عملیات پایدار سازی گود
عملیات پایدار سازی گود عملیاتی بسیار حساسی است که در ساختمان سازی انجام می شود و شامل روش های مختلفی است. در تمام روش ها بسته به نوع و مقتضیات طراحی عضوی نقش دیوار حائل را ایفا می کند.
عملیات پایدار سازی گود بسته به بزرگی و بلندی ساختمان سنگین تر خواهد بود. اجرای مراحل پایدار سازی گود نیازمند سطح بالایی از تخصص و تجربه پیمانکار ها و مجری های طرح می باشد.
هر چه ساختمان ها و سازه ها بلندتر می شوند سازندگان بیشتر تلاش می کنند تا فونداسیون و پی سازه ها و ساختمان ها را بیشتر درون زمین و خاک فرو برده و سازه را پایدار تر نمایند. طی این عملیات مهندسین با استفاده از روش های مختلف سعی بر استحکام گود می نمایند که تمامی این مراحل و روش ها را پایدار سازی گود می نامند.
همانطور که اشاره شد در پایدار سازی گود یک عضو به عنوان دیوار حائل و نگهبان عمل می کند که می تواند هر یک از اعضای ذیل باشد:
این دیوار ها هر یک مزایا و محدودیت هایی دارند که به فراخور پروژه ها می توان یک یا تلفیقی از آن ها را استفاده نمود.
نکته قابل توجه این است که
در اجرای گودبرداری انتخاب روش مناسب پایدارسازی گود بسیار حائز اهمیت می باشد. زمانیکه پروژه ساختمان کوچک است نمی توان از روش های گوناگون و متفاوت استفاده نمود، این به دو دلیل امکان پذیر نیست که در این پروژه ها از روش های مختلف استفاده نمود:
- شاید اصلا نیازی به پایدارسازی به روش های خاص نباشد
- از نظر اقتصادی نیز امکان دارد برای پروژه مقرون به صرفه نباشد.
از این رو تنوع پایدار سازی گود برداری در پروژه های بزرگتر و خاص تر بیشتر بوده و طراحان با استفاده از آنالیزهای خاص نسبت به موارد ذیل بهینه ترین طرح را انتخاب کنند.
خدماتی که شرکت های پایدار سازی گود انجام می دهند:
این شرکت ها بسته به منابع و امکاناتی و دانش فنی و تخصصی شان، خدمات گوناگونی را اجرا می نمایند که به طور کلی اهم این خدمات شامل این موارد می گردند.
انواع روش های گود برداری در عملیات پایدار سازی گود
همانطور که اشاره شد، روش‌های گوناگونی برای پایدارسازی گود وجود دارد که شرکت پیمانکار بر اساس شرایط پروژه از آن ها برای اجرای پروژه استفاده می نمایند. به طور کلی، انواع روش‌های پایدارسازی گود شامل چند مورد زیر می‌شود که بنا به شرایط مختلف استفاده از هر کدام مزیت هایی برای طراح و پیمانکار دارد.
- گودبرداری با روش شیب مایل و پلکانی (Excavation by Sloping and Benching)
- پایدار سازی با روش سازه نگهبان خرپایی (Truss Structure)
- پایدار سازی با روش مهار متقابل (Reciprocal Support)
- پایدار سازی با روش سپرها (Sheet Piles)
- پایدار سازی با روش دیوارهای جداکننده (دیوار دیافراگمی) (Diaphragm Walls)
- پایدار سازی با روش شمع (Pile)
- پایدار سازی با روش اختلاط عمیق (Deep Soil Mixing)
- پایدار سازی با روش تزریق با فشار بالا (Jet Grouting)
- پایدار سازی با روش ساخت جزیره‌ای (Island Construction)
- پایدار سازی با روش بالا به پایین (تاپ دان) (Top Down Construction)
- پایدار سازی با روش میخ گذاری (نیلینگ) (Soil Nailing)
- پایدار سازی با روش میل مهار (انکراژ) (Anchor)
- پایدار سازی با روش انجماد خاک (Soil Freezing)
- پایدار سازی با روش ریز شمع ها (میکروپایل) (Micropile)
- پایدار سازی با روش پی بندی و روبندی (Underpinning and Shoring)
دلیل دقت در انتخاب شرکت پایدار سازی گود
عموم پایدارسازی های گودبرداری در قسمت های شهری انجام می شود که در این مناطق هنگام گود برداری باید به ساختمان های اطراف توجه نمود که در زمان گودبرداری به آن ها آسیبی نرسد. همچنین اگر در اطراف محل گود برداری سازه های حساسی وجود دارد باید در انتخاب روش گود برداری باید دقت بسیار بالایی به خرج داد تا مقادیر نشست زمین در اطراف گود از حد مجاز فراتر نرفته و هیچ آسیبی به سازه های اطراف وارد نشود.
