شاید اولین سوالی که به ذهن می رسد این باشد که تعریف گودبرداری چیست؟ گودبرداری به هرگونه حفاری و خاکبرداری در تراز پایین‌تر از سطح طبیعی زمین یا در تراز پایین‌تر از زیر پی ساختمان های مجاور (به منظور پایدارسازی گود) اطلاق میشود.
گودبرداری در واقع همان عملیات خاکبرداری با عمق بیشتر است. عموما گودبرداری عمیق در مناطق شهری و جهت تأمین امکانات رفاهی ساختمان مانند پارکینگ، استخر، سالن اجتماعات و … انجام می گردد.
گودبرداری عمیق و سازه های نگهبان
در بسیاری از پروژه های ساختمانی لازم است که زمین به صورتی خاکبرداری شود که جداره های آن قائم یا نزدیک به قائم باشند. این کار ممکن است به منظور احداث زیر زمین، کانال، منبع آب و … صورت گیرد. فشار جانبی وارد بر این جداره ها ناشی از رانش خاک بر اثر وزن خود آن، و نیز سربار های احتمالی روی خاک کنار گود می باشد.
این سربارها می توانند شامل خاک بالای لبه گود، ساختمان های مجاور، بارهای معابر مجاور و … باشند. به منظور جلوگیری از ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از این خاکبرداری، سازه های موقتی را برای مهار ترانشه اجرا می کنند که به آن اجرای اصولی گودبرداری و سازه های نگهبان