سازه نگهبان خرپایی چیست؟
مهم‌ترین چالش برای ساخت سازه‌های دارای طبقات منفی، گودبرداری آن است. گودبرداری یکی از مراحل مهم در پروژه‌های ساختمانی به شمار می‌رود که استحکام و مقاومت سازه تا حد زیادی به آن وابسته است،برای این که درک بهتری از تاثیر گودبرداری بر روی زمین داشته باشید،ابتدا باید با مفهوم فشار جانبی خاک آشنا شوید. منظور از فشار جانبی خاک، فشاری است که خاک به شکل عمود بر جاذبه، بر لایه‌های مجاور خود اعمال می‌کند. این فشاردر حالت عادی به دلیل محصور شدگی خاک در حالت تعادل قرار دارد. اما پس از گودبرداری تمرکز تنش در نزدیکی دیواره‌های گود افزایش پیدا می‌کند و این تنش احتمال ریزش وشکست خاک را در پی دارد.
با این همه برخی از سازندگان و پیمانکاران با روش‌های اصولی گودبرداری و رفتارهای خاک آشنایی ندارد و به همین دلیل در سال‌های اخیر در پروژهای ساختمانی شاهد خسارت‌های سنگین مالی، جانی به پروژه‌ها و سازه‌های مجاور بوده ایم.
این خسارت‌ها به دلیل‌عدم اجرای اقدامات مناسب برای جلوگیری از ریزش گود به وجود می‌آیدکه عواقب جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت. بهترین و مهم‌ترین اقدام برای جلوگیری از پیامدهای گودبرداری انجام و اجرای سازه نگهبان می‌باشد.
سازه نگهبان چیست؟
سازه نگهبان، سازهای است که از مجموعه‌ای از المان‌های دائمی یاموقتی تشکیل شده است، این سازه برای تامین پایداری در دیواره‌های خاک یا سنگ اطراف گودبرداری و پلاک‌های مجاور در زمین پروژه‌های ساختمانی اجرا می‌شود. به عبارت دیگرسازه‌های نگهبان برای مهار کردن دیواره‌های مجاور ساختمان و نگه داشتن خاک زیر آن و همچنین، ایمن کردن عملیات گودبرداری استفاده می‌شود.
اهمیت اجرای سازه نگهبان
استحکام بنای سازه به ثبات خاک زیر بنا وابسته است. اگر خاک زیر بنا ثبات نداشته باشد و حرکت کند، باعث افزایش خطر ریزش ساختمان خواهد شد.اجرای سازه‌های نگهبان در ساخت و ساز انواع ساختمان‌های مسکونی، تجاریوعمومی و سازهایی مانند سد، پل، تونل و کانال و… کاربردفراوانی دارد. این سازه در انواع مختلف قابل طراحی و اجرا می‌باشند. سازه نگهبان می‌تواندبه عنوان یک سازه فرعی و جدا و یا بخشی از سازه اصلی ساخته شود.
برخی از سازندگان پروژه‌های ساختمانی برای فرار از هزینه‌های بیشتربرای گودبرداری، اقدام به اجرای سازه نگهبان نمی‌کنند. این افراد معتقدند که خاک پایداری کافی برای اجرای سازه را داشته و از اجرای سازه‌های نگهبان سر باز می‌زنند،اما به تجربه ثابت شده است که رفتارهای خاک غیر قابل پیش بینی است و برای تامین ایمنی وجان افراد داخل و خارج سازه نیاز به اجرای سازه‌های جانبی مانند سازه نگهبان لازم و ضروری می‌باشد.
انتخاب روش اجرای سازه نگهبان
روش اجرای سازه نگهبان و روش پایدارسازی دیواره‌های گود در انواع سازه‌ها با یکدیگر متفاوت می‌باشد. عواملی که در انتخاب این روش‌های اجرا تاثیرگذار هستند، شامل موارد زیر می‌باشند:
1-تیپ خاک در دیواره‌های گود که با آزمایشات مکانیک خاک معین می‌شود.
2-ایستایی و میزان حساسیت پلاک‌های مجاور گود.
3-میزان عمق گود
4-ابعاد و متراژ زمین
5-تاسیسات و سازه‌ها در معابر اطراف ملک
6-مدت باز بودن دیواره‌های گود
7-بودجه مد نظر برای اجرای سازه نگهبان
انواع سازه‌های نگهبان
همان طور که تا این جا بدان اشاره نمودیم روش‌های متفاوتی برای پایداری دیواره‌های خاک در گودبرداری به کار می‌رود. انواع مختلف روش‌های اجرای سازه شامل موارد زیر می‌باشد:
• سازه نگهبان خرپایی
• دیواره دیافراگمی
• نیلینگ و انکراژ
• شمع کوبی
• سپرکوبی
• مهاربندی
• دیوار حائل
• شاتکریک
• دیوار مسلح
• ترکیبی
در ادامه به توضیح برخی از این موارد می‌پردازیم.
