کارشناسی مفهوم علمی ۹ اسفند ۱۳۹۶ زمان خواندن: ۶ دقیقه

آشنایی با دیوار دیافراگمی در پایدارسازي گود برداري هاي عمیق

در این پست می‌خوانید:

در این پست تصمیم داریم در مورد آشنایی با دیوار دیافراگمی در پایدارسازي گود برداري هاي عمیق، مطالبی را در اختیار شما بازدیدکنندگان قرار دهیم.

مقدمه

امروزه توسعه روزافزون شهرها و از سوی دیگر کمبود فضای شهری در شهرهای بزرگ سبب گشته تا در بسیاری از پروژه ها، گودبرداری زمین ضروری گردد. فشار جانبی ایجاد شده، ناشی از رانش خاک و سربارهای احتمالی در مجاورت گود می باشد. این سربارها شامل اثر وزن خاک بالاتر از تراز کف گود، ساختمان های مجاور، بارهای ناشی از بهره برداری معابر مجاور و نیز بارهای دینامیکی حاصل از زلزله است. به منظور پایدارسازی گود و جلوگیری از ریزش دیواره گود و تبعات احتمالی ناشی از آن، سازه نگهبان مناسب با کاربری موقت یا دائم طراحی می گردد. یکی از روش های پایدارسازی گودبرداری های عمیق دیوار دیافراگمی بوده که به کمک آن حفاظت خاک پشت دیوار تامین می شود. دیوار دیافراگمی به همراه مهارهای افقی یا مهارهای مایل دوخت از پشت روش موثری برای مقابله با نیروهای استاتیکی و دینامیکی و تامین پایداری گودهای عمیق می باشد.

با توجه به نیاز به اجرای سازه های بلند مرتبه در کشورهای در حال توسعه و نیاز به انجام گودبرداری های عمیق و نیمه عمیق به منظور اجرای پروژه های ساختمانی عظیم، تامین پارکینگ در فضاهای زیرزمینی، افزایش پایداری سازه و حصول مقاومت های بالا در اعماق زمین، اهمیت گودبرداری و لزوم تامین ایمنی در عملیات اجرائی بر کسی پوشیده نیست. با توجه به اینکه سالانه شاهد بروز فجایعی ناشی از گودبرداری های غیر اصولی در کشورها هستیم که علاوه بر آسیب های کلان اقتصادی موجب از دست دادن جان عده کثیری نیز می شود.

با توجه به کاربرد وسیع سیستم های نگهداری گود و مطالعات گسترده در خصوص سیستم های نگهداری ترانشه در گودبرداری در فضاهای شهری، سیستم های رایج نگهداری ترانشه مورد استفاده قرار گرفته است. این روش ها با بهره گیری از علم مهندسی ژئوتکنیک در کنار مهندسی سازه و بر مبنای محاسبات عددی با استفاده از نرم افزارها، توانسته است جایگاه خود را در بین روش های متداول و رایج گودبرداری و سیستم های نگهداری بیابد. امروزه با پیشرفت روند ساخت و سازهای شهری و قیمت زمین شاهد افزایش ارتفاع و وزن ساختمان ها هستیم که این امر به نوبه خود تلاش برای دستیابی به خاک با کیفیت و مقاومت مناسب و انجام گودبرداری ها جهت دست یابی به زیرزمین را به دنبال داشته است و به همین جهت، گودبرداری ها در ابعاد گوناگون بسیار متداول گشته است.

پیشنهاد مطالعه : آشنایی با روش های مختلف پایدارسازی گود

تعریف گودبرداری و دیوار حائل

گودبرداری در مناطق باز، یعنی پایین رفتن از سطح زمین و در مناطق مسکونی پایین رفتن از زیر تراز پی خانه های همجوار گفته می شود. با افزایش و گسترش روز افزون احداث سازه های بلندتر و با اهمیت تر و همچنین احداث پارکینگ در طبقات پایین تر از سطح زمین در این ساختمان ها، تعداد گودبرداری ها رو به افزایش می باشد. در صورت عدم رعایت برخی اصول و قوانین در این راستا با مشکلات و چالش های بسیاری رو به رو خواهیم شد.

