موارد استفاده از انواع سازه نگهبان استوارسازان

آشنایی با انواع سازه نگهبان به همراه اجرای آنها

سازه نگهبان چیست

سازه نگهبان:

در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی لازم است که زمین به صورتی خاکبرداری شود که جداره‌های آن قائم یا نزدیک به قائم باشد.

این کار ممکن است به منظور احداث زیر زمین، کانال، منبع آب و .. صورت گیرد.

فشار جانبی وارد بر این جداره‌ها ناشی از رانش خاک بر اثر وزن خود آن و نیز سربارهای احتمالی روی خاک کنار گود می‌باشد.

این سربارها می‌توانند شامل خاک بالاتر از تراز افقی لبه‌ی گود، ساختمان مجاور، بارهای ناشی از بهره‌برداری از معابر مجاور و … باشند.

به منظور جلوگیری از ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از این خاکبرداری، سازه‌های موقتی را برای مهار ترانشه اجرا می‌کنند که به آن سازه نگهبان می گویند.

متدوال‌ترین روش‌های سازه نگهبان

  1. روش سپرکوبی
  2. روش خرپایی
  3. نیلینگ و انکراژ

بررسی روش سپرکوبی

در این روش، ابتدا در طرفین گود سپرهایی را می‌کوبیم و سپس خاکبرداری را شروع می‌کنیم.

پس از آنکه خاکبرداری به حد کافی رسید در کمرکش سپرها و بر روی آنها، تیرهای پشت بند افقی را نصب می‌کنیم.

سپس قیدهای فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه‌ی سپرها به این پشت بندهای افقی وصل می‌کنیم.

این روش برای اجرای کانال‌ها، به ویژه با طول‌های زیاد و نیز برای عرض‌های کم بسیار مناسب است.

به هر سازه نگهبانی که شرایط زیر را داشته باشد، سپر اطلاق می‌گردد:

  • عضوی فلزی، بتنی یا … در زمین کوبیده شود.
  • عضو دارای مقطع لاغر و وزن کم باشد به طوری که در پایداری گود نقشی بازی نکند.

سپرکوبی کاربردهای گسترده‌ای دارد.

به عنوان نمونه می‌توان از کاربرد این روش در دریچه‌های دریایی، دیوار حائل در فضاهای محدود و حوضچه خشک نام برد.

حوضچه خشک جهت خشک کردن محل ساخت شالوده سازه‌هایی مثل پایه پل‌ها، بندرها، سازه‌های زیرزمینی، اسکله‌ها و سدها استفاده می‌گردد.

حوضچه‌های خشک معمولاً به شکل مستطیلی یا دایره‌ای هستند.

سپرکوبی با مصالح مختلفی انجام می‌گیرد.

مصالح انتخابی به متغیرهای مختلفی بستگی دارد که مقاومت و شرایط محیطی دو متغیر مهم در انتخاب مصالح سپرکوبی می‌باشد.

طراح می‌بایست خوردگی مصالح و اثرات آنها بر روی سازه اصلی را در نظر داشته باشد.

روش سپرکوبی جهت سازه نگهبان دائم و موقت قابل استفاده می‌باشد.

بیشتر سازه‌های دائم از جنس فولاد یا بتن هستند.

تحت شرایط معمولی علیرغم عمر مفید بهره‌برداری بالای بتن، در مقایسه با فولاد هزینه اولیه نسبتاً بالایی دارد.

البته عمره مفید بهره‌برداری فولاد هم با طراحی مناسب، بالا می‌باشد.

نصب سپرهای بتنی سخت‌تر از سپرهای فولادی است.

در صورت استفاده از سپرکوبی به صورت سازه نگهبان دائم، می‌بایست حفاظت کاتودیک جهت جلوگیری از خوردگی استفاده گردد.

روش سپرکوبی بهینه و مقرون به صرفه نسبت به دیوار حائل بتنی و دیوار بتنی سکانت می‌باشد.

در روش سپرکوبی نیاز به گیرش بتن نیست و می‌توان گودبرداری را بعد از اتمام کوبش سپرها شروع کرد.

بنابراین زمان اجرای پروژه نسبت به روش‌های مشابه کمتر می‌باشد.

بررسی سازه نگهبان روش سپرکوبی - استوارسازان

تاریخچه روش سپرکوبی

از قدیم الوارهای چوبی جهت ایجاد دیوار حائل یا سد استفاده می‌گردید.

با این حال روش سپرکوبی جدید است و  بیش از ۱۰۰ سال قدمت ندارد.

