سازه نگهبان روشی برای پایدارسازی دیواره های محل گودبرداری است که به منظور جلوگیری از پیامدهای ریزش احتمالی کاربرد دارد. این سازه با ایجاد تکیه‌گاه مناسب برای خاک، مانع از جا به جایی و فرو ریزش دیواره های گود شده و ایمنی پروژه های ساختمانی را تضمین می‌کند. استفاده از روش های مختلف سازه نگهبان، بسته به عمق گودبرداری و شرایط زمین شناسی، مانع خسارات جانی و مالی ناشی از ریزش شده و روند ساخت و ساز را تسهیل می کند. در ادامه، به صورت تخصصی و همه جانبه، سازه نگهبان را بررسی می کنیم.
فهرست مطالب
منظور از گودبرداری و سازه های نگهبان چیست؟
گودبرداری فرآیندی است که در طی آن خاک یا سنگ از یک محل مشخص برداشته می شود تا فضا برای احداث سازه های جدید فراهم گردد. برای انجام یک گودبرداری ایمن، لازم است وضعیت زمین به دقت بررسی شود تا از درک و فهم مناسب شرایط ژئوتکنیکی اطمینان حاصل گردد. یکی از چالش های گودبرداری، مقابله با فشار جانبی خاک است که در صورت نبود اقدامات مناسب، ممکن است منجر به ریزش خاک شود. در این راستا، سازه های نگهبان به کار گرفته می شوند تا با ایجاد محصور شدگی مناسب، از تغییر شکل دیواره های گود جلوگیری کرده و موجب توزیع تنش یکنواخت در خاک شوند.
آنچه که باید درباره سازه نگهبان بدانید
سازه نگهبان، مجموعه ای از تدابیر مهندسی است که برای پایدارسازی خاک در حین گودبرداری مورد استفاده قرار می گیرند و مانع از ریزش دیواره ها و آسیب به سازه های مجاور می شود. این سازه ها بسته به شرایط پروژه و میزان خطرپذیری گودبرداری، شامل المان های دائم و یا موقتی است. المان های موقتی در پروژه هایی استفاده می شوند که پس از اتمام عملیات ساخت، دیگر نیازی به آن ها نیست، در حالی که المان های دائم جزئی از ساختار نهایی ساختمان محسوب شده و در پایداری کلی بنا نقش دارند. از جمله متداول ترین انواع سازه های نگهبان، دیوار حایل است که با جلوگیری از رانش خاک، توزیع مناسب نیروهای وارد بر گود را فراهم ساخته و شرایط ایمن تری برای اجرای پروژه ایجاد می‌کند.
اهمیت سازه نگهبان
بدون استفاده از سازه های نگهبان، دیواره های گود تحت فشارهای جانبی خاک دچار رانش شده و منجر به آسیب های جانی و مالی خواهد شد. به زبان ساده تر اینکه، سازه نگهبان مانع از سقوط و ریزش خاک به داخل گودبرداری می شود که در غیر این صورت با آسیب به سازه های مجاور و تأسیسات زیرزمینی همراه خواهد بود.
سازه های نگهبان به جهت حفظ ایمنی کارگران و مهندسان در حین عملیات گودبرداری اهمیت زیادی دارند و از بروز حوادث ناگوار جلوگیری می‌کنند.
این سازه ها از آسیب به ساختمان ها و سازه های اطراف گودبرداری جلوگیری کرده و موجب حفظ استحکام آن ها می شوند.
لازم به ذکر است که سازه های نگهبان روند ساخت و ساز را تسهیل کرده و تأخیرات ناشی از بروز مشکلات خاکی را کاهش می دهند.
این سازه ها از آسیب به تأسیسات و لوله های زیرزمینی که در نزدیکی محل گودبرداری قرار دارند، جلوگیری می‌کنند.
با استفاده از سازه های نگهبان، احتمال بروز مشکلات و نیاز به تعمیرات بعدی کاهش قابل توجهی خواهد داشت. در نتیجه، منجر به صرفه جویی در هزینه های پروژه می شود.
