سازه نگهبان چیست؟ الزامات استفاده از سازه نگهبان

در عملیات ساخت‌وساز، گودبرداری برای رسیدن به خاک مستحکم جهت اجرای فونداسیون انجام می‌شود، اما در صورت رعایت نکردن اصول ایمنی، ممکن است ریزش دیواره‌ها یا ساختمان‌های اطراف رخ دهد. برای جلوگیری از این حوادث، اجرای سازه نگهبان الزامی است. این سازه‌ها از دیواره‌های گود تا پایان کار حفاظت می‌کنند.

گودبرداری گاهی برای احداث زیرزمین، پارکینگ یا کانال انجام می‌شود که نیاز به دیواره‌هایی قائم یا نزدیک به قائم دارد و خطر ریزش را افزایش می‌دهد. در ادامه، به این پرسش که «سازه نگهبان چیست؟» و انواع آن پاسخ خواهیم داد.

سازه نگهبان چیست؟

به مجموعه اجزای فلزی یا غیر فلزی که به منظور جلوگیری از ریزش دیواره های اطراف گود مورد استفاده قرار می گیرد، سازه نگهبان می گویند. سازه های نگهبان را می توان به دو روش دائم یا موقت اجرا کرد. با کمک سازه نگهبان، خاک اطراف در هنگام گودبرداری پایدار شده و ریزش نخواهد داشت.

در هنگام گود برداری، دیوارهای گود به طور معمول قائم است. این دیوارها تحت فشارهایی ناشی از رانش خاک، سرباره های ناشی از ساختمان همسایه، معابر مجاور و خاک لبه گود قرار می گیرند که می تواند منجر به ریزش خاک شود. با کمک سازه های نگهبان، می توان از خطرات احتمالی جلوگیری کرد و ساختمان را در برابر ریزش خاک مقاوم ساخت.

همچنین بخوانید: مراحل ساخت ساختمان از صفر تا صد

به عبارتی سازه نگهبان با سه هدف مورد استفاده قرار می گیرد؛

• حفاظت از جان انسان های داخل و خارج گود
• حفاظت تجهیزات و اموال داخل و خارج گود
• ایجاد شرایط ایمن به هنگام کار

انواع روش های اجرا سازه نگهبان

هر کدام از انواع سازه نگهبان با توجه به ویژگی های خود روش اجرایی خاص خود را دارد. در ادامه به معرفی آن خواهیم پرداخت؛

سازه نگهبان خرپایی

سازه نگهبان خرپایی یک روش اجرایی نسبتا ساده جهت جلوگیری از ریزش هنگام گودبرداری است. از ویژگی های اجرای این نوع می توان به موارد زیر اشاره کرد:

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

برای اجرای این نوع سازه نگهبان، ابتدا در محل اعضای قائم خرپا و کنار دیواره گود، چاه‌هایی کمی عمیق‌ تر از گود حفر می‌شود تا امکان اجرای شمع انتهایی فراهم شود. پس از آرماتوربندی، عضو قائم داخل شمع قرار گرفته و بتن‌ریزی انجام می‌شود. سپس برای اجرای عضو مایل، خاک‌برداری با شیب مناسب در امتداد دیواره صورت می‌گیرد تا فونداسیون آن آماده شود. در این محل، صفحه‌ای به‌نام بیس پلیت نصب شده و عضو مایل به‌گونه‌ای قرار می‌گیرد که یک سر آن روی صفحه و سر دیگر به عضو قائم تکیه کند.

بیشتر بخوانید: آرماتور بندی چیست

مراحل ذکر شده برای تمام خرپاهای دیگر در امتداد دیوار گود به طور همزمان اجرا می گردد. در مرحله بعدی برای ایجاد دیوار قائم، خاک محصور بین عضو قائم و مایل مرحله به مرحله برداشته می شود. در هر مرحله پس از خاک برداری عضو افقی و مایل خرپا اجرا می گردد. این روند تا انتهای گود برداری و تکمیل خرپا ادامه خواهد داشت.

سازه نگهبان خرپایی گرچه ساده و آسان است اما معایبی نیز دارد. معایب آن به صورت زیر است:

• اشغال زیاد فضا
• عدم کاربرد برای گودهای با عمق زیاد
• سرعت پایین اجرا در مقایسه با روش های پیشرفته تر
• احتمال نیاز به خاک برداری با دست در برخی مراحل

سازه نگهبان سپرکوبی

این نوع سازه با به کارگیری مقاطع فولادی، چوبی یا بتن مسلح اجرا می شود. لبه های مقاطع با جفت شدن با یکدیگر، فضای لازم برای نگهداری از خاک و دیوارهای گودبرداری را ایجاد می کنند.