شاید بتوان گفت از دهه ۱۹۷۰ به بعد تقریباً نوع و مصالح این روش تغییرات عمده‌ای را در برداشته است.

انواع روش سپرکوبی

سپر چوبی:

سپرهای چوبی جهت پایدارسازی موقت دیواره‌های کم عمق، با طول کم و دارای سربار سبک استفاده می‌گردد.

البته در این گونه دیواره‌ها اگر نفوذ آب یک عامل مهم و حیاتی باشد، سپر چوبی پیشنهاد مناسبی نمی‌باشد.

نحوه اتصال سپرهای چوبی به صورت مختلفی از جمله کام و زبانه می‌باشد.

سپر بتنی:

سپرهای بتن مسلح به صورت پیش ساخته تهیه می‌گردند و معمولاً به صورت کام و زبانه به یکدیگر متصل می‌شوند.

عموماً جهت پایدارسازی دائم خاکریز رودخانه‌ها، کانال‌ها و سازه‌های آبی دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سپر فلزی:

فولاد یکی از مصالح مرسوم جهت ساخت سپر می‌باشد که دارای مزیت‌های زیر می‌باشد:

  • مقاومت قابل قبول
  • آب بندی مناسب
  • امکان افزایش طول با استفاده از جوشکاری و پیچ
  • امکان اتصال از طریق قفل شدن با یکدیگر

سپرهای فلزی که جهت پایدارسازی موقت استفاده شده‌اند، ممکن است بعد از اتمام پروژه خارج شوند و برای مصارف دیگری به کار روند.

البته گاهی اوقات هم برای همیشه داخل زمین خواهند ماند.

مقاطع سپرهای فلزی متداول شکل‌های مختلفی می‌توانند داشته باشند که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می‌گردد:

) Z شکل (Z-type Sheet Piles):

شکل این مقاطع مانند حرف Z الفبای انگلیسی می‌باشد.

محل قفل شدن این سپرها به یکدیگر از تار خنثی دور می‌باشد تا از انتقال برش اطمینان حاصل شود و نسبت مقاومت به وزن افزایش یابد.

این نوع سپر متداولترین نوع سپر در شمال آمریکا می‌باشد و برای کاربردهای فراوانی قابلیت استفاده دارد.

سپر Z شکل سازه نگهبان سپرکوبی - استوارسازان

  • جان تخت (Flat Web Sheet Piles):

کارکرد این نوع سپر با سپرهای دیگر متفاوت است.

اکثر سپرها توسط مقاومت خمشی و سختی خمشی، آب یا خاک را نگه می‌دارند.

ولی سپرهای جان تخت به صورت دایره‌ای یا قوسی سلول‌های گرانشی (gravity cells) درست می‌کنند.

این سلول‌ها توسط مقاومت کششی قفل‌ها در کنار یکدیگر باقی می‌مانند.

مقاومت کششی قفل و چرخش مجاز قفل دو مشخصه اصلی طراحی این نوع از سپرها می‌باشد.

این نوع سلول‌ها می‌توانند قطر بزرگ و ارتفاع زیاد داشته باشند و در مقابل فشارهای زیاد مقاومت کنند.

سپر تخت شکل سازه نگهبان سپرکوبی - استوارسازان

  • U شکل:

سپرهای U شکل فولادی همانند سپرهای Z شکل، جلوی آب یا خاک را می‌گیرند تا به داخل محدوده گودبرداری وارد نشوند.

تنها تفاوت سپرهای U شکل در این است که بر خلاف سپرهای Z شکل قفل آنها بر روی تار خنثی قرار دارد.

قرار گرفتن قفل این سپرها در مرکز سطح دیوار، بازده این مقطع را کاهش میدهد و به خاطر مشکلاتی در انتقال برش باعث کاهش مشخصات این مقطع شود.

سپر U شکل سازه نگهبان سپرکوبی - استوارسازان

  • سپر ماهیتابه‌ای:

سپر ماهیتابه‌ای شکل به صورت سرد نورد می‌گردد و از سپرهای دیگر فلزی کوچکتر است و برای سربارهای کم و سبک کاربرد دارد.

این نوع سپرها اغلب جهت نهرهای زهکشی، دیوار حائل خانه‌های مسکونی و زمین‌های گلف استفاده می‌گردد.

سپر ماهیتابه‌ای شکل سازه نگهبان سپرکوبی - استوارسازان

طراحی روش سپر کوبی

مقاومت خمشی و سختی خمشی از ملاحظات اولیه جهت طراحی روش سپرکوبی می‌باشد.

