عوامل تاثیرگذار بر انتخاب روش پایدارسازی گود

عوامل تاثیرگذار بر انتخاب روش پایدارسازی گود (پایدارسازی گود ها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد) شامل عمق گود، نوع خاک منطقه و سربارهای اطراف محل گودبرداری می‌باشد.

در زیر برخی سربارها و انتخاب روش مناسب برای پایدارسازی(پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد) دیوارهای گودبرداری مورد بررسی قرارگرفته است.

بخشی از دیواره گود که در مجاورت خیابان قرار گرفته باشد، بدلیل همجواری با خیابان وقــوع تغییــر شــکل بــالاي گــود از اهمیــت کمتــري برخـوردار بـوده و لـذا بـراي ایـن اضـلاع سیسـتم نیلینگ یا میخکـوبی میتواند طراحـی و اجـرا شـود.

دیواری که در مجاورت سـاختمان‌هـاي داراي اســکلت فلـزي و فونداســیون نــواري باشد، بــه علـت حساســیت ایـن ســاختمان‌هــا بــه تغییــر شــکل هــاي افقــی و قــائم ناشـی از گــود بـرداري نیازمند استفاده از روش انکراژ یا مهارکوبی است به عنوان مثال در پروژه مجتمــع تجــاري ســعدي شــیراز برای طراحی دیواره شرقی (مجـاور سـاختمان هـاي داراي اســکلت فلـزي و فونداســیون نــواري) از دوردیـف انکراژ یا مهـارکوبی بـا فواصـل طراحـی شـده در بـالاي گـود جهـت کنتـرل تغییـرمکـان هـا اسـتفاده شـده اسـت. و بـراي تامین پایداري تـوده خـاك سـایرردیـف هـا تـا انتهـاي گـود بـه روش نیلینگ یا میخکـوبی اجـرا شـده اسـت.

اجرای پایدارسازی گودها (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد) به روش نیلینگ و انکراژ در مجاورت ساختمان‌ها نیاز به اجازه همسایه دارد. به همین جهت در برخی موارد عدم رضایت همسایگان بـا انجـام حفـاري و تزریـق زیـرپـی سـاختمان هـا اجـراي ایـن سیسـتم امکان پذیر نبوده است. و در نتیجـه بـراي تـامین پایـداري و کنتـرل نشسـت هـاي ایـن نواحی سیسـتم خـرپـاي فـولادي بـا اجرای عمـق مـدفون در خـاك و فواصـل حـدود 3-4 متـري خرپـا هـا از یکـدیگر طراحـی و اجـرا میگردد. در ادامه روش‌های نامبرده به اختصار توضیح داده میشود:

  • روش نیلینگ یا میخکوبی: مـیخکـوبی خـاك (سویل نیلینگ) روشـی اسـت کـه بـه دلیـل اقتصـادي بـودن و مزایـاي منحصـربـه فـرد خـود، بـه عنـوان راه‌حـل بسـیار مناسـبی در مــوارد مختلـف از جملـه پایدارســازي شــیب‌ها و شــیروانی‌ها و افــزایش ظرفیــت بــاربري ومحــدودکــردن تغییــر شــکل‌ها بــا ایجــاد حــداقل دست‌خــوردگی دروضـعیت طبیعــی زمــین کاربردهــاي فراوانــی دارد.

مبنــاي ایـن روش، تســلیح برجــاي خــاك مــی‌باشـد کــه در دو دهــه اخیــر در همــه کشــورهــاي جهــان جهــت پایدارســازي گودبرداری‌هــاي عمیــق (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد) و همچنــین پایدارســازي شــیب‌هاي طبیعــی کــاربرد وسیعی پیـدا کـرده اسـت.

احـداث یـک دیـواره خـاکی مـیخکـوبی شـده شـامل مسـلح‌کـردن خـاك در حـین انجـام عملیـات حفـاري و گـودبرداري، بـه وسـیله یـک سـري میلگـرد مـی‌باشـد. ایـن میلگردهـا ذاتـاً در کشـش کـار کـرده و اغلـب بـه مـوازات یکـدیگر بـا یـک شـیب ملایـم بـه سـمت پـائین مـی‌باشـند.

میلگردها می‌تواننـد تـا حـدي در خمـش و بـرش کـار کننـد. کشـش ایجـاد شـده درون آن‌هـا ناشـی از اصـطکاك موجـود بـین مـیخ و خـاك مـی‌باشـد. بـا کـاربرد ایـن روش و اجـراي آن از بـالا بـه پـائین، یـک تـوده خـاك مـیخ‌کـوبی (نیلینگ) شـده بـه تـدریج حاصـل مـی‌شـود.

در مکـانیزم انـدرکنش بـین خـاك ومصـالح تسـلیح چـه در خـاك مسـلح و چـه در سیسـتم مــیخکــوبی (نیلینگ) تــنش اصـطکاکی بســیج شــده در طــول مصــالح تســلیح از تغییــر شــکل جــانبی مجموعــه خــاك مســلح شــده جلـوگیري مـی‌کنـد.

گسـیختگی و خـارج شـدن مصـالح تسـلیح از داخـل خـاك هنگـامی کـه طـول مهـار شـده آن‌هـا در داخـل ناحیـه مقـاوم کـافی نباشـد و در نتیجــه تــنش‌هــاي برشـی بــه وجــود آمــده در ایـن طــول کمتــر از مقاومــت لغزشـی مصــالح تســلیح باشـد، اتفــاق می‌افتد.