1- سازه نگهبان خرپایی
شیوه خرپایی یکی از رایج‌ترین روش‌های اجرای سازهای نگهبان به شمار می‌رود.این روش برای گودبرداری‌ها کم عمق مورد استفاده قرار می‌گیرد. سازه خرپایی برای خاک برداری و اجرای سازه جانبی و پر نمودن پشت سازه به کار می‌رود. روش خرپایی روشی مرحله به مرحله است که برای انجام آن از مصالح مناسب این کار استفاده می‌شود.
سازه خرپایی بدون هیچ فاصله‌ای با خاک اجرا می‌شود. در صورت ذره‌ای فاصله با خاک این سازه بی‌فایده خواهد بود و در صورتی بارش باران و اشباع خاک،سازه خرپایی عملکرد مناسبی ندارد و نمی‌تواند خاک را پایدار نماید.
برای اجرای سازه خرپایی ابتدا چاهک‌هایی در لبه‌های کناری بنا حفاری می‌شود و سپس یک سبد آرماتوربندی شده در قسمت انتهایی چاهک قرار می‌دهند. داخل چاهک نیز عضو عمودی خرپا که از جنس پروفیل است قرار می‌دهند. برای ثابت نگه داشتن عضو عمودی نیز چند ردیف برش گیر را در انتهای آن جوش می‌دهند.
پس از طی این مراحل، دیواره چاهک‌ها با پلاستیک پوشیده می‌شوند تاجلوی تماس خاک با بتن را بگیرد. برای تکمیل این مرحله از اجرای سازه خرپایی، ازبتن ریزی با استفاده از لوله ترمی استفاده می‌شود. نکته اصلی برای اجرای سازه خرپایی این است که عضو عمودی حتما باید در ارتباط و تماس مستقیم با سازه مجاور قرار بگیرد.
مرحله بعد نوبت به اتصال عضو مایل با فونداسیون جداگانه حفر،آرماتوربندی و بتن ریزی می‌شود. اما آخرین مرحله از ساخت سازه خرپایی، شامل جوش دادن عضو مایل به صفحه ستون و به عضو عمودی می‌باشد،مزایای این روش انعطاف‌پذیری بالا در هنگام اجرا، قابل استفاده بودنخرپاها در پروژه‌های بعدی و ساده بودن روش اجرا می‌باشد. اما با تمام این مزایاروش خرپا سرعت کمتری نسبت به روش‌های جدید دارد و خرپاها فضای زیادی از گودرا اشغال می‌نمایند.
2- سازه نگهبان مهار متقابل
روش مهار متقابل با نام‌های دیگری مانند روش پشت‌بندی افقی و مایل نیزشناخته می‌شود. این روش بیشتر برای محیط‌های شهری و در گودهای کم عرض برای پیشگیری از تغییر مکان جانبی آن‌ها استفاده می‌شود.سازه مهار متقابل فضای نسبتا زیادی را داخل گود اشغال می‌نماید و به همین دلیل مانع حرکت و رفت و آمد آسان ماشین آلات و تجهیزات به داخل گود می‌شود.
3- سازه نیلینگ یا میخ کوبی
اساس روش نیلینگ بر مسلح کردن خاک به وسیله قطعات فولادی می‌باشد که به روش میخ کوبی نیز شناخته می‌شود. این روش نیز با خاک برداری مرحله به مرحله به منظور رسیدن به عمق پایداری خاک آغاز می‌شود. سپس سوراخ‌هایی افقی و مایل با شیب وقطری معین با فاصله‌های یکی تا دو متر در سطح گود ساخته می‌شود که این کارتوسط ماشین‌های حفاری دریل واگن انجام می‌شود.بعد از ساخت سوراخ ها، میلگردهای فولادی با طول‌های مشخص درون سوراخ‌هاقرار می‌دهند. قسمت انتهای این میلگرها نیز به وسیله رزوه به شکل مارپیچ، پیچ می‌شوند.
در ادامه اسپیسرها برای نصب میخ‌ها نصب شده و لوله‌های تزریق نیز نصب می‌شوند نیل‌هادرون سوراخ‌ها جای‌گذاری می‌شوند.روش میخ کوبی مناسب برای فضاهای با دسترسی دشوار و فضای محدود می‌باشد،همچنین در این روش نیاز به مصالح کمتری برای اجرا می‌باشد. آلودگی صوتی و تخریب زیست محیطی در روش میخ کوبی به حداقل می‌رسد و انعطاف‌پذیری و سرعت بالایی در اجرادارد. مزیت دیگر این روش در صرفه جویی هزینه‌ها، زمان و نیروی کار می‌باشد،البته روش میخ کوبی محدودیتی‌ها را نیز شامل می‌شود. این روش برای زمین‌هایی با سطح آب زیر زمینی بالا، مناسب نیست و در این روش احتمال خوردگی میخ‌های فلزی نیزوجود دارد. علاوه بر این کاربری سازه میخ کوبی کوتاه مدت و غیر دائمی است به خصوص برای خاک‌های حساس و متورم.
