بررسی 10 روش اجرای سازه نگهبان در گودبرداری مانند نیلینگ، شمع و سازه خرپایی

قطعا شما هم می دانید که اجرای سازه نگهبان باید قبل از خاک‌برداری و در برخی موارد، حتی قبل از تخریب سازه قدیمی صورت گیرد اما هدف از اجرای سازه نگهبان چیست؟ نحوه اجرای سازه نگهبان به چه صورتی است؟ آیا با اجرای سازه نگهبان به روش شمع و خرپایی آشنایی دارید؟

در این ایبوک جامع ابتدا با انواع سازه نگهبان از جمله سازه نگهبان نیلینگ، شمع، مهار متقابل و… آشنا خواهیم شد و سپس مراحل اجرای 10 سازه نگهبان را به صورت گام به گام بیان خواهیم کرد.

⌛ آخرین به‌روزرسانی: 18 فروردین 1404

📕 تغییرات به‌روزرسانی: آپدیت براساس ویرایش 1400 مبحث 7 مقررات ملی ساختمان

دلایل ریزش خاک در گودبرداری چیست؟

دو دسته عوامل داخلی و خارجی می­توانند منجر به ناپایداری و ریزش گودبرداری شوند.

1.عوامل داخلی به نوع و خصوصیات فیزیکی ذاتی خاک و رفتار آن در برابر تنش­ های وارده بستگی دارد. ازجمله:

• • تراکم پایین خاک
  • عدم چسبندگی مناسب دانه­ های خاک
  • خاک‌های مسئله‌دار
  • بروز کشش ثانویه در لایه ­های بالایی خاک براثر آزادشدن تنش ­ها

2.عوامل خارجی که به محل گودبرداری و خطاهای انسانی بستگی دارد، عبارت‌اند از:

 ارتعاشات:

• ارتعاشات ناشی از حرکت وسایل نقلیه سنگین در معابر عمومی مجاور گود
• انجام عملیات گودبرداری در مجاورت بزرگراه ­ها، خطوط راه ­آهن شهری یا مراکز و تأسیسات دارای ارتعاش زیاد
• ارتعاشات ناشی از زلزله و حرکات زمین
• نزدیک شدن بیش از حد وسایل نقلیه موتوری و ماشین­ آلات سنگین ساختمانی به لبه گود و درنتیجه وارد آمدن فشار بیش‌ازحد به دیواره
• بارندگی شدید و رطوبت بیش از حد دیواره ­های گودبرداری شده

خطاهای انسانی:

• عدم لحاظ دقیق فشار سربار ناشی از وزن سازه ­های مجاور در محاسبات گودبرداری و سازه نگهبان
• عدم انجام مطالعات کامل ژئوتکنیک
• عدم توجه به ویژگی­ های ذاتی خاک

براثر گودبرداری در زمین وضعیت تنش در آن تغییر می­کند و لازم است تغییر شکل‌ها و ناپایداری‌های ناشی از گودبرداری ازجمله موارد ذیل بررسی شوند:

• برآمدگی و تورم کف گود، که می‌تواند در شرایطی به ناپایداری کف بیانجامد.
• نشست زمین در نواحی مجاور گود .

لغزش خاک در اثر ایجاد ترک کششی در لبه فوقانی گود

بالا آمدن کف گود در اثر افزایش فشار ناشی از خاک مجاور گود

پدیده جوشش از کف گود هنگامی سطح آب سفره زیرزمینی بالا باشد

ارزیابی سطح خطر گود

با توجه به اهمیت بالای شناسایی ویژگی ­های خاک و تأثیر مستقیم آن بر رفتار سازه در زلزله، آئین‌نامه 2800 ایران در موارد زیر انجام مطالعات ویژه ساختگاه جهت طراحی لرزه­ای سازه الزامی نموده است.

❓منظور از سطح خطر گودبرداری چیست؟

بر اساس بند 12-9-1-3  مبحث دوازدهم مقررات ملی ساختمان، سطح خطر گودبرداری­ ها با توجه به عمق گود، نوع خاک، وجود آب، وجود منبع ارتعاش در مجاورت گود و حساسیت ساختمان­ های مجاور آن به‌صورت گودبرداری با خطر معمولی، زیاد و بسیار زیاد تعیین می­گردد.

ارزیابی سطح خطر گودبرداری بر اساس ضوابط و مقررات مبحث پی و پی ­سازی (مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان) به‌منظور واگذاری و تفویض مسئولیت به مرجع ذی‌صلاح، به شرح زیر صورت می­گیرد:

برای ارزیابی خطر گود مفاد بندهای مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1400 را به شرح زیر داریم:

جهت دریافت اطلاعات تکمیلی در خصوص عمق بحرانی می‌توانید از مقاله ≪ مراحل گودبرداری ساختمان به همراه محاسبه عمق بحرانی آن ≫ بهره‌مند شوید.

نکته : مطابق مبحث 7 مقرراات ملی ساختمان توجه به نکات زیر جهت تشخیص سطح خطر گودبرداری الزامی است.

• اگر تراوش آب در گود موجود باشد همواره خطر گود زیاد یا بسیار زیاد خواهد بود.
• اگر خاکی که در آن گودبرداری انجام می­شود دستی یا فاقد چسبندگی قابل‌اعتماد باشد، خطر گود با توجه به معیارهای دیگر زیاد یا بسیار زیاد خواهد بود.
• اگر ساختمان موجود در حوزه ی تاثیر ناپایداری گود دارای یکی از مشخصات در بندهای زیر باشد، خطر گود همواره بسیار زیاد در نظر گرفته می شود.

الف– ساختمان فاقد انسجام و یکپارچگی کافی برای تحمل نشست‌های افقی و قائم نظیر ساختمان بدون اسکلت یا بدون پی پیوسته بتنی مسلح (پی‌های نواری و گسترده) یا هر گونه ساختمانی که در آن نشانه آشکار فرسودگی و ضعف در باربری مشاهده گردد.

ب– ساختمان با ارزش فرهنگی و تاریخی

ج – ساختمان با اهمیت بسیار زیاد در استاندارد 2800

د – ساختمان 8 طبقه یا بیشتر

همچنین توجه شود، در صورت وجود تاسیسات شهری عمده ( مانند خطوط اصلی آب، گاز و مخابرات) در مجاورت گود، خطر گود زیاد یا بسیار زیاد ارزیابی می شود.

❓تا چه ارتفاعی نیاز به سازه نگهبان نیست؟

تعیین حداکثر عمق گودبرداری بدون سازه نگهبان نیاز به بررسی عوامل مختلفی دارد و نمی‌توان تنها با توجه به ارتفاع گود یک پاسخ قطعی داد. این عوامل شامل نوع خاک، شیب دیواره گود، فاصله گودبرداری از سازه‌های مجاور، سطح آب زیرزمینی و بارهای وارد بر دیواره گود است. برای مثال در یک گودبرداری با عمق 1 متر در شهر تهران که مجاور یک ملک مسکونی فرسوده بود، عمق گود 1 متری بدون اجرای سازه نگهبان باعث ریزش ملک مجاور گشت و باعث خسارات مالی و جانی شد. با این حال، اصول کلی به شرح زیر است:

ارتفاع مجاز بدون سازه نگهبان

در خاک‌های معمولی (مانند ماسه یا خاک‌های رسی با تراکم کافی)، اگر گودبرداری کم‌عمق باشد (به طور معمول تا 2/1متر) و شیب دیواره به صورت مناسب در نظر گرفته شود، ممکن است نیازی به سازه نگهبان نباشد.

برای خاک‌های مقاوم‌تر (مانند سنگ یا خاک متراکم)، این ارتفاع ممکن است تا 2 متر افزایش یابد، مشروط بر اینکه:

• هیچ سازه‌ای در نزدیکی گودبرداری وجود نداشته باشد
• شیب دیواره رعایت شود (شیب طبیعی خاک یا بیش از آن)

✅ برای آشنایی با شرایط خاص نیازمند سازه نگهبان به متن اصلی ایبوک مراجعه کنید.

انواع سازه نگهبان در گودبرداری

به‌طورکلی انواع سازه نگهبان برای پایدارسازی و جلوگیری از ریزش خاک در همه انواع پروژه های دارای خاک‌برداری، مطابق بند 7-1-3-3 مبحث هفتم مقررات ملی ویرایش 1400 ساختمان به شرح زیر می باشد.

❓انواع سازه نگهبان رایج برای پروژه های ساختمانی چیست؟

 ازآنجا ‌که همواره در پروژه های ساختمانی با گودبرداری عمیق، احتمال خطر ریزش دیواره گود وجود دارد، بررسی و شناخت دقیق لایه های خاک و تعیین و طراحی دقیق سازه نگه‌دارنده گود، اهمیت بسیار زیادی داشته و گاهی زمان زیادی صرف مطالعات ژئوتکنیک و طراحی سازه نگهبان می گردد. با توجه به نحوه اجرای سازه نگهبان، به چند دسته کلی تقسیم بندی می شوند.

❓آیا ممکن است در سازه‌ای از دو سازه نگهبان مختلف استفاده کرد؟

با توجه به دانش مهندسی و بررسی های انجام‌شده و نیاز پروژه، یکی از روش های زیر یا ترکیبی از آن‌ها برای پایدارسازی خاک دیواره گودها تعیین می شود:

1- روش اجرای سپر خاکی (گودبرداری محافظت نشده)
2- روش سازه نگهبان خرپایی(Truss Retaining Structures)
3- روش مهار فشاری (مهار متقابل) دیواره‌های گود (Strut)
4- روش میخ‌کوبی دیواره‌های گود (Nailing)
5- روش دوخت به پشت (Tie back) یا مهار کششی دیواره‌های گود (Anchorage)
6- دیوار دیافراگمی (Diaphragm Pile Wall)
7- دیوار برلنی (Berliner Wall)
8- روش سپرکوبی (Sheet Pile)
9- روش اجرای شمع (pile)
10- روش ساخت از بالا به پایین (Top/Down Construction)

❓تصورات اشتباه در مورد اجرای سازه نگهبان چیست؟

برخلاف تصور اشتباه عموم، اجرای سازه نگهبان باید قبل از خاک‌برداری و در برخی موارد، حتی قبل از تخریب سازه قدیمی صورت گیرد. چراکه هدف اصلی از احداث سازه نگهبان، محافظت از خاک دیواره گودبرداری است. این در حالی است که برخی افراد غیرمتخصص در مورد گودهای کم‌عمق در مناطق مسکونی، به تصور مهار دیوار همسایه مجاور گود، اقدام به اجرای مهارهای نامناسب با گچ و الوار به دیوار همسایه، پس از گودبرداری نموده اند که منجر به حوادث تلخ و جبران ناپذیری شده است.

انواع سازه نگهبان از نظر طراحی و عملکرد

مطابق بند 7-5-2 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان، سازه های نگهبان از نظر طراحی و عملکرد به دو دسته سازه نگهبان صلب و سازه نگهبان انعطاف پذیر تقسیم می شوند:

جزئیات اجرایی انواع سازه نگهبان

هر سازه نگهبان متناسب با نوع اجرای آن مراحل مشخصی دارد. در این قسمت با جزئیات اجرای هر یک آشنا خواهیم شد.

▪️اجرای سپر خاکی (خاک‌برداری بدون حفاظ)

عملیات خاک‌برداری می­تواند برای ساختمان‌های مجاور گود خطراتی به دنبال داشته باشد؛ لذا باید با در نظر گرفتن محدوده تأثیر گودبرداری اقدامات لازم برای محافظت گود و هم‌جواری‌ها انجام گردد.

خاک‌ها متناسب با درصد تراکم و مقاومتشان، دارای یک شیب پایدار ذاتی هستند که تحت آن دچار گسیختگی برشی نمی­شوند. در روش سنتی اجرای سپر خاکی با تکیه ‌بر این خاصیت، در مواردی که خاک با چسبندگی مناسب بوده، خطر گودبرداری معمولی و فونداسیون ملک مجاور خارج از گوه گسیختگی خاک است و در مجاورت گود ارتعاش و لرزش وجود نداشته باشد، اقدام به گودبرداری با حفظ سپر خاکی و با رعایت شیب پایدار می­گردد.

شیب پایدار خاک و محدوده تأثیر آن بر املاک مجاور

مراحل اجرای سازه نگهبان به روش سپر خاکی عبارتند از:

1. امکان خاک‌ برداری ایمن تا سطح فوقانی شالوده ملک همسایه وجود دارد.
2. خاک‌برداری با حفظ حداقل یک متر سپر خاکی از بالای فونداسیون همسایه و ادامه دادن آن با یک شیب پایدار
3. اجرای آرماتوربندی کف فونداسیون در تراز موردنظر (در بخش ­هایی که سپر خاکی به محدوده فونداسیون پیشروی دارد باید سر آرماتورها رزوه مناسب شود تا در مرحله بعد با استفاده از اتصالات مکانیکی (Coupler) به بخش بعدی فونداسیون متصل گردد.)
4. بتن‌ریزی فونداسیون
5. اجرای ستون‌ های طبقه اول در فضای میان سپرهای خاکی
6. اجرای سقف اول
7. تکمیل خاک‌برداری و حذف سپرهای خاکی
8. تکمیل فونداسیون با رعایت اصول آرماتوربندی و بتن­ ریزی

نکته: بر اساس بند 9-11-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، خم کردن میلگردهایی که یکسر آن‌ها در بتن قرار دارد مجاز نیست. لذا باید از خم کردن آرماتور انتظار فونداسیون در محل سپر خاکی اجتناب شود و فقط از طریق اجرای اتصال مکانیکی نسبت به تکمیل فونداسیون اقدام شود.

اجرای سپر خاکی با شیب پایدار به دو نوع با شیب ساده و با شیب پلکانی اجرا می‌شود. در تصویر زیر این دو نوع شیب را مشاهده می‌کنید.

گودبرداری با اجرای سپر خاکی با شیب پایدار

❓مخاطرات اجرای سپر خاکی در گودبرداری چیست؟

اجرای سپر خاکی در گودبرداری اگر به درستی برنامه‌ریزی و اجرا نشود، می‌تواند خطرات و چالش‌هایی به همراه داشته باشد. این خطرات ممکن است باعث آسیب به تجهیزات، نیروی کار، یا سازه‌های مجاور شوند. در ادامه به برخی از این خطرات اشاره می‌شود:

1. ناپایداری سپر خاکی: عدم اجرای صحیح سپر یا عدم رعایت شیب مناسب.

2. نفوذ آب زیرزمینی: عدم پیش‌بینی یا اجرای مناسب سیستم زهکشی و در نتیجه افزایش فشار هیدرواستاتیکی و کاهش پایداری دیواره

3. خطاهای انسانی: عدم آموزش کافی به نیروی کار یا نظارت ناکافی بر عملیات.

4. تغییرات ناگهانی در شرایط خاک: وجود خاک سست، تغییرات سطح آب زیرزمینی، یا شرایط غیرقابل‌پیش‌بینی زمین‌شناسی.

برای آشنایی بیشتر با اهمیت زهکشی می‌توانید از مقاله ≪ لزوم و نحوه اجرای زهکشی در عملیات گودبرداری ≫ بهره مند شوید.

▪️اجرای سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining Structures)

در تعریف سازه نگهبان خرپایی از آن به عنوان یک روش سنتی یاد می شود که یکی از آسان­ترین و متداول­ترین روش­های اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری برای گودبرداری­های با عمق کم است. اجرای آن نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد و درعین‌حال قابلیت انعطاف زیادی از نظر اجرا در شرایط مختلف دارد.

تجهیز کارگاه در هر پروژه عمرانی بخش ابتدایی کار است و شما می‌توانید با در دست داشتن چک لیست آن، از تکمیل کار خود در هنگام تجهیز کارگاه اطمینان حاصل کنید. در لینک روبرو امکان دانلود فراهم شده است. ≪ دانلود چک لیست تحویل و تجهیز کارگاه ≫

مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی

عملیات زیر برای کلیه‌ی خرپاهای سازه نگهبان در امتداد دیواره به‌صورت هم‌زمان باید صورت گیرد.

1. حفر چاهک در محل اعضای قائم خرپا که در مجاورت دیواره‌ی گود قرار دارند. عمق این چاه‌ها برابر با عمق گود به‌اضافه مقداری اضافه برای اجرای شمع انتهای تحتانی عضو قائم خرپا است.
2. قرار دادن عضو قائم در داخل شمع و اجرای بتن‌ریزی شمع
3. خاک‌برداری در امتداد دیواره‌ی گود با یک شیب مطمئن تا تراز کف گود (شیب حفاری مایل باید به‌گونه‌ای باشد که خاک پایدار بماند.)
4. اجرای فونداسیون پای عضو مایل و جانمایی صفحه بیس پلیت (Base Plate)
5. اتصال عضو مایل از یک طرف به عضو قائم و از طرف دیگر به ورق کف ستون بالای فونداسیون
6. تکمیل تدریجی خرپا با اجرای مرحله‌ای اعضای افقی و قطری خرپا
7. خاک‌برداری مرحله‌ای خاک محصور بین اعضای قائم و افقی خرپاها در سرتاسر امتداد دیواره
8. اتمام خاک‌برداری و اتصال آخرین عضو افقی

سازه نگهبان خرپایی

✅برای آشنایی بیشتر با نحوه طراحی سازه نگهبان خرپایی و بررسی مزایا و معایب آن، پیشنهاد می‌کنیم متن کامل ایبوک را مطالعه کنید.

▪️سازه نگهبان به روش مهار متقابل

روشی ساده برای پایدارسازی جداره‌های گودبرداری و جلوگیری از تغییر مکان‌های جانبی خاک در گودهایی با عرض کم در محیط‌های شهری می‌باشد.

مراحل اجرای این نوع سازه نگهبان عبارت است از:

1. حفر چاهک‌های متقابل در دو طرف گود، در فواصل معین از یکدیگر

نکته: طول این چاهک‌ها برابر با عمق گود به‌اضافه‌ی حدود ۲۵/. تا ۳۵/. برابر عمق گود به‌منظور تأمین گیرداری انتهـای تحتانی پروفیل‌های قائم می‌باشد.

2. نصب پروفیل‌های فولادی H یا I شکل در درون چاهک‌ها

نکته: طول این پروفیل‌ها را معمولاً به‌گونه‌ای در نظر می‌گیرند که انتهای فوقانی آن‌ها تا حدی بالاتر از تراز بالایی گود قرار گیرند.

3. اتصال قسمت­ های فوقانی هر دو پروفیل قائم متقابل به کمک تیرها یا خرپاهایی به یکدیگر
4. شروع عملیات گودبرداری به‌صورت مرحله‌ای
5. اجرای سیستم مهار متقابل در نقاط دیگری از ارتفاع پروفیل‌های قائم در صورت لزوم
6. نصب الوارهای چوبی یا اعضای مناسب دیگر در بین اعضای قائم درصورتی‌که خاک از نوع ریزشی باشد.

نکته: سیستم مهار متقابل، باید در جهت عمود بر سیستم قابی آن، یعنی در امتداد طول گود، به‌صورت مناسب مهاربندی شود.

سیستم مهار متقابل

✅ ادامه این بخش را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

▪️سازه نگهبان به روش نیلینگ

روشی مؤثر برای مسلح نمودن برجای توده خاک موجود در دیواره گود، با نصب میلگردهای فولادی (Nails)در فواصل نزدیک به هم روی یک سطح قائم  یا شیب‌دار با اجرا از بالا به پایین (Top/Down Construction) می‌باشد. روش میخ‌کوبی اولین بار در سال ۱۹۶۰ به‌عنوان سیستم پایدارسازی خاک، در حفر تونلی در استرالیا به کار گرفته شد. به‌مرورزمان، این فن در سطح جهانی گسترش یافت. امروزه میخ‌کوبی(Nailing) یکی از کاربردی‌ترین روش‌های پایدارسازی خاک به‌ویژه در ساخت‌وسازهای شهری می‌باشد.

مراحل اجرای میخ‌کوبی (Nailing) عبارت است از:

1. حفر گمانه‌های افقی یا مایل در فواصل معین و به طول محاسبه‌شده
2. قراردادن میلگردها داخل گمانه‌ها
3. تزریق دوغاب سیمان درداخل گمانه‌ها به‌منظور انتقال مناسب­تر نیروها بین خاک و میلگردها و جلوگیری از خوردگی آن‌ها
4. اجرای یک شبکه فولادی روی سطح خارجی خاک
5. اجرای شاتکریت جهت جلوگیری از فرسایش سطحی خاک

نکته: روش میخ‌کوبی (Nailing)، بر عملکرد مقاوم  (Passive)خاک استوار بوده و اثر خود را از طریق اندرکنش خاک و میلگرد (Bar-Soil Interaction)  ناشی از ایجاد تغییر شکل در خاک اعمال می‌کند. در موارد حساس به تغییر مکان‌های ناشی از گودبرداری مانند هم‌جواری گود با سازه‌های حساس، قدیمی و فرسوده (مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان) و یا گودبرداری در خاک‌های نرم با سختی و مقاومت متوسط، به‌طورکلی توصیه نمی‌گردد.

نکته: برای جلوگیری از تبعات حقوقی و قانونی در این روش حتماً باید از قبل، نسبت به اخذ رضایت املاک مجاور گود اقدام شود.

مراحل و جزئیات اجرای میخ‌کوبی(Nailing)

نمونه اجرای نیلینگ

اصول طراحی نیلینگ (nailing)

مراحل طراحی سیستم نیلینگ مطابق زیر است:

• ابتدا هندسه سازه مشخص گردد.
• عمق و زاویه شیب خاکبرداری مشخص گردد.
• بارگذاری و سربار بارهای وارده به Nail و موقعیت سطح افزایش تخمین زده شود.
• انتخاب نوع آرماتور شامل: سطح مقطع، طول و فاصله از یکدیگر و در هر تراز مقاومت موضعی آنها تضمین گردد تا مقاومت از نظر استحکام و ظرفیت چسبندگی برای تحمل نیروها تخمین زده شده و با ضریب اطمینان مناسب و قابل قبول کنترل شوند.
• پایداری کل سازه نگهدارنده و خاک اطراف آن در زمان حفاری گود و ایجاد پله‌های حفاری و بررسی و کنترل ضریب اطمینان قابل قبول.
• تخمین نیروهای وارده بر صفحه فولادی Bearing plate
• در نظر گرفتن سطح پیزومتریک آب‌های زیر زمینی و لحاظ نمودن سیستم زهکش

✅ برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد شرایط مناسب و شرایط نامناسب اجرای روش میخ‌کوبی خاک و مزایا و معایب این روش به متن اصلی ایبوک مراجعه کنید.

سازه نگهبان دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall/ Slurry Wall)

یکی دیگر از روش­ های مقابله با خطر ریزش گودبرداری‌ های عمیق، استفاده از روش پایدارسازی با دیوار دیافراگمی است که در ایالات‌ متحده امریکا به نام Slurry Wall شناخته‌شده است. این روش، اولین بار در سال 1950 میلادی توسط یک شرکت ایتالیایی در ساخت متروی شهر میلان مورد استفاده قرار گرفت و پس‌ از آن در آمریکا و سایر کشورها گسترش یافت. دیوارهای دیافراگمی به‌ صورت بتن درجا، پیش‌ساخته و پیش کشیده اجرا می‌شوند. این روش جهت جلوگیری از نشت آب در زیر هسته سدهای خاکی کاربرد بسیار دارد.

از مزایای روش دیوار دیافراگمی می‌توان به ایمنی و سرعت اجرای بسیار زیاد، کاربرد دومنظوره این سیستم به‌ عنوان سازه نگهبان موقت و دیوار حائل دائمی، مناسب بودن برای حفاری‌ها و گودهای با طول زیاد (تونل، بزرگراه و …) اشاره نمود.

از معایب روش دیوار دیافراگمی می‌توان به هزینه بسیار بالا برای گودبرداری‌های با حجم کم، نیاز به فضای کار زیاد جهت فعالیت دستگاه‌های حفاری در محدوده گود برداری، نیاز به دستگاه‌های حفاری ویژه و نیاز به نیروهای متخصص برای کار با دستگاه‌های حفاری که مستلزم هزینه‌های بالاست، اشاره نمود.

مراحل اجرای سازه نگهبان دیوار دیافراگمی عبارتند از:

1. حفر محل دیوار نگهبان با استفاده از دستگاه‌ های حفاری ویژه (از قبیل Hydroferez یا Grab)
2. تزریق هم‌زمان گل بنتونیت و سیمان یا مواد پایه پلیمری جهت جلوگیری از ریزش خاک دیوارهای حفاری‌شده
3. استقرار شبکه آرماتوربندی دیوار در داخل محل حفاری‌شده
4. اجرای بتن‌ریزی دیوار با بتن‌های روان با کارایی زیاد و تشکیل دیوار دیافراگمی پیوسته

مراحل اجرای دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall)

✅ ادامه این مبحث را در متن اصلی ایبوک مطالعه کنید.

اجرای سازه نگهبان به روش شمع (Pile)

استفاده از شمع به‌عنوان راهکاری جهت افزایش پایداری شیب­ ها و در مواردی به‌ عنوان پی­ عمیق، از سال 1950 میلادی در آمریکا و اروپا رواج یافته است. در این روش پایدارسازی، با توجه به نوع خاک و مشخصات گود، سطح آب­ های زیر زمینی و نوع بارگذاری، می ­توان یکی از انواع شمع ­ها را طراحی و اجرا نمود. انواع شمع از نظر نوع مصالح عبارتند از:

1. شمع بتنی پیش­ ساخته
2. شمع بتنی درجا (مسلح یا غیرمسلح)
3. شمع فولادی
4. شمع مختلط (ترکیب شمع فولادی با بتنی یا ترکیب شمع بتنی با چوبی)
5. شمع چوبی

نمای شماتیک انواع شمع

✅ توضیحات تمامی موارد بالا در متن اصلی ایبوک قرار گرفته است.

روش ساخت تاپ دان (Top/Down Construction)

این روش به‌عنوان تحول عظیمی در ساخت سازه‌ های بزرگ زیرزمینی (تونل)، برای اولین بار در دهه ۷۰ میلادی، در ساخت ایستگاه‌های متروی شهرهای پاریس و میلان مورداستفاده قرار گرفت و به نام روش Cut & cover شناخته شد. اساس این روش بر مبنای پیشرفت سازه تونل درون گودبرداری و سپس پر کردن محیط خارجی تونل با مصالح خاک‌ریزی پس از تکمیل سازه تونل می‌باشد. این روشِ ساخت، بیشتر برای ساخت تونل‌های سطحی اقتصادی و قابل‌قبول می‌باشد.

عملیات تونل سازی به روش (Cut & cover) به دو نوع مختلف معرفی‌شده است:

• روش ساخت از بالا به پایین (top-down)
• روش ساخت پایین به بالا (bottom-up)

در سال 1935 میلادی در توکیو ژاپن، گودبرداری یک ساختمان دارای زیر زمین به علت افزایش سرعت ساخت، با این روش انجام شد. در سال 1950 میلادی در شهر میلان ایتالیا کمپانی ICOS ترکیب دیوار و ساخت بالا به پایین را اجرا نمود. به‌ مرور زمان تحقیقات بسیاری در امریکا، اروپا و بخصوص شرق آسیا در این زمینه صورت گرفت. این روش نوین ساخت‌وساز، تاکنون در کشورهای مختلفی چون انگلستان، امریکا، فنلاند، چین، روسیه، ویتنام، سنگاپور و ایران متناسب با نوع نیاز ساختگاه، در پروژه‌های زیر زمینی (تونل و مترو) و برج‌های بلند دارای زیر زمین‌های متعدد، مورد استفاده قرارگرفته است.

مراحل اجرای تاپ-دان به شرح زیر است:

1- اجرای دیوارهای حائل محیطی

2- حفاری محل شمع‌های باربر میانی از زیر تراز ستون‌ها و دیوارهای تراز همکف و نصب ستون‌ های باربر میانی

3- اجرای دال همکف (سقف نهایی سازه زیر زمینی)

4- شروع خاک‌برداری از طبقه زیر همکف

5- تکرار مرحله ۴ تا رسیدن به اجرای فونداسیون

6- اجرای آرماتور بندی و بتن‌ ریزی لایه تکمیلی دیوارهای پیرامونی و ستون‌های میانی

✅ این صفحه تنها بخش کوتاهی از ایبوک اجرای سازه نگهبان می باشد توضیحات تکمیلی مطابق فهرست مطالب در متن اصلی ایبوک قرار گرفته است.

نتیجه گیری

امروزه به دلیل اهمیت مساله­ ی تامین فضاهای شهری و قیمت بالای زمین، احداث زیر زمین امری رایج است. با توجه به رفتارهای پیچیده و ناشناخته خاک لازم است قبل از اقدام به تهیه طرح سازه، متخصصین ژئوتکنیک و سازه طرحی دقیق درمورد نوع و نحوه اجرای سازه ­نگهبان براساس اهمیت و عمق گودبرداری ارائه نمایند. در این مقاله به طور مفصل به انواع سازه نگهبان از ساده تا پیشرفته پرداخته شده است که مطالعه آن به مهندسان گرامی جهت تعیین سازه نگهبان مناسب، کمک خواهد نمود.

منابع

1. مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان (ویرایش 1400)
2. مبحث دوازدهم مقررات ملی ساختمان (ویرایش 1392)
3. مبحث هشتم مقررات ملی ساختمان (ویرایش 1398)
4. آئین‌نامه 2800 زلزله ایران (ویرایش چهارم)
5. راهنمای گودبرداری و سازه‌های نگهبان. انتشارات دفتر امور مقررات ملی ساختمان برای طراحی سازه نگهبان خرپایی
6. فایل PDF آشنایی با مبانی گودبرداری و سازه نگهبان. تهیه و تنظیم دانش ستاری
7. کتاب گودبرداری و سازه نگهبان دکتر حمیدرضا اشرفی

1. Micropile Design and Construction Guidance Implementation Manual. FHWA-SA-97-070.
2. FHWA Micropile Design and Construction 2005 version
3. Design and Construction of Driven Pile Foundations – Volume I
4. Design Implementation of Pile Foundation
5. Technical Specs for CB Slurry Wall
6. Structural Slurry Wall Manual | Drilling Rig | Prestressed Concrete
7. Steel Sheet Piling Design Manual, Updated and reprinted by U. S. Department of Transportation /FHWA with permission. July 1984
8. Diaphragm walls, www.soilmec.it
9. Analysis and design of cast in situ walls (diaphragm walls), Authors:  G. J. Tamaro , and J. P. Gould, Published Online: July 07, 2015, © The Authors and the Institution of Civil Engineers
10. Review of Available Methods for Evaluation of Soil Sensitivity for Seismic Design, Osama Abuhajar, University of Western Ontario, Canada M. Hesham El Naggar University of Western Ontario, Canada Tim Newson University of Western Ontario, Canada

• بررسی مفهوم گودبرداری از نظر مقررات ملی ساختمان
  • در چه مواردی خاک‌برداری انجام می‌شود؟
•  دلایل ریزش خاک در گودبرداری
• آشنایی با انواع خاک و مفاهیم ژئوتکنیک
  • منظور از خاک مسئله‌دار چیست؟
• پارامترهای مهم خاک در بحث گودبرداری چیست؟
  • ویژگی‌های فیزیکی خاک
  • ویژگی‌های مکانیکی خاک
  • ویژگی‌های هیدرولیکی خاک
  • ویژگی‌های ژئوتکنیکی خاک
  • سایر پارامترهای مؤثر
• ارزیابی سطح خطر گود
• نشانه‌های خطرناک بودن گود
  • ضعیف یا حساس بودن ساختمان مجاور
  • ضعیف بودن خاک
  • عمیق بودن گود
  • مدت بازماندن گود
  • آب‌های سطحی و زیرسطحی
•  پایش تغییر شکل‌های خاک به چه صورت انجام می‌شود؟
• اهداف اصلی ایمن‌سازی دیواره‌های گود و استفاده از سازه نگهبان گودبرداری چیست؟
• تا چه ارتفاعی نیاز به سازه نگهبان نیست؟
  • ارتفاع مجاز بدون سازه نگهبان
  • شرایط خاص نیازمند سازه نگهبان
• انواع سازه نگهبان در گودبرداری
• انواع سازه نگهبان رایج برای پروژه های ساختمانی چیست؟
  • آیا ممکن است در سازه‌ای از دو سازه نگهبان مختلف استفاده کرد؟
  • انواع سازه نگهبان از نظر طراحی و عملکرد
• جزئیات اجرایی انواع سازه نگهبان
  • اجرای سپر خاکی (خاک‌برداری بدون حفاظ)
    • مخاطرات اجرای سپر خاکی در گودبرداری چیست؟
  • جزئیات اجرای سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining Structures)
    • مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی
    • طراحی سازه نگهبان خرپایی
    • سؤالات متداول در مورد اجرای سازه نگهبان خرپایی
    • مزایای استفاده از سازه نگهبان خرپایی
    • معایب استفاده از سازه نگهبان خرپایی
• روش مهار فشاری (مهار متقابل) دیواره‌های گود (Strut)
  • مبانی نظری طراحی مهار متقابل (استرات)
  • مزایای روش مهار متقابل
  • معایب روش مهار متقابل
• روش میخ‌کوبی دیواره‌های گود (Nailing)
  • اصول طراحی نیلینگ (nailing)
  • شرایط مناسب برای اجرای روش میخ‌کوبی خاک (نیلینگ – Nailing)
  • شرایط نامناسب برای اجرای روش میخ‌کوبی خاک (نیلینگ – Nailing)
  • مزایای استفاده از میخ‌کوبی (نیلینگ)
  • معایب روش میخ‌کوبی در خاک (نیلینگ)
• روش دوخت به پشت (Tie back) یا مهار کششی دیواره‌های گود (Anchorage)
  • مزایای روش دوخت به پشت
  • معایب روش دوخت به پشت
  • مقایسه روش نیلینگ و دوخت به پشت
• دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall/ Slurry Wall)
  • انواع دیوارهای دیافراگمی
  • دیوار دیافراگمی بتنی
  • دیوار دیافراگمی فلزی
  • دیوار دیافراگمی مرکب
  • مزایای دیوار دیافراگمی چه هستند؟
  • معایب دیوار دیافراگمی چه هستند؟
• دیوار برلنی (Berliner Wall)
  • انواع روش نصب پانل‌ها در دیواره سولجر پایل (دیوار برلنی)
    • روش اول: اتصال مستقیم به سولجرها
    • روش دوم: قرار دادن بین بال‌های سولجرها
  • مزایای روش دیوار برلنی (دیواره سولجر پایل)
  • معایب روش دیوار برلنی (دیواره سولجر پایل)
• روش سپرکوبی (Sheet Pile)
  • مزایای استفاده از شیت پایل در پایدارسازی گود
  • معایب و محدودیت‌ها استفاده از شیت پایل در پایدارسازی گود
• پایدارسازی گود به روش اجرای شمع (Pile)
  • شمع بتنی پیشساخته (Precast Pile)
  • شمع بتنی درجا (Cast-in-Situ Pile)
    • مزایا و معایب روش پایدارسازي گود با شمع درجا
    • انواع شمع بتنیدرجا ازنظر مقطع نوک شمع
  • اجرای دیوار محافظت پیوسته (آببند) با استفاده از شمع های سکانتی (Secant Pile Wall)
  • اجرای دیوار محافظت ناپیوسته با استفاده از شمع های تانژانتی (Tangent Pile Wall)
  • مزایای استفاده از شمع‌های سکانتی
  • معایب استفاده از شمع‌های سکانتی
  • شمع های فولادی (Steel Pile)
  • شمع های چوبی (Timber Pile)
  • شمع های مرکب (Composite Pile)
  • میكروپایل (Micro Pile)
  • معایب اجرای سازه نگهبان به روش شمع‌کوبی
• روش ساخت از بالابه‌پایین(Top/Down Construction)
  • مزایای روش ساخت از بالا به پایین
  • معایب روش تاپ دان
• سازه نگهبان به روش اختلاط عمیق (DSM)
  • روند اجرای سازه نگهبان به روش اختلاط عمیق (DSM)
    • افزودنی‌های پرکاربرد در خاک
  • مزایای روش اختلاط عمیق (DSM)
  • معایب روش اختلاط عمیق (DSM)
• نکات نظارتی در اجرای سازه نگهبان چیست؟
  • مراحل گزارش‌نویسی در اجرای سازه نگهبان چیست؟
• نرم‌افزارهای تحلیل و طراحی سازه‌های نگهبان
• نکات ایمنی در مرحله گودبرداری
• گودبرداری و سازه‌های نگهبان در آزمون نظام مهندسی
• پرسش و پاسخ
• نتیجه‌گیری
• منابع

• ثبت شده در
  وزارت ارشاد
• دانلود سریع
  پس از پرداخت
• ضمانت ارسال
  بروزترین نسخه کتاب