معرفی انواع سازه نگهبان و کاربردهای هر کدام در پایدارسازی گود - راهنمای مدرسه

به گزارش راهنمای مدرسه، گودبرداری یکی از مهم ترین عملیات های اجرایی در ساختمان سازی به شمار می رود. به طوری که کوچک ترین اهمال و بی احتیاطی در اجرای آن می تواند خسارات جبران ناپذیری در پی داشته باشد. انواع سازه نگهبان راه حلی مطمئن برای اطمینان حاصل کردن از اجرای صحیح عملیات گودبرداری است. انواع مختلف سازه های نگهبان کاربردهای منحصر به فرد خود را دارند که در ادامه این مقاله از ویکی ساختمون به آنالیز هر یک از آن ها می پردازیم.

سازه نگهبان چیست؟

سازه نگهبان به بیانی ساده، یک سازه موقت است که در عمق معینی از خاک قرار داده می گردد. هدف از اجرای آن افزایش مقاومت دیواره های گود و جلوگیری از گسیختگی آن ها، جلوگیری از رانش خاک و ایجاد ایستادگی و پایداری لازم در مقابل تمامی حرکات افقی دیواره های گود و مهار است.

سازه های نگهبان هر نوعی که باشند ارتباط تنگاتنگی با ویژگی های خاکی در آن کاشته می شوند دارند و از این رو باید درک و شناخت کامل و دقیقی نسبت به آن کسب کرد و به مسائل و خصوصیات آن تسلط کامل داشت. از طرفی هم این سازه ها باید کاملاً بر اساس اصول استاندارد مهندسی طراحی و اجرا شوند تا بتوانند با توانمندی، پایداری و ایستادگی لازم، هرگونه رانش و ریزش و حرکات افقی خاک را مهار نمایند.

انواع سازه نگهبان

با توجه به پارامترهای خاک و همچنین شرایط گودبرداری باید بتوان از انواع سازه های نگهبان، نوع مناسب با پروژه را انتخاب کرد. انواع سازه های نگهبان به توضیح زیر هستند.

• جداره های مهاربندی شده توسط المان های افقی و مایل
• جداره های مهاربندی شده توسط المان های کششی
• جداره های مهاربندی شده توسط سپرکوبی
• جداره های مهاربندی شده توسط شمع های درجا
• جداره های مهاربندی شده توسط دیوار دیافراگمی
• جداره های مهاربندی شده توسط نیلینگ
• جداره های مهاربندی شده توسط انکراژ
• جداره های مهاربندی شده توسط دوخت به پشت
• جداره های مهاربندی شده توسط میکروپایل
• جداره های مهاربندی شده توسط خرپا
• شیب دار کردن

المان های افقی و مایل

المان های افقی و مایل (Braced wall using wale struts) از انواع رایج سازه نگهبان در مهاربندی و پایدارسازی گود ها به شمار می رود. این روش عملکرد ساده ای دارد. به طوری که در گودهای با عرض کم به جداره های دو طرف متصل می شوند از حرکت های اضافی آن ها جلوگیری می نمایند. این انواع از سازه های نگهبان فضای زیادی را اشغال می نمایند و در بسیاری از پروژه ها دیگر امکان استفاده از ماشین آلات عظیم ساختمانی وجود نخواهد داشت.

این روش از پایدارسازی گود به طور کلی شامل سه جزء عمودی، مایل و افقی است. جزء افقی به موازات عرض گود و جزء قائم هم به موازات عمق یا دیواره های گود است. جزء مایل هم به منظور ایجاد مقاومت بیشتر در پایدارسازی مورد استفاده قرار می گیرد.

از نقاط قوت این روش امکان استفاده از آن در عمق های زیاد و عرض های کم است که امکان استفاده از روش های دیگر پایدارسازی گود وجود ندارد. علاوه بر این، روش خاص اجرای این نوع از پایدارسازی آن را برای استفاده در مناطق دارای خاک های سست بسیار مناسب نموده است.

