سازه های نگهبان | برسی ۷ نوع از این سازه ها

بحث استفاده از سازه های نگهبان در هنگام گودبرداری در یک ساختمان مبحث بسیار بااهمیتی می‌باشد چراکه عدم توجه به این قضیه می‌تواند خسارت‌های جبران‌ناپذیری را برای افراد و تجهیزات رقم بزند. با توجه به اهمیت این موضوع در این نوشتار از وبلاگ سازه افزار با مقاله‌ای در باب آشنایی با انواع سازه های نگهبان و چگونگی اجرای آن در خدمت شما هستیم که امیدواریم پس از مطالعه آن به اطلاعاتی مهم و کلیدی در زمینه گودبرداری و استفاده از سازه نگهبان دست پیدا کنید. پس با ما همراه باشید.

گودبرداری چیست؟

به فرآیند حفاری، برداشت و ایجاد گودال درون زمین گودبرداری گفته می‌شود. این عملیات به منظور استخراج مواد پرکننده برای خاکریز، حفر ترانشه یا شالوده برای فوندانسیون، ساخت زیر زمین، آماده سازی محل پی سد، آماده سازی پی یا تکیه گاه‌های پل و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع گودبرداری

سازه های نگهبان چه نوع سازه‌ای هستند؟

سازه های نگهبان، ازجمله سازه‌هایی به‌حساب می‌آید که برای محافظت و جلوگیری از ریزش گودها در هنگام گودبرداری به کار می‌رود و از انواع مختلفی برخوردار می‌باشد. سازه‌های نگهبان هر نوعی که باشند ارتباط تنگاتنگی با ویژگی‌های خاکی در آن کاشته می‌شوند دارند و ازاین‌رو باید درک و شناخت کامل و دقیقی نسبت به آن كسب كرد و به مشكلات و خصوصيات آن تسلط كامل داشت. از طرفی هم این سازه‌ها باید کاملاً بر اساس اصول استاندارد مهندسی طراحی و اجرا شوند تا بتوانند با توانمندی، پايداري و ايستادگي لازم، هرگونه ريزش و حركات افقي خاك را مهار كنند.

در سال‌های اخیر در اجرای عملیات گودبرداری، مهار کردن دیوارهای مجاور سازه روشی رایج برای ایمن کردن گود می‌باشد؛ اما نکته‌ی مهم اینجاست که علاوه بر مهار کردن دیوارهای مجاور، باید تدبیراتی هم برای نگه‌داشتن خاک زیر سازه‌های مجاور گود داشته باشیم که در ادامه این مقاله از سازه افزار به آن اشاره می‌کنیم.

روش‌های مختلف پایدارسازی گود

به‌طورکلی عملیات پایدارسازی با رویه‌های مختلفی دنبال می‌شود که ازجمله آن‌ها شامل:

۱. استفاده از سازه های نگهبان خرپایی

این روش، یکی از رایج‌ترین شیوه‌ی سازه های نگهبان در گودبرداری‌های عمق کم است. به یاد داشته باشید که در استفاده از سازه های نگهبان خرپایی هیچ‌گونه فاصله‌ای با خاک نباید وجود داشته باشد چراکه اگر فاصله‌ای بین خاک و سازه نگهبان خرپایی وجود داشته باشد باعث عدم عملکرد مناسب این روش می‌شود. به‌طورمعمول گودبرداری با نگهبان خرپایی معمولاً به دو روش انجام می‌شود که یکی از آن‌ها گودبرداری در زمین‌های نامحدود و دیگری گودبرداری در زمین‌های محدود می‌باشد.

مراحل اجرای سازه های نگهبان خرپایی

به‌طورکلی جهت اجرای سازه های نگهبان خرپایی مراحل مختلفی باید طی شود که این مراحل شامل:

• حفر چاهک‌ها

در اولین مرحله از اجرای سازه های نگهبان خرپایی ابتدا لبه‌های کناری سازه یک سری چاهک‌هایی حفر می‌کنیم.

• قرار دادن آرماتور سازه نگهبان خرپایی

سپس در انتهای چاهک‌ها، سبدی را که از قبل آرماتوربندی کرده‌ایم قرار می‌دهیم در مرحله‌ی بعد عضو عمودی خرپا که معمولاً از پروفیل دوبل ساخته‌شده را در چاهک قرار می‌دهیم.