سختی خمشی سپرها به عنوان ورودی به نرم افزارهای ۲ بعدی و ۳ بعدی داده می‌شود و بر اساس سربار موجود و مشخصات خاک، سپر و فاصله آن طراحی می‌گردد.

روش اجرای سپر کوبی

  • کوبش یا حفاری:

جهت پایدارسازی گود می‌بایست ابتدا با توجه به شرایط خاک دور تا دور گود را سپرکوبی کرد.

در صورتی که خاک سخت باشد و امکان کوبش نباشد، ابتدا باید حفاری کرد و سپس سپر را داخل گمانه حفر شده قرار داد.

  • خاک‌برداری:

بعد از کوبش سپرها تا عمق مناسب تعیین شده در نقشه‌ها، نوبت به خاک‌برداری می‌رسد.

خاک‌برداری تا تراز کف گود انجام می‌گردد.

  • کمرکش افقی:

با توجه به شرایط خاک و عمق گود امکان دارد اعضای افقی در ترازهای متفاوتی به عنوان کمرکش قرار داده شوند تا تغییر مکان‌ها را محدود کنند.

  • میخ‌کوبی یا مهارگذاری:

همچنین با توجه به شرایط خاک و عمق گود امکان دارد جهت محدود کردن تغییر مکان‌ها، این روش با روش‌های دیگر پایدارسازی مثل مهارگذاری ترکیب شود.

کاربرد روش سپر کوبی

  • دریچه‌های دریایی
  • حوضچه خشک
  • دیوار حائل
  • پایدارسازی دائم خاکریز رودخانه‌ها
  • پایدارسازی دائم کانال‌ها
  • پایدارسازی دائم سازه‌های آبی
  • نهرهای زهکشی

مزایا و معایب روش سپر کوبی

مزایای روش سپرکوبی:

  • سرعت اجرای کار بسیار زیاد است.
  • درجه ی ایمنی کار بسیار زیاد است.
  • برای اجرای کانال‌ها، به ویژه با طول‌های زیاد، بسیار مناسب است

معایب روش سپرکوبی:

در این روش به دستگاه‌های سپرکوبی، که به هر حال یک دستگاه ویژه است، نیاز است.

این روش به نیروهای با تخصص بالاتر، نسبت به روش‌های ساده‌تر، نیاز دارد.

دستگاه‌های سپرکوب به جای کافی برای اجرای کار نیاز دارند.

این روش برای عرض‌های کم مناسب‌تر است.

طراحی سازه نگهبان روش - استوارسازانسپر کوبی

بررسی روش خرپایی

روش خرپایی یکی از مناسب‌ترین، اقتصادی‌ترین و متداول‌ترین روش‌های اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری است.

اجرای آن ساده بوده و نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد و در عین حال قابلیت انعطاف زیادی از نظر اجرا در شرایط مختلف دارد.

جهت طراحی سازه نگهبان خرپایی دو روش وجود دارد:

  • استفاده از جدول‌­هایی که با توجه به مقاطع اعضای قائم، مورب، اعضای خرپایی، طول شمع، ابعاد پی و بقیه جزئیات اجرای سازه نگهبان خرپا را ارائه می‌دهد.
  1. مشخصات خاک، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی
  2. عمق گودبرداری
  3. سربار
  4. فواصل سازه نگهبان

طراحی سازه نگهبان خرپایی با استفاده از نرم افزارهای اجزای محدود مثل Plaxis دو بعدی و سه بعدی که معمولاً به نتایج سبک‌تری می­­‌رسد.

در این روش، با توجه به سختی خمشی و محوری اعضای عمودی، مایل و خرپایی شبیه‌سازی انجام می‌گردد و تغییر شکل عوارض مجاور گود محاسبه می‌گردد.

بررسی سازه نگهبان خرپایی - استوارسازان

اعضای اصلی خرپا

  • عضو قائم
  • عضو مایل
  • ریشه عضو قائم
  • پی عوض مایل
  • اعضای افقی و مایل خرپا

روش اجرای خرپا

  • حفر چاه اعضای قائم

همانند اجرای شمع فلزی در روش‌های میخ­کوبی (نیلینگ) و مهارگذاری (انکراژ)، در روش سازه نگهبان خرپایی نیز، می‌بایست حفر چاه اعضای قائم، قبل از شروع خاک‌برداری، انجام گردد.

جانمایی این چاه‌­ها به وسیله نقشه‌­برداری و با توجه به نقشه­‌های اجرایی انجام می‌­گردد.

جهت بتن ‌ریزی ریشه اعضای قائم، کف این چاه­‌ها از تراز کف شالوده پایین­‌تر می‌باشد.