بالطبع به همین دلیل در هنگام طراحی باید به این مورد توجه کرد.در ایـن روش بـراي ایجـاد شـدن نیـروي کششـی در میلگـرد هـا نیـاز بـه تغییـر شـکل نسـبی در خـاك مـی باشـد، لـذا ایـن روش بـراي ناحیـه هـاي مجـاور خیابـان هـا مناسب است.

  • روش انکراژ یا مهار بندي: بعضی اضلاع زمین که سازه‌هاي مجاور گود حساسیت زیادي نسبت به تغییر شکلها دارنـد و مالکین ایـن سـاختمان‌هـا مخالفتی با اجراي این سیستم نداشته اند براي کنترل تغییر شکل‌هاي ناشی از گودبرداري از مهاربندي به ویژه در بالاي گود استفاده می‌شود کلیات روش مهاربندي با روش میخکوبی (نیلینگ)  مشابه مـی‌باشـد بـا ایـن تفـاوت کـه در انکراژ یا مهاربنـدي بـا پـیش تنیـدگی میلگردهـا توسـط جک‌هـاي مخصوص و تزریق در طول انتهایی میلگرد (که طول تزریق و نیروي پیش تنیدگی از طراحی‌هـاي دقیـق بـه دسـت مـی‌آیـد) از ایجـاد تغییـر شکل‌هاي زیاد جلوگیري به عمل آمده و احتمال ایجاد خسارت به ساختمان‌هاي اطراف کاهش می‌یابد.

در بررسی پایداري دیواره‌هاي تسلیح شده توسط میخکوبی و یا انکراژ از دو روش تعادل حدي و تحلیـل تغییـرمکانی استفاده شده است. با استفاده از این دو روش، از یکسو گسیختگی توده تسلیح شـده بررسـی شـده است. و از سوي دیگر تغییرمکان‌هاي آن در طول اجرا و بهره‌برداري نیزمدل شده‌اند.

در تحلیل پاسخ توده به گسیختگی از روابط و نمودارهاي دستورالعمل‌هاي نحوه طراحی دیوارهاي میخکوبی شده براساس آیین‌نامه مؤسسه آزاد راههاي امریکا FHWA استفاده می‌شود. در آنالیز پاسخ تغییرشکل‌پذیري گود در حین عملیات خاکبرداري از نرم افزار PLAXIS  که از روش اجزاي محدود سود برده، استفاده می‌گردد که در ذیل به اختصار در مورد فرضیات، روشها ومحدودیت هاي آنها توضیح داده می شود.

  • روش استفاده از خرپاهاي فلزي: بــه علـت مخالفــت گروهــی از مالکــان ســاختمان‌هاي مجــاور بــا اجــراي سیســتم‌هــاي ذکــر شــده درپروژه‌های پایدارسازی گودهای عمیق، (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد)، در بخــش‌هــاي قبــل(بــه دلیــل انجــام عملیــات زیــر ســاختمان‌هــا)، گاها مجبور به تصــمیم بــه طراحــی سیســتم جــایگزین بــراي پایدارسازي و کنترل نشست‌ها هستیم.

در چنین مواقعی بهتـرین و سـریعترین روش برای انتخاب روش پایدارسازی گود، (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد) اسـتفاده از یکسري اعضاء مرکب به شکل خرپا متشکل از ستون، المان‌هـاي افقـی و مـورب جهت تحمل بارهاي وارده از طرف خاك و ساختمان‌هاي مجاور و کنترل نشست‌هاي ساختمان‌ها است.

در این روش مدل بر اساس ساخت کامل و یکپارچه سازه نگهدارنده خرپا درخارج از چاله، حفاري چاله‌ها با ابعاد مشخص شده در نقشه، جایگذاري سازه نگهدارنده در چاله‌هاي مورد نظر، بتن‌ریزي انتهاي این چاله و سپس خاکبرداري مرحله به مرحله تا ترازکف فونداسیون ساخته شده است.

در این روش سازه نگهدارنده پس از ساخت داخل چاله جایگذاري شده و چاله تا تراز کف فونداسیون سازه اصلی (کف نهایی گود ) با بتن با عیار مناسب پرمی‌گردد .

سپس خاکبرداري مرحله‌اي آغاز می‌شود (قبل از شروع خاکبرداري بتن باید به مقاومت کافی رسیده باشد). بین خرپاهاي فلزي توسط شاتکریت و مش به ضخامت مناسب براي کنترل ریزش‌هاي موضعی و ایجاد یکپارچگی بین خرپا پوشانده می‌شود.

در این تحلیل از نرم افزار PLAXIS که از روش اجزاي محدود سود برده، استفاده گردید. در این روش لایه‌هاي خـاك و المان‌هاي خرپاي فلزي به طور هم‌زمان در نرم افزار مدل می‌شود و مراحل آنالیز کاملا مانند مراحل اجرای پایدارسازی، (پایدارسازی گودها به روش‌هایی مانند نیلینگ، سازه نگهبان، تاپ دانTop-down و … صورت می‌پذیرد)، در نظر گرفته می‌شود.

سپس برای انتخاب روش پایدارسازی گود ضرایب اطمینان کنترل و محدود می‌شوند. پس از آنالیز مدل ساخته شده خروجی‌هاي نرم افزار به شرح ذیل مورد بررسی قرار می‌گیرند:

  • تغییرشکل‌هاي قائم
  • تغییر شکل‌هاي افقی (خصوصا” در بالاي گود)
  • نیروهاي داخلی اعضاء سازه فولادي ومقادیر نیروها