خاکبرداری عمودی؛ روشی کاربردی برای احداث سازه در مناطق شهری
در فرایند ساخت انواع سازهها، عملیات گودبرداری موضوعی بسیار مهم است. این عمل ژئوتکنیکی با هدف دسترسی به عمق سطح زمین و خاک بکر انجام میشود. بهطورکلی دو روش اصلی گودبرداری عمودی و افقی برای کندن پی ساختمانها مورد استفاده قرار میگیرند. پیمانکاران برای افزایش ایمنی سازهها در محیطهای پرجمعیت و شهری از خاکبرداری عمودی استفاده میکنند. این تکنیک با استفاده از تجهیزات و ماشینآلات حرفهای انجام میشود و کاربردهای فراوانی برای ساخت انواع سازههای تجاری و مسکونی دارد. بر همین اساس در این مطلب از تهران پی گستر به فرایند خاکبرداری بهصورت عمودی میپردازیم.
خاکبرداری عمودی چیست؟
پروژههای گودبرداری در ابعاد و اندازههای گوناگونی انجام میشوند. انتخاب روش صحیح خاکبرداری ساختمان به نوع سازه و اهداف پیمانکاران بستگی دارد. معمولا برای احداث ساختمانهای مقاوم و شهری از روش گودبرداری عمیق استفاده میکنند. به دلیل عدم وجود فضای کافی برای اجرای روش گودبرداری افقی، در این محیطها طبقات بهصورت منفی و زیرزمینی ساخته میشوند. مهمترین کاربردهای این روش، برای احداث ساختمانهای چندطبقه و برجهای بسیار بلند است.
از سوی دیگر مهندسان بر اساس شرایط ژئوتکنیکی خام، شرایط تراز آب زمینی و نوع پروژه روشهای مختلف گودبرداری عمیق را برای ساخت سازههای مقاوم به کار میگیرند. در این روش، زمین با عمقی بیشتر از 5/4 متر حفر میشود. با توجه به دشوارتر بودن فرایند کار در این نوع تکنیک گودبرداری، استفاده از ماشینآلات حرفهای و متخصصانی مجرب برای اجرای این فرایند الزامی است.
مهمترین مزایای استفاده از روش گودبرداری عمیق عبارتاند از:
- واژگونی کمتر به دلیل افزایش طول گیرداری
- دستیابی به مقاومت بیشتر ساختمانها
- عدم تخریب سازه در زمان یخبندان
- افزایش ظرفیت باربری توسط سربار
- استفاده از فضای زیر زمین
استانداردهای آمادهسازی بستر برای اجرای گودبرداری عمیق
صرف نظر از مزایا و معایب خاکبرداری عمودی، توجه به استانداردهای لازم برای اجرای این روش، در افزایش دوام سازه و اجرای اصولی این تکنیک اهمیت بالایی دارد. مهمترین موضوع در این تکنیک، دقت به شرایط ریزش خاک است.
برای حفاظت از ساختمانهای مجاور در زمان ریزشی بودن خاک، باید به فاصله 1/5 متر از دیوار مجاور، گودبرداری انجام شود و خاک باقیمانده را با روش شیارشیاری یا یک در میان خالی کرد. همچنین توجه به نقطه شروع در فرایند کندن پی سازه بهصورت عمودی نیز اهمیت بالایی دارد. بهتر است این فرایند از نقطهای آغاز شود که سرباری وجود نداشته باشد.
بهطورکلی استانداردهای لازم برای گودبرداری عمیق عبارتاند از:
- تقویت با استفاده از روشهایی مانند شیبدار یا بوکس، دیوارهای حائل و سیستمهای نگهدارنده
- استفاده از مصالح ساختمانی بین دیوار گود و دیوار سازه برای کاهش هزینهها
- ارزیابی مکان با بررسی نوع خاک، آزمایش آلایندههای هوا، شناسایی خطر و …
- شیبدار درست کردن دیوارههای گود برای جلوگیری از ریزش آنها
- اطلاع به صاحبان ساختمانهای مجاور از شروع فرایند گودبرداری
- ایجاد شرایط ایمنی برای محافظت از تاسیسات زیرزمینی
- استفاده از تجهیزات پیشرفته
مراحل اجرای کندن پی سازه بهصورت عمودی
فرایندی که برای گودبرداریهای سطحی انجام میشود با روش اجرای خاکبرداری عمودی متفاوت است. مهندسان پروژههای عمرانی با در نظر گرفتن استانداردهای لازم و با توجه به ایمنترین اقدامات، مراحل ویژهای را برای کندن پی سازه بهصورت عمودی مد نظر قرار میدهند.
