معرفی انواع سازه نگهبان

از آنجایی‌که همواره در پروژه­ های ساختمانی با گودبرداری عمیق، احتمال ریزش دیواره گود وجود دارد، بررسی و شناخت دقیق لایه ­های خاک و طراحی دقیق سازه نگه‌دارنده‌ی گود اهمیت بسیار زیادی داشته و گاهی زمان زیادی صرف مطالعات ژئوتکنیک و طراحی سازه نگهبان می­گردد. بر اساس دانش مهندسی و بررسی­های انجام‌شده یکی از روش­ های زیر یا ترکیبی از آن‌ها برای پایدارسازی خاک دیواره گودها تعیین می­شود در واقع انواع سازه نگهبان به شرح زیر است:

1-     روش اجرای سپر خاکی (گودبرداری محافظت نشده)

2-     روش سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining Structures)

3-     روش مهار فشاری (مهار متقابل) دیواره‌های گود (Strut)

4-     روش میخ‌کوبی دیواره‌های گود (Nailing)

5-     روش دوخت به پشت (Tie back) یا مهار کششی دیواره‌های گود (Anchorage)

6-     دیوار دیافراگمی (Diaphragm Pile Wall)

7-     دیوار برلنی (Berliner Wall)

8-     روش سپرکوبی (Sheet Pile)

9-     روش اجرای شمع (pile)

10-  روش ساخت از بالا به پایین (Top/Down Construction)

اجرای سپر خاکی

عملیات خاک‌برداری می­تواند برای املاک مجاور گود خطراتی به دنبال داشته باشد. لذا باید با در نظر گرفتن محدوده تأثیر گودبرداری اقدامات لازم برای محافظت گود و هم‌جواری‌ها انجام گردد.

خاک‌ها متناسب با درصد تراکم و مقاومتشان، دارای یک شیب پایدار ذاتی می‌باشند که تحت آن دچار گسیختگی برشی نمی­شوند. در روش سنتی اجرای سپر خاکی با تکیه‌بر این خاصیت، در مواردی که خاک با چسبندگی مناسب بوده، خطر گودبرداری معمولی و فونداسیون ملک مجاور خارج از گوه گسیختگی خاک است و در مجاورت گود ارتعاش و لرزش وجود نداشته باشد، اقدام به گودبرداری با حفظ سپر خاکی و با رعایت شیب پایدار می­گردد.

  روش سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining Structures)

این روش سنتی، یکی از آسان­ترین و متداول­ترین روش­های اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری برای گودبرداری­های با عمق کم است. اجرای آن نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد و درعین‌حال قابلیت انعطاف زیادی از نظر اجرا در شرایط مختلف دارد.

روش مهار فشاری (مهار متقابل) دیواره‌های گود (Strut)

روشی ساده برای پایدارسازی جداره‌های گودبرداری و جلوگیری از تغییر مکان‌های جانبی خاک در گودهایی با عرض کم در محیط‌های شهری می‌باشد.

  روش میخ‌کوبی دیواره‌های گود (Nailing)

روشی مؤثر برای مسلح نمودن درجای توده خاک موجود در دیواره گود، با نصب میلگردهای فولادی (Nails) در فواصل نزدیک به هم، روی یک سطح قائم یا شیب‌دار با اجرا از بالا به پایین (Top/Down Construction) می‌باشد. روش میخ‌کوبی اولین بار در سال ۱۹۶۰ به‌عنوان سیستم پایدارسازی خاک، در حفر تونلی در استرالیا به کار گرفته شد. به‌مرورزمان، این فن در سطح جهانی گسترش یافت. امروزه میخ‌کوبی (Nailing) یکی از کاربردی‌ترین روش‌های پایدارسازی خاک به‌ویژه در ساخت‌وسازهای شهری می‌باشد.

روش دوخت به پشت یا مهار کششی دیواره‌های گود (Anchorage)

اجرای این روش نیز مشابه روش میخ‌کوبی می‌باشد. با این تفاوت که درروش دوخت به پشت، از اعمال نیروی پس تنیدگی کابل‌ها جهت تسلیح خاک دیوار گود استفاده می‌شود. این روش در مقایسه با روش میخ­کوبی، از قابلیت و توانایی بیش­تری در مهار نیروی رانش برخوردار است و در گودبرداری‌های عمیق‌تر گزینه مناسب‌تری می‌باشد. اما هزینه‌های اجرایی بیشتری دارد.

