دیوار حائل چیست و چگونه اجرا می‌شود؟

دیوار حائل را می‌توان بعنوان یکی از پرکاربردترین سازه‌های موجود در طرح‌ها و پروژه‌های راه و ساختمان نام برد.

این سازه مهندسی در بسیاری از پروژه‌های عمرانی چه به صورت دائم و چه موقت اجرا و مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.

دیوار حائل نیز مانند سایر سازه‌های مهندسی ممکن است از مصالح گوناگون ساخته شده باشد.

مصالح با توجه به کاربرد دیوار، شرایط محیطی، مقتضیات مالی، طول عمر مفید طرح و …. تعیین می‌گردد.

یکی از مصالح مورد استفاده در این دیوارها بتن می‌باشد که چه به صورت مسلح و یا غیرمسلح کاربرد دارد.

دیوارهای حائل بتنی غیرمسلح دارای ابعادی به مراتب بزرگتر از نوع مسلح آن می‌باشد که بسته به محدودیت‌های معماری و فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مطالب ذکر شده بیانگر محدوده وسیع کاربرد دیوارهای حائل بتنی در پروژه‌های عمرانی می‌باشد.

• دیوارهای برشی دارای عملکرد درون صفحه‌ای بوده در حالی که دیو‌ار حائل عمدتاً دارای عملکرد برون صفحه می‌باشد.
• بارهای وارده برای طراحی دیوار برشی عمدتاً لرزه‌ای ولی بارهای وارده برای طراحی دیو‌ار حائل عمدتا استاتیکی و گاهاً لرزه‌ای می‌باشد.
• راستای بار وارده بر دیوار برشی هم راستا با صفحه دیوار ولی راستای بارهای وارده بر دیو‌ار حائل عمود بر صفحه دیوار است.

 

• دیوار حا‌ئل وزنی
• دیوار حا‌ئل شمع‌دار
• دیوار حا‌ئل سپری
• دیوار حا‌ئل سپری مهار شده
• دیوار حا‌ئل مهار شده
• دیوار حا‌ئل طره‌ای
• دیوار حا‌ئل طره‌ای پشت بنددار
• دیوار حا‌ئل طره‌ای جلو بنددار
• دیوار حا‌ئل گابیونی
• دیوار حا‌ئل گهواره‌ای
• دیوار حا‌ئل مخزنی
• دیوار حا‌ئل میخکوب شده

دیواری که میزان ایستادگی خود در برابر نیروهای جانبی را به وسیله وزن خود تحمل می‌کند، دیوار حائل وزنی یا گرانشی می‌گویند.

این دیوار اغلب از بتن، آجر یا سنگ ساخته می‌شوند.

هنگام طراحی این نوع دیوار، نیروهای عرضی و واژگونی باید در نظر گرفته و آزمایش شوند.

برخی از دیواره‌های حائل گرانشی از ملات استفاده نمی‌نمایند و فقط به وزن خود متکی هستند، همانطور که در خصوص دیوارهای سنگی که به صورت خشک چینی اجرا می‌شوند.

دیوار وزنی سنگی، بلوکی یا آجری برای خاکریزهای ساده و دیوار وزنی بتن مسلح برای ساخت سد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در این نوع دیوار نگهدارنده، شمع‌ها را به عمق مشخصی می‌کارند تا نیروی‌های اصلی که به دیوار فشار وارده کرده را مهار کند.

در طراحی از نیروی متقابل برای از بین بردن نیروی بالایی وارده به شمع استفاده شده و مانع از کج شدن نوک شمع می‌گردد.

دیوارهای شمع دار المان‌های نگهدارنده سختی را در عمق خاکبرداری‌های وسیع ارائه می‌دهند که تقریباً هیچگونه مزاحمتی برای سازه‌های اطراف ایجاد نمی‌کنند.

بنابراین، این دیوار در کارهای موقتی یا دائمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

متریال شمع‌ها اغلب از تخته الوار، فولاد یا برخی اوقات بتن مسلح ساخته می‌شوند.

دیوار حائل سپری دیواری هست که انعطاف پذیری بالایی برخوردار بوده و از آنها برای سازه‌های لب ساحل و مهار خاک‌های نامناسب استفاده می‌گردد.

اجرای این دیوارها با استفاده از روش کوبشی اجرا شده و کار ساده‌ای می‌باشد.

پایداری این نوع دیوارها با استفاده از عمق دفن شده آنها در خاک و هم چنین مهارهایی که معمولا در راس دیوار استفاده می‌شوند، تامین می‌گردد.

