یکی از مهمترین قدم‌های اولیه در ساخت و ساز، پایدار سازی گود برداری و خاکبرداری آن است که انجام اصولی آن تضمین کننده بقای سازه در طول مراحل ساخت و پس از آن خواهد بود. همانطور که در مقالات قبلی گفتیم روش‌های بسیاری برای پایدارسازی گود برداری وجود دارد. از روش‌های اقتصادی برای گودبرداری و پایدارسازی آن می‌توان به روش مهار متقابل (استرات) اشاره نمود که پیمانکاران با توجه به برخی فاکتورها استفاده از آن را در ساخت و سازها الزامی می‌دانند. ارژن خاک پی به عنوان یکی از پیمانکاران انواع روش‌های گودبرداری از جمله روش مهار متقابل و استرات‌های تنیده در شمال کشور قصد دارد شما را با روش پایدارسازی استرات، اجرای مراحل مهار متقابل و مزایا و معایب استفاده از این روش بیشتر آشنا نمایید تا علاوه بر افزایش آگاهی، شما عزیزان بتوانید انتخاب آگاهانه تری برای ساخت و ساز حرفه ای خود داشته باشید.
پس اگر به دنبال اجرای پایدار سازی، انتخاب روش‌های گود برداری و سایر مسائل ساخت و ساز هستید با ما در این مطلب همراه باشید تا بیشتر با پایدارسازی به روش استرات تنیده آشنا شوید.
انواع روش پایدار سازی گودبرداری در ساخت و ساز
انفجار جمعیت و افزایش زندگی آپارتمان نشینی باعث گردیده که نیاز به ساخت و ساز بیش از پیش احساس گردد و ساختمان سازی با سرعت بیشتری به خصوص در شهرهای بزرگ رو به جلو قدم بردارد. هر منطقه با توجه به نوع خاک و متریال‌های کاربردی در آن منطقه روش‌های متفاوتی برای ساخت و ساز داشته است از آنجایی که گودبرداری اولین بخش در اجرای میدانی ساخت و ساز است روش‌های مختلفی برای انجام آن در طول قرن‌های گذشته با توجه به نوع و کیفیت خاک ابداع شده است. در عصر حاضر با پیشرفت تکنولوژی و ظهور روش‌های نوین مبتنی بر هوش مصنوعی برای طراحی و برآورد میزان بار وارد بر هر سازه و روش‌های تقویت خاک ما شاهد پیشرفت روش‌های قدیمی و استفاده از روش‌های جدید گود برداری در ساخت و ساز هستیم.
به طور کل مهمترین روش‌های ساخت سازه نگهبان و پایدار سازی گود که امروزه مهندسین و پیمانکاران ساختمانی برای تثبیت دیواره‌های گودبرداری که به آن سازه نگهبان می‌گویند شامل یکی از موارد زیر می‌شود:
- روش مهارهای متقابل و استرات‌های تنیده (Strut)
- روش ساخت بالا به پایین یا تاپ دان (Top-Down)
- روش مهاربندی با میخکوبی یا نیلینگ (Nailing)
- روش مهارگذاری کششی یا انکراژ (Anchorage)
- روش سازه نگهبان خرپایی (Truss Retaining)
- روش دیواره دیافراگمی (diaphragm pile wall)
- روش سپرکوبی با صفحات فولادی (Sheet Pile)
- روش دیوار برلنی یا سولجر پایل (soldier pile)
- روش اجرای شمع با پروفیل یا بتن (pile)
گودبرداری بخشی از ساخت و ساز است که باید اصولی و زیر نظر متخصصین حرفه ای انجام گیرد زیرا یک گودبرداری غیر اصولی در شهرهای پرجمعیت می‌تواند ضررهای مالی و جانی بسیاری به وجود آورد در نتیجه لازم است قبل از گودبرداری روش‌های پایدارسازی گود خاک و شرایط محیط پروژه توسط مهندسین مورد بررسی کامل و تخصصی قرار گیرد.
روش مهار متقابل یکی از روش‌ها مرسوم در ساخت و ساز شهری است که صرفه اقتصادی زیادی دارد اما انتخاب این روش توسط مهندسین عمران باید انجام شود و استفاده از آن به عوامل مختلفی بستگی دارد که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم.
