آشنایی با مبانی گودبرداری و سازه های نگهبان دکتر هادی بهادری

1. بسمه تعالي آشنایی با مبانی گودبرداری و سازه های نگهبان دکتر هادی بهادری عضو هیات علمی گروه عمران دانشگاه ارومیه سازمان نظام مهندسی استان آذربایجان غربی- 2خرداد 1392

2. بسم ا... الرحمن الرحیم

3. یکی از مسائل مهم در ساخت و سازه‌های شهری، ایجاد پایداری‌ مناسب در هنگام تخریب،گودبرداری و اجرای سازه‌ی نگهبان است. عدم رعایت مسائل فنی و ایمنی درتخریب، گودبرداری و ساخت سازه‌های نگهبان باعث تخریب برخی ساختمان‌های مجاور گودبرداری در ساخت و ساز‌های شهری شد‌ه‌است مقدمه:

4. عملیات گودبرداری در زمره عملیاتهای خاکی خطرناک قرار دارد. بر اساس آمارهای موجودهمه ساله در پروژه های گودبرداری بدلیل عدم رعایت اصول ایمنی، انسا نهای زیادی جان خود را ازدست داده یا صدمات شدیدی میبینند

5. انواع گود ها از نظر ابعاد و عمق ب: گود ترانشه اي الف: 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 گود از عمق آن بیشتر است.

6. انواع گود ها از نظر پايداري ديواره الف - گود های مهار بندی نشده ب - گود های مهار شده

15. مبحث دوازدهم: ايمني و حفاظت كار درحين اجرا گودبرداري و خاكبرداري (حفر طبقات زيرزمين و پي كني ساختمان ها)

16. 12-9-2-1:در صورتي كه در عمليات گودبرداري و خاك برداري احتمال خطري برايپايداري جداره هاي گود ، ديوارها ، ساختمانهاي مجاور و يا مهارها وجود داشته باشد، بايدبا استفاده از روشهايي نظير نصب شمع، سپر و مهارهاي مناسب و رعايت فاصله مناسب وايمن گودبرداري و در صورت لزوم با اجراي سازه هاي نگهبان قبل از شروع عمليات،ايمني و پايداري آنها تأمين گردد. 12-9-2-2:در خاك برداري هاي با عمق بيش از120سانتيمتر كه احتمال ريزشيا لغزش ديواره ها وجود داشته باشد، بايد با نصب شمع، سپر و مهارهاي محكم ومناسب نسبت به حفاظت ديواره ها اقدام گردد، مگر آنكه با توجه به مطالعات ژئوتكنيكشيب ديواره از زاويه ايستايي شيب طبيعي خاك كمتر باشد. 12-9-2-3:در مواردي كه عمليات گودبرداري در مجاورت بزرگراهها، خطوط راه آهن يامراكز و تاسيسات داراي ارتعاش انجام مي شود، بايد اقدامات لازم براي جلوگيري از لغزشيا ريزش ديواره ها صورت گيرد.

17. 12-9-2-4:در موارد زير بايد ديواره هاي محل گودبرداري، همچنين ديواره ها وساختمانهاي مجاور دقيقاً توسط شخص ذيصلاح مورد بررسي و بازديد قرار گرفته و درنقاطي كه خطر ريزش يا لغزش ديواره ها به وجود آمده است، مهارها و وسايل ايمنيلازم از قبيل شمع، سپر و غيره نصب و يا مهارهاي موجود تقويت گردند. الف: قبل از پايدارسازي كامل به صورت روزانه و بعد از پايدارسازي، حداقل هفته اي يك بار ب: بعد از وقوع بارندگي، طوفان، سيل، زلزله و يخبندان ج: بعد از هرگونه عمليات انفجاري د: بعد از ريزش هاي ناگهاني ه: بعد از وارد آمدن صدمات اساسي به مهارها

