دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی

دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی یکی از روش های پایدارسازی گود می باشد. همان طور که از اسم این روش مشخص است، جهت حفاظت از ریزش دیواره گود، دیواره ای بتنی اجرا می گردد. اجرای این دیواره توسط دستگاه های حفاری ویژه ای به نام گراب (grab) یا هیدروفرز انجام می گردد. برای جلوگیری از ریزش های موضعی دیواره حفاری شده از دوغاب بنتونیت استفاده می گردد. حفاری تا تراز کف دیوار دیافراگمی ادامه می یابد. بعد از اتمام حفاری دیوار دیافراگمی، میلگرد گذاری انجام می گردد و در نهایت کل قسمت حفاری شده بتن ریزی می گردد و یک دیوار بتنی ایجاد می گردد. بتن­ ریزی دیوار دیافراگمی با استفاده از لوله ترمی انجام می­ گیرد. لوله ترمی، لوله­ ای است که به وسیله آن بتن در تراز پایین گودبرداری ریخته می شود با این کار در زمان بتن­ ریزی، بالا بودن وزن مخصوص بتن نسبت به بنتونیت، موجب بالا آمدن بنتونیت گردیده و بنتونیت بالا آمده برای استفاده مجدد قابل جمع آوری می باشد.

این روش جهت جلوگیری از نشتی در مترو و زیر هسته سدهای خاکی نیز کاربرد دارد. ضخامت دیوارهای دیافراگمی بین ۰/۶ تا ۱/۱ متر متغیر است. دیوار به صورت پانل های با عمق متناسب با عمق گود ساخته می شود. عرض پانل­ها بین ۲/۵ تا ۶ متر است. از عرض­های کوچک ۲/۵ متر برای خاک های با پایداری کم، سربار زیاد و گودبرداری های عمیق استفاده می شود. مقطع این­گونه دیوارها اصولاً به صورت مستطیلی ساخته می شوند اما سایر اشکال مانند T و L برای اهداف خاص قابل استفاده است.

 

اجرای دیوار دیافراگمی

اجرای دیوار دیافراگمی

 

 

مبانی طراحی روش دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

مانند بسیاری از شبیه سازی های دیگر، مشخصات ۱ متر از مقطع دیوار به نرم افزار ۲ بعدی تعادل حدی Geo-Slope و اجزای محدود Plaxis 2D داده می شود و سپس ضریب اطمینان و تغییر مکان های دیواره بر این اساس به دست می آید. در نرم افزار ۳ بعدی مانند Plaxis 3D هم کل دیوار شبیه سازی می گردد و فقط مشخصات مصالح داده می شود.

 

 

روش اجرای دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

۱) حفاری

قبل از شروع حفاری، سطح زمین با تسطیح و از بین بردن معارضین روسطحی آماده عملیات حفاری می گردد. جهت اجرای دقیق دیوار دیافراگمی در محل مورد نظر و شاقولی اجرا شدن آن در مراحل اولیه حفاری و ادامه آن و همچنین جلوگیری از ریزش جداره ها در هنگام اجرای عملیات حفاری و بتن ریزی از دیواره راهنما (guide wall) استفاده می گردد. خاک سست موجود در محدوده اجرای دیواره راهنما برداشته شده و پس از شناسایی و انحراف تأسیسات و عوارض زیر زمینی متداخل با دیوار، اقدام به اجرای دیواره راهنما می گردد.

 

دیواره راهنما

 

 

جهت تسهیل در اجرای دیوار دیافراگمی، این دیوار در قطعات کوچکتری به نام پانل اجرا می گردد. ابعاد و شکل پانل ها بسته به:

  • شرایط زمین منطقه
  • عمق اجرای دیوار
  • موقعیت اجرای پانل در سازه
  • نوع تجهیزات حفاری

به اشکال مختلفی از قبیل U,T,L,I و … طراحی و اجرا می گردند.

