سازه نگهبان چیست؟

سازه نگهبان، سازه ای می باشد که برای محافظت و جلوگیری از ریزش گودها که انواع گوناگونی دارد. در سال های قبل در اجرای عملیات گودبرداری، مهار نمودن دیوارهای مجاور سازه شیوه ای رایج به منظور ایمن کردن گود می باشد. اما مسلئه ی مهم اینجاست که علاوه بر مهار نمودن دیوارهای مجاور، باید تدبیراتی نیز برای نگه داشتن خاک زیر سازه های مجاور گود داشته باشیم. به کمک شیوه های مختلف سازه نگهبان می توانیم گود را ایمن نماییم. اگر بتوانیم خاک زیرین را نگه داریم خود به خود سازه ی روی خاک نیز می ایستد؛ اما اگر سازه را نگه داریم، خاک حرکت کرده و ساختمان فرو خواهد ریخت. در این مطلب در رابطه با شیوه های اجرای سازه نگهبان صحبت می نماییم.

دریاره ی کابرد گودبرداری چه می دانید؟

گودبرداری به جهت آماده ‌سازی محیط و رسیدن به یک لایه ایمن به منظور اجرای سازه‌های متفاوت استفاده می‌ شود. انواع گودبرداری بر اساس کاربری را در زیر برای تان شرح داده ایم:

• اول، کند و آکند: برداشت مواد و استفاده مجدد از آن‌ ها به منظور پر کردن فضاهای خالی، ساخت خاکریز، افزایش ارتفاع سطح نواحی دیگر و غیره.
• دوم، حفر ترانشه: برداشت خاک در طول زیاد به منظور اجرای فونداسیون، جانمایی تاسیسات (لوله‌ گذاری) و غیره.
• سوم، حفر زیرزمین: برداشت خاک زیر سطح ساختمان به منظور ایجاد طبقات زیرین.
• چهارم، حفاری سازه‌های مهندسی: برداشت مواد به منظور آماده ‌سازی و اجرای محل پی و تکیه ‌گاه‌های پل یا سد.
• پنجم، لایروبی: برداشت مواد رسوبی از سطوح پایینی آب.
• ششم، گودبرداری اضافی: برداشت اجباری مواد، در اعماق بیشتر از عمق مورد نظر به خاطر نامناسب بودن شرایط آب زیرزمینی یا لایه ‌های فعلی.

گودبرداری و سازه های نگهبان را بیشتر بشناسید:

به جهت درک تاثیر گودبرداری بر روی وضعیت زمین، در آغاز باید با مفهوم فشار جانبی خاک آشنا شوید. فشار جانبی، فشاری می باشد که به وسیله ی خاک در راستای عمود بر جاذبه به لایه‌های مجاور اعمال خواهد شد. در حالت عادی، فشار جانبی مقاطع مختلف توده خاک، به خاطر محصور شدگی در حالت تعادل قرار دارد. بعد از گودبرداری، توزیع تنش در اطراف گود تغییر می‌ نماید. تغییر وضعیت تنش، بیشتر شدن موضعی فشار جانبی و اصطلاحا تمرکز تنش در نزدیکی دیواره‌های گود را در پی دارد. این مسئله، سبب افزایش احتمال رخ دادن شکست و ریزش خاک خواهد شد. هر چه زاویه دیواره‌های گود نسبت به افق بیشتر باشد، احتمال ریزش نیز بیشتر می شود.

مهندس ناظر و اجرای گودبرداری و سازه نگهبان:

از جمله مهم ترین نکاتی که مهندسین ناظر حتما باید به آن توجه نمایند، شناسایی ترک های به وجود آمده در خاک و کنترل نمودن افزایش عرض ترک ها می باشد. از جمله نشانه های فرار خاک از زیر سازه این است که اندک اندک خاک گسیخته می شود و یکدفعه خاک گسیخته نمی شود. منظور از گسیختگی خاک، ایجاد ترک ها و بالا رفتن عرض آن ها با پوسته پوسته شدن خاک همراه است.

