سازه نگهبان، سازه ای می باشد که به منظور محافظت و جلوگیری از ریزش گودها که انواع مختلفی دارد. در سالیان گذشته در اجرای عملیات گود برداری، مهار کردن دیوارهای مجاور سازه روشی رایج برای ایمن کردن گود است. اما نکته ی مهم اینجاست که علاوه بر مهار کردن دیوارهای مجاور، باید تدبیراتی نیز برای نگه داشتن خاک زیر سازه های مجاور گود داشته باشیم. با استفاده از شیوه های مختلف سازه نگهبان می توانیم گود را ایمن نماییم.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
اگر بتوانیم خاک زیرین را نگه داریم خود به خود سازه ی روی خاک هم می ایستد ولی اگر سازه را نگه داریم در صورتی که خاک حرکت نماید، ساختمان فرو خواهد ریخت. در این متن در رابطه با شیوه های اجرای سازه نگهبان حرف می زنیم. پس با ما همراه بمانید.
وظیفه ی مهندس ناظر در اجرای گود برداری و سازه نگهبان
مهم ترین نکته ای که مهندسین ناظر حتما باید به آن توجه نمایند، شناسایی ترک های ایجاد شده در خاک و کنترل کردن افزایش عرض ترک ها است.
یکی از نشانه های فرار خاک از زیر سازه این می باشد که به تدریج خاک گسیخته می گردد و یک دفعه خاک گسیخته نخواهد شد. منظور از گسیختگی خاک، به وجود آمده ترک ها و افزایش عرض آن ها به همراه پوسته پوسته شدن خاک می باشد.
انواع گود برداری چه هستند؟
گود برداری با توجه به نوع مواد استخراجی به انواع زیر طبقه بندی می شود:
گود برداری خاک سطحی: برداشت بالاترین لایه زمین تا عمق حدود ۱۵۰ تا ۳۰۰ میلی متر برای رسیدن به لایه های متراکم و مناسب به منظور تحمل بارهای سازه
گود برداری خاک زیرسطحی: برداشت و انباشت لایه زیرین خاک سطحی برای اجرای خاکریز و فونداسیون
گود برداری سنگ: برداشت مواد سخت سنگی با استفاده از ماشین آلات حفاری یا مواد منفجره
گود برداری لجن: برداشت مواد بسیار مرطوب و نامناسب به منظور کاربری‌های مهندسی
دسته بندی نشده: برداشت ترکیبی از مواد بالا
کابرد گود برداری چیست؟
گود برداری برای آماده سازی محیط و رسیدن به یک لایه ایمن به منظور اجرای سازه‌های متفاوت به کار می رود. انواع گود برداری بر اساس کاربری را در ادامه خدمتتان عرض خواهیم کرد:
کند و آکند: برداشت مواد و به کارگیری مجدد از آن‌ها به منظور پر کردن فضاهای خالی، ساخت خاکریز، افزایش ارتفاع سطح نواحی دیگر و غیره.
حفر ترانشه: برداشت خاک در طول زیاد به منظور اجرای فونداسیون، جانمایی تاسیسات (لوله‌گذاری) و غیره.
حفر زیرزمین: برداشت خاک زیر سطح ساختمان برای ایجاد طبقات زیرین.
حفاری سازه های مهندسی: برداشت مواد به منظور آماده سازی و اجرای محل پی و تکیه گاه‌های پل یا سد.
لایروبی: برداشت مواد رسوبی از سطوح پایینی آب.
گود برداری اضافی: برداشت اجباری مواد، در اعماق بیشتر از عمق مورد نظر به خاطر نامناسب بودن شرایط آب زیرزمینی یا لایه های موجود.
گود برداری و سازه های نگهبان چیست؟
برای درک بهتر تاثیر گود برداری بر روی وضعیت زمین، در آغاز باید با مفهوم فشار جانبی خاک آشنایی پیدا کنیم. فشار جانبی، فشاری می باشد که به وسیله خاک در راستای عمود بر جاذبه به لایه های مجاور اعمال می گردد. در حالت عادی، فشار جانبی مقاطع مختلف توده خاک، به دلیل محصور شدگی در حالت تعادل قرار دارد.
بعد از گود برداری، توزیع تنش در اطراف گود تغییر می یابد. تغییر وضعیت تنش، بالا رفتن موضعی فشار جانبی و اصطلاحا تمرکز تنش در نزدیکی دیواره های گود را به دنبال دارد. این موضوع، سبب بالا رفتن احتمال شکست و ریزش خاک خواهد شد. هر چه زاویه دیواره های گود نسبت به افق افزایش یابد، احتمال ریزش نیز بیشتر می شود.
در بیشتر پروژه های ساختمانی، دیواره های گود به شکل قائم یا نزدیک به قائم اند. در این شرایط، نیروهای ناشی از وزن خاک و سرباره های روی آن، سبب بالا رفتن فشار جانبی اعمال شده بر دیواره ها می گردند. عدم اجرای اقدامات مناسب به منظور جلوگیری از ریزش گود، عواقب جبران ناپذیری را در پی دارد. اصلی ترین اقدام به منظور مقابله با پیامدهای گود برداری، اجرای سازه نگهبان می باشد.
سازه نگهبان چیست؟
سازه نگهبان، مجموعه ای است از ویژگی های دائم و یا موقتی که به منظور پایدارسازی خاک یا سنگ اطراف گود برداری‌ها به کار گرفته می شود. در بسیاری از موارد، سازه نگهبان با عنوان «دیوار حایل (Retaining Wall) » نیز شناخته می شود.
با این تفاسیر، دیوار حائل، تنها یکی از سازه های نگهبان به کار رفته به منظور نگهداری خاک و مقابله با فشار جانبی اعمال شده بر روی آن است. اجرای سازه های نگهبان، از فعالیت های بسیار مهم در ساخت انواع ساختمان (مسکونی، تجاری، عمومی)، سد، پل، راه (خاکریز)، کانال، تونل و غیره به شمار می رود.
اهمیت سازه نگهبان در چیست؟
وجود سازه های نگهبان، از خطرات احتمالی ناشی از ریزش خاک یا نشست آن پیشگیری می کند. در صورت عدم اجرای سازه نگهبان یا اجرای نامناسب آن باعث افزایش موارد زیر می شود:
- احتمال آسیب دیدگی افراد.
- تخریب ساختمان های مجاور.
- آسیب به لوله کشی‌ها.
این موضوع می تواند باعث هزینه های مالی و جانی زیادی شود. در خاکریز جاده‌ها، اهمیت سازه نگهبان در جلوگیری از ریزش خاک به داخل جاده و رانش جاده به سطوح پایین‌تر می باشد. در گود برداری و اجرای فونداسیون‌ها، این سازه ها به منظور پیشگیری از ریزش، نشست خاک و تخریب سازه‌های اطراف اهمیت می یابد. در هر صورت، اجرای سازه های نگهبان، بخش جدایی ناپذیر عملیات های گود برداری می باشد.
انواع روش های پایدارسازی گود
اول، سازه نگهبان خرپایی
رایج ترین سازه نگهبان در گودبرداری های کم عمق این روش می باشد. در این شیوه خاکبرداری و تکمیل سازه نگهبان و همچنین پر کردن پشت سازه نگهبان با مصالح مناسب به شکل مرحله ای صورت می گیرد.
