انواع سازه نگهبان گودبرداری؛ تصاویر، مراحل اجرا و کنترل کارگاهی
راهنمای کاربردی سازههای نگهبان گودبرداری ساختمان
سازه نگهبان مجموعهای از اعضای سازهای، خاکی یا ترکیبی است که برای حفظ پایداری دیوارههای گود، کنترل تغییرشکل خاک و جلوگیری از ریزش گود و آسیب به ساختمانها و تأسیسات اطراف استفاده میشود.
وقتی خاک برای ایجاد زیرزمین، فونداسیون یا سازه زیرسطحی برداشته میشود، تکیهگاه طبیعی خاک از بین میرود. در صورتی که شرایط زمین اجازه ایستایی آزاد جداره را ندهد، باید قبل یا همزمان با گودبرداری سیستم نگهدارنده مناسب اجرا شود.
سازه نگهبان فقط وظیفه جلوگیری از ریزش مستقیم خاک را ندارد؛ بلکه در پروژههای شهری باید تغییرشکل دیواره، نشست زمین، جابهجایی ساختمانهای مجاور، اثر آب زیرزمینی و بارهای اطراف گود را نیز کنترل کرد.
تمام تصاویر زیر در یک گالری واحد قرار گرفتهاند و بر اساس نوع سازه نگهبان نامگذاری شدهاند. با کلیک روی هر تصویر، فایل اصلی تصویر باز میشود.
در روش خرپایی، فشار وارد بر جداره توسط سیستم اعضای قائم، افقی، مایل و اتصالات به تکیهگاه منتقل میشود. این روش در گودهای شهری متداول است، بهخصوص زمانی که فضای کافی برای قرارگیری اعضای مایل وجود داشته باشد.
اجزای اصلی
- عضو قائم یا ستون نگهبان
- عضو مایل
- اعضای افقی و رابط
- صفحه یا سیستم نگهدارنده خاک
- تکیهگاه عضو مایل
- اتصالات و ورقهای اتصال
سختی اجرا: متوسط
مراحل ساخت و اجرا
مزایا
- قابل اجرا با تجهیزات نسبتاً متداول.
- قابل استفاده در بسیاری از گودهای شهری.
- امکان کنترل مرحلهای عملیات.
- قابلیت بازرسی نسبتاً ساده اعضای نمایان.
معایب
- عضو مایل فضای داخل گود را اشغال میکند.
- برای همه هندسههای گود مناسب نیست.
- کیفیت تکیهگاه عضو مایل بسیار مهم است.
- اتصالات ضعیف میتوانند عملکرد سیستم را کاهش دهند.
بایدها
- تکیهگاه اعضای مایل کاملاً کنترل شود.
- اتصالات طبق نقشه اجرا شوند.
- گودبرداری با توالی طراحی انجام شود.
- تغییرشکل دیواره پایش شود.
نبایدها
- عضو مایل بدون طراحی جابهجا نشود.
- زیر عضو مایل بدون تأمین تکیهگاه مناسب خالی نشود.
- اتصالات ناقص رها نشوند.
- بار اضافی نزدیک لبه گود قرار نگیرد.
نیلینگ با مسلح کردن توده خاک و ایجاد یک پوسته نگهدارنده در سطح گود، مقاومت توده خاک را افزایش داده و تغییرشکل آن را کنترل میکند.
اجزای اصلی
- نیل یا میلگرد مسلحکننده
- دوغاب تزریقی
- صفحه سر نیل
- مهره یا سیستم اتصال
- مش فولادی
- شاتکریت
- زهکشهای احتمالی
سختی اجرا: متوسط تا زیاد
مراحل ساخت و اجرا
- جانمایی و آمادهسازی کارگاه.
- گودبرداری مرحله اول طبق طرح.
- اصلاح و پایدارسازی سطح خاک.
- حفاری سوراخ نیلها.
- کنترل عمق و مسیر حفاری.
- قرار دادن نیل و فاصلهگذار.
- تزریق دوغاب.
- اجرای زهکش در صورت نیاز.
- اجرای مش و آرماتور سطحی.
- نصب صفحه سر نیل.
- اجرای شاتکریت.
- کنترل کیفیت و سپس ورود به تراز بعدی.
مزایا
- مناسب برای بسیاری از گودهای شهری.
- فضای داخلی گود را نسبت به خرپا کمتر اشغال میکند.
- قابلیت اجرای مرحلهای دارد.
- برای هندسههای مختلف قابل تطبیق است.
معایب
- به تجهیزات حفاری و تزریق نیاز دارد.
- کیفیت دوغاب و حفاری مستقیماً بر عملکرد تأثیر دارد.
- در برخی خاکها و شرایط آب زیرزمینی محدودیت دارد.
- فضای پشت دیواره برای طول نیل باید در دسترس و از نظر حقوقی قابل استفاده باشد.
بایدها
- عمق و زاویه حفاری کنترل شود.
- تزریق بهصورت صحیح انجام شود.
- سر نیلها و صفحات اتصال کنترل شوند.
- زهکشی طبق طراحی اجرا شود.
نبایدها
- فاصله نیلها بدون طراحی تغییر نکند.
- گودبرداری مرحله بعد قبل از تثبیت مرحله قبل انجام نشود.
- تزریق ناقص نادیده گرفته نشود.
- آب واردشده به دیواره بدون بررسی رها نشود.
در انکراژ، مهارهای کششی در پشت دیواره ایجاد شده و نیروی حاصل از فشار خاک را به بخش مقاوم خاک منتقل میکنند. این سیستم میتواند همراه با دیوارههای مختلف استفاده شود.
اجزای اصلی
- دیواره نگهدارنده
- سوراخ مهار
- کابل یا میلگرد مهار
- قسمت آزاد و قسمت گیرایی مهار
- دوغاب
- صفحه سرمهار
- مهره یا گوه
- سیستم کشش
سختی اجرا: زیاد
مراحل ساخت و اجرا
- اجرای دیواره اولیه.
- گودبرداری تا تراز مرحله اول.
- حفاری سوراخ مهار.
- کنترل طول و مسیر حفاری.
- قرار دادن کابل یا میلگرد.
- تزریق دوغاب.
- اجرای سرمهار و صفحه.
- رسیدن دوغاب به شرایط لازم.
- کشش مهار طبق طرح.
- انجام آزمایشهای موردنیاز.
- قفل کردن مهار.
- ادامه گودبرداری.
مزایا
- فضای داخلی گود را نسبت به استراتها کمتر اشغال میکند.
- برای گودهای عمیق میتواند سیستم مؤثری باشد.
- امکان اجرای مرحلهای دارد.
- قابلیت کنترل نیروی مهار وجود دارد.
معایب
- تجهیزات تخصصی نیاز دارد.
- اجرای نادرست تزریق یا کشش خطرناک است.
- ممکن است به فضای خارج از محدوده ملک نیاز داشته باشد.
- آزمایش و کنترل آن تخصصیتر است.
بایدها
- مسیر مهارها پیش از اجرا بررسی شود.
- تأسیسات زیرزمینی شناسایی شوند.
- کشش مهارها ثبت و کنترل شود.
- کیفیت تزریق بررسی شود.
نبایدها
- بدون کنترل ملک مجاور مهار اجرا نشود.
- کشش مهار حدسی انجام نشود.
- مهار معیوب بدون ارزیابی اصلاحی رها نشود.
دیوار دیافراگمی یک دیوار عمیق و نسبتاً صلب است که معمولاً برای گودهای عمیق و پروژههایی که کنترل تغییرشکل اهمیت بالایی دارد مورد استفاده قرار میگیرد.
اجزا
- Guide Wall
- پنل حفاری
- قفسه آرماتور
- سیال پایدارکننده در روشهای مربوط
- اتصال پنلها
- بتن
- سیستم بتنریزی ترمی
- کلاف فوقانی
سختی اجرا: زیاد تا بسیار زیاد
مراحل ساخت و اجرا
- نقشهبرداری دقیق محور دیوار.
- اجرای Guide Wall.
- حفاری پنل.
- حفظ پایداری دیواره حفاری.
- پاکسازی کف پنل.
- کنترل وضعیت سیال حفاری در صورت استفاده.
- ساخت و نصب قفسه آرماتور.
- اجرای اتصال پنلها.
- بتنریزی با روش مناسب.
- تکمیل پنلهای بعدی.
- اجرای کلاف فوقانی.
- گودبرداری مرحلهای.
- اجرای استرات یا انکراژ در صورت طراحی.
مزایا
- صلبیت بالا.
- مناسب برای گودهای عمیق.
- کنترل مناسبتر تغییرشکل در مقایسه با برخی سیستمهای انعطافپذیر.
- قابلیت استفاده بهعنوان بخشی از سازه دائمی در طرحهای مناسب.
معایب
- هزینه و تجهیزات اجرایی بالا.
- نیازمند تیم متخصص.
- کنترل کیفیت بتن و پنلها بسیار مهم است.
- فضای کارگاهی و لجستیک بیشتری نیاز دارد.
بایدها
- محور دیوار دقیق کنترل شود.
- عمق حفاری و کیفیت پنل ثبت شود.
- قفسه آرماتور کنترل شود.
- بتنریزی پیوسته و اصولی انجام شود.
نبایدها
- پنل ناپایدار بدون اقدام اصلاحی رها نشود.
- قفسه آرماتور بدون کنترل وارد پنل نشود.
- بتنریزی ناقص یا غیراصولی انجام نشود.
در مهار متقابل، دیوارههای دو طرف گود توسط تیرها و استراتهای داخلی به یکدیگر متصل میشوند. اعضای داخلی در برابر فشارهای وارد بر دیوارهها مقاومت میکنند.
اجزای اصلی
- دیواره نگهدارنده
- وِیلر
- استرات
- اتصالات
- صفحات اتصال
- سیستم پیشبار در صورت نیاز طراحی
سختی اجرا: متوسط تا زیاد
مراحل ساخت و اجرا
- اجرای دیوارههای دو طرف.
- گودبرداری تا تراز مرحله اول.
- اجرای وِیلرها.
- نصب استراتهای متقابل.
- کنترل تراز و اتصالات.
- پیشبارگذاری در صورت پیشبینی طرح.
- ادامه گودبرداری.
- نصب ترازهای بعدی استرات.
- کنترل تغییرشکل.
- برداشت استراتها فقط طبق توالی طراحی.
مزایا
- عدم نیاز به دسترسی به زمین پشت دیواره برای مهارهای کششی در حالت متعارف.
- قابلیت استفاده در گودهای شهری.
- انتقال مستقیم نیرو بین دو طرف گود.
معایب
- فضای داخلی گود را اشغال میکند.
- حرکت ماشینآلات و اجرای سازه اصلی را دشوار میکند.
- اتصالات و استراتها باید مرتب کنترل شوند.
بایدها
- اتصالات استرات کنترل شوند.
- تراز اعضا کنترل شود.
- توالی حذف استراتها مشخص باشد.
- تغییرشکل دیواره پایش شود.
نبایدها
- استرات بدون تأیید فنی حذف نشود.
- ماشینآلات به استراتها ضربه نزنند.
- استرات معیوب بدون اصلاح رها نشود.
در برخی پروژهها یک سیستم واحد برای تمام اضلاع یا تمام مراحل گود مناسب نیست. در این حالت ممکن است ترکیبی از دیواره صلب، نیلینگ، انکراژ، مهار داخلی یا سیستمهای دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
سختی اجرا: زیاد
مراحل اجرا
- بررسی ژئوتکنیکی و شرایط اطراف.
- تقسیم گود به نواحی اجرایی.
- انتخاب سیستم مناسب برای هر ناحیه.
- اجرای سیستم اولیه.
- گودبرداری مرحلهای.
- اجرای سیستم مکمل.
- کنترل محل اتصال و انتقال نیرو.
- ادامه گودبرداری.
- پایش مجموعه بهصورت یک سیستم واحد.
مزایا
- انعطافپذیری بالا در پروژههای پیچیده.
- امکان تطبیق روش با شرایط متفاوت اضلاع گود.
- امکان ترکیب مزایای چند سیستم.
معایب
- طراحی و اجرای پیچیدهتر.
- نیاز به هماهنگی بیشتر بین تیمهای اجرایی.
- کنترل مسیر انتقال نیرو دشوارتر است.
بایدها
- مرز عملکرد هر سیستم مشخص باشد.
- اتصال سیستمها طبق جزئیات طراحی انجام شود.
- توالی ساخت دقیقاً کنترل شود.
نبایدها
- دو سیستم مستقل بدون بررسی با یکدیگر ترکیب نشوند.
- عضو یک سیستم بدون بررسی اثر آن بر سیستم دیگر حذف نشود.
در روش تاپدان، ساخت سازه زیرزمین و عملیات خاکبرداری بهصورت مرحلهای و از بالا به پایین انجام میشود. سقفهای زیرزمین میتوانند در حین گودبرداری نقش مهاربندی نیز داشته باشند.
اجزای اصلی
- دیواره پیرامونی
- ستونها یا عناصر باربر
- سقفهای زیرزمین
- بازشوهای دسترسی و خاکبرداری
- سیستم فونداسیون
سختی اجرا: بسیار زیاد
مراحل ساخت
- اجرای دیواره پیرامونی مناسب.
- اجرای عناصر باربر اصلی.
- اجرای تراز بالایی سازه.
- ایجاد بازشوهای موردنیاز برای خاکبرداری.
- خاکبرداری در زیر سقف.
- اجرای سقف تراز بعدی.
- ادامه خاکبرداری در تراز پایینتر.
- اجرای سقفهای بعدی.
- رسیدن به تراز فونداسیون.
- اجرای فونداسیون و اجزای پایین سازه.
- تکمیل سازه و معماری.
مزایا
- امکان کاهش زمان کلی پروژه در طرحهای مناسب.
- امکان اجرای همزمان بخشهایی از سازه و عملیات زیرزمین.
- سقفها میتوانند نقش مهاربندی سازهای داشته باشند.
- برای برخی پروژههای شهری با محدودیت تغییرشکل مناسب است.
معایب
- طراحی و اجرای بسیار پیچیده.
- دسترسی ماشینآلات محدودتر میشود.
- هماهنگی سازه، خاک و معماری دشوارتر است.
- هزینه اولیه تجهیزات و برنامهریزی میتواند بالا باشد.
بایدها
- توالی ساخت دقیقاً برنامهریزی شود.
- بازشوهای خاکبرداری از ابتدا پیشبینی شوند.
- اتصال ستون و سقف کنترل شود.
- تهویه، روشنایی و ایمنی فضای زیرزمین تأمین شود.
نبایدها
- خاکبرداری خارج از محدوده مرحله انجام نشود.
- عضو سازهای بدون بررسی حذف یا بریده نشود.
- بازشوهای موقت بدون کنترل سازهای ایجاد نشوند.
| روش | سختی اجرا | فضای اشغالشده در گود | مزیت اصلی | محدودیت اصلی |
|---|---|---|---|---|
| خرپایی | متوسط | نسبتاً زیاد | اجرای نسبتاً متداول | اشغال فضای گود توسط اعضای مایل |
| نیلینگ | متوسط تا زیاد | کم | مسلحسازی توده خاک | وابستگی زیاد به کیفیت حفاری و تزریق |
| انکراژ | زیاد | کم | آزاد بودن فضای داخلی گود | نیاز احتمالی به فضای پشت دیواره |
| دیوار دیافراگمی | زیاد تا بسیار زیاد | کم | صلبیت و کنترل تغییرشکل | هزینه و تجهیزات تخصصی |
| مهار متقابل | متوسط تا زیاد | زیاد | مهار مستقیم دو طرف گود | مزاحمت برای عملیات داخل گود |
| ترکیبی | زیاد | وابسته به طرح | انعطافپذیری در پروژه پیچیده | پیچیدگی طراحی و اجرا |
| تاپدان | بسیار زیاد | وابسته به طرح | همزمانی عملیات سازه و گود | هماهنگی اجرایی بسیار پیچیده |
سختی اجرای سازه نگهبان فقط به نصب اعضا مربوط نیست. بخش مهم کار، کنترل شرایط واقعی زمین در برابر فرضیات طراحی است.
- تفاوت لایههای خاک با اطلاعات اولیه.
- وجود آب زیرزمینی یا آبهای سطحی پیشبینینشده.
- وجود پی ساختمان همسایه در تراز بالاتر یا پایینتر.
- وجود تأسیسات زیرزمینی.
- کمبود فضای کارگاه.
- محدودیت ورود دستگاه حفاری.
- تغییرشکل واقعی بیشتر از مقدار مورد انتظار.
- عدم هماهنگی بین خاکبرداری و اجرای مهاربندی.
- مشکل در دسترسی برای نصب استرات یا انکر.
- محدودیتهای حقوقی برای اجرای مهار خارج از ملک.
- گودبرداری بیش از مرحله مجاز قبل از نصب مهاربندی.
- حذف یک عضو نگهبان برای عبور ماشینآلات.
- تغییر ابعاد اعضا بدون بررسی مهندسی.
- اجرای ناقص اتصالها.
- بارگذاری سنگین در لبه گود.
- بیتوجهی به آب واردشده به گود.
- نادیده گرفتن ترکهای جدید ساختمان مجاور.
- پمپاژ شدید آب بدون بررسی اثر آن بر خاک اطراف.
- برداشت استرات بدون طراحی توالی جایگزین.
- اجرای انکر بدون بررسی محدوده پشت دیواره.
قبل از گودبرداری باید وضعیت موجود ساختمانهای اطراف ثبت شود. ترکهای موجود، نشستهای قابل مشاهده، وضعیت نما، دیوارها و کفها باید مستند شوند.
در طول عملیات نیز وضعیت ساختمانها باید با شرایط اولیه مقایسه شود. رشد ترک، نشست، تغییر تراز یا بازشدگی درزها میتواند علامت نیاز به بررسی فوری باشد.
- آب بارندگی نباید وارد گود شود.
- مسیر آب سطحی باید از لبه گود دور شود.
- زهکشهای طراحیشده باید سالم و قابل بهرهبرداری باشند.
- نشتی غیرعادی از دیواره باید بررسی شود.
- پمپاژ آب باید با توجه به شرایط خاک و ساختمانهای مجاور انجام شود.
بایدها
- قبل از شروع عملیات شرایط موجود ثبت شود.
- توالی اجرای سازه نگهبان مشخص باشد.
- هر مرحله قبل از ورود به مرحله بعد کنترل شود.
- تغییرشکل دیواره پایش شود.
- اتصالات اعضا کنترل شوند.
- بارهای اطراف گود مدیریت شوند.
- گزارش تصویری مراحل اجرا نگهداری شود.
نبایدها
- تکیه بر تجربه کارگاهی بدون محاسبه و طراحی مجاز نیست.
- تغییرات اجرا بدون بررسی فنی انجام نشود.
- عضو نگهبان برای سهولت عملیات حذف نشود.
- نشانههای ناپایداری نادیده گرفته نشود.
- ☐ نقشه سازه نگهبان در کارگاه موجود است.
- ☐ شرایط ساختمانهای مجاور ثبت شده است.
- ☐ محور و ابعاد گود کنترل شده است.
- ☐ مراحل گودبرداری طبق توالی اجرا میشود.
- ☐ اعضای نگهبان در تراز مناسب اجرا شدهاند.
- ☐ اتصالات کنترل شدهاند.
- ☐ آب و زهکشی کنترل شده است.
- ☐ بار اضافی از لبه گود دور نگه داشته شده است.
- ☐ تغییرشکل دیواره پایش میشود.
- ☐ ترک ساختمانهای مجاور ثبت و مقایسه میشود.
- ☐ حذف یا جابهجایی مهاربندها طبق طرح انجام میشود.
سازه نگهبان یکی از حساسترین بخشهای عملیات گودبرداری است و عملکرد آن فقط به مقاومت اعضای فلزی یا بتنی محدود نمیشود. توالی گودبرداری، رفتار خاک، آب، ساختمانهای مجاور، اتصالات و نحوه انتقال نیرو همگی در عملکرد نهایی سیستم مؤثر هستند.
هفت سیستم بررسیشده در این مقاله یعنی خرپایی، نیلینگ، انکراژ، دیوار دیافراگمی، مهار متقابل، ترکیبی و تاپدان هرکدام شرایط کاربرد، تجهیزات، سختی اجرا و محدودیتهای متفاوتی دارند.
