گاهی هدف از گود برداری احداث زیرزمین، پارکینگ و یا کانال‌های آب است. در این موارد لازم است جداره اطراف گود، قائم و یا نزدیک به قائم باشد. در این حالت هنگام عملیات گود برداری امکان دارد به دلایل مختلفی مثل به هم خوردن تعادل یا رانش خاک، دیوارهای اطراف گود فرو بریزد و به افراد و تجهیزات خسارات جبران ناپذیری وارد کند. استفاده و اجرای سازه های نگهبان از دیوار و جداره¬‌ها تا پایان عملیات گود برداری حفاظت خواهد کرد. در ادامه این مقاله پس از پاسخ به سوال سازه نگهبان چیست، به بررسی انواع سازه نگهبان خواهیم پرداخت.

سازه نگهبان چیست؟

به مجموعه اجزای فلزی یا غیر فلزی که به منظور جلوگیری از ریزش دیواره‌های اطراف گود مورد استفاده قرار می‌گیرد، سازه نگهبان می‌گویند. سازه های نگهبان را می‌توان به دو روش دائم یا موقت اجرا کرد. با کمک سازه نگهبان، خاک اطراف در هنگام گودبرداری پایدار شده و ریزش نخواهد داشت. برخی مواقع، عبارت دیوار حائل به جای سازه نگهبان مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال بهتر است بدانید که دیوار حائل یکی از انواع سازه نگهبان است.

در هنگام گود برداری، دیوارهای گود به طور معمول قائم است. این دیوارها تحت فشارهایی ناشی از رانش خاک، سرباره‌های ناشی از ساختمان همسایه، معابر مجاور و خاک لبه گود قرار می‌گیرند که می‌تواند منجر به ریزش خاک شود. با کمک سازه های نگهبان، می‌توان از خطرات احتمالی جلوگیری کرد و ساختمان را در برابر ریزش خاک مقاوم ساخت. به عبارتی سازه نگهبان با سه هدف مورد استفاده قرار می‌گیرد:

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

انواع سازه نگهبان

سازه نگهبان بر اساس مصالح و شکل چینش اجزای آن، انواع مختلفی دارد. انواع سازه نگهبان موقت و دائم، وظیفه دارد که از فروریزش ترانشه و خطرات احتمالی ناشی از گودبرداری جلوگیری کند. هر کدام از انواع سازه نگهبان، بسته به ویژگی‌های خود، مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. در ادامه چند روش رایج بررسی می‌شود.

سازه نگهبان خرپایی

سازه نگهبان خرپایی یا truss retaining structures، یک روش سنتی برای جلوگیری از ریزش به هنگام گودبرداری است. مجموعه ویژگی‌های این نوع سازه نگهبان عبارت است از:

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

برای اجرای سازه نگهبان خرپایی ابتدا باید در محل اعضای قائم خرپا، در مجاورت جداره گود، چاه‌های کوچکی حفر شود. عمق این چاه‌ها از عمق گود کمی بیشتر است. چرا که باید فضایی را برای اجرای شمع انتهای عضو قائم خرپا در نظر گرفت. پس از اینکه شمع انتهایی آرماتور بندی شد، عضو قائم خرپا درون شمع قرار گرفته و بتن ریزی اجرا می‌شود. پیش از قرار دادن عضو مایل باید در امتداد دیوار گود با یک شیب مطمئن خاک‌برداری شود. این کار به منظور تعبیه فونداسیون عضو مایل انجام می‌گیرد. در ادامه صفحه‌‌ای به نام بیس پلیت (base plate) در محل خاک‌برداری تعبیه می‌شود. حال عضو مایل به گونه قرار می‌گیرد که یک سر بر روی صفحه و سر دیگر به عضو قائم تکیه کند.

مراحل ذکر شده برای تمام خرپاهای دیگر در امتداد دیوار گود به طور همزمان اجرا می‌گردد. در مرحله بعدی برای ایجاد دیوار قائم، خاک محصور بین عضو قائم و مایل مرحله به مرحله برداشته می‌شود. در هر مرحله پس از خاک برداری عضو افقی و مایل خرپا اجرا می‌گردد. 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 روش‌های پیشرفته‌تر
• احتمال نیاز به خاک برداری با دست در برخی مراحل

سازه نگهبان سپرکوبی

سازه نگهبان سپرکوبی با به کارگیری مقاطع فولادی، چوبی یا بتن مسلح اجرا می‌شود. لبه‌های مقاطع با جفت شدن با یکدیگر، فضای لازم برای نگهداری از خاک و دیوارهای گودبرداری را ایجاد می‌کنند. از این روش که به روش سپرگونه نیز شناخته می‌شود، برای ساخت دیوار حائل، سازه‌های زیرزمینی چون پارکینگ، سازه‌های دریایی و بهسازی خاک استفاده می‌گردد.