عوامل موثر در انتخاب روش پایدار سازی
توجه داشته باشید که عوامل مختلفی در انتخاب روش مناسب برای سازه نگهبان نقش دارند این روش‌ها با توجه به ظرفیت باربری و فشار خاک، بودجه اقتصادی پروژه، محدوده محوطه پروژه، میزان سرباره، رضایت همسایگان و… انتخاب می‌شود. بر این نکته تاکید می‌کنیم که انتخاب هر یک از این روش‌های گود برداری با نظر متخصصان حوزه عمران و ساختمان انجام می‌شود، شما نمی‌توانید به عنوان صاحب پروژه بدون داشتن تخصص درباره نوع روش گود برداری تصمیمی بگیرید تنها می‌توانید با راهنمایی و مشاوره از شرکت‌های پیمانکار و متخصصین حرفه ای مانند ارژن خاک پی تصمیم نهایی را اتخاذ نمایید زیرا ممکن است یک انتخاب غیر حرفه ای منجر به ضرر مالی و جانی برای شما گردد. در این میان سه عامل در انتخاب روش پایدارسازی مهمترین هستند که لازم است به دقت مورد بررسی قرار گیرند.
مطالعات و بررسی‌‌ها و ملاحظات ژئوتکنیکی
اولین عامل در انتخاب مطالعات و بررسی‌های ژئوتکنیکی است. در این مطالعات که توسط پیمانکاران و مهندسین عمران انجام می‌شود. خاک منطقه مورد آزمایش قرار می‌گیرد. مهندسی ژئوتکنیک به بررسی رفتار مصالح خاکی و سنگی و رفتارهای مرتبط با احداث سازه بر روی خاک می‌پردازد و شامل آزمایش‌هایی برای سنجش مکانیک خاک، مکانیک سنگ، پی سازی، شمع و پی‌های عمیق، بهسازی خاک، تونل سازی و… می‌شود. در آغاز هر پروژه ساخت و سازی لازم است این آزمایشات انجام گردد تا مخاطرات خاک از قبیل نشست، ناپایداری، لغزش زمین، روانگرایی، اثرات زلزله و… برآورد گردد تا بتوان با انتخاب یک روش سازه نگهبان از احتمال هریک از آنها در طول ساخت و ساز جلوگیری به عمل آورد.
بررسی مواد و مصالح
هریک از مصالح ساختمانی دارای خواص مکانیکی و شیمیایی خاصی است که لازم است پیش از ساخت مورد بررسی قرار گیرد که آیا برای استفاده در ساخت و ساز مورد نظر مناسب است یا خیر. کیفیت مواد و مصالح در ساخت و ساز به خصوص روسازی اهمیت بسیاری دارد و گزینه ای است که حتما باید در طراحی سازه مورد توجه قرار می‌گیرد.
بررسی عوامل اقتصادی
عامل اقتصادی یکی دیگر از عوامل موثر در انتخاب روش گودبرداری است، هر چه بودجه ساخت و ساز کمتر باشد به همان اندازه مهندسین در انتخاب روش‌ها دستشان بسته تر می‌شود ومجبور خواهند بود از روش‌ها اقتصادی استفاده کنند تا کمترین بار مالی را برای پروژه به ارمغان آورند.
در ادامه روش گود برداری مهارمتقابل (استرات) به عنوان یکی از روش‌های اقتصادی پایدارسازی گودبرداری می‌پردازیم تا شما را با مزایا و معایب روش مهار متقابل آشنا نماییم.
پایدارسازی گود به روش مهارمتقابل (استرات تنیده)
روش مهار متقابل (به انگلیسی: Reciprocal Support) یا استرات تنیده (به انگلیسی: Strut) یکی از روش‌های حفظ دیواره گودبرداری است. این روش برای ثابت نگه داشتن جداره گود و جلوگیری از تغییر مکان‌های جانبی در گودهای با عرض کم و سازه‌های اقتصادی قابل استفاده است و اغلب در محیط‌های شهری مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از پایدارسازی گود به روش مهار متقابل بیشتر از نوع مهار موقت است و شباهت‌هایی با روش سازه نگهبان خرپایی دارد. برخی از این روش با نام پشت بند افقی و مایل یاد می‌کنند. اغلب این روش جایگزینی برای روش خرپایی به عنوان یک روش هزینه بر استفاده می‌شود زیرا نسبت به روش خرپایی باصرفه تر است.
