سازه های نگهبان چیست و چه کاربردی دارند؟
بحث استفاده از سازه های نگهبان در فرآیند گودبرداری در یک ساختمان، موضوع بسیار حیاتی و اساسی است. این امر به دلیل آنکه نادیده گرفتن آن می‌تواند منجر به خسارات جبران‌ناپذیری برای افراد و تجهیزات گردد، اهمیت دارد. در این مقاله از وب سایت ابنیه سازان آدینه، به بررسی انواع سازه‌های نگهبان و روش‌های اجرای آنها در فرآیند گودبرداری پرداخته‌ایم. امیدواریم با مطالعه این مقاله، به اطلاعات مهم و کلیدی در زمینه گودبرداری و استفاده از سازه‌های نگهبان دست یابید. با ما همراه باشید تا این مسیر را با شما طی کنیم.
مفهوم گودبرداری
فرآیند حفاری، برداشت، و ایجاد گودال درون زمین را معمولاً به عنوان گودبرداری تعریف می‌کنیم. این عملیات به منظور استخراج مواد پرکننده برای خاکریز، حفر ترانشه یا شالوده برای فوندانسیون، ساخت زیرزمین، آماده‌سازی محل پی سدها، آماده‌سازی پی یا تکیه‌گاه‌های پل، و دیگر کاربردهای مشابه، به کار می‌رود.
مفهوم سازه های نگهبان
سازه‌های نگهبان، از جمله سازه‌هایی هستند که برای محافظت و پیشگیری از ریزش گودها در فرآیند گودبرداری استفاده می‌شوند و انواع مختلفی دارند. این سازه‌ها ارتباط نزدیکی با ویژگی‌های خاکی محیط خود دارند و بنابراین نیاز به درک و شناخت دقیقی از آنها دارند. همچنین، طراحی و اجرای این سازه‌ها باید به طور کامل با اصول استاندارد مهندسی صورت گیرد تا بتوانند با قدرت، پایداری، و استواری لازم، هرگونه ریزش و جابجایی افقی خاک را کنترل نمایند.
در سال‌های اخیر، مهار کردن دیوارهای مجاور گود به منظور ایمن‌سازی در عملیات گودبرداری رایج است؛ اما نکته مهم این است که علاوه بر مهار دیوارهای مجاور، باید تدابیری برای حفظ خاک زیر سازه‌های مجاور گود نیز در نظر گرفته شود. در ادامه این مقاله از ابنیه سازان آدینه، به این موضوع نیز اشاره خواهیم کرد.
انواع روش‌های پایدارسازی گود
به طور کلی، در عملیات پایدارسازی از روش‌های متنوعی استفاده می‌شود، که شامل:
۱. استفاده از سازه‌های نگهبان خرپایی
این روش، یکی از روش‌های متداول برای پایدارسازی در گودبرداری‌های با عمق کم است. در این روش، لازم است هیچ فاصله‌ای بین سازه نگهبان خرپایی و خاک وجود نداشته باشد؛ زیرا وجود فاصله می‌تواند به عملکرد مناسب این روش ضربه بزند. به طور معمول، گودبرداری با استفاده از سازه نگهبان خرپایی به دو صورت انجام می‌شود: گودبرداری در زمین‌های نامحدود و گودبرداری در زمین‌های محدود.
روش اجرای سازه های نگهبان خرپایی
به صورت کلی، برای اجرای سازه‌های نگهبان خرپایی، مراحل مختلفی باید طی شود که شامل موارد زیر می‌شود:
حفر چاهک‌ها
در ابتدا، برای سازه نگهبان خرپایی، چاهک‌هایی روی لبه‌های کناری سازه حفر می‌شود.
قرار دادن آرماتور سازه نگهبان خرپایی
سپس، در انتهای هر چاهک، سبدی که قبل از اینکه آرماتور بندی شود، آماده شده است، قرار داده می‌شود. در مرحله بعد، عضو عمودی خرپا که معمولاً از پروفیل دوبل ساخته شده است، در داخل چاهک قرار می‌گیرد.
نصب برش‌گیر
در مرحله بعد، به منظور افزایش اتصالات، توصیه می‌شود که برای عضو عمودی (آرماتور سازه نگهبان خرپایی)، چند ردیف برش‌گیر را در انتهای آن، سرریزها یا ناودانی‌ها، جوش داد.
