گودبرداری به روش مهار متقابل تهران
یکی دیگر از روش های پایدار سازی در گودبرداری ساختمان، پایدار سازی به روش مهار متقابل می باشد. مهار متقابل یا استرات از جمله روش های پایدار سازی برای نگهداری و حفظ دیواره های گود و برای جلوگیری از تغییر جابجایی و همچنین ریزش گود استفاده می شود.
اصول طراحی و اجرای مهار متقابل
برای طراحی و اجرای سیستم مهار متقابل، چندین عامل باید مورد توجه قرار گیرد. این عوامل شامل موارد زیر هستند:
بررسی شرایط زمینشناسی: بررسی دقیق شرایط زمینشناسی محل گودبرداری از اهمیت بالایی برخوردار است. این بررسیها شامل مطالعه نوع خاک، سطح آب زیرزمینی، و وجود لایههای ضعیف یا متراکم در عمقهای مختلف میشود.
انتخاب نوع استرات: انتخاب نوع و جنس استراتها بسته به شرایط محل، عمق گود، و نیروهای وارد بر دیوارهها متفاوت است. استراتها معمولاً از فولاد، بتن پیشتنیده، یا مواد ترکیبی ساخته میشوند.
محاسبه نیروهای وارد بر دیوارهها: برای طراحی دقیق سیستم مهار، باید نیروهای وارد بر دیوارهها محاسبه شود. این نیروها شامل نیروهای افقی ناشی از فشار خاک و آب زیرزمینی و همچنین نیروهای عمودی ناشی از وزن سازههای مجاور است.
طراحی اتصالات: اتصالات بین استراتها و دیوارههای گود باید به گونهای طراحی شوند که بتوانند نیروهای وارد را به خوبی منتقل کنند. این اتصالات معمولاً به صورت جوشی یا پیچی اجرا میشوند.
نظارت و کنترل کیفیت: در طول اجرای سیستم مهار متقابل، نظارت و کنترل کیفیت بسیار مهم است. استفاده از مواد با کیفیت، اجرای دقیق اتصالات، و نظارت بر عملیات اجرایی از جمله مواردی است که باید مورد توجه قرار گیرد.
خاکبرداری در این روش پایدار سازی همانند دیگر روش های پایدارسازی، حسن ها و چالش های خود را نیز دارد.
در این روش نیز مانند روش های دیگر بعد از انجام عملیات تخریب بیل مکانیکی در محل پروژه حاضر می شود و نسبت به بارگیری و حمل نخاله های مازاد از تخریب اقدامات لازم را به عمل می آورد. انجام عملیات خاکی در این روش در مرحله اول تا تراز زیر فونداسیون پی ساختمان قدیمی انجام خواهد شد و بعد از تخریب فونداسیون و بارگیری و رسیدن به خاک بکر، بستر را جهت مستقر شدن اکیپ های حفاری چاه مسطح می کنند و بیل مکانیکی در مرحله اول از پروژه خارج خواهد شد.
(لازم به ذکر است که در پروژه هایی که در بنای قدیمی خود دارای زیر زمین بوده و پی ساختمان های مجاور بالا تر از سطح زیر زمین فوق باشند طبق نظر تیم کارفرمایی و تیم پایدار سازی اقدام به حذف فنداسیون خواهد شد تا حدالامکان خطرات ناشی از اختلاف ارتفاع را کم و از اسیب رسیدن به ملک مجاور جلوگیری نماییم )
بعد از این که بیل مکانیکی از محل پروژه خارج شد، پیمانکار پایدارسازی، اکیپ های حفاری چاه خود را در محل پروژه مستقر می کنند. و اکیپ های حفاری فعالیت خود را شروع می کنند.