توجه داشته باشید که سازه نگهبان خرپایی نباید هیچ گونه فاصله ای با خاک داشته باشد؛ چون که اگر فاصله ای بین خاک و سازه نگهبان خرپایی وجود داشته باشد عملا بی فایده بوده و عملکردی در این شیوه انجام نمی شود.
در صورت اشباع شدن خاک در اثر بارندگی، عملا خاک جاری شده و سازه نگهبان خرپایی ما عملا تاثیری در گودبرداری نمی گذارد.
مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی
به منظور اجرای سازه نگهبان خرپایی در آغاز در لبه های کناری سازه یکسری چاهک هایی حفر می کنند. سپس در انتهای چاهک ها، سبد آرماتوربندی شده قرار می دهند. در مرحله ی بعد عضو عمودی خرپا که به طور معمول از پروفیل دوبل IPE ساخته شده را در چاهک می گذارند. نکته حائز اهمیت آن که برای گیرداری بیشتر این عضو عمودی بهتر است که چند ردیف برشگیر از نبشی یا ناودانی را در انتهای آن جوش دهند.
عمق چاهک ها را نیز با توجه به نوع خاک، میزان سربار وارده و عمق گودبرداری حفر می کنند. در مرحله ی بعد دیواره ی چاهک ها را به منظور جلوگیری از تماس خاک با بتن با استفاده از پلاستیک می پوشانند و بتن ریزی را با استفاده از لوله ترمی به منظور تکمیل سازه نگهبان خرپایی انجام می دهند.
نکته دیگری که در سازه نگهبان به روش خرپایی وجود دارد این است که عضو عمودی باید به صورت کامل در تماس با سازه مجاور قرار گیرد. در صورتی که امکان تماس عضو عمودی با سازه مجاور وجود ندارد، پس از گیرش بتن باید فضای خالی در پشت عضو عمودی را با مصالح مناسب مثل آجر فشاری همراه با ملات پر نمود.
پس از گیرش بتن، خاک مجاور عضو عمودی را به منظور اجرای عضو مایل خرپا به شکل ترانشه بر می دارند. در صورتی که خاک ما مقاومت بالایی داشته باشد، می توان در همان مرحله ی اول به جای حفر چاهک ها، خاک محل خرپا را به صورت ترانشه بر می دارند.
پس از رسیدن به تراز مدنظر باید فونداسیون منفردی را به منظور اتصال عضو مایل حفر، آرماتور بندی و بتن ریزی نمود و در مرحله ی اخر هم پس از گیرش بتن فونداسیون منفرد، عضو مایل را از یک سمت به صفحه ستون و از طرف دیگر به عضو عمودی جوش می دهند. به منظور ایجاد مقاومت بیشتر سازه نگهبان، اعضای فرعی را هم اجرا می کنند.
دوم، سازه نگهبان مهار متقابل
نام دیگر سازه نگهبان مهار متقابل، روش پشت بندهای افقی و مایل می باشد که به منظور جلوگیری از تغییر مکان جانبی در گودهایی با عرض کم و در محیط های شهری استفاده می گردد. این روش را می توان به عنوان ترکیبی از روش سپرکوبی و خرپا در نظر گرفت.
اجرای سازه نگهبان به روش مهار متقابل
مهار متقابل حفریات سطحی معمولا طی مراحل زیر صورت می گیرد:
- حفر چندین چاهک با فواصل مشخص در دو سمت محدوده گودبرداری: با عمق گود به علاوه 0.25 تا 0.35 عمق گود
- جانمایی پروفیل‌های فولادی H یا I شکل درون چاهک‌ها: طول پروفیل‌ها باید مقداری بیشتر از عمق کل حفاری باشد.
- اتصال انتهای بالایی پروفیل‌های متقابل (رو به رویی) توسط تیر یا خرپا: تامین پایداری بیشتر
شروع اجرای تدریجی عملیات گودبرداری
اجرای مهار متقابل در نقاط دیگر پروفیل های قائم در صورت نیاز
استفاده از الوارهای چوبی یا ویژگی های مناسب بین پروفیل های قائم در صورت ریزشی بودن خاک
مهار متقابل باید در جهت عمود بر تیر یا خرپاهای وصل شده نیز به صورت مناسب به اجرا در آورد.
مزایای مهار متقابل چه هستند؟
از مزایای مهار متقابل می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- سرعت بالا، هزینه پایین و فضای مورد نیاز کم به منظور اجرا در گود برداری‌های کم عرض
- عملکرد مناسب در اجرای کانال ها
- موقتی بودن ویژگی ها و امکان استفاده مجدد از آن ها در گودبرداری های دیگر
- امکان اجرای پیوسته عملیات‌های حفاری، نصب المان ها و پر کردن فضای پشتی
- عدم تاثیر ریزش های موضعی بر روی تمام فرآیندهای گودبرداری
معایب روش متقابل
فضای زیادی را در داخل گود اشغال می نماید که سبب محدودیت در به کارگیری ماشین آلات و تجهیزات مورد نیاز و همچنین بالا بردن احتمال برخورد ماشین آلات و تجهیزات به ویژگی ها و در نتیجه سبب به خطر افتادن گود می گردد.
سوم، سازه نگهبان نیلینگ (میخ گذاری یا میخکوبی)
سازه نگهبان دیگر، روش نیلینگ بر مبنای مسلح کردن خاک با استفاده از ویژگی های فولادی است. در این روش در آغاز خاک را تا عمق پایداری که به نوع خاک و موارد دیگری بسته است (بین ۲ تا ۴ متر) به شکل مرحله ای بر می دارند، سپس با استفاده از ماشین حفاری دریل واگن سوراخ های افقی و مایل با شیب حدود ۱۵-۱۰ درصد و با قطر حدود ۱۵-۱۰ سانتی متر در سطح گود به فاصله های ۲ تا ۱ متری ایجاد می کنند.
در مرحله ی بعد میلگرد های فولادی از نوع AIII به قطر معمولا ۴۰-۳۲ و یا ۲۸ میلی متر با طول های مشخص در نقشه های اجرایی آماده شده و انتهای این میلگردها را رزوه می نمایند. پس از نصب اسپیسر (برای قرار گرفتن میخ در سوراخ) و لوله های تزریق از جنس PVC، نیل ها را داخل سوراخ ها تعبیه می کنند. به طور معمول ۲ عدد لوله ی تزریق روی نیل ها نصب کرده و یکی از این لوله ها برای تزریق دوغاب و یکی هم برای خالی شدن هوا از درون سوراخ ها و همچنین به منظور مشخص کردن، پر شدن داخل نیل ها از دوغاب به کار می برند.
چهارم، سازه نگهبان انکراژ
عناوین دیگر روش انکراژ دوخت به پشت، میل مهار و استرند است که یکی از روش های بسیار تاثیرگذار به عنوان سازه نگهبان در پایدارسازی گودهای عمیق بوده که مراحل اجرایی روش سازه نگهبان انکراژ تا اندازه بسیار زیادی شبیه روش نیلینگ است.
