مقایسه موارد اجرایی، ایمنی و اقتصادی روش های مختلف پایدارسازی دیواره گود
تاپ-دان (Top-Down):
تاپ دان (Top Down) یک روش نسبتاً جدید پایدارسازی گود است که در چند سال اخیر استفاده از این روش، در ایران رواج یافته است.این روش را به اصطلاح، ساخت بالا به پایین می‌نامند، چرا که در این روش، ساخت زیرسازه و روسازه با هم در جریان است.
کاربرد:
1. گودبرداری های شهری و عمیق
2. در اجرای زیرگذرها و ایستگاه های مترو بدون نیاز به انسداد طولانی مدت معابر عبور و مرور
3. درگودبرداری های با خاک سست یا دارای تاسیسات یا بنایی های با حساسیت بالا به تغییر مکان در اطراف پروژه
مزایا:
1. استفاده از المان های دائم و سازه ای به عنوان سازه پایدارساز و در نتیجه کاهش هزینه اجرای سازه نگهبان مجزا
2. قابل اجرا در خاک های سست و کاهش جابجای های افقی و قائم
3. قابل اجرا در گود های عمیق با ضریب اطمینان بالا
4. افزایش سرعت اجرا به علت اجرای سازه در دو جبه کاری در زیر همکف و بالای همکف
5. قابلیت اجرا در شرایط گوناگون جوی به علت جداشدگی سازه زیر زمینی توسط سقف طبقه هم کف
6. کاهش آلودگی صوتی و زیست محیطی به علت جداشدگی سازه زیرین از محیط پیرامونی
7. ایجاد فضای مناسب جهت تجهیزکارگاه پس از اجرای سقف همکف
معایب:
1. لزوم استفاده از نیروی ماهر و در نتیجه افزایش هزینه های مربوط به دستمزدها
2. کاهش سرعت اجرا در مراحل اولیه (اجرای چاه ها)
3. کاهش سرعت عملیات خاک برداری و افزایش هزینه های آن
4. ایجاد محدودیت در عملیات و استفاده از ماشین آلات خاکبرداری به علت فضای محدود
5. محدود شدن دسترسی به طبقات زیرزمینی به بازشوهای از پیش تعیین شده
مهارمتقابل (struts):
روش مهار متقابل یا استرات از جمله روش‌های پایدارسازی موقت برای نگهداری و حفاظت جداره‌های حاصل از گودبرداری و برای جلوگیری از تغییر مکان‌های جانبی با استفاده از المان‌های مهار متقابل (struts) باعث کنترل و کاهش تغییرشکل‌های جانبی دیواره‌های گودبرداری و برای گودهای با عرض کم در گودبرداری های شهری مناسب و اقتصادی است.
کاربرد:
1. اجرا در گودبرداری های شهری (مسکونی) با عرض کم و عمق زیاد
2. جهت پایداری سازی دیواره بازشوهای دسترسی به تونل متروها و ایستگاه ها
مزایا:
1. سرعت اجرای زیاد در گودبرداری‌های کم عرض
2. هزینه کم نسبت به روش های متناظر
3. مناسب در تونل‌ها، محل‌های لوله گذاری و کانال‌های کم عمق با عرض کم
4. گودبرداری و پایدارسازی همزمان 5. اشغال فضای کم در گودبرداری‌های با عرض کم
معایب:
1. برای گودبرداری‌های عریض (معمولا بیش از 12 متر) نسبت به عمق، مناسب نیست.
2. این سیستم معمولا برای کارهای موقت است.
3. نسبت به روش میخ کوبی در خاک، فضای بیشتری اشغال میکند.
4. نیاز به تیم طراح و مجری متخصص در این زمینه دارد.
سازه نگهبان خرپایی:
سازه نگهبان خرپایی یکی از مناسب‌ترین و متداول‌ترین روش‌های اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری است. اجرای آن ساده بوده و نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد و در عین حال قابلیت انعطاف زیادی از نظر اجرا در شرایط مختلف دارد. در بسیاری از مواقع روش خرپایی در گودبرداری‌های داخل شهر مناسبتر، ساده‌تر، اجرایی‌تر و اقتصادی‌تر از سایر روش‌ها است.