المان های کششی

المان های کششی (Soldier beam and lagging) از دیگر انواع سازه نگهبان است. این روش در واقع قبل از آغاز عملیات گودبرداری اجرا می گردد. به طوری که قبل از همه چیز، ستون ها یا همان شمع هایی که اغلب فولادی هستند را به صورت پیوسته در داخل خاک قرار می دهند. فاصله این پروفیل ها با در نظر دریافت عمق خاک برداری مورد احتیاج، سایز پروفیل های عمودی و نیز نوع خاک محل پروژه، بین 2 الی 4 متر است.

مطلب پیشنهادی: روش های پایدارسازی گود، از معرفی تا اجرا

بعد از قرار دادن همه شمع ها، عملیات گودبرداری آغاز می گردد. بعد از هر مرحله پیشرفت و بیرون آمدن مقداری از شمع ها از خاک، پنل های چوبی، بتنی و یا فلزی را مابین ستون های عمودی قرار می دهند تا از ریزیش خاک به داخل گود جلوگیری گردد.

سپر کوبی

سپر کوبی (Braced sheet pile) به عنوان یکی از انواع سازه های نگهبان در پایدارسازی گود زیاد به کار برده می گردد. این سازه نگهبان اغلب به دلیل جلوگیری از رانش خاک، جلوگیری از نفوذ آب به محل انجام عملیات و به منظور مهار دیواره های محل گودبرداری اجرا می گردد.

اجرای این انواع از سازه نگهبان نیز به این صورت است که پس از معین کردن محل دقیق اجرای آن، با استفاده از ماشین آلاتی مخصوص که اغلب بیل های مجهز به چکش هیدرولیکی یا پنوماتیک هستند، صفحات فلزی مورد نظر درون خاک تا رسیدن به عمق مورد نظر کاشته می شوند. این ورق های فلزی با متصل شده به یکدیگر یک دیواره محکم و پیوسته را شکل می دهند.

با آغاز عملیات گودبرداری و رسیدن به یک عمق معین با توجه به اینکه احتمال حرکت خاک و ورق های فلزی وجود خواهد داشت، اقدام به نصب تیرهای پشت بند افقی می نمایند. سرعت اجرای بالا، بالا بردن سطح ایمنی گودبرداری به مقدار قابل توجه و همچنین امکان استفاده مجدد از ورقه های فلزی از نقاط قوت این سازه های نگهبان هستند. از طرفی هم اجرای این روش به ماشین آلات خاص و دانش فنی بالا احتیاج دارد و همین موضوع نیز می تواند هزینه اجرایی را افزایش دهد.

شمع های درجا

شمع های درجا (Bored pile walls) نیز از انواع سازه های نگهبان به کار رفته در گودبرداری ها هستند. در این روش، شمع هایی از جنس فولاد، بتن یا چوب را با فاصله های معین از یکدیگر در محل گودبرداری در داخل خاک قرار می دهند. روش اجرای این سازه نگهبان به این صورت است که بعد از معین کردن محل دقیق کاشت شمع، اقدام به فرایند حفاری می نمایند.

بعد از اتمام حفاری با آرماتور گذاری، بتن ریز و عمل آوری بتن، شمع ها کامل می شوند. در آخر هم قسمت بالایی شمع ها خاک برداری می گردد و شمع ها را به منظور کنترل رفتار آن به وسیله تیرهای افقی به یکدیگر متصل می نمایند. پس از اجرای تیر هم عملیات گودبرداری آغاز می گردد.

دیوار دیافراگمی

دیوار دیافراگمی (Diaphragm walls-Slurry wall) یکی دیگر از انواع سازه های نگهبان است که از نظر نحوه اجرا شباهت هایی با سازه نگهان شمع های درجا دارد. در این سازه ها نیز ابتدا محل معین اجرا دیوار دیافراگمی را معین می نمایند. در مرحله بعد طبق اصول و استانداردهای معین، حفاری آغاز می گردد. در اتمام حفاری نسبت به آرماتور گذاری، بتن ریزی و عمل آوری آن اقدام می نمایند. سرعت اجرا و ایمنی این سازه نگهبان بسیار خوب است اما اجرای آن به نیروهایی با دانش فنی بالا احتیاج دارد.

