آشنایی با مبانی گودبرداری و سازه های نگهبان دکتر هادی...

آشنایی با مبانی گودبرداری و سازه

های نگهبان

دکتر هادی بهادریعضو هیات علمی گروه عمران دانشگاه ارومیه

1392خرداد 2سازمان نظام مهندسی استان آذربایجان غربی-

بسمه تعالي

بسم ا... الرحمن الرحیم

�اخت و ��م در س��ائل مه��ی از مس�یک�ازه های شهری، ایجاد پایداری �������سمناس�ب در هنگام تخری�ب،گودبرداری �ت. عدم ��ازه ی نگهبان اس�و اجرای س�ی ����ی و ایمن����ائل فن����ت مس���رعای�اخت �����ب، گودبرداری و س����درتخریس�ازه های نگهبان باع�ث تخری�ب برخ�ی �اختمان های مجاور گودبرداری در ���سس�اخت و س�از های شهری شد ه اس�ت

مقدم:ه

عملیات گودبرداری در زمره عملیات�ی خطرناک قرار دارد. بر ����های خاک�اس آمارهای موجود�������������������اسهم�ه س�اله در پروژ�ه های گودبرداری بدلی�ل عدم رعای�ت اص�ول ایمن�ی، انس�ا

نهای زیادی جان خود را از�دمات شدیدی می��ا ص��ت داده ی� دس

بینند

:بگود ترانشه

ايالف:

گودهاي باز

طبق تعریف یک ترانشه

گودی است که در آن عمق

گود از عرض آن در کف بیشتر است

گود هایی هستند که در آنها عرض گو�د از عمق آن

.بیشتر است

انواع گود ها از نظر ابعاد و عمق

انواع گود ها از نظر پايداري ديواره

الف - گود های مهار بندی نشده

ب - گود های مهار شده

گودبرداري و خاكبرداري )حفر طبقات زيرزمين و پي كني ساختمان ها(

: مبحث دوازدهمايمني و حفاظت كار

اجرادرحين

در صFFورتي كFFه در عمليات گودبرداري و خاك برداري احتمال خطري :12-9-2-1پايداري جداره هاي گود ، ديوارهFFFا ، سFFFاختمانهاي مجاور و يFFFا مهارهFFFا وجود براي

با اسFتفاده از روشهايي نظير نصFب شمFع، سFپر و مهارهاي مناسFب داشتFه باشFد، بايدايمFن گودبرداري و در صFورت لزوم بFا اجراي سFازه هاي و رعايFت فاصFله مناسFب و

.ايمني و پايداري آنها تأمين گردد نگهبان قبل از شروع عمليات،

سFانتيمتر كه احتمال ريزش 120در خاك برداري هاي بFا عمFق بيFش از :12-9-2-2 يFا لغزش ديواره هFا وجود داشتFه باشFد، بايFد بFا نصFب شمFع، سFپر و مهارهاي محكم ومناسFب نسFبت بFه حفاظFت ديواره هFا اقدام گردد، مگFر آنكFه بFا توجFه بFه مطالعات

شيب ديواره از زاويه ايستايي شيب طبيعي خاك كمتر باشد. ژئوتكنيك

در مواردي كFه عمليات گودبرداري در مجاورت بزرگراههFا، خطوط راه :12-9-2-3مراكFز و تاسFيسات داراي ارتعاش انجام مFي شود، بايFد اقدامات الزم براي آهFن يFا

يا ريزش ديواره ها صورت گيرد. جلوگيري از لغزش

در موارد زيFFFFر بايFFFFد ديواره هاي محFFFFل گودبرداري، : 12-9-2-4ساختمانهاي مجاور دقيقاً توسط شخص ذيصFالح همچنيFن ديواره هFا و

نقاطFي كFه خطFر ريزش يFا مورد بررسFي و بازديFد قرار گرفتFه و درالزم لغزش ديواره هFا بFه وجود آمده اسFت، مهارهFا و وسFايل ايمنFي

.از قبيل شمع، سپر و غيره نصب و يا مهارهاي موجود تقويت گردند

الFFف: قبFFل از پايدارسFFازي كامFFل بFFه صFFورت روزانFFه و بعFFد از پايدارسازي، حداقل هفته اي يك بار

ب: بعد از وقوع بارندگي، طوفان، سيل، زلزله و يخبندانج: بعد از هرگونه عمليات انفجاري

د: بعد از ريزش هاي ناگهانيه: بعد از وارد آمدن صدمات اساسي به مهارها

براي جلوگيري از بروز خطرهايFFFي نظيFFFر پرتاب سFFFنگ، : 12-9-2-5مصFالح سFاختماني و ماشيFن آالت و سFرازير سFقوط افراد، حيوانات،

