سازه نگهبان، سازه‌ای است برای محافظت و جلوگیری از ریزش گودها که انواع مختلفی دارد. در سال‌های اخیر در اجرای عملیات گودبرداری، مهار کردن دیوارهای مجاور سازه روشی رایج برای ایمن کردن گود می‌باشد.

اما نکتهٔ مهم اینجاست که علاوه بر مهار کردن دیوارهای مجاور، باید تدبیراتی هم برای نگه داشتن خاک زیر سازه‌های مجاور گود داشته باشیم. با استفاده از روش‌های مختلف سازه نگهبان می‌توانیم گود را ایمن کنیم.

اگر بتوانیم خاک زیرین را نگه داریم خود به خود سازهٔ روی خاک هم می‌ایستد اما اگر سازه را نگه داریم در صورتی که خاک حرکت کند، ساختمان فرو می‌ریزد.

وظیفهٔ مهندس ناظر در اجرای سازه نگهبان

مهم‌ترین نکته‌ای که مهندسین ناظر حتماً باید به آن توجه کنند، شناسایی ترک‌های به وجود آمده در خاک و کنترل کردن افزایش عرض ترک‌ها می‌باشد.

یکی از نشانه‌های فرار خاک از زیر سازه این است که به تدریج خاک گسیخته می‌شود و یکدفعه خاک گسیخته نخواهد شد. منظور از گسیختگی خاک، ایجاد ترک‌ها و افزایش عرض آن‌ها به همراه پوسته پوسته شدن خاک است.

انواع روش‌های پایدارسازی گود

سازه نگهبان خرپایی

این روش، رایج‌ترین شیوهٔ سازه نگهبان در گودبرداری‌های عمق کم است. در این روش خاکبرداری و تکمیل سازه نگهبان و همچنین پر کردن پشت سازه نگهبان با مصالح مناسب به صورت مرحله‌ای می‌باشد.

سازه نگهبان خرپایی هیچ گونه فاصله‌ای با خاک نباید داشته باشد چراکه اگر فاصله‌ای بین خاک و سازه نگهبان خرپایی وجود داشته باشد باعث بی فایده بودن و عدم عملکرد این روش می‌شود.

در صورتی که خاک در اثر بارندگی اشباع شود، عملاً خاک جاری می‌شود و سازه نگهبان خرپایی ما عملاً تاثیری قابل توجه در پایدارسازی گود نخواهد داشت.

فیلم اجرا سازه نگهبان

مراحل اجرای سازه نگهبان خرپایی

برای اجرای سازه نگهبان خرپایی ابتدا در لبه‌های کناری سازه یکسری چاهک‌هایی حفر می‌کنیم.

سپس در انتهای چاهک‌ها، سبدی را که از قبل آرماتوربندی کرده‌ایم قرار می‌دهیم در مرحلهٔ بعد عضو عمودی خرپا که معمولاً از پروفیل دوبل IPE ساخته شده را در چاهک قرار می‌دهیم.

نکته مهم اینجاست که برای گیرداری بیشتر این عضو عمودی بهتر است که چند ردیف برشگیر از نبشی یا ناودانی را در انتهای آن جوش دهیم.

عمق چاهک‌ها هم با توجه به نوع خاک، میزان سربار وارده و عمق گودبرداری دارد.

در مرحلهٔ بعد دیوارهٔ چاهک‌ها را برای جلوگیری از تماس خاک با بتن با استفاده از پلاستیک می‌پوشانیم، و بتن ریزی را با استفاده از لوله‌ترمی برای تکمیل سازه نگهبان خرپایی انجام می‌دهیم.

نکته‌ای که در سازه نگهبان به روش خرپایی وجود دارد این است که عضو عمودی باید کاملاً در تماس با سازه مجاور قرار قرار بگیرد.

در صورتی که امکان تماس عضو عمودی با سازه مجاور وجود ندارد، بعد از گیرش بتن باید فضای خالی در پشت عضو عمودی را با مصالح مناسب مانند آجر فشاری همراه با ملات پر کنیم.