  • اجرای اعضای عمودی سازه نگهبان خرپایی

غالباً مقطع اعضای قائم به صورت زوج نیمرخ IPE یا نبشی می‌­باشد.

اعضای قائم را به صورت عمودی در چاه قرار داده و به طور کامل به دیوار می‌­چسبانند و سپس ریشه شمع فلزی بتن‌­ریزی می‌­گردد.

ریشه شمع فلزی حدود ۲۵ درصد عمق گود بوده و قطر چاه‌­ها حدود ۸۰ تا ۱۰۰ سانتیمتر می‌­باشد.

جهت گیرداری بهتر عضو قائم در بتن ریشه، قطعات نبشی یا ناودانی را به عنوان برش­گیر به عضو قائم جوش می­‌دهند.

همان­طور که شمع‌های فلزی در روش‌­های میخ­کوبی، مهارگذاری، مهار متقابل و … می­‌بایست به طور کامل به دیواره گود تکیه داده شوند.

جهت عملکرد مناسب سازه نگهبان خرپایی نیز عضو قائم باید کاملاً چسبیده به دیوار باشد تا تغییر شکل‌­ها به حداقل برسد.

جهت چسبیدن کامل عضو قائم، پشت آن با مصالح مناسبی که حداقل مقاومت فشاری خاک آن قسمت را دارا باشد، پر می­‌شود تا هیچگونه فضای خالی بین عضو قائم و دیوار باقی نماند.

  • اجرای اعضای مایل سازه نگهبان خرپایی

بعد از اجرای اعضای قائم سازه نگهبان خرپایی، می‌­بایست اعضای مایل اجرا گردد.

ولی با توجه به وجود خاک، امکان اجرای اعضای مایل نمی­‌باشد.

بنابراین ابتدا جلوی اعضای عمودی به صورت شیب پایدار خاکبرداری می­‌گردد و سپس اعضای مایل نصب می­‌گردد.

اعضای مایل در بالا به اعضای قائم جوش می­‌گردند و در پایین توسط صفحه ستون روی شالوده قرار داده می­‌شوند.

جهت یکپارچگی عملکرد سازه نگهبان خرپایی، اعضای مایل به وسیله شناژ با یکدیگر متصل می‌گردند.

  • تکمیل سازه نگهبان خرپایی و اجرای شبکه فولادی (مش) و بتن پاشی (شاتکریت)

بعد از اجرای اعضای قائم و مایل، نوبت به تکمیل سازه نگهبان می­‌رسد.

در این مرحله اعضای افقی و مورب خرپایی به اعضای قائم و مایل اصلی جوش داده می­‌شوند.

بعد از نصب اعضای افقی و مورب خرپایی، عملیات خاک‌برداری به صورت مرحل‌ه­ای انجام می­‌گردد و شبکه فولادی (مش) و بتن پاشی (شاتکریت) انجام می­‌گردد.

  • اتصال سازه نگهبان‌های خرپایی به یکدیگر توسط اعضای مهاربندی

در انتهای اجرای سازه نگهبان، جهت:

  • عملکرد مناسب و یکنواخت خرپاها
  • جهت جلوگیری از کمانش خارج از صفحه خرپاها

خرپاهای مجاور توسط اعضای مهاربندی به یکدیگر متصل می‌گردند.

اعضای مهاربندی در اسرع وقت و با پیشرفت عملیات خاک‌برداری پس از نصب اعضای قائم و مایل می‌بایست اجرا گردد.

مزایا و معایب سازه نگهبان روش خرپایی - استوارسازان

پایدارسازی گودها

  • اجازه و عدم اجازه سازه­‌های مجاور
  • لایه­‌بندی خاک
  • تغییر عرض قسمت­‌های مختلف گود
  • اختلاف ارتفاع عمق گود در دیواره‌ها
  • سربار گود

مزایا و معایب روش خرپایی

مزایای روش خرپایی:

  • برای عموم گودهای واقع در مناطق شهری مناسب است.
  • از نظر اجرا در شرایط مختلف،قابلیت انعطاف زیادی دارد.
  • امکان استفاده مجدد از خرپا وجود دارد.
  • ساده است و به تخصص و دستگاه‌های خاص نیاز ندارد.
  • عدم ورود به زمین­‌های مجاور
  • قابلیت انطباق با روش­‌های زهکشی
  • سرعت اجرای نسبتاً بالا
  • قابلیت اجرا در پروژه‌های با هندسه نامنظم
  • عدم نیاز به اجازه همسایه­‌ها

معایب روش خرپایی:

  • سرعت اجرا، در مقایسه با روش‌های پیشرفته‌تر
  • احتمال الزامی بودن برداشت بخشی از خاک با روش‌های دستی
  • محدودیت استفاده در گودهای عمیق
  • اشغال فضای داخل گود و صعوبت خاک‌برداری و اجرای سازه اصلی
  • صعوبت اجرا و افت کیفیت سیستم آب­ بندی
  • عدم امکان استفاده برای افزایش عمق گود در زمان اجرا یا پس از اتمام گودبرداری
  • صعوبت اجرا و تداخل خرپاها در کنج‌­های مقعر
  • سادگی ظاهری در طرح و روش ساخت و ورود افراد کاملا غیر‌حرفه­‌ای در این حوزه

کاربرد سازه نگهبان خرپا - استوارسازان

بررسی روش نیلینگ

بطور کلی از روش‌های زیر بطور مجزا و یا به صورت تلفیقی می‌توان جهت پایدارسازی گودها استفاده نمود:

  • نیلینگ یا میخ­کوبی
  • انکراژ یا مهار کششی
  • مهار فشاری
  • ساخت سازه از بالا به پایین

در هر یک از روش‌های فوق بنا به مقتضیات طراحی، المانی به عنوان دیوار حائل می‌تواند وجود داشته باشد.

این المان می‌تواند دیوار دیافراگمی، شمع‌های مماسی بتنی، ستون‌های جت گروتینگ و اختلاط عمقی، شمع‌های نگهبان فلزی، سپر یا المان‌های مشابه باشد.

البته در روش میخکوبی معمولا از یک لایه بتن شاتکریت به عنوان پوشش استفاده می‌شود.

دیوارهای مختلف نگهبان هر یک دارای مزایا و محدودیت‌­های ویژه‌­ای بوده که به فرآخور پروژه‌­ها می­‌توان از هر یک یا تلفیق آن­ها استفاده نمود.

علاوه بر بحث فنی – اجرایی، مقایسه نسبی از هزینه اجرای دیوار حائل به روش‌های مختلف بر حسب عمق گودبرداری ارائه شده است.

بررسی سازه نگهبان روش نیلینگ - استوارسازان

اجرای روش نیلینگ

نیلینگ به معنای تسلیح برجای توده خاک موجود با نصب میلگرد‌های فولادی در فواصل نزدیک به هم در یک سطح شیبدار و یا در محل گودبرداری به صورت قائم و با اجرای از بالا به پایین می‌باشد.

میلگردها معمولا داخل گمانه‌هایی که در دیواره خاکی قرار می‌گیرند که به منظور جلوگیری از خوردگی میلگرد‌ها و انتقال مناسب‌تر نیروها بین خاک و میلگرد توسط دوغاب سیمان پر می‌شوند.

روش نیلینگ یک مقطعع مسلح پایدار ایجاد می‌کند که توانایی نگهداری خاک پشت خود را دارند.

روش نیلینگ در سال ۱۹۶۰ میلادی برای اولین بار مورد بحث و بررسی قرار گرفت.

این روش بر اساس روش سیستم مهاربندی و پیچ کردن سنگ‌ها می‌باشد.

اولین بار این سیستم پایدارسازی برای حفر تونلی در استرالیا در سال ۱۹۶۰ به کار گرفته شد.

در این تونل برای پایدارسازی از آرماتور، تزریق دوغاب سیمان و شاتکریت استفاده گردید.

در سال‌های بعد نیز به مرور این تکنیک در سطح جهان گسترش یافت.

در ایران نیز استفاده از روش نیلینگ در سال‌های اخیر توسعه چشم‌گیری یافته و یکی از روش‌های کاربردی به ویژه در ساخت و سازهای شهری می‌باشد.

از دیدگاه اصول علمی مطرح در مهندسی ژئوتکنیک، روش نیلینگ به صورت مقاوم عمل کرده و اثر خود را از طریق اندرکنش خاک  میلگرد حاصل از ایجاد تغییر شکل در خاک اعمال می‌کند.

از این رو استفاده از روش نیلینگ در موقعیت‌هایی که حساسیت به تغییر مکان‌های ناشی از گودبرداری بالا بوده و یا در مجاورت سازه‌های حساس، قدیمی و فرسوده واقع هستند، یا شامل خاک‌های نرم و متوسط به لحاظ سختی و مقاومت هستند، بطور کلی توصیه نمی‌گردد.

در روش نیلینگ میخ‌ها غالباً در کشش عمل می‌کنند ولی در شرایط خاصی، عملکرد خمشی و برشی آنها نیز در نظر گرفته می‌شود.