وسFائط نقليه بFا كارگران شدن آFب به داخل گود و نيز برخورد افراد وو وسFFايل و ماشيFFن آالت حفاري و خاكFFبرداري، بايFFد اطراف محFFل

1-5-12حفاري و خاكFبرداري بFه نحFو مناسFب بFا رعايFت مفاد بخFش محصFFور و محافظFFت شود در صFFورتي كFFه حفاري و گودبرداري در مجاورت معابر و فضاهاي عمومFFي صFFورت گيرد، بايFFد فاصFFله حصار

سانتيمتر بوده و با عالئم هشدار دهنده 150 كارگاه تا لبه گود حداقلشب و روز و از فاصلة دور قابل رؤيت باشند، مجهز گردد. كه در

در گودبرداريهايFي كFه عمليات اجرايFي بFه علFت محدوديFت : 12-9-2-6نور و تهويه هوا مواجه مي گردد، الزم اسFت نسFبت بFه ابعاد آFن با مشكل

اقدام الزم به عمل آيد. تأمين وسايل روشنايي و تهويه هوا

مواد حاصFFل از گودبرداري نبايFFد بFFه فاصFFله : 12-9-2-7. همچنين اين مواد شوند كمتر از يك متر از لبه گود ريخته

نبايFFد در پياده روهFFا و معابر عمومFFي بFFه نحوي انباشتFFه عبور و مرور گرديده يFا موجFب بروز حادثFه شونFد كFه مانFع

شوند. فاصFFله مناسFFب اسFFتقرار ماشيFFن آالت و : 12-9-2-8

مكانيكFي، لودر، وسFايل مكانيكFي از قبيFل جرثقيFل، بيFلكاميون يFFا انباشتFFFن خاكهاي حاصFFل از گودبرداري و يFFا

مجاورت گود، كFFه توسFFط شخFFص مصFFالح سFFاختماني در ذيصFالح بررسFي و تعييFن مFي گردد، بايFد دقيقاً از لبه گود

رعايت گردد.

در گودهايFي كFه عمFق آنهFا بيFش از يFك متFر مFي : 12-9-2-9به تنهايي به كار گمارده شود. محل كارباشد، نبايد كارگر در

در گودبرداريهFFFا، عرض معابر و راههاي شيFFFب : 12-9-2-10متر باشد. 4نقليه نبايد كمتر از دار)رمپ( احداثي ويژه وسائط

در محFل گودبرداريهاي عميFق و وسFيع، بايFد يFك : 12-9-2-11بر ورود و خروج كاميونهFFFFا و نفFFFFر نگهبان مسFFFFئوليت نظارت

ماشيFن آالت سFنگين را عهده دار باشFد .براي آگاهي كارگران وسFاير افراد، بايFد عالئFم هشدار دهنده در معFبر و محFل ورود و

مذكور نصب گردد. خروج كاميونها و ماشين آالت

ارزیابی خطر گود برای هریک از دیواره های اطراف گود انجام شده و میزان خطر گود مربو�ط به بحرانی ترین قسمت در کل

دیواره های گود خواهد بود

عوامل موثر در خطر گودبرداري

3. حساسی

ت ساختمان

مجاور نوع .2خاک

دیواره ها

عمق .1گود

عمق گود -1

( DA*عمق موثر حفاری زیر پی )

- خاک دیواره ها2ضعيفسخت متوس

ط

سنگهای پایدار که گودبرداری قائم در آنها سبب •ریزش دیواره نمیشود و خاکهای چسبنده با

کیلوگرم 1.5مقاومت فشاری تک محوری حداقل بر سانتی متر مربع

خاکهای زیر سخت نیست:•خاک بخشی از تشکیالت الیه بندی شیبدار باشد که

قائم به سمت داخل گود 1افقی به 4شیب بیشتر از داشته باشد

خاک در معرش عوامل دیگری باشد که طبقه بندی آن در مصالح ضعیف تر را ضروری میکند

خاک چسبنده با مقاومت فشاری تک •kg/cm2 1.5 تا 0.5محوری بین

خاک غیر چسبنده دانه ای شامل شن •گوشه دار، سیلت

سنگ خشک غیر پایدار•

خاک چسبنده با •مقاومت زیر

0.5سنگ غوطه ور •

ناپایدارخاکهای دانه ای •

شن و ماسهخاک دست •

خوردهخاک دارای ترک•

حساسیت ساختمان مجاور -3پFی و اسFکلت کامFل، مناسب و بدون 1 دارای . سFاختمانهای

این هسFتند. متوسFط حسFاسیت بFا فرسFودگی- عالمFت ساختمانها در صورت داشتن عالئم فرسودگی حساس و در ارزیابFی می بسFیار حسFاس ایFن عالئFم بودن زیاد صFورت

شوندبرای 2 نظر مورد سFاختمان بFه احتماال کFه سFاختمانهایی .