بعد از گیرش بتن، خاک مجاور عضو عمودی را برای اجرای عضو مایل خرپا به صورت ترانشه بر می‌داریم. در صورتی که خاک ما مقاومت بالایی داشته باشد، می‌توانیم در همان مرحلهٔ اول به جای حفر چاهک‌ها، خاک محل خرپا را به صورت ترانشه برداریم.

بعد از رسیدن به تراز مدنظر باید فونداسیون منفردی را برای اتصال عضو مایل حفر، آرماتوربندی و بتن ریزی کنیم و در مرحلهٔ آخر هم بعد از گیرش بتن فونداسیون منفرد، عضو مایل را از یک طرف به صفحه ستون و از طرف دیگر به عضو عمودی جوش می‌دهیم.

برای ایجاد مقاومت بیشتر سازه نگهبان، اعضای فرعی را هم اجرا می‌کنیم.

سازه نگهبان مهار متقابل

نام دیگر سازه نگهبان مهار متقابل، روش پشت بندهای افقی و مایل است که برای جلوگیری از تغییر مکان جانبی در گودهایی با عرض کم و در محیط‌های شهری استفاده می‌شود.

معایب روش متقابل

فضای زیادی را در داخل گود اشغال می‌کند که باعث محدودیت در به کارگیری ماشین آلات و تجهیزات موردنیاز و همچنین افزایش احتمال برخورد ماشین آلات و تجهیزات به المان‌ها و در نتیجه باعث به خطر افتادن گود می‌شود.

سازه نگهبان نیلینگ (میخکوبی)

سازه نگهبان دیگر، روش نیلینگ بر مبنای مسلح کردن خاک با استفاده از المان‌های فولادی می‌باشد. در این روش ابتدا خاک را تا عمق پایداری که به نوع خاک و موارد دیگری بستگی دارد (بین ۲ تا ۴ متر) به صورت مرحله‌ای بر می‌دارند، سپس با استفاده از ماشین حفاری دریل واگن سوراخ‌های افقی و مایل با شیب حدود ۱۵-۱۰ درصد و با قطر حدود ۱۵-۱۰ سانتی متر در سطح گود به فاصله‌های ۲ تا ۱ متری به وجود می‌آورند.

در مرحلهٔ بعد میلگردهای فولادی از نوع AIII به قطر معمولاً ۴۰-۳۲ و یا ۲۸ میلی متر با طول‌های مشخص در نقشه‌های اجرایی آماده می‌شود و انتهای این میلگردها را رزوه می‌کنند.

بعد از نصب اسپیسر (برای قرار گرفتن میخ در سوراخ) و لوله‌های تزریق از جنس PVC، نیل‌ها را درون سوراخ‌ها قرار می‌دهند. معمولاً ۲ عدد لولهٔ تزریق روی نیل‌ها نصب می‌کنند. یکی از این لوله‌ها برای تزریق دوغاب و یکی هم برای خالی شدن هوا از داخل سوراخ‌ها و همچنین برای مشخص کردن، پر شدن داخل نیل‌ها از دوغاب استفاده می‌کنند.

پیشنهاد می‌کنم برای به دست آوردن اطلاعات کاملی از نیلینگ، مقالهٔ نیلینگ چیست؟ را بخوانید.

سازه نگهبان انکراژ

نام‌های دیگر روش انکراژ دوخت به پشت، میل مهار و استرند می‌باشد که یکی از روش‌های بسیار مؤثر به عنوان سازه نگهبان در پایدارسازی گودهای عمیق است که مراحل اجرایی روش سازه نگهبان انکراژ تا حدود بسیار زیادی شبیه روش نیلینگ می‌باشد

وسایل مورد استفاده در روش انکراژ شامل:

1. غلاف
2. اسپیسر
3. سنترالایزر
4. سر انکر و گوه
5. لولهٔ تزریق گروت
6. کابل (استرند) یا میله های فولادی

اجرای شمع در جا

استفاده از شمع‌های بتنی درجا یکی از روش‌های عالی برای افزایش پایداری جدارهٔ گودبرداری می‌باشد که در انواع خاک‌های نرم و سخت اجرا می‌شود.

برای اجرای سازه نگهبان به روش اجرای شمع درجا، ابتدا چاه‌هایی با قطر ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی متر با استفاده از ماشین حفاری یا مقنی حفر می‌کنیم. در خاک‌های بسیار سست برای جلوگیری از ریزش شمع‌ها از غلاف فلزی (کیسینگ)، کول‌های بتنی و یا تزریق گل بنتونت استفاده می‌کنند و در صورتی که خاک ما بسیار سست باشد و از موارد گفته شده استفاده کنیم، باعث افزایش مقدار قابل توجهی از هزینه‌های اجرا می‌شود.

سپس بعد از نصب اسپیسر بر روی شبکه آرماتور شمع‌ها که از میلگردهای طولی و خاموت های دورپیچ بسته شده‌اند، توسط جرثقیل شمع‌ها را در داخل چاه قرار می‌دهیم. به دلیل اینکه وزن قفس آرماتور بالا می‌باشد، احتمال ریزش آرماتورها بعد از بلند کردن توسط جرثقیل وجود دارد. بنابراین باید در هنگام آرماتوربندی باید میلگردها را محکم با سیم مفتول به هم متصل کنیم.

در مرحلهٔ بعد هم با استفاده از لوله‌ترمی، بتن ریزی را انجام می‌دهند و شمع‌های بعدی را در فاصله‌های حدوداً ۲-۱ متری به همین ترتیب اجرا می‌کنند. معمولاً هم فاصلهٔ محور به محور شمع‌های اجرا شده نباید از ۲ برابر قطر شمع‌ها بیشتر شود.

سپرکوبی

در این روش ابتدا در طرفین گود سپرهایی را می‌کوبیم و بعد کوبیدن سپرها خاکبرداری را شروع می‌کنیم. زمانی که عمق خاکبرداری به عمق کافی رسید، در کمرکش سپرها و بر روی آنها تیرهای پشت بند افقی را نصب می‌کنیم.

سپس المان‌های فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه سپرها به این پشت بندهای افقی وصل می‌کنیم سپرها و پشت بندها و المان‌های فشاری در عرض‌های کم و خاک‌های غیر سست معمولاً از نوع چوبی است ولی در عرض‌های بیشتر و خاکهای سست‌تر باید از سپرها، پشت بندها و المان‌های فشاری فلزی استفاده کنیم.

در این روش صفحات فلزی (Sheet pile) داخل خاک و جداره گود توسط چکش پنوماتیک و با استفاده از لرزش کوبیده می‌شوند و با انواع اتصالات بین خود به یکدیگر متصل شده و یک جداره پیوسته را تشکیل می‌دهند.

از مزایای روش سازه نگهبان سپرکوبی این است که به راحتی می‌توانیم سپرها را بکوبیم، و بعد از اتمام عملیات گودبرداری می‌توانیم سپرها را به راحتی دربیاوریم و در پروژه‌های دیگر از آنها استفاده کنیم. همچنین در این روش به المان‌های افقی و مایل کمتری نیاز داریم. بنابراین محدودیت‌های اشغال فضای داخل گود کمتر وجود دارد.

اما از معایب این روش می‌توانیم به وابستگی به نصب سیرهای فلزی می‌باشد که در محیط‌های شهری به دلیل وجود تاسیسات زیربنایی شهری و ایجاد لرزش و صدای ناشی از کوبیدن سپرها محدودیت‌هایی را به وجود می‌آورد. همچنین کوبیدن سپرهای فلزی در زمین‌های سنگی و یا خاک‌های بسیار متراکم به سختی می‌باشد.