1- مقدمه
سازه نگهبان خرپایی یکی از روش های رایج پایدار سازی دیواره گودبرداری های شهری است. سازه نگهبان خرپایی متداول ترین روش پایداری سازی در گودهای با عمق متوسط و کم است. در این روش، پروفیل های فولادی خرپایی، در فواصل معین در طول دیواره گود اجرا شده و با تحمل فشار جانبی ناشی از سربار خاک و انتقال آن به زمین، مانع از ریزش دیواره گود می شوند. اجراي آن ساده بوده و نياز به تجهيزات و تخصص بالايي ندارد و در عين حال قابليت انعطاف زياد از نظر اجرا و شرايط مختلف دارد. از مزاياي ديگر پايداري به روش خرپا استفاده مجدد از خرپا در پروژه هاي مشابه ميباشد.
2- ضرورت استفاده از روش سازه نگهبان خرپایی
ضرورت استفاده از سازه نگهبان خرپایی زمانی نمایان می شود که در بسياري از موارد، به دليل وجود ساختمانهای مجاور بر روی دیواره های گود، امکان پایدارسازی با روشهاي انکراژ و نيلينگ وجود ندارد لذا، یکی از گزینههای در دسترس جهت پایدارسازی دیوار گود در این شرایط، استفاده از سازه نگهبان خرپایی میباشد.
3- روش و مراحل اجرایی سازه نگهبان خرپایی
اگر فرض کنیم خط چین آبی رنگ ، مجاورت گود در کنار دیوار همسایه را نشان دهد، پلان چیدمان خرپاها مطابق شکل زیر است.
شکل 1- موقعیت خرپاها نسبت به فونداسیون و ستون سازه در حال ساخت
مراحل اجرایی سازه نگهبان خرپایی عبارتند از:
3-1- حفر چاهک در محل اعضای قائم خرپا که در مجاورت دیواره گود قرار دارند. عمق این چاهها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه برای اجرای ریشه شمع انتهای تحتانی عضو قائم خرپا است.
3-2- آرماتوربندی ریشه شمع انتهایی به طول طراحیشده
3-3- قرار دادن عضو قائم در داخل ریشه شمع و اجرای بتنریزی ریشه شمع
3-4- خاکبرداری در امتداد دیواره گود با یک شیب مطمئن تا تراز کف گود (شیب حفاری مایل باید به گونهای باشد که خاک پایدار بماند)
3-5- اجرای فونداسیون پای عضو مایل و جانمایی صفحه ستون Base Plate))
3-6- اتصال عضو مایل از یک طرف به عضو قائم و از طرف دیگر به ورق صفحه ستون بالای فونداسیون
3-7- تکرار عملیات فوق برای کلیه خرپاهای سازه نگهبان در امتداد دیواره به صورت همزمان
3-8- خاکبرداری مرحلهای خاک محصور بین اعضای قائم و افقی خرپاها در سرتاسر امتداد دیواره
3-9- تکمیل تدریجی خرپا با اجرای مرحلهای اعضای افقی و داخلی خرپا
در صورت لزوم به منظور جلوگيري از ريزش خاک، به موازات پيشرفت عمليات گودبرداري، بين هر دو خرپاي مجاور و به موازات خاک ديواره، از الوارهاي چوبي، تيرهاي گرد چوبي، پانلهاي پيش ساخته بتني، ورقهاي فلزي همراه با پشتبندهاي سخت کننده آن، و نظاير آنها استفاده ميشود. استفاده از اين اجزاي سازهاي براي حفاظت خاک، به ويژه در خاکهاي سست يا متوسط توصيه ميشود. براي تامين صلبيت جانبي سيستم سازهاي متشکل از کل خرپاها و به منظور به حداقل رساندن طول کمانش اعضاي قائم و مايل خرپاها، بين هر دو خرپاي مجاور، مهاربندی ميشود.
اين مهاربنديها به صورت يک دهانه در ميان اجرا ميشوند و از سويي بين گرههاي اعضاي قائم و از سوي ديگر بين گرههاي اعضاي مايل خرپا صورت ميگيرد. نوع پروفيلهاي اعضاي مهاربندي در نقشههاي جزئيات اجرايي بايد ارائه گردد. در صورت لزوم ميتوان براي جلوگيري از ريزش خاک به درون چاه، پس از نصب عضو قائم، داخل چاه را با ملات ضعيف پر نمود. عمليات حفر چاه بايد با رعايت ضوابط اصول ايمني و فني مربوطه انجام شود. نسبت عرض به ارتفاع در اکثر موارد یک به دو است و زير عضو قائم شمع تعبيه شده است. عضو مورب فشاري، داراي فونداسيون است و در صورت ريزشي بودن خاک بايد از تخته بندي استفاده کرد.
در مرحله نهایی، مابين عضو قائم و ديواره گود میبایست شبکه میلگرد(مش) نصب و سپس بر روی آن بتن پاششی(شاتکریت) اجرا گردد به گونهاي که بار ناشي از رانش ديواره به صورت مناسبي به خرپا منتقل شود.
در شکل زیر شماتيک اجراي پايداري گود به روش خرپا نشان داده شده است.