از مزایای سازه نگهبان سپرکوبی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پروفیل‌ها سبکند. به همین دلیل این روش با سرعت بالایی قابل اجرا است.
• با این روش می‌توان ایمنی مناسبی ایجاد کرد.
• از سپر‌ها می‌توان مجدد استفاده کرد.
• روش سپرکوبی برای اجرای کانال‌هایی 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 عرض‌های زیاد این روش چندان مناسب نیست.
• جانمایی پروفیل‌ها در محیط‌های سنگی یا دارای بولدر مشکل است.
• در صورت استفاده از چکش‌های لرزشی آلودگی صوتی زیادی ایجاد خواهد شد.

سازه نگهبان مهار متقابل

سازه نگهبان مهار متقابل را می‌توان ترکیبی از روش سرکوبی و خرپا دانست. این روش، برای جلوگیری از تغییر مکان جانبی در گودهایی با عرض کم و در محیط‌های شهری قابل استفاده است. برای اجرای این روش، چاه‌هایی با فاصله تعیین شده در دو طرف گود حفر می‌گردند. در گام بعد، درون این چاه‌ها با پروفیل‌های فولادی H پر می‌شود. انتهای بالایی پروفیل‌ها بالاتر از تراز بالایی گود قرار می‌گیرد؛ سپس با استفاده از تیرها به هم وصل می‌شوند. با انجام این کار، پروفیل‌ها به پایداری هم کمک می‌کنند. سپس عملیات گودبرداری را می‌توان انجام داد.
از جمله مزایای مهار متقابل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در گودبرداری‌های کم عرض به فضای کمی برای اجرا نیاز دارد.
• در این روش سرعت بالا و هزینه پایین است.
• عملکرد مناسبی در اجرای کانال‌ها دارد.
• المان‌ها موقتی است و در گودبرداری‌های دیگر نیز قابل استفاده خواهد بود.
• به طور همزمان و پیوسته می‌توان عملیات حفاری، نصب المان‌ها و پرکردن فضای پشتی را انجام داد .
• ریزش‌های 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، مهاربندی‌های عرضی یا طولی دشوار خواهد شد.
• در خاک‌های سست باید از المان‌های بیشتری استفاده شود.

سازه نگهبان دیوار دیافراگمی

از دیگر روش‌های جلوگیری از ریزش دیوار گود، استفاده از دیوار دیافراگمی (diaphragm wall) است. این روش که اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفت، برای گود برداری‌های عمیق بسیار مناسب به شمار می‌رود.
برای اجرای این نوع از سازه های نگهبان، در وهله اول محل قرارگیری سازه بر روی دیوار گود با دستگاه‌های حفاری مخصوص، حفر می‌شود. هم‌زمان با حفر، به منظور جلوگیری از ریزش خاک دیوار حفاری شده، گل بنتونیت و سیمان به دیوار تزریق می‌‌گردد. در مرحله بعدی یک شبکه آرماتوربندی از پیش ساخته شده در محل حفاری قرار می‌گیرد. در نهایت ساخت دیوار دیافراگمی با بتن ریزی تکمیل می‌‌شود. برای آگاهی از قیمت میلگرد آجدار یا آرماتور کلیک کنید.
سازه نگهبان دیوار دیافراگمی که روشی جدید و به روز محسوب می‌شود، از مزایای زیر برخوردار است:

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

با وجود این ویژگی‌‌های مثبت نباید از هزینه‌های 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 می‌‌کنند.
نحوه اجرای یک سازه نگهبان ساده را در ویدئوی زیر می‌توانید تماشا کنید:

 

سازه نگهبان نیلینگ یا میخکوبی

سازه نگهبان نیلینگ (nailing) یا میخکوبی نیز از سال ۱۳۶۰ وارد حوزه ساخت و ساز شد. این روش را در زبان فارسی به روش میخکوبی دیوارهای گود می‌توان تعبیر کرد. نیلینگ بیشتر در ساخت و سازهای بزرگ شهری مثل حفر تونل کاربرد دارد.

برای اجرای ایمن گودبرداری، ابتدا حدود ۱ الی ۲ متر خاک برداری می‌شود. برای اجرای سازه نگهبان با این روش، روی دیوار گود، سوراخ‌هایی به صورت افقی یا مایل با فواصل مشخص ایجاد می‌گردد. سپس میلگردها در داخل سوراخ‌ها یا به اصطلاح گمانه‌ها مستقر می‌شوند. برای افزایش استحکام میان میلگرد و خاک، دوغاب سیمان فضای مابین میان آن دو را پر می‌کند. برای جلوگیری از فرسایش سطح خاک، بر روی سطح دیواره گود عملیات بتن پاشی یا شاتکریت اجرا می‌‌شود. اگر مقاله مش فولادی را مطالعه کرده باشید، در آنجا عنوان شد که پیش از شاتکریت حتما باید دیوار با استفاده از مش، زه‌کشی شود.

