مقدمه
در پروژههای ساختمانی، مجاورت سازه مدنظر با آب و نحوه مدیریت این مشکل یکی از بزرگترین چالشهایی است که مهندسان و مدیران پروژه همواره با آن مواجه هستند. از این رو، طراحی و اجرای صحیح و اصولی عملیات آببندی و زهکشی که حین عملیات گودبرداری و پایدارسازی گود انجام میگردد به طوری که ایمنی و امنیت سازه را حین گودبرداری، اجرای سازه نگهبان، اجرای سازه اصلی و نیز بهره برداری تضمین نماید، از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. در غیر این صورت، پروژه و سازه مورد نظر با مخاطرات و مشکلات عدیدهای همراه خواهد بود. به منظور رفع این مشکل میبایست آب را از سازه دور نموده و با در نظر گرفتن تدابیری، از نفوذ مجدد آب به سازه جلوگیری شود. شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی با بیش از دو دهه سابقه درخشان به عنوان طراح و مجری پایدارسازی گودهای عمیق و بهسازی خاک از سابقهای دیرینه در زمینه طراحی و اجرای سیستم های زهکشی برخوردار میباشد.
طراحی سیستم آببندی و زهکشی- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی
به صورت کلی، وجود آب از عوامل تأثیرگذار در ویژگی و نحوه عملکرد خاک بستر پروژهها محسوب میشود به طوری که چشمپوشی و نادیدهگرفتن کوچکترین تراوشهای سطحی در بعضی از بازههای زمانی سال مطابق با شرایط آییننامهای جایز نبوده و عدم توجه به آن، ایمنی و امنیت یک پروژه را دچار مشکل میسازد. در صورت بالابودن تراز آب زیرزمینی در محدوده پروژهها و عدم اتخاذ تدبیر و راهکار صحیح و اصولی، بحث ایمنی و بهرهبرداری پروژه حین عملیات گودبرداری، پایدارسازی گود، احداث سازه اصلی و در نهایت زمان بهرهبرداری میتواند تحت تاثیر قرار گیرد. همچنین، آبهای زیرسطحی ممکن است در مکانهایی که دارای سطح آب بالایی میباشد، طی پدیده جوشش و ایجاد چشمه به آبهای سطحی تبدیل شوند که در این خصوص لازم است، مطابق با ضوابط بند 7-3-3-3 مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان به صورت ویژه به این آبها توجه شود. بنابراین، با توجه به بالابودن سطح آب زیرزمینی در اکثر پروژهها و وجود خطرات بالقوه مرتبط با آن که میتواند ایمنی عملیات گودبرداری، سازه نگهبان و سازه اصلی را تحت تاثیر قرار دهد، توجه لازم به موضوع آببندی و زهکشی، از اهمیت فوقالعادهای برخوردار است.
خطرات ناشی از وجود آب زیرزمینی در پروژههای ساختمانی
- کاهش ظرفیت باربری خاک زیر فونداسیون
- نشست و تخریب فونداسیونها
- آسیب به سازه
- احتمال تخریب پیشانی خاکی گود
- ریزش گمانههای حفاریشده
- گیرافتادن ماشینآلات در گل و لای
- افزایش زمان و هزینه پروژه
زهکشی
زهکشی به معنی خارجشدن طبیعی یا مصنوعی آب مازاد از یک منطقه بوده و از مباحث بنیادی هیدرولوژی مهندسی است. اجرای سیستم زهکشی، یکی از ارکان پروژههای عمرانی در حال احداث در مجاورت آبهای زیرزمینی و یا جریانهای سطحی میباشد. تا چند سال گذشته، این سیستم به صورت سنتی و با شنریزی یا قلوهریزی اجرا میگردید. اجرای این روش علاوه بر هزینه زیاد، بسیار زمانبر میباشد. همچنین، اجرای آن در سطوح قائم و شیبدار مشکلات زیادی را به همراه دارد. در سالهای اخیر استفاده از سیستمهای نوین زهکشی که دارای سرعت و سهولت اجرا میباشد، رایج شده است.
با وجود اجرای طرحهای مناسب، در پروژههای پایدارسازی گود که سطح آب زیرزمینی بالا میباشد، به ناچار آب وارد ناحیه پشت دیوارهای گود خواهد شد. از این رو، عدم طراحی و اجرای سیستم زهکشی و در نتیجه، انباشت آب در کف گود و نیز، پشت جدارههای گود میتواند عملکرد سازه نگهبان، فونداسیون سازه، اجرای سازه اصلی و بهرهوری پروژهها را با مخاطراتی همراه نماید. لذا، اجرای سیستم زهکشی جهت خارجنمودن آب از خاک و هدایت آن به محدودهای دیگر از اهمیت بالایی برخوردار است.