اجزای روش مهار متقابل
همانطور که از نام این روش مشخص است در روش مهار متقابل از مهارهای فشاری که به آنها اعضای فشاری نیز می‌گویند، برای انتقال فشار خاک استفاده می‌شود و شامل چندین دیوار، اعضای فشاری استرات و اعضای واسط می‌شود که هریک برای مهار فشار خاک عملکرد خاص خود را دارند.
دیوار
دیوار همان جداره گود برداری است که علاوه بر مقاومت در مقابل فشار خاک به عنوان یک تکیه گاه برای سایر اعضای فشار برای مهار فشار خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد. انواع دیوار در این روش وجود دارد که با توجه به نیاز مجموعه مورد استفاده قرار می‌گیرد مهمترین این دیوارها عبارتند از:
- دیوار سپر
- دیوار دیافراگمی
- شمع‌های نگهبان فلزی
- شمع‌های نگهبان بتنی
اعضای فشاری استرات
در مهار متقابل عضله، اعضای فشاری یا مهارهای فشاری جز دیگری از این روش تثبیت هستند که وظیفه آنها انتقال فشار خاک از یک دیوار به دیوار دیگر است. مهارهای فشاری دارای انواع مختلفی هستند که عبارتند از:
- نیمرخ زوج IPE
- نیمرخ زوج IPB
- لوله
- قوطی
- مقطع بتنی
اعضای واسط
با نگاهی به اسم این جز، نقش آن مشخص می‌گردد. اعضای واسط مهار متقابل، وظیفه انتقال نیرو از دیوار به اعضای فشاری را برای مهار فشار خاک دارد. اعضای واسط مهار، فشار خاک را از دیوار گرفته و به اعضای فشاری یا همان استرات‌ها انتقال می‌دهد و در نهایت با مهار متقابل مانع از ریزش دیوار ترانشه می‌گردد. این اعضا با استفاده از نیروی برش و خمش دیواره بر اساس نیروی ترکیبی طراحی می‌گردد.
طراحی مهار متقابل
مهندسین عمران و طراحان حرفه ای در طراحی روش مهار متقابل با شبیه سازی پروژه در نرم افزارهای 2 بعدی و 3 بعدی عمرانی پیش از هرچیز نیروی وارد شده در هر عضو را محاسبه می‌کنند تا بر اساس این محاسبه نوع و ابعاد مصالح، دیوار، اعضای واسط و مهارهای فشاری را تعیین نمایند. این طراحی باید مطابق آیین نامه سازه‌های فولادی طراحی گردد. در نهایت شما یک شبیه ساز مهار متقابل دارید که لازم است عینا در مراحل گودبرداری پیاده شود.
اجرای روش مهار متقابل
اجرای روش مهار استرات نیاز به تایید و برآورد مصالح دارد. روش مهار متقابل پس از طراحی و تایید توسط مهندسین ناظر برای اجرا در کارگاه ساختمانی مرز بندی شده با رعایت اصول ایمنی به اجرا گذاشته می‌شود. این اجرا شامل مراحل مختلفی است که در ادامه با هم آنها را بررسی می‌کنیم:
حفر چاه اعضای قائم
همانطور که در روش‌های میخکوبی و نیلینگ و انکراژ شمع‌های فلزی کار گذاشته می‌شوند در این روش نیز قبل از شروع حفاری با حفر چاه‌هایی در دو طرف گود در فواصل مشخص چاه‌هایی برای کار گذاشتن اعضای قائم در زمین حفر می‌شود. این چاه‌ها بر اساس نقشه از پیش طراحی شده در محل مورد نظر به عمق مناسب که اغلب 25 تا 35 درصد عمیق تر از از کف شالوده سازه است حفاری می‌شود. کندن آنها می‌تواند دستی یا به کمک دستگاه انجام گیرد و باید در کنار جداره گودبرداری انجام شود قطر آنها اغلب بین 80 تا 100 سانتی متر است.