حفاری پانل ها بسته به طول پانل به صورت ۱، ۲ و یا ۳ مرحله ای انجام می گردد. بدین منظور هر پانل به قطعات کوچکتری به نام بارت تقسیم می گردد. تعداد بارت ها بستگی به طول و ابعاد کلامشل (clamshell) گراب دارند، اندازه هر بارت حداکثر برابر با اندازه طول کلامشل حفاری است. به عنوان نمونه در اجرای ایستگاه های قطار شهری اهواز به طور معمول هر پانل به سه بارت تقسیم شده بود. حفاری بارت ها در دو انتهای آن با طول کامل کلامشل (۲۷۰ سانتی متر برای گراب C800 و ۲۵۰ سانتی متر برای گراب B250) و یک بارت وسط دارای طول کمتر از طول کلامشل است.

مثلاً یک پانل ۷ متری به صورت زیر به ۳ قسمت تقسیم می گردد:

 

اجرای یک پانل 7 متری به صورت 3 مرحله ای

اجرای یک پانل ۷ متری به صورت ۳ مرحله ای

 

 

همان طور که در شکل بالا مشخص شده است جهت حفاری پانل ۷ متری، بارت اول توسط گراب حفاری شده و سپس بارت دوم و سوم حفاری می گردد. بعد از اتمام حفاری این پانل، نوبت به پانل بعد می رسد. جهت جلوگیری از ریزش دیواره های بارت، محلول بنتونیت در حین حفاری به صورت مداوم به درون چال هدایت می گردد. نقش اصلی گل حفاری، حفظ پایداری ترانشه حفاری شده در برابر فشارهای جانبی ناشی از آب های زیرزمینی، خاک و سرباره روی پلاتفرم است که این عمل با تشکیل کیک بنتونیتی انجام می گردد.

 

به طور کلی پانل های دیوار دیافراگمی به ۲ صورت اجرا می گردند:

       الف) ا جرای پانل ها به صورت یک در میان

در این روش پانل ها به صورت یک در میان اجرا می گردند. بدین منظور ابتدا یک پانل اجرا شده و سپس پانل بعدی اجرا نشده و پانل سوم اجرا می گردد و تا انتها به همین صورت ادامه می یابد. بعد از اتمام این پانل ها، پانل های باقیمانده اجرا می گردد.

 

نحوه اجرای یک در میان پانل ها

نحوه اجرای یک در میان پانل ها

 

 

       ب) ا جرای پانل ها به صورت مجاور یکدیگر

در این روش ابتدا پانل حفاری شده و بتن ریزی می شود سپس در مجاورت آن پانل بعدی حفاری و بتن ریزی می گردد.

 

 با توجه به نوع خاک از دستگاه های مختلفی جهت حفاری دیوار دیافراگمی استفاده می گردد:

  • دستگاه هیدرولیک کاتر (Hydraulic Cutter): مناسب جهت زمین های سخت و سنگی
  • دستگاه هیدرولیک گراب (Hydraulic Grab): مناسب جهت زمین های نسبتاً سخت
  • دستگاه گراب کابلی (Cable Grab): مناسب جهت زمین های نرم
  • دستگاه کیلی گراب (Kelly Grab): مناسب جهت زمین های لای دار

 

دستگاه های مختلف حفاری دیوار دیافراگمی

دستگاه های مختلف حفاری دیوار دیافراگمی

 

 

مراحل اجرای دیوار دیافراگمی با استفاده از دستگاه گراب

مراحل اجرای دیوار دیافراگمی با استفاده از دستگاه گراب: ۱) اجرای دیوار هادی ۲) حفاری پانل ها ۳) نصب stop end ها ۴) بتن‌ریزی پانل ها

 

 

۲) آرماتورگذاری

جهت مسلح کردن بتن دیوار دیافراگمی سبدهای آرماتور در پانل های حفاری شده قرار می گیرد. با توجه به ظرفیت جرثقیل ها، ملاحظات اجرایی و طول پانل ها سبدهای آرماتور طراحی می گردد. در یک پانل ممکن است بیش از یک سبد قرار گیرد. به دلیل عدم امکان جایگذاری میلگرد انتظار با طول مورد نیاز بر روی سبد آرماتور، نمی توان از روش معمول وصله کردن میلگردها استفاده کرد؛ بنابراین برای اتصال آرماتورهای شالوده و سقف طبقات به دیوار دیافراگمی از اتصالات مکانیکی استفاده می گردد.

