گودبرداری به روش مهار متقابل؛ مناسب برای گودهایی با عرض کم
گودبرداری (excavation) یکی از اولین مراحل اجرایی در پروژههای عمرانی است که نحوه اجرای آن میتواند به صورت مستقیم روی تمامی مراحل پروژه اثرگذار باشد. به دلیل متفاوت بودن شرایط هر پروژه، برای اجرای عملیات گودبرداری معمولا از روشهای مختلفی استفاده میشود. به عنوان مثال، برای حفر گودهایی با عرض کم و ارتفاع زیاد، باید به سراغ گودبرداری به روش مهار متقابل رفت. در محیطهای شهری که به دلیل کمبود فضا امکان حفر گودهای عریض برای اجرای پروژههای ساختمانی وجود ندارد، میتوان از روش مهار متقابل یا استرات استفاده کرد. در این مطلب، قصد داریم تا شما را با مزایا، معایب، روش طراحی و اجرای روش استرات یا مهار متقابل آشنا کنیم.
گودبرداری به روش مهار متقابل چیست؟
همانطور که میدانید، برای اجرای پروژههای عمرانی و ساخت انواع سازه شما در گام اول نیاز به حفر گود برای ایجاد فونداسیون سازه را دارید. گودبرداری نیز درست مانند سایر مراحل احداث سازهها اصول خاص خود را دارد. یکی از مهمترین اصول برای حفر گود ساختمان انتخاب روش مناسب برای پایدارسازی گود است.
به زبان ساده، گودبرداری به روش مهار متقابل یکی از روشهای متداول برای پایدارسازی گود به شمار میآید که تا پایان فرایند ساخت سازه به واسطه سیستم مهاربندی خود میتواند از سازه پشتیبانی کند. معمولا در محیطهای شهری امکان حفر گودهای عریض وجود ندارد. زیرا میزان تراکم در محیطهای شهری بسیار بالا است. به همین علت مهندسان عمران و پیمانکاران پروژههای ساختمانی برای حفر گودهایی با عرض کم به سراغ استفاده از روش مهار متقابل یا استرات میروند.
روش استرات برای حفر گودهای عمیق با عرض کمتر از 10 متر مورد استفاده قرار میگیرد. در واقع در مواردی که امکان نصب تای بک در گودهای کمعرض برای ما فراهم نباشد، میتوانیم به سراغ روش مهار متقابل برویم. یکی از مهمترین نکاتی که در هنگام طراحی این روش مهاربندی و گودبرداری ساختمان به آن توجه میشود، پدیده کمانش است. همچنین برای طراحی اعضای فولادی افقی و عمودی مهندسان و پیمانکاران پروژه باید به آییننامههای مربوط به سازههای فولادی مراجعه کنند.
استرات یا عضو فشاری چیست؟
در گودبرداری به روش مهار متقابل به منظور تثبیت گودهای حفاریشده باید به سراغ استفاده از مهاربند مناسب رفت. به مهاربندهای مورد استفاده در این روش، به اصطلاح استرات یا عضو فشاری گفته میشود. در این روش معمولا مهندسان عمران از تیرآهن یا لولهها به عنوان استرات یا عضو فشاری استفاده میکنند. عضو فشاری یا استرات وظیفه انتقال فشار خاک از یک دیوار به دیوار دیگر را برعهده دارد. این استراتها معمولا بر روی تعدادی تیرآهن افقی یا Wale Beam نصب میشوند که بار استرات را روی دیوار دیافراگم توزیع میکنند. معمولا فاصله استرات در جهت افقی و عمودی نزدیک به 5/4 متر (15 فوت) در نظر گرفته میشود.
یکی از مسائل مهم در استراتها یا اعضای فشاری، محاسبه بار وارد بر این اعضا است. برای محاسبه بار واردشده به این اعضا میتوان از دستگاه کرنشسنج استفاده کرد. در صورتی که امکان استفاده از دستگاه کرنشسنج برای ما فراهم نباشد، میتوان به کمک معادلات الاستیسیته و اندازهگیری میزان افزایش جدایی میان تیرآهنهای افقی و استرات، مقدار بار واردشده به این اعضا را تخمین زد.