18. 12-9-2-5: براي جلوگيري از بروز خطرهايي نظير پرتاب سنگ، سقوط افراد، حيوانات،مصالح ساختماني و ماشين آلات و سرازير شدن آب به داخل گود و نيز برخورد افراد ووسائط نقليه با كارگران و وسايل و ماشين آلات حفاري و خاكبرداري، بايد اطراف محل حفاري و خاكبرداري به نحو مناسب با رعايت مفاد بخش 12-5-1 محصور و محافظت شود در صورتي كه حفاري و گودبرداري در مجاورت معابر و فضاهاي عمومي صورت گيرد، بايد فاصله حصاركارگاه تا لبه گود حداقل150سانتيمتر بوده و با علائم هشدار دهنده كه درشب و روز و از فاصلة دور قابل رؤيت باشند، مجهز گردد. 12-9-2-6: در گودبرداريهايي كه عمليات اجرايي به علت محدوديت ابعاد آن با مشكلنور و تهويه هوا مواجه مي گردد، لازم است نسبت به تأمين وسايل روشنايي و تهويه هوااقدام لازم به عمل آيد.

19. 12-9-2-7: مواد حاصل از گودبرداري نبايد به فاصله كمتر از يك متر از لبه گود ريختهشوند. همچنين اين مواد نبايد در پياده روها و معابر عمومي به نحوي انباشته شوند كه مانععبور و مرور گرديده يا موجب بروز حادثه شوند. 12-9-2-8: فاصله مناسب استقرار ماشين آلات و وسايل مكانيكي از قبيل جرثقيل، بيلمكانيكي، لودر، كاميون يا انباشتن خاكهاي حاصل از گودبرداري و يا مصالح ساختماني درمجاورت گود، كه توسط شخص ذيصلاح بررسي و تعيين مي گردد، بايد دقيقاً از لبه گودرعايت گردد.

20. 12-9-2-9: در گودهايي كه عمق آنها بيش از يك متر مي باشد، نبايد كارگر درمحل كاربه تنهايي به كار گمارده شود. 12-9-2-10: در گودبرداريها، عرض معابر و راههاي شيب دار(رمپ) احداثي ويژه وسائطنقليه نبايد كمتر از4متر باشد. 12-9-2-11: در محل گودبرداريهاي عميق و وسيع، بايد يك نفر نگهبان مسئوليت نظارتبر ورود و خروج كاميونها و ماشين آلات سنگين را عهده دار باشد .براي آگاهي كارگران وساير افراد، بايد علائم هشدار دهنده در معبر و محل ورود و خروج كاميونها و ماشين آلاتمذكور نصب گردد.

23. عوامل موثر در خطر گودبرداري ارزیابی خطر گود برای هریک از دیواره های اطراف گود انجام شده و میزان خطر گود مربوط به بحرانی ترین قسمت در کل دیواره های گود خواهد بود 3.حساسیت ساختمان مجاور 1. عمق گود 2. نوع خاک دیواره ها

24. 1- عمق گود عمق موثر حفاری زیر پی (*DA)

25. 2- خاک دیواره ها ضعيف سخت متوسط • خاک چسبنده با مقاومت زیر 0.5 • سنگ غوطه ور ناپایدار • خاکهای دانه ای شن و ماسه • خاک دست خورده • خاک دارای ترک • خاک چسبنده با مقاومت فشاری تک محوری بین 0.5 تا 1.5 kg/cm2 • خاک غیر چسبنده دانه ای شامل شن گوشه دار، سیلت • سنگ خشک غیر پایدار • سنگهای پایدار که گودبرداری قائم در آنها سبب ریزش دیواره نمیشود و خاکهای چسبنده با مقاومت فشاری تک محوری حداقل 1.5 کیلوگرم بر سانتی متر مربع • خاکهای زیر سخت نیست: • خاک بخشی از تشکیلات لایه بندی شیبدار باشد که شیب بیشتر از 4افقی به 1 قائم به سمت داخل گود داشته باشد • خاک در معرش عوامل دیگری باشد که طبقه بندی آن در مصالح ضعیف تر را ضروری میکند