وسایل به کار رفته در روش انکراژ شامل:
- غلاف
- اسپیسر
- سنترالایزر
- سر انکر و گوه
- لوله ی تزریق گروت
- کابل (استرند) یا میلههای فولادی
اَنکُر (Anchorage) یا میل مهار، المان های پرکاربردی می باشند که به منظور نگهداری و محدودیت ساختمان ها و دیگر سازه‌های مهندسی به کار گرفته می شوند. انکراژ (Anchorage) یا مهاربندی، یکی از روش های اجرای سازه نگهبان گود برداری با استفاده از این المان ها می باشد. میل مهار در ابعاد متنوع (حداکثر 70 متر) و با ظرفیت‌های مختلف (حداکثر 3000 کیلونیوتن) به تولید می رسد. م
اجرای سازه نگهبان به روش مهاربندی یا انکراژ
اجرای انکراژ مطابق مراحل زیر صورت می‌گیرد:
حفر چاه یا گمانه در حاشیه محدوده گودبرداری: به عمق گودبرداری به علاوه عمق نفوذ شمع بتنی انتهای تحتانی
قرار دادن پروفیل‌های H یا I شکل: به عمق گودبرداری به علاوه 0.25 تا 0.35 رقوم کف گود برای تامین گیرداری و مهار کافی
آرماتوربندی شمع انتهای تحتانی و بتن‌ریزی آن: تامین مهار پروفیل‌ها در شمع و مجموعه المان ها در خاک
شروع عملیات گودبرداری به صورت مرحله‌ای
حفر چاه‌های مایل در بدنه گودبرداری بعد از تمام شدن هر مرحله: با قطر 10 تا 15 سانتی متر و عمق 5 تا 10 متر
میلگردگذاری و بتن‌ریزی چاه‌های مایل: جلوگیری از ریزش خاک دیواره
قرار دادن قطعات بتن پیش ساخته میان پروفیل‌های قائم و اتصال آن‌ها به میلگرد انتظار و پروفیل‌های قائم: امکان بتن ریزی درجا یا آرماتوربندی دیواره و اجرای شاتکریت به جای استفاده از بتن پیش نیز به کار کی رود.
درگیر کردن میلگردها با قطعات بتن به وسیله مهره و صفحات سوراخ دار تکیه گاهی
تکرار مراحل بالا برای هر مرحله
مزایای روش مهاربندی چه هستند؟
از مزایای انکراژ می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- بهبود مشخصات مکانیکی و کاهش رانش خاک
- اشغال فضای بسیار کم داخل گود
- استفاده از خاک موجود برای مهار دیواره‌ها
معایب روش مهاربندی چه هستند؟
محدودیت‌های انکراژ عبارت هستند از:
- محدودیت استفاده از این روش در مجاورت ساختمان ها، تاسیسات و معابر شهری به دلیل لزوم به کارگیری بدنه خاک مجاور دیواره گود
- زمان‌بر بودن اجرا در پروژه‌های کوچک به دلیل فرآیند مرحله‌ای
- اقتصادی نبودن روش در پروژه‌های کوچک
- نیاز به تجهیزات خاص برای حفر، تزریق، حمل پنل و غیره
- نیاز به نیروی کار ماهر
پنجم، اجرای شمع درجا
استفاده از شمع های بتنی درجا یکی از عالی ترین روش ها برای بالا بردن پایداری جداره ی گود برداری است که در انواع خاک های نرم و سخت اجرا می شود.
به منظور اجرای سازه نگهبان به شیوه اجرای شمع درجا، ابتدا چاه هایی با قطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی متر با استفاده از ماشین حفاری یا مقنی حفر می نمایند. در خاک های بسیار سست به جهت جلوگیری از ریزش شمع ها از غلاف فلزی (کیسینگ)، کول های بتنی و یا تزریق گل بنتونت را به کار می برند و در صورتی که خاک بسیار سست باشد و از موارد گفته شده استفاده می کنند، باعث بالا بردن مقدار قابل توجهی از هزینه های اجرا می شود.
سپس بعد از نصب اسپیسر بر روی شبکه آرماتور شمع ها که از میلگردهای طولی و خاموت های دورپیچ بسته شدند، به وسیله جرثقیل شمع ها را در درون چاه می گذارند. به دلیل این که وزن قفس آرماتور بالاست، احتمال ریزش آرماتورها بعد از بلند کردن توسط جرثقیل وجود دارد. درنهایت باید در زمان آرماتوربندی باید میلگردها را محکم با سیم مفتول به هم متصل نمایند.
در مرحله ی بعد هم با استفاده از لوله ترمی، بتن ریزی را انجام می دهند و شمع های بعدی را در فاصله های حدودا ۲-۱ متری به همین ترتیب اجرا می کنند. معمولا هم فاصله ی محور به محور شمع های اجرا شده نباید از ۲ برابر قطر شمع ها بالا رود.
ششم، سپرکوبی
در این شیوه در آغاز در طرفین گود سپرهایی را می کوبیم و سپس کوبیدن سپرها خاکبرداری را شروع می کنیم. زمانی که عمق خاکبرداری به عمق کافی رسید، در کمرکش سپرها و بر روی آن ها تیرهای پشت بند افقی را نصب می کنند. سپس ویژگی های فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه سپرها به این پشت بندهای افقی وصل کرده و سپرها و پشت بندها و المان های فشاری در عرض های کم و خاک های غیر سست معمولا از نوع چوبی می باشد؛ ولی در عرض های بیشتر و خاک های سست تر باید از سپرها، پشت بندها و المان های فشاری فلزی استفاده کنند.
در این روش صفحات فلزی (Sheet pile) داخل خاک و جداره گود به وسیله چکش پنوماتیک و با استفاده از لرزش کوبیده می شوند و با انواع اتصالات بین خود به یکدیگر متصل شده و یک جداره پیوسته را تشکیل می دهند.
از مزایای روش سازه نگهبان سپرکوبی می توان به این مورد اشاره نمود که به آسانی می توان سپرها را کوبید و بعد از اتمام عملیات گودبرداری می توانیم سپرها را به آسانی درآورد و در پروژه های دیگر از آن ها استفاده کرد. همچنین در این شیوه به ویژگی های افقی و مایل کمتری نیاز است. درنهایت محدودیت های اشغال فضای داخل گود کمتر وجود دارد. اما از معایب این روش می توان به وابستگی به نصب سیرهای فلزی در محیط های شهری اشاره نمود علت این کار وجود تاسیسات زیربنایی شهری و ایجاد لرزش و صدای ناشی از کوبیدن سپرها محدودیت هایی می باشد که به وجود می آید. همچنین کوبیدن سپرهای فلزی در زمین های سنگی و یا خاک های بسیار متراکم به سختی انجام می شود.