از این روش برای ساخت دیوار حائل، سازه های زیرزمینی چون پارکینگ، سازه های دریایی و بهسازی خاک استفاده می گردد.

همچنین بخوانید: کاربرد میلگرد در بتن چیست؟

از مزایای سازه نگهبان سپرکوبی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پروفیل ها سبکند. به همین دلیل این روش با سرعت بالایی قابل اجرا است.
• با این روش می توان ایمنی مناسبی ایجاد کرد.
• از سپر ها می توان مجدد استفاده کرد.
• روش سپرکوبی برای اجرای کانال هایی با طول زیاد گزینه مناسبی است.

این روش معایبی نیز دارد:

• روش سپرکوبی به تجهیزات مخصوص نیاز دارد.
• نیروی کار برای اجرای روش سپرکوبی باید ماهر باشند.
• در عرض های زیاد این روش چندان مناسب نیست.
• جانمایی پروفیل ها در محیط های سنگی یا دارای بولدر مشکل است.
• در صورت استفاده از چکش های لرزشی آلودگی صوتی زیادی ایجاد خواهد شد.

این مطلب را از دست ندهید: قیمت پروفیل استیل طلایی

سازه نگهبان مهار متقابل

این روش، برای جلوگیری از تغییر مکان جانبی در گودهایی با عرض کم و در محیط های شهری قابل استفاده است. برای اجرای این روش، چاه هایی با فاصله تعیین شده در دو طرف گود حفر می گردند.

در گام بعد، درون این چاه ها با پروفیل های فولادی H پر می شود. انتهای بالایی پروفیل ها بالاتر از تراز بالایی گود قرار می گیرد؛ سپس با استفاده از تیرها به هم وصل می شوند. با انجام این کار، پروفیل ها به پایداری هم کمک می کنند. سپس عملیات گودبرداری را می توان انجام داد.

از جمله مزایای مهار متقابل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در گودبرداری های کم عرض به فضای کمی برای اجرا نیاز دارد.
• در این روش سرعت بالا و هزینه پایین است.
• عملکرد مناسبی در اجرای کانال ها دارد.
• المان ها موقتی است و در گودبرداری های دیگر نیز قابل استفاده خواهد بود.
• به طور همزمان و پیوسته می توان عملیات حفاری، نصب المان ها و پرکردن فضای پشتی را انجام داد .
• ریزش های موضعی بر تمام فرایندهای گودبرداری تاثیری نخواهد داشت.

روش مهار متقابل معایبی نیز دارد:

• در گودهایی که بیش از ۱۰ متر طول و عمق بالایی دارد، مهاربندی های عرضی یا طولی دشوار خواهد شد.
• در خاک های سست باید از المان های بیشتری استفاده شود.

سازه نگهبان دیوار دیافراگمی

از دیگر روش های اجرا می توان به روش دیوار دیافراگمی (diaphragm wall) اشاره کرد. این روش که اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفت، برای گود برداری های عمیق بسیار مناسب به شمار می رود.

برای اجرای این نوع از سازه های نگهبان، در وهله اول محل قرارگیری سازه بر روی دیوار گود با دستگاه های حفاری مخصوص، حفر می شود. هم زمان با حفر، به منظور جلوگیری از ریزش خاک دیوار حفاری شده، گل بنتونیت و سیمان به دیوار تزریق می  گردد.

در مرحله بعدی یک شبکه آرماتوربندی از پیش ساخته شده در محل حفاری قرار می گیرد. در نهایت ساخت دیوار دیافراگمی با بتن ریزی تکمیل می شود. برای آگاهی از قیمت میلگرد آجدار یا آرماتور کلیک کنید.

سازه نگهبان دیوار دیافراگمی که روشی جدید و به روز محسوب می شود، از مزایای زیر برخوردار است:

• ایمنی بالا
• سرعت اجرایی بالا
• مناسب برای گود برداری های عمیق
• کاربرد دو منظوره؛ سازه نگهبان موقت و دیوار حائل دائمی

با وجود این ویژگی  های مثبت نباید از هزینه های بالای تجهیزات و گودبرداری در این روش غافل شد. همچنین این روش برخلاف سازه خرپایی نیازمند افراد متخصص و با مهارت است. این نکته را هم در نظر داشته باشید که ماشین آلات مورد استفاده فضای زیادی را اشغال می  کنند.

