بخشی از مقاله
چکیده
با توسعه شهرنشینی و افزایش قیمت زمین بویژه در کلانشهرها ، موضوع حداکثر استفاده از اراضی شهری مورد توجه مالکان و سرمایه گذاران قرارگرفته است که با احداث ساختمانهای بلند مرتبه و طبقات زیر زمین ،نیاز به گودبرداریهای عمیق در مجاورت ساختمانهای موجود و تاسیسات زیر زمینی معابر اطراف دارند. همچنین در بسیاری از پروژه های زیر بنایی از جمله راهها ، زیرگذرها، مترو، سدسازی، ایستگاههای پمپاژ، بنادر ،خطوط لوله و... نیاز به گودبرداریهای عمیق وگاها خطرناک میباشد.گودها میتوانند باعث حرکات جانبی جداره گود ونشست در ساختمانها و تاسیسات مجاورگردند، بنابراین قبل یا همزمان با گودبرداری اجرای سیستمهای نگهدارنده گود یا سازه های نگهبان برای مهارجابجائیهای مذکور غالبا ضروری است.
سازه های نگهبان به منظور ایمن سازی جداره گود برای حفظ جان و سرمایه انسانها،حفظ موجودات زنده و تامین شرایط ایمن در بیرون ودرون گود در مدت زمان اجرای سازه اصلی برپا میشوند. یکی از روشهای پایدار سازی گود، سیستم شمعهای متقاطع یا همپوشان بتنی است .در این روش قبل از گودبرداری در اطراف محل گود شمعهای بتنی اولیه با عمقی بیشتر از تراز نهایی گود وفاصله های مشخصی حفاری و معمولا با بتنهای ضعیف یا بتن پلاستیک بتن ریزی میشوند سپس شمعهای ثانویه در حد فاصل این شمعها با مقدار مشخصی همپوشانی یا متقاطع با سایر شمعها حفاری گردیده و بسته به کاربرد و مشخصات پروژه با استفاده از مصالح مختلف از جمله قفسه های آرماتور مسلح میگردند ومعمولا با بتن سازه ای بتن ریزی میشوند. فاصله ، قطر ، عمق و سایر مشخصات شمعها بسته به نوع خاک ، سطح آب وسایر پارامترهای موثربرپایداری گود از جمله سربارهای اطراف تعیین میشوند .
استفاده ازاین روش با توجه به پیشرفت تکنولوژی و دسترسی به تجهیزات اجرایی و ابزار کنترلی رو به افزایش است و از مزیتهای عمده آن اجرای شمع در هر نوع زمین وآب بندی جداره گود میباشد. و این ویژگیها باعث میشوند که کاربرد این روش در برخی از پروژه ها که سطح آب زیرزمینی بالاست و کاهش سطح آب منطقه باعث بروز مشکلاتی میگردد جزو انتخابهای اصلی باشد.در این تحقیق سعی شده است طراحی، اجرا و کاربرد شمعهای متقاطع بتنی بررسی و یک نمونه از کاربردهای متنوع آن به منظور اجرای دیوار آب بند در سد مخزنی عباس آباد و نکات ریز اجرایی آن معرفی گردد.
-1 مقدمه
توسعه شهر نشینی باعث افزایش ارزش زمین بویژه در کلانشهرها گردیده و بهره برداری حداکثر از اراضی شهری مورد توجه مالکان و سرمایه گذاران پروژه های ساخت وساز شهری قرارگرفته است.بدین منظور ساختمانها در ارتفاع به صورت برجهای بلند مرتبه و در عمق زمین با افزایش طبقات زیر زمین توسعه می یابند. برای احداث این ساختمانها ، به منظور پی سازی و تامین فضاهای زیرزمینی، نیاز به گودبرداریهای عمیق و بعضا خطرناک در مجاورت ساختمانها، تاسیسات و معابر عمومی وجود دارد .