تخریFب تکیFه داشتFه و در صFورت تخریFب ساختمان مجاور ببینFد خیلFی حساس بدون گودبرداری ممکFن اسFت آسFیب هستند. این وضعیت برای ساختمانهای دارای دیوار مشترک

هم صادق است. نیز ساختمانهای دارای ارزش تاریخی. برای سایر ساختمانها از جدول زیر3

در صورت وجود ساختمان حساس یا بسیار حساس در مجاورت گود•وجود جریان نشت آب در دیواره های گود حین گود برداری•نزدیکی منبع ارتعاش به گود )قطار، مترو، راهسازی...(•

درجه خطر یک درجه افزایش می یابد

ارزیابی و طبقه بندی خطر گود

سطوح مطالعات و حداقل اطالعات الزم

عمق ترک کششی

انواع روشهای پایدار سازی گود(Anchorage. روش مهارسازی )1(Tie back. روش دوخت به پشت )2(Diaphragm wall. روش دیواره دیافراگمی )3(Reciprocal support. روش مهار متقابل )4(Piling. روش اجرای شمع )5(Sheet piling. روش سپرکوبی )6(Truss. روش خرپایی )7(Nailing. روش میخکوبی )8. خاک مسلح9

(micropile. ریزشمع )10

سازه های نگهبان

33

(Anchorageروش مهارسازی ). در حاشیه زمینی که قرار است گودبرداری شود در فواصل معین چاه هایی 1

حفر می شود. عمق چاه ها برابر عمق گود بعالوه مقداری اضافه برای شمع بتنی انتهای تحتانی چFاه هاست.

درصد پایین 30 شکل قرار میدهیم. حدود hشکل یا I. درون چFاه ها پروفیلهای 2تر از کف گود قرار میدهیم و در انتهای پروفیلها شاخکهایی در نظر میگیریم.

. شمع انتهای تحتانی را که قبال آرماتور کار گذاشته ایم بتن ریزی میکنیم لذا 3پروفیلها در شمعها مهار می شوند

. گودبرداری شروع میشود. مرحله مرحله از باال به پایین. برای جلوگیری از 4 15 تا 10ریزش با دستگاه حفاری در بدنه چاهکهای افقی یا مایل به قطر

10 تا 5سانت زده و درون آنها آرماتور گذاشته و بتن تزریق میشود. بطول متر

. پانل بتنی پیش ساخته بین پروفیلهای قائم قرار می دهیم و از سوی دیگر به 5آرماتور چالها مهار میکنیم. )یا بتن درجا یا شات کریت یا رزوه کردن آرماتور(

مهار

مزایاایرادها

. مشخصات مکانیکی خاک بر اثر 1 ها بهبود می تزریق بتن درون چاهک

یابد. . سازه نگهبان درون گود جاگیر 2

نیست. از خاک موجود برای مهار 3

استفاده می شود

. استفاده از بدنه خاک دیواره گود 1ضروری است لذا اگر این خاک زیر

ساختمان همسایه یا در حریم تاسیسات شهری باشد مشکل

زاست. زمان زیاد2. هزینه باال 3.فناوری باال – دستگاه حفاری، 4

تزریق .... تخصص باال5

36

37

38Ref : Ground Anchors , EN1537,1999

(tie backروش دوخت به پشت )شبیه مهار، حفاری مرحله مرحله و از باال به پایین1 با دستگاه حفاری ويژه چاهکهای افقی یا مایل در دیواره .

گود حفر میشود2درون چاهکها کابل های پیش تنیده قرار میگیرد .3با تزریق بتن در انتهای چاهکها کابلها مهار میشود .4 کابلها با جک کشیده شده و در روی سطح جدار گود مهار .

میشود5به داخل چاهک بتن تزریق میشود .6پس از گیرش بتن کابل از جک آزاد میشود .

عمق گود در هر مرحله به نوع خاک و فاصله چاهکها بستگی و متر است3-2حدود

دوخت به پشت

مزایامعایب

. مشخصات مکانیکی خاک بهبود 1می یابد

. داخل گود جاگیر نیست2. از خاک موجود برای مهار دیواره 3

استفاده میشود

. استفاده از بدنه خاک مجاور 1دیواره گود ضروری است و لذا در

صورت وجود حریم قابل اجرا نیست. زمان زیاد2. هزینه بیشتر3. دستگاه های خاک4. تخصص باالتر5

روش دیوار دیافراگمی بصورت پیش ساخته و پس کشیده – ارتفاع کمی بیش از

سانت50 – 40عمق گود- ضخامت

1 با دستگاه های حفاری ويژه محل دیوار نگهبان راحفر .میکنیم )مرحله مرحله در پالن و با هیدروفرز یا گراب(

2 به طور همزمان دیواره محل حفر شده با گل بنتونیت و .سیمان پر میشود

3قفسه آرماتور دیوار نگهبان در جایش قرار میگیرد .4بتن ریزی دیوار .