کاربرد:
1. در گودبرداری های شهری با عمق کم و فضای زیاد
2. گودبرداری های شهری و مسکونی در شیب و نیاز به پایداری یک جبهه
3. پایداری سازی دیواره ها در پروژه های راهسازی
مزایا:
1. برای عموم گودهای واقع در مناطق شهری مناسب است.
2. از نظر اجرا در شرایط مختلف، قابلیت انعطاف زیادی دارد.
3. امکان استفاده مجدد از برخی اجزا خرپا وجود دارد.
4. ساده است و به تخصص و دستگاه‌های خاصی نیاز ندارد.
معایب:
1. سرعت اجرا در مقایسه با روش‌های پیشرفته تر نسبتا کم است.
2. خرپاها فضای زیادی اشغال می¬کنند.
3. امکان تلاقی با سازه اصلی ساختمان در آینده وجود دارد.
4. برای گودهای با عمق بالا نیاز به صرف هزینه بالایی دارد.
5. در صورت کم بودن عرض گود نسبت به عمق گودبرداری ممکن است عملیات خاکبرداری را با مشکل مواجه کند.
6. احتمال الزامی بودن برداشتن بخشی از خاک با روش‌های دستی وجود دارد.
نیلینگ (میخ کوبی):
میخ کوبی خاک یا نیلینگ (Nailing) به معنی تحکیم غیر فعال (بدون اعمال پیش تنیدگی) زمین می باشد که انجام این کار به کمک نصب میله یا میخ های فولادی (Nail) (نیل) صورت می پذیرد. در مرحله بعد این میخ ها به کمک تزریق در دوغاب سیمان قرار میگیرند. در ادامه مراحل ساخت که به صورت رو به پایین انجام می شود، یه لایه شاتکریت یا بتن بر سطح حفاری اجرا می گردد که علاوه بر پوشش سطح خاک، پیوستگی بین میخ ها را برقرار می کند. به صورت معمول از روش نیلینگ یا میخ کوبی جهت تحکیم شیب ها و دیواره گودبرداری ها استفاده می گردد. اجرای میخ کوبی خاک (Nailing) (نیلینگ) در شرایط مناسب، بدون شک گزینه مناسبی از نظر اجرایی و اقتصادی میباشد.
کاربرد:
1. پایدارسازی ترانشه و شیب های مجاور جاده ها
2. تعریض جاده های قرار گرفته در زیر پایه پل ها و خاکبرداری از فونداسیون پل ها
3. تعمیر و بازسازی سازه های نگهبان قدیمی و فرسوده
4. پایدارسازی دائمی و موقت گودبرداری در محدوده های شهری
5. پایدارسازی ورودی تونل ها
مزایا:
1. سرعت اجرای بالا و هزینه مصالح کمتر نسبت به سایر روش های پایدارسازی موقت
2. تداخلی با سازه اصلی ساختمان ندارد. (عدم بیرون آمدگی المان ها به سمت داخل پروژه)
3. تنظیم و جانمایی مجدد میخ خاک ها هنگام برخورد با موانع و حفرات امکان پذیر است. (انعطاف پذیری بالا در اجرا)
4. تجهیزات اجرا و نصب میخ خاک ها (Nail) نسبتا کوچک و در دسترس می باشند.
5. در نقاط صعب العبور، میخ کوبی خاک با توجه به کوچکی تجهیزات از برتری ویژه ای برخوردار است.
6. تعداد پیمانکاران با تجربه و ماهر در زمینه میخ کوبی (نیلینگ) هر ساله در حال افزایش است.
7. دیوارهای میخ کوبی شده نسبتا انعطاف پذیر بوده و قادر به تحمل نشست ها و تغییر مکان های نسبتا بزرگ می باشند.
8. دیوارهای میخ کوبی شده به دلیل انعطاف پذیری در زمین لرزه از عملکرد خوبی برخوردارند.
9. به صورت معمول نسبت به سایر روش های مرسوم اقتصادی تر است.