اثر مسلح‌سازی میخ برای بهبود پایداری دیوار با دو عملکرد زیر حاصل می‌شود:

  • افزایش نیروی قائم و در نتیجه افزایش مقاومت برشی سطح لغزش در خاک‌های اصطکاک
  • کاهش نیروی رانشی سطح لغزش در خاک‌های اصطکاکی و چسبنده

پس از نصب میلگردهای نیلینگ، یک دیواره سطحی کم ضخامت که معمولاً شامل شاتکریت همراه با یک لایه تسلیح سبک فولادی به صورت شبکه‌هایی از میلگرد می‌باشد، سطح دیواره شیروانی یا گود را می‌پوشاند.

هدف از اجرای این دیواره جلوگیری از فرسایش سطحی خاک، ایجاد سطح تمام شده مناسب‌تر برای ساخت و سازهای احتمالی بعدی می‌باشد.

هدف مهم‌تر ساخت این دیواره‌ها افزایش بازدهی عملکرد سیستم خاک تحکیم یافته به ویژه در بخش­‌های نزدیک به دیواره گود می‌باشد.

همچنین این لایه بتنی فولادی به انتقال بهتر نیروهای محرک به المان‌های تسلیح کمک شایانی می‌کند.

پوشش نهایی (Facing) می­‌تواند موقتی (Temporary) یا دائمی (Permanent) طراحی و اجرا گردد.

‏شکل روبرو اصول رفتار اندرکنشی سیستم خاک میخ­کوبی شده را نشان می‌دهد.

نیلینگ یا میخ­کوبی خاک روش جدیدی است که به دلیل اقتصادی بودن و مزایای منحصربفرد خود، به عنوان راه‌حل بسیار مناسبی در موارد مختلف از جمله پایدارسازی شیب‌ها، شیروانی‌­ها، ترانشه‌­ها، افزایش ظرفیت باربری و محدود کردن تغییر شکل­ها با ایجاد حداقل دست‌خوردگی در وضعیت طبیعی زمین کاربردهای فراوانی دارد.

استفاده از روش نیلینگ، طی دو دهه اخیر در اکثر کشورهای پیشرفته و در حال توسعه جهت پایدارسـازی گودبرداری‌ها و همچنین پایدارسازی شیب­‌های طبیعی کاربرد وسیعی پیدا کرده است.

برخی از کاربردهای وسیع این روش تسلیح خاک شامل پایدارسازی شیب‌­های طبیعی و یا ترانشه‌های مجاور را‌ها، تعریض راه‌ها، گودبرداری در مجاورت سازه‌های موجود، پایدارسازی و مقاوم­‌سازی سازه‌های نگهبان قدیمی و … می‌باشد.

اجرای سازه نگهبان روش نیلینگ - استوارسازان

روش انکراژ

اصول اجرای روش انکراژ مشابهت‌های فراوانی با روش نیلینگ دارد.

تفاوت اصلی در اعمال نیروی پس تنیدگی برای المان تسلیح می‌باشد.

گام‌های اجرایی مشابه روش نیلینگ و شامل خاکبرداری مقطعی، حفاری گمانه‌ها، نصب میلگرد تسلیح، تزریق دوغاب سیمان در بخشی از طول گمانه، بتن‌پاشی و نصب صفحه سر نیل و مهره می‌باشند.

پس از گذشت مدت زمان مناسب جهت عمل‌آوری دوغاب سیمان، با نصب پایه جک، جک کششی و نیروسنج، نیروی پس تنیدگی تا مقدار مورد نظر طراحی به میلگرد تسلیح و دوغاب اطراف آن اعمال می‌شود.

لازم بذکر است در بعضی از موارد عملیات حفر چاه وچود نداشته و پروفیل حائل فولادی پس از اتمام عملیات مقطعی خاک‌برداری، حفاری و نصب المان تسلیح در محل مربوطه می‌شود.

در نهایت پس از این مرحله عملیات کشش المان تسلیح (اعمال نیروی پس تنیدگی) صورت می‌پذیرد.

در ‏شکل روبرو مراحل اجرایی این روش بطور شماتیک ارائه شده است.

در مرحله اول یک سازه نگهبان اجرا می‌گردد.

در مرحله دوم خاک‌برداری تا تراز نصب اولین ردیف انکرها انجام می‌گردد.

در مرحله سوم حفاری گمانه جهت اجرای انکر بولت انجام می‌گردد.

در مرحله چهارم تزریق و در مرحله پنجم پس از گیرش دوغاب عملیات کشش و خاک‌برداری و اجرای پوشش بتنی انجام می‌گردد.