بر همین اساس مراحل روش گودبرداری عمیق عبارتاند از:
- ارزیابی خاک از نظر ژئوتکنیکی
- توجه به دیوارههای گود برای جلوگیری از خطرات احتمالی
- بررسی کامل تاسیساتی مانند کابلهای برق و تلفن، لولههای آب و فاضلاب و قنات
- توجه به شرایط سازههای مجاور برای نصب تجهیزات پایش
- بررسی خاک مجاور محل گودبرداری
- حذف مواد زائد و آلایندهها از محل گودبرداری
- رعایت فاصله میان گودبرداری و خیابان حداقل به فاصله 150 سانتیمتر
اصول گودبرداری عمودی قبل از شروع فرایند کار
توجه به اصول ایمنی خاکبرداری عمودی پیش از شروع این فرایند، از خود اجرای این روش اهمیت بیشتری دارد. محافظت از گود از مهمترین اقدامات ایمنی است که پیمانکاران و مهندسان ناظر باید توجه ویژهای به آن داشته باشند. گودبرداری غیر اصولی ضمن افزایش تلفات جانی هزینههای احداث ساختمانها را نیز افزایش میدهد.
بر همین اساس مهمترین اقدامات ایمنی پیش از اجرای روش عمودی کندن پی سازه عبارتاند از:
- ارائه راهکارها و هشدارهای ایمنی به ساکنین اطراف گود برای تخلیه فوری در زمان اضطراری
- اطلاع به نزدیکترین ایستگاه آتشنشانی به منظور جلوگیری از آسیبهای احتمالی
- شناخت کامل ویژگیهای خاک منطقه برای تعیین مقاومت خاک
- ارزیابی موقعیت تاسیسات زیرزمینی
- قطع تمام اتصالات آب، برق و گاز
الزامات گودبرداری عمیق در حین انجام فرایند
در صورت سپردن فرایند خاکبرداری عمودی به پیمانکاران مجرب، تا حد زیادی امنیت این روش تامین میشود. بااینحال شناخت الزامات ایمنی در حین انجام این روش، در اطمینان از اجرای اصولی این متد و افزایش ایمنی سازه، نقش مهمی بر عهده دارد.
بر همین اساس استانداردهای ایمنی زیر باید در زمان اجرای گودبرداری عمیق استفاده شوند:
- در زمان گودبرداری پایینتر از پی ساختمان اطراف، باید نسبت به مقاومسازی خاک زیر پی اقدامات مناسب و ضروری انجام شود
- در صورت دستی بودن خاک، گودبرداری باید بهصورت تدریجی و با مهار کامل دیوارهای اطراف انجام شود
- اگر محدودیتی در فضا وجود ندارد، دیوارهها باید با شیب ملایمی در مقابل شیب مجاز خاک برداشته شوند
انواع روشهای گودبرداری عمودی
روشهای متفاوتی برای اجرای گودبرداری عمیق وجود دارند. انتخاب روش مناسب تحت تاثیر بررسی معیارهای مختلفی مانند شاخصههای تغییر شکل خاک، عمق و عرض گودبرداری، وضعیت آب زیرزمینی و آبهای سطحی، موقعیت قرارگیری طرح، موقعیت پیرامون طرح، میزان شیب زمین، ماشینآلات و نیروی انسانی موجود، وضعیت اقتصادی، وجود یا عدم وجود ساختمان در اطراف گود، روش ساختوساز و هزینه خاکبرداری عمودی بستگی دارد. بر همین اساس در ادامه به مهمترین روشهای کندن پی بنا بهصورت عمودی میپردازیم.
روش گودبرداري باز؛ از متداولترین روشها
در متد گودبرداری باز، عملیات حفاری از سطح زمین شروع شده و گودبرداری با عمق مشخصی درون یک گودال انجام میشود. همچنین دامنه اطراف نیز باید بهصورت شیبدار باشند. این روش با پیروی از دو اصل به دو صورت برش کامل باز شیبدار و برش کامل باز کناف مورد استفاده قرار میگیرد.