در بسیاری از مواقع، در زمان حفاری چاه حجم خاک بیش از حد در محل پروژه دپو می شود و می تواند مانع از پیشروی عملیات حفاری چاه شود در این مرحله، کارفرما می بایست از پیمانکار درخواست نماید که توسط بیل مکانیکی یا مینی بیل مکانیکی یا بابکت بسته به میزان حجم خاک، خاک را از محل پروژه بارگیری و آن محل را مجددا تسطیح و بستر را جهت دپو خاک آماده کند.
بعد از انجام عملیات چاه کنی، می بایست اعضا قائم را توسط تیم جوشکاری آماده سازیم و سبد شمع را به آنها متصل کنیم؛ بعضا بسیاری از کارفرما ها برای اینکه هزینه نصب و اجرای اعضا قائم را بهینه تر کنند از جرثقیل استفاده نمی کنند و از پیمانکار می خواهند که توسط بیل مکانیکی اعضا قائم را در درون چاه ها قرار داده و آنها را بتن ریزی کنند. در این روش بیل مکانیکی توانایی اجرای شمع ها با ارتفاع حدود 8 الی 9 متر را دارد ولی در ارتفاعات بالاتر به حدود 12 الی 14 متر می بایست پیمانکار و اپراتور بیل مکانیکی دارای مهارت بسیار زیاد باشند که بدون خطر آفرینی و آسیب رساندن به بیل مکانیکی یا ملاک های مجاور این اقدام را انجام دهند ولی این اقدام اصولی نمی باشد زیرا بیل مکانیکی توانایی قرار دادن شمع و ستون در اکس خود را ندارد.اصولی ترین روش نصب مقاطع توسط جرثقیل یا تناژ مورد نیاز و مناسب با وزن مقاطع می باشد که بدون خسارت جانی و مالی این نصب ها انجام شوند.
بعد از نصب مقاطع قائم عملیات خاکبرداری به صورت فیزیکی شروع می شود و در مرحله اول پیمانکار می بایست قسمت میانی پروژه را با ارتفاع 2، 4، 6، ارتفاعی که مدنظر تیم پایدار سازی می باشد خاکبرداری نماید و در اطراف برم ها و پاشنه خاکی هایی نگهداری نمایند.
بعد از اولین مرحله خاکبرداری و پایین بردن تراز محل گودبرداری، در شیفت روز تیم پایدار سازی و تیم پیمانکار خاک اقدام به شروع عملیات پنل برداری می کنند در این مرحله که بیل مکانیکی پاشنه های خاکی را به صورت دندان موشی و یا با حسب نظر تیم پایدار سازی اقدام به انجام عملیات پنل برداری می نماید ، تیم پایدار سازی نیز می بایست دیواره ها را به صورت دستی رگلاژ و مش بندی و شاترکریت نماید.
بعد از پیشرفت چند مرحله از عملیات خاکبرداری و پایدار سازی، نوبت به مرحله نصب استرات ها توسط بیل مکانیکی فرا می رسد که مهار ها بعد از انجام عملیات جوشکاری توسط بیل مکانیکی و در محل خود جای گذاری می شوند. بعد از جای گذاری توسط بیل مکانیکی، تیم جوشکاری آنها را محکم و جوش آنها را به پایان می رساند.
(لازم به ذکر است در پروژه هایی که از مینی بیل مکانیکی استفاده میشود میبایست توانایی مینی بیل را برای بلند کردن استرات ها در نظر گرفت زیرا اگر مینی بیل توانایی بلند کردن استرات را نداشته باشد میتواند باعث بروز حادثه شود)
نصب استرات ها باید از جهت مخالف پروژه و جهت مخالف خروجی خاک یا همان رمپ خاکی باشد، که این امر از فعالیت بیل مکانیکی در زمان خاکبرداری و در زمان پنل برداری جلوگیری ننماید.