نحوه اجرای یک سازه نگهبان ساده را در ویدئوی زیر می توانید تماشا کنید:

سازه نگهبان نیلینگ یا میخکوبی

برای اجرای سازه نگهبان با این روش، روی دیوار گود، سوراخ هایی به صورت افقی یا مایل با فواصل مشخص ایجاد می گردد. سپس میلگردها در داخل سوراخ ها یا به اصطلاح گمانه ها مستقر می شوند. برای افزایش استحکام میان میلگرد و خاک، دوغاب سیمان فضای مابین میان آن دو را پر می کند.

برای جلوگیری از فرسایش سطح خاک، بر روی سطح دیواره گود عملیات بتن پاشی یا شاتکریت اجرا می  شود. اگر مقاله مش فولادی را مطالعه کرده باشید، در آنجا عنوان شد که پیش از شاتکریت حتما باید دیوار با استفاده از مش، زه کشی شود.

حضور برخی موانع مثل تاسیسات شهری می تواند اجرای نیلینگ را محدود کند. این محدودیت ها به محل، طول و شیب سوراخکاری مربوط می شود.

این مطلب را از دست ندهید:‌ بتن مگر چیست؟

از مزایای روش نیلینگ می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• این روش برای فضاهای محدود با دسترسی دشوار مناسب است.
• مصالح مورد نیاز در این روش کم است.
• در روش نیلینگ آلودگی صوتی اندکی ایجاد می شود و اثرات مخرب زیست محیطی آن چندان زیاد نیست.
• سرعت اجرای این روش بالا است.
• با توجه به ارتفاع دیواره، محدودیت اجرایی وجود ندارد.
• در صورت استفاده از روش نیلینگ می توان در زمان، هزینه و نیروی کار صرفه جویی کرد.

این روش معایب زیر را نیز به همراه دارد:

• از روش نیلینگ نمی توان برای زمین های با سطح آب زیرزمینی بالا استفاده کرد.
• در خاک های حساس و متورم نمی توان به صورت دائمی از روش نیلینگ استفاده کرد.
• احتمال خوردگی میخ های فلزی در این روش بالا است.
• به نیروی کار ماهر و متخصص نیاز است.

سازه نگهبان به روش اجرای شمع

شمع کوبی یا به اصطلاح piling یک راه برای افزایش پایداری خاک و ایجاد پی عمیق است. اجرای شمع به عنوان سازه نگهبان نیز کاربرد دارد. شمع ها براساس مصالح، انواع مختلفی دارند:

• شمع بتنی پیش ساخته
• شمع بتنی درجا (مسلح یا غیر مسلح)
• چوبی
• شمع فولادی
• شمع مختلط

اجرای شمع کاری، پیش از انجام گود برداری انجام می گردد. بدین منظور ابتدا محل قرارگیری شمع ها مشخص شده و به کمک دستگاه های حفاری تا عمق مشخص حفر می شود. پس از حفاری به منظور جلوگیری از ریزش خاک داخل حفره، گل بنتونیت تزریق می گردد. در حفاری های با عمق زیاد، لوله جداری یا کیسینگ (casing) کاربرد دارد. قفسه های آرماتوربندی از پیش ساخته، داخل چاه شده و بتن ریزی آغاز می گردد. لازم به ذکر است که پیش از بتن ریزی، کیسینگ باید خارج شود.

پس اتمام بتن ریزی و خشک شدن بتن، می توان عملیات گود برداری را آغاز کرد. گاهی به منظور افزایش ضریب ایمنی شمع ها را مهاربندی می کنند. شمع های درجا اغلب در پروژه های شهری مورد استفاده قرار می گیرد. اجرای شمع مزایای زیر را به دنبال خواهد داشت:

• سرعت اجرایی بالا
• کم بودن هزینه در حجم کاری بالا
• کاربرد به صورت سازه نگهبان موقت و دیوار حائل دائمی

سازه نگهبان انکراژ

مراحل اجرای این نوع شباهت بسیار زیادی به روش نیلینگ دارد. این نوع از سازه های نگهبان به نام های دوخت به پشت، میل مهار و استرند نیز معروف است.

در این روش، ابتدا باید چاه یا گمانه در حاشیه محدوده گودبرداری حفر شود. عمق چاه به اندازه عمق گودبرداری به علاوه عمق نفوذ شمع بتنی انتهای تحتانی است. در گام بعد، پروفیل های H یا I شکل به اندازه عمق مذکور، قرار داده می شوند.

بعد از آرماتوربندی و آغاز شدن عملیات گودبرداری، باید چاه های مایل در بدنه گودبرداری با قطر ۱۰ تا ۱۵ سانتی متر و عمق ۵ تا ۱۰ سانتی متر حفر شوند. در نهایت نیز قطعات بتن پیش ساخته بین پروفیل های قائم قرار خواهند گرفت و این فرایند برای هر مرحله از گودبرداری انجام می شود.

