شیوه های پایدارسازی گود و سازه های نگهبان (قسمت چهارم)

شیوه های پایدارسازی گود و سازه های نگهبان نیلینگ یکی از مبحث های مهم و کاربردی می باشد و به این دلیل اهمیت دارد که باید روش مناسب پایدارسازی گود را به درستی انتخاب کنیم و پایدارسازی گود و سازه نگهبان نیلینگ برای پروژه های کوچک نامناسب می باشد دلایل زیادی دارد که یکی از انها می تواند هزینه ای اقتصادی آن باشد که بسیار زیاد می شود با توجه به قیمت نیلینگ بهتر است این روش برای کارهای بزرگ استفاد ه شود.

قسمت اول شیوه های پایدارسازی گود و سازه های نگهبان

قسمت دوم شیوه های پایدارسازی گود و سازه های نگهبان

قسمت سوم شیوه های پایدارسازی گود و سازه های نگهبان

روش پشت بندهای افقی و مایل

روش پشت بند یک روش ساده برای نگهداری و حفاظت دیواره های حاصل از گودبرداری و بمنظور پیشگیری از تغییر مکان های جانبی در گودهایی با عرض کم در محیط های شهری مورد استفاده قرار می گیرند از نقاط ضعف این روش می توان به این مورد اشاره کرد که فضای کاری داخل گود را تا حد قابل توجهی اشغال می کند و برای استفاده از ماشین آلات و تجهیزات مورد نیاز محدودیت هایی را ایجاد می کند که ریسک برخورد با المان ها و به مخاطره انداختن آنها را افزایش می دهد.

شیب پایدار

یکی از مضوعات مهمی که در گود برداری‌ها با آن مواجه هستیم ، نگهداری و محافظت شیروانی‌های خاکی یا دیواره های ترانشه های محیطی گودها، مخصوصا گودهای عمیق و عریض می باشد .در خاک برداری‌هایی با حجم بسیار بالا که مستلزم جابجایی و برداشتن حجم عظیمی از خاک می باشد ، بکارگیری مهاربندی عرضی بصورت عمود بر دیواره بطور معمول از نظر اقتصادی مقرون بصرفه نیست،و در اکثر موارد نیز از نظر اجرایی شدنی و عملی نمی باشد.

در گودبرداری‌هایی که حجم کمتری دارند، استفاده از مهار بندی عرضی یا اجرای دیواره گود بشکل شیبدار و انتخاب یکی از این دو روش در مقام مقایسه به مقدار فضای در دسترس و همینطور ملاحظات اقتصادی وابسته است .

گودبرداری‌های باز و که عرض زیادی دارند امکان دارد برای استفاده دائم و یا به عنوان بخشی از اقدامات اجرایی موقت نیاز باشند .نکته قابل توجه اینکه گودبرداری و مسائل مربوط به آن ،یکی از مسائل مهندسی عمران می باشد و استفاده ازضوابط ویژه دیگر شاخه‌ها از جمله استخراج معادن و مشابه آن بدون اینکه ملاحظات مهندسی عمران در این مورد در نظر گرفته شود ٫ درست نیست و نباید مورد استفاده قرار گیرد .

در کل می‌توان گفت که اجرای گودبرداری‌های موقت بشکل شیبدار چه از لحاظ هزینه مستقیم و چه از لحاظ زمان اجرا ،نسبت به دیگر روش‌های نگهداری خاک از نظر اقتصادی‌ مناسب تر به نظر می رسد . زمانی می توان این گزینه را جزء انتخاب های خود قرار داد که هم امکان اجرای شیب را در داخل زمین مورد نظر وجود داشته باشد و هم دبی آب زیرزمینی که به شیب وارد می‌ گردد کم باشد یا امکان کنترل کردن آن فراهم باشد .

با این تفاسیر برای گرفتن تصمیم در مورد اجرای سازه نگهبان لازم است حتما بر اساس داشتن شناخت و دانش کافی در مورد خاک زیرین و همچنین تحلیل پایداری مناسب خاک اقدام شود و انجام هر اقدامی تنها بر اساس ملاحظات اقتصادی و نیز یک شیب فرضی کار درستی نیست و احتمال شکست پروژه وجود دارد .پایداری شیب خاک‌های دانه ای را می‌توان براحتی و بر اساس زاویه مقاومت برشی ،یعنی زاویه اصطکاک داخلی خاک یا لایه های خاک تعیین نمود .در خاک‌های چسبنده تحکیم عادی یافته ،بمنظور بررسی و تعیین پایداری شیب می‌توان از محاسبات تکراری لنگرهای محرک و مقاوم‌تر گزینه های آزمونی گوناگون سطوح گسیختگی بالقوه بهره برد . لازم است نیروی مقاوم را بر مبنای مقاومت برشی زهکشی نشده سریع خاک در سطح گسیختگی مورد نظر تخمین زد .