نیلینگ

نیلینگ (Soil nailing) از انواع رایج سازه های نگهبان است که به دلیل سرعت بالا در اجرا و هزینه کم، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برای اجرای این سازه نگهبان ابتدا 1 تا 2 متر خاک برداری صورت می گیرد سپس سوراخ هایی با قطرهای 5 تا 10 سانتی متر در دیواره های گود به صورت افقی و مایل اجرا می گردد.

در مرحله بعد داخل سوراخ های مایل یا افقی، میلگردهایی قرار داده می گردد و سپس داخل آن ها با بتن پر می گردد. بعد از اتمام بتن ریزی در تمامی سوراخ ها، دیواره های مورد نظر را با یک شبکه فولادی می پوشانند و سپس با استفاده از روش بتن پاشی یک پوشش بتنی روی آن ایجاد می نمایند. در آخر هم بعد از اتمام بتن پاشی، صفحاتی روی میلگردها بسته می شوند و به واسطه مهره این صفحات و میلگردها روی دیواره تثبیت می شوند.

این روش پایدارسازی را اغلب در خاک هایی که از مقاومت نسبی برخوردار هستند و پس از گودبرداری اولیه می توانند به طور موقت پایدار باقی بمانند، استفاده می نمایند و در خاک هایی که سست هستند مناسب نیست.

انکراژ

انکراژ (Anchorage) یا همان مهارسازی از انواع دیگر سازه های نگهبان است. چگونگی اجرای این سازه نگهبان به این صورت است که قبل از آغاز گودبرداری، در اطراف زمین مورد نظر در فاصله های از پیش مشخص شده، چاهک های را حفر می نمایند. در مرحله بعد خاتمه چاهک را آرماتور کار می گذارند و بعد از آن پروفیل هایی مناسب با عمق و ویژگی های خاک را قرار می دهند. در مرحله بعد بتن ریزی در خاتمهی چاهک صورت می گیرد. برای اتصال پروفیل ها به بتن یک سری شاخک ها را به پروفیل از طرق جوش متصل می نمایند.

بعد از این مراحل، عملیات گودبرداری را آغاز می نمایند تا یک عمق معین از پیش مشخص شده پیش می فرایند. با رسیدن به این عمق عملیات گودبرداری متوقف می گردد و نسبت به حفر سوراخ هایی افقی یا مایل با قطرهای 10 تا 15 سانتی متری در دیواره گود اقدام می گردد. در مرحله بعد درون سوراخ های آرماتور کار گذاشته و بتن ریزی می گردد.

از طرفی هم به منظور جلوگیری از گسیختگی خاک میان پروفیل ها از پروفیل های بتنی پیش ساخته، پروفیل های چوبی یا اجرای بتن درجا استفاده می گردد البته می توان به جای استفاده از این پنل ها از روش آرماتور گذاری و بتن پاشی نیز بهره برد. در ادامه پس از اتمام مرحله اول گودبرداری، مراحل بعدی نیز به همین منوال ادامه می یابند.

دوخت به پشت

دوخت به پشت (Tie back) نیز به عنوان یکی از انواع سازه نگهبان اغلب به منظور جلوگیری از ریزش خود اجرا می شوند. به منظور اجرای این سازه نگهبان، در ابتدا عملیات گودبرداری اجرا می گردد. بعد از پیش برد گودبرداری و رسیدن به یک عمق معین، در دیواره های سوراخ هایی افقی یا مایل با قطر 10 تا 15 سانتی متر حفر می گردد. در این سوراخ های آرماتورهایی قرار داده و سپس در خاتمهی آن ها بتن تزریق می گردد. در مرحله بعد، کل دیواره های گود، آرماتوربندی و سپس بتن پاشی می شوند.