• نصب برش گیر

در مرحله بعد برای گیرداری بیشتر این عضو عمودی (آرماتور سازه نگهبان خرپایی) بهتر است که چند ردیف برش گیر از نبشی یا ناودانی را در انتهای آن جوش دهیم.

• بتن‌ریزی سازه های نگهبان

در این مرحله ابتدا عمق چاهک‌ها با توجه به نوع خاک، میزان سربار وارده و عمق گودبرداری محاسبه‌شده و در مرحله‌ی بعد دیواره‌ی چاهک‌ها را برای جلوگیری از تماس خاک با بتن با استفاده از پلاستیک می‌پوشانند و بتن‌ریزی را با استفاده از لوله‌ترمی برای تکمیل سازه نگهبان خرپایی انجام می‌دهند. نکته‌ای که در سازه نگهبان به روش خرپایی وجود دارد این است که عضو عمودی باید کاملاً در تماس با سازه مجاور قرار بگیرد.

درصورتی‌که 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. لازم به ذکر است که بعد از گیرش بتن، خاک مجاور عضو عمودی را برای اجرای عضو مایل خرپا به‌صورت ترانشه برمی‌دارند. شما می‌توانید جهت اطلاعات بیشتر درمورد بتن ریزی به مقاله‌ی بتن ریزی چیست؟ در سیوان لند سر بزنید.

• فونداسیون سازه های نگهبان خرپایی

پس از مرحله بتن‌ریزی به جهت رسیدن به تراز مدنظر باید فونداسیون منفردی را برای اتصال عضو مایل حفر، آرماتوربندی و بتن‌ریزی نموده و پس‌ازآن بعد از گیرش بتن فونداسیون منفرد، عضو مایل را ازیک‌طرف به صفحه‌ستون و از طرف دیگر به عضو عمودی جوش می‌دهند. همچنین در راستای ایجاد مقاومت بیشتر سازه نگهبان، اعضای فرعی را هم اجرا می‌کنند.

۲. سازه های نگهبان مهار متقابل

مهار گذاری فشاری خاک یا به‌اختصار مهار متقابل (استرات) یکی از روش‌های پایدارسازی گودهای با عرض کم است که غالباً به علت عدم اجازه همسایه‌های مجاور استفاده می‌گردد. در این روش، همانند روش سازه های نگهبان خرپایی، اعضای عمودی در فواصل معین نصب می‌گردد و سپس با قرار دادن عضو افقی بین این اعضای عمودی، جلوی تغییر شکل دیواره‌ها گرفته می‌شود. به‌طورکلی در گودهای با عرض کم، به علت کمبود فضا جهت اجرای عضو مایل خرپایی، عملاً روش سازه نگهبان خرپایی منتفی است و روش مهار متقابل جایگزین مناسبی می‌باشد.

در این روش از مهارهای فشاری جهت انتقال فشار خاک استفاده می‌گردد. لازم به ذکر است که ازجمله معایب روش متقابل این است که فضای زیادی را در داخل گود اشغال می‌کند که باعث محدودیت در به‌کارگیری ماشین‌آلات و تجهیزات موردنیاز و همچنین افزایش احتمال برخورد ماشین‌آلات و تجهیزات به المان‌ها و درنتیجه باعث به خطر افتادن گود می‌شود.

مزایای سازه های نگهبان مهار متقابل

• در گودبرداری‌های با عرض کم دارای مزایای بسیار زیادی بوده که از آن جمله سرعت زیادتر، هزینه‌ی کمتر و جاگیری کمتر را می‌توان نام برد.
• این روش، به‌ویژه در بسیاری از عملیات اجرای کانال‌ها می‌تواند بسیار سودمند واقع شود.

۳. سازه های نگهبان میخ گذاری یا میخکوبی (نیلینگ)

به‌طورکلی روش نیلینگ بر مبنای مسلح کردن خاک با استفاده از المان‌های فولادی می‌باشد. در این روش ابتدا خاک را تا عمق پایداری که به نوع خاک بستگی دارد به‌صورت مرحله‌ای برمی‌دارند و سپس با استفاده از ماشین حفاری دریل واگن سوراخ‌های افقی و مایل با شیب حدود ۱۵-۱۰ درصد در سطح گودال به فاصله‌های ۲ تا ۱ متری به وجود می‌آورند. همان‌طور که میدانید اجرای گودهای عمیق در پروژه‌های مختلف، به‌خصوص پروژه‌های داخل شهر نیاز به شرایط خاص دارد. یکی از مشکلات رایج در اجرای پروژه‌های شهری بحث اشغال فضا و معارضین و ترافیک ناشی از اجرای عملیات عمرانی در محل پروژه می‌باشد.