انواع شیوه های پایدارسازی گود:

اول،‌سازه نگهبان خرپایی:

این روش، رایج ترین شیوه ی سازه نگهبان در گودبرداری های کم عمق می باشد. در این شیوه خاکبرداری و تکمیل سازه نگهبان و همچنین پر نمودن پشت سازه نگهبان با مصالح مناسب به شکل مرحله ای است. سازه نگهبان خرپایی نباید هیچ نوع فاصله ای با خاک داشته باشد؛ چون اگر فاصله ای میان خاک و سازه نگهبان خرپایی وجود داشته باشد، سبب بی فایده بودن و عدم عملکرد این روش خواهد شد. اگر که خاک در اثر بارندگی اشباع گردد، عملا خاک جاری شده و سازه نگهبان خرپایی ما عملا تاثیری قابل توجه در پایدارسازی گود نمی شود.

مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی:

به منظور اجرای سازه نگهبان خرپایی در آغاز در لبه های کناری سازه یکسری چاهک هایی حفر می نماییم.  سپس در آخر چاهک ها، سبدی را که از پیش آرماتوربندی کرده ایم قرار می دهیم در مرحله ی بعد عضو عمودی خرپا که به طور معمول از پروفیل دوبل IPE تولید شده را در چاهک قرار خواهند داد.

نکته مهم اینجاست که برای گیرداری بیشتر این عضو عمودی بهتر است که چند ردیف برشگیر از نبشی یا ناودانی را در انتهای آن جوش دهیم. عمق چاهک ها هم با توجه به نوع خاک، میزان سربار وارده و عمق گودبرداری دارد. در مرحله ی بعد دیواره ی چاهک ها را برای جلوگیری از تماس خاک با بتن با استفاده از پلاستیک می پوشانیم، و بتن ریزی را با استفاده از لوله ترمی برای تکمیل سازه نگهبان خرپایی انجام می دهیم.

نکته ای که در سازه نگهبان به روش خرپایی وجود دارد این است که عضو عمودی باید کاملا در تماس با سازه مجاور قرار قرار بگیرد. در صورتی که امکان تماس عضو عمودی با سازه مجاور وجود ندارد، بعد از گیرش بتن باید فضای خالی در پشت عضو عمودی را با مصالح مناسب مانند آجر فشاری همراه با ملات پر کنیم. بعد از گیرش بتن، خاک مجاور عضو عمودی را برای اجرای عضو مایل خرپا به صورت ترانشه بر می داریم. در صورتی که خاک ما مقاومت بالایی داشته باشد، می توانیم در همان مرحله ی اول به جای حفر چاهک ها، خاک محل خرپا را به صورت ترانشه برداریم.

دوم، سازه نگهبان مهار متقابل:

عنوان دیگر سازه نگهبان مهار متقابل، روش پشت بندهای افقی و مایل بوده که به منظور جلوگیری از تغییر مکان جانبی در گودهایی با عرض کم و در محیط های شهری استفاده می گردد.

سازه نگهبان نیلینگ یا میخ گذاری یا میخکوبی:

روش نیلینگ بر مبنای مسلح نمودن خاک به کمک المان های فولادی است. در این شیوه ابتدا خاک را تا عمق پایداری که به مدل خاک و موارد دیگری بسته است، به صورت مرحله ای بر می دارند، درنتیجه به کمک 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 وجود می آورند که به فاصله های ۲ تا ۱ متری هستند.

به طور معمول در مرحله ی بعد میلگردهای فولادی از نوع AIII به قطر ۴۰-۳۲ و یا ۲۸ میلی متر با طول های مشخص در نقشه های اجرایی آماده می گردد و انتهای این میلگردها را رزوه می نمایند. پس از نصب اسپیسر و لوله های تزریق از جنس  PVC، نیل ها را داخل سوراخ ها قرار خواهند داد. به طور معمول ۲ عدد لوله ی تزریق روی نیل ها نصب می نمایند. یکی از این لوله ها به منظور تزریق دوغاب و یکی هم به جهت خالی شدن هوا از درون سوراخ ها و همچنین برای مشخص نمودن، پر شدن داخل نیل ها از دوغاب استفاده خواهند کرد.