در پروژه هایی که پایدار سازی آنها به روش مهار متقابل می باشد، می بایست نصب استرات ها به شکلی باشد که تمامی ابعاد پروژه را بتوان توسط بیل مکانیکی سایز استاندارد، پنل برداری و خاکبرداری کرد. در صورتی که محل پروژه با ابعاد کوچک و عمق کمی وجود دارد، باید عملکرد به شکلی باشد که حدود 90% انجام عملیات خاکبرداری انجام عملیات پایدار سازی توسط بیل مکانیکی سایز بزرگ انجام شود و 10% باقی مانده را از مینی بیل استفاده کرد
در بسیاری از پروژه ها دیده شده به دلیل نصب بی رویه و غیر اصولی استرارت ها در زمان های نامناسب، فعالیت بیل مکانیکی در محل پروژه کاملا مختل شده و همین امر باعث می شود که بیل مکانیکی از پروژه خارج شود و ادامه عملیات خاکبرداری و پنل برداری توسط مینی بیل مکانیکی انجام شود. ورود مینی بیل مکانیکی در زمانی که حجم خاک زیادی در محل پروژه باقی مانده باشد می تواند هم زمان زیادی با کارفرما و پیمانکار تحمیل کند و همچنین هزینه عملیات خاکی را به شدت افزایش دهد.
از دلایل استفاده از این روش پایدار سازی، می توان به عدم اجازه همسایگان مجاور اشاره کرد این روش نیز مانند روش سازه نگهبان خرپایی اعضای عمودی در فواصل معین نصب می شوند و سپس با قرار دادن عضو های افقی بین این اعضای عمودی عملیات پایدار سازی را انجام می دهند. در گود برداری با عرض کم به علت کم بود فضای اجرای عضو مایل خرپایه عملا روش سازه نگهبان خرپایی منتفی است و روش مهار متقابل جایگزین بسیار مناسبی برای جایگزینی می باشد.
در زمان نصب استرات ها توسط بیل مکانیکی، باید تمهیدات لازم جهت ایمنی نفرات، ایمنی بیل مکانیکی، ایمنی ملک و عدم برخورد استرات با ملک مجاور و سازه موجود را در دستور کار قرار داد. و این مورد یکی از حساس ترین مورد ها در زمان اجرای این روش پایدار سازی می باشد.
در زمان طراحی پایدار سازی مهار متقابل، نحوه چینش استرات ها باید به شکلی باشد که از ورودی گود که محل خروج خاک می باشد، به فاصله 8 متر جهت پایین و بالا آمدن دکل بیل مکانیکی بوم بلند فضا وجود داشته باشد.
بعد از انجام عملیات چاه کنی، می بایست اعضا قائم را توسط تیم جوشکاری آماده سازیم و سبد شمع را به آنها متصل کنیم؛ بعضا بسیاری از کارفرما ها برای اینکه هزینه نصب و اجرای اعضا قائم را بهینه تر کنند از جرثقیل استفاده نمی کنند و از پیمانکار می خواهند که توسط بیل مکانیکی اعضا قائم را در درون چاه ها قرار داده و آنها را بتن ریزی کنند. در این روش بیل مکانیکی توانایی اجرای شمع ها با ارتفاع حدود 8 الی 9 متر را دارد ولی در ارتفاعات بالاتر به حدود 12 الی 14 متر می بایست پیمانکار و اپراتور بیل مکانیکی دارای مهارت بسیار زیاد باشند که بدون خطر آفرینی و آسیب رساندن به بیل مکانیکی یا ملاک های مجاور این اقدام را انجام دهند ولی این اقدام اصولی نمی باشد زیرا بیل مکانیکی توانایی قرار دادن شمع و ستون در اکس خود را ندارد.اصولی ترین روش نصب مقاطع توسط جرثقیل یا تناژ مورد نیاز و مناسب با وزن مقاطع می باشد که بدون خسارت جانی و مالی این نصب ها انجام شوند.