اهداف استفاده از سیستم زهکشی
- رفع خطرهای احتمالی ناشی از ورود آب به بستر گود
- افزایش ظرفیت باربری خاک زیر فونداسیون
- کاهش زمان و هزینه در پایدارسازی و گودبرداری
- تامین سطحی خشک و ایدهآل جهت اجرای فونداسیون و سازه
- جلوگیری از واردشدن آسیبهای احتمالی در زمان بهرهبرداری
سیستم زهکشی موقت
به منظور تضمین پایداری دیوارهای گود با توجه به وجود آب در پشت دیوارها حین عملیات گودبرداری و پایدارسازی گود، سیستم زهکشی موقت با استفاده از لولههای زهکش PVC و همچنین نوارهای زهکش ژئوگرید قائم طراحی و تعبیه میشوند. با وجود تعبیه سیستم زهکشی موقت، به منظور جلوگیری از مشکلاتی که ناشی از عدم زهکشی دائمی آب و هدایت آن به خارج از محدوده پروژهها میباشد، اجرای سیستم زهکشی دائم نیز میبایست در دستور کار قرار گیرد.
سیستم زهکشی دائم
اجرای سیستم زهکش دائم به منظور زهکشی دائم و حذف کامل خطرات ناشی از وجود آب، طی مراحل زیر انجام میگردد.
1- چاهکنی و کولگذاری چاههای زهکشی مادر و فرعی
2- کانالکنی و کولگذاری کانالها و گالریهای زهکش پیرامونی و کف
چاهکنی و کانالکنی سیستم زهکش دائم- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی
3- کفسازی و شیببندی کانالها و گالریهای زهکش پیرامونی و کف
4- اجرای اتصال کانالها و گالریهای زهکش به چاههای زهکشی مادر و فرعی
اجرای اتصال کانالها و گالریهای زهکش به چاههای زهکشی مادر و فرعی سیستم زهکش دائم- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی
5- اجرای ژئوتکستایل و لولهگذاری لولههای زهکش
اجرای ژئوتکستایل و لولهگذاری لولهها سیستم زهکش دائم- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی
6- پوشش لولههای زهکش با استفاده از مصالح دانهای مناسب
پوشش لولههای زهکش با استفاده از مصالح دانهای مناسب سیستم زهکش دائم- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی
مخاطرات ناشی از عدم اجرای زهکشی
- احتمال رخداد پدیده جوشش به دلیل بالابودن سطح آب زیرزمینی و واردشدن نیروی بالابرنده(uplift) به کف فونداسیون سازه اصلی، تضعیف عملکرد سازهای آن و در نتیجه احتمال تخریب و یا نشست فونداسیون تحت تاثیر این مسئله
- احتمال تراوش آب زیرزمینی به داخل سازه اصلی، به ویژه پارکینگ و طبقات پاییندست و در نتیجه از دسترفتن شرایط بهرهبرداری این بخشها
- احتمال ورود آب به سیستمهای تاسیساتی و برقی سازه و احتمال آسیب شدید به این سیستمها و بروز خطرات جدی نظیر آتشسوزی، اخلال در عملکرد آسانسور، موتورخانه و غیره
- صعوبت در حمل و فعالیت تجهیزات و ماشینآلات ساختمانی و نیروی انسانی حین اجرای فونداسیون و سازه اصلی به ویژه در ترازهای پایینتر و در نتیجه افزایش چشمگیر زمان و هزینههای پروژه
- ضعف در عملکرد دیوار حائل به دلیل در معرضبودن دائم با آب
واتراستاپ(Water stop)
واتراستاپها به عنوان عایقهای هیدرولیکی شناخته شده و ابزارهای مهمی در صنعت ساخت و ساز هستند و به طور عمده در پروژههای ساختمانی و زیرساختی برای جلوگیری از نشت آب و رطوبت استفاده میشوند. در تولید واتراستاپها از مواد مختلف و گستردهای استفاده می شود که هر کدام دارای ویژگی های خاص خود می باشد. بنا به نیازهای مورد نظر در هر سازه، جنس واتر استاپ مورد نظر انتخاب میگردد. نحوه عملکرد و کاربرد واتراستاپها به این صورت است که طول مسیر جریان و حرکت آب را طولانی میکنند تا آب نتواند نفوذ پیدا کند و این کار با افزایش حجم آنها هنگامی که آب به آنها برخورد میکند، صورت می گیرد. با توجه به این کاربردها، واتراستاپها نقش کلیدی در حفظ کیفیت و ایمنی سازهها در پروژههای مختلف ساختمانی و عمرانی ایفا میکنند.