در روش شیبدار به دیوارهای پایه برای نگهداشتن سازه نیازی نیست. درحالیکه در روش کناف برای افزایش مقاومت بنا و جلوگیری از ریزش دیواره فونداسیون، باید دیوار نگهدارنده را تعبیه کرد. البته این روش به شیب و پشتوانه نیازی ندارد.
مهار متقابل یا استرات (Braced Excavations/Cross-Lot)
یکی از روشهای مناسب خاکبرداری عمودی برای گودهایی با عرض حداکثر 10 متر، استفاده از شیوه مهار متقابل است. این روش مهاربندیشده برای جلوگیری از جابهجایی مکانهای جانبی در گودهای عمیق و کمعرض کاربرد فراوانی دارد. در این روش مهار متقابل بندهایی افقی در برابر دیوار نگهدارنده قرار میگیرند تا فشار موجود بر خاک حفاری شده دیوار ثابت نگه داشته شود. فشار وارده به زمین از طریق بندها به لایههای افقی انتقال مییابد.
هدف اصلی استفاده از روش استرات مهاربندی گوشهای و انتهایی کاهش دهانه، بدون افزایش تعداد ستون است. استفاده از این روش در زمینهای بزرگ، مقرونبهصرفه نیست. بااینحال مزایای اجرای این روش، مهار متقابل را به یکی از تکنیکهای مهم گودبرداری عمیق تبدیل کرده است.
مهمترین مزایای استفاده از روش مهار متقابل عبارتاند از:
- افزایش سرعت فرایند گودبرداری پروژه با انجام گودبرداری و پایدارسازی بهصورت همزمان
- مناسب برای کانالهای کمعمق با عرض کم و تونلها
- امکان استفاده مجدد از پروفیلها پس از پایان کار
- مناسب برای حفاریهای عمیق در مناطق شهری
- قابلیت ترکیب با روشهایی مانند سولجر پایل (Soldier Pile)
- سازگاری با روشهای زهکشی
گودبرداري جزيرهای
روش گودبرداری جزیرهای عملکردی شبیه به روش مهار متقابل دارد. در این روش المانهای نگهدارنده قائم با فواصلی مناسب در اطراف گود نصب میشوند. سپس با شروع گودبرداری از بخش مرکزی پروژه، خاکهای دیواره نگه داشته میشوند و فرایند گودبرداری بهصورت شیبدار ادامه مییابند. در برخی مواقع برای استفاده از این روش باید از تکنیک مهار متقابل یا انکراژ استفاده کرد تا مواد خاک دامنهها از بین بروند.
برخی از ویژگیهای خاکبرداری عمودی جزیرهای عبارتاند از:
- نیاز به قیدهای فشاری کمتر نسبت به روش مهار متقابل و به تبع آن کاهش هزینههای گودبرداری
- افزایش راندمان فرایند گودبرداری و کاهش زمان اجرای پروژه
- احتمال نشت آب و ضعیف کردن اتصالات بین سازهای
- احتمال تغییر مکان در دیواره گود
گودبرداري با روش انكراژ
برای پایدارسازی گودهای عمیق از روش انکراژ استفاده میکنند. این روش تا حدودی به روش نیلینگ شباهت دارد؛ اما در انکراژ میل مهارها بهصورت پیشتنیده قرار میگیرند. در این روش پیش از حرکت توده فعال خاک، دو لایه مقاوم و فعال به یکدیگر دوخته میشوند. انکراژ از روشهای مهم خاکبرداری عمودی است که برای بیاثر کردن عمل در مقابل فشار زمین به کار میرود. این روش برای خاکهای رس عملکرد مناسبی ندارد. کاربرد بالا در فضای کم بدون استفاده از قالب، مقاومت مناسب در برابر نیروهای افقی زیاد، کاهش حجم فرایند گودبرداری و کنترل تغییر فرمهای دیواره گود نسبت به روش نیلینگ از جمله مهمترین مزایای استفاده از روش انکراژ بهشمار میآیند.