بعد از نصب مقاطع قائم عملیات خاکبرداری به صورت فیزیکی شروع می شود و در مرحله اول پیمانکار می بایست قسمت میانی پروژه را با ارتفاع 2، 4، 6، ارتفاعی که مدنظر تیم پایدار سازی می باشد خاکبرداری نماید و در اطراف برم ها و پاشنه خاکی هایی نگهداری نمایند.
بعد از اولین مرحله خاکبرداری و پایین بردن تراز محل گودبرداری، در شیفت روز تیم پایدار سازی و تیم پیمانکار خاک اقدام به شروع عملیات پنل برداری می کنند در این مرحله که بیل مکانیکی پاشنه های خاکی را به صورت دندان موشی و یا با حسب نظر تیم پایدار سازی اقدام به انجام عملیات پنل برداری می نماید ، تیم پایدار سازی نیز می بایست دیواره ها را به صورت دستی رگلاژ و مش بندی و شاترکریت نماید.
بعد از پیشرفت چند مرحله از عملیات خاکبرداری و پایدار سازی، نوبت به مرحله نصب استرات ها توسط بیل مکانیکی فرا می رسد که مهار ها بعد از انجام عملیات جوشکاری توسط بیل مکانیکی و در محل خود جای گذاری می شوند. بعد از جای گذاری توسط بیل مکانیکی، تیم جوشکاری آنها را محکم و جوش آنها را به پایان می رساند.
(لازم به ذکر است در پروژه هایی که از مینی بیل مکانیکی استفاده میشود میبایست توانایی مینی بیل را برای بلند کردن استرات ها در نظر گرفت زیرا اگر مینی بیل توانایی بلند کردن استرات را نداشته باشد میتواند باعث بروز حادثه شود)
نصب استرات ها باید از جهت مخالف پروژه و جهت مخالف خروجی خاک یا همان رمپ خاکی باشد، که این امر از فعالیت بیل مکانیکی در زمان خاکبرداری و در زمان پنل برداری جلوگیری ننماید.
در پروژه هایی که پایدار سازی آنها به روش مهار متقابل می باشد، می بایست نصب استرات ها به شکلی باشد که تمامی ابعاد پروژه را بتوان توسط بیل مکانیکی سایز استاندارد، پنل برداری و خاکبرداری کرد. در صورتی که محل پروژه با ابعاد کوچک و عمق کمی وجود دارد، باید عملکرد به شکلی باشد که حدود 90% انجام عملیات خاکبرداری انجام عملیات پایدار سازی توسط بیل مکانیکی سایز بزرگ انجام شود و 10% باقی مانده را از مینی بیل استفاده کرد.
در بسیاری از پروژه ها دیده شده به دلیل نصب بی رویه و غیر اصولی استرارت ها در زمان های نامناسب، فعالیت بیل مکانیکی در محل پروژه کاملا مختل شده و همین امر باعث می شود که بیل مکانیکی از پروژه خارج شود و ادامه عملیات خاکبرداری و پنل برداری توسط مینی بیل مکانیکی انجام شود. ورود مینی بیل مکانیکی در زمانی که حجم خاک زیادی در محل پروژه باقی مانده باشد می تواند هم زمان زیادی با کارفرما و پیمانکار تحمیل کند و همچنین هزینه عملیات خاکی را به شدت افزایش دهد.
از دلایل استفاده از این روش پایدار سازی، می توان به عدم اجازه همسایگان مجاور اشاره کرد این روش نیز مانند روش سازه نگهبان خرپایی اعضای عمودی در فواصل معین نصب می شوند و سپس با قرار دادن عضو های افقی بین این اعضای عمودی عملیات پایدار سازی را انجام می دهند. در گود برداری با عرض کم به علت کم بود فضای اجرای عضو مایل خرپایه عملا روش سازه نگهبان خرپایی منتفی است و روش مهار متقابل جایگزین بسیار مناسبی برای جایگزینی می باشد.