26. 3- حساسیت ساختمان مجاور 1. ساختمانهای دارای پی و اسکلت کامل، مناسب و بدون علامت فرسودگی- با حساسیت متوسط هستند. این ساختمانها در صورت داشتن علائم فرسودگی حساس و در صورت زیاد بودن این علائم بسیار حساس ارزیابی می شوند 2. ساختمانهایی که احتمالا به ساختمان مورد نظر برای تخریب تکیه داشته و در صورت تخریب ساختمان مجاور بدون گودبرداری ممکن است آسیب ببیند خیلی حساس هستند. این وضعیت برای ساختمانهای دارای دیوار مشترک هم صادق است. نیز ساختمانهای دارای ارزش تاریخی 3. برای سایر ساختمانها از جدول زیر

28. ارزیابی و طبقه بندی خطر گود • 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

29. سطوح مطالعات و حداقل اطلاعات لازم

30. عمق ترک کششی

32. سازه های نگهبان انواع روشهای پایدار سازی گود 1. روش مهارسازی (Anchorage) 2. روش دوخت به پشت (Tie back) 3. روش دیواره دیافراگمی (Diaphragm wall) 4. روش مهار متقابل (Reciprocal support) 5. روش اجرای شمع (Piling) 6. روش سپرکوبی (Sheet piling) 7. روش خرپایی (Truss) 8. روش میخکوبی (Nailing) 9. خاک مسلح 10. ریزشمع (micropile)

34. روش مهارسازی (Anchorage) 1. در حاشیه زمینی که قرار است گودبرداری شود در فواصل معین چاه هایی حفر می شود. عمق چاه ها برابر عمق گود بعلاوه مقداری اضافه برای شمع بتنی انتهای تحتانی چاه هاست. 2. درون چاه ها پروفیلهای Iشکل یا h شکل قرار میدهیم. حدود 30 درصد پایین تر از کف گود قرار میدهیم و در انتهای پروفیلها شاخکهایی در نظر میگیریم. 3. شمع انتهای تحتانی را که قبلا آرماتور کار گذاشته ایم بتن ریزی میکنیم لذا پروفیلها در شمعها مهار می شوند 4. گودبرداری شروع میشود. مرحله مرحله از بالا به پایین. برای جلوگیری از ریزش با دستگاه حفاری در بدنه چاهکهای افقی یا مایل به قطر 10 تا 15 سانت زده و درون آنها آرماتور گذاشته و بتن تزریق میشود. بطول 5 تا 10 متر 5. پانل بتنی پیش ساخته بین پروفیلهای قائم قرار می دهیم و از سوی دیگر به آرماتور چالها مهار میکنیم. (یا بتن درجا یا شات کریت یا رزوه کردن آرماتور)

35. مهار مزایا ایرادها 1. مشخصات مکانیکی خاک بر اثر تزریق بتن درون چاهکها بهبود می یابد. 2. سازه نگهبان درون گود جاگیر نیست 3. از خاک موجود برای مهار استفاده می شود 1. استفاده از بدنه خاک دیواره گود ضروری است لذا اگر این خاک زیر ساختمان همسایه یا در حریم تاسیسات شهری باشد مشکل زاست 2. زمان زیاد 3. هزینه بالا 4.فناوری بالا – دستگاه حفاری، تزریق ... 5. تخصص بالا

38. Ref : Ground Anchors , EN1537,1999

39. روش دوخت به پشت (tie back) • شبیه مهار، حفاری مرحله مرحله و از بالا به پایین • 1. با دستگاه حفاری ويژه چاهکهای افقی یا مایل در دیواره گود حفر میشود • 2. درون چاهکها کابل های پیش تنیده قرار میگیرد • 3. با تزریق بتن در انتهای چاهکها کابلها مهار میشود • 4. کابلها با جک کشیده شده و در روی سطح جدار گود مهار میشود • 5. به داخل چاهک بتن تزریق میشود • 6. پس از گیرش بتن کابل از جک آزاد میشود • عمق گود در هر مرحله به نوع خاک و فاصله چاهکها بستگی و حدود 2-3 متر است