ریختن بتن برای سازه‌های نگهبان
در این مرحله، ابتدا عمق چاهک‌ها با توجه به خاک، مقدار سربار، و عمق گودبرداری محاسبه می‌شود. در مرحله بعد، دیواره‌های چاهک‌ها را با پوششی از پلاستیک برای جلوگیری از تماس خاک با بتن پوشانده و سپس با استفاده از لوله‌های ترمی، بتن ریخته می‌شود تا سازه نگهبان خرپایی کامل شود. نکته‌ی قابل توجه در اینجا این است که عضو عمودی باید کاملاً با سازه مجاور تماس داشته باشد.
در صورت عدم امکان برقراری تماس بین عضو عمودی و سازه مجاور، پس از ریختن بتن، فضای خالی پشت عضو عمودی باید با استفاده از مصالح مناسب مانند آجر فشاری و ملات پر شود. لازم به ذکر است که پس از ریختن بتن، خاک مجاور عضو عمودی برای اجرای عضو مایل خرپا به صورت ترانشه حذف می‌شود.
فونداسیون سازه‌های نگهبان خرپایی
بعد از مرحله ریختن بتن و به منظور رسیدن به تراز موردنظر، فونداسیون منفردی برای اتصال عضو مایل حفر، آرماتور بندی و ریختن بتن انجام می‌شود. سپس پس از ریختن بتن فونداسیون منفرد، عضو مایل از یک طرف به صفحه سطح زمین و از طرف دیگر به عضو عمودی جوش داده می‌شود. همچنین، به منظور افزایش مقاومت سازه نگهبان، اجرای اعضای فرعی نیز انجام می‌شود.
۲. سازه‌های نگهبان مهار متقابل
مهار متقابل یا همان استرات، یکی از روش‌های پایدارسازی گودهای با عرض کم است که اغلب به دلیل عدم فضای کافی برای استفاده از روش‌های معمول مانند سازه‌های نگهبان خرپایی به کار گرفته می‌شود. در این روش، مانند سازه‌های نگهبان خرپایی، اعضای عمودی در فواصل مشخصی نصب می‌شوند و سپس با قرار دادن عضو افقی بین این اعضای عمودی، از تغییر شکل دیواره‌ها جلوگیری می‌شود. به طور کلی، در گودهای با عرض کم، به دلیل فضای محدود برای اجرای عضو مایل خرپایی، روش سازه‌های نگهبان خرپایی معمولاً قابل اجرا نیست و روش مهار متقابل به عنوان جایگزین مناسبی مطرح می‌شود.
پیشنهاد مقاله؛ خرپا چیست و کاربردهای آن در صنعت ساخت و ساز
در این روش، از مهارهای فشاری برای انتقال فشار خاک استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که یکی از معایب روش مهار متقابل، اشغال فضای زیادی در داخل گود است که باعث محدودیت در استفاده از ماشین‌آلات و تجهیزات موردنیاز می‌شود. همچنین، این مسئله می‌تواند احتمال برخورد ماشین‌آلات و تجهیزات با عناصر را افزایش دهد و در نتیجه باعث افتادن گود به خطر می‌شود.
مزایای سازه‌های نگهبان مهار متقابل
در گودبرداری‌های با عرض کم، این روش دارای مزایای بسیاری است که از جمله آنها می‌توان به سرعت بیشتر، هزینه‌ی کمتر، و نیاز کمتر به فضا اشاره کرد.
به‌طور خاص، این روش در اجرای کانال‌ها می‌تواند بسیار موثر باشد.
۳. سازه‌های نگهبان میخ‌گذاری یا میخکوبی (نیلینگ)
به طور کلی، روش نیلینگ بر پایه مسلح کردن خاک با استفاده از المان‌های فولادی است. در این روش، ابتدا خاک به عمقی که به نوع آن بستگی دارد، به صورت مرحله‌ای حفر می‌شود، سپس با استفاده از ماشین حفاری دریل واگن، سوراخ‌های افقی و مایل با شیب حدود ۱۰-۱۵ درصد در سطح گودال به فواصل ۱ تا ۲ متری ایجاد می‌شوند. اجرای گودهای عمیق در پروژه‌های مختلف، به خصوص در مناطق شهری، نیازمند شرایط خاصی است. یکی از مشکلات متداول در اجرای پروژه‌های شهری، مسئله اشغال فضا و مخالفت‌های مربوط به ترافیک ناشی از عملیات عمرانی در محل پروژه می‌باشد.