تعبیه و جاگذاری اعضای عمودی
پس از حفر چاه، جاگذاری اعضای قائم و بتن ریزی شالوده آنها را داریم. در این مرحله پروفیل‌های فولادی یا بتنی که به شکل H یا I تهیه شده اند درون این چاه‌ها قرار می‌گیرند و بتن ریزی می‌شوند بر روی این پروفیل‌ها نبشی و ناودانی برای برش گیری جوش داده شده است. این شمع‌ها لازم است که در دو طرف محل گود برداری دقیقا روبروی هم اجرا شوند و به دیواره گود بچسبند تا تغییر شکل آنها به حداقل برسد. پس از آن برای چسباندن هر چه بهتر عضو قائم پشت آن با مصالح مناسب پر می‌شود تا هیچ فضای خالی بین عضو قائم و دیوار نباشد. پس از آن با بتن ریزی این پروفیل‌ها در جای خود تثبیت می‌گردند.
خاکبرداری
در این مرحله می‌توان با کمک وسایلی مانند بیل مکانیکی، لودر و… خاکبرداری مقدماتی را تا عمق 2 متر انجام داد. به طور کل خاکبرداری در این روش به صورت لایه لایه انجام می‌شود و با انجام هر مرحله میزان معینی از خاک برداشته می‌شود.
اجرای اعضای افقی
پس از اجرای اعضای قائم و خاکبرداری اولیه لازم است که ردیف اول اعضای افقی تعبیه شود تا از فشار دیوارها به پروفیل‌ها جلوگیری گردد و مانع از تغییر شکل خاک شود. اعضای افقی اغلب به شکل لوله، زوج نیمرخ و… هستند و با کمک جوش ورقه‌های فولادی به اعضای قائم متصل می‌گردند. در این مرحله برای جلوگیری از ریزش موضعی بین اعضای عمودی از الوارهای چوبی یا شبکه مش استفاده می‌کنند که به کمک شاتکریت یا همان بتن پاشی محکم کاری می‌شوند. به این ترتیب با اتصال اعضای عمود به اعضای افقی فشارهای وارده بر هریک از آنها به یکدیگر منتقل می‌شوند و یکدیگر را مهار می‌کنند تا مانع از ریزش شوند.
برخی از اعضای افقی پس از اجرای کامل گود برداری امکان برداشته شدن دارند و پس از آن اجرای سازه اصلی قابل اجراست.
تعبیه اعضای افقی باقی مانده
همانطور که گفتیم پس از اجرای مرحله اول اعضای افقی خاکبرداری تا عمق دو متر انجام گردید. و به کمک شاتکریت و شبکه مش تثبیت شد. حال برای ادامه خاکبرداری لازم است دوباره این مراحل لایه لایه انجام گردد تا به عمق مناسب برای سازه مورد نظر دست پیدا کنیم. در واقع در این مرحله همان مراحل قبلی به ترتیب تکرار می‌شود.
لازم به ذکر است که استفاده از مهار متقابل اشکال مختلفی دارد و مهندسین با توجه به طول دهانه، جنس خاک و عوامل دیگر نوع آن را مشخص می‌کنند تا در صورت لزوم از مهار متقابل مورب استفاده کنند یا با کم کردن طول مهارها شرایط بهینه و پایدارتری را برای گودبرداری به وجود آوردند.
مزایای روش مهار متقابل
روش مهار متقابل یکی از روش‌های رایج بوده است که مزایایی نسبت به سایر روش‌های پایدارسازی گود برداری دارد. این روش زیر نظر متخصصان حوزه عمران تایید و طراحی می‌گردد و لازم است توسط پیمانکاران حرفه ای اجرا گردد. از مهمترین مزایای آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.