معرفی انواع سازه نگهبان
دیوار های حایل یکی از رایج ترین انواع سازه های نگهبان هستند که با هدف جلوگیری از رانش خاک و حفظ پایداری دیواره های گودبرداری استفاده می شوند. این دیوارها از مواد مختلفی مانند بتن، فولاد یا سنگ ساخته شده و به صورت دائم یا موقت به کار می روند. دیوار حایل در گودبرداری های عمیق یا در مناطقی که فشار خاک زیاد است، نصب می شود. این دیوارها به طور مستقیم از دیواره گود حمایت می‌کنند و در بسیاری از موارد با روش های دیگر مانند نیلینگ یا پایل‌گذاری ترکیب می شوند تا ایمنی بیشتری به وجود آید.
نیلینگ (Nailing)
در این روش، میله های فولادی به صورت مورب به داخل دیواره گود نصب می شوند و موجب ایجاد تکیه‌گاهی برای خاک خواهند شد. این میله ها به طور موقت یا دائم برای تثبیت دیواره نقش دارند و فشارهای جانبی خاک را توزیع می‌کنند. شایان ذکر است که این روش در گودبرداری های عمیق و در مناطقی با خاک نرم یا سست نیز عالی عمل می کند. نیلینگ مزیت هایی مانند نصب سریع و هزینه های نسبتاً کم را به همراه دارد.
پایل ها (Piles)
پایل‌گذاری به این صورت است که سازه های بلند و مقاوم به نام پایل ها به عمق زمین رانده می شوند تا خاک زیرین را تثبیت کرده و از فشار جانبی جلوگیری کنند. پایل ها از فولاد یا بتن ساخته می شوند و بسته به نیاز پروژه، به عنوان پشتیبانی دائم یا موقت عمل می کنند.
شمع گذاری (Sheeting)
در روش شمع‌گذاری، صفحات فولادی یا بتنی به طور عمودی در دیواره گود نصب می گردند. این صفحات به طور مستقیم در برابر فشارهای جانبی خاک مقاوم عمل می کنندو از ریزش خاک به داخل گود جلوگیری به عمل می آورند. شمع‌گذاری در گودبرداری های کم عمق یا در مناطقی که نیاز به اقدامات سریع و موقت ضروری است، استفاده می شود. این روش نسبتاً اقتصادی است و امکان اجرای سریع را ممکن می سازد.
مهارهای متقابل (Bracing)
از تیرها و میله های فولادی یا چوبی با هدف ایجاد چارچوب مقاوم بهره می برند که دیواره های گود را تقویت کرده و از ریزش خاک جلوگیری می‌کند. این مهارها با توزیع فشارهای جانبی خاک، موجب پایداری دیواره ها در حین عملیات گودبرداری خواهد شد.
کاهنده فشار جانبی (Tiebacks)
در لیست معرفی انواع سازه نگهبان، روش کاهنده فشار جانبی نیز به چشم می خورد. به این ترتیب که کابل های فولادی یا میله های فلزی به منظور ایجاد اتصال بین دیواره های گود و نقاط مقاوم تر در خاک یا سازه های اطراف کاربرد دارند. مهم ترین ویژگی این کابل ها در این است که فشارهای جانبی خاک را به سازه های دیگر انتقال داده د و برای تثبیت دیواره های گود مهم هستند.
پانل های دیواری پیش ساخته (Precast Walls)
پانل های دیواری پیش‌ساخته از دیگر روش های استفاده شده در سازه نگهبان است که به طور معمول برای گودبرداری های کم عمق تا متوسط ترجیح داده می شود. این پانل ها که از بتن ساخته می شوند، پیش از نصب در کارخانه تولید شده و به طور سریع در محل پروژه نصب می شوند.
سازه نگهبان خرپایی
سازه نگهبان خرپایی از اعضای خرپایی تشکیل می شوند که به شکل عمده از اتصال تیرها و ستون ها به هم به دست می آیند تا یک ساختار مقاوم در برابر فشارهای جانبی خاک ایجاد کنند. در این سیستم، خرپا به شکل یک ساختار سه بعدی عمل کرده و نیروهای وارد بر دیواره های گود را توزیع می‌کند. ساختار خرپایی از ترکیب اعضای عمودی، افقی و مورب تشکیل شده که به صورت مثلثی یا هندسی خاص طراحی می شوند. مزایای این سیستم عبارتند از:
- کاهش هزینه‌ها در مقایسه با روش های دیگر مانند دیوار حایل.