4- مزایای سازه نگهبان خرپایی
- شاخص ترین مزایای، سازه نگهبان خرپایی شامل موارد زیر می باشد:
- برای گودبرداری با عمق متوسط و کم، روشی ایده آل است.
- یکی از روش های متداول در ساخت و ساز شهری است.
- برای اجرای آن نیازی به ورود به زمین های مجاور نبوده و در نتیجه، به اجازه همسایه ها نیازی نیست.
- بخشی از مصالح سازه خرپا قابل بازیافت و استفاده به عنوان ضایعات است.
- روش اجرای آن ساده بوده و به دستگاه های خاص نیازی نیست. از این رو، اجرای این روش از قابلیت انعطاف بالایی برخوردار است
- در سازه ها و پروژه های با هندسه های نامنظم، قابل اجرا است.
- با روش های زهکشی، انطباق خوبی دارد.
5- معیاب سازه نگهبان خرپایی
- سازه نگهبان خرپایی نسبت به سایر روشهای جدیدتر که برای سازه نگهبان اجرا میشود، دارای محدودیتهایی بوده که مهمترین آنها به شرح ذیل می باشد:
- روش سازه نگهبان خرپایی در حاک های ریزشی با چسبندگی کم، موثر نبوده و باید از سایر روش ها استفاده گردد.
- استفاده از این روش در خاک های سست مناسب نیست زیرا، در خاک های سست نمی بایست گودبرداری را تا تراز نهایی انجام داد و سپس اقدام به اجرای سازه نگهبان نمود. این بدان علت است که در چنین شرایطی، احتمال ریزش دیواره گود زیاد است.
- به دلیل اشغال بخش قابل توجهی از فضای گود توسط خهرپاها، اجرای سازه با اخلال همراه خواهد بود.
- نسبت به سایر روش های جدیدتر سازه نگهبان، اجرای این روش با سرعت کمتری همراه است.
- در سازه نگهبان خرپایی، عموماً مطالعات ژئوتکنیک به صورت اصولی و صحیح انجام نمی گیرد. به همین دلیل، رعایت جوانب احتیاط و افزایش ضریب اطمینان در طرح و اجرای این روش ضروری است.
6- برخی نکات مهم اجرایی سازه نگهبان خرپایی
فاصله خرپاها از یکدیگر با توجه به سربار و عمق دیواره گود و همچنین، جنس خاک متفاوت بوده اما، در هر صورت، فاصله آن ها نباید از چهار متر بیشتر گردد.
هماهنگی و سرعت اجرا در نصب سازه نگهبان خرپایی به منظور کاهش حوادث، ضروری است. به همین دلیل، هماهنگی کلیه عوامل اجرایی شامل مقنی، آرماتوربند، جوشکار و غیره از اهمیت فوقالعادهای برخوردار بوده و سازه نگهبان بایستی در امنترین و سریعترین حالت ممکن اجرا گردد.
برای حفاظت بهتر و انتقال نیرو، خرپاها باید ترجیحا در محل ستونهای ساختمان مجاور اجرا شوند. در عین حال، باید توجه داشت که خرپاها نباید در محل ستونهای سازه در حال احداث قرار گیرند.
تغییرات در وضعیت خاک، مانند تغییر رطوبت، ایجاد ترک، حرکت نسبی لایهها، باید به دقت بازرسی شود. یکی از روشهای موثر برای مشاهده و بازرسی این ترکها، پاشیدن دوغاب گچ روی ترانشهها است.
برای جلوگیری از برخورد ماشینآلات، مانند بیل مکانیکی و لودر به اعضای مایل در زمان گودبرداری، حتما زمان گودبرداری چند نفر در محل حضور داشته باشند تا خاک نقاط نزدیک به محل اعضای مایل را به صورت دستی جابهجا کنند. در غیر این صورت، برخورد ماشینآلات با خرپاها ممکن است منجر به آسیب شدید آنها شود.
در ساخت سازه نگهبان خرپا، توجه به اتصالات اهمیت زیادی دارد؛ زیرا وجود ایراد در اتصالات موجب گسیختگی سازه نگهبان در اثر افزایش تنشهای وارده میشود. به همین دلیل ترجیحا به جای جوشکاری اتصالات مانند ورقهای فلزی، بهتر است از ورقهایی با ابعاد مناسب استفاده شود تا به جوشکاری آنها، مخصوصا در گودهای عمیق نیاز نباشد.
برای خاکهای ضعیف حتما می بایست از این دو روش استفاده نمود: ۱- بتنپاشی یا تختهگذاری در فضای بین دو سازه نگهبان و ۲- اتصال عرضی خرپاها جهت افزایش ضریب ایمنی و جلوگیری از کمانش جانبی آنها
در بریدن و جمع آوری اعضای سازه نگهبان نباید عجله کرد. این کار را تا قبل از احداث طبقات زیرزمین و همکف ساختمان و اطمینان از عدم رانش خاک به تعویق بیندازید. گاهی عدم توجه به این نکته و تعجیل در بریدن اعضای فلزی برای فروش به عنوان ضایعات یا استفاده در تیرهای فرعی، موجب ریزش ساختمان مجاور میشود.