یکی از نکات مهمی که در هنگام اجرای پروژههای ساختمانی باید به آن توجه داشت، این است که اجرای استرات یا اعضای فشاری به عنوان اعضای پیشبارگیر باید از اغاز پروژه در دستور کار قرار بگیرد. استفاده از این اعضا برای به حداقل رساندن میزان حرکات دیوارهها به نوعی استاندارد تبدیل شده است. در صورتی که استراتها در همان مرحله اولیه اجرا نشوند، با پیشرفت فرایند حفر گود و افزایش عمق، حرکت خاک افزایش پیدا میکند. بنابراین در چنین شرایطی اگر فاصله موجود میان چاهکها زیاد باشد، این احتمال وجود دارد که پایهها تحتتاثیر وزن خود خم شوند.
اصول طراحی گود به روش مهار متقابل
امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ورود نرمافزارها و سیستمهای پیشرفته این امکان برای مهندسان عمران ایجاد شده است که پیش از اجرای پروژه به صورت عملی، مراحل اجرای آن را در نرمافزارهای مختلف طراحی و شبیهسازی کنند. به منظور شبیهسازی و طراحی گودبرداری به روش مهار متقابل، مهندسان عمران باید با استفاده از نرمافزارهای دو بعدی و سه بعدی به محاسبه و آنالیز نیروهای واردشده بر اعضای عمودی و افقی بپردازند. سپس مهندسان باید به سراغ کنترل حالتهای حدی نهایی بروند و به این صورت اعضای مورد استفاده در این روش مهاربندی را مطابق آییننامهها و استانداردهای تعیینشده طراحی کنند.
همانطور که اشاره کردیم، یکی از مهمترین عواملی که در طراحی و شبیهسازی این روش حفر گود مورد توجه قرار میگیرد، پدیده کمانش است. در صورتی که برای طراحی و شبیهسازی فرایند حفر گود در روش استرات به کمک نیاز دارید، به شما پیشنهاد میکنیم که از یک مهندس عمران باتجربه که در زمینه طراحی گود سابقه درخشانی دارد، کمک بگیرید.
مزایا و معایب حفر گود با روش استرات
افرادی که مدیریت پروژههای عمرانی یا ساختمانی را برعهده دارند، پیش از تعیین روش مناسب برای حفر گود در محل اجرای پروژه به بررسی مزایا و معایب روشهای موجود برای انجام این کار میپردازند. مقایسه مزایا و معایب روشهای موجود برای حفر گود مورد نظر، میتواند در تصمیمگیری و انتخاب روش مناسب به مدیر پروژه کمک کند. همانطور که اشاره کردیم، گودبرداری به روش مهار متقابل بیشتر در مناطق شهری که امکان حفر گودهای عریض برای ما وجود ندارد، مورد استفاده قرار میگیرد. مزایا و معایب گودبرداری متقابل شامل موارد متعددی میشوند که هر یک از آنها میتوانند نقش مهمی را در حفر گود ایفا کنند.
مهمترین مزایای حفر گود با روش استرات عبارتند از:
- امکان محدودسازی تغییرشکل
- بهترین گزینه برای حفر گودهای عمیق در مناطق پرتراکم شهری
- امکان بازیافت و استفاده مجدد از اعضای افقی
- انطباق و سازگاری روش مهار متقابل با روشهای زهکشی
- میزان کارایی این روش به نوع و جنس خاک وابسته نیست و بر روی انواع مختلف جنس خاک قابل اجرا است
- امکان اجرای این روش گودبرداری بدون نیاز به کسب اجازه از همسایهها
البته باید به این نکته اشاره کرد که حفر گود با روش استرات در کنار تمامی مزایای فوقالعاده خود معایبی نیز دارد. به عنوان مثال، شما برای اجرای پروژههای ساختمانی که هندسه نامنظمی دارند، با محدودیتهایی مواجه خواهید شد. از طرف دیگر حفر گود با روش استرات باعث کاهش سرعت پیشرفت پروژهها میشود و شما نمیتوانید پس از پایان مراحل گودبرداری یا در هنگام احداث پروژه عمق گود ایجادشده به کمک این روش را افزایش دهید. همچنین برای اجرای دقیق و اصولی این روش حفر گود شما باید به سراغ استخدام نیروهای متخصص و مجرب بروید.