دیافراگمی

مزایاعیوب

. سرعت باال1. ایمنی باال2. هم سازه نگهبان و هم حین بهره 3

برداری دیوار حائل. گودهای طویل مناسب4

. هزینه باال1. فضای کار مورد نیاز زیاد از دو 2

طرف. دستگاه های ويژه3. تخصص باال4

روش مهار متقابلبرای گودهای کم عرض

1 در دو طرف گود در فواصل معین چاهکها حفاری )طول چاهکها برابر . درصد اضافه تر(30عمق گود بعالوه حدود

2 درون چاهکها پروفیلهای فوالدی .I شکل یا H شکل مطابق محاسبات و نقشه ها ،F طول کمی باالتر از تراز باالی گود

3 قسمت فوقانی هر دو پروفیل قائم متقابل به کمک تیرها یا خرپا به .هم وصل

4شروع گودبرداری .5 در صورت لزوم در نقاط دیگری از ارتفاع پروفیلهای قائم هم مهار .

متقابل6در صورت ریزشی بودن خاک بین اعضای قائم الوار یا اعضای مناسب .7باید در جهت عمود هم مهار شود .

مهار متقابل

مزایامعایب

. در گود های با عرض کم، هزینه ، 1سرعت و جاگیری کم مزیت است

. اجرای کانالها 2 متر و عمق 10در عرض گود باالی زیاد مشکل اجرایی

شمعدر فواصل معین شمع در پیرامون زمین اجرا میشود شمعها فشار جانبی را بصورت تیرهای یکسر گیردار تحمل

میکنند درصد ارتفاع30طول گیرداری الزم حدود پس از اجرای شمع گودبرداری آغازدر صورت نیاز میتوان شمعها را مهار کرد

شمع

مزایامعایب

. سرعت1. دست و پا گیر نیست2. در احجام باال هزینه کم3. گاها شمع بعFنوان سازه نگهبان 4

دائم یا بخشی از آن. شمعهای پیش ساخته میتواند 5

برداشته و در جای دیگر استفاده شود متر معموال 5. تا حدود عمق 6

اقتصادی

. اگر ارتفاع گود زیاد هم باید 1فواصل کم شود و هم مقاطع قوی

تر. در شهر بخاطر مشکالت شمع 2

کوبی شمعهای پیش ساخته کم استفاده

پایداری گود بعد از زلزله وان ترکیه

سپرکوبی1در طرفین گود سپرکوبی .2خاکبرداری .3 پس از مقدار کافی خاکبرداری تیر پشت بند افقی در .

کمرکش سپر نصب میکنیم4 سپس قید فشاری قائم در جهت عمود بر سپر به پشت .

بندها وصل میشود

سپر کوبی

مزایامعایب

. سرعت باال1. ایمنی باال2. در اجرای کانالها مناسب3

. دستگاه سپرکوب1. تخصص باال2. جای کافی برای سپرکوبی3. برای عرضهای کم مناسبتر4

روش خرپادر مناطق شهری متداولاجرا ساده1 در محل عضوهای قائم خرپا در مجاورت دیواره گود چاه حفر .

میشود به عمق گود بعالوه مقداری اضافی2طول شمع از محاسبه .3درون شمع آرماتوربندی و عضو قائم داخل شمع و بتن ریزی .4خاک در امتداد دیواره گود با شیب مطمئن برداشت .5اجرای فونداسیون پای عضو مایل .6 عضو مایل از یک طرف به عضو قائم و از طرف دیگر به ورق .

کف ستون باالی فونداسیون7برداشت خاک محصور بین اعضای قائم و تکمیل اعضای خرپا .

خرپا

مزایامعایب

. در عموم مناطق شهری مناسب1. قابلیت انعطاف زیاد2. امکان استفاده مجدد از خرپا3. ساده4

. سرعت کمتر1. جاگیری2. احتمال الزامی بودن برداشت 3

دستی خاک

اجرای سازه نگهبان خرپایی

60

خاک در گذاري ميخ

) Soil Nailing (

61

گذاري :خاك هاي مناسب براي ميخ رس هاخاك هاي ماسه اي سنگ هاي هوازده و واريزه هاخا ك هاي ناهمگن و خاك هاي اليه اي  

:خاك هاي نامناسب براي ميخ گذاري رس هاي نرم و پالستيك لجن هاي نباتي( (خاك هاي اشباع دانه اي با تراكم كمN<10 )خاكريز هاي غير مهندسي ) نخاله ها

62

فیلم