مزایای سپرکوبی چه هستند؟
- سرعت اجرای بالا به دلیل سبک بودن پروفیل‌ها
- ایمنی مناسب
- انعطاف پذیری بالا به منظور طراحی در طول های مختلف
- امکان استفاده مجدد از سپرها
- گزینه مناسب برای اجرای کانال‌هایی با طول زیاد
- نیاز به نگهداری کم در حضور آب
معایب سپرکوبی چه هستند؟
- نیاز به تجهیزات مخصوص
- نیاز به نیروی کار ماهر
- مناسب نبودن برای عرض های زیاد
- دشوار بودن جانمایی پروفیل ها در محیط های سنگی یا دارای بولدر
- ایجاد آلودگی صوتی در صورت به کارگیری از چکش های لرزشی
- هزینه بر بودن برداشتن پروفیل ها به خاطر استفاده از آن ها به عنوان سازه های نگهبان غیر دائمی
سازه نگهبان سپر گونه چیست؟
سازه های نگهبان سپرگونه، مجموعه ای از سپرها، شمع های ردیفی و غیره است که به دو شکل مهاری و غیر مهاری به منظور پایداری گود یا خاکریز استفاده می شوند. اجرای مهارهای سازه نگهبان سپرگونه در پشت یا جلوی دیوار شکل می گیرد. میزان پایداری خاک در این نوع سازه نگهبان به عمق مدفون، مقاومت خمشی و وجود / عدم وجود المان های مهاری بستگی دارد. از شیوه های اجرای سازه های نگهبان سپرگونه می توان به شمع کوبی، سپرکوبی و مهار متقابل اشاره داشت.
سازه نگهبان شمع درجا یا شمع کوبی چیست؟
اجرای شمع درجا Bored Pile یا Replacement Pile، از روش های متداول به جهت پایدارسازی گود و ساخت فونداسیون ساختمان ها است. این شیوه، به طور معمول به خاطر پایدار سازی خاک های چسبنده با شمع های اصطکاکی و اجرای فونداسیون در نزدیکی ساختمان های دیگر به کار گرفته خواهد شد. شمع های به کار رفته به منظور اجرای سازه های نگهبان می توانند از جنس فولاد، بتن یا چوب باشند.
استفاده از شمع درجا در نواحی شهری (حساس به لرزش)، ساختمان هایی با محدودیت ارتفاع سقف، محل هایی با احتمال بالا آمدگی پایین و گود برداری با ارتفاع متغیر استفاده می شود. در روش شمع کوبی، بارهای سازه به وسیله شمع های ثابت به لایه های مقاوم زمین منتقل می شوند. این ویژگی ها، فشار جانبی خاک را مانند تیر یک سرگیردار تحمل می کنند.
طریقه اجرای سازه نگهبان به روش شمع کوبی
شمع کوبی با استفاده از روش های درجا یا به شکل پیش ساخته اجرا می شود. اجرای شمع های درجا، با حفاری زمین و خارج کردن خاک / سنگ به منظور جانمایی شمع ها یا قرار دادن قفسه آرماتور و بتن ریزی انجام می گیرد. ارتفاع حفاری برابر عمق گود به علاوه طول گیرداری می باشد. طول گیرداری انتهای شمع به طور معمول حدود 0.3 عمق گود در نظر گرفته می گردد. پس از تکمیل شمع کوبی، عملیات گود برداری شروع می شود. در صورت نیاز باید شمع ها را در امتداد دیواره گود مهار کرد.
مزایای شمع کوبی چه هستند؟
از مزایای شمع کوبی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سرعت اجرای بالا
- دست و پا گیر نبودن عملیات ها
- هزینه پایین در حجم بالا
- امکان استفاده به عنوان سازه نگهبان دائم
- امکان استفاده تحت عنوان سازه نگهبان موقت و استفاده مجدد برای پروژه های دیگر
گزینه مناسب برای حداکثر عمق ۵ متر
معایب شمع کوبی چه هستند؟
- افزایش تعداد و مقطع شمع مورد نیاز در عمق های بیشتر
- عدم امکان استفاده از شمع های پیش ساخته در پروژه های شهری
شروع خاکبرداری
نصب تیرهای پشت بند افقی در کمرکش و روی سپرها پس از رسیدن به عمق کافی
اتصال قیدهای فشاری قائم به پشت بند های افقی در جهت عمود بر صفحه سپر
در خاک های غیر سست و کم عرض، از سپرها، پشت بندها و قیدهای فشاری چوبی استفاده می نمایند. در سمت مقابل، برای عرض های بیشتر و خاک های سست تر باید از ویژگی های فلزی استفاده نمود.
دوخت به پشت چیست؟ دوخت به پشت (Tie Back)، روشی مشابه با انکراژ می باشد. در این روش نیز گو دبرداری به شکل مرحله‌ای و از بالا به پایین انجام می شود.
اجرای سازه نگهبان به روش دوخت به پشت چگونه انجام می‌شود؟
مراحل اجرای دوخت پشت به شکل زیر هستند:
گودبرداری تا یک عمق مشخص (معمولا 2 تا 3 متر)
حفر چاهک های افقی یا مایل در دیواره گود
جانمایی کابل های پیش تنیده داخل چاهک ها
تزریق بتن در انتهای چاهک برای تامین مهار در خاک
کشیدن کابل ها به وسیله جک های مخصوص
مهار کردن انتهای بیرون زده کابل به دیواره گود
تزریق بتن به داخل چاهک ها
آزاد کردن جک ها بعد از سخت شدن بتن
تکرار مراحل بالا برای عمق های بعدی
در اجرای سازه نگهبان به روش دوخت به پشت، نیروی پیش تنیدگی کابل سبب بالا بردن تراکم خاک در پشت دیواره و کاهش رانش به سمت داخل گود می گردد. در انتهای گود برداری، مجموعه دیواره گود به عنوان یک سازه نگهبان در برابر رانش خاک مجاور مقاومت می نماید.
مزایا و معایب دوخت به پشت چه هستند؟
معایب و مزایای روش دوخت به پشت مشابه روش مهارسازی می باشد.
میخ کوبی یا نیلینگ چیست؟
نیلینگ (Nailing) یا میخکوبی، از شیوه های پایدارسازی دیواره‌های گود و شیب ها می باشد. در این شیوه، بعد از حفاری گمانه های مخصوص، المان های بلندی مانند میله های فولادی را داخل خاک وارد می نمایند. سپس، دوغاب را به درون حفره می‌ریزند. البته امکان اجرای همزمان حفاری و ریختن دوغاب نیز وجود دارد. توجه داشته باشید که در روش نیلینگ، برخلاف روش انکراژ، از المان های پیش تنیده یا بدون تنیدگی استفاده می گردد.
مزایای میخ کوبی چه هستند؟
از مزایای نیلینگ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مناسب برای فضاهای محدود با دسترسی دشوار
- کم بودن مصالح مورد نیاز
- کم بودن آلودگی صوتی و اثرات مخرب زیست محیطی
- انعطاف پذیری و سرعت اجرای بالا
- عدم وجود محدودیت اجرا با توجه به ارتفاع دیواره
- صرفه جویی در هزینه، زمان و نیروی کار
معایب میخکوبی چه هستند؟
بعضی از محدودیت های نیلینگ عبارت هستند از:
- نامناسب برای زمین هایی با سطح آب زیرزمینی بالا
- کاربری کوتاه مدت و غیر دائمی برای خاک های حساس و متورم
- احتمال خوردگی میخ های فلزی
- نیاز به نیروی کار متخصص و ماهر
الزامات طراحی روش‌های مهاربندی چه هستند؟
هدف اصلی به کارگیری میل یا کابل مهاری به منظور بالا بردن پایداری گود، افزایش مقاومت داخلی توده خاک به منظور جلوگیری از حالت های شکست خارجی و حفظ ظرفیت باربری مناسب می باشد. سازه ایجاد شده در این شیوه ها باید حرکت خاک و دیواره را کنترل نمایند. نیروی مهاری مورد نیاز برای کابل مهاری با استفاده تحلیل خاک، مشخصات آب زیرزمینی و منبع بارهای خارجی اعمال شده بر سیستم اندازه‌گیری می گردد. توجه داشته باشید که طول مناسب پیوند المان های مهاری و خاک باید بیشتر از محدوده سطح شکست بحرانی خاک باشد. در غیر این صورت، المان های مهاری نمی توانند مقاومت کافی به منظور جلوگیری از ریزش توده موجود در محدوده شکست را فراهم نمایند و آن ها نیز به همراه خاک می ریزند.