مراحل اجرای گودبرداری به روش مهار متقابل
پس از این که گودبرداری به روش مهار متقابل به عنوان روش مورد نظر برای حفر گود انتخاب شد، باید به سراغ مراحل اجرای آن رفت. از انجا که روش اجرای گودبرداری مهار متقابل بسیار حساس است، شما برای اجرای صحیح حفر گود با استفاده از روش استرات باید به سراغ استخدام نیروهای متخصص و باتجربه بروید.
در واقع شما باید نیروهایی را برای پیشبرد پروژه استخدام کنید که بتوانند مهارها و اتصالات را به درستی اجرا کنند و همچنین در بحث کنترل کیفی عملکرد مناسبی داشته باشند. در ادامه با مراحل اجرا و حفر گود با روش استرات آشنا میشویم.
حفر چاهک در اطراف گود اصلی
پس از حفر Cantilever اولیه که معمولا با برش V شکل حفر میشود، پیمانکاران پروژه باید به سراغ حفر تعدادی چاهک در اطراف گود اصلی بروند. این چاهکها باید در فواصل معینی از یکدیگر با دقت بسیار بالا حفر شوند. برای جانمایی صحیح چاهکها باید به سراغ نقشهبرداری دقیق و تعیین نقاط مناسب به براساس نقشهها رفت. عمق چاهکهای حفرشده در اطراف گود اصلی باید کمی از عمق گود بیشتر باشد تا بتوان پروفیلهای فولادی مورد استفاده برای گودبرداری با روش استرات را به درستی نصب کرد. فراموش نکنید که تمامی مراحل حفر چاهک باید توسط افراد متخصص انجام شود.
نصب پروفیلهای فولادی عمودی در داخل چاهکها
در فرایند گودبرداری به روش مهار متقابل، پس از حفر چاهکها در اطراف گود اصلی نوبت به نصب و اجرای پروفیلهای فولادی میرسد. در این مرحله، ابتدا باید به سراغ نصب و اجرای اعضای عمودی و سپس به سراغ اعضای فولادی افقی رفت. برای مصبو اجرای اعضای عمودی باید براساس محاسبات و نقشههای اجرایی از پیش طراحیشده استفاده کرد. اعضای فولادی به صورت عمودی در داخل چاهکها قرار گرفته و در گام بعدی به طور کامل به دیواره چاهکها متصل میشوند. پس از قرارگیری صحیح اعضای عمودی در چاهکها میتوان فرایند بتنریزی ریشه اعضای فولادی عمودی را آغاز کرد.
طول پروفیلهای عمودی معمولا به گونهای طراحی میشوند که قسمت انتهایی آنها تا حدودی با تراز بالای گود فاصله داشته باشد. به این صورت میتوان قسمت انتهایی اعضای عمودی را با استفاده از تیرها و خرپاها به یکدیگر جوش داد. انجام این کار به افرایش پایداری اعضای عمودی کمک میکند.
نصب اعضای فولادی عمودی
پس از این که مراحل نصب و اجرای اعضای عمودی در گودبرداری به روش مهار متقابل با موفقیت به پایان رسید، پیمانکار به سراغ نصب و اجرای اعضای فولادی افقی خواهد رفت. برای نصب اعضای افقی میتوان از تیرهای IPE، انواع لوله و … استفاده کرد. اعضای افقی معمولا به کمک ورقهای فولادی به پروفیلهای فولادی عمودی جوش داده میشوند.
