بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به لزوم اجرای سازه های بلند مرتبه در کشور و نیاز به انجام گودبرداریهای عمیق و نیمه عمیق به منظور اجرای پروژه های ساختمانی عظیم، تامین پارکینگ در فضاهای زیرزمینی، افزایش پایداری سازه و حصول مقاومتهای بالا در اعماق زمین، اهمیت گودبرداری و لزوم تامین ایمنی در عملیات اجرائی بر کسی پوشیده نیست . امروزه با انجام مطالعات گسترده در خصوص سیستمهای نگهداری ترانشه در گودبرداریهای فضاهای شهری، سیستم نوینی را که تلفیقی اصولی و منطقی از سیستمهای رایج نگهدارنده ترانشه میباشند پیشنهاد شده ، این روشها با به ره گیری از علم مهندسی ژئوتکنیک در کنار مهندسی سازه و بر مبنای محاسبات عددی با استفاده از نرم افزارهای ژئوتکنیکی و سازه و همچنین بکارگیری روشهای خاصی در روند عملیات اجرائی، توانسته است جایگاه خود را در بین روشهای متداول و رایج گودبرداری و سیستمهای نگهداری یابد. در این مقاله به بررسی روش های نوینی همچون روش بالا به پایین - - Top-Down Method، دیوار پله ای عرضی و جداره ی ستون های ریخته شده در محل - - MIP ،جداره ی سپری دندانه دار و همچنین روش جزیره ای میپردازد.
کلمات کلیدی:گودبرداری، سازه های نوین نگهبان، پایداری
مقدمه
امروزه با افزایش تراکم در عرصه های محدود و در نواحی پر تراکم شهری بر تعداد طبقات زیر زمینی و عمق گودبرداری افزوده گشته است. گسترش روز افزون شهرها و نیاز به فضاهای کار و سکونت از یک طرف و افزایش شدید قیمت زمین در شهرها و ضرورت استفاده حداکثری از زمین از سوی دیگر باعث گشته که احداث ساختمان های مرتفع گسترش چشمگیری یابند. همچنین افزایش ارتفاع ساختمان ها در سطح زمین نیازمند شالوده قوی تر و المان های سازه ای مقاوم تری است. از این رو، انتقال شالوده به ترازهای پایین تر زمین و استفاده از این فضای زیرزمینی به عنوان طبقات ساختمان ها به صرفه تر خواهد بود. به طور کلی معایب روش های معمول مهندسان طراح را به سمت استفاده از روش های دیگرپایدارسازی سوق داده است به طوریکه به تدریج سیستم های انعطاف پذیر با نشست پذیری نسبی بیشتر جایگزین سازه های معمول نگهدارنده شده است.
و مهر ماه
روش های معمول و رایج پایدار سازی گود عبارتند از روش دوخت به پشت، مهار متقابل، اجرای شمع، سپر کوبی، روش نیلینگ، خرپا و ... که معمولا هر کدام از این روش ها دارای مزایا و معایبی هستند با بررسی این روش ها و اجرای انها در محافظت و پایداری گودها بسیاری از مهندسان طراح به بررسی و طراحی روش هایی با هزینه های کمتر اجرای محافظت گود های ایمن تر وکم کردن عیوب این روش ها پرداخته اند.
معرفی روش های نوین گودبرداری
طراحی برای پایدار کردن گود و ترانشه ها یکی از وظایف اصلی مهندس ژئوتکنیک میباشد. انتخاب سیستم های نگهدارنده مناسب ، وابسته به دلایل متنوعی از جمله شرایط زمین و عمق گودبرداری میباشد اما گاهی اوقات یکسری محدودیت ها وجود دارد، بعنوان مثال مالکان ساختمانهای مجاور اجازه استفاده از انکور در زمین های مجاور را نمیدهندیا فضای قابل استفاده در داخل گود محدود بوده که در این مواقع باید روش های دیگری را بررسی وانتخاب کنند. عملیات ساخت سازه های زیر زمینی به روش سنتی که با گود برداری و اجرای فنداسیون سازه ی زیر زمینی اغاز، با ساخت سازه ی اصلی از کف به سمت بالا ادامه و با تکمیل سقف نهایی پایان میابد بنام پایین به بالا - Bottom-Up Method - معروف است. برخلاف روش مذکور روش پیشرفته ای به نام بالا به پایین - - Top-Down Method وجود دارد که در سال های اخیر در پروژه های بزرگ عملا جایگزین روش ساخت سنتی در کشور های صنعتی گردیده است. تاثیر انتخاب روش ساخت سازه زیر زمینی بر مدت زمان احداث سازه های بلند با زیر زمین های عمیق در شکل ٌقابل مشاهده است.
این روش برخلاف روش سنتی با ساخت دیوار های دور، ستون ها و سقف نهایی آغاز و باتکمیل گودبرداری و ساخت فنداسیون ساز ه ی زیر زمینی به اتمام میرسد. این روش که به عنوان انقلابی در ساخت سازه های زیر زمینی بزرگ محسوب میشود در دهه هفتاد با ایجاد تغییراتی در نحوه ی طراحی و محاسبات سازه و در اختیار داشتن برخی امکانات و تجهیزات خاص ، در ساخت ایستگاههای مترو در شهر های پاریس ومیلان به منظور کاهش زمان و هزینه های اجرایی و کاهش اختلال در ترافیک شهری و زندگی مردم بکار گرفته شد. کاربرد این روش مختص ساخت سازه های زیر زمینی و برج های بلند با زیر زمین های عمیق بوده و عمدتا در زمین های سست که نیاز به اجرای سازه ی حفاظت گود جهت جلوگیری از ریزش دیوار های حفاری وجود دارد از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است.
شکل ٌ . تاثیر انتخاب روش ساخت سازه زیر زمینی بر مدت زمان احداث سازه های بلند با زیر زمین های عمیق در این روش عموما از دیوار های دیافراگمی که بعنوان دیوار حفاظت گود - در زمین های سست - در ابتدا و قبل از آغاز عملیات گودبرداری احداث میشوند بعنوان دیوار های اصلی سازه زیر زمینی استفاده میگردد . ستون های داخلی نیز قبل از اجرای عملیات گودبرداری با استفاده از یکی از سیستم های بارت های دیافراگمی، شمع های بتنی درجا و یا ستون های پیش ساخته بتنی یا فولادی اجرا گردیده و سپس نسبت به احداث سقف ها از بالاترین تراز به سمت پایین و خا کبرداری زیر هر سقف اقدام میگردد. در این روش سقف طبقات به عنوان سازه های دائمی هستند که جایگزین مهار بندی های افقی داخلی - استراتها - یا سایر سیستم های مهاربندی در روش اجرای پایین به بالا - - Bottom -Up Method میشوند. و وظیفه ی مهار دیوار های سازه ی نگهبان در برابر بار های جانبی ناشی از خاک پشت و سایر سربار ها را بر عهده دارد . برای اولین بار در ایران در اجرای خط قطار شهری اهواز برای حفاظت و پایداری از گود ها این سیستم مورد استفاده قرار گرفت.
مزایای این روش
کاهش نشست خاک در محدوده ی اطراف باکس حفاری، افزایش صلبیت و کاهش حرکات جانبی دیوار حفاظت گود و ایمنی بسیار بالا در حین گودبرداری و ساخت سازه ی زیر مینی خصوصا در زمین های سست بدلیل استفادهاز سقف طبقات بجای مهاربندی های موقت. عدم نیاز به تهیه، ساخت و نصب استراتها و سایر سیستم های مهاربندی دیوار حفاظت گود و با الطبع کاهش هزینه های مهار بندی موقت و همچنین کاهش خطرات مونتاژ و دمونتاژ انها َ-حذف یا به حداقل رساندن اجرای عملیات های زمانبر قالب بندی در دیوار های محیطی، سقف ها و ستون ها به دلیل استفاده از زمین طبیعی بعنوان قالب در کلیه ی بخش های اجرایی و بالطبع کاهش چشمگیر زمان و هزینه های این بخش از عملیات ُ-عدم نیاز به تمهیدات ایمنی گسترده مربوط به حفاری ها ی عمیق از قیبل نصب نرده و گارد ریل های محافظ دورتادور محدوده ی باکس حفاری و بالطبع افزایش ایمنی درکارگاه امکان برنامه ریزی جهت سه شیفت کاری در طول دوران ساخت و در همه ی فصول بدلیل انجام کلیه ی عملیات اجرایی در زیر سقف طبقات و در محیطی قابل کنترل
معایب و محدودیت ها
کمبود تجارب فنی و اجرایی در دسترس در خصوص این روش بدلیل محدودیت پروژه های اجرا شده ٍ- عدم قابلیت کاربرد در اجرای سازه های زیر زمینی کوچک و متوسط به دلیل نیاز به تجهیزات خاص حفاری و محدودیت های عملکرد ماشین الات در اینگونه سازه ها ایجاد جداشدگی بین کارگاه زیر زمینی با تجهیزات و تاسیسات رو زمینی و بالطبع ایجاد محدودیت های دسترسی به دلیل استفاده از باز شو های موقت ُ-لزوم دقت در مراحل طراحی و اجرای سازه های زیر زمینی در مواردی از قبیل طبقات، موقعیت و فاصله ی ستون ها و دیوار ها بمنظور ایجاد فضای لازم جهت جلوگیری از اختلال در عملکرد ماشین الات ِ-کندی عملیات حفاری در تراز زیر سقف ها به دلیل جبهه های کاری محدود برای عملکرد ماشین الات و بالطبع افزایش هزینه های خاکبرداری و انتقال خاک]ٌ[،]ٍ[
روش دیوار پله ای عرضی
اخیرا دیوار های پله ای عرضی راه حل معینی برای حفظ و نگهداری ساختمانهای مجاور در طول گودبرداری میباشد. دیوار دور تادور گود اصولا دیوار دیافراگمی بوده و دیوار های پله ای عرضی در خلاف جهت دیوار دیافراگمی قبل از حفاری و گودبرداری ساخته میشوند. دیوار پله ای عرضی به عنوان یک مهار اتکایی جانبی بوده است. برخلاف گودبرداری های معمول، تغییر شکل جداره قبل از نصب اتکای مهاری رخ میدهد، جابجایی و تغییر شکل دیوار دیافراگمی نزدیک به محلی که دیوار پله ای عرضی ساخته شده در طول گود برداری محدود وبسیار کم است. دیوار پله ای عرضی ساخته شده با تزریق فشاری دوغاب یا خاک مخلوط شده و جداره همانند یک توده خاک میتوانداز زمین وخاک مجاور محافظت کند، اگرستونهای خاکی مورد عمل هم پوشانی قرار گیرند. دیوار پله ای عرضی همچنین میتواند همانند روشهای ساخت دیواره دیافراگمی ساخته شود. شماتیک دیوار پله ای عرضی و دیوار دیافراگمی در شکل ٍقابل مشاهده است. مقاومت اصطکاکی دو طرف و بخش انتهایی دیوار پله ای عرضی در برابر بار جانبی مقاومت و ایستادگی میکند، و باعث افزایش مقاومت مقاوم میشود