از مزایای روش انکراژ می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مشخصات مکانیکی خام بهبود یافته و رانش آن تا حد زیادی کاهش می یابد.
• فضای بسیار کمی در داخل گود اشغال می کند.
• از خاک موجود برای مهار دیواره های گودبرداری استفاده می شود.

روش انکراژ معایبی نیز دارد:

• این روش به نیروی کار ماهر نیاز دارد.
• تجهیزات خاصی برای حفر، تزریق، حمل پنل و سایر فرایندها لازم است.
• این فرایند مرحله ای است و به همین دلیل اجرای آن در پروژه های کوچک زمان بر خواهد بود.
• در پروژه های کوچک این روش اقتصادی نیست.
• در مجاورت ساختمان ها، معابر شهری و تاسیسات، روش انکراژ با محدودیت روبرو است چرا که باید بدنه خاک مجاور گود به کار گرفته شود.

انتخاب نوع سازه نگهبان وابسته به چیست؟

انتخاب سازه نگهبان برای جلوگیری از ریزش خاک در هنگام گودبرداری، وابسته به چندین عامل است. برخی از این عوامل را در ادامه ذکر خواهیم کرد:

• سطح آب زیرزمینی
• پایداری و زاویه شیب طبیعی
• نزدیکی یا عدم نزدیکی گود به سازه های مجاور از جمله جاده، تاسیسات یا ساختمان ها
• نوع خاک
• فصل اجرا و شرایط جوی
• عمق گودبرداری
• زمان خود نگهداری دیوارهای گود

عوامل تاثیر گذار بر قیمت اجرای سازه نگهبان

هزینه و قیمت اجرای سازه نگهبان وابستگی زیادی به نوع سازه، نحوه اجرا، موقعیت جغرافیایی و… دارد. همچنین عواملی مانند سختی زمین و پایداری خاک بر قیمت گودبرداری و اجرای سازه نگهبان تاثیرگذار خواهد بود. در صورتی که زمین در کوچه های باریک واقع شده باشد نیز فرایند اجرا با مشکل مواجه شده و هزینه های مربوطه افزایش می یابد.

به طور کلی، استفاده از روش نیلینگ برای پایدارسازی گودها در ایران رواج یافته و سازه های نگهبان خرپا به طور گسترده ای پیاده سازی می شوند. برای برآورد دقیق هزینه های پایدارسازی هر گود، و قیمت اجرای سازه نگهبان نیاز به بررسی عوامل زیر و انجام طراحی اولیه و برآورد حجم کار است:

• ویژگی های ژئوتکنیکی لایه های زیرزمینی
• عوامل سطحی مانند تاسیسات شهری و ساختمان های نزدیک به گود
• تاسیسات و وجود چاه های فاضلاب
• لایه ها و میان لایه های ناشناخته در مطالعات ژئوتکنیکی
• هندسه خاص گود، از جمله عمق و تاثیرات سه بعدی آن
• مکان پروژه و دسترسی به آن
• نوع کار شامل پاکسازی، تخریب، درجه بندی و حفاری
• موقعیت جغرافیایی پروژه و نزدیکی به مناطق طبیعی
• شرایط اقلیمی
• استفاده از تجهیزات مخصوص برای جلوگیری از فرسایش خاک
• به کارگیری طراحان، ناظران و متخصصان مختلف

خرید مصالح سازه نگهبان از آیرومارت

انواع سازه نگهبان که در این مقاله بررسی شد، برای حفظ جان و مال افراد اجرا می  شوند. بنابراین تمام مهندسان موظف هستند تا بسته به نوع پروژه، یکی از سازه های نگهبان را اجرا کنند. هزینه های ساخت سازه نگهبان و اجرای آن، به نیروی انسانی و تجهیزات و مصالح وابسته است. یکی از این مصالح مورد استفاده، انواع میلگرد فولادی است که قیمت آن وابسته به قیمت آهن است. بازرگانی فولاد آیرومارت، به پشتوانه سال ها تجربه فعالیت در بازار آهن و همکاری با برترین تولیدکنندگان فولادی، محصولات فولادی با بالاترین کیفیت را به مشتریان عرضه می دارد. برای آگاهی از قیمت روز مصالح فولادی، مثل قیمت روز تیرآهن اصفهان و خرید هر یک از مقاطع فولادی، می توانید از طریق شماره تلفن ۰۲۱۴۵۳۰۶، با کارشناسان ما در آیرومارت تماس بگیرید.