در این روش امکان اجرای پوشش دائمی نیز در صورت نیاز وجود دارد.

این پوشش‌ها نیز می‌تواند از نوع بتن شاتکریت، بتن پیش‌ساخته، بتن درجا ریز و سایر انواع تکنولوژی‌های جدیدتر برای اجرای پوشش طرح‌دار و سازگار با محیط می‌باشد.

در روش انکراژ انواع روش‌های تزریق جهت تامین مقاومت قسمت گیردار وجود دارد.

سازه نگهبان نیلینگ یا انکراژ - استوارسازان

روش استرات

در این روش از مهارهای فشاری جهت انتقال فشار خاک استفاده می‌گردد.

اجزای تشکیل دهنده این سیستم به طور کلی شامل دیوار که می‌تواند از نوع Sheet Pile، دیوار دیافراگمی، شمع‌های نگهبان فلزی یا بتنی و غیره باشد.

اعضای فشاری بنام Strut یا Brace و اعضای واسط بین دیوار و اعضای فشاری که Wale نامیده می‌شوند.

در این روش فشار خاک از طریق دیوار به Wale و از طریق Wale به Strutها منتقل می‌شود.

در نتیجه Strutها و اتصال آنها بر اساس نیروس فشاری، Waleها بر اساس نیروی برشی و خمشی و دیوار نیز بر اساس نیروهای ترکیبی طراحی می‌گردد.

در این روش ابتدا شمع­ های نگهبان پیرامونی به عنوان دیوار موقت اجرا شده و سپس در هر مرحله از گودبرداری Wale‌ها اجرا و Strut‌ها به آن متصل می‏‌گردند.

در این روش برای طراح می‌توان از مدل‌سازی­‌های ۲D یا ۳D استفاده نمود و حالات حدی نهایی و سرویس‌پذیری را کنترل و براساس نیروهای بدست آمده اعضای سازه‌ای را طراحی نمود.

اعضای سازه‌­ای عموماً فولادی بوده و مطابق آئین‌نامه‌­های سازه‌­های فولادی طراحی می­‌گردند.

روش های مختلف اجرای سازه نگهبان نیلینگ و انکراژ - استوارسازان

روش ساخت بالا به پائین

در این روش به جای احداث سازه نگهبان، خود سازه اصلی از بالا به پایین اجرا و همزمان گودبرداری انجام می‌گردد.

این روش با ایجاد تغییراتی در نحوه طراحی و محاسبات سازه و در اختیار داشتن برخی تجهیزات و امکانات خاص، در ساخت ایستگاه‌های مترو در اروپا به منظور کاهش زمان و هزینه‌های اجرائی و کاهش اختلال در ترافیک شهری و زندگی مردم به کار گرفته شد و به دلیل مزایای بالای آن در سال‌های اخیر در پروژه‌های بزرگ عملا جایگزین روش ساخت سنتی گردیده است.

ساخت و سازها به صورت سنتی که به روش گودبرداری و اجرای سازه (Bottom-Up) معروف است با گودبرداری و سپس اجرای فونداسیون آغاز شده و با ساخت سازه اصلی و تکمیل سقف نهایی پایان می‌یابد.

بر خلاف روش مذکور روش دیگری به نام Top-Down وجود دارد که در سال‌های اخیر در پروژه‌های بزرگ عملا جایگزین روش ساخت سنتی گردیده است.

این روش بر خلاف روش سنتی با ساخت دیواره‌های دور، ستون‌ها و سقف نهایی آغاز و با تکمیل گودبرداری و ساخت فونداسیون سازه به اتمام می‌رسد.

از مهم‌ترین مزایای این روش می‌توان با حذف و یا به حداقل رساندن سطوح قالب‌بندی و حذف یا کاهش مهارهای موقت اشاره نمود.

در این روش ابتدا دیوار دیافراگمی در پیرامون احداث می‌گردد.

پس از آن ستون‌های سازه همراه با یک فونداسیون از نوع پی عمیق یا نیمه عمیق اجرا گردیده و به ترتیب از بالا به پایین سازه اصلی همزمان با خاک‌برداری اجرا می‌شود.

چنانچه وضعیت خاک به لحاظ استحکام مناسب بوده و شرایط آب زیر سطحی نیز مساعد باشد می‌توان اجرای دیوار را نیز به صورت مرحله به مرحله همزمان با اجرای طبقات از بالا به پایین انجام داد.

در این روش نیز می­‌توان کل سازه و یا بخشی از آن را بصورت TD اجرا نمود.

