روش های جلوگیری از ریزش خاک

به گزارش سایت دیده‌بان ایران؛امروزه ساختمان و ساخت‌وساز به جزئی اساسی از زندگی انسان‌ها، حتی در شهرها و روستاها، تبدیل شده و این حوزه از آغاز تاکنون تغییرات زیادی را تجربه کرده است. با پیشرفت علم و توسعه ایده‌های نو، صنعت ساختمان‌سازی دگرگونی‌های بزرگی را به خود دیده، اما همراه با این پیشرفت‌ها، خطراتی نیز وجود دارد که می‌تواند این سازه‌ها را تهدید کند. به همین دلیل لازم است این خطرات شناسایی شوند و اقدامات پیشگیرانه و اصلاحی برای رفع آن‌ها انجام گیرد.

انواع روش‌های پایدارسازی گود و جلوگیری از ریزش خاک

برای جلوگیری از ریزش دیواره‌های گودبرداری شده و فروپاشی خاک، روش‌های متعددی وجود دارد. زمین‌های سنگی ایمنی بیشتری در گودبرداری دارند، اما زمین‌های دارای خاک رس معمولاً خطرناک‌تر هستند. روش‌های جلوگیری از ریزش خاک باید با دلایل احتمالی ریزش هماهنگ باشند. با پیشرفت صنعت ساختمان، روش‌های جلوگیری از ریزش خاک در گودبرداری و پایدارسازی گود تنوع زیادی پیدا کرده‌اند. در ادامه به بررسی چند نمونه از این روش‌ها خواهیم پرداخت.

سازه نگهبان

سازه نگهبان به‌منظور جلوگیری از ریزش خاک در حین گودبرداری استفاده می‌شود و شامل تکنیک‌های مختلفی هستند که با هدف تثبیت دیواره‌های خاکی و افزایش مقاومت آن‌ها در برابر نیروهای رانشی به کار می‌روند. این سازه‌ها از طریق ایجاد مهار در دیواره خاکی با استفاده از پروفیل‌های فولادی و شمع‌های بتنی، دوخت به پشت با کابل‌های پیش‌تنیده و یا نصب خرپاهای فلزی در کنار دیواره گود عمل می‌کنند.

هرکدام از این روش‌ها با استفاده از تزریق بتن و میلگردهای تقویت‌کننده، خاک را به شکل گوه‌ای پایدار کرده و از جابجایی و رانش آن جلوگیری می‌کنند. به‌این‌ترتیب، سازه نگهبان ضمن ایجاد پایداری در دیواره‌های خاکی، مانع از وقوع حوادث ناگوار ناشی از ریزش دیواره‌ها می‌شود و با مدیریت صحیح می‌تواند زمان و هزینه‌های پروژه‌های ساختمانی را بهینه کند.

سپرکوبی

حفاظت از گودبرداری با استفاده از سپرکوبی یکی از روش‌های رایج و مؤثر است. در این شیوه، تیرها یا ورق‌های فولادی یا گالوانیزه به داخل خاک فرو می‌روند تا در برابر فشار خاک مقاومت کنند. علاوه بر این، سپرکوبی می‌تواند از نفوذ آب به داخل گود جلوگیری کند.

هماهنگی میان سپرکوبی و حفاری ضروری است؛ به‌طوری‌که پس از قرار دادن سپرها، معمولاً تا حدود دو سوم ارتفاع سپر خاک‌برداری انجام می‌شود. این فرآیند به‌صورت مرحله‌ای ادامه می‌یابد تا به عمق موردنظر برسد. این روش به‌ویژه در مناطقی با سطح آب زیرزمینی بالا کاربرد دارد.

شمع کوبی

جلوگیری از ریزش خاک با استفاده از شمع‌کوبی یکی از روش‌های متداول و مؤثر برای حفاظت از گودبرداری است. در این روش، در اطراف گود چاهک‌هایی حفر می‌شوند که عمق آن‌ها باید یک سوم بیشتر از عمق مورد نیاز برای خاک‌برداری باشد. پس از بتن‌ریزی در داخل این چاهک‌ها، ستون‌های فلزی قرار می‌گیرند.

این روش معمولاً برای ساختمان‌هایی استفاده می‌شود که نیاز به گودبرداری تا عمق ۶ متر دارند. نکته مهم در شمع‌کوبی، استفاده از الوارهای افقی بین دو شمع است تا از ریزش خاک بین این الوارها نیز جلوگیری شود.

نیلینگ

نیلینگ روشی نوآورانه است که بر پایه لنگر انداختن و پیچاندن سنگ‌ها برای تثبیت مناطق حفاری شده بنا شده و نخستین بار در دهه ۱۹۶۰ توسط مهندسان استرالیایی برای تقویت دیوارهای تونل‌های جدید استفاده شد. این تکنیک ابتدا شامل سه سیستم نصب میلگرد، تزریق دوغاب سیمان و استفاده از شاتکریت بود.

با گذشت زمان، نیلینگ در سطح جهانی پذیرفته شد و در نقاط مختلف جهان ازجمله ایران، به‌ویژه در سازه‌های شهری، کاربرد گسترده‌ای پیدا کرد. در این شیوه، میلگرد که از اجزای اساسی صنعت ساخت‌وساز است، برای تقویت و تثبیت خاک در فرایند ساخت فونداسیون‌ها و پی ‌ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

این فرآیند باعث پایداری بیشتر و مقاومت بالاتر خاک اطراف فونداسیون‌ها می‌شود و از اختلالات سازه‌ای جلوگیری می‌کند. نیلینگ با افزایش مقاومت برشی و نیروی عمودی، نه‌تنها مقاومت خاک را افزایش می‌دهد بلکه جابجایی آن را نیز محدود می‌کند. این سیستم برای تثبیت مقاطع خاک ناپایدار، گودبرداری‌های عمیق و گسترده و مهار دیوارهای کنار جاده کاربرد دارد و از لغزش خاک جلوگیری می‌کند.

انکراژ

تکنیک انکراژ شباهت زیادی به روش نیلینگ دارد. نیلینگ معمولاً برای پروژه‌های بزرگ مانند ساخت بزرگراه‌ها و خاک‌برداری‌های وسیع استفاده می‌شود، اما در حال حاضر برای افزایش مقاومت و دوام دیواره‌های خاک‌برداری در فضای شهری نیز به کار می‌رود.

پس از اتمام حفاری و جایگذاری مهارها، انتهای گمانه تزریق شده و مهارها با جک کشیده می‌شوند. روش انکراژ به دلیل چسبندگی بیشتر کابل‌ها و مونوبارها نسبت به نیلینگ، توانایی و مهارت بالاتری در ایجاد پایداری دارد. به دلیل هزینه‌های نصب و اجرا، این روش معمولاً برای پایداری گودهای با عمق بیشتر نسبت به نیلینگ استفاده می‌شود.

دیوار دیافراگمی

تکنیک دیافراگمی یا دیوار دوغابی، یک روش پیشرفته برای پایدارسازی گودبرداری‌ها در پروژه‌های ساختمانی است که با نام Diaphragm Wall یا D-Wall نیز شناخته می‌شود. این سازه از بتن مسلح ساخته شده و به‌صورت پانل‌های مجزا اجرا می‌شود که در نهایت یک دیوار پیوسته و مستحکم را تشکیل می‌دهند. این تکنیک به‌ویژه در سایت‌هایی که به دلیل نزدیکی به ساختمان‌های دیگر یا شرایط نامساعد خاک، امکان گودبرداری عمیق وجود ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دیوار دیافراگمی علاوه بر فراهم کردن پایداری و استحکام گود، امنیت حفاری عمیق و آب‌بندی بهتری را نیز تضمین می‌کند. مراحل ساخت این دیوار شامل ساخت دیوار راهنما، حفاری پانل‌ها با استفاده از تجهیزات مکانیکی و هیدرولیکی و بتن‌ریزی با لوله‌های ترمی است. این روش مزایای بسیاری مانند کاهش لرزش ساختمان، سرعت بالای اجرا، امکان اجرا در عمق‌های بالا و انواع خاک و طول عمر بالا دارد، اما هزینه‌بر بوده و نیاز به محاسبات دقیق زمین‌شناسی در طول فرایند وجود دارد.

پایدارسازی گود به روش مهار متقابل

پایدارسازی گود به روش مهار متقابل از جنبه‌هایی به روش خرپایی شباهت دارد. در این شیوه، المان‌های قائم در داخل شمع‌هایی که طول آن‌ها بیشتر از ارتفاع گود است قرار می‌گیرند و انتهای این المان‌ها با بتن در داخل شمع‌ها مهار می‌شوند.

این المان‌های قائم می‌توانند پروفیل‌های H شکل یا I شکل باشند. پس از نصب این المان‌های قائم در دو طرف دیواره‌های گود، آن‌ها را با استفاده از تیرها و المان‌های افقی به‌صورت خرپا به یکدیگر متصل می‌کنیم تا بتوانند با پشتیبانی یکدیگر، پایداری لازم را فراهم کنند. روش مهار متقابل به‌خصوص برای گودهایی با عرض کم مناسب است و برای گودهای عریض کارایی کمتری دارد.

پایدارسازی گود به روش خرپایی

روش خرپا یکی از متداول‌ترین روش‌های پایدارسازی گود، به‌ویژه در ساختمان‌های شهری است. در این تکنیک، پیش از خاک‌برداری، شمع‌هایی به ارتفاع بیشتر از کف گود ایجاد می‌شود تا المان‌های قائم در آن قرار گیرند. این المان‌ها با شبکه آرماتور در انتهای شمع‌ها مهار شده و بتن‌ریزی می‌شوند.

پس‌ازاین مرحله، خاک‌برداری به‌صورت مایل انجام می‌شود تا خاک پایدار بماند. سپس محل قرارگیری انتهای المان‌های مورب قالب‌بندی و آرماتوربندی شده و صفحات اتصال در فونداسیون نصب می‌شوند. بتن‌ریزی انجام شده و المان مورب به المان قائم متصل می‌شود. در نهایت، خاک‌های محصور بین المان مورب و قائم برداشته شده و المان‌های افقی خرپا نصب می‌شوند تا فرایند پایدارسازی کامل شود.