همچنین مورد حائز اهمیت دیگر هنگام گود برداری توجه به شرایط ژئوتکنیکی منطقه است چراکه هر ساله با توجه به حجم رو به رشد گود برداری‌های صورت گرفته در سطح کشور و به جهت گود برداری های نا مناسب و ریزش دیواره های گود حوادث غیر قابل جبران و ناگواری اتفاق می افتد. که این مسئله در گود برداری های عمیق حساسیت را بیشتر می نماید.
از این رو باید در انتخاب شرکت پایدارسازی گود بسیار توجه نمود. در ادامه به نکاتی که باید در انتخاب این شرکت ها برای انجام عملیات پایدار سازی گود برداری دقت کرد می پردازیم.
اولین مسئله مهم در انتخاب این است که شما به عنوان کارفرما این وظیفه را دارید که بهترین مجری را انتخاب نمایید. این امر پس از بررسی رزومه چند مورد از بهترین شرکت‌ها امکان پذیر است. البته باید شرایط پروژه‌ای که در اختیار دارید را نیز در نظر بگیرید.
با توجه به تجربه کاری و امکانات شرکت ها مسلما" بهترین انتخاب را خواهید داشت.
نکته مهم دیگر اینکه هر چه شرکت متخصص و حرفه‌ای تر باشد مبلغ کار نیز بالاتر خواهد رفت در نتیجه باید متناسب نیاز و وسعت پروژه تان پیمانکار را انتخاب نمایید و اگر پروژه تان کوچک است سمت شرکت های بزرگ نروید. در هر حال دقت لازم را در انتخاب خود به خرج دهید.
حال که تا حدودی با عملیات پایداری گود برداری و نحوه صحیح انتخاب پیمانکار و شرکت گودبردار مناسب با پروژه آشنا شدید خالی از لطف نیست به شرح چند روش پایدری سازی گود نیز بپردازیم.
پایدارسازی به روش نیلینگ یا میخکوبی خاک (Soil Nailing)
در این روش با تسلیح برجای توده خاک و یا نصب کردن میلگرد های فولادی (Nails) در یک سطح شیبدار و محل گودبرداری با فاصله های نزدیک به هم عملیات پایدار سازی انجام می شود.
عموما" میلگرد ها را درون گمانه های حفاری شده بر دیوار خاکی فرو میبرند و با کمک دوغاب از خوردگی میلگرد ها جلوگیری کرده و انتقال نیرو ها بین خاک و میلگرد بهتر انجام می گیرد.
روش نیلینگ مقطعی مسلح پایدار با توانایی نگهداری خاک پشت خود را ایجاد می نماید.
مراحل روش اجرای نیلینگ
طی این روش، عموما" میخ ها در کشش عمل می نمایند اما در شرایط خاص، برای میلگرد ها عملکرد خمشی و برشی نیز در نظر گرفته می شود که اثر مسلح سازی میخ با دو عملکرد زیر امکان پذیر می باشد.