دیوارهاي حائل، سازه هایی هستند که به عنوان نگهدارنده هاي خاك مورد استفاده قرار می گیرند. موارد استفادة دیوارها در راهسازي، اسکله سازي، مهندسی رودخانه و نظایر آن می باشد. به این ترتیب شناخت رفتار دیوارها در مجاورت محیط هاي دیگر از جمله محیط هاي خاکی به لحاظ طراحی بهینه و اقتصادي دیوارها حائز اهمیت می باشد. از نظر ژئوتکنیکی، مقدار و نحوة توزیع فشارهاي جانبی خاك که بر دیوار وارد می شوند، باید کاملا شناسایی شوند. در دیوارهاي صلب که تغییر شکل یکنواختی در طول دیوار ایجاد می شود، نحوة توزیع فشار جانبی خاك تا حدي شناخته شده است. سه مود اصلی تغییر مکان دیوار صلب عبارتند از دوران حول پایه، دوران حول رأس و جابجایی. توزیع فشارهاي جانبی خاك در حالت دوران حول پایه و جابجایی دیوار، نسبت به دوران حول رأس شناخته شده تر می باشند. اما با افزایش انعطاف پذیري دیوار به خاطر تغییر شکل غیر یکنواخت و غیر خطی دیوار و تغییر شکل هاي محیط خاکی مجاور دیوار و به عبارتی اندرکنش خاك و دیوار، الگوي توزیع فشار جانبی خاك پیچیده تر می گردد که طبیعتاً پیش بینی نیروهاي وارده به دیوار و بر قراري تعادل در سیستم و در نتیجه تخمین ارتفاع پایداري دیوار، لنگر حداکثر و جابجایی دیوار را مشکل می سازد. دیوارهاي با انعطاف پذیري بیشتر غالبا لنگرهاي خمشی کمتر در اجزاي سازه اي خود دارند، اما تغییر شکل هاي بزرگتري را تحمل می کنند.

دلایل ریزش گود

از جمله دلایل ریزش گود می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . کاهش مقاومت برشی رس های سخت پیش تحکیم یافته در طول زمان

2 . تغییرات رفتار خاک های ریزدانه غیراشباع با تغییر رطوبت

3 . گسیختگی المان های سازه ای

4 . تغییر مکان های زیاد خاک و سازه نگهبان

5 . دفع نامناسب آب

6 . کافی نبودن دوام سازه نگهبان در طول زمان

تقسیم بندی انواع گودها از لحاظ پایداری

از نظر پایداری می توان گودهای مختلف را به دو دسته مهارشده و مهارنشده به صورت زیر تقسیم کرد :

1 . گود مهاربندی نشده :

این نمونه از گودها با توجه به شرایط خاک و عمق گود بدون استفاده از هیچ گونه سیستم حائل و مهار در شرایط طبیعی باقی می مانند.

2 . گود مهاربندی شده :

این نوع گودبرداری ها در صورت عدم استفاده از سیستم حائل و مهار در شرایط طبیعی پایدار نیست و نیاز به اجرای سیستم های حائل و مهار دارد.

تقسیم بندی انواع گودها از نظر ابعاد و عمق

گودهای باز : گودهایی هستند که در آنها عرض گود از عمق آن بیشتر است.

گود ترانشه ای : طبق تعریف یک ترانشه گودی است که در آن عمق گود از عرض آن در کف بیشتر است.

پایداری سازه نگهبان

مهمترین مسأله در پایداری سازه نگهبان، کنترل لغزش سازه بر اثر نیروهای رانشی خاک است. عامل محرک که تولید لغزش می کند، همان نیروی رانش خاک است. عوامل مقاوم در برابر لغزش عبارتند از :

1 . مقاومت چسبندگی بین سطوح در تماس با خاک

2 . نیروی اصطکاک

3 . نیروی مقاوم خاک

4 . خواص فیزیکی، شیمیایی خاک

5 . شیب دیواره

6 . وزن سازه نگهبان

دیوار دیافراگمی

دیوار دیافراگمی یا دوغابی دسته اي از دیوار هاي حائل از جنس بتن مسلح هستند که با حفر ترانشه هاي عمیق ساخته می شوند. در شکل 1 یک نمونه دیوار دیافراگمی نشان داده شده است.

شکل 1 . دیوار دیافراگمی

موارد کاربرد دیوار دیافراگمی

بیشترین موارد کاربرد دیوارهای دیافراگمی به شرح زیر می باشند :

1 . ساخت تونل، ایستگاه هاي مترو و پارکینگ هاي طبقاتی زیرزمینی

2 . ساخت یک لایه ناتراوا و آب بندي هسته سد هاي خاکی

3 . مکان هایی که در آنها نیاز به یک سیستم نگهدارنده بسیار صلب وجود دارد

مزایای دیوار دیافراگمی

1 . صلبیت بسیار بالا نسبت به سایر روش ها و در نتیجه تغییر مکان هاي کوچک تر

2 . قابل استفاده به عنوان سازه نگهبان دائمی

3 . قابلیت استفاده به عنوان یک المان سازه اي

4 . مناسب براي حفاري هاي با طول زیاد نظیر ایستگاه هاي مترو

5 . سرعت و درجه ایمنی بالا

معایب دیوار دیافراگمی

1 . در پروژه هاي کوچک از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نیست.

2 . دستگاه هاي حفار این گونه دیوار ها (گرب و هیدروفرز) نیاز به فضاي کار زیادي داشته در نتیجه استفاده از این روش در مناطق شهري با محدودیت همراه است. در شکل 2 یک نمونه دیوار دیافراگمی نشان داده شده است.