چهارم، سازه نگهبان انکراژ:

عناوین دیگر روش انکراژ دوخت به پشت، میل مهار و استرند بوده که از روش های بسیار موثر به عنوان سازه نگهبان در پایدارسازی گودهای عمیق می باشد که مراحل اجرایی شیوه ی سازه نگهبان انکراژ تا حدود بسیار زیادی شبیه روش نیلینگ است.

وسایل مورد استفاده در شیوه ی انکراژ شامل:

• اول، غلاف.
• دوم،‌ اسپیسر.
• سوم،‌ سنترالایزر.
• چهارم،‌ سر انکر و گوه.
• پنجم، لوله ی تزریق گروت.
• ششم،‌ کابل (استرند) یا میله های فولادی.

پنجم، اجرای شمع درجا:

به کار گیری از شمع های بتنی درجا از جمله روش های عالی به منظور افزایش پایداری جداره ی گودبرداری می باشد که در انواع خاک های نرم و سخت اجرا می گردد. به منظور اجرای سازه نگهبان به شیوه ی اجرای شمع درجا، باید چاه هایی با قطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی متر با استفاده از ماشین حفاری یا مقنی حفر نمود. در خاک های بسیار سست به جهت جلوگیری از ریزش شمع ها از غلاف فلزی یا کیسینگ، کول های بتنی و یا تزریق گل بنتونت بهره می گیرند و اگر که خاک ما بسیار سست باشد و از موارد گفته شده استفاده نماییم، سبب بالا رفتن مقدار قابل توجهی از هزینه های اجرا می گردد.

سپس پس از نصب اسپیسر بر روی شبکه آرماتور شمع ها که از میلگردهای طولی و خاموت های دورپیچ بسته شده اند، به کمک جرثقیل شمع ها را در درون چاه قرار می دهیم. به علت اینکه وزن قفس آرماتور بالا است، احتمال ریزش آرماتورها پس از بلند نمودن توسط جرثقیل وجود خواهد داشت. درنتیجه باید در زمان آرماتوربندی باید میلگردها را محکم با سیم مفتول به یکدیگر وصل نماییم.

در مرحله ی بعد نیز با کمک 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 نمایند.  به طور معمول نیز فاصله ی محور به محور شمع های اجرا شده نباید از ۲ برابر قطر شمع ها بیشتر گردد.

ششم،‌ سپرکوبی:

در این شیوه ابتدا در طرفین گود سپرهایی را می کوبیم و بعد کوبیدن سپرها خاکبرداری را آغاز خواهیم کرد. زمانی که عمق خاکبرداری به عمق کافی رسید، در کمرکش سپرها و بر روی آنها تیرهای پشت بند افقی را نصب می نماییم. درنتیجه المان های فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه سپرها به این پشت بندهای افقی وصل نمایید، سپرها و پشت بندها و المان های فشاری در عرض های کم و خاک های غیر سست به طور معمول از نوع چوبی بوده؛ اما در عرض های بیشتر و خاکهای سست تر باید از سپرها، پشت بندها و المان های فشاری فلزی استفاده نمود. در این شیوه صفحات فلزی (Sheet pile) درون خاک و جداره گود به وسیله ی چکش پنوماتیک و به کمک لرزش کوبیده می شوند و با انواع اتصالات میان خود به هم وصل گشته و جداره پیوسته را تشکیل خواهند داد.

از جمله مزایای روش سازه نگهبان سپرکوبی این است که به راحتی می توان سپرها را کوبید، و پس از تمام شدن عملیات گودبرداری می توان سپرها را به راحتی در آورد و در پروژه های دیگر از آنها بهره گرفت. همچنین در این شیوه به المان های افقی و مایل کمتری نیاز خواهیم داشت. درنتیجه محدودیت های اشغال فضای درون گود کمتر وجود خواهد داشت. اما از معایب این شیوه می توان به وابستگی به نصب سیرهای فلزی اشاره کرد که در محیط های شهری به علت وجود تاسیسات زیربنایی شهری و ایجاد لرزش و صدای ناشی از کوبیدن سپرها محدودیت هایی را به وجود خواهد آورد. همچنین کوبیدن سپرهای فلزی در زمین های سنگی و یا خاک های بسیار متراکم به سختی است.