بهتر است به منظور پیشگیری از تاثیر دست خوردگی خاک بر روی تعیین مقاومت خاک رسی ، مقاومت برشی این گونه خاک‌ها را به جای آنکه از طریق روش‌های آزمایشگاهی محاسبه کرد در سایت پروژه و با استفاده از آزمون برش پره ای آن را محاسبه نمود . لازم است که در ترانشه های شیبدار که جنس آن از خاک‌های رس بیش تحکیم یافته است انتخاب روش تحلیل بر اساس مدت زمانی که گود در معرض عوامل جوی قرار دارد ، انجام شود . منظور از این کار این است که عامل های از جمله زهکشی و نیز به تعادل رسیدن فشار آب منفذی ناشی از آزاد شدن فشارسربار قائم را محاسبه نمود.

با وجود اینکه از نتایج تحلیل‌های تنش کوثر ، که بر اساس فاکتورهای مقاومت مقاومت برشی زهکش شده ،برای سازه های دائمی از شرایط کاملاً زهکشی شده بهره گرفته می شود، اما چنانچه طراح قصد داشته باشد شیب‌های موقت با عمر کوتاه را بعنوان مثال در شش ماه را بررسی و طراحی نماید برای محاسبه پایداری کوتاه مدت شیب بدون اینکه در مورد سرعت افت فشار آب منفذی اطلاعات داشته باشد با مشکل مواجه خواهد شد. انتخاب زاویه شیب دراین نوع خاک‌های رس،به پیامد های ناشی از گسیختگی و لغزش شیب وابسته است. چنانچه بر اثر لغزش خاک ایمنی کار با خطر مواجه شود می‌توان هزینه اقتصادی تعمیرات شیروانی در صورتی که خاک دچار لغزش شود را تخمین زده و آن را با هزینه حقیقی افزایش شیب که پایداری بیشتری را برای شیب فراهم می کند مقایسه نمود .
از تحقیقات صورت گرفته استباط می شود که 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 ذکر شده می باشد .

در واقع پایداری کوتاه مدت خاک‌های شیروانی خاک‌های رس بیش تحکیم یافته به اقدامات محتاطانه ای وابسته است که با هدف پیشگیری از جریان یافتن آب زیرزمینی در شیب، که از لایه های تراوای بالای خاک رس یا ازبارش باران بر روی شیب ناشی می شود،انجام می شود .

اثرات زیان بار تورم این نوع خاک‌های رس بر روی پایداری آن‌ها،بدلیل رهاشدن فشار ناشی از سربار خاک و نرم شدگی و تورم بعدی خاک بخاطر ورود آب‌های زیرزمینی به درون ترک‌ها و منافذ ترک،دستاویز کافی برای انتخاب روش‌های حفاظتی خاک را مهیا می کند . روش‌های ساده ای وجود دارند که هم بهره وری داشته و هم از نظر اقتصادی مقرون بصرفه است که از جمله آنها می توان به پوشاندن خاک با ورق‌های پلی اتیلن یا پاشیدن بتن ضعیف بر روی سطح شیبدار خاک اشاره نمود.

روش‌های بهبود پایداری شیب ترانشه ها

برای بالابردن سطح پایداری شیب ترانشه ها می‌توان از روش‌های زیر استفاده نمود:

۱) شیب بندی دوباره پروفیل شیروانی ،و سنگین نمودن موضعی پنجه شیروانی با استفاده از یک سکوی شیب بر خاکی با هدف مقابله با لنگر متحرک
۲) تحت کشش قرار دادن خاک بوسیله ی پیچ‌های مهاری سنگ با هدف افزایش تنش موثر روی سطح گسیختگی بالقوه خاک و درنتیجه مقاومت خاک را افزایش می دهد.
۳) سطح های گسیختگی بالقوه خاک با سپرها ،شمع‌های درجا یا ستون‌های اجرا شده به روش تزریق فورانی قطع می شود.
۴) درگیری قائم موثر بر روی سطوح گسیختگی بالقوه خاک ،از طریق کاهش فشار آب منفذی به کمک زهکشی افزایش می یابد.
۵) مقاومت خاک مرکب،با استفاده از شیب بندی مجدد شیروانی و کارگذاری آرماتور در درون خاک و قطع سطوح گسیختگی بالقوه خاک با آرماتورها را بهبود می بخشد.
۶) مهارکوبی در درون خاک و سطوح گسیختگی بالقوه این خاک با این مهارها قطع می گردد.