طول مهارهای دیوار حائل سپری باید به گونه‌ای باشد که منطقه مقاوم ایجاد شده در جلوی مهاربندها با منطقه پشت دیوار تداخلی نداشته باشد.

برای دیواره‌های نگهدارنده با ارتفاع زیاد، میله‌ها یا کابل‌های بلند در اعماق زمین کاشته و انتهای آنها با استفاده از بتن مهار می‌شوند.

این دیوارها به عنوان میل مهار نیز شناخته می‌شوند.

آنها هنگامی کاربرد دارند که یک دیوار نگهدارنده با ضخامت کم مورد نیاز بوده و یا فضای لازم برای نصب انواع دیگر دیوارهای حائل محدود باشد.

ساخت این دیوارها برای خاک‌های سستی که بر روی سنگ‌های طبیعی قرار دارند، بسیار مؤثر هستند.

معمولاً در بخش‌هایی از ساخت و ساز بزرگراه‌ها برای جلوگیری از ریزش سنگ در جاده‌ها در اثر حوادث مختلف، از دیوار حائل مهارشده استفاده می‌گردد.

این دیوارها اغلب از بتن مسلح ساخته می‌شوند و از یک تیغه عمودی نازک و یک اسلب پایه تشکیل شده است.

اسلب خود به تنهایی به دو قسمت پاشنه و پنجه تقسیم می‌گردد.

پاشنه بخشی از پایه است که در زیر خاکریز قرار گرفته است.

این دیوار به بتن کمتری از دیگر دیوارهای نگهدارنده نیاز دارد، اما به ساخت و طراحی دقیق نیاز دارد.

معمولاً اجرای آن تا ارتفاع 4.5 متری عالی است.

این دیوارها می‌توانند از قبل در کارخانه به صورت پیش‌ساخته و در محل پروژه مونتاژ شوند، و یا اصلاً در محل کارگاه ساخته شوند.

هنگامی که ارتفاع دیواره نگهدارنده طره‌ای بیش از حدود 7 متر باشد، تهیه یک سیستم مهاربند عمودی، معروف به طره‌ای پشت بنددار، در کنار خاکریز و در بالای پاشنه اسلب مقرون به صرفه است.

طره‌های پشت بنددار، تیرهای مثلثی با عمق متغیر و عرض یکنواخت هستند که در یک فاصله منظم، تیغه و اسلب را به هم متصل می‌نمایند.

استفاده از این طره‌ها به کاهش ممان خمشی ناشی از فشار زمین یاری می‌نمایند.

این دیوار حائل به دلیل عملکرد فشار جانبی خاکریز بر روی پنجه اسلب، در معرض تنش قرار می‌گیرد.

بنابرین اندازه و تقویت بتن مسلح تیغه عمودی و اسلب در این دیوار بسیار مهم و لازم است.

هنگامی که تیرهای مثلثی در قسمت جلوی دیواره نگهدارنده قرار می‌گیرند بعنوان دیوار حائل طره‌ای جلو بنددار شناخته می‌شوند.

در این حالت، تیرهای مثلثی به جای پشت‌بند، دارای تیرهایی در جلو هستند.

عملکرد ساختاری تیغه عمودی همان است که در یک دیوار نگهدارنده پشت بنددار انجام می‌گردد.

با این حال، پاشنه اسلب مانند یک دیوار حائل طره‌ای عمل می‌نماید.

پنجه اسلب در امتداد طول دیواره بین تیرهای مهاری جلویی (جلو بنددار) به عنوان یک دال پیوسته عمل می‌نماید.

به دلیل فشار جانبی خاکریز بر روی تیغه عمودی و نیروی واژگونی خاک روی پنجه اسلب، تیرهای مهاری جلویی در معرض فشار قرار می‌گیرند.

گابیون‌ها، قفس‌هایی از سیم فولادی هستند که مملو از سنگ‌های معدنی یا سنگ‌های رودخانه هستند.

دیوار حائل گابیونی با استفاده از سیم‌های فولادی، سنگ‌ها را در پشت خود مهار و نگه می‌دارند.

این دیوارهای حائل برای حفظ خاک تا ارتفاعات کوچک 3-4 متر استفاده می‌شوند و به عنوان سازه‌هایی با دوام و انعطاف‌پذیر شناخته می‌شوند.

گابیون‌ها به ویژه در آنجا که دیوار نگهدارنده نیاز دارد تا مقدار زیادی آب را از خود عبور دهد، مانند سازه‌های هیدرولیکی جهت احیای زمین عمل می‌نمایند.