 

آرماتورگذاری در دیوار دیافراگمی

آرماتورگذاری در دیوار دیافراگمی

 

 

۳) آب بند نمودن درز اجرایی

در صورت نیاز، جهت آب بند کردن درز بین پانل‌ها روش‌های مختلفی مانند بتن پلاستیک، لوله ژوئن، تیر پیش ساخته (بتنی یا فلزی) و یا روش CWS استفاده می گردد. در روش CWS پس از حفاری پانل، غلاف فلزی (Stop end) در برگیرنده واتراستاپ را در دو طرف آن به گونه ای قرار داده که غلاف فلزی در انتهای حفاری نصب شده و سپس بتن ریزی انجام می گردد.

 

۴) بتن ریزی

پس از نصب غلاف های فلزی دو طرف پانل و جایگذاری سبدهای آرماتور، عملیات بتن ریزی انجام می گردد. اگر بتن ریزی در عمق انجام گردد، نیاز به استفاده از لوله ترمی جهت حفظ کیفیت بتن می باشد. برای جلوگیری از نفوذ دوغاب بنتونیت در بتن ریخته شده در پانل، عمق نفوذ لوله های ترمی در بتن باید به گونه ای تنظیم شوند که حداقل ۲ متر آن همیشه در بتن قرار داشته باشد. بتن ریزی باید تا تراز روی دیوار راهنما و یا ارتفاع دیوار دیافراگمی ادامه یابد تا بتنی که دارای آلودگی است، در تراز بالاتر قرار گیرد و بعداً برای اتصال آرماتورهای سقف اول تخریب شود.

۵) حفاری گود و مهارگذاری دیوار

پس از اتمام دیوار دیافراگمی خاکبرداری به صورت مرحله به مرحله انجام می گردد. با توجه به عمق خاکبرداری و مشخصات خاک ممکن است در بعضی ترازها نیاز به ترکیب این روش با روش های دیگر پایدارسازی مثل مهارگذاری (انکراژ) باشد.

 

 

ترکیب مهارگذاری (انکراژ) با دیوار دیافراگمی

ترکیب مهارگذاری (انکراژ) با دیوار دیافراگمی

 

 

روش های مختلف اجرای دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

۱) حفاری با استفاده از هیدروفرز

برای حفاری خاک های بدون چسبندگی و سنگ های سخت به کار  می رود. هیدروفرز دستگاه حفاری است که با استفاده از سه موتور (پایین رونده) در نوک قاب هیدروفرز (قاب راهنما) و با به کار بردن سیستم چرخش گل حفاری کار می کند.

 

دستگاه هیدروفرز

دستگاه هیدروفرز

 

۲) حفاری با استفاده از دستگاه گراب

یکی دیگر از روش‌های احداث دیواره دیافراگمی استفاده از دستگاه گراب می باشد که در این روش دیوار ایجاد شده دیوار اصلی ساختمان است. آب بندی درزهای اجرایی در این نوع حفاری با روش‌های مختلف زیر انجام می گردد:

  • کام و زبانه
  • شمع پلاستیک
  • تیر پیش ساخته بتنی
  • لوله ژوئن
  • CWS  (Coffrage Avec Waterstop)

 

مزایای دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

 

  • سرعت اجرای بالا
  • درجه ایمنی مناسب
  • استفاده دو منظوره از دیوار دیافراگمی: ۱) سازه نگهبان ۲) دیوار حائل
  • مناسب جهت گودهایی که طول دیواره آنها زیاد می باشد.

 

مزایای دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

مزایای دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

 

 

معایب دیوار دیافراگمی (دیوار دوغابی)

  • نیاز به تجهیزات ویژه
  • نیاز به نیروهای متخصص
  • هزینه بالا در پروژه های کوچک
  • نیاز به فضا جهت تجهیزات حفاری (بیش از روش های دیگر پایدارسازی)

 

 

ویدیو انیمیشن روش اجرای دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی در پایدارسازی گود

 

 

 

 

 

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

 

مطالب مرتبط :

آیین نامه های FHWA

Keller , Diaphragm walls

Keller , Slurry cut-off walls