سازه نگهبان وزنی یا دیوار حایل وزنی چیست؟
دیوار حائل وزنی از ساده ترین انواع سازه نگهبان بوده که معمولا با استفاده از سنگ، بتن، آجر و دیگر مواد سنگین ساخته می شود. در سازه نگهبان وزنی، وزن دیوار حایل، پارامتر اصلی در پایدرای خاک و مقاومت در مقابل فشار جانبی می باشد.
اجرای دیوار حائل وزنی در حفریات کم عمق، به طور معمول با استفاده از سنگ بدون ملات یا بلوک های بتنی شکل می گیرد. به خاطر تاثیر مستقیم وزن این سازه بر روی عملکرد آن، ابعاد و حجم مواد مورد استفاده برای ساخت آن زیاد می باشد. در مجموع، سازه نگهبان وزنی به منظور نگهداری از دیوارهای گود برداری با ارتفاع کمتر از ۳ متر مناسب است.
مزایای دیوار حائل وزنی چه هستند؟
از مزایای دیوارهای حائل وزنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- هزینه پایین به خاطر در دسترس بودن مواد اولیه
- سادگی اجرا و عدم نیاز به نیروی کار ماهر
- وزن مخصوصبالای مواد (کاهش عرض دیوار نسبت به دیگر انواع دیوارهای حائل)
- زیبایی ظاهری در زمان استفاده از مواد طبیعی
- دوام بالا
- وجود این مزیت ها باعث شده دیوار حائل وزنی، آن را به گزینه‌ای مناسب برای نگهداری از خاکریزها و گودها در پروژه های دور افتاده تبدیل کند.
معایب دیوار حائل وزنی چه هستند؟
محدودیت‌های اصلی دیوارهای حائل وزنی عبارت هستند از:
- حداکثر ارتفاع ۵ متر (افزایش حجم زیاد در ارتفاعات بیشتر)
- نیاز به فضای کافی در پشت دیوار به منظور اجرا و پر کردن خاکریزها
- مناسب نبودن برای خاک ها نرم و احتمال رخ شکست دورانی در این نوع خاک
- نیاز به استفاده از مواد با کیفیت
- نیاز به تعبیه سیستم زهکشی به خاطر نفوذپذیریپایین
دیوار حائل نیمه وزنی چیست؟
دیوار حائل نیمه وزنی، نوع دیگری از دیوارهای وزنی می باشد. در این سازه های نگهبان، تعداد کمی میلگرد در قسمت پشتی دیوار قرار داده می شود. بدین ترتیب، ضخامت مورد نیاز برای اجرای دیوار کم می شود. عمکلرد دیوارهای حائل نیمه وزنی مشابه دیوارهای وزنی می باشد.
دیوار حایل شبکه ای چیست؟
دیوار حائل سلولی، مجوف یا شبکه‌ای، یکی از انواع سازه نگهبان وزنی است که از کنار هم قرار دادن چندین بلوک چوبی یا بتنی ساخته می شوند. پر کردن بلوک ها در این سازه نگهبان به وسیله سنگدانه با دانه بندی مخصوص (سنگ‌های خرد شده یا شن درشت) انجام می شود. این سنگدانه ها، علاوه بر افزایش وزن دیوار، امکان زهکشی مناسب آب را نیز فراهم می کنند. اصلی ترین مصالح به کار رفته برای این نوع سازه نگهبان، قطعات پیش ساخته بتن و چوب است.
دیوار حائل شبکه ای برای نواحی کشاورزی بسیار پیشنهاد می شود. استفاده از این سازه نگهبان به دلیل نگهداری از شیب ها یا سازه‌ها پیشنهاد نمی گردد.
مزایای دیوار حائل شبکه‌ای چه هستند؟
از مزیت های دیوارهای حائل شبکه‌ای می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- اجرای آسان و نسبتا سریع
- امکان انبار کردن بلوک های پیش ساخته در محل پروژه به منظور دسترسی سریع‌تر
- عدم نیاز به تعبیه سیستم زهکشی به خاطر زهکشی مناسب
- انعطاف پذیری نسبتا خوب نسبت به دیوار حائل وزنی معمولی
- ظاهر جذاب
- امکان افزایش راحت ارتفاع دیوار
معایب دیوار حائل شبکه‌ای چه هستند؟
محدودیت‌های دیوارهای حائل شبکه‌ای عبارت اند از:
- نیاز به کف بتنی در بیشتر موارد
- دوام پایین در صورت استفاده از چوب
- اقتصادی نبودن برای دیوارهای کوتاه
- نیاز به اجرای ضخامت بیشتر به منظور دستیابی به وزن مناسب برای مقاومت در مقابل فشار جانبی
دیوار حائل گابیون چیست؟
دیوار حائل گابیون، از روش های کارآمد ساخت سازه های نگهبان وزنی محسوب می شود. گابیون (Gabion) یک قفسه فلزی به شکل مکعب یا استوانه بوده که با سنگ، بتن یا در بعضی از موارد، ماسه و خاک پر می‌شود. بعد از تمام شدن پر کردن، قفسه‌ها مثل واحدهای بنایی بر روی هم قرار می‌گیرند و دیوار حائل را تشکیل می دهند. دیوار حائل گابیون در کنترل فرسایش سازه ها و پایدار سازی شیب های تند به کار می رود.
مزایای دیوار حائل گابیون چه هستند؟
از مزیت های دیوارهای حائل گابیون می توان به موارد زیر اشاره داشت:
- امکان اجرا با دست و عدم نیاز به نیروی کار ماهر
- امکان پر کردن گابیون‌ها با استفاده از مواد پرکننده اطراف محل پروژه
- عدم نیاز به تعبیه سیستم زهکشی
- اصطکاک مناسب کف دیوار و امکان جانمایی مستقیم گابیون‌ها بر روی خاک
معایب دیوار حائل گابیون چه هستند؟
محدودیت‌های دیوارهای حائل گابیون عبارت اند از:
- دوام پایین تر نسبت به دیوار حائل معمولی و دیوار حائل شبکه ای بتنی
- وزن مخصوص پایین و مقاومت کمتر در ضخامت های برابر با دیوارهای حائل دیگر
- انعطاف پذیری پایین تر به خاطر بزرگ تر بودن واحدها (نامناسب بودن برای افزایش ارتفاع)
- نیاز به منسوجات ژئوتکستایل در پشت دیوار (احتمال از دست رفتن مواد ریز درون دیوار بر اثر جریان آب)
دیوار حائل طره ای چیست؟
دیوار حائل طره‌ای (Cantilever Retaining Wall)، یکی از انواع سازه نگهبان شامل بدنه و دال بتنی می باشد. این نوع سازه نگهبان به طور معمول توسط بتن مسلح، بتن پیش ساخته، بتن پیش تنیده یا مصالح بنایی تولید می شود. نمای جانبی دیوار حائل طراه‌ای بیشتر مشابه حرف T به صورت برعکس است. این دیوارها، از متداول ترین نوع دیوارهای حائل می باشند.