سازه نگهبان دوخت به پشت نقش مهمی در اصلاح و بهبود ویژگی های مکانیکی خاک ایفا می نماید و به همین دلیل میزان رانش و گسیختگی آن را کاهش می دهد. از طرفی هم به دلیل ضخامت کمی که دارد، اجرای آن در بسیاری از پروژه ها نسبت به اجرای سایر انواع سازه نگهبان در اولویت است. پایدارسازی به روش دوخت به پشت با حفار افقی و تزریق همراه است و همین موضوع اجرای آن در مناطق شلوغ شهری که در خاک مجاور گود یک ساختمان قرار گرفته است را با محدودیت روبرو می نماید. اجرای این روش می تواند زمان بر باشد و به دستگاه های خاص و دانش فنی بالای افراد احتیاج دارد.

میکروپایل

میکروپایل (Micropile) از دیگر انواع سازه های نگهبان هستند که تحت عنوان ریزشمع نیز شناخته می شوند. روش میکروپایل بسته به نوع و هدف پروژه ممکن است با تسلیح فولادی سبک و تزریق دوغاب سیمان در کنار ریزشمع ها همراه باشد. با استفاده از این روش در واقع ظرفیت باربری و معینات مکانیکی خاک نظیر چسبندگی خاک، سختی خاک و یا تراکم پذیری آن بهبود می یابد.

روش اجرای این سازه نگهبان شامل چهار مرحله حفاری، لوله کوبی، تزریق و تسلیح است. امنیت بالا، امکان اجرا در زمین های سست، انعطاف پذیری بالا، سرعت بالای اجرا، هزینه های اجرایی کم و عدم احتیاج به ماشین آلات سنگین ساختمانی از مزایای این سازه های نگهبان هستند. برای اطلاع بیشتر از این انواع سازه نگهبان به مقاله میکروپایل چیست ؟ روش اجرا + نقش آن در بهسازی زمین مراجعه کنید.

خرپا

خرپا (Truss - Raker) یکی از رایج ترین و پر کاربردترین انواع سازه نگهبان به ویژه در مناطق شهری است. نحوه اجرای این سازه نگهبان به این صورت است که در مرحله اول چاهک هایی را در محل اجزای قائم خرپا حفر می نمایند. اجزای قائم در نزدیکی دیواره های گود قرار داده می شوند. در مرحله بعدی، درون چاهک یا شمع را آرماتوربندی می نمایند و سپس عضو قائم خرپا را درون آن قرار می دهند و در آخر هم عملیات بتن ریزی درون شمع را آغاز می نمایند.

پس از اتمام بتن ریزی و سخت شدن آن، حجم خاک قرار گرفته میان عضو قائم خرپا و افق را مرحله به مرحله بر می داریم و پس از اتمام هر مرحله اجزای افقی و قائم خرپا را نصب می کنیم. این فرآیند تا خاتمهی گودبرداری ادامه می یابد.

شیب دار کردن

شیب دار کردن (Slopeing) نیز از دیگر سازه های نگهبان با یک عملکرد ساده و هزینه اجرایی کم است. عدم قرارگیری سیستم نگهداری موقت در درون زمین اصلی که باعث کاهش مساحت زمین و یا دست و پا گیر شدن اجرای سازه اصلی می گردد و همچنین سرعت اجرای بالا و هزینه کم از مزایای این روش است. این روش احتیاج به فضای باز در اطراف زمین دارد لذا در زمین هایی که فضای کاری محدودی دارند از این روش نمی توان استفاده کرد.

سخن آخر

سازه های نگهبان از مهم ترین بخش های گودبرداری در ساختمان سازی هستند. انواع سازه های نگهبان با توجه به مؤلفه های مختلفی مانند ویژگی های خاک و گودبرداری به کار برده می شوند. مسرور خواهیم شد نظرات و پرسش های خود را در مورد این محتوا با ما در میان بگذارید.