بر همین اساس مهمترین روشهای انکراژ در گودبرداری عمیق عبارتاند از:
- زمینمهار با استوانه مستقیم با تزریق بدون فشار (Straight shaft gravity-grouted)
- مهاریها با تزریق تحت فشار (Straight shaft pressure-grouted)
- شیوه پس تزریق (Post-grouted)
- مهارهای ته پهن شده (Underreamed)
خاکبرداری پلکانی؛ فرایندی تخصصی برای شروع ساخت سازهها
روش منبری یا پلکانی از رایجترین روشهای خاکبرداری عمودی بهشمار میآید. در این روش ابتدا میانه پلان بهصورت شیبدار گودبرداری میشود. سپس با گودبرداری محل پلکان با توجه به پلان فونداسیون، حداکثر تا 6 متر باید بین این پلکان فاصله ایجاد کرد. در ادامه باید جای پلکانها با کمک مصالح ساختمانی مناسب به شکل پلکان وزنی در برابر محدوده گودبرداری و محل کندهشده تعبیه شود. با به اتمام رساندن گودبرداری سایر قسمتها، فرایند گودبرداری پلکانی یا منبری به پایان میرسد.
روش گودبرداري پهنهدار یا دیافراگمی
در روش گودبرداری پهنهدار استفاده از دیافراگم یک اصل اساسی است. دیافراگم نقش دیوار نگهدارنده را در این روش بر عهده میگیرد. پیمانکاران و مجریان پروژههای عمرانی برای کاهش انحراف دیوارههای طویلتر از این روش استفاده میکنند. برای این کار باید ناحیه گودبرداری را به مناطق کوچکی تقسیم کرد تا شکل دیواره دهانه تغییر کند و کوتاه بودن آن نسبت به دیواره جبران شود. افزایش ایمنی، سرعت اجرای فرایند گودبرداری، کاربرد دومنظوره بهعنوان دیوار حائل همیشگی و سازه نگهبان موقت، قابل استفاده برای حفاریهای و گودهای با طول زیاد از جمله مهمترین مزایای روش گودبرداری پهنهدار هستند.
بهطورکلی مراحل اجرای روش دیافراگمی گودبرداری عمیق به صورت زیر هستند:
مراحل اجرای سازه نگهبان دیوار دیافراگمی عبارتاند از:
- حفر مکان دیوار نگهبان
- ترکیب همزمان گل بنتونیت، سیمان و مواد پلیمری برای محافظت از ریزش خاک دیوارهای حفاری شده
- قرار دادن آرماتوربندیهای دیوار در داخل محل کنده شده
- شروع فرایند بتنریزی با تنهای روان و ایجاد دیوارهای دیافراگمی پشت سر هم
ماشینآلات مورد نیاز برای اجرای خاکبرداری عمودی
انتخاب ماشینآلات مناسب برای اجرای فرایند گودبرداری عمیق تا حد قابل توجهی به عمق گود، شرایط سازه، موقعیت مکانی اجرای پروژه، نیاز ساختوساز و روش گودبرداری بستگی دارد. بااینحال ماشینآلات مکانیکی و پیشرفتهای برای این کار مورد استفاده قرار میگیرند.
این تجهیزات عبارتاند از:
- بیل مکانیکی (Power Shovel)
- بولدوزر (Bull Dozer)
- انگلدوزر (Angle Dozer)
- دراگلین (Dragline)
- کلامشل (Clamshell)
- بیل بکهو (Backhoe)
- مینی بیل
- بایکت
- بیل دکل بلند
- جرثقیل و باکت
- تاور کرین (Tower Crane)
- بادسون
- خاور
- کامیون تک و جفت
تهران پی گستر؛ پیمانکار معتبر اجرای انواع روشهای خاکبرداری
انتخاب مجموعهای متخصص که به فرایندهای اجرای گودبرداری عمیق آشنایی کاملی داشته باشد، در کاهش هزینهها و افزایش دوام سازهها نقش مهمی دارد. تهران پی گستر یکی از برترین پیمانکاران استان تهران است که با استفاده از تجهیزات پیشرفته انواع روشهای خاکبرداری عمودی و افقی را برای احداث ساختمانها و برجها به کار میگیرد. شما میتوانید برای آشنایی با خدمات تهران پی گستر و کسب اطلاعات بیشتر درباره فرایندهای خاکبرداری و گودبرداری با کارشناسان سایت ما در ارتباط باشید.