- انعطاف پذیری بالا در طراحی برای شرایط مختلف خاک.
- پایداری و استحکام زیاد در برابر فشارهای جانبی خاک.
سازه نگهبان سپر گونه
سازه نگهبان سپرگونه از سپرهای فلزی یا بتنی با هدف جلوگیری از ریزش خاک بهره می برد. در این روش، سپرها به صورت عمودی در محل گودبرداری قرار داده می شوند و نقش دیوارهای نگهبان را بر عهده دارند تا از دیواره گود در برابر فشارهای جانبی خاک و نیروهای وارد بر گود محافظت به عمل بیاید. از آنجا که این سازه ها برای پایدارسازی موقت طراحی می شوند، پس از اتمام پروژه یا زمانی که نیاز به ساخت دیوارهای دائم وجود داشته باشد، به راحتی برداشته می شوند. ویژگی های سازه نگهبان سپرگونه شامل:
- نصب سپرهای فلزی یا بتنی به سرعت انجام می شود و در پروژه های با زمان محدود مفید خواهد بود.
- این نوع سازه نگهبان توانایی تحمل فشارهای جانبی زیاد و جلوگیری از ریزش خاک را دارد.
- با استفاده از این سیستم، خطرات ناشی از تغییرات ناگهانی زمین شناسی یا نشست خاک کاهش قابل توجهی پیدا می کند.
- از این نوع سازه می توان در انواع مختلف خاک ها و برای گودبرداری هایی با عمق های متفاوت استفاده کرد.
اجرای سازه نگهبان به روش مهاربندی یا انکراژ
اجرای سازه نگهبان به روش مهاربندی یا انکراژ از تکنیک های پیشرفته و کارآمد در پایدارسازی دیواره های گودبرداری عمیق به شمار می رود و در شرایط پیچیده ژئوتکنیکی و خاک های سست، اهمیت زیادی دارد. روش اجرا به این صورت است که از سیستم های انکراژ به منظور انتقال بارهای جانبی خاک به لایه های مقاوم تر یا سازه های مجاور استفاده می شود. این سیستم دربرگیرنده میله های فولادی یا کابل های کششی است که به صورت مورب در دیواره گود قرار می گیرند و به نقاط مقاوم در خاک یا سازه های اطراف متصل می شوند.
مراحل اجرای روش مهاربندی یا انکراژ
اولین گام در اجرای این سیستم، انجام مطالعات دقیق ژئوتکنیکی و طراحی مهندسی بر اساس ویژگی های خاک، عمق گود و فشارهای جانبی وارده است. این اطلاعات در جهت تعیین ابعاد و تعداد میله های انکراژ و موقعیت دقیق آن ها مهم است.
پس از مطالعات اولیه، عملیات گودبرداری آغاز شده و دیواره گود به دقت حفر می شود تا فضای کافی برای نصب سیستم های انکراژ ایجاد گردد. در این مرحله، نیاز به حفاظت اولیه از دیواره های گود با استفاده از روش هایی چون شمع گذاری یا پانل های پیش ساخته وجود دارد.
میله های انکراژ به صورت مورب در دیواره گود نصب می شوند. هدف این است که نیروهای جانبی وارد بر دیواره گود را جذب کرده و از حرکت خاک جلوگیری کنند.
اتصال مهارها با هدف تقویت بیشتر سیستم، کابل‌های فولادی یا مهارهای کششی به انتهای میله ها انجام می گیرد.
اجرای سازه نگهبان به روش دوخت به پشت
در وهله اول لازم است که یک مطالعه دقیق ژئوتکنیکی انجام شود تا مشخص گردد که خاک در چه عمقی و با چه ویژگی هایی به طور مؤثر می تواند تحت تاثیر نیروی کششی و کشش قرار گیرد. پس از انجام تحلیل ها، دیواره گود به دقت حفر می شود. علت این است که لایه های مقاوم خاک که قابلیت تحمل نیروهای کششی را دارند، شناسایی شود. حال، نوبت به این می رسد که میله های فولادی یا کابل های کششی به شکل افقی یا مورب به پشت دیواره گود نصب شوند. در مرحله بعد، این میله ها یا کابل ها مهار می شوند تا فشارهای وارده به خوبی جذب و توزیع گردد.