- اشغال فضای کم با اجرای سریع در محوطه
- صرفه اقتصادی، مناسب پروژه‌های با بودجه کم
- مناسب برای برای گودال‌های کم عمق با عرض کم
- قابل استفاده برای لوله گذاری‌ها و تونل سازی درون شهری
- محدودسازی تغییر شکل خاک و مهار فشار آن
- قابلیت اجرای همزمان پایدارسازی و گودبرداری
- مناسب برخی از گودهای عمیق واقع در مناطق شهری
- انعطاف پذیری و امکان تقویت طرح در حین اجرا و پس از آن
- عدم وابستگی به جنس خاک و قابل استفاده در هر نوع جنس خاکی
- عدم ورود به زمین‌های مجاور منطقه پروژه
- عدم نیاز به رضایت همسایگان مشاور محوطه پروژه
- قابل استفاده به عنوان روش موقت برای پایدارسازی
- قابلیت انطباق با انواع روش‌های زهکشی
- قابلیت بازیافت بخشی از مصالح به کار گرفته شده
معایب روش مهار متقابل
روش مهار متقابل با وجود مزایای که دارد، دارای معایبی نیز هست که در برخی از پروژه‌ها استفاده از آن مجاز نیست. انتخاب این روش باید حتما توسط مهندسین عمران و متخصصان ساخت و ساز صورت گیرد تا پروژه در روند خود دچار مشکلی نشود. در ادامه به معرفی برخی از این معایب می‌پردازیم.
- نداشتن صرفه اقتصادی برای زمین‌هایی با عرض زیاد
- نیازمند تجهیزات و ماشین آلات خاص برای اجرای پروفیل‌ها
- اشغال بیش از حد فضای داخل گود و سختی اجرای سازه
- محدودیت اجرا در پروژه‌های با هندسه غیر متعارف
- غیر قابل استفاده به عنوان روش طولانی مدت پایدارسازی
- نیازمند افراد متخصص برای اجرای مهارها به خصوص در اتصالات
- غیرقابل استفاده برای افزایش عمق گود در زمان اجرا یا پس از آن
تفاوت سازه نگهبان به روش مهار متقابل با پایدارسازی گود به روش خرپایی
یکی از مهمترین نکات در روش مهارسازی این است که به عنوان جایگزینی برای روش خرپایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و اغلب اسم آن دو را در کنار هم مشاهده می‌نمایید حتی در برخی از پروژه‌ها ممکن است به صورت تلفیقی مورد استفاده قرار گیرد. اغلب مهار متقابل روش جایگزینی برای روش خرپایی به عنوان یک روش هزینه بر است زیرا نسبت به روش خرپایی باصرفه تر است. اما این دو روش تفاوت‌هایی با هم دارند که مهمترین آن این است که در روش خرپایی از تیرها یا خرپاهای مایل استفاده نمی‌شود و تمام سعی بر این است که سازه نگهبان به صورت افقی باشد. روش خرپایی بیشتر مناسب استفاده برای محیط‌های برون شهری و روش مهر متقابل مناسب استفاده برای محیط‌های شهری است.
دیدن فیلم اجرای سازه نگهبان مهار متقابل می‌تواند به بسیاری از سوالات شما در این زمینه پاسخ دهد.
اجرای پایدارسازی به روش مهار متقابل توسط ارژن خاک پی خاک
شرکت ارژن خاک پی یکی از مجریان انواع روش پایدار سازی در ایران است که توانسته در سالهای اخیر انواع خدمات مرتبط با پایدار سازی گودبرداری همچون مدیریت پیمان ساخت، مطالعات و مشاوره ژئوتکنیک، عایق بندی و زهکشی خاک، جت گروتینگ و اختلاط عمیق خاک، میکروپایل و… را عرضه نماید. این شرکت با بهره گیری از بهترین متخصصین حوزه عمران انواع روش‌های تثبیت دیواره‌های گودبرداری مانند تاپ دان، نیلینگ و انکراژ، خرپا و مهار متقابل، دیوار برلنی و… را با بهره گیری از دانش و توان فنی متخصصین خود با بالاترین کیفیت انجام می‌دهد. ارژن پی با ارائه خدمات تخصصی مهندسی خاک و ژئوتکنیک با استفاده از ابزار و تجهیزات پیشرفته مشاور و راهنمای پروژه‌های بسیاری بوده در ایران و کشورهای همسایه بوده است و توانسته موفقیت‌های چشمگیری به دست آورد. شما عزیزان می‌توانید برای دریافت مشاوره و راهنمایی درباره تمامی خدمات ارژن خاک پی با ما تماس بگیرید.