- افزایش نیروی قائم و در نهایت افزایش مقاومت برشی سطح لغزش در خاک های اصطکاکی
- کاهش نیروی رانشی سطح لغزش در خاک های اصطکاکی و چسبنده
بعد از نصب میلگرد های تسلیح، یک دیواره سطحی کم ضخامت، سطح گود را می پوشاند. هدف از اجرای این دیواره را می توان به موارد ذیل نسبت داد:
این دیوار را به 2 شکل زیر می توان طراحی و اجرا نمود:
- طراحی و اجرای موقتی (Temporary)
- طراحی و اجرای دائمی (Permanent)
مزایای استفاده از روش نیلینگ در پایدار سازی گود:
پایدارسازی به روش انکراژ یا مهار گذاری (Soil Anchorage):
این روش مشابهت بالایی نیز با روش میخکوبی یا همان نیلینگ دارد که البته تفاوت آن ها در اعمال نیروی پس تنیدگی برای المان تسلیح است. مراحل اجرایی روش انکراژ که مشابه روش نیلینگ است عبارتند از:
بعد از گذشت زمان مناسب برای عمل آوری دوغاب سیمان، با نصب پایه جک، جک کششی و نیروسنج، نیروی پس تنیدگی تا مقدار مورد نظر طراحی به میلگرد تسلیح و دوغاب اطراف آن اعمال می گردد.
در روش مهار گذاری در صورت لزوم میتوان پوشش دائمی نیز اجرا کرد که این پوشش ها نیز می تواند از انواع ذیل باشند:
عملیات پایدار سازی گود به روش اجرای شمع (piling)
روش دیگر پايدارسازي گود روش اجراي شمع (piling) است طی این روش در فاصله های مشخصی از هم، شمع هایی اجرا می شوند که مي توانند از انواع مختلف مصالح سازه اي نظير فولاد ،بتن و چوب باشند. البته می توان شمع های بتني را به شکل پيش ساخته يا درجا اجرا نمود.
در این روش، شمع ها فشار جانبي خاك را به شکل تير های يكسر گيردار تحمل مي نمایند. طول گيرداری لازم در قسمت انتهای هر شمع حدود 0.3h می باشد. عملیات گود برداری بعد از اجرای شمع ها انجام می شود. طی عملیات گود برداری در صورت نیاز شمع ها را در امتداد ديواره گود مهاربندي می کنند.
مزاياي روش اجراي شمع (piling)
معايب روش اجراي شمع (piling)
پایدار سازی گود با روش خرپایی (construction truss)
برای مناطق شهری مناسب ترین متداول ترین روش اجرای سازه نگهبان روش truss construction است. اجرای این روش در عین سادگی نياز به تجهيزات و تخصص بالايي نداشته و قابليت انعطاف اجرایی بالایی در شرايط مختلف دارد.
این روش از روش های پایدارسازی گود های نیمه عمیق است و طی آن فشار خاک وارد بر دیواره گود به کمک اعضای افقی و مورب به کف گود انتقال می یابد. همچنین می توان اعضای قائم را به شکل فلزی یا بتنی انتخاب نمود اما عموما" اعضای افقی و مورب خرپا فلزی ساخته می شوند.
توصیه می شود به جهت پیشگیری از بروز پدیده خرابی پیش رونده در طراحی کلیات و چیدمان اعضای این سازه نگهبان، درجه نامعینی سازه تا حد امکان افزایش داده شود.
به طور کلی در اجرای اين سازه، در ابتدا در محل عضوهای قائم خرپا، كه در مجاورت ديواره گود هستند چاه هايی حفر می شود عمق اين چاه ها برابر با عمق گود به علاوه مقداری اضافه تر جهت اجرای شمع انتهای تحتانی عضو خرپا می باشد.
مزاياي روش خرپايی در عملیات پایدار سازی گود
معايب روش خرپايی
پایدار سازی با روش مهار متقابل (Reciprocal Support)
این روش از سری روش های پایداری موقت در عملیات پایداری گود برداری است که جهت نگهداری و حفاظت جداره های ایجاد شده از گود برداری و جلوگیری از تغییر مکان های جانبی در گودهایی با عرض کم در مکان های شهری استفاده می شود.
همچنین این روش پایداری برای گود های با عرض کم مناسب و اقتصادی است.
