن است به منظور احداث زیرزمین، منبع آب و ... صورت گیرد. فشار جانبی وارد بر این جداره ها ناشی از رانش خاک بر اثر وزن خود آن و نیز سربارهای احتمالی روی خاک کنار گود میباشد. به منظور جلوگیری ار ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از این خاکبرداری، سازه های موقتی را برای مهار ترانشه اجرا میکنند که به آن سازه های نگهبان میگویند.

موضوع گودبرداری و طراحی و اجرای سازه های نگهبان در مهندسی عمران دارای گستره وسیعی است و نیاز به بررسی ها و مطالعات و ملاحظات ژئوتکنیکی، سازه ای، تکنولوژیکی و اجرایی و اقتصادی دارد. در نتیجه میتوان گفت که انتخاب روش مناسب بستگی به جمیع شرایط تاثیرگذار دارد و میتواند در شرایط مختلف به صورت های گوناگونی باشد.

پایدارسازی گود به روش اجرای شمع

در این روش در پیرامون زمینی که قرار است گودبردای شود، در فواصل معینی از هم شمع هایی اجرا میکنیم. این شمع ها میتوانند از انواع مختلف مصالح سازه ای نظیر فولاد، بتن و چوب باشند. همچنین شمع های بتنی را می توان به صورت پیش ساخته یا درجا اجرا کرد. در این روش شمع ها فشار جانبی خاک را به صورت تیرهای یکسر گیردار تحمل میکنند. طول گیرداری لازم در انتهای شمع ها چیزی در حدود 30 درصد است. پس از اجرای شمع ها میتوان عملیات گودبرداری را اجرا کرد و در صورت لزوم باید شمع ها را در امتداد گود مهاربندی کرد.

شمع درجا (Bored pile walls)

یکی از روش های متداول در پایداری و حفاظت جداره ها با شرایط متنوع اعم از زمین سخت و سست و نرم استفاده از شمع های درجا میباشد و در برخی موارد علاوه بر ایفای نقش حفاظت جانبی نقش آب بندی را نیز انجام میدهد و همواره در صورت نیاز بار قائم نیز تحمل میکند. شمع درجا به دلیل نامحدود بودن در قطر و عمق حفاری دارای بیشترین کاربرد و تنوع در بین تکنولوژی های اجرای پی های عمیق می باشد.

در شمع های درجا ابتدا توسط ماشین آلات حفاری یک چاه با مقطع و عمق مورد نظر در زمین حفر شده و سپس در داخل آن اقدام به بتن ریزی با مصالح مرغوب می نمایند که البته این بتن میتواند مسلح یا غیر مسلح باشد . انواع شمع بتنی درجا شامل:

الف: شمع درجای معمولی

ب: شمع انباره ای یا کف پهن(پدستالی)

بسته به شرایط  ممکن است ترکیبی از روش های بالا اجرا شود.

مهاربندی جداره ها توسط شمع های درجا در موارد زیر به عنوان گزینه برتر برای سیستم های حفاظت جانبی گود مطرح می باشند:

در مواردی که امکان اجرای شمع کوبشی وجود ندارد و یا سختی و تراکم زمین بیش از حد توان شمع کوبی با دشواری زیادی مواجه می باشد.

در شرایطی که بدلیل وجود آب های زیرزمینی و بالا بودن سطح آن نیاز به آب بند بودن جداره میباشد.

در مواردی که امکان ایجاد مهارهای جانبی (کششی) در زیر ساختمان های مجاور ناشی از گودبرداری وجود ندارد و یا در تلاقی با تاسیسات زیربنایی شهری و مستحدثات زیرزمینی (تونل) باشد.

در مواقعی که امکان استفاده از سیستم حفاظت گود به عنوان بخشی از سازه اصلی و باربری وجود داشته باشد.

روشهای مختلفی برای اجرای تکنیک های شمع های درجاریز وجود دارد و متداول ترین آنها عبارتند از:

الف) اجرای دیوارهای محافظت پیوسته (آب بند)

ب) اجرای دیوار محافظت ناپیوسته

اجرای دیوار محافظ پیوسته(آب بند)

در این روش ابتدا شمع هایی با بتن پلاستیک یک در میان حفاری و اجرا میگردد و سپس با رعایت هم پوشانی شمع های اصلی و سازه ای با رعایت احداث جداره زنجیره ای و پیوسته اجرا میگردد.