این یک ویژگی ارزشمند است، زیرا فشار هیدرواستاتیک هرگز در پشت یا زیر سازه ایجاد نمی‌گردد تا باعث خرابی کل ساختار گردد.

همین حضور جریان آب، باعث ایجاد پوشش گیاهی متنوع در بالای دیوار می‌گردد.

استفاده از پارچه فیلتر با گابیون برای جلوگیری از جاری شدن خاک و آب مجاور در داخل ساختار، لازم است.

گابیون‌ها ساختارهای منعطفی را تشکیل می‌دهند که بدون تغییر شکل، قادر به تحمل حرکت زمین هستند.

با توجه به سازگاری محیطی زیستی این دیوارهای سنگی به نسبت بتن، دیوار حائل گابیونی در خاکریزهای رودخانه‌ای که نیاز به یک محیط طبیعی با پتانسیل بالای رشد برای پوشش‌های گیاهی و زندگی اکولوژیکی است، محبوبیت بیشتری پیدا می‌نماید.

 

دیوار حائل گهواره‌ای از نوع دیوار حائل وزنی می‌باشد که با استفاده از قطعات چوب یا بتن پیش ساخته، فرآوری شده و درون آن با مصالح دانه‌ای متراکم پر می‌گردد.

ارتفاع این گونه دیوارها معمولا 6 تا 9 متر بوده و از آنها برای مکان‌هایی که تحت فشار جانبی کم تا متوسط قرار می‌گیرند، استفاده می‌گردد.

از ویژگی‌های اینگونه دیوارها می‌توان به انعطاف‌پذیری بالای آنها اشاره نمود.

ساخت دیوار حائل گهواره‌ای تقریبا آسان بوده و برای ساخت آن احتیاج به وسایل پیچیده نیست.

بطور کلی می‌توان گفت استفاده از این نوع دیوار حائل به منظور نگهداری خاکریز و برای جلوگیری از ریزش استفاده می‌گردد.

دیوار حائل مخزنی نیز به نوعی دیوار حائل وزنی به شمار می‌آید و در ساخت آنها از مخزن‌های فلزی یا بتنی استفاده می‌گردد.

دیوار حائل میخکوب شده یکی از عالی‌ترین و متداول‌ترین دیوارهای حائل می‌باشند.

در این نوع دیوار حائل، از پنل، بلوک‌های بتنی و دیواره‌های موقت استفاده می‌گردد.

• وجود خاک مرطوب در پشت دیوار حائل که سبب افزایش وزن و فشار به دیوار می‌گردد.
• عدم در نظر گرفتن سوراخ زهکشی بر روی دیوار.
• آبیاری شدن بیش از حد خاک پشت دیوار حائل فشار بیشتری به دیوار وارد می‌کند.
• بارگذاری اضافی یا بیش از حد بر روی دیوار حائل.
• طراحی نادرست که بر این اساس ممکن است دیوار حائل طوری طراحی نشده باشد که خاک را به درستی نگه دارد.
• خاک زیر دیوار در حال حرکت یا لغزش باشد.
• پس از ساخت دیوار، پیمانکار پیش از موعد گیرش بتن، پشت دیوار را مجدداً پر کرده باشد که در این صورت، امکان ترک خوردگی دیوار وجود دارد.

• اگر ترک موجود خیلی شدید نیست، بگذارید باشد و دیوار را برای حرکت و ترک‌های اضافی پایش نمایید.
• شرایط زهکشی را بهبود ببخشید.

اگر زهکشی پشت دیوار ضعیف بوده و آب در پشت دیوار جمع می‌شود ممکن است که بهبود زهکشی به شرایط موجود کمک کند.

• سوراخ‌های زهکشی در دیوار ایجاد کنید یا سوارخ‌های موجود را بهبود ببخشید.

در نزدیکی قسمت پایین دیوار حائل، حفاری سوراخ‌هایی به فواصل حدود 80 سانتیمتر از یکدیگر می‌تواند کمک کند.

این سوراخ‌ها باعث می‌شود قسمتی از آبی که در پشت دیوار در حال جمع شدن هستند، تخلیه شده و در نتیجه فشاری که بر روی دیوار وارد می‌شود، کاهش یابد.

• در صورت امکان بخشی خاکی پشت دیوار حائل را برداشته و یا ارتفاع خاک را در پشت دیوار پایین بیاورید.
• دیوار حائل موجود را تقویت کنید.

دیوار باید از لحاظ ساختاری قادر به مقاومت در برابر فشار وارد شده به آن باشد.