40. دوخت به پشت مزایا معایب 1. مشخصات مکانیکی خاک بهبود می یابد 2. داخل گود جاگیر نیست 3. از خاک موجود برای مهار دیواره استفاده میشود 1. استفاده از بدنه خاک مجاور دیواره گود ضروری است و لذا در صورت وجود حریم قابل اجرا نیست 2. زمان زیاد 3. هزینه بیشتر 4. دستگاه های خاک 5. تخصص بالاتر

41. روش دیوار دیافراگمی • بصورت پیش ساخته و پس کشیده – ارتفاع کمی بیش از عمق گود- ضخامت 40 – 50 سانت • 1. با دستگاه های حفاری ويژه محل دیوار نگهبان راحفر میکنیم (مرحله مرحله در پلان و با هیدروفرز یا گراب) • 2. به طور همزمان دیواره محل حفر شده با گل بنتونیت و سیمان پر میشود • 3. قفسه آرماتور دیوار نگهبان در جایش قرار میگیرد • 4. بتن ریزی دیوار

42. دیافراگمی مزایا عیوب 1. سرعت بالا 2. ایمنی بالا 3. هم سازه نگهبان و هم حین بهره برداری دیوار حائل 4. گودهای طویل مناسب 1. هزینه بالا 2. فضای کار مورد نیاز زیاد از دو طرف 3. دستگاه های ويژه 4. تخصص بالا

43. روش مهار متقابل • برای گودهای کم عرض • 1. در دو طرف گود در فواصل معین چاهکها حفاری (طول چاهکها برابر عمق گود بعلاوه حدود 30 درصد اضافه تر) • 2. درون چاهکها پروفیلهای فولادی I شکل یا H شکل مطابق محاسبات و نقشه ها ، طول کمی بالاتر از تراز بالای گود • 3. قسمت فوقانی هر دو پروفیل قائم متقابل به کمک تیرها یا خرپا به هم وصل • 4. شروع گودبرداری • 5. در صورت لزوم در نقاط دیگری از ارتفاع پروفیلهای قائم هم مهار متقابل • 6. در صورت ریزشی بودن خاک بین اعضای قائم الوار یا اعضای مناسب • 7. باید در جهت عمود هم مهار شود

44. مهار متقابل مزایا معایب 1. در گود های با عرض کم، هزینه ، سرعت و جاگیری کم مزیت است 2. اجرای کانالها در عرض گود بالای 10 متر و عمق زیاد مشکل اجرایی

45. شمع • در فواصل معین شمع در پیرامون زمین اجرا میشود • شمعها فشار جانبی را بصورت تیرهای یکسر گیردار تحمل میکنند • طول گیرداری لازم حدود 30 درصد ارتفاع • پس از اجرای شمع گودبرداری آغاز • در صورت نیاز میتوان شمعها را مهار کرد

46. شمع مزایا معایب 1. سرعت 2. دست و پا گیر نیست 3. در احجام بالا هزینه کم 4. گاها شمع بعنوان سازه نگهبان دائم یا بخشی از آن 5. شمعهای پیش ساخته میتواند برداشته و در جای دیگر استفاده شود 6. تا حدود عمق 5 متر معمولا اقتصادی 1. اگر ارتفاع گود زیاد هم باید فواصل کم شود و هم مقاطع قوی تر 2. در شهر بخاطر مشکلات شمع کوبی شمعهای پیش ساخته کم استفاده

47. پایداری گود بعد از زلزله وان ترکیه

49. سپرکوبی • 1. در طرفین گود سپرکوبی • 2. خاکبرداری • 3. پس از مقدار کافی خاکبرداری تیر پشت بند افقی در کمرکش سپر نصب میکنیم • 4. سپس قید فشاری قائم در جهت عمود بر سپر به پشت بندها وصل میشود

50. سپر کوبی مزایا معایب 1. سرعت بالا 2. ایمنی بالا 3. در اجرای کانالها مناسب 1. دستگاه سپرکوب 2. تخصص بالا 3. جای کافی برای سپرکوبی 4. برای عرضهای کم مناسبتر