دال بتنی کف دیوار حائل طره‌ای به دو بخش پاشنه (زیر خاک پرکننده) و پنجه (زیر ناحیه حفاری) طبقه بندی می شود. استفاده از این نوع سازه نگهبان به منظور پایداری دیوارهای گودبرداری تا حداکثر عمق 10 متر مناسب است. دیوار حائل طره‌ای از مصرف پایین بتن نسبت به دیگر سازه‌های نگهبان وزنی بهره می برد. با این تفاسیر، اجرای آن نیازمند دقت بالایی است. حالت های شکست در این مورد نیز مشابه حالت‌های شکست سازه نگهبان وزنی خواهد بود.
مزایای دیوار حائل طره‌ای چه هستند؟
از مزیت های دیوارهای حائل طره‌ای می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- ضخامت پایین تر به خاطر وزن مخصوص بالا نسبت به دیوارهای حائل شبکه‌ای و گابیون
- استفاده مجدد از مواد استخراجی برای پر کردن پشت دیوار
- دوام بالا
- امکان استفاده از دیوارهای کوچک به صورت پیش ساخته
معایب دیوار حائل طره‌ای چه هستند؟
محدودیت‌های دیوارهای حائل طره‌ای عبارت اند از:
- نیاز به آرماتوربندی و نیروی کار ماهر
- نیاز به تعبیه سیستم زهکشی به خاطر نفوذ پذیری کم بتن
- انعطاف پذیری پایین
- نیاز به خاک مناسب در ناحیه فونداسیون
دیوار حایل پشت بند دار چیست؟
دیوار حائل پشت بند دار (Buttressed Retaining Wall)، یکی از انواع دیوارهای حائل طره‌ای با پشت‌بندهای یکپارچه بتنی می باشد. این پشت بند ها با قرار گیری بر روی پاشنه دال بتنی، سبب افزایش مقاومت سازه نگهبان در برابر بارهای بزرگ می گردند. فاصله بین پشت بند ها معمولا بزرگ تر یا برابر نصف ارتفاع هر پشت بند می باشد. ارتفاع هر پشت بند نیز معمولا در بازه 8 تا 12 متر قرار دارد. به صورت کلی، این نوع دیوار به خاطر افزایش صلبیت و کاهش خمش کاربرد دارد.
دیوار دیافراگمی چیست؟
دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall یا Slurry Wall، یکی از شیوه های ساخت دیوار بتن آرمه در زمین های نرم یا زمین های دارای سطح آب زیرزمینی بالا می باشد. این شیوه، بیشتر به منظور ایجاد دیوارهای آب بند در اطراف تونل ها، ترانشه ها و فونداسیون ها به کار می رود. دیوار های دیافراگمی هزینه بالایی دارند ولی سبب صرفه جویی در زمان و فضا اجرا می گردند. به همین خاطر، کاربرد اصلی آن‌ها در ساخت و سازهای شهری می باشد.
اجرای سازه نگهبان به روش دیوار دیافراگمی چگونه انجام می‌شود؟
اجرای دیوارهای دیافراگمی طی حفاری، آرماتوربندی و بتن ریزی صورت می گیرد:
- حفر محل دیوار به کمک دستگاه های مخصوص (به شکل پنل های مستطیلی)
- پر کردن همزمان محل حفاری توسط گل بنتونیت و سیمانبه خاطر جلوگیری از ریزش دیواره
- جانمایی قفسه آرماتورهای دیوار و پر کردن آن بتن با اسلامپبالا.
- شروع گود برداری بعد از سخت شدن دیوار
- دیوارهای دیافراگمی با استفاده از بتن پیش ساخته و پس کشیده نیز قابل اجرا می باشند.
مزایای دیوار دیافراگمی چه هستند؟
- سرعت اجرای بالا
- ایمنی بسیار مناسب
- عملکرد چندگانه تحت عنوان سازه نگهبان گود، دیوار حایل، پرده آب بند، دیوار زیرزمین و فونداسیون روسازه
- امکان اجرا در عمق های زیاد (تا 80 متر) و در انواع مختلف خاک‌ها
- مناسب برای حفاری ها و گود برداری های بلند
معایب دیوار دیافراگمی چه هستند؟
- هزینه زیاد به منظور پروژه‌های کوچک با حجم کم
- نیاز به فضای بیشتر به منظور راه اندازی و به کارگیری تجهیزات
- نیاز به تجهیزات حفاری مخصوص
- نیاز به نیروی کار ماهر
دیوار زیرزمین چیست؟
دیوارهای زیرزمین سازه نیز می توانند به عنوان سازه نگهبان به منظور مقابله با ریزش خاک های گود مورد استفاده قرار بگیرند. به صورت کلی، دیوارهای زیر زمین به دو شکل متصل و مستقل اجرا می‌شوند:
دیوارهای مستقل: دیوارهایی که در زیرزمین اجرا می روند و هیچ گونه اتصالی با ستون، تیر و سقف سازه ندارند.
دیوارهای متصل: دیوارهایی که به ستون، سقف یا قسمتی از آن‌ها وصل می گردند و از نظر سازهای به شکل یکپارچه به دیگر عضوهای سازه عمل می نمایند.
طراحی دیوارهای زیرزمین برای پایدارسازی گود نیز مثل دیگر انواع سازه نگهبان می باشد.
خاک مسلح چیست؟
خاک مسلح (Reinforced Soil یا Mechanically Stabilized Earth، یکی از شیوه های اجرای سازه نگهبان با به کارگیری تسمه های فلزی، ورق های پلیمری و یا منسوجات ژئوتکستایل در دیواره های گود می باشد. المان های مسلح کننده در این روش سبب اعمال نیروی کششی محدود کننده و کاهش تنش‌های جانبی می گردند.
کاربرد خاک مسلح چیست؟
- خاک مسلح در ساخت دیواره یا تکیه گاه های عمودی.
- شیب های تند.
- خاکریز بر روی زمین نرم (ظرفیت باربری پایین).
- جاده های بدون روسازی.
- رویه های مخصوص فونداسیون.
- کاهنده تنش زمین‌های پرشده.
- ترمیم شیب‌های خاکی آسیب دیده.
مزایای خاک مسلح چه هستند؟
از مهم ترین مزایای خاک مسلح می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کم بودن میزان پرکننده مورد نیاز
- کم بودن فضای اشغال شده
- امکان اجرای مستقیم بر روی خاک نرم
- سرعت اجرای بالا به دلیل امکان اجرای همزمان فرآیند مسلح کردن با جانمایی و پر کردن
معایب خاک مسلح چه هستند؟
اصلی ترین محدودیت‌های خاک مسلح عبارت هستند از:
- عدم قطعیت در مورد دوام و عملکرد المان‌های مسلح‌کننده در بلند مدت
- امکان خوردگی سریع و شدید المان‌های فولادی
- کاهش کیفیت مواد پلیمری در تماس با اشعه فرابنفش یا آسیب دیدن این مواد در صورت جابجایی نامناسب یا برخورد با اشیای تیز
شاتکریت چیست؟
شاتکریت (Shotcrete) یا بتن پاشیده، یکی از انواع بتن معمولی با روش بتن ریزی تفاوت دارد. این نوع بتن معمولا به همراه مش‌های فولادی به منظور پایدارسازی دیواره های گود یا حفریات زیرزمینی به کار گرفته می شود.