معایب:
1. در پروژه هایی که کنترل جابجایی حائز اهمیت و جدی باشد مناسب نمی باشد.
2. در شرایطی که نشت آب زیرزمینی زیاد باشد اجرای میخ کوبی خاک دشوار است.
3. استفاده از این روش به عنوان سازه نگهبان دائمی نیاز به آسودگی خاطر از شرایط زیرزمینی دارد.
4. نصب میخ خاک ها (نیل ها) (Nails) نیاز به پیمانکاران متخصص و ویژه ای دارد.
5. در صورت اجرای نیل ها در زیر ساختمان های مجاور پروژه نیاز به کسب رضایت مالکان آن ها میباشد.
6. امکان برخورد نیل ها به تاسیسات زیر زمینی ، چاه ها و قنات ها در خارج از پروژه و آسیب رساندن به آن ها میباشد.
انکراژ (anchorage):
پایدار سازی گود به روش انکراژ یکی از روش های بسیار موثر در پایدارسازی گودهای عمیق می باشد. انکراژ با نام های میل مهار و دوخت به پشت نیز شناخته می شود. مراحل اجرایی این روش تا حدودی شبیه روش نیلینگ می باشد، با این تفاوت که در روش انکراژ میل مهارها پیش تنیده می شوند. در واقع در روش انکراژ دو لایه مقاوم و فعال خاک پیش از حرکت توده فعال به همدیگر دوخت داده می شوند.
کاربرد:
1. پایدارسازی در گودبرداری های شهری
2. مکمل روش اجرای میخکوبی (nailing) در گودبرداری های عمیق و خاک سست
3. پایدار سازی شیب ها
4. مهاردیوار حائل جاده ها و بزرگ راه ها
5. مقاوم سازی سد های بتنی
6. مقاوم سازی دال های بتنی در برابر نیروهای بالا برنده
مزایا:
1. حذف نگهدارنده های موقت در صورت لزوم
2. نیاز به فضای کاری کم (بدون استفاده از قالب و…)
3. توانایی تحمل نیروهای افقی نسبتا زیاد بدون افزایش قابل توجه در ضخامت دیوار
4. کنترل تغییر شکل های جانبی دیواره گود نسبت به روش های مشابه مانند نیلینگ
5. کاهش حجم عملیات حفاری و گمانه زنی روی دیواره گود
معایب:
1. نیاز به ابزار و تجهیزات پیشرفته می باشد.
2. عدم کارایی در خاک های مساله دار (حفرات زیر زمینی،چاه،انبار و…).
3. به دلیل ضرورت اجرای عملیات به صورت مرحله به مرحله، زمان زیادی نیاز است که البته این امر ممکن است در پروژه های بزرگ مطرح نبوده و بلکه بر عکس ممکن است زمان کلی اجرای کار نیز، به ویژه با مدیریت صحیح، حتی کاهش یابد.
4. هزینه اجرای عملیات به دلیل تکنولوژی پیشرفته تر، در مقایسه با روش‌های ساده‌تر بیشتر می باشد، ولی در پروژه های بزرگ و در احجام زیاد ممکن است این موضوع مطرح نبوده و حتی کاهش یابد.
5. کاهش کلی سرعت عملیات نسبت به روش میخکوبی در جبه های کاری به علت مدت زمان مورد نیاز جهت گیرش دوغاب سیمان
در این بحث به مقایسه روش های نیلینگ ، انکراژ ، مهار متقابل ، خرپا و تاپ-دان علی الخصوص در گودبرداری های شهری میپردازیم
تاپ دان (Top Down) یک روش نسبتاً جدید پایدارسازی گود است که در چند سال اخیر استفاده از این روش، در ایران رواج یافته است.این روش را به اصطلاح، ساخت بالا به پایین می‌نامند، چرا که در این روش، ساخت زیرسازه و روسازه با هم در جریان است.