دیوار باید به اندازه‌ای متناسب باشد که با فشار جانبی واژگون نگردد.

نباید با فشار جانبی دیوار حرکت یا لغزش جانبی داشته باشد.

وزن دیوار به همراه نیروی ناشی از فشار زمین که بر روی آن اعمال می‌گردد، نباید بیشتر از ظرفیت تحمل ایمن خاک باشد.

جلوگیری از تجمع آب در پشت دیواره حائز اهمیت است.

باید با تهیه حفره‌هایی مقدار آب اضافی تخلیه گردد.

دیوارهای حائل سنگی یا بلوکی باید دارای اتصالات انبساطی باشند که در فاصله 6 تا 9 متری از یکدیگر قرار بگیرند.

• وزن خود دیوار
• فشار عمودی زمین (روی پنجه و پاشنه دیوار نگهدارنده)
• فشار جانبی زمین (فشار فعال، منفعل یا هنگام سکون)
• بار زنده عمودی
• بار زنده مستقیم افقی
• فشار آب افقی
• شناوری یا جابجایی به دلیل سطح سفره آب زیرزمینی

دیوارهای حائل، سیل بند و ساحلی باید برای ترکیبات مختلف بارگذاری طراحی شوند.

• ترکیبات بار گذاری دیوار حائل:

1. بارهای عادی
2. بارهای غیر عادی
3. بارگذاری زلزله

• ترکیبات بارگذاری دیوارهای سیل بند:

1. بارگذاری سیل طراحی
2. آب تا بالای دیوار
3. بارگذاری زلزله
4. بارهای آنی حین اجرا

• ترکیبات بارگذاری دیوارهای ساحلی:

1. بارگذاری موج شکسته
2. بارگذاری موج در حال شکست
3. بارگذاری موج نشکسته
4. بارگذاری زلزله
5. بارهای کوتاه مدت حین ساخت
6. بارگذاری باد

ایجاد سدی مستحکم که بتواند توده خاک و منبع فروانی از آب یا هر ماده دیگری را نگه داشته و به شیوه‌ای ساختاری طراحی شده باشد، نشان از اهمیت وجود انواع دیوار حائل دارد.

یقیناً در بسیاری از پروژه‌های عمرانی اعم از راهسازی، سدسازی و موارد دیگر، وجود مکانیزم‌های مهاری همانند دیوار حائل، لازم است.

لازمه این مهم، آنالیز هر چه بیشتر شرایط زمین شناختی و تحلیل دقیق آن برای میل به بهره‌وری بالا به وسیله این دیوارهاست.

 

انتخاب دیوار حائل مناسب، مستلزم تعیین روندی معقول و تدوین خط‌ مشی مشخص است.

بدیهی است تصمیم نهایی در انتخاب نوع معینی از دیوارهای حایل نیاز به بررسی‌های اقتصادی، فنی، امکان اجرا، اجتماعی و … دارد.

موارد مد نظر:

• ارتفاع متوسط دیوار (با توجه به ارتفاع خاک‌ریز، برش یا شیب)
• مساحت دیوار
• تغییرات امتداد دیوار در جهات افقی و قائم
• موقعیت شیب یا برش مورد نظر ‌
• موقعیت محل احداث دیوار نسبت به سایر سازه‌های مجاور ‌
• نوع و بزرگی بارهای ناشی از ساختمان‌ها و سازه‌های مجاور محل احداث دیوار
• شرایط تحت الارضی و نوع پی مورد نیاز (سطحی یا عمیق) با توجه به جنس خاک ‌
• موقعیت سطح آب زیرزمینی، نوسانات آن، شرایط جزر و مد آب در مجاورت دیوار ‌
• مقدار تغییر مکان قابل قبول زمین حین ساخت و دوران بهره‌برداری و اثرات جابجایی دیوار ‌بر سازه‌های مجاور
• جنس خاک‌ریز پشت دیوار ‌
• چگونگی تامین مصالح مناسب برای خاک‌ریز پشت دیوار ‌
• موقت یا دائمی بودن دیوار
• نوع و مقدار بارگذاری خارجی ناشی از سربارها ‌
• وضعیت لرزه‌خیزی منطقه ‌
• تجارب محلی بویژه در اجرا ‌
• آیین نامه یا دستور العمل طراحی و اجرا ‌
• نوع وسایل و ابزار موجود برای ساخت و ساز ‌
• مقدار سرمایه‌گذاری موجود برای تامین هزینه‌ها
• اهمیت پروژه ‌
• فضای موجود برای ساخت و ساز ‌
• مسائل اجتماعی و محیطی محل پروژه ‌
• اداره کردن ترافیک هنگام ساخت‌
• ظاهر و نمای دیوار‌
• عمر مفید و مسائل نگهداری در دوران بهره‌برداری

• خاکریزها
• دیوار زیرزمین
• دیوار ساحلی
• سازه‌های نگهبان
• راهسازی
• سدسازی
• پل‌سازی

در پروژه‌های فاز ۲ که سازمان نظام مهندسی کنترل می‌کند، طراحی و اجرای دیو‌ار حائل برای زیر زمین‌ها (حداقل زیر زمین ۲- به پایین) را الزامی می‌کند.