اجرای سازه نگهبان به روش شاتکریت چگونه انجام می‌شود؟
اجرای شاتکریت معمولا مطابق با مراحل زیر انجام می‌شود:
تمیزگاری دیواره‌های گود
جانمایی و فیکس کردن مش های فولادی
اعمال شاتکریت به وسیله نازل و با کمک فشار هوا بر روی دیواره و مش به شکل یکنواخت با ضخامت مشخص شده در طراحی
مزایای شاتکریت چه هستند؟
از مزیت های شاتکریت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سرعت اجرای بالا (تراکم همزمان) و نیاز به آماده سازی کم
- هزینه پایین
- اجرای راحت بر روی سطوح نامنظم
- توزیع مناسب تنش بر روی سطح و افزایش ظرفیت باربری
- افزایش مقاومت دیواره ها در مقابل فرسایش
معایب شاتکریت چه هستند؟
محدودیت های شاتکریت عبارت هستند از:
- امکان شسته شدن سیمان زمان بتن ریزی در هوای بارانی
- امکان جدا شدن مواد و اجرای نامناسب زمان بتن ریزی در هوای طوفانی
- نیاز به نیروی کار ماهر و متخصص
- امکان رخ دادن ریزش‌های شدیدتر نسبت به عدم استفاده از شاتکریت (در صورت اجرای نامناسب)
عوامل تاثیرگذار بر انتخاب سازه نگهبان چه هستند؟
نوع و میزان سازه های نگهبان به پارامترهایی مانند پایداری و زاویه شیب طبیعی (پارامترهای مکانیک خاک)، نزدیکی گود به سازه‌های مجاور (جاده، تاسیسات، ساختمان)، سطح آب زیرزمینی، نوع خاک، عمق گودبرداری، زمان خودنگهداری دیواره‌های گود، فصل اجرا و شرایط جوی بسته است.
زاویه شیب طبیعی چیست؟
زاویه شیب طبیعی (Angle of Response)، حداکثر زاویه پایدار سطح ماده بدون نیاز به سازه نگهبان را نمایش خواهد داد. عدد دقیق این زاویه به سطح آب زیرزمینی بسته است. با این وجود، مقدار میانگین زاویه شیب طبیعی انواع خاک‌ها عبارت اند از:
- رس زهکشی شده: 45 درجه
- رس مرطوب: 16 درجه
- ماسه خشک و شن: 40 درجه
- ماسه مرطوب: 22 درجه
همان‌طور که فهمیدیم؛ رطوبت، از پارامترهای بحرانی در زاویه شیب طبیعی و در نتیجه، پایداری دیواره‌های گود می باشد.
عمق اجرای سازه نگهبان
امکان ریزش دیواره و آسیب به افراد در گودبرداری‌های کم عمق نیز وجود دارد. بر اساس یک قاون سر انگشتی، اگر عمق گود از 1.2 متر بیشتر شود، اجرای سازه نگهبان الزامی است. البته این قانون برای خاک های معمولی و بدون در نظر گرفتن شرایط بحرانی می باشد. در صورتی که شرایط خاک نامساعد بوده و یا میزان بارهای اعمال شده بر روی آن زیاد باشد، احتمال ریزش دیواره‌های گود با عمق کمتر از 1.2 متر نیز وجود دارد. این موضوع می تواند سبب آسیب به کارکنان درون گود شود.
طراحی سازه نگهبان چگونه انجام می‌شود؟
طراحی سازه‌های نگهبان مطابق با دستورالعمل‌ها و استانداردهای متفاوتی مانند مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان و با استفاده از روش تنش مجاز یا حالات حدی انجام می شود.
حالت حدی سازه نگهبان چیست؟
حالت حدی سازه نگهبان، معیاری به منظور تعیین نوع شکست احتمالی خاک بعد از گودبرداری و اجرای سازه نگهبان می باشد. سازه‌های نگهبان مختلف، عملکرد متفاوتی را در مقابل حالت‌های متفاوت شکست از خود به نمایش می گذارند. به همین خاطر، طراحی این سازه‌ها متناسب با حالت های حدی انجام می شود. برای مثال، در طراحی دیوارهای وزنی باید حالت‌های زیر را مد نظر قرار داد:
- لغزش
- واژگونی
- ظرفیت باربری پی زیر دیوار
- پایداری کلی دیوار
- خمش و برش سازه‌های دیوار
- نشست
به منظور طراحی دیوارهای مهار شده از پشت، تمام حالت های حدی بالا مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
در صورتی که دیوار سپرگونه از نوع مهار نشده باشد، باید تمام حالت‌های حدی شماره 4 تا 10 را برای آن در نظر گرفت. در دیوارهای مهار شده از جلو (مایل یا متقابل)، علاوه بر موارد بالا باید کمانش مهارها، بالا آمدگی کف گود و جوشش ماسه در کف گود را نیز مورد بررسی قرار داد.
فشار خاک در طراحی سازه نگهبان
فشار خاک، از مهم‌ترین پارامترهای طراحی سازه‌های نگهبان می باشد. در محاسبه مقادیر و جهت این فشار، پارامترهای زیر در نظر گرفته می‌شوند:
- سربار روی سطح و شیب زمین
- زاویه دیوار نسبت به خط قائم
- سفره‌های آب و نیروهای آب نشتی در زمین
- مقدار و جهت حرکت دیوار نسبت به خاک
- تعادل افقی و قائم برای کل سازه نگهبان
- مقاومت برشی و وزن مخصوص خاک
- زبری دیوار
تعیین فشار خاک در طراحی سازه نگهبان
فشار خاک در حالت‌های سکون، محرک و مقاوم، خاکریز متراکم، شرایط خاص و شرایط دینامیکی محاسبه می گردد. حالت سکون، حرکت جانبی دیوار نسبت به زمین کمتر از 0.00005 برابر ارتفاع آن می باشد. اگر این مقدار مطابق با جدول زیر باشد، حالت فشار به محرک و مقاوم تبدیل می شود.