دیوار دیافراگمی 

یکی دیگر از روش­های مقابله با خطر ریزش گودبرداری‌های عمیق، استفاده از روش پایدارسازی با دیوار دیافراگمی است که در ایالات‌متحده امریکا به نام Slurry Wall شناخته‌شده است. این روش، اولین بار در سال 1950 میلادی توسط یک شرکت ایتالیایی در ساخت متروی شهر میلان مورد استفاده قرار گرفت و پس‌ازآن درآمریکا و سایر کشورها گسترش یافت. دیوارهای دیافراگمی به‌صورت بتن درجا، پیش‌ساخته و پیش کشیده اجرا می‌شوند. این روش جهت جلوگیری از نشت آب در زیر هسته سدهای خاکی کاربرد بسیار دارد.

 دیوار برلنی 

دیوار برلنی ترکیبی از شمع‌های فولادی دارای مقطع I، H و یا بتنی (Soldier Pile) به همراه رویه بتنی (Shotcrete) است. در برخی موارد جهت جلوگیری از ریزش خاک دیواره، فضای بین Soldier Pile ها را الوارکوبی می‌نمایند.

شمع‌ها به‌منظور تأمین گیرداری لازم برای پروفیل‌ها بوده و عمق مدفون آن‌ها به میزان ۲۵ تا ۳۵ درصد از عمق کل گود در نظر گرفته می‌شود. دیوار برلنی برای گودبرداری در خاک‌های رسی که حداقل کمی پیش تحکیم یافته باشند، یا تمام خاک‌های واقع در بالای تراز سفره آب زیرزمینی درصورتی‌که خاک کمی چسبندگی داشته باشد و یا در خاک‌های همگن زهکش پذیر که عمل خشک‌سازی مناسب در آن‌ها اجراشده باشد، گزینه مناسبی است. لذا اجرای سیستم دیوار برلنی در رسه‌ای نرم و ماسه‌های سست، به علت وقوع تغییر شکل­های قابل‌توجه در خاک مجاور گود و ریزش خاک در دیوارها جوابگو نیست.

روش سپرکوبی (Sheet Pile)

سپرکوبی یکی از مفیدترین روش­های پایدارسازی و مناسب گودهایی با خاک خیلی سست و ریزشی است که اطراف محل گودبرداری دارای فضای کافی برای فعالیت دستگاه سپرکوب (چکش) موجود باشد. سپرها عبارتند از صفحات فولادی گالوانیزه که به‌صورت عمودی در خاک کوبیده شده و به‌عنوان حائل در برابر فشار خاک عمل می­نمایند.

از مزایای این روش می‌توان به‌سرعت و ایمنی بالا، مناسب بودن برای اجرای کانال‌ها و گودبرداری‌های با طول زیاد و جلوگیری از تراوش آب به داخل گود به دلیل گالوانیزه بودن آن‌ها اشاره نمود. به همین دلیل در مناطق با سطح آب زیرزمینی بالا صرفاً از روش سپرکوبی به‌عنوان آب­بند استفاده می­شود. معایب این روش عبارتند از: نیاز به دستگاه‌های ویژه سپرکوبی، نیاز به نیروی کار متخصص و همچنین نیاز به فضای لازم برای فعالیت دستگاه‌ها.

بنابراین این روش پایدارسازی برای گودبرداری­های با عرض کم مناسب‌تر است.

پایدارسازی گود به روش اجرای شمع   (Pile)

استفاده از شمع به‌عنوان راهکاری جهت افزایش پایداری شیب­ها و در مواردی به‌عنوان پی­ عمیق، از سال 1950 میلادی در آمریکا و اروپا رواج یافته است. در این روش پایدارسازی، با توجه به نوع خاک و مشخصات گود، سطح آب­های زیرزمینی و نوع بارگذاری، می­توان یکی از انواع شمع­ها را طراحی و اجرا نمود.

 روش ساخت از بالا به پایین 

این روش به‌عنوان تحول عظیمی در ساخت سازه‌های بزرگ زیرزمینی (تونل)، برای اولین بار در دهه ۷۰ میلادی، در ساخت ایستگاه‌های متروی شهرهای پاریس و میلان مورداستفاده قرار گرفت و به نام روش Cut & cover شناخته شد. اساس این روش بر مبنای پیشرفت سازه تونل درون گودبرداری و سپس پر کردن محیط خارجی تونل با مصالح خاک‌ریزی پس از تکمیل سازه تونل می‌باشد. این روشِ ساخت، بیشتر برای ساخت تونل‌های سطحی اقتصادی و قابل‌قبول می‌باشد.

منبع:

سبزسازه