کاربرد:
1. گودبرداری های شهری و عمیق
2. در اجرای زیرگذرها و ایستگاه های مترو بدون نیاز به انسداد طولانی مدت معابر عبور و مرور
3. درگودبرداری های با خاک سست یا دارای تاسیسات یا بنایی های با حساسیت بالا به تغییر مکان در اطراف پروژه
مزایا:
1. استفاده از المان های دائم و سازه ای به عنوان سازه پایدارساز و در نتیجه کاهش هزینه اجرای سازه نگهبان مجزا
2. قابل اجرا در خاک های سست و کاهش جابجای های افقی و قائم
3. قابل اجرا در گود های عمیق با ضریب اطمینان بالا
4. افزایش سرعت اجرا به علت اجرای سازه در دو جبه کاری در زیر همکف و بالای همکف
5. قابلیت اجرا در شرایط گوناگون جوی به علت جداشدگی سازه زیر زمینی توسط سقف طبقه هم کف
6. کاهش آلودگی صوتی و زیست محیطی به علت جداشدگی سازه زیرین از محیط پیرامونی
7. ایجاد فضای مناسب جهت تجهیزکارگاه پس از اجرای سقف همکف
معایب:
1. لزوم استفاده از نیروی ماهر و در نتیجه افزایش هزینه های مربوط به دستمزدها
2. کاهش سرعت اجرا در مراحل اولیه (اجرای چاه ها)
3. کاهش سرعت عملیات خاک برداری و افزایش هزینه های آن
4. ایجاد محدودیت در عملیات و استفاده از ماشین آلات خاکبرداری به علت فضای محدود
5. محدود شدن دسترسی به طبقات زیرزمینی به بازشوهای از پیش تعیین شده
مهارمتقابل (struts):
روش مهار متقابل یا استرات از جمله روش‌های پایدارسازی موقت برای نگهداری و حفاظت جداره‌های حاصل از گودبرداری و برای جلوگیری از تغییر مکان‌های جانبی با استفاده از المان‌های مهار متقابل (struts) باعث کنترل و کاهش تغییرشکل‌های جانبی دیواره‌های گودبرداری و برای گودهای با عرض کم در گودبرداری های شهری مناسب و اقتصادی است.
کاربرد:
1. اجرا در گودبرداری های شهری (مسکونی) با عرض کم و عمق زیاد
2. جهت پایداری سازی دیواره بازشوهای دسترسی به تونل متروها و ایستگاه ها
مزایا:
1. سرعت اجرای زیاد در گودبرداری‌های کم عرض
2. هزینه کم نسبت به روش های متناظر
3. مناسب در تونل‌ها، محل‌های لوله گذاری و کانال‌های کم عمق با عرض کم
4. گودبرداری و پایدارسازی همزمان 5. اشغال فضای کم در گودبرداری‌های با عرض کم
معایب:
1. برای گودبرداری‌های عریض (معمولا بیش از 12 متر) نسبت به عمق، مناسب نیست.
2. این سیستم معمولا برای کارهای موقت است.
3. نسبت به روش میخ کوبی در خاک، فضای بیشتری اشغال میکند.
4. نیاز به تیم طراح و مجری متخصص در این زمینه دارد.
سازه نگهبان خرپایی:
سازه نگهبان خرپایی یکی از مناسب‌ترین و متداول‌ترین روش‌های اجرای سازه نگهبان در مناطق شهری است. اجرای آن ساده بوده و نیاز به تجهیزات و تخصص بالایی ندارد و در عین حال قابلیت انعطاف زیادی از نظر اجرا در شرایط مختلف دارد. در بسیاری از مواقع روش خرپایی در گودبرداری‌های داخل شهر مناسبتر، ساده‌تر، اجرایی‌تر و اقتصادی‌تر از سایر روش‌ها است.
کاربرد:
1. در گودبرداری های شهری با عمق کم و فضای زیاد
2. گودبرداری های شهری و مسکونی در شیب و نیاز به پایداری یک جبهه
3. پایداری سازی دیواره ها در پروژه های راهسازی
مزایا:
1. برای عموم گودهای واقع در مناطق شهری مناسب است.
2. از نظر اجرا در شرایط مختلف، قابلیت انعطاف زیادی دارد.
3. امکان استفاده مجدد از برخی اجزا خرپا وجود دارد.