به کمک روش نیلینگ می‌توان فضای کمتری اشغال کرد و درنتیجه مشکلات ترافیک و به‌تبع آن مشکلات ناشی از معارضین به حداقل می‌رسد. علاوه بر این موضوع در مهاربندی به روش نیلینگ یا میخکوبی عملیات حفاری و پایدارسازی به‌صورت هم‌زمان پیش می‌رود و موجب افزایش سرعت در پیشرفت پروژه می‌گردد. لازم به ذکر است که فضایی عملیاتی‌ای که پس از پایدارسازی گود به روش نیلینگ در اختیار پیمانکار قرار می‌گیرد، بیشتر از روش‌های دیگر پایدارسازی می‌باشد که باعث افزایش عملکرد در فضای پروژه خواهد شد و درنتیجه منجر به پیشرفت سریع پروژه می‌گردد.

همچنین مجموعه ویژگی‌های این نوع سازه های نگهبان به‌صورت زیر می‌باشد:

• عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و انعطاف‌پذیری بالا در اجرا
• ساده بودن
• عدم نیاز به داشتن تخصص بالا
• قابلیت استفاده مجدد از خرپاها

۴. سازه های نگهبان انکراژ

روش انکراژ ازجمله روش‌هایی است که به دوخت به پشت، میل مهار و استرند نیز معروف می‌باشد و ازجمله روش‌های رایج و پرکاربرد گودبرداری عمیق و پایدار کردن شیب‌ها است. در این تکنیک همانند روش میخ‌کوبی یا نیلینگ از یک جزء که از جنس فولاد می‌باشد، مانند استرند یا میله به‌منظور بهبود مقاومت در برابر نیروهای برشی استفاده می‌گردد. هم‌چنین نیروی پیش تنیدگی ایجادشده در استرند باعث می‌گردد تا نیروی مقاوم اصطکاکی که در سطح گسیختگی موجود است، افزایش پیدا کند.

همچنین با توجه به این‌که این انکراژ برای اجرا و پیاده‌سازی نیازمند تجهیزات پیشرفته و خاص و هم‌چنین نیروی کار ماهر است، نسبت به روش میخ‌کوبی گران‌تر بوده، بنابراین این روش تنها در حالتی که جداره‌ی گود در وضعیت نامناسبی قرار داشته باشد و یا جابه‌جایی و تغییر مکان و وضعیت آن مشکل باشد، استفاده می‌شود.

۵. روش اجرای شمع درجا

استفاده از شمع‌های بتنی درجا یکی از روش‌های عالی برای افزایش پایداری جداره‌ی گودبرداری می‌باشد که در انواع خاک‌های نرم و سخت اجرا می‌شود. به‌طورکلی در راستای اجرای سازه نگهبان به روش اجرای شمع درجا، ابتدا چاه‌هایی با قطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر حفر کرده و سپس به نصب سسپیسر بر روی شبکه آرماتور شمع‌ها که از میلگردهای طولی و خاموت های دور پیچ تشکیل‌شده است، می‌پردازیم. جالب است بدانید که این شمع‌ها توسط جرثقیل در داخل چاه قرار می‌گیرند.

لازم به ذکر است که به دلیل اینکه وزن قفس آرماتور بالا می‌باشد، احتمال ریزش آرماتورها بعد از بلند کردن توسط جرثقیل وجود دارد؛ بنابراین باید در هنگام آرماتوربندی میلگردها را محکم با سیم مفتول به هم متصل کرد. در پایان نیز این نکته قابل‌ذکر است که با استفاده از لوله ترمی، بتن‌ریزی انجام‌شده و شمع‌های بعدی را در فاصله‌های حدوداً ۲-۱ متری به همین ترتیب اجرا می‌شوند. شما می‌توانید جهت خرید و استعلام قیمت میلگرد و خاموت به سیوان لند مراجعه کنید.