حضور برخی موانع مثل تاسیسات شهری می‌تواند اجرای نیلینگ را محدود کند. این محدودیت‌ها به محل، طول و شیب سوراخکاری مربوط می‌شود.

از مزایای روش نیلینگ می‌توان 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 می‌شود 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 می‌توان در زمان، هزینه و نیروی کار صرفه‌جویی کرد.

این روش معایب زیر را نیز به همراه دارد:

• از روش نیلینگ نمی‌توان برای زمین‌های با سطح آب زیرزمینی بالا استفاده کرد.
• در خاک‌های حساس و متورم نمی‌توان به صورت دائمی از روش نیلینگ استفاده کرد.
• احتمال خوردگی میخ‌های 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. شمع‌ها براساس مصالح، انواع مختلفی دارند:

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

در ادامه روش اجرای شمع بتنی درجای مسلح، مرور می‌شود.
اجرای شمع کاری، پیش از انجام گود برداری انجام می‌گردد. بدین منظور ابتدا محل قرارگیری شمع‌ها مشخص شده و به کمک دستگاه‌های حفاری تا عمق مشخص حفر می‌شود. پس از حفاری به منظور جلوگیری از ریزش خاک داخل حفره، گل بنتونیت تزریق می‌گردد. در حفاری‌های با عمق زیاد، لوله جداری یا کیسینگ (casing) کاربرد دارد. قفسه‌های آرماتوربندی از پیش ساخته، داخل چاه شده و بتن ریزی آغاز می‌گردد. لازم به ذکر است که پیش از بتن ریزی، کیسینگ باید خارج شود.
پس اتمام بتن ریزی و خشک شدن بتن، می‌توان عملیات گود برداری را آغاز کرد. گاهی به منظور افزایش ضریب ایمنی شمع‌ها را مهاربندی می‌کنند. شمع‌های درجا اغلب در پروژه‌های شهری مورد استفاده قرار می‌گیرد. 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

سازه نگهبان انکراژ، یکی از انواع معروف و پرکاربرد در پایدارسازی گودهای عمیق است. مراحل اجرای سازه نگهبان انکراژ شباهت بسیار زیادی به روش نیلینگ دارد. این نوع از سازه های نگهبان به نام‌های 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، پروفیل‌های H یا I شکل به اندازه عمق مذکور، قرار داده می‌شوند. سپس، بعد از آرماتوربندی و آغاز شدن عملیات گودبرداری، باید چاه‌های مایل در بدنه گودبرداری با قطر ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر و عمق ۵ تا ۱۰ سانتی‌متر حفر شوند. در نهایت نیز قطعات بتن پیش‌ساخته بین پروفیل‌های قائم قرار خواهند گرفت و این فرایند برای هر مرحله از گودبرداری انجام می‌شود.

از مزایای روش انکراژ می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مشخصات مکانیکی خام بهبود یافته و رانش آن تا حد زیادی کاهش می‌یابد.
• فضای بسیار کمی در داخل گود اشغال می‌کند.
• از خاک موجود برای مهار دیواره‌های گودبرداری استفاده می‌شود.

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 مرحله‌ای است و به همین دلیل اجرای آن در پروژه‌های کوچک زمان‌بر خواهد بود.
• در پروژه‌های کوچک این روش اقتصادی نیست.
• در مجاورت ساختمان‌ها، معابر شهری و تاسیسات، روش انکراژ با محدودیت روبرو است چرا که باید بدنه خاک مجاور گود به کار گرفته‌شود.

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 سازه‌های مجاور از جمله جاده، تاسیسات یا ساختمان‌ها
• نوع خاک
• فصل اجرا و شرایط جوی
• عمق گودبرداری
• زمان خود نگهداری دیوارهای گود

خرید مصالح سازه نگهبان از آیرومارت

انواع سازه نگهبان که در این مقاله بررسی شد، برای حفظ جان و مال افراد اجرا می‌‌شوند. بنابراین تمام مهندسان موظف هستند تا بسته به نوع پروژه، یکی از سازه‌های نگهبان را اجرا کنند. هزینه‌های 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 سال‌ها تجربه فعالیت در بازار آهن و همکاری با برترین تولیدکنندگان فولادی، محصولات فولادی با بالاترین کیفیت را به مشتریان عرضه می‌دارد. برای آگاهی از قیمت روز مصالح فولادی، مثل قیمت تیرآهن و خرید هر یک از مقاطع فولادی، می‌توانید از طریق شماره تلفن ۰۲۱۴۵۳۰۶، با کارشناسان ما در آیرومارت تماس بگیرید.