استفاده از روش نیلینگ، امکان اشغال کمتری از فضا را فراهم می‌کند و این باعث کاهش مشکلات ترافیک و مخالفت‌های مربوط به آن می‌شود. علاوه بر این، در مرحله مهاربندی با استفاده از نیلینگ، عملیات حفر و پایدارسازی همزمان انجام می‌شود که باعث افزایش سرعت در پیشرفت پروژه می‌شود. لازم به ذکر است که فضای عملیاتی که پس از پایدارسازی گود با استفاده از روش نیلینگ در اختیار پیمانکار قرار می‌گیرد، بیشتر از سایر روش‌های پایدارسازی است، که باعث افزایش کارایی در فضای پروژه و پیشرفت سریع‌تر پروژه می‌شود.
پیشنهاد مقاله؛ بتن آرمه چیست و چه کاربردی دارد؟
۴. سازه‌های نگهبان انکراژ
روش انکراژ یا همان دوخت به پشت، میل مهار و استرند، یکی از روش‌های پرکاربرد در گودبرداری عمیق و پایدارسازی شیب‌ها است. در این تکنیک، مانند روش نیلینگ یا میخکوبی، از یک قطعه فولادی مانند استرند یا میله استفاده می‌شود تا مقاومت در برابر نیروهای برشی بهبود یابد. همچنین، نیروی پیش‌تنیدگی ایجادشده در استرند باعث افزایش نیروی مقاومت اصطکاکی در سطح گسیختگی می‌شود.
با توجه به اینکه این روش نیازمند تجهیزات پیشرفته و نیروی کار ماهر است، گران‌تر از روش میخکوبی است. بنابراین، این روش معمولاً زمانی استفاده می‌شود که جداره‌ی گود وضعیت نامناسبی داشته باشد یا نیاز به جابجایی و تغییر مکان و وضعیت آن وجود داشته باشد.
۵. روش اجرای شمع درجا
استفاده از شمع‌های بتنی درجا یکی از روش‌های موثر برای افزایش پایداری جداره‌ی گودبرداری است که در انواع مختلف خاک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای اجرای این روش، ابتدا چاه‌هایی با قطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر حفر می‌شود و سپس به نصب سسپیسر بر روی شبکه آرماتور شمع‌ها پرداخته می‌شود که از میلگردهای طولانی و خاموت‌های دور پیچ ساخته شده‌اند. این شمع‌ها با استفاده از جرثقیل در داخل چاه قرار می‌گیرند.
به دلیل وزن بالای قفس آرماتور، احتمال ریزش آرماتورها پس از بلند کردن توسط جرثقیل وجود دارد؛ بنابراین در هنگام آرماتوربندی، میلگردها با سیم مفتول به هم متصل می‌شوند. در پایان، با استفاده از لوله ترمی، بتن‌ریزی انجام می‌شود و شمع‌های بعدی در فواصل حدود ۱ تا ۲ متری به همین ترتیب اجرا می‌شوند.
در پایان، باید به انواع شمع‌های استفاده شده در این روش اشاره کرد که شامل موارد زیر هستند:
- شمع بتنی پیش‌ساخته
- شمع بتنی درجا (مسلح یا غیرمسلح)
- شمع فولادی
- شمع چوبی
- شمع مختلط
۶. روش سپرکوبی
در این روش، ابتدا سپرهایی در طرفین گود کوبیده می‌شوند و سپس با آغاز کوبیدن سپرها، عملیات خاکبرداری آغاز می‌شود. همزمان با رسیدن عمق خاکبرداری به مرحله موردنظر، تیرهای پشت‌بند افقی روی سپرها قرار می‌گیرند. سپس المان‌های فشاری عمودی را به پشت‌بندهای افقی وصل می‌کنیم. اغلب سپرها، پشت‌بندها و المان‌های فشاری در عرض‌های کم و خاک‌های متمایل به سفتی از چوب استفاده می‌شود، اما در عرض‌های بیشتر و خاک‌های با سفتی کمتر از سازه‌های فلزی استفاده می‌شود.
سپس با استفاده از چکش پنوماتیک، صفحات فلزی را داخل خاک و دیوار گود کوبیده و با اتصالات مختلف به یکدیگر متصل می‌شوند تا یک جداره پیوسته ایجاد شود. مزایای این روش شامل آسانی در کوبیدن سپرها و خروج آسان آنها بعد از اتمام عملیات گودبرداری است. همچنین در این روش، نیاز به المان‌های افقی و مایل کمتری وجود دارد که منجر به کاهش هزینه‌ها می‌شود.