در صورتی که ابعاد پروژه در پلان کوچک باشد اجرای کل سازه زیرزمین به روش TD به راحتی امکان‌­پذیر است.

در صورت وسعت زیاد در پلان اجرای نوار پیرامونی به روش TD و ناحیه مرکزی به روش BU (ساخت پایین به بالا) می‌تواند گزینه مناسب­‌تری باشد.

همچنین امکان تلفیق این روش با سایر روش‌های پایدارسازی نیز ممکن می‌باشد.

کنترل و پایش گودها

از جمله نتایج استفاده از سیستم های ابزاردقیق جهت پایش و رفتارسنجی می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • کاهش هزینه‌ها:

یک طرح ابزاربندی مناسب و قابل اعتماد در شرایط حساس همچون وجود خاک‌هایی با قابلیت فشردگی زیاد و یا موارد دیگر، باعث کاهش چشمگیر احتمال وقوع خطرات می‌شود.

کاهش ریسک طرح، باعث افزایش ضرایب اطمینان در مرحله اجرا می‌شود.

که این موضوع خود باعث کاهش هزینه‌ها نیز خواهد شد.

  • تقلیل ضرایب اطمینان:

بدون ابزاربندی و اندازه‌گیری‌های لازم، انتخاب پارامترهای طراحی بر اساس فرضیاتی صورت می‌گیرد که این فرضیات محافظه کارانه بوده و در نتیجه ضرایب اطمینان طرح و هزینه‌ها بالا خواهد بود.

  • تغییر در طرح:

در صورتی که با توجه به شرایط، طراحی‌ها انجام شده پاسخگو نباشد، اطلاعات حاصل از ابزاربندی در فازهای اولیه پروژه نیاز به ایجاد تغییرات در طراحی را مشخص کند.

  • کنترل روند و روش عملیات اجرایی:

ابزار دقیق در عملیاتی همچون تثبیت و اصلاح خاک و پیش بارگذاری، اطلاعاتی را در خصوص روند پیشرفت عملیات نشان می‌دهد. برای مثال کنترل کفایت تعداد زهکش‌های به کار رفته در پیش بارگذاری

  • ایمنی:
  • ابزاربندی خطرات احتمالی را پیش از وقوع هشدار می‌دهد به ویژه در مسائل مربوط به پیاداری شیب‌ها فرصتی را برای تکمیل عملیات جهت رفع خطر و یا ترک محل فراهم می‌آورد.

علاوه بر بحث پایش، کنترل کیفیت اجزای سازه نگهبان در حین اجرا نیز اهمیت ویژه­ای دارد.

از موارد کنترل اجرای سازه نگهبان می‌توان به آزمایشات کنترل کیفیت بتن، آرماتور و کلیه مصالح اشاره نمود.

تست‌های کنترل و کنتر‌ل‌های حین اجرا شامل المآن‌های سازه نگهبان مانند میخ و مهارهای کششی نیز می‌گردد.

انواع تست‌های کششی بارگذاری، سیکل‌های بارگذاری و باربرداری، تست خزش و بارگذاری تا حد نهایی از این قبیل تست‌­ها می‌­باشند.

کنترل کیفیت سازه نگهبان - استوارسازان

برچیدن سازه‌های نگهبان

سازه نگهبان را زمانی می‌توان برچید که بخشی از سازه در دست احداث، که بتواند رانش خاک را تحمل کند، ساخته شده باشد.

این سازه می‌تواند دیوار حائل سازه و یا تمام یا بخشی از قاب ساختمان باشد.

در صورتی که قرار باشد تمام یا بخشی از ساختمان در دست احداث جایگزین سازه نگهبان بشود، بایستی در هنگام طراحی ساختمان این امر را مدنظر قرار داده و قاب را برای بارهای مزبور نیز طراحی کنیم.

سخن آخر

یکی از مهم‌ترین مباحث بعد از آشنایی با سازه‌های نگهبان مبحث نقشه خوانی نقشه‌های سازه‌های نگهبان هست که باید مطابق با نقشه‌های اجرایی سازه نگهبان اجرا شود.

اگر تمایل دارید که بصورت کامل نقشه خوانی سازه‌های نگهبان را یاد بگیرید توصیه می‌کنم روی دکمه زیر کلیک کنید تا فیلم‌های اجرایی را دریافت کنید.

آموزش کامل نقشه خوانی انواع سازه‌های نگهبان

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 فیلم آموزش مبانی و ضوابط مربوط به خاک زیر پروژه
امتیاز ما
برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: ۱ میانگین: ۵]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *