انواع روش ها :

۱) روش مهارسازی
۲) روش دوخت به پشت – Nailing
۳) روش دیواره دیافراگمی – Diaphragm walls-Slurry wall
۴) روش مهار متقابل
۵) روش اجرای شمع – Bored pile walls
۶) روش سپر کوبی
۷)روش خرپایی
۸) روش پشت بندهای افقی و مایل – Braced wall using wale struts

۹) روش تاپ دان (Top/Down Construction)

۱) روش مهارسازی

در این روش برای مهار حرکت و رانش خاک ،با استفاده از تمهیداتی خاص،از خود خاک‌های دیواره کمک گرفته می‌شود .
ابتدا در حاشیه زمینی که قرار است گود برداری شود ،در فواصل معین چاه‌هایی حفر می‌کنیم .
عمق این چاه‌ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافی برای شمع بتنی انتهای تحتانی این چاه‌هاست .
پس ازحفر چاه‌ها درون آن‌ها پروفیل‌هایI شکل یاH شکل قرار می‌دهیم .
به منظور تأمین گیرداری و مهاری کافی برای این پروفیل‌ها ،انتهای پروفیل‌ها را به میزان ۰.۲۵ تا۰.۳۵ عمق گود ،
پایین‌تر از رقوم کف گود درون بخش شمع ادامه می‌دهیم و در انتهای پروفیل‌ها نیز شاخک‌هایی را در نظر می‌گیریم.
سپس شمع انتهای تحتانی را که قبلاً آرماتوربندی آن را اجرا و کار گذاشته‌ایم ،بتن ریزی می‌کنیم .
بدین ترتیب پروفیل‌های فولادی مذکور درشمع مهار می‌شوند و پروفیل‌های فولادی همراه با شمع نیز در خاک مهار می‌شوند .
پس ازاجرا این مرحله ،عملیات گودبرداری را به صورت مرحله به مرحله اجرا می‌نماییم .
در هر مرحله پس از برداشتن خاک در عمق آن مرحله ،برای جلوگیری از ریزش خاک ،با دستگاه های حفاری ویژه در بدنه گود چاهک‌هایی افقی یا مایل ،به قطر حدود ۱۰ تا ۱۵ سانتی متر ،در جداره گود حفر می‌کنیم
(آنگاه درون این این چاهک‌ها به نوع خاک و پارامترهای فیزیکی و مکانیکی آن ونیز به عمق گود بستگی دارد و مقدار آن در حدود ۵ تا ۱۰ سانتی متر است )
پس از انجام این مرحله ،پانل‌های بتنی پیش ساخته ای را در بین پروفیل‌های قائم قرار داده .
آن‌ها را از سویی به میلگرد های بیرون آمده از چاهک‌ها به نحو مناسبی متصل می‌کنیم و از سوی دیگر پانل‌ها را به پروفیل‌های قائم متصل می‌نماییم .به جای استفاده از این پانل‌های پیش ساخته می‌توانیم آن‌ها را به صورت درجا اجرا نماییم .
همچنین می‌توانیم ابتدا بر روی دیواره آرماتور بندی کرده و سپس بر روی آن بتن پاشی کنیم .
برای اتصال پانل‌ها به میلگردهای بیرون آمده از چاهک‌ها می‌توانیم سر میلگرد های مزبور را رزوه کرد و سپس بااستفاده از صفحات سوراخ دار تکیه گاهی و مهره آن‌ها را پانل‌ها درگیر کنیم .
کلیه عملیات فوق را به صورت مرحله به مرحله ،از بالا به پایین اجرا می‌کنیم .
ملات یا خمیری که برای تزریق استفاده می‌کنیم ،مخلوطی است از سیمان و آب یا سیمان و آب و ماسه که ممکن است در آن ازمواد افزودنی نیز استفاده کنیم .
همچنین می‌توانیم از مواد پلیمری و دوغاب‌های با پایه غیر از سیمان پرتلند و با ترکیبات خاص نیز برای تزریق استفاده کنیم .
در تزریق با استفاده از سیمان پرتلند نسبت آب به سیمان در ابتدا حدود ۱.۵ است که به تدریج آن را کاهش داده و به حدود ۰.۵ می‌رسانیم .
طراحی و برنامه ریزی و اجرای عملیات تزریق باید توسط متخصصان آشنا به موضوع و یا با استفاده از دستگاه های خاص و طبق استانداردها و ضوابط خاص صورت گیرد .
همچنین باید توجه داشته باشیم که در صورتی که فشار به کار برده شده برای تزریق بیش از حد لزوم باشد ،ممکن است ناپایداری‌ها و شکست‌هایی در خاک ایجاد شود .

مزایای روش مهارسازی

۱) مشخصات مکانیکی خاک بر اثر تزریق بتن در درون چاهک‌ها بهبود می‌یابد ؛لذا بر اثر این امر،علاوه بر کمک گرفتن از خاک اطراف جداره برای مهار رانش خاک ،میزان رانش خاک بر اثر بهبود مشخصات مکانیکی خاک کاهش می‌یابد .
۲) سازه نگهبان در داخل گود جاگیر نیست .
۳) از خاک موجود برای مهار دیواره گود استفاده می‌شود .

معایب روش مهارسازی

۱) استفاده از بدنه خاک مجاور دیواره گود ضروری است ؛لذا در مواردی که خاک مجاور گود در زیر یک ساختمان و یا در حریم همسایه یا در حریم تاسیسات و معابر شهری باشد ،از این روش نمی‌توان استفاه کرد یا استفاده از آن با محدودیت همراه است .
۲) به دلیل ضرورت اجرای عملیات به صورت مرحله به مرحله ،به زمان زیادی نیاز دارد،البته این امر ممکن است در پروژه های بزرگ مطرح نباشد بلکه بر عکس ممکن است زمان کلی اجرای کار نیز،به ویژه با مدیریت صحیح ،کاهش یابد .
۳) هزینه اجرای عملیات ،به دلیل تکنولوژی پیشرفته تر ،درمقایسه با روش‌های ساده تر بیشتر است؛ولی در پروژه های بزرگ و احجام زیاد ممکن است این امر مطرح نباشد و بر عکس هزینه کلی کار کاهش یابد .
۴) به دستگاه های خاص نظیر دستگاه های لازم برای حفر چاهک‌ها ،تزریق ،حمل پانل‌ها نیاز دارد.
۵) به افراد با تخصص‌های بالاتر در رده های مختلف فنی برای اجرای عملیات مربوطه ،در مقایسه با روش‌های ساده تر نیاز دارد .

۲) روش دوخت به پشت Nailing

این روش مشابهت زیادی با روش مهارسازی دارد. در این روش حفاری را به صورت مرحله به مرحله و از بالا به پایین گود اجرا می‌کنیم .

در هر مرحله به کمک دستگاه های حفاری ویژه چاهک‌های افقی و مایل در بدنه دیواره گود حفر می‌کنیم سپس درون این چاهک‌ها کابل‌های پیش تنیدگی قرار می‌دهیم و با تزریق بتن در انتهای چاهک ،این کابل‌ها را کاملاًدر خاک مهار می‌نماییم.

سپس کابل‌های مزبور را به کمک جک‌های ویژه ای می‌کشیم و انتهای برون آمده کابل را بر روی سطح جداره گود مهار می‌کنیم.

آنگاه به درون چاهک‌های مزبور بتن تزریق می‌کنیم .پس ازسخت شدن بتن و کسب مقاومت کافی آن کابل‌ها را از جک آزاد می‌کنیم .

این کار باعث می‌شود که نیروی پیش تنیدگی موجود درکابل خاک را فشرده سازد و در نتیجه خاک فشرده تر و متراکم شده و رانش ناشی از آن کاهش می‌یابد و در عین حال کل نیروی رانش خاک در جداره گود به خاک‌های داخل بدنه دیواره منتقل شده و خاک بدنه انتهایی به عنوان سازه نگهبان عمل کرده و رانش خاک بدنه مجاور جداره را تحمل کند .

عمق گودبرداری در هر مرحله بستگی به نوع خاک و فاصله بین چاهک‌ها دارد و معمولاًدر حدود ۲ تا ۳ متر است.

شرح روش:

این روش از حدود سه ده اخیر آغاز شده و تاکنون نیز بعنوان یک تکنیک برای پایداری ترانشه ها و حفاظت گود با انعطاف پذیری بالا استفاده می گردد.

روش اجرای نیلینگ

تئوری استفاده از روش نیلینگ بر مبنای مسلح کردن و مقاوم نمودن توده خاک با استفاده از دوختن توده خاک توسط مهارهای کششی فولادی Nail با فواصل نزدیک به یکدیگر می باشد.

استفاده از این روش موجب:

۱) افزایش مقاومت برشی توده خاک می گردد.

۲) محدود نمودن و تحت کنترل در آوردن تغییر مکانهای خاک در اثر افزایش مقاومت برشی در سطح لغزش Slid بدلیل افزایش نیروی قائم می شود.

۳) باعث کاهش نیروی لغزش در سطح گسیختگی و لغزشی می شود.

باید توجه داشت کلیه سطوح ترانشه های حفاری شده که توسط نیلینگ بایستی مسلح شوندبا استفاده از شبکه مش و شاتکریت ابتدا حفاظت شده و سپس سیستم نیلینگ روی آنها اجرا می شوند.

کاربرد نیلینگ در پروژه های عمرانی

۱) پایداری ترانشه ها در احداث بزرگراه ها و راه آهن ها.

۲) پایداری جداره تونلها وسازه های زیر زمینی.

۳) پایدار سازی و حفاظت گود در سازه های مناطق شهری، ساختمانهای مجاور گود، ایستگاه های زیر زمینی مترو و…

۴) پایدار سازی کوله های مجاور پل ها در زمین های سست و ریزشی.

مهار کششی نیلینگ معمولا از آرماتورهای فولادی با قطر ۲۰ الی ۴۰ میلیمتر و با حدتسلیم ۴۲۰ الی ۵۰۰ نیوتن بر میلیمتر مربع استفاده می شوند که درون یک چال حفاری شده با قطر ۷۶ الی ۱۵۰ میلیمتر قرارگرفته و دور آن درون چال تزریق می گردد.

فواصل بین مهارهای کششی در حدود ۱ الی ۲ متر می باشد و طول آنها نیز در حدود ۷۰ الی ۱۰۰ درصد ارتفاع گود می باشد و حداقل شیب نسبت به افق حدودا ۱۵ درجه می باشد.

باید توجه داشت که رویه شاتکریت شده روی ترانشه های حفاری شده نقش سازه ای نداشته اما می توان جهت اطمینان برای پایداری موقت خاک بین مهارها استفاده نمود.

مراحل اجرای سیستم نیلینگ

مطابق با شکل مراحل اجرای نیلینگ بصورت شماتیک نشان داده شده است .

۱) گودبرداری در مرحله اول ترانشه و یا گود و ایجاد پله بعدی عملیات.

۲) حفاری چال جهت نصب مهار کششی Nail.

۳) قراردادن آرماتور داخل چال و تزریق چال.

۴) اجرای سیستم زهکشی و اجرای شاتکریت جداره و نصب ضخامت فولادی.

۵) گودبرداری مرحله بعدی ترانشه و یا گود و ایجاد پله های بعدی علمیات.

۶) اجرای پوشش شاتکریت نهایی پس از اتمام آخرین مرحله حفاری.


۳) روش دیواره دیافراگمی

در این روش ابتدا به کمک دستگا ه های حفاری ویژه محل دیوارنگهبان را حفر می‌کنیم .

سپس به طور همزمان محل حفر شده را با گل بنتونیت و سیمان پر می‌کنیم تا ازریزش خاک دیواره محل حفر شده جلوگیری شود .

سپس قفسه آرماتورهای دیوار نگهبان را که از قبل ساخته و آماده کرده‌ایم،در داخل محل حفر شده دیوار جای می‌دهیم .آنگاه بتن ریزی دیوار را انجام می‌دهیم .

بتن مصرفی معمولا از نوع بتن روان وبا کارایی زیاد است . دیوارهای دیافراگمی معمولاً به صورت پیش ساخته و پیش کشیده نیز اجرا می‌شوند .

شرح روش:

یکی دیگر از روشهای محافظت از جداره گود احداث دیوار دیافراگمی و یا دیوار دوغابی Slurry Wall می باشد.

در این روش ابتدا توسط دستگاههای گراب متناسب با شرایط زمین حفاری قسمتی از دیوار انجام می شود و همزمان با حفاری جهت پایداری جداره دیواره حفاری شده و جلوگیری از ریزشهای موضعی از دوغاب بنتونیت استفاده می شود.

تشکیل کیک بنتونیت در داخل دیواره حفاری شده و نفوذ در لایه های دانه ای جداره باعث می گردد جداره همواره پایدار بماند و سپس بلافاصله پس از رسیدن به عمق مورد نظر آرماتور گذاری شده و در نهایت بتن ریزی می گردد.

این روش در زیر هسته سدهای خاکی نیز کاربرد بسیار دارد و از هرگونه نشتی را جلوگیری می نماید.

استفاده از این تکنیک در مناطق شهری نیز با محدودیت های نظیر استفاده از روش مهار بندی افقی و مایل و المانهای کششی دارا می باشد.

مزایای روش دیواره دیافراگمی

۱) سرعت اجرای کار بسیار زیاد است .
۲) درجه ایمنی کار بسیار زیاد است .
۳) دیوار دیافراگمی هم به عنوان سازه نگهبان گود رفتار می‌کند و هم در حین بهره برداری از آن به عنوان دیوار حایل استفاده می‌شود .
۴) دیواردیافراگم به ویژه برای حفاری‌ها و گودهای با طول زیاد مناسب است .

معایب روش دیواره دیافراگمی

۱) در احجام کم هزینه کار بسیار زیاد است ،ولی در احجام بزرگ هزینه کلی اجرای کار می‌تواند از روش‌های ساده تر کمتر نیز باشد.
۲) در این روش دستگاه های حفاری مربوطه نیاز به فضای کار زیادتری بدارند و در صورتی که از نظر فضای دو طرف دیواره محدودیت داشته باشیم اجرای کارناممکن خواهد بود و یا اینکه به سختی صورت می‌گیرد .
۳) در این روش به دستگاه های حفاری ویژه ای نیاز است .
۴) در این روش به نیروهای با تخصص بالا برای کار با دستگاههای مورد نظر و سایر موارد نیاز است .


۴) روش مهار متقابل

این روش برای گودهای به عرض کم مناسب است .

در این روش ابتدا در دو طرف گود ،در فواصلی معین از یکدیگر چاهک‌های را حفر می نمائیم .طول این چاهک‌ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه تر به میزان حدود ۰.۲۵ تا ۰.۳۵ برابر عمق گود است .

این عمق اضافه به منظور تأمین گیرداری انتهای تحتانی پروفیل‌هایی است که در چاهک قرار داده می‌شوند .

سپس درو ن این چاهک‌ها پروفیل‌های فولادی HیاI مطابق با محاسبات و نقشه های اجرایی قرار می‌دهیم . طول این پروفیل‌ها را معمولاًبه گونه ای در نظر می‌گیریم که انتهای فوقانی آن‌ها تاحدی بالاتر از تراز بالای گود قرار گیرند .

آنگاه قسمت فوقانی هر دو پروفیل قائم مزبور را به کمک تیرها و خرپاهایی به یکدیگر متصل می‌کنیم .این کار موجب می‌شود که هر دو پروفیل متقابل قائم ،به پایداری یکدیگر کمک کنند .

پس از آن، عملیات گود برداری را به تدریج انجام می‌دهیم .در صورت لزوم ،در نقاط دیگری از ارتفاع پروفیل‌های قائم نیز سیستم مهار متقابل را اجرا می نمائیم .

در صورتی که خاک خیلی ریزشی باشد باید در بین اعضای قائم از الوارهای چوبی یا اعضای مناسب دیگراستفاده کنیم .
سیستم مهار متقابل فوق الذکر باید در جهت عمود بر سیستم قبلی آن یعنی در جهت طول گود نیز به صورتی مناسبی مهار بندی شود .

مزایای روش مهار متقابل

۱) گودبرداری‌های با عرض کم دارای مزایای بسیار زیادی است که از آن جمله سرعت زیادتر ،هزینه کمتر و جاگیری کمتر را می‌توان نام برد .
۲) این روش به ویژه در بسیاری از عملیات‌های اجرای کانال‌ها می‌تواند بسیار سودمند واقع شود .

معایب روش مهار متقابل

۱) در صورتی که عرض گود زیاد ،مثلاً بیش از ۱۰ متر شود و نیز درصورتی که عمق گود زیاد باشد ممکن است مهاربندی های عرضی ویا مهاربندی های تراز های مختلف دست و پا گیر شده و موجب بروز مشکل در اجرای کار بشود .


۵) روش اجرای شمع

در این روش در پیرامون زمینی که قرار است گود برداری شود در فواصل معینی از هم شمع‌هایی اجرا می‌کنیم .این شمع‌ها می‌توانند از انواع مختلف مصالح سازه ای نظیر فولاد،بتن و چوب باشند .

همچنین شمع‌های بتنی را می‌توان به صورت پیش ساخته یا درجا اجرا کرد .در این روش شمع‌ها فشار جانبی خاک را به صورت تیرهای یکسر گیردارتحمل می‌کنند .

طول گیرداری لازم در انتهای شمع‌ها چیزی در حدود ۳ درصد است. پس از اجرای شمع‌ها می‌توان عملیات گودبرداری را اجرا کرد .در صورت لزوم باید شمع‌ها را در امتداد گود مهاربندی کرد .

شرح روش:

یکی از روشهای متداول در پایداری و حفاظت جداره ها با شرایط متنوع اعم از زمین سخت و سست و نرم استفاده از شمع های درجا می باشد و در برخی موارد علاوه بر ایفای نقش حفاظت جانبی نقش آب بندی را نیز انجام می دهد و همواره درصورت نیاز بار قائم نیز تحمل می کند.

مهار بندی جداره ها توسط شمع های درجا در موارد زیر بعنوان گزینه برتر برای سیستم های حفاظت جانبی گود مطرح می باشند.

– در مواردیکه امکان اجرای سپر فولادی (کوبیدن و نصب) وجود ندارد و یا سختی و تراکم زمین بیش از حد توان سپر کوبی و با دشواری زیادی مواجهه می باشد. 

– در شرایطی که بدلیل وجود آبهای زیر زمینی و بالا بودن سطح آن نیاز به آب بند بودن جداره می باشد.
– در مواردیکه امکان ایجاد مهارهای جانبی (کششی) در زیر ساختمان های مجاور ناشی از گودبرداری وجود ندارد و یا در تلاقی با تاسیسات زیر بنایی شهری و مستحدثات زیرزمینی (تونل) باشد. 

– در مواقعیکه امکان استفاده از سیستم حفاظت گود بعنوان بخشی از سازه اصلی و باربری وجود داشته باشد.

روشهای مختلف برای اجرای تکنیک های شمع های درجا ریز وجود دارد و متداولترین آنها عبارتند از:

الف) اجرای دیوار محافظت پیوسته (آب بند)
ب) اجرای دیوار محافظت ناپیوسته

الف) اجرای دیوار محافظ پیوسته (آب بند)

در این روش ابتدا شمع هایی با بتن پلاستیک یک در میان حفاری و اجرا می گردد و سپس با رعایت هم پوشانی شمع های اصلی و سازه ای با رعایت احداث جداره زنجیره ای و پیوسته اجرا می گردد.

ب) اجرای دیوار محافظت ناپیوسته

در مواردیکه توده خاک و سنگ دارای چسبندگی زیاد بوده و سطح آبهای زیر پایین بوده می توان از شمع های درجا ریز ناپیوسته و با فاصله استفاده نمود. در این روش بدلیل چسبندگی بین دانه ها خاک بین شمع ها با وجود پدیده قوس خوردگی پایداری جانبی وجود دارد .

با در نظر گرفتن شرایط و پارامترهای ژئوتکنیکی خاک معمولا حداکثر فاصله محور تا محور شمع های اصلی ۲ برابر قطر شمع ها می باشد.

همچنین در این روش پایداری در برابر نیروهای جانبی نیز مدنظر قرار می گیرد این روش در پایداری های کوتاه مدت کارایی داشته و در اثر مرور زمین احتمال هوازدگی بین شمع ها وجود دارد و در دراز مدت نیز تغییر مشخصات خاک و برخی از پارامترهای آن مانند از دست دادن آب و یا حالت اشباع پیدا نمودن آن باعث ریزش خاک بین شمع ها شده و برای جلوگیری از آن می توان از بتن پاشی (شاتکریت) و با بستن مش پوشش لازم را جهت پایداری ایجاد نمود.

مزایای روش اجرای شمع

۱) سرعت عملیات اجرایی بسیار بالاست .
۲) سیستم به هیچ وجه دست و پا گیر نیست .
۳) در احجام زیاد هزینه عملیات کاهش می‌یابد .
۴) گاهی از اوقات می‌توان از شمع‌ها به عنوان سازه نگهبان دائم (نظیر دیوار حائل)یا بخشی از آن نیز استفاده کرد .
۵) شمع‌های پیش ساخته را پس از جمع آوری می‌توان در پروژه های دیگر نیز استفاده کرد .
۶) در گودهای با عمق تاحدود ۵ متر معمولاً اقتصادی‌اند .

معایب روش اجرای شمع

۱) در صورتی که ارتفاع گودبرداری زیاد باشد هم باید فواصل شمع‌ها از هم کم شوند و هم باید از مقاطع سازه ای قوی‌تری برای اجرای کار استفاده کرد .

۲) در بسیاری از پروژه های شهری به دلیل مشکلات شمع کوبی نمی‌توان ازشمع های پیش ساخته استفاده کرد و فقط باید شمع‌ها را به صورت درجا اجرا کرد .


۶) روش سپر کوبی

در این روش ابتدا در طرفین گود سپرهایی را می‌کوبیم وسپس خاکبرداری را شروع می‌کنیم .

پس از آنکه عمق خاکبرداری به حد کافی رسید در کمرکش سپرها و بر روی آن‌ها تیرهای پشت بند افقی را نصب می‌کنیم .

سپس قید های فشاری قائم را در جهت عمود بر صفحه سپرها به این پشت بندهای افقی وصل می‌کنیم سپرها و پشت بندها و قیدهای فشاری در عرض‌های کم و خاک‌های غیر سست معمولاًاز نوع چوبی است ولی در عرض‌های بیشتر و خاک‌های سست‌تر استفاده از سپرها و پشت بندها و قیدهای فشاری فلزی اجتناب ناپذیر است .

در این روش صفحات فلزی Sheet pile داخل خاک و جداره گود توسط چکش پنوماتیک و با استفاده از لرزش کوبیده می شوند و با انواع اتصالات بین خود به یکدیگر متصل شده و یک جداره پیوسته را تشکیل می دهند از مزایای این روش راحتی در کوبیدن ـ نصب و بیرون کشیدن آنها به دیگر روش ها برتری داشته و مصالح آن مجددا قابل استفاده در پروژه های دیگر می باشد، همچنین در این روش به المانهای افقی و مایل کمتری نیاز می باشد.

بنابراین محدودیت های اشغال فضای داخل گود کمتر وجود دارد. لیکن از جمله معایب این روش وابستگی به نصب سپرهای فلزی می باشند که در محیط های شهری بدلیل وجود تاسیسات زیربنایی شهری و ایجاد لرزش و صدای ناشی از کوبش سپرها محدودیت هایی را بوجود می آورد. همچنین کوبیدن سپرها در زمین های سنگی و یا خاک های بسیار متراکم به سختی انجام پذیر است و در زمین های با شرایط بالا با محدودیت مواجهه می گردد.

مزایای روش سپرکوبی

۱) سرعت اجرایی کر بسیار زیاد است .
۲) درجه ایمنی کار بسیار زیاداست .
۳) برای اجرای کانال هابه ویژه با طول‌های بسیار مناسب است .

معایب روش سپرکوبی

۱) در این روش به دستگاه های سپرکوبی که به هر حال یک دستگاه ویژه است نیاز است
۲) این روش به نیروهای باتخصص بالاتر نسبت به روش‌های ساده تر نیاز دارد .
۳) دستگاه های سپرکوب به جای کافی برای اجرای کار نیاز دارند .
۴) این روش برای عرض‌های کم مناسب‌تر است .


۷) روش خرپایی

این روش یکی از مناسب‌ترین و متداول‌ترین روش‌های اجرایی 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 .شمای کلی این نوع سازه نگهبان در شکل شماره یک نشان داده شده است .

برای اجرای این نوع سازه نگهبان ابتدا در محل عضو های قائم خرپا که در مجاورت دیواره گود قرار دارند چاه‌هایی را حفر می‌کنیم .

عمق این چاه‌ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه برای اجرای شمع انتهای تحتانی عضو خرپاست .

طول شمع را که با LP نشان داده می‌شود از طریق محاسبه به دست می‌آوریم .آنگاه درو ن شمع را آرماتوربندی کرده و عضو قائم را در داخل شمع قرار می‌دهیم و سپس شمع را بتن ریزی می‌کنیم پس از سخت شدن بتن انتهای تحتانی عضو قایم به صورت گیردار در داخل شمع قرار خواهد داشت .

سپس خاک را در امتداد دیواره گود با یک شیب مطمئن برمی درایم .آنگاه فونداسیون پای عضو مایل را اجرا می‌کنیم.

این فونداسیون درپلان به صورت مربعی است .بعدیا عرض فونداسیون را باBF و ضخامت یا ارتفاع آنرا باB نشان می‌دهیم .

پس از آن عضو مایل را از یک طرف به عضو قائم و از طرف دیگر به ورق کف ستون بالای فونداسیون متصل می‌کنیم .عملیات فوق را برای تمام خرپاهای سازه نگهبان در امتداد دیواره به صورت همزمان اجرا می‌کنیم .

حال خاک محصور بین اعضای قائم و افقی خرپا را در سرتاسر امتداد دیواره به صورت مرحله به مرحله برمی داریم و در هر مرحله اعضای افقی و قطری خرپا رابه تدیج نصب می‌کنیم تا اینکه خرپا تکمیل شود .

مزایای روش خرپایی

۱) برای عموم گودهای واقع در مناطق شهری مناسب است .
۲) از نظر اجرا درشرایط مختلف ،قابلیت انعطاف زیادی دارد .
۳) امکان استفاده مجدد از خرپا وجود دارد.
۴) ساده است و به تخصص و دستگاه های خاص نیازی ندارد.

معایب روش خرپایی

۱) سرعت اجرا در مقایسه با روش‌های پیشرفته تر نسبتاً کمتر است .
۲) خرپاها جاگیرند .
۳) احتمال الزامی بودن برداشتن بخشی از خاک با روش‌های دستی وجود دارد .


۸) روش پشت بندهای افقی و مایل

این روش ساده برای نگهداری و حفاظت جداره های حاصل از گودبرداری و برای جلوگیری از

تغییر مکان های جانبی در گودهایی با عرض کم در محیط های شهری استفاده می شود از معایب این روش اتلاف قابل

توجهی از فضای کاری داخل گود و محدودیت در بکارگیری ماشین آلات و تجهیزات مورد نیاز و همچنین افزایش ریسک

برخورد با المان ها و به مخاطره انداختن آنها می باشد.

شیب پایدار

از جمله مسائل مهمی که در گود برداری‌ها بدان بر می خوریم ،حفاظت و نگهداری

شیروانی‌های خاکی یا دیواره های ترانشه های محیطی گودها، به ویژه گودهای عمیق و عرض است .

در خاک برداری‌های وسیع که لازم است حجم عظیمی از خاک برداشته شود ،استفاده از مهاربندی عرضی در جهت عمود

بر دیواره معمولاً غیر اقتصادی ،و در بسیاری از موارد نیز عملاً غیر اجرایی است .

در گودبرداری‌های کوچک‌تر، مقایسه بین استفاده از مهار بندی عرضی یا اجرای دیواره گود به صورت شیبدار و

انتخاب یکی از این دو گزینه بستگی به میزان فضای قابل دسترسی و نیز ملاحظات اقتصادی دارد .

گودبرداری‌های باز و عریض ممکن است برای استفاده دائم و یا به عنوان بخشی از کارهای اجرایی موقت لازم باشند .

نکته قابل توجه آنست که گودبرداری و مسائل مربوط به آن ،یکی از مسائل مهندسی عمران است ونباید ازضوابط ویژه

سایر شاخه‌ها نظیر استخراج معادن و نظایر آن بدون در نظر گرفتن ملاحظات مهندسی عمران در این خصوص استفاده شود .

به طورکلی می‌توان گفت که اجرای گودبرداری‌های موقت به صورت شیبدار چه از نظر هزینه مستقیم و چه از نظر زمان اجرا ،

در مقایسه با سایر روش‌های نگهداری خاک اقتصادی‌تر است .این گزینه را زمانی می‌توانیم اتخاذ کنیم که هم بتوانیم شیب

را در داخل زمین مورد نظر اجرا نمائیم و هم دبی آب زیرزمینی که به شیب وارد می‌شود کم باشد یا بتوانیم آن را کنترل نماییم .

با این وجود اتخاذ تصمیم در مورد اجرای سازه نگهبان حتماً باید مبتنی بر دارا بودن آگاهی کافی در مورد خاک زیرین و نیز

تحلیل پایداری مناسب خاک باشد و نمی‌توان صرفاً بر مبنای ملاحظات اقتصادی و نیز یک شیب فرضی به این امر مبادرت کرد .

پایداری شیب خاک‌های دانه ای را می‌توانیم به سهولت با توجه به زاویه مقاومت برشی ،یعنی زاویه اصطکاک داخلی خاک یا لایه های خاک تعیین کنیم .

در خاک‌های چسبنده تحکیم عادی یافته ،برای بررسی و تعیین پایداری شیب می‌توانیم

از محاسبات تکراری لنگرهای محرک و مقاوم‌تر گزینه های آزمونی مختلف سطوح گسیختگی بالقوه استفاده نماییم.

نیروی مقاوم را باید بر اساس مقاومت برشی زهکشی نشده سریع خاک در سطح گسیختگی مورد نظر به دست بیاوریم .

در صورت امکان برای جلوگیری از تاثیر دست خوردگی خاک بر روی تعیین مقاومت خاک رسی ،

بهتر است مقاومت برشی این گونه خاک‌ها را به جای آنکه با استفاده از روش‌های آزمایشگاهی

به دست آوریم در محل و با استفاده از آزمون برش پره ای به دست آوریم .

در ترانشه های شیبدار از جنس خاک‌های رس بیش تحکیم یافته لازم است روش تحلیل رابا توجه به مدت زمانی که گود

در معرض عوامل جوی می‌ماند انتخاب کنیم .هدف از این کار اینست که عواملی نظیر زهکشی و

نیز به تعادل رسیدن فشار آب منفذی ناشی از آزاد شدن فشارسربار قائم را به حساب بیاوریم .

به رغم آنکه از نتایج تحلیل‌های تنش موثر ،مبتنی بر پارامترهای مقاومت مقاومت برشی زهکش شده ،

برای سازه های دائمی از شرایط کاملاً زهکشی شده استفاده می‌کنند ،ولی در صورتی که طراح بخواهد

شیب‌های موقت با عمر کم مثلاً شش ماه را بررسی و طراحی کند برای به دست آوردن پایداری کوتاه مدت

شیب بدون داشتن آگاهی در مورد سرعت افت فشار آب منفذی دچار مشکل خواهد شد.

انتخاب زاویه شیب دراینگونه خاک‌های رس،به تبعات ناشی از گسیختگی و لغزش شیب بستگی دارد .

در صورتی که بر اثر لغزش خاک ایمنی به خطر نیفتد می‌توانیم هزینه اقتصادی تعمیرات شیروانی در صورت

لغزش خاک را محاسبه کرده و آن را با هزینه واقعی افزایش شیب که پایداری بیشتری را برای شیب موجب می‌شود مقایسه کنیم .

طبق تحقیقات انجام شده میانگین مقاومت رس‌ها در سطح گسیختگی آن‌ها در حدود ۵۰ تا ۱۰۰ درصد مقاومت برشی زهکشی نشده نمونه های به قطر ۳۸ میلی متر خاک‌های مزبور است .

پایداری کوتاه مدت خاک‌های شیروانی خاک‌های رس بیش تحکیم یافته عملاً به اقدامات احتیاطی‌ای بستگی دارد

که به منظور جلوگیری از جریان یافتن آب زیرزمینی در شیب،ناشی از لایه های تراوای بالای خاک رس یا ناشی ازبارش باران بر روی شیب صورت می‌گیرد .

تاثیرات مخرب تورم این گونه خاک‌های رس بر روی پایداری آن‌ها،بر اثرآزادشدن فشار ناشی از سربار خاک و نرم شدگی و تورم بعدی خاک بر اثر ورود آب‌های زیرزمینی به داخل ترک‌ها و منافذ ترک،دلایل کافی برای اتخاذ روش‌های حفاظتی خاک به دست می‌دهند .

روش‌های ساده ای نظیر پوشانیدن خاک با ورق‌های پلی اتیلن یا پاشیدن بتن ضعیف بر روی سطح شیبدار خاک از جمله روش‌هایی هستند که هم سودمندند و هم اقتصادی‌اند .

روش‌های بهبود پایداری شیب ترانشه ها

برای بهبود پایداری شیب ترانشه ها می‌توانیم از روش‌های زیر استفاده کنیم :

۱) شیب بندی مجدد پروفیل شیروانی ،و سنگین کردن موضعی پنجه شیروانی با استفاده از یک سکوی شیب بر

خاکی به منظور مقابله با لنگر متحرک

۲) تحت کشش قرار دادن خاک با استفاده از پیچ‌های مهاری سنگ به منظورافزایش تنش موثر روی سطح گسیختگی

بالقوه خاک و در نتیجه افزایش مقاومت خاک

۳) قطع کردن سطوح گسیختگی بالقوه خاک با سپرها ،شمع‌های درجا یا ستون‌های اجرا شده به روش تزریق فورانی

۴) افزایش تنش قائم موثر بر روی سطوح گسیختگی بالقوه خاک ،از طریق کاهش فشار آب منفذی به کمک زهکشی

۵) بهبود مقاومت خاک مرکب،از طریق شیب بندی مجدد شیروانی و کارگذاری آرماتور در داخل خاک و قطع سطوح گسیختگی بالقوه خاک با آرماتورها

۶) مهارکوبی در داخل خاک و قطع سطوح گسیختگی بالقوه این خاک با این مهارها .

توزیع تقریبی تنش در خاک ،بر اثر بارهای وارده برسطح خاک

در مواردی که پروفیل خاک از چند لایه تشکیل شده باشد ،می‌توانیم برای تعیین ظرفیت باربری خاک،تاثیر بار وارد بر سطح پروفیل را بر روی یک یا چند تا از لایه‌ها در نظر بگیریم .

در اینگونه موارد نمی‌توانیم به طورتقریبی توزیع بار ناشی از مصالح واقع در بالای سطح مورد نظر را با این فرض در نظر بگیریم که کل بار وارد بر سطح خاک ،بر روی سطحی توزیع می‌شود که شکل آن با شکل سطح بارگذاری شده یکی است ،ولی ابعاد آن با افزایش عمق زیاد می‌شود .این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است.

مقایسه بین نتایج حاصل از روش های تقریبی و دقیق تنش قائم زیر یک سطح با بارگذاری یکنواخت

روش فوق روش۲:۱ نامیده می‌شود .پاره ای نیز بر این عقیده‌اند که ناحیه تنش را با زاویه خط مایل نسبت

به امتداد قائم بین ۳۰ تا ۴۵ درجه مشخص کنند . این روش‌های تقریباً یکجا در شکل زیر نشان داده شده‌اند

روش های تقریبی تعیین افزایش تنش در خاک زیر شالوده توزیع تنش ناشی ازسازه های ثقلی و پشته های خاکریز

در بسیاری از موارد می‌توانیم بارهای وارده از یک سازه بر روی یک توده خاک را با یک سیستم ساده تنش مرزی نشان دهیم ،

بدون آنکه این امر تاثیر چندانی بر روی توزیع تنش‌های محاسباتی در محدوده مورد نظر بگذارد ، با این وجود ،

در مورد بارهای ناشی از وزن یک توده خاک اضافی در تماس با خاک زیرین ممکن است تقریب فوق منجر به تفاوت‌های زیادی

بین تنش‌های واقعی و محاسباتی شود .

یکی از مثال‌های مهم در این زمینه ،پشته های خاک ریز است .

با استفاده از یک تحلیل ارتجاعی خطی تقریبی می‌توانیم تاثیر یک پشته خاکریز را مطابق با شکل زیر (الف) در نظر بگیریم .

این شکل،یک پشته ارتجاعی متقارن و طویل را نشان می‌دهد که با شالوده‌اش یکپارچه است.

در گذشته مرسوم بود که تنش ناشی از این پشته را که در شالوده آن ایجاد می‌شود به صورت یک تنش گسترده

عمود بر سطح مزبور در نظر می‌گرفتند و مقدار آن را برابر با حاصلضرب وزن مخصوص مصالح پشته خاکی در ارتفاع پشته مزبور در هر نقطه از آن فرض می‌کردند .

این نوع توزیع که بارگذاری تقریبی عمودی یا مسئله بوسینسک نامیده می‌شود در شکل زیر (ب) نشان داده شده است.

روش تقریبی فوق از تنش برشی ایحاد شده بین پشته خاکریز و شالوده آن صرف نظر می‌کند .

در روش‌های متاخرتر ،پشته خاکریز و شالوده آن را به صورت جسم یکپارچه ای در نظر می‌گیرند که فقط بار ناشی از وزن خودش بر آن وارد می‌آید .

پشته خاکریز ارتجاعی

الف) پشته ارتجاعی متقارن طویل که با شالوده اش یکپارچه است ب) بارگذاری تقریبی قائم

در شکل زیر، به عنوان یک مثال ،تفاوت بین نتایج حاصل از دو روش فوق آورده شده و بایکدیگر مقایسه شده است.

این شکل،توزیع تنش قائم ،در نقطه واقع در زیر خط مرکزی پشته و نیز نقاط واقع در لبه پاشنه آنرا نشان می‌دهد.

پشته مزبور متقارن است و زاویه شیب جوانب آن برابر با ۴۵ درجه و ضریب پواسون آن برابر با ۰.۳ است .

سایر منحنی‌های این شکل که با خطوط پر نشان داده شده‌اند ،توزیع تنش قائم را برای پشته های باشکل های مختلف،بر حسبL/H نشان می‌دهند.

منحنی‌های خط چین ،نتایج حاصل از تحلیل تقریبی بوسینسک برای L/H=1 را نشان می‌دهند .

توزیع تنش قائم در امتداد مقاطع قائم برای نسبت های مختلف L/H
الف) در امتداد خط محوری ب) در پنجه شیب

۹) پایدارسازی گود به روش تاپ دان (Top-Down)

معرفی روش ساخت تاپ دان (Top-Down)

تاپ دان یــک روش جدید پایدارسازی گود است که در حال رواج در صنعت ساختمان است. در روش پایدارسازی تاپ دان (بالا به پایین) امکان اجرای همزمان طبقات زیر زمین همراه با پیشروی به تراز زیر پی و انجام عملیات خاکبرداری وجــود دارد.

در روش تاپ دان (Top-Down) همزمان بخش روی سازه که بالاتر از ســطح زمین است همزمان با پیشروی به طبقات زیرزمین و اجــرای عملیات گودبرداری انجام می‌شود.

در مواردی که (سطح آب زیرزمینی بالا باشد، محدودیت فضای عملکرد داشته باشیم، در پروژه‌هایی که با ترافیک خیابان‌های اصلی تداخل دارند و تاخیر در پروژه به منزله ایجاد مشکلات ترافیکی خواهد بود و همچنین در پروژه‌هایی که امکان اخذ رضایت از همسایه های مجاور محل گودبرداری وجود

نداشته باشد و …)، بهترین روش قابل اجرا روش تاپ دان (Top-Down Method) است.