علاوه بر ساختمان سازی در بسیاری از پروژه های عمرانی از جمله در پروژه های مترو ، زیرگذرها ، اسکله ها ، سدسازی ، ایستگاههای پمپاژ و ....گودبرداریهای عمیق یکی از عملیات اصلی و مخاطره آمیز است که به منظور تامین فضاهای تعریف شده یا رسیدن به خاک مقاوم برای اجرای سازه انجام میگیرد و بهینه سازی روشهای گودبرداری و نگهدارنده گود برای کاهش خسارات و پیامدهای ناشی از آن با بکارگیری روشهای نوین و تجهیزات مدرن ، امری ضروری است. مورد دیگری که در عملیات گودبرداری باید بدان توجه نمود کاهش زمان نگهداری گود با سرعت بخشیدن به اجرای سازه اصلی است ، بدین ترتیب که احتمال مواجه شدن گود با بارهای ناخواسته مانند باد، زلزله ، لرزش ناشی از عبور و مرور و تداوم آن، انفجار ، نشت آب و... به حداقل ممکن کاهش یابد.
موضوع گودبرداری ، طراحی و پایدار سازی در مهندسی دارای گستره وسیعی است و نیاز به بررسی و مطالعات ژئوتکنیکی، سازه ای، مواد و مصالح ،تکنولوزی اجرا ، اقتصادی ، اجتماعی و ... دارد . انتخاب روش مناسب گودبرداری و سیستم نگهدارنده گود بستگی به جمیع شرایط تاثیر گذار برآن دارد و میتواند در شرایط و زمانهای متفاوت به روشهای گوناگونی انجام شود.این روشها هم مبتنی بر اصول تئوریک مهندسی و هم متاثر از ملاحظات تجربی و اجرایی میباشند.
به منظور جلوگیری از ریزش ترانشه ها و تبعات منفی ناشی از گودبرداری ، سازه های موقت و گاها دائمی را برای مهار آنها احداث میکنند که به سازه های نگهبان معروفند. اهداف اصلی احداث سازه های نگهبان عبارتند از :
✓ حفظ جان انسانها و سایر موجودات زنده داخل و خارج گود
✓ حفظ اموال و تاسیسات داخل و خارج گود
✓ فراهم آوردن شرایط امن و مطمئن برای اجرای سازه اصلی
سازه های نگهبان تحت اثر بار مرده ، وزن خاک ، فشار جانبی خاک ، فشار برخاست - برکنش - ، فشار جانبی ناشی از سربارهای به شکلهای مختلف ، نیروی زلزله ، در سازه های در مجاورت آب، فشار برخورد امواج - یخ - ضربه احتمالی قایقها واجسام شناور یا ترکیبات نامساعدی از این بارها قرار میگیرند.
به طور کلی عمده روشهای پایدار سازی گود عبارتند از : گودبرداری با شیب پایدار- گودبرداری با شیب پلکانی - پایدار سازی با - دیوارهای وزنی - دیوارهای طره ای - خاک مسلح - بلوکهای پیش ساخته - خرپای حائل - خرپاهای موازی - پوشش دیواره - دوخت به پشت - مهار متقابل - عناصر فشاری - ریز شمعها - میخ گذاری یا نیلینگ - مهار والمان قائم - مهار و بلوک - ساخت در وسط - اختلاط عمقی و تقویت خاک - ساخت از بالا به پائین - دیوارسپر - دیوار دیافراگمی - دیوار شمعی - و یا ترکیبی از روشهای پایدارسازی اشاره شده بسته به وضعیت و شرایط پروژه.
اشاره به اصول طراحی و اجرای تمامی این روشها در این نوشتار نمیگنجد ولی در مجموع یکی از ایرادات عمده بسیاری از روشها ی پایدار سازی گود، لزوم استفاده از توده خاک پشت گود میباشد. یعنی اینکه زمین زیر معابرعمومی یا زیر ساختمانها در همسایگی، بایستی در اختیار اکیپهای اجرایی قرار گیرند تا عملیات پایدار سازی جداره گود انجام شود. ولی مالکان بر حفظ حریم املاک توجه خاصی داشته و معمولا اجازه استفاده از زمین خود را به همسایگان دیگر نمی دهند، بویژه وقتی مجری ساختمان یک پیمانکار یا واسطه باشد. لذا با مواجه شدن با این محدودیت، اغلب روشهای پایدار سازی گود، از گزینه اجرایی حذف میشوند.سایر روشها نیز غالبا با محدودیتهایی مواجه هستند و در شرایط خاصی قابل اجرا می باشند.