در زمان نصب استرات ها توسط بیل مکانیکی، باید تمهیدات لازم جهت ایمنی نفرات، ایمنی بیل مکانیکی، ایمنی ملک و عدم برخورد استرات با ملک مجاور و سازه موجود را در دستور کار قرار داد. و این مورد یکی از حساس ترین مورد ها در زمان اجرای این روش پایدار سازی می باشد.
در زمان طراحی پایدار سازی مهار متقابل، نحوه چینش استرات ها باید به شکلی باشد که از ورودی گود که محل خروج خاک می باشد، به فاصله 8 متر جهت پایین و بالا آمدن دکل بیل مکانیکی بوم بلند فضا وجود داشته باشد.
نکات کلیدی در اجرای مهار متقابل
تحلیل دقیق شرایط زمینشناسی: پیش از شروع هر گونه عملیات اجرایی، باید شرایط زمینشناسی محل به دقت بررسی شود.
استفاده از تجهیزات مناسب: استفاده از تجهیزات مناسب و با کیفیت برای اجرای سیستم مهار بسیار مهم است.
نظارت مستمر: نظارت مستمر بر عملیات اجرایی و کنترل کیفیت مواد و اتصالات از اهمیت بالایی برخوردار است.
آموزش و تخصص نیروی کار: نیروی کار باید دارای آموزش و تخصص کافی در زمینه اجرای سیستمهای پایدارسازی باشد.
مزایای روش مهار متقابل یا استرات
کارایی بالا: روش مهار متقابل از کارایی بالایی برخوردار است و میتواند پایداری دیوارههای گود را به خوبی تأمین کند.
انعطافپذیری: این روش قابلیت اجرا در انواع مختلف خاک و شرایط زمینشناسی را دارد.
سرعت اجرا: اجرای سیستم مهار متقابل نسبت به برخی روشهای دیگر سریعتر است و میتواند در کاهش زمان کلی پروژه موثر باشد.
معایب روش مهار متقابل یا استرات
هزینه بالا: هزینه اجرای سیستم مهار متقابل نسبت به برخی روشهای دیگر ممکن است بیشتر باشد.
نیاز به تخصص: اجرای این روش نیاز به تخصص و تجربه کافی در زمینه طراحی و اجرای سیستمهای پایدارسازی دارد.
محدودیت در فضای شهری: در برخی مناطق شهری که فضا محدود است، استفاده از استراتها ممکن است با مشکلاتی مواجه شود.
مقایسه روش مار متقابل با سایر روشهای پایدارسازی
روش مهار متقابل در مقایسه با سایر روشهای پایدارسازی مانند دیوارهای حائل، میخکوبی، و استفاده از سیستمهای جت گروتینگ دارای ویژگیها و مزایای خاصی است. در این بخش به مقایسه این روشها میپردازیم.
دیوارهای حائل: دیوارهای حائل یکی از روشهای رایج پایدارسازی هستند که معمولاً از بتن یا مواد مشابه ساخته میشوند. این روش نسبت به مهار متقابل از هزینه بیشتری برخوردار است و اجرای آن نیز زمانبرتر است. با این حال، دیوارهای حائل قابلیت تحمل نیروهای بیشتری را دارند و در پروژههای بزرگ و عمقی مورد استفاده قرار میگیرند.
میخکوبی (Nailing): روش میخکوبی شامل کوبیدن میخهای فولادی یا بتن در دیوارههای گود برای افزایش پایداری است. این روش از لحاظ هزینه و سرعت اجرا نسبت به مهار متقابل برتری دارد اما در پروژههای عمیق و پیچیده ممکن است کارایی لازم را نداشته باشد.
جت گروتینگ: سیستم جت گروتینگ شامل تزریق مواد سیمانی به داخل خاک برای ایجاد ستونهای پایدار است.
این روش برای پایداری خاکهای ضعیف و جلوگیری از نشستهای ناگهانی بسیار موثر است اما هزینه اجرای آن بسیار بالا بوده و نیاز به تجهیزات خاصی دارد.