روش مهار متقابل (Reciprocal Support) شباهت هایی بالایی با روش سازه نگهبان خرپایی دارد.
در این روش المان های قائم در داخل شمع هایی به طول بیش از ارتفاع گود قرار گرفته که انتهای آن ها با بتن به صورت گیردار در داخل شمع ها مهار می شود که این المان های قائم می توانند به شکل پروفیل‌های H شکل یا I شکل و یا مقاطع مستطیلی شکل باشند.
پس از قرارگیری المان های قائم، آن ها را با تیر ها و المان های افقی به شکل سازه خرپایی به هم متصل کرده تا بتوانند به پایداری یکدیگر کمک نمایند.
بهتر است شرایط دو سازه مجاور گود یکسان باشد. طی روش مهار متقابل، دوختن خاک به خاک متقابل است. به همین جهت به این نام خوانده می شود.
شمع های استفاده در این سبک پایداری می تواند به صورت های ذیل باشد:
این روش در گودبرداری با عرض کم نسبت به عمق گود برداری، در مقایسه با سازه نگهبان خرپایی و دیگر روش های مرسوم اقتصادی تر و دارای فضای بیشتر برای اجرای سازه اصلی ساختمان است.
مراحل اجرای روش Reciprocal Support:
مراحل اجرای این روش به ترتیب ذیل می باشد:
مزایای روش مهار متقابل:
معایب روش مهار متقابل
عملیات پایدارسازی گود به روش تاپ دان (Top-Down)
روشی جدید برای پایدار سازی گود است. در این روش امکان اجرای همزمان طبقات روی زمین همراه با پیشروی به تراز زیر پی و انجام عملیات خاکبرداری امکان پذیر می باشد.
در روش تاپ دان همزمان بخش روی سازه که بالاتر از ســطح زمین است همزمان با پیشروی به طبقات زیرزمین و اجرای عملیات گودبرداری انجام می‌شود.
در مواردی ذیل بهترین روش قابل اجرا روش تاپ دان (Top-Down Method) است:
مراحل اجرای روش پایدارسازی تاپ دان (Top-Down):
- اجرای دیواره‌های اصلی با استفاده از یکی از تکنیک های دیوار دیافراگمی یا دیوار شمعی درجا
- اجرای ستون های میانی سازه زیرزمینی با کمک یکی از تکنیک های دیوار های دیافراگمی، شمع های درجا یا ستون های پیش ساخته
- اجرای سقف نهایی سازه زیرزمینی
- گود برداری زیر سقف نهایی انجام شده، تا تراز اجرای سقف پایین تر
- اجرای سقف پایین تر و اتصالش به ستون ها و دیوار های اصلی با کمک یکی از تکنیک های اتصالات جوشی یا مکانیکی
- تکرار مراحل چهارم و پنجم تا رسیدن به تراز اجرای فونداسیون سازه زیرزمینی
- و در نهایت انجام زیرسازی های لازم، همچون زهکشی، عایقکاری کف و اجرای فونداسیون سازه زیرزمینی
در اصل ساخت سازه زیرزمینی به روش تاپ دان با تکمیل مراحل حفاری و ساخت فونداسیون به اتمام می‌رسد.
معایب محدودیت های اجرای پایدار سازی به روش تاپ دان (Top-Down):
مزایای استفاده از روش تاپ دان (Top-Down) در عملیات پایدار سازی گود:
پایدار سازی گود به روش دیوار دیافراگمی (Diaphragm Walls)
عملیات پایدار سازی گود در این روش به صورت پیش ساخته و پس کشیده اجرا می شود. طی روش دیوار دیافراگمی ابتدا حفر را با استفاده از دستگاه های حفاری ویژه محل دیوار نگهبان انجام می شود. همزمان محل حفر شده را به جهت جلوگیری از ریزش خاک با گل بنتونیت و سیمان پر می نمایند.
سپس قفسه پیش ساخت آرماتور های دیوار نگهبان را، در داخل محلی حفاری قرار می دهند. در وهله بعد بتن ریزی دیوار ها انجام می شود.
مزایای روش دیوار دیافراگمی