اجرای دیوار محافظ ناپیوسته

در مواردی که توده خاک و سنگ دارای چسبندگی زیاد بوده و سطح آب های زیرزمینی پایین باشد می توان از شمع های درجاریز ناپیوسته و با فاصله استفاده نمود. در این روش بدلیل چسبندگی بین دانه ها خاک بین شمع ها با وجود پدیده قوس خوردگی پایداری جانبی وجود دارد. با درنظر گرفتن شرایط و پارامترهای ژئوتکنیکی خاک معمولاً حداکثر فاصله محور تا محور شمع های اصلی دو برابر قطر شمع ها می باشد. همچنین در این روش پایداری در برابر نیروهای جانبی نیز مدنظر قرار میگیرد. این روش در پایداری کوتاه مدت کارایی داشته و در اثر مرور زمان احتمال هوازدگی بین شمع ها وجود دارد. در درازمدت نیز تغییر مشخصات خاک و برخی از پارامترهای آن مانند از دست دادن آب و یا حالت اشباع پیدا نمودن آن باعث ریزش خاک بین شمع ها شده و برای جلوگیری از آن می توان از بتن پاشی (شاتکریت) و یا بستن مش، پوشش لازم را جهت پایداری ایجاد نمود.

مزایای روش اجرای شمع درجا

عدم محدودیت قطر

امکان افزایش مقطع شمع در  قسمت انتهایی و افزایش توان باربری

تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی

مناسب بودن برای استفاده در محیط های شهری به دلیل سر و صدای کمتر

تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری

سرعت عملیات اجرایی بسیار بالا

در احجام زیاد هزینه عملیات کاهش می یابد.

در گودهای با عمق تا حدود 6 متر معمولاً اقتصادی اند.

گاهی از اوقات می توان از شمع ها به عنوان سازه نگهبان دائم (نظیر دیوار حائل) یا بخشی از آن نیز استفاده نمود.

دیوار حایل وزنی

در این روش با اجرای یک دیوار وزنی سنگین جلوی رانش خاک گرفته میشود. مصالح دیوار حایل وزنی میتواند از جنس سنگ یا بتن باشد. در این روش وزن دیوار حایل وزنی مبنای جلوگیری از لغزش است. این روش معمولا برای ترانشه های کم ارتفاع به کار میرود زیرا با افزایش عمق نیاز به وزن بیشتر و ابعاد بزرگتر نیاز است. مسئله دیگر این است که عرض زیاد این دیوار باعث پرت فضای مجاور آن میشود. شکل 1 حجم بالای دیوار حایل وزنی را برای یک دیوار 4/5 متری نشان میدهد.

شکل 1- مقطع یک دیوار حایل وزنی به ارتفاع 4/5 متر

دیوار حایل وزنی - طرهای

دیوار حایل وزنی- طرهای نوعی دیوار حایل است که با استفاده از وزن خود خاک موجود بر پاشنه دیوار جلوی رانش خاک را میگیرد. این نوع دیوار معمولا از بتن مسلح ساخته میشود. شکل 2 نمونه ای از یک دیوار حایل وزنی- طرهای را نشان میدهد.

شکل2- مقطع یک دیوار وزنی-طره ای بتنی به ارتفاع 10 متر

همانطور که در شکل بالا نیز مشخص است این نوع دیوار عرضی کمتر نسبت به دیوار وزنی داشته و از وزن خاک موجود بر روی پاشنه برای جلو گیری از رانش استفاده نموده است. تسلیح فولادی در این نوع دیوار از یک سو باعث کم شدن عرض مقطع می شود ولی در مقابل هزینه های اجرا را به شدت افزایش میدهد.

روش سپرکوبی

در این روش، ابتدا در طرفین گود سپرهایی را میکوبیم و سپس خاکبرداری را شروع میکنیم. پس از آنکه عمق خاکبرداری به حد کافی رسید در کمرکش سپرها و بر روی آنها تیرهای پشت بند افقی را نصب میکنیم. سپس قیدهای فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه سپرها به این پشت بندهای افقی و صل میکنیم. شکل 3 دو نمونه از اجرای سپرکوبی را نشان داده است.

شکل3- دو نوع استفاده از سپرکوبی.

این روش نیاز به دستگاه های سپرکوب داشته که فضای زیادی را می گیرند. این روش معمولا در کانال ها و مناطق ساحلی و پروژه های عظیم کاربرد داشته و کمتر در مناطق شهری مورد استفاده قرار گرفته است.

روش خرپایی

برای اجرای این نوع سازه نگهبان، ابتدا در محل عضوهای قائم خرپا، که در مجاورت دیواره گود قرار دارند، چاه هایی حفر می کنیم.عمق این چاهها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه برای اجرای شمع انتهای تحتانی عضو خرپا است. آنگاه درون شمع را آرماتور بندی کرده و عضو قائم را در داخل شمع قرار میدهیم و سپس شمع را بتن ریزی می کنیم. 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 بر میداریم. آنگاه فونداسیون پای عضو مایل را اجرا میکنیم. 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 فوق را برای کلیه خرپاهای سازه نگهبان در امتداد دیواره به صورت همزمان اجرا میکنیم.

---