طراحی و اجرای سیستم آببندی با استفاده از واتراستاپ- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی
تمامی واتراستاپها معمولا دارای آج بوده که باعث چسبندگی و افزایش طول مسیر آب می شوند. نوارهای آببندکننده واتراستاپ باید دارای انعطافپذیری زیاد بوده تا با ابعاد و حجم سازهها و با پیچیدهشدن نوع مقاطع و شرایط اجرا تغییر شکل پیدا کند و متناسب با ابعاد و اندازههای سازه از نظر ضخامت، پهنا، نوع آجها، تغییرات حفره و غیره طراحی گردد.
از جمله مهمترین ویژگیهای کیفیتی واتراستاپ، درصد ازدیاد طول، مقاومت کششی و سختی آن بوده که باید با الزامات استاندارد مطابقت داشته باشد و همچنین ماندگاری واتراستاپ در شرایط مختلف از جمله محیطهای قلیایی حائز اهمیت است و باید مورد توجه قرار گیرد. در غیر این صورت، واتراستاپ در محیط قلیائی مانند بتن، کیفیت خود را به سرعت از دست می دهد و دچار تغییر حالت گشته و منجر به نشت و بروز سایر مشکلات کیفی نظیر ترکخوردگی و نشست تکیهگاهی سازه و غیره میگردد.
مفاصل و محلهایی که در آنها دو بتن مختلف در کنار هم قرار گرفتهاند، مانند دیوارهای حائل، بیشترین ضعف را در برابر نفوذ آب و دیگر مایعات دارا میباشند.
کاربردهای اصلی واتر استاپ شامل موارد زیر است:
1- جلوگیری از نشت آب
واتراستاپها به طور خاص برای جلوگیری از نفوذ آب به درون سازهها طراحی شدهاند. آنها معمولاً در مکانهایی مانند دیوارهای زیرزمینی، پیها و سازههای آبی(مانند سدها و استخرها) نصب میشوند.
2- استفاده در اتصالات بتن
واتراستاپها در نقاط اتصال بتن(مانند اتصالات افقی و عمودی) قرار میگیرند تا از نفوذ آب بین دو بخش بتن جلوگیری کنند. این کاربرد به ویژه در ساخت و سازهای زیرزمینی و استخرها بسیار مهم است.
3- مناسب برای پروژههای زیرزمینی
در پروژههای زیرزمینی، مانند پارکینگها و تونلها، واتراستاپها به منظور حفظ ایمنی و جلوگیری از آسیب به سازهها به کار میروند.
4- بهبود طول عمر سازه
استفاده از واتراستاپها میتواند به افزایش عمر مفید سازهها کمک کند. جلوگیری از نفوذ آب و رطوبت، از تخریب و آسیبهای ناشی از خوردگی و زنگزدگی جلوگیری میکند.
5- کاربرد در سیستمهای فاضلاب
واتراستاپها در سیستمهای فاضلاب و تصفیهخانهها نیز استفاده میشوند تا از نفوذ آب به داخل و حفظ کارایی این سیستمها اطمینان حاصل کنند.
6- مناسب برای سازههای آبی
در ساخت سازههای آبی مانند سدها، استخرها و کانالها، واتر استاپها بهعنوان یک جزء حیاتی برای جلوگیری از نشت آب و حفظ فشار هیدرولیکی به کار میروند.
7- جلوگیری از آسیبهای ناشی از فشار آب
واتراستاپها میتوانند به کاهش فشار آب روی دیوارها و ساختارهای بتنی کمک کرده و از بروز مشکلات جدی در آینده جلوگیری کنند.
انواع واتراستاپها
1- واتر استاپ PVC
2- واتر استاپ هیدروفیل
3- واتراستاپ بنتونیتی
4- واتر استاپ فلزی
طراحی و اجرای سیستم آببندی با استفاده از واتراستاپ- پروژه هتل امیران(اسپیناس 3)- طراحی و اجرا توسط شرکت مهندسی و ساختمانی ارژن خاک پی