دلایل انتخاب روش استرات یا مهار متقابل نسبت به سایر روش های پایدارسازی
پایدارسازی گود به روش مهار متقابل یکی از روشهای مؤثر و رایج در پروژههای عمرانی به ویژه در مناطق شهری است. انتخاب این روش نسبت به سایر روشهای پایدارسازی به دلایل متعددی انجام میشود که در ادامه به بررسی این دلایل میپردازیم:
- کارایی بالا و پایداری مناسب
یکی از اصلیترین دلایل انتخاب روش مهار متقابل، کارایی بالای آن در پایداری دیوارههای گود است. این روش قادر است نیروهای افقی و جانبی وارد بر دیوارهها را به طور مؤثری به نقاط پشتیبان منتقل کرده و از ریزش و ناپایداری جلوگیری کند. این ویژگی باعث میشود تا این روش در پروژههای حساس و پیچیده شهری که نیاز به پایداری بالایی دارند، گزینهای مناسب باشد.
- انعطافپذیری در شرایط مختلف زمینشناسی
روش مهار متقابل قابلیت اجرا در انواع مختلف خاک و شرایط زمینشناسی را داراست. این روش میتواند در خاکهای نرم، متراکم، رسی و ماسهای به خوبی عمل کند و این انعطافپذیری در شرایط مختلف زمینشناسی یکی از مزایای مهم آن به شمار میرود.
- سرعت بالای اجرا
اجرای سیستم مهار متقابل نسبت به برخی روشهای دیگر پایدارسازی، سریعتر و سادهتر است. این امر باعث میشود تا زمان کلی پروژه کاهش یابد و بهرهوری افزایش یابد. در پروژههای شهری که زمانبندی فشردهای دارند، این ویژگی از اهمیت بالایی برخوردار است.
- کاهش نیاز به فضا
یکی از مزایای دیگر روش مهار متقابل، نیاز کمتر به فضای اجرا در مقایسه با روشهایی مانند دیوارهای حائل است. این ویژگی باعث میشود تا در مناطق شهری که فضا محدود است، این روش به راحتی قابل اجرا باشد و مزاحمتی برای سایر سازهها و زیرساختها ایجاد نکند.
- هزینههای قابل کنترل
هرچند هزینه اولیه اجرای سیستم مهار متقابل ممکن است بالاتر از برخی روشهای دیگر باشد، اما به دلیل سرعت بالای اجرا و کاهش زمان پروژه، هزینههای کلی پروژه کاهش مییابد. علاوه بر این، این روش به تجهیزات پیچیده و ویژهای نیاز ندارد که باعث کاهش هزینههای نگهداری و تعمیرات میشود.
- کاربرد گسترده در پروژههای شهری
روش مهار متقابل به دلیل ویژگیهای خاص خود در پروژههای شهری مانند ساخت مترو، پارکینگهای زیرزمینی، و ساختمانهای بلند مرتبه که نیاز به گودبرداری عمیق دارند، بسیار کاربردی است. این روش میتواند در فضاهای محدود و در شرایطی که سایر روشها قابل اجرا نیستند، به کار گرفته شود.
- کاهش ریسک و افزایش ایمنی
با توجه به کارایی بالای این روش در پایداری دیوارههای گود، ریسکهای مرتبط با ریزش و ناپایداری به میزان قابل توجهی کاهش مییابد. این امر باعث افزایش ایمنی کارگران و همچنین سازههای مجاور میشود.
- تجربه موفق در پروژههای مشابه
بسیاری از پروژههای عمرانی موفق در سراسر جهان از روش مهار متقابل برای پایدارسازی گود استفاده کردهاند. تجربه موفق در پروژههای مشابه و نتایج مثبت حاصل از این روش، یکی از دلایل اصلی انتخاب آن در پروژههای جدید است.