یکی از مشکلاتی که معمولا پس از نصب اعضای افقی به وجود میآید، بحث ریزش موضعی است. به منظور جلوگیری از وقوع ریزش موضعی، پیشنهاد میشود که در بین پروفیلهای فولادی عمودی از متریالها و مصالح مختلفی مانند تیرهای چوبی، شاتکریت، توری فولادی و … استفاده کنید. از طرف دیگر پیمانکار باید به کمک روشهای عملی از ایجاد کمانش در اعضای افقی جلوگیری کند. برای این منظور، پیمانکاران و مهندسان عمران معمولا به سراغ استفاده از Cache میروند.
شروع عملیات گودبرداری
پس از پایان مراحل نصب و اجرای اعضای افقی میتوان فرایند گودبرداری به روش مهار متقابل را آغاز کرد. زیرا فرایند پایدارسازی گود با موفقیت به پایان رسیده است. توجه داشته باشید که برای حفر گود در مناطقی که دارای خاک سست و دانهای هستند، باید احتیاط بیشتری را به خرج داد. همچنین پیشنهاد میشود که برای اجرای پروژه حفر گود با روش استرات در مناطقی که خاک سستی دارند، حتما در بین پروفیلهای عمودی از تیرهای چوبی یا سایر مصالح مناسب استفاده کنید.
عوامل موثر بر هزینه حفر گود با روش استرات
یکی از دغدغههای اصلی افرادی که در حوزه ساخت و اجرای پروژههای عمرانی و ساختمانی فعالیت میکنند، صرفهجویی و کاهش هزینهها در مراحل مختلف اجرای پروژه است. گودبرداری نیز از این قاعده جدا نیست و مدیران پروژههای ساختمانی به دنبال پیدا کردن روشهای برای کاهش هزینه حفر گود هستند. عوامل متعددی وجود دارند که میتوانند به صورت مستقیم هزینه گودبرداری مهار متقابل را تحت تاثیر خود قرار دهند.
مهمترین عواملی که میتوانند باعث افزایش یا کاهش هزینه حفر گود با روش استرات شوند، عبارتند از:
- هزینه مربوط به شبیهسازی و طراحی گود توسط مهندس عمران
- تعداد چاهکهای مورد نیاز برای حفر گود
- تعداد و نوع اعضای افقی و عمودی مورد استفاده در روش مهار متقابل
- میزان سختی خاک
- محل احداث پروژه
اجرای گودبرداری با خدمات مجموعه تهران پی گستر
در محیطهای شهری به دلیل کمبود فضا و تراکم بالای ساختمانها، پیمانکاران پروژههای عمرانی معمولا برای گودبرداری با محدودیتهای زیادی مواجه میشوند. یکی از بهترین روشهایی که برای حفر گود با عرض کم در مناطق شهری وجود دارد، گودبرداری به روش مهار متقابل است. استفاده از این روش امکان پایدارسازی و حفر گودهای کمعرض و عمیق بدون نیاز به کسب اجازه از همسایهها را برای کارفرمای پروژه فراهم میکند.
تهران پی گستر به عنوان یکی از برترین مجموعههای فنی و مهندسی فعال در زمینه گودبرداری عمیق در مناطق مختلف شهر تهران شناخته میشود. در صورتی که برای اجرای فرایند حفر گود با مشکل مواجه شدهاید، میتوانید برای برخورداری از مجموعه تهران پی گستر با کارشناسان ما تماس بگیرید.
سوالات متداول
حفر گود با روش استرات چه تفاوتی با روش خرپایی دارد؟
در روش خرپایی معمولا برای پایدارسازی گود از خرپاهای مایل استفاده میشود. اما در مهاربندی متقابل تنها از اعضای افقی و عمودی استفاده میشود.
چرا در روش استرات باید از دستک استفاده کرد؟
استفاده از دستکها به مهار کردن فشار واردشده از طرف خاک به اعضا کمک میکند.
چرا در حفر گودهای عمیق باید از پروفیلهای فولادی سنگین استفاده کرد؟
از انجا که در اعماق بیشتر میزان لنگر خمشی اعمالشده به شمعها افزایش پیدا میکند، باید به سراغ استفاده از پروفیلهای سنگینتر رفت.