4. ساده است و به تخصص و دستگاه‌های خاصی نیاز ندارد.
معایب:
1. سرعت اجرا در مقایسه با روش‌های پیشرفته تر نسبتا کم است.
2. خرپاها فضای زیادی اشغال می¬کنند.
3. امکان تلاقی با سازه اصلی ساختمان در آینده وجود دارد.
4. برای گودهای با عمق بالا نیاز به صرف هزینه بالایی دارد.
5. در صورت کم بودن عرض گود نسبت به عمق گودبرداری ممکن است عملیات خاکبرداری را با مشکل مواجه کند.
6. احتمال الزامی بودن برداشتن بخشی از خاک با روش‌های دستی وجود دارد.
نیلینگ (میخ کوبی):
میخ کوبی خاک یا نیلینگ (Nailing) به معنی تحکیم غیر فعال (بدون اعمال پیش تنیدگی) زمین می باشد که انجام این کار به کمک نصب میله یا میخ های فولادی (Nail) (نیل) صورت می پذیرد. در مرحله بعد این میخ ها به کمک تزریق در دوغاب سیمان قرار میگیرند. در ادامه مراحل ساخت که به صورت رو به پایین انجام می شود، یه لایه شاتکریت یا بتن بر سطح حفاری اجرا می گردد که علاوه بر پوشش سطح خاک، پیوستگی بین میخ ها را برقرار می کند. به صورت معمول از روش نیلینگ یا میخ کوبی جهت تحکیم شیب ها و دیواره گودبرداری ها استفاده می گردد. اجرای میخ کوبی خاک (Nailing) (نیلینگ) در شرایط مناسب، بدون شک گزینه مناسبی از نظر اجرایی و اقتصادی میباشد.
کاربرد:
1. پایدارسازی ترانشه و شیب های مجاور جاده ها
2. تعریض جاده های قرار گرفته در زیر پایه پل ها و خاکبرداری از فونداسیون پل ها
3. تعمیر و بازسازی سازه های نگهبان قدیمی و فرسوده
4. پایدارسازی دائمی و موقت گودبرداری در محدوده های شهری
5. پایدارسازی ورودی تونل ها
مزایا:
1. سرعت اجرای بالا و هزینه مصالح کمتر نسبت به سایر روش های پایدارسازی موقت
2. تداخلی با سازه اصلی ساختمان ندارد. (عدم بیرون آمدگی المان ها به سمت داخل پروژه)
3. تنظیم و جانمایی مجدد میخ خاک ها هنگام برخورد با موانع و حفرات امکان پذیر است. (انعطاف پذیری بالا در اجرا)
4. تجهیزات اجرا و نصب میخ خاک ها (Nail) نسبتا کوچک و در دسترس می باشند.
5. در نقاط صعب العبور، میخ کوبی خاک با توجه به کوچکی تجهیزات از برتری ویژه ای برخوردار است.
6. تعداد پیمانکاران با تجربه و ماهر در زمینه میخ کوبی (نیلینگ) هر ساله در حال افزایش است.
7. دیوارهای میخ کوبی شده نسبتا انعطاف پذیر بوده و قادر به تحمل نشست ها و تغییر مکان های نسبتا بزرگ می باشند.
8. دیوارهای میخ کوبی شده به دلیل انعطاف پذیری در زمین لرزه از عملکرد خوبی برخوردارند.
9. به صورت معمول نسبت به سایر روش های مرسوم اقتصادی تر است.
معایب:
1. در پروژه هایی که کنترل جابجایی حائز اهمیت و جدی باشد مناسب نمی باشد.
2. در شرایطی که نشت آب زیرزمینی زیاد باشد اجرای میخ کوبی خاک دشوار است.
3. استفاده از این روش به عنوان سازه نگهبان دائمی نیاز به آسودگی خاطر از شرایط زیرزمینی دارد.
4. نصب میخ خاک ها (نیل ها) (Nails) نیاز به پیمانکاران متخصص و ویژه ای دارد.
5. در صورت اجرای نیل ها در زیر ساختمان های مجاور پروژه نیاز به کسب رضایت مالکان آن ها میباشد.