تقسیم تقریبی تنش در خاک ،بخاطر وزن وارده برسطح خاک

در مواقعی که پروفیل خاک از چند لایه متشکل شده است ،می‌توان برای اینکه ظرفیت باربری خاک تعیین شود ،تاثیر بار وارد بر سطح پروفیل را بر روی یک یا چند تا از لایه‌ها در نظر گرفت .

در موارد اینگونه این امکان وجود ندارد که به طورتقریبی توزیع باری که از مصالحی که در بالای سطح مورد نظر قرار می گیرند را با این فرض در نظر گرفت که کل بار وارد شده بر سطح خاک ،بر روی سطحی توزیع می‌ گردد که شکل آن با شکل سطح بارگذاری شده یکسان می باشد ، اما اندازه های آن با افزایش عمق افزایش می یابد .این مسئله در شکل زیر کاملا قابل مشاهده می باشد.

تقسیم تقریبی تنش قائم که از بارگذاری وارد بر سطح خاک ناشی می شود

در تصویر مشاهده می کنید که ابعاد سطح بارگذاری شده فوقانیB*L می باشد . فرض بر این است که در عمقZ کل بار بصورت یکنواخت بر روی سطح به ((L+Z)*(B+Z)) پخش می‌گردد .در شکل زیر می توان ارتباط بین توزیع تقریبی تنش حاصل از روش فوق ،و توزیع تنش دقیق را بطور کامل مشاهده نمود.همانگونه که در این شکل دیده می شود یک بار یکنواخت با شدتP بر روی سطح مربعی بالایی به بعد B وارد می شود .در بخش پایین شکل می توان ،توزیع تنش قائم در عمقB از سطح ،با توزیع‌های تقریبی و دقیق را مشاهده کرد و با یکدیگر مقایسه نمود .با بالا رفتن نسبت عمق به بعد سطح بارگذاری شده از تفاوت بین این دو روش کاسته می شود .

روش بالا با عنوان روش۲:۱ شناخته می شود . تعدادی نیز معتقد هستند که ناحیه تنش را با زاویه خط مایل نسبت به امتداد قائم بین ۳۰ تا ۴۵ درجه مشخص نمایند .در شکل زیر سعی شده که بطور تقریبی این روش‌های بصورت یکجا نمایش داده شوند.

توزیع تنشی که ازسازه هایی با وزن بالا و پشته های خاکریز ناشی می شود

در اکثر موارد می‌توان بارهای وارد شده از یک سازه بر روی یک توده خاک را از طریق یک سیستم ساده تنش مرزی نمایش داد ،بدون اینکه این مسئله بر روی توزیع تنش‌های محاسباتی در محدوده مورد نظر تاثیر گذار باشد . با این حال ،در رابطه با بارهایی که از وزن یک توده خاک اضافی در تماس با خاک تحتانی ایجاد می شود امکان دارد تقریب بالا تفاوت‌های زیادی را بین تنش‌های واقعی و محاسباتی بوجود آورد.

پیش تر از این رایج بود که تنش ناشی از این پشته را که در پی آن بوجود می آمد بشکل یک تنش وسیع عمود بر سطح ذکر شده در نظر گرفته می شد و مقدار آن را با حاصلضرب وزن مخصوص مصالح پشته خاکی در ارتفاع پشته ذکر شده در هر نقطه از آن یکسان در نظر میگرفتند .این گونه توزیع که با عنوان بارگذاری تقریبی عمودی یا مسئله بوسینسک شناخته می‌شود.روش تقریبی بالا از تنش برشی بوجود آمده میان پشته خاکریز و شالوده آن چشم پوشی می کند .در روش‌هایی که بعدتر رواج یافت ،پشته خاکریز و پی آن را بشکل توده ای یکپارچه در نظر می گیرند که تنها بار ناشی از وزن خودش بر آن وارد می شود .