معمولاً سازندگان نسبت به اجرای دیو‌ار حائل ذهنیتی منفی دارند.

به این بهانه که اجرای دیوار حائل هزینه بر و سخت است، زیر بار آن نمی‌روند.

به همین دلیل، در بسیاری از پروژه‌ها، حتی با داشتن ۲ یا ۳ طبقه زیرزمین، شاهد آن هستیم که دیو‌ار حائل، اصلا طراحی نمی‌شود.

اگر طراح سازه‌ای هستید، که بیشتر از یک زیرزمین دارد، حتماً در زیرزمین‌ها از دیو‌ار حائل سازه‌ای استفاده کنید.

ساختمان‌هایی نیز، که یک زیرزمین ولی ارتفاع آن از ۳ متر بیشتر است، بهتر است از دیوار بتنی استفاده کنیم.

 

در مبحث هفتم و نهم مقررات ملی ساختمان، به دیو‌ار حائل پرداخته شده ولی در رابطه با الزام اجرای دیو‌ار حائل سازه‌ای در زیرزمین‌ها، بندی نیامده است.

این موضوع شاید یکی از نقص‌های قانون در این زمینه باشد.

زیرا دیو‌ار حائل یک سازه نگهبان دائم برای ساختمان محسوب می‌شود.

چطور می‌شود که در مقررات ملی ساختمان برای سازه نگهبان‌های موقت الزام وجود دارد ولی برای دیو‌ار حائل الزامی وجود ندارد.

آب‌بندی مخزنی

به عنوان اولین و پایه‌ای ترین روش آب‌بندی دیوار حائل می‌توان به روش آب‌بندی مخزنی اشاره کرد.

در این روش با در نظر گرفتن فشار هیدرواستاتیک آب و طراحی سازه زیرزمینی براساس وجود آن از ترکیب آب‌بند‌های غشائی مناسب با پایدارسازی به همراه بتن آب‌بند استفاده می‌گردد که در آن آب‌بندهای غشائی نقش محافظت از سازه در مقابل شرایط تهاجمی محیطی را دارا بوده و وظیفه اصلی آب‌بندی با بتن می‌باشد.

این روش آب‌بندی نسبت به سطح آبی که پروژه در آنجا واقع شده است به  3 روش قابل انجام است:

• روش ECO:

این روش در پروژه‌هایی که سطح آب در طولانی مدت پایین‌تر از کف فونداسیون قرار داشته و صرفاً نیاز به کنترل نم و رطوبت خاک دارند (Damp proofing) استفاده می‌شود.

بهره‌گیری از یک لایه آب‌بند غشائی مناسب به تنهایی توجیه فنی داشته و به لحاظ اقتصادی هزینه ناچیزی دارد.

• روش MODERATE:

این روش که در آب‌بندی یک روش کاملا متوسط است می‌تواند فشار هیدرواستاتیک آب را تا ارتفاع محدودی کنترل نماید.

در این روش یک لایه آب‌بند غشائی مناسب به همراه بتن آب‌بند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• روش PRO:

مصالح آب‌بندی غشائی مورد استفاده در این روش با ایجاد چسبندگی بسیار مناسب با سازه باعث می‌شوند تا در صورت ایجاد هرگونه سوراخ شدگی، نشت به صورت کاملاً موضعی و محدود باشد که بتن آب‌بند مورد استفاده کاملاً در مقابل آن ایستادگی خواهد کرد.

این مصالح از جدیدترین نسل آب‌بندهای غشائی بوده و از ضرایب اطمینان بسیار بالایی برخوردارند.

همچنین علاوه بر ارائه جزئیات فنی نصب، طرح اختلاط و اجرا خدماتی همچون نظارت و پایش نیز در این روش ارائه می‌گردد.

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد

نویسنده : سیدعلی منتظری

منبع : بخش مقالات تخصصی سایت استوارسازان

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد