به‌طورکلی به هر عملیاتی که در طی آن سطح طبیعی خاک برداشته یا حفاری می‌شود، گودبرداری می‌گویند. پس از گودبرداری، یکی از مهم‌ترین اقداماتی که در این رابطه باید به آن توجه نمایید، پایدارسازی گود است. پایدارسازی کمک می‌کند تا احتمال ریزش دیواره گود کاهش پیدا کند و به‌نوعی امنیت در اطراف آن حاکم شود. پایدارسازی به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که هرکدام باتوجه به ویژگی‌های خاک و شرایط اطراف گود انتخاب می‌شوند. میزان نفوذپذیری خاک، عمق محیط خاکبرداری شده، میزان مقاومت خاک، استحکام و ابعاد سازه‌های اطراف گود و همچنین سازهای که در محل گود ایجاد می‌شود، از مهم‌ترین معیارها برای انتخاب این روش‌ها محسوب می‌شوند.
اهمیت پایدارسازی گود چیست؟
همان‌طور که اشاره شد دلیل اصلی پایدارسازی گود، جلوگیری از ریزش خاک در طول عملیات مختلف از گودبرداری تا ساخت‌وساز درون آن است. ریزش خاک، نه‌تنها باعث اختلال در عملیات و انجام کار می‌شود، بلکه ممکن است به‌مرور زمان باعث کاهش استحکام و ایستایی سازه‌های اطراف شده و خسارات جبران‌ناپذیری را به آن وارد کند. گودبرداری و پایدارسازی آن از مهم ترین مراحل در ساخت سازه ها بوده و نمی‌توان تأثیر آن در استحکام سازه را نادیده گرفت. پایدارسازی صحیح و اصولی باعث می‌شود تا مقاومت سازهای که درون آن ساخته می‌شود نیز افزایش پیدا کرده و در برابر حوادث، آسیب چندانی به سازه وارد نشود.
پیشگیری از خسارات مالی و آسیب‌های فیزیکی، مهم‌ترین هدف انجام پایدارسازی گود است. پس از آن نیز محافظت از لوازمی که درون گود قرار دارند، بسیار مهم است. در آخر نیز باید بدانید که پایدارسازی از مهم‌ترین عملیات در طول ساخت‌وساز است که به‌هیچ‌عنوان نمی‌توان از آن چشم‌پوشی کرد. در صورت ریزش گود، زمین‌های مجاور گود دچار نشست می‌شوند که آسیب‌های زیادی را به بار می‌آورد. همچنین انجام آن با روش‌های اشتباه، باعث افزایش احتمال ریزش خاک و درنهایت افزایش خطرات ناشی از آن می‌شود. به همین جهت توصیه می‌شود برای انجام این کار، ایمنی روش مناسب را اولویت قرار دهید تا هیچ‌گونه خسارتی به مال و جان کسی وارد نشود.
روش‌های پایدارسازی
روش‌های پایدارسازی گود بسیار متنوع هستند و انتخاب روش مناسب، برعهده متخصص آن است. درصورتی‌که روش پایدارسازی، توسط افراد ناآگاه انتخاب شود یا در هنگام انتخاب روش، تمامی شرایط ساختمان مورد توجه قرار نگیرند، ریزش خاک و درنهایت تخریب ساختمان، امری اجتناب‌ناپذیر خواهد بود.
1. روش نیلینگ یا میخ کوبی (nailing)
یکی از روش‌های پایدارسازی گود، نیلینگ یا میخ کوبی دیواره‌ها است. نیلینگ به معنی تسلیح برجای سطوح خاکی سست با نصب میخ‌های فولادی در فاصله‌های معین است. میخ‌کوبی در بخش‌های شیب‌دار خاک یا در محل انجام گودبرداری به شکل قائم از بالا به پایین (Top Down Construction) انجام می‌شود.
طبق اصول علمی در مهندسی ژئوتکنیک، این روش پایدارسازی خاک اثر خود را بر سطح از طریق اندرکنش میل‌گرد – خاک اعمال می‌کند که این نیرو ناشی از ایجاد تغییر شکل در خاک است. بنابراین، در پروژه‌هایی که نزدیک به سازه‌های حساس یا فرسوده واقع شده‌اند و حساسیت به تغییر مکان ناشی از گودبرداری زیاد است، روش نیلینگ گزینه مناسبی نخواهد بود.
نیلینگ از اقتصادی‌ترین روش‌های پایدارسازی گود و خاک است که کاربردهای زیادی در پروژه‌های مختلف همچون افزایش ظرفیت باربری، پایدارسازی شیروانی‌ها، شیب‌ها و ترانشه‌ها دارد. در این روش، خاک جداره‌های گود را به‌وسیله میخ، مقاوم‌سازی می‌کنند. این میخ‌ها درواقع میله‌های فولادی هستند که ابعادی بزرگ‌تر از میخ‌های معمولی دارند و با فاصله‌های نزدیک به هم مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین در پایدارسازی گود به روش نیلینگ، جداره گود، بتن‌پاشی می‌شود و استحکام بسیار بالایی پیدا می‌کند. نصب میله‌های نیل نیازمند مهندسی دقیقی می‌باشد و زاویه نصب آن‌ها نیز در هر گود متفاوت است. مهم‌ترین برتری این روش، سرعت بالای آن است.
زمانی که میلگردها تسلیح و نصب می‌شوند با ایجاد یک دیوار سطحی با ضخامت کم، سطح دیواره گود را پوشش می‌دهند. این دیواره سطحی شامل یک لایه تسلیح سبک فولادی شبکه‌ای همراه با ترکیبات شاتکریت است. این دیواره از فرسایش سطحی خاک جلوگیری و یک سطح تمام شده مناسب برای ساخت و سازهای احتمالی در آینده ایجاد می‌کند. علاوه بر این، وجود این دیواره سطحی بازده عملکرد سیستم خاک تحکیم یافته را در بخش‌ها مختلف ازجمله قسمت‌های نزدیک به دیواره گود افزایش خواهد داد.
2. پایدارسازی گود به روش خرپایی
روش خرپایی یکی از ساده‌ترین روش‌های پایدارسازی گود است. این روش برای استحکام سازی گودهای نیمه‌عمیق مناسب است و با کمک اعضای افقی و مورب، فشار خاک وارد بر دیواره را به کف گود منتقل می‌کند. این سازه‌های پایدارسازی را می‌توان برای گودهایی با عمق کمتر از ۱۴ متر و نسبت عرض به عمق گود بزرگ‌تر از پنج اجرا کرد. بنابراین، از تکنیک سازه نگهبان خرپایی برای گودهای عمیق‌تر از این مقدار که نیاز به تأمین شیب ایمن و محدود نمودن حرکت خاک دارند، استفاده نمی‌کنند.
در این روش چاه‌هایی با فاصله‌های منظم در اطراف گود حفر می‌شوند و انتهای آن آرماتوربندی می‌شود. سپس بخشی از خرپا درون این چاه قرار گرفته و بتن‌ریزی انجام می‌گیرد. اعضای قائم را می‌توان از جنس بتن یا فلز انتخاب کرد. معمولاً اعضای افقی و مورب خرپا را از جنس فلز تهیه می‌کنند. برای جلوگیری از بروز اتفاقاتی همچون خرابی پیش‌رونده، بهتر است در طراحی کلیات و چیدمان اعضای سازه خرپایی تا حد امکان درجه نامعینی سازه را افزایش داد.
3. سپرکوبی
در روش سپرکوبی همان‌طور که از نامش پیداست، دیواره‌های گود با سپرها پوشانده می‌شوند. سپرکوبی از مقرون‌به‌صرفه و بهینه‌ترین روش‌ها برای پایدارسازی گود نسبت به دیوار بتنی سکانت و دیوار حائل بتنی است. این روش نیازی به گیرش بتن ندارد و پس از اتصال سپرها می‌توان بلافاصله عملیات گودبرداری را شروع کرد. مزیت سپرکوبی این است که زمان اجرای آن بسیار کمتر از سایر روش‌ها می‌باشد. این سپرها درواقع ورق‌های فلزی یا بتنی هستند که با چکش پنوماتیک به جدارها متصل می‌شوند. درنهایت تمام سطح گود پوششی یکدست خواهد داشت.
4. دیوار دیافراگمی
دیوار دیافراگمی یکی از روش‌های بسیار مستحکمی است که می‌توان از آن در کنار دیگر روش‌های پایدارسازی گود نیز بهره گرفت. در این تکنیک پایدارسازی خاک، از دیواره بتنی استفاده می‌کنند. این دیواره به کمک دستگاه‌های حفاری خاصی به نام هیدروفرز یا گراب (grab) تولید می‌شود. در این روش پس از گودبرداری، جداره‌های دیوار با دوغاب‌های مخصوصی پوشانده می‌شوند. استفاده از دوغاب بنتونیت به این دلیل است که از ریزش موضعی دیواره حفاری شده جلوگیری می‌کند.
پس از آن میلگردها قرار داده و سپس با بتن‌ریزی در جای خود ثابت و محکم می‌شوند. بتن‌ریزی و ایجاد دیواره بتنی از طریق لوله ترمی انجام می‌شود. لوله ترمی ابزاری است که برای ریختن بتن در تراز پایین گود مناسب است. مزیت این لوله این است که در هنگام بتن‌ریزی به دلیل بالا بودن وزن مخصوص بتن نسبت به بنتونیت، ترکیب بنتونیت بالا می‌آید و برای استفاده مجدد قابل جمع‌آوری خواهد بود.
ضخامت دیوارهای دیافراگمی متغیر و معمولاً بین 0.6 تا 1.1 متر است. دیوارهای به شکل پانل تولید و عمق آن‌ها متناسب با عمق گود محاسبه می‌شود. عرض پانل‌های بتنی نیز بین 2 تا ۶ متر است. مستطیل، رایج‌ترین شکل برای تولید سطح مقطع پنل‌ها است. با این حال برای اهداف خاص، پانل‌ها را به شکل T و L نیز تولید می‌کنند.
5. دوخت به پشت
روش پایدارسازی گود دوخت به پشت (tie back) تقریباً مشابه با انکراژ است و حفاری آن به‌طور مرحله به مرحله و از بالا به پایین انجام می‌گیرد. در این روش، چاه‌های افقی یا مایل در دیوار گود حفر می‌شوند و کابل‌هایی درون این چاه‌ها قرار می‌گیرند. برای حفر چاهک‌ها از دستگاه‌های حفاری ویژه‌ای باید استفاده کرد. سپس بتن به چاه تزریق می‌شود و کابل را مهار می‌کند که درنهایت موجب پایداری گود می‌شود.
این روش مهارسازی خاک سبب افزایش نیروی پیش تنیدگی موجود بین کابل و خاک می‌شود و با متراکم شدن خاک، رانش سطح کاهش می‌یابد. درواقع کابل‌های در هم تنیده به‌عنوان سازه نگهبان عمل می‌کنند و با انتقال نیروی رانش خاک در جداره، گود به خاک‌های داخل بدنه دیواره و بدنه انتهایی، قدرت تحمل سطح در برابر رانش خاک بدنه مجاور جداره را افزایش می‌دهند. نوع خاک و فاصله بین چاهک‌ها در تعیین میزان عمق گودبرداری مؤثر هستند. عمق گود معمولاً در روش دوخت به پشت برابر 2 تا 3 متر خواهد بود. از مزایای این تکنیک پایدارسازی گود می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- بهبود مشخصات مکانیکی و پیش‌تنیده شدن خاک به دلیل تزریق بتن به داخل عمق چاهک‌ها
- استفاده از خاک اطراف جداره برای مهار رانش خاک
- کاهش میزان رانش به دلیل بهبود مشخصات مکانیکی خاک
- نیاز به فضای کم سازه نگهبان در داخل گود
6. پایدارسازی گود به روش مهارسازی آنکراژ
انکراژ یا مهارسازی خاک از دیگر تکنیک‌های پایدارسازی گود است که شباهت‌های زیادی از نظر نحوه انجام با روش نیلینگ یا میخ کوبی دارد. با این حال، تفاوت اصلی این روش با میخ‌کوبی، نحوه اعمال نیرو پس تنیدگی بر المان‌های تسلیح است. در روش انکراژ می‌توان برای تأمین مقاومت قسمت گیردار از انواع روش‌های تزریق استفاده کرد.
در این روش باید قبل از گودبرداری، چاه‌های متعددی حفر کرد. عمق این چاه‌ها باید اندکی از عمق مورد نظر برای گود بیشتر باشد. در انتهای این چاه‌ها آرماتورهایی به همراه پروفیل قرار داده می‌شوند و چاه بتن‌ریزی می‌شود. سپس گودبرداری انجام شده و روی جداره گود حفره‌هایی ایجاد می‌کنند که درون آن میله‌های فلزی قرار می‌گیرند و درنهایت بتن‌ریزی می‌شود.
در صورت نیاز می‌توان در این روش، پوشش دائمی را نیز ایجاد کرد. بتن پاششی، بتن پیش ساخته، بتن درجا ریز از انواع پوشش‌های دائمی در روش انکراژ هستند. به لطف پیشرفت فناوری‌های مختلف در ساخت پوشش‌ها، نصب پوشش طرح‌دار و سازگار با محیط نیز امکان‌پذیر شده است.
1. روش تاپ دان یا بالا به پایین
به جای احداث سازه نگهبان، روش ساخت بالا به پایین (Top – Down Construction) در سازه اصلی به صورت از بالا به پایین ساخته و گودبرداری هم‌زمان انجام می‌شود. با در اختیار داشتن تجهیزات و امکانات خاص و با ایجاد تغییراتی در نحوه طراحی و محاسبات سازه به‌راحتی می‌توان این روش را جایگزین تکنیک‌های سنتی پایدارسازی گود کرد. در روش‌های سنتی، ساخت سازه از پایین به بالا (Bottom-Up) انجام می‌گیرد که با گودبرداری و اجرای شالوده (فونداسیون) آغاز و با ساخت سازه اصلی و تکمیل سقف نهایی تمام می‌شود.
در مقابل، در روش تاپ دان در ابتدا دیواره‌های دور، ستون‌ها و سقف نهایی ساخته می‌شوند و سپس در انتها نوبت به انجام گودبرداری و ساخت فونداسیون سازه می‌رسد. این روش به دلیل اینکه زمان پروژه، هزینه‌های اجرایی و اختلال در ترافیک شهری و زندگی مردم را کاهش می‌دهد، بسیار کارآمد و محبوب است. در سال‌های اخیر برای استحکام‌بخشی خاک گودها در پروژه‌های بزرگ همچون ساخت تونل متروها از روش تاپ دان استفاده می‌کنند.
نکات مهم برای انتخاب روش پایدارسازی
هر یک از روش‌های پایدارسازی گود به شکل خاصی انجام می‌شوند و نکات ایمنی مخصوصی دارند. برخی نکات کلی و اساسی هستند که باید برای انتخاب روش اجرای پایدارسازی مورد توجه قرار دهید:
- یکی از مهم‌ترین نکات در پایدارسازی گود، توجه به استحکام سازه‌های اطراف است. در برخی شرایط ممکن است استفاده از روشی خاص، باعث آسیب به دیگر سازه‌ها شود.
- امکان تردد در کوچه‌ها و خیابان‌های اطراف بسیار مهم است. برخی از روش‌ها احتیاج به ماشین‌آلات سنگینی دارند که ممکن است تردد آن‌ها در اطراف سازه سخت باشد. در این شرایط بهتر است روشی دیگر را انتخاب کنید.
- سازهای که قرار است در محل گود ایجاد شود را به‌دقت بررسی کنید. به‌طور مثال اگر قرار نیست سازه شما مدت طولانی مورد استفاده قرار گیرد، می‌توانید سپرهای پایدارسازی را به کار بگیرید تا پس از اتمام عملیات، از آن‌ها در پروژه‌های دیگری استفاده نمایید.
- زمانی که در اختیار دارید بسیار مهم است. برخی از روش‌ها به زمان بیشتری نیاز دارند و نمی‌توان مراحل مختلف را با سرعت بالا انجام داد. در مقابل نیز تعدادی از روش‌ها در زمان بسیار کوتاهی اجرا می‌شوند. برخی از روش‌ها نیز این امکان را به شما می‌دهند که عملیات مربوط به سازه را به‌صورت موازی به انجام برسانید.
- عمق گود اهمیت زیادی دارد. برخی از روش‌ها مناسب عمق زیاد نیستند و امنیت کافی را ندارند؛ روشی را انتخاب کنید که با عمق محل گودبرداری شده هماهنگ باشد.
انتخاب بهترین روش پایدارسازی گود
باید برای اجرای پایدارسازی گود، افراد یا گروهی متخصص و کاربلد استفاده کنید تا مشکلات احتمالی را به حداقل رسانده و کیفیت و سرعت کار را ارتقا ببخشید. یک تیم پیمانکار گودبرداری حرفه‌ای، بهترین روش را متناسب با شرایط شما انتخاب و همچنین به بهترین شکل ممکن آن را اجرایی می‌کند. شرکت خاکبرداران تجهیز پایتخت با بیش از 30 سال تجربه و اجرای بیش از 1000 پروژه توانسته رضایت تمام مشتریان خود را به دست آورد و به موفقیت و شهرت در زمینه امور گودبرداری، تخریب، نیلینگ، حفر کانال و استخر، اجرای سازه نگهبان، تهیه و حمل انواع مصالح ساختمانی برسد. شما می‌توانید با خاطری آسوده، پروژه‌های خود را به ما بسپارید تا آن را به بهترین شکل اجرا کنیم.