4- سازه نگهبان انکراژ
این نوع سازه با نام‌های دوخت به پشت، میل مهار و استرند شناخته می‌شوند.این روش یکی از بهترین و موثرترین و کارآمدترین سازه‌های نگهبان برای پایدارسازی گودهای عمیق به شمار می‌روند. روش انکراژ به روش میخ کوبی یا نیلینگ شباهت بسیار زیادی دارد. برای اجرای سازه انکراژ از ابزاری مانند غلاف، لوله تزریق، سر انکر و کابل استرند و… استفاده می‌شود.مزایا و معایب روش انکراژ مشابه روش مهاربندی می‌باشد.
5- سازه نگهبان شمع در جا
شمع‌های بتنی یکی از کارآمدترین سازه‌های نگهبان برای پایدار کردن دیواره‌های گودبرداری است. این سازه برای خاک‌های نرم و خاک‌های سخت قابل پیاده‌سازی می‌باشد،برای اجرای این سازه ابتدا به وسیله ماشین آلات حفاری یا مقنی حفر، چاه‌هایی باقطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی متر حفر می‌کنند. البته در خاک‌های سست باید از
کول‌های بتنی یا تزریق گل بنتونت برای جلوگیری از ریزش شمع‌ها استفاده نمود.
مرحله بعدی نصب اسپیسر روی شبکه آرماتورها است. سپس شمع‌ها به وسیله جرثقیل در چاه قرار می‌گیرند. اکنون نوبت به بتن ریزی با لوله ترمی می‌رسد و شمع‌های
بعدی نیز با فاصله‌های ۱-۲ متری درونچاه قرار می‌گیرند.
مزیت استفاده از روش شمع کوبی در سرعت اجرای بالا و هزینه پایین این روش است. علاوه بر این از این سازه می‌توان به عنوان سازه نگهبان دائم و موقت نیز بهره برداری نمود. سازه نگهبان شمع کوبی برای عمق حداکثر ۵ متر مناسب می‌باشد،سازه مهار متقابل عملکرد بسیار خوبی در اجرای کانال‌ها دارد. علاوه بر این سازه مهار متقابل به سرعت قابل اجرا می‌باشد و هزینه اجرای آن نسبتاً پایین است. با تمامی این مزیت‌ها این روش در خاک‌های سست نیاز به المان‌های بیشتری داردو در گودهای با طول بیش از ۱۰متر، مهاربندی عرضی و طولی دشوارتر می‌باشد.
6- سازه جانبی سپر کوبی
برای اجرای این سازه ابتدا سپرهایی در اطراف محل گودبرداری کوبیده می‌شود،سپس خاک برداری تا عمق مناسب انجام می‌شود. در مرحله بعد تیرهای افقی پشت بند درقسمت کمرکش سپرها و بر روی آن‌ها نصب می‌شوند. سپس المان‌های فشاری به پشت بندهای افقی به شکل عمود بر صفحه سپرها وصل می‌شوند. جنس سپرها باید در خاک‌های غیر سست،چوبی و در خاک‌های سست با عرض زیاد از جنس فلز می‌باشد.صفحات فلزی در داخل خاک و دیواره‌های گود با استفاده از چکش پنوماتیک و با لرزش کوبیده می‌شود. این صفحات در نهایت به یکدیگر متصل شده و یک دیواره پیوسته را شکل می‌دهند.
یکی از مزایای روش سپرکوبی، سهولت در کوبیدن و درآوردن سپرها پس ازاجرای گودبرداری می‌باشد. مزیت دیگر این است که از این وسایل می‌توان در پروژه‌های عمرانی دیگر استفاده نمود. همچنین این روش به المان‌های افقی نیاز نداشته و به همین سبب محدودیت فضای کمتری درون گود ایجاد می‌شود.با تمام مزایایی که روش سپر کوبی برای پایدار کردن خاک دارد، امااستفاده از این روش سر و صدا و لرزش زیادی در هنگام اجرا دارد و به همین دلیل درمحیط‌های شهری با محدودیت‌هایی روبرو می‌باشد. محدودیت دیگر این روش این است که درخاک‌های با تراکم بالا و زمین‌های سنگی به سختی می‌توان این سپرها را کوبید.
برای دیدن صفحه اسکلت فلزی اینجا را کلیک نمایید