| نوع خاک | نسبت حرکت جانبی به ارتفاع | |
| مقاوم | محرک | |
| ماسه متراکم | 0.001 | 0.01 |
| ماسه با تراکم متوسط | 0.002 | 0.02 |
| ماسه سست | 0.004 | 0.04 |
| لای متراکم | 0.002 | 0.02 |
| رس متراکم | 0.01 | 0.05 |
| رس نرم | 0.02 | 0.06 |
به منظور محاسبه فشار خاک متراکم، مراحل تراکم خاک و اثر ناشی از وزن غلتک نیز در نظر گرفته می شود. در شرایط خاص باید فشار آب، ریشه گیاهان، تورم خاک، یخبندان و برخاست (بالاآمدگی) به همراه احتمال بروز ترک کششی را در محاسبات آورد. به خاطر تحلیل دینامیکی گودبرداری و سازه‌های نگهبان، از روش های شبه استاتیک (مانند روابط مونونوبه اکابه) با در نظر گرفتن نقطه اثر دینامیکی در 0.45 تا 0.6 ارتفاع دیوار به کار می رود. برای آشنایی با انتخاب روش تعیین فشار خاک در پشت دیوار، از راهنمای زیر استفاده کنید:
- دیوارهای انعطاف‌پذیر با لغزش افقی مطابق جدول بالا: حالت محرک
- دیوارهای انعطاف‌پذیر با لغزش افقی کمتر از مقادیر جدول بالا: حالت سکون
- دیوارهای طره‌ای یا سپری بدون مهار یا مهار شده با یک میل مهار: حالت محرک با توزیع مثلثی
- دیوارهای طره‌ای یا سپری مهار شده با میل مهارهای زیاد: روش عددی یا تجربی
- دیوارهای سپی مهار شده با چند تیرک افقی یا مایل: توزیع ذوزنقه‌ای
- دیوارهای زیرزمین از نوع متصل: حالت سکون
فشار جانبی در تحلیل های دینامیکی با دو مولفه فشار خاک در حالت استاتیک به علاوه اضافه فشار خاک در زمان زلزله محاسبه می گردد. جدول زیر، روش محاسبه برای تحلیل لرزه‌ای را نمایش می‌دهد.
| خاک پشت دیوار | روش محاسبه فشار جانبی خاک در هنگام زلزله |
| متراکم یا سخت (بر اساس مدول برشی) | فشار دینامیکی خاک با فرض حالت سکون و به کارگیری روابط شبه استاتیک |
| متوسط و سست | فشار دینامیکی خاک با فرض حالت محرک و به کارگیری روابط شبه استاتیک
فشار استاتیکی با فرض حالت سکون |
روش طراحی سازه نگهبان
- طراحی سازه نگهبان با استفاده از شیوه های تنش مجاز یا حالات حدی انجام می شود.
- روش تنش مجاز در طراحی سازه نگهبان
- روش تنش مجاز بر اساس مفهوم ضریب ایمنیاجرا می‌شود. حداقل ضریب ایمنی دیوارهای وزنی برای حالت‌های شکست مختلف در شرایط استاتیک و دینامیک مطابق جدول زیر است.
| شرایط | استاتیکی | لرزه‌ای |
| واژگونی | 2 | 1.2 |
| لغزش | 1.5 | 1.2 |
| ظرفیت باربری پی | 3 | 2 |
| پایداری شیب | 1.5 | 3 |
حداقل ضریب ایمنی دیوارهای سپرگونه (شمع و سپر) نیز به شکل زیر در نظر گرفته می شود:
- حالت واژگونی: مانند دیوارهای وزنی
- حالت لغزش افقی: 1.5 تا 2 برای فشار جانبی مقاوم جلوی سپر و بیشتر از 2 برای خاک‌های تحکیم یافته
- عمق گیرداری سپر5
- مهار: به منظور باربری مجاز مهارهای تزریقی در سنگ و خاک به ترتیب برابر 4 و 3، برای میل مهار متصل به شمع برابر ضریب اطمینان شمع و برای میل مهار متصل به سپر برابر ضریب اطمینان سپر
برای دیوارهای خاک مسلح، ضریب اطمینان کلی، مشابه دیوارهای وزنی (با ضریب اطمینان ظرفیت باربری 2) در نظر گرفته می‌شود. ضریب اطمینان تنش کششی مجاز نیز مطابق با رابطه زیر به دست می‌آید:
باقی ضرایب اطمینان عبارت اند از:
- تنش کششی مسلح کننده‌ها:1.5 تا 2
- بیرون کشیدن مهار مسلح کننده‌ها5
- اتصال بین مهار و نمای خاک مسلح5
در روش تننش مجاز، علاوه بر ضرایب ایمنی، باید تغییر شکل در شرایط استاتیکی و دینامیکی نیز کنترل گردند.
روش حالات حدی در طراحی سازه نگهبان
حالت حدی، وضعیتی می باشد که با گذر از آن، مشخصات سازه دیگر در معیارهای طراحی صادق نیست. روش حالات حدی یا ضرایب بار برای طراحی سازه‌های نگهبان، بر اساس ترکیبات بارگذاری و ضرایب معرفی شده در مباحث ششم، نهم و دهم مقررات ملی ساختمان صورت می گیرد. برای دیوارهای وزنی، سپرگونه، شیروانی و خاک مسلح ضرایب کاهش مقاومت مانند جدول زیر وجود دارند.
| کنترل‌ها (مقاومت) | ضرایب کاهش نیرو یا لنگر مقاوم | |
| شرایط استاتیکی | شرایط لرزه‌ای | |
| دیوارهای وزنی | ||
| پایداری کلی (ممان یا نیروهای مقاوم در برابر لغزش) | 0.66 | 0.95 |
| ظرفیت باربری (ظرفیت باربری نهایی) | 0.45 | 0.6 |
| واژگونی (لنگرهای مقاوم در برابر واژگونی) | 0.5 | 0.65 |
| لغزش (نیروهای مقاوم در برابر لغزش افقی) | 0.7 | 0.9 |
| دیوارهای سپرگونه | ||
| پایداری کلی | 0.66 | 0.95 |
| ظرفیت باربری | 0.55 | 0.7 |
| واژگونی | 0.5 | 0.65 |
| لغزش | 0.9 | 0.95 |
| دیوار مهاری یا المان مقاوم | 0.75 | 0.85 |
| مقاومت کششی | 0.8 | 0.8 |
| مقاومت در برابر بیرون کشش | 0.65 برای خاک و 0.5 برای سنگ | 0.9 برای خاک و 1 برای سنگ |
| شیروانی | ||
| پایداری کلی | 0.66 | 0.8 |
| ظرفیت باربری | 0.55 | 0.65 |
| لغزش | 0.9 | 0.95 |
| خاک مسلح | ||
| مقاومت کششی تسمه فلزی | 0.75 | 0.95 |
| مقاومت کششی مسلح کننده ژئوسنیتیک | 0.9 | 1.2 |
| مقاومت بیرون کشیدن مسلح کننده | 0.9 | 0.95 |
| لغزش بین مسلح کننده و خاک | 0.8 | 0.95 |
سوالات متداول
در روش خرپایی عمق چاهک‌ها به چه چیزی بستگی دارد؟
به نوع خاک، عمق گودبرداری و میزان سربار وارده وابستگی دارد.
کمبود فضا در روش مهار متقابل چه خطراتی را ممکن است ایجاد شود؟
به خاطر اشغال زیاد فضا در این روش؛ امکان برخورد ماشین آلات و تجهیزات با المان های بنا و در نتیجه به خطر افتادن گود وجود دارد.
در چه صورتی استفاده از روش شمع درجا، به صرفه نیست؟
در این روش اگر میزان سستی خاک بسیار زیاد باشد، هزینه اجرا به میزان زیادی بالا می رود.
چرا در روش نیلینگ از دو لوله تزریق استفاده می شود؟
یکی از لوله ها به منظور تزریق دوغاب و دیگری برای خالی کردن هوا از داخل سوراخ ها می باشد.