6. امکان برخورد نیل ها به تاسیسات زیر زمینی ، چاه ها و قنات ها در خارج از پروژه و آسیب رساندن به آن ها میباشد.
انکراژ (anchorage):
پایدار سازی گود به روش انکراژ یکی از روش های بسیار موثر در پایدارسازی گودهای عمیق می باشد. انکراژ با نام های میل مهار و دوخت به پشت نیز شناخته می شود. مراحل اجرایی این روش تا حدودی شبیه روش نیلینگ می باشد، با این تفاوت که در روش انکراژ میل مهارها پیش تنیده می شوند. در واقع در روش انکراژ دو لایه مقاوم و فعال خاک پیش از حرکت توده فعال به همدیگر دوخت داده می شوند.
کاربرد:
1. پایدارسازی در گودبرداری های شهری
2. مکمل روش اجرای میخکوبی (nailing) در گودبرداری های عمیق و خاک سست
3. پایدار سازی شیب ها
4. مهاردیوار حائل جاده ها و بزرگ راه ها
5. مقاوم سازی سد های بتنی
6. مقاوم سازی دال های بتنی در برابر نیروهای بالا برنده
مزایا:
1. حذف نگهدارنده های موقت در صورت لزوم
2. نیاز به فضای کاری کم (بدون استفاده از قالب و…)
3. توانایی تحمل نیروهای افقی نسبتا زیاد بدون افزایش قابل توجه در ضخامت دیوار
4. کنترل تغییر شکل های جانبی دیواره گود نسبت به روش های مشابه مانند نیلینگ
5. کاهش حجم عملیات حفاری و گمانه زنی روی دیواره گود
معایب:
1. نیاز به ابزار و تجهیزات پیشرفته می باشد.
2. عدم کارایی در خاک های مساله دار (حفرات زیر زمینی،چاه،انبار و…).
3. به دلیل ضرورت اجرای عملیات به صورت مرحله به مرحله، زمان زیادی نیاز است که البته این امر ممکن است در پروژه های بزرگ مطرح نبوده و بلکه بر عکس ممکن است زمان کلی اجرای کار نیز، به ویژه با مدیریت صحیح، حتی کاهش یابد.
4. هزینه اجرای عملیات به دلیل تکنولوژی پیشرفته تر، در مقایسه با روش‌های ساده‌تر بیشتر می باشد، ولی در پروژه های بزرگ و در احجام زیاد ممکن است این موضوع مطرح نبوده و حتی کاهش یابد.
5. کاهش کلی سرعت عملیات نسبت به روش میخکوبی در جبه های کاری به علت مدت زمان مورد نیاز جهت گیرش دوغاب سیمان
در این بحث به مقایسه روش های نیلینگ ، انکراژ ، مهار متقابل ، خرپا و تاپ-دان علی الخصوص در گودبرداری های شهری میپردازیم
شایان ذکر است از ترکیب روش های پایدارسازی فوق با هم یا در جبهه های مختلف کاری نقاط ضعف و قوت هر یک از روش ها را تکمیل نمود تا بتوان نتیجه ای مناسبتر و بهینه به دست آورد.
مانند ترکیب استفاده از سیستم نیلینگ و انکراژ جهت کاهش هزینه های اجرایی و کنترل بیشتر جابجایی ها یا استفاده از سیستم سازه نگهبان خرپایی در سمت املاک مجاور پروژه به علت عدم نیاز اخذ رضایت مالکین آن ها که موجب کاهش هزینه ها و افزایش زمان پروژه میگردد.
مانند ترکیب استفاده از سیستم نیلینگ و انکراژ جهت کاهش هزینه های اجرایی و کنترل بیشتر جابجایی ها یا استفاده از سیستم سازه نگهبان خرپایی در سمت املاک مجاور پروژه به علت عدم نیاز اخذ رضایت مالکین آن ها که موجب کاهش هزینه ها و افزایش زمان پروژه میگردد.
پایدارسازی گود به روش مهارمتقابل
تاریخ انتشار: ۱۴۰۱/۱۰/۲۸