عوامل موثر بر انتخاب سازه نگهبان
خاک یکی از مهم ترین عوامل در انتخاب نوع سازه نگهبان است. ویژگی های مختلف خاک مانند نوع خاک (رمل، لای، رس)، مقاومت خاک، آبخوانی و شرایط هیدروژئولوژیکی تأثیر زیادی بر انتخاب نوع سیستم نگهدارنده دارند. به این ترتیب که در خاک های رسی با مقاومت پایین، به سازه نگهبان هایی نیاز است که بتوانند فشارهای جانبی بالای خاک را تحمل کنند. در خاک‌های ماسه ای که خاصیت زهکشی دارند، روش های خاصی برای مهار فشار آب در خاک و جلوگیری از ریزش آب مورد استفاده قرار می گیرند.
تاثیر عمق گودبرداری بر انتخاب سازه نگهبان
در گودبرداری های کم عمق، استفاده از روش های ساده مانند دیوار حایل یا پانل های پیش ساخته کافی خواهد بود. اما در گودبرداری های عمیق که فشارهای جانبی بیشتر است، نیاز به سیستم های پیچیده‌تر از جمله مهاربندی، انکراژ یا سازه های خرپایی ضروری است.
موقعیت و دسترسی به محل پروژه
در صورتی که پروژه در مناطق شهری یا با محدودیت فضا قرار داشته باشد، نیاز به سازه های نگهبانی است که کمترین اشغال فضا را به همراه دارند. در مناطق شلوغ شهری با محدودیت فضا، غالبا از سیستم هایی مانند انکراژ یا سیستم های دوخت به پشت بهره می برند. این در حالی است که در مواقعی که دسترسی به محل گودبرداری مشکل است، روش های ساده تر و قابل حمل، از جمله پانل های پیش ساخته فلزی، مفید خواهد بود.
زمان پروژه
زمان اجرای پروژه نیز به نوبه خود تأثیر زیادی در انتخاب سازه نگهبان دارد. چنانچه نیاز به نصب سریع سیستم نگهدارنده باشد، انتخاب روش های ساده تر و سریع تر مانند سازه های خرپایی یا سازه های سپرگونه بهتر است. در پروژه هایی با زمان محدود، روش هایی که نیاز به نصب و ساخت طولانی ندارند، به کار می آیند.
شرایط محیطی و آب‌وهوایی
شاید عجیب به نظر برسد اما شرایط محیطی و تغییرات آب و هوایی در انتخاب نوع سازه نگهبان مهم هستند. در مناطقی که بارش باران زیاد یا سطح آب زیرزمینی بالا دارند، کمک گرفتن از سیستم های مقاوم در برابر آب یا روش های مهاربندی که از نفوذ آب جلوگیری می کنند، کاربردی خواهد بود. همچنین، در مناطقی که بادهای شدید یا نوسانات دمایی زیاد دارند، انتخاب مواد مقاوم و مناسب برای شرایط آب و هوایی حائز اهمیت است.
بررسی ایمنی و مقررات ساخت
ایمنی پروژه و رعایت مقررات ساخت محلی و بین المللی در لیست عوامل مهم در انتخاب سازه نگهبان قرار می گیرند. در تعدادی مناطق خاص، الزامات خاصی برای نحوه نصب و نوع سیستم های نگهدارنده وجود دارند. این الزامات شامل شرایط فنی، ایمنی کارگران و الزامات زیست محیطی هستند.
در انتخاب سازه نگهبان مناسب، یک سری عوامل مهم از جمله ویژگی‌های خاک، عمق گودبرداری، هزینه ها و شرایط محیطی نقش دارند. اینجاست که برای انتخاب بهترین روش باید تمام این عوامل را به دقت مورد ارزیابی قرار داد. لازم به ذکر است که نوع پروژه و بارهایی که به دیواره گود وارد می شود، نقش کلیدی در انتخاب نوع سازه نگهبان دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر می توانید با کارشناسان مجموعه فروشگاهی استیل رویش تماس حاصل نمایید.