مراحل اجرای روش پایدارسازی تاپ دان (Top-Down):

  1. اجرای دیواره‌های اصلی دور سازه زیرزمینی در روش تاپ دان با استفاده از یکی از تکنیک‌های دیوار دیافراگمی یا دیوار شمعی درجا

  2. اجرای ستون‌های میانی سازه زیرزمینی با استفاده از یکی از تکنیک‌های دیوارهای دیافراگمی، شمع‌های درجا یا ستون‌های پیش ساخته

  3. اجرای سقف نهایی سازه زیرزمینی

  4. گودبرداری زیر سقف نهایی اجرا شده، تا تراز اجرای سقف پایین‌تر

  5. اجرای سقف پایین‌تر و اتصال آن به ستون‌ها و دیوارهای اصلی با استفاده از یکی از تکنیک‌های اتصالات جوشی یا مکانیکی

  6. تکرار مراحل ۴ و ۵ تا رسیدن به تراز اجرای فونداسیون سازه زیرزمینی

  7. انجام زیرسازی‌های لازم، زهکشی، عایقکاری کف و اجرای فونداسیون سازه زیرزمینی

همانگونه که از مراحل فوق پیداست ساخت سازه زیرزمینی در روش تاپ دان با تکمیل مراحل حفاری و ساخت فونداسیون به پایان می‌رسد.

پایدارسازی گود به روش تاپ دان
پایدارسازی گود به روش تاپ دان
پایدارسازی گود به روش تاپ دان


محدودیت‌های اجرای پایدار سازی به روش تاپ دان (Top-Down):

روش تاپ دان به دلیل نیاز به استفاده از برخی ماشین آلات خاص و انجام عملیات حفاری در زیر سقف طبقات و نیاز به تامین فضای لازم برای عملکرد ماشین‌آلات در زیر سقف‌ها، در سازه‌های زیرزمینی کوچک و کم عمق کاربرد نداشته و صرفاً در ساخت سازه‌های زیرزمینی بزرگ قابل استفاده خواهد بود.

ارتفاع طبقات سازه زیرزمینی نیز در روش تاپ دان به منظور امکان عملکرد مناسب ماشین الات تعیین کننده است اما با توجه به اینکه در برخی موارد طبقات زیرزمینی در این گونه سازه‌ها دارای کاربری‌هایی از قبیل پارکینگ و محل‌هایی جهت نصب سیستم‌های تاسیساتی مختلف می‌باشند

و ارتفاع آنها عموماً کمتر از ۲.۵ متر خواهد بود، لذا امکان استفاده از ماشین‌آلات معمول در طی عملیات گودبرداری زیر هر طبقه وجود ندارد.

از دیگر محدودیت‌های روش تاپ دان می توان به:

– ایجاد جداشدگی بین کارگاه زیرزمینی با تجهیزات و تاسیسات روزمینی و در نتیجه ایجاد محدودیت‌های دسترسی در روش تاپ دان

– کندی عملیات حفاری در تراز زیر سقف‌ها بدلیل جبهه‌های کاری محدود برای عملکرد ماشین‌آلات و در نتیجه افزایش هزینه‌های خاکبرداری و انتقال خاک

– لزوم افزایش عمق و ابعاد ستون‌های میانی به منظور تامین باربری لازم در زمان ساخت و در نتیجه افزایش هزینه‌های اجرایی در این بخش

– احتمال ایجاد انحراف بیش از حد مجاز در دیوارهای محیطی و ستون‌ها در حین اجرا از سطح زمین

– نیاز به برخی ماشین‌آلات خاص حفاری به منظور اجرای دیوارهای محیطی و ستون‌های میانی از سطح زمین در روش تاپ دان

– لزوم مداوم سیستم تهویه مناسب در طول مدت ساخت به منظور کنترل گازهای سمی تولید شده توسط ماشین‌آلات و گرد و غبار حاصل از عملیات گودبرداری در ترازهای سقف

– نیاز مداوم به سیستم‌های روشنایی در تمام مدت اجرای عملیات در شیفت‌های روز و شب

– لزوم پیش‌بینی تمهیدات لازم به منظور امکان بالا کشیدن ماشین‌آلات حفاری از طریق بازشوهای تعبیه شده در سقف طبقات

مزایای استفاده از روش تاپ دان (Top-Down)

– کاهش نشست خاک در محدوده اطراف باکس حفاری، افزایش صلبیت و کاهش حرکات جانبی دیوار حفاظت گود و ایمنی بسیار بالا در حین گودبرداری و ساخت سازه زیرزمینی خصوصاً در زمین‌های سست بدلیل استفاده از سقف طبقات به جای مهاربندی‌های موقت

– عدم نیاز به تهیه، ساخت و نصب استراتها و سایر سیستم‌های مهاربندی دیوار حفاظت گود و در نتیجه کاهش هزینه‌های مهاربندی موقت و همچنین کاهش خطرات مونتاژ و دمونتاژ آنها

– حذف یا به حداقل رساندن اجرای عملیات‌ه زمانبر قالب‌بندی در دیوارهای محیطی، سقفها و ستونها بدلیل استفاده از زمین طبیعی بعنوان قالب در کلیه بخش‌های اجرایی و در نتیجه کاهش چشمگیر زمان و هزینه‌های این بخش از عملیات

– عدم نیاز به تمهیدات ایمنی گسترده مربوط به حفاری‌های عمیق از قبیل نصب نرده و گارد ریل‌های محافظ دور تا دور محدوده باکس حفاری و در نتیجه افزایش ایمنی در کارگاه.

– امکان برنامه‌ریزی جهت سه شیفت کاری در طول دوران ساخت و در همه فصول بدلیل انجام کلیه عملیات اجرایی.

– افزایش مساحت محوطه تجهیز کارگاه پس از اجرای سقف اول که این امر بدلیل محدودیت فضا جهت تجهیز کارگاه‌ها در مناطق شهری از اهمیت بسزایی برخوردار است.

– امکان کاهش زمان احداث سازه زیرزمینی بدلیل امکان همپوشانی فعالیت‌های اجرایی.

– امکان تسریع در شروع عملیات اجرایی تاسیسات مکانیکی و برقی.

– کاهش مدت زمان اجرای سازه‌های بلند با زیرزمین‌های عمیق بدلیل امکان اجرای همزمان بخش‌های زیر زمینی و روزمینی.

– امکان کنترل بالازدگی‌های فاز کوتاه مدت در زمان گودبرداری بدلیل گودبرداری و بارگذاری‌های متناوب در حین عملیات تاپ دان.