مثلا روش مهار متقابل در گودهای کم عرض قابل اجرا است .روش ساخت در وسط با امکان قطع عرضی سازه قابل اجرا می باشد.گاهی محدودیتهای حقوقی و اجرایی به حدی است که موضوع اقتصاد این قسمت از طرح فراموش میشود و صرفا به امکان اجرا فکر میشود. ایراد دیگری که به بسیاری از روشها میتوان گرفت اجرای سازه نگهبان همزمان با گودبرداری است ، این موضوع علاوه بر اینکه زمان باز ماندن گود را طولانی میکند ، در زمانهایی که پروژه بواسطه عوامل پیش بینی نشده از جمله اعتصابات کارگری ، شورش، تعطیلات ناخواسته ،کمبود اعتبارات ، مسائل حقوقی و... ناگهان تعطیل شود، باعث توقف اجرای سازه نگهبان شده و مخاطرات ریزش گود افزایش میابد. بنابراین از لحاظ اطمینان به عملکرد مداوم سازه نگهبان ، روشهایی که قبل از گودبرداری، سازه نگهبان در زمین بکر اجرا میشود و با عملیات گودبرداری همزمان نیست ارجحیت خواهد داشت. از میان روشهای ذکر شده ، روش دیوار شمع محدودیتهای اشاره شده را ندارد و روشی اجرایی و قابل اطمینان است و میتواند به عنوان گزینه ای در مقایسه با سایر روشها بررسی شود.
-2 دیوار شمع
-1-2 روش اجرای دیوار شمع
در روش اجرای دیوار شمع، در پیرامون زمینی که قرار است گودبرداری شود چاله هایی با قطر و فاصله مشخص حفاری میشوند. عمق ، فاصله و قطر چاله ها به عمق گودبرداری ، جنس خاک و لایه بندی آن ، تراز آب زیر زمینی ، سر بارهای موجود و سایر پارامترهای موثر بر پایداری گود بستگی دارد. این چاله ها میتوانند به صورت دستی یا ماشینی حفاری شوند ولی برای پی های عمیق روش ماشینی آن به کار میرود . در صورتی که جداره چاله ها در زمان حفاری پایدار نباشد همزمان با حفاری ، در آن گل حفاری - بنتونیت - ریخته میشود.
برای جلوگیری از ریزش لبه بالایی چاله نیز معمولا درچند متر اول کیسینگ قرار داده میشود .بعد از اتمام حفاری قفسه های آرماتور بافته شده یا پروفیلهای فولادی در داخل چاله قرار داده میشود و بتن ریزی چاله با استفاده از لوله ترمی از عمق چاله شروع میشود.بتن ریزی با لوله ترمی بدین ترتیب میباشد که لوله هایی برای هدایت بتن به پائینترین نقطه چاه فراهم میکنند که دارای اتصالاتی هستند که به سرعت قابل باز و بسته کردن باشند. این لوله ها در زمان بتن ریزی، درچند مرحله طوری بیرون کشیده میشوند که انتهای لوله همواره در بتن تازه باقیمانده و اجازه ندهد در بتن ریزی ناپیوستگی بوجود بیاید.
لوله ها باید در قطعات مشخصی باشند تا کنترل عمق قرارگیری آنها مشخص باشد. وزن مخصوص بیشتر بتن نسبت به بنتونیت داخل چاله باعث بیرون راندن بنتونیت گردیده و بنتونیت برای فرآوری مجدد به مخازن پیش بینی شده هدایت میشود. بعد از اتمام بتن ریزی شمعها و رسیدن به مقاومت مد نظر ، عملیات گودبرداری میتواند شروع شود. اگر فاصله شمعها زیاد باشد و خاک حد فاصل شمعها ریزش کند ، در اینصورت ممکن است همزمان با خاکبرداری وبه صورت مرحله ای با روشهایی مانند پوشش جداره با مش و شاتکریت این قسمت از خاک جداره نیز به شمعها مهار میشوند.
اگر عمق گود زیاد باشد قطر شمعها زیاد و مشخصات سازه ای آنها پرهزینه خواهد بود و برای کاهش قطر شمعها ومقدار المانهای مسلح کننده آنها، میتوان در چند تراز بر روی آنها رینگهایی نصب نمود و به وسیله روش مهار متقابل یا سایر روشهای مرتبط از جمله انکراژ ، شمعها را مهار نمود.در اینصورت ظرفیت باربری جانبی شمع را میتوان کاهش داد و بعد از نصب مهار در ترازهای مختلف عملیات خاکبرداری ادامه خواهد یافت