در پایان نیز باید به انواع شمع‌های به‌کاررفته در این روش اشاره کرد که شامل:

• شمع بتنی پیش‌ساخته
• شمع بتنی درجا (مسلح یا غیرمسلح)
• شمع فولادی
• شمع چوبی
• شمع مختلط

۶. روش سپرکوبی

جالب است بدانید که در این روش ابتدا در طرفین گود سپرهایی را کوبیده و بعد کوبیدن سپرها خاک‌برداری را شروع می‌کنیم. درست درزمانی که عمق خاک‌برداری به عمق کافی رسید، در کمرکش سپرها و بر روی آن‌ها تیرهای پشت‌بند افقی را نصب می‌کنیم. سپس المان‌های فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه سپرها به این پشت‌بندهای افقی وصل می‌کنیم. لازم به ذکر است که سپرها و پشت‌بندها و المان‌های فشاری در عرض‌های کم و خاک‌های غیر سست معمولاً از نوع چوبی بوده ولی در عرض‌های بیشتر و خاک‌های سست‌تر باید از سپرها، پشت‌بندها و المان‌های فشاری فلزی استفاده کنیم.

سپس صفحات فلزی داخل خاک و جداره گود توسط چکش پنوماتیک و با استفاده از لرزش کوبیده می‌شوند و با انواع اتصالات بین خود به یکدیگر متصل شده و یک جداره پیوسته را تشکیل می‌دهند. ازجمله مزایای روش سازه نگهبان سپرکوبی می‌توان به‌راحتی در کوبیدن سپرها و خروج سپرها بعد از اتمام عملیات گودبرداری اشاره کرد. همچنین در این روش به المان‌های افقی و مایل کمتری نیاز داریم که همین مسئله نقش مهمی را در کاهش هزینه‌ها بازی می‌کند.

بنابراین محدودیت‌های اشغال فضای داخل گود کمتر وجود دارد؛ اما از معایب این روش می‌توان به وابستگی به نصب سیرهای فلزی اشاره کرد که در محیط‌های شهری به دلیل وجود تأسیسات زیربنایی شهری و ایجاد لرزش و صدای ناشی از کوبیدن سپرها محدودیت‌هایی را به وجود می‌آورد. همچنین کوبیدن سپرهای فلزی در زمین‌های سنگی و یا خاک‌های بسیار متراکم به‌سختی امکان‌پذیر است.

۷. سازه های نگهبان دیوار دیافراگمی

از دیگر روش‌های جلوگیری از ریزش دیوار گود، استفاده از دیوار دیافراگمی است. این روش که اواسط قرن بیستم مورداستفاده قرار گرفت، برای گودبرداری‌های عمیق بسیار مناسب می‌باشد. برای اجرای این سازه نگهبان، در وهله اول محل قرارگیری سازه بر روی دیوار گود با دستگاه‌های حفاری مخصوص، حفر می‌شود. هم‌زمان با حفر، به‌منظور جلوگیری از ریزش خاک دیوار حفاری‌شده، گل بنتونیت و سیمان به دیوار تزریق می‌گردد. در مرحله بعدی یک شبکه آرماتوربندی از پیش‌ساخته شده در محل حفاری قرار می‌گیرد. لازم به ذکر است که سازه های نگهبان دیوار دیافراگمی که روشی جدید و به‌روز محسوب می‌شود.

مزایای سازه های نگهبان دیوار دیافراگمی

• ایمنی بالا در کنار سرعت اجرایی بالا
• مناسب برای گودبرداری‌های عمیق
• کاربرد دومنظوره؛ به‌عنوان سازه نگهبان موقت و دیوار حائل دائمی

سخن پایانی

همان‌طور که در این مقاله از سری نوشتارهای سازه افزار با ما همراه بودید، سازه های نگهبان به‌منظور افزایش ضریب ایمنی، در هنگام گودبرداری اجرا می‌شود و از ریزش ساختمان‌ها و دیواره‌های اطراف گود که ازجمله حوادث رایج به هنگام عملیات گودبرداری غیراصولی است، جلوگیری می‌کند؛ بنابراین آشنایی و شناخت انواع روش‌های اجرای آن می‌تواند امر بسیار بااهمیتی در بحث گودبرداری باشد که در این مقاله به آن توجه نشان داده‌شده و این نوشتار را جهت آشنایی کامل شما با این مبحث ارائه دادیم که امیدواریم مفید واقع‌شده باشد.