در نتیجه، این روش کمترین محدودیت‌هایی در اشغال فضای داخل گود دارد؛ اما معایب آن شامل وابستگی به نصب سیرهای فلزی است که در مناطق شهری به دلیل وجود زیرساخت‌های شهری و ایجاد لرزش و صدای ناشی از کوبیدن سپرها محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند. همچنین، کوبیدن سپرهای فلزی در زمین‌های سنگین یا خاک‌های بسیار فشرده با مشکلاتی روبرو می‌شود.
۷. سازه‌های نگهبان دیوار دیافراگمی
سازه‌های نگهبان دیوار دیافراگمی یکی از روش‌های مؤثر برای جلوگیری از ریزش دیوار گود است. این روش که اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفت، برای گودبرداری‌های عمیق بسیار مناسب می‌باشد. برای اجرای این سازه نگهبان، در ابتدا محل قرارگیری سازه بر روی دیوار گود با استفاده از دستگاه‌های حفاری مخصوص، حفر می‌شود. همزمان با حفر، به‌منظور جلوگیری از ریزش خاک دیوار حفاری‌شده، گل بنتونیت و سیمان به دیوار تزریق می‌گردد. در مرحله بعد، یک شبکه آرماتوربندی از پیش‌ساخته شده در محل حفاری قرار می‌گیرد.
پیشنهاد مقاله؛ سیمان چیست؟ کاربردها و انواع آن
مزایای سازه‌های نگهبان دیوار دیافراگمی
- ایمنی بالا در کنار سرعت اجرایی بالا
- مناسب برای گودبرداری‌های عمیق
- کاربرد دومنظوره؛ به‌عنوان سازه نگهبان موقت و دیوار حائل دائمی
جمع بندی نهایی
سازه‌های نگهبان، یکی از ابزارهای مؤثر در جلوگیری از ریزش دیوار گود و افزایش پایداری آنها هستند. این سازه‌ها از روش‌های متنوعی مانند سازه‌های نگهبان خرپایی، مهار متقابل، نیلینگ، انکراژ، شمع درجا، و سپرکوبی استفاده می‌کنند. هر یک از این روش‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند که باید با شرایط محیطی و نیازهای پروژه‌های مختلف مطابقت داده شوند.
از مزایای استفاده از سازه‌های نگهبان می‌توان به افزایش ایمنی، سرعت اجرایی بالا، کاهش محدودیت‌های فضایی، و کاربرد دومنظوره در برخی موارد اشاره کرد. با این حال، معایبی همچون وابستگی به تجهیزات خاص، محدودیت‌های در محیط‌های شهری، و دشواری در برخی از زمین‌ها نیز وجود دارد.
با در نظر گرفتن شرایط محیطی، نوع خاک، عمق گودبرداری، و میزان بارگذاری متغیر، انتخاب مناسب‌ترین روش سازه نگهبان برای هر پروژه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
سازه‌های نگهبان چیستند و چه کاربردهایی دارند؟
سازه‌های نگهبان عبارتند از ساختمان‌ها یا سازه‌هایی که برای حفظ و پایداری اطرافیان یا سازه‌های دیگر ساخته می‌شوند. این سازه‌ها در مقابل ریزش خاک، حفاظت در برابر لغزش، پشتیبانی از دیواره‌ها، و کنترل جریان آب مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چه انواعی از سازه‌های نگهبان وجود دارند و هر کدام چه ویژگی‌هایی دارند؟
انواع مختلفی از سازه‌های نگهبان وجود دارند از جمله: سازه‌های نگهبان خرپایی، مهار متقابل، نیلینگ، انکراژ، شمع درجا، سپرکوبی، و دیوار دیافراگمی.
چه مزایا و معایبی برای استفاده از سازه‌های نگهبان وجود دارد؟
مزایای استفاده از سازه‌های نگهبان شامل: افزایش ایمنی، پایداری، و پایداری سازه‌ها، کاهش ریسک ریزش خاک و لغزش، کاهش هزینه‌ها و زمان مورد نیاز برای تعمیرات، و کمک به حفظ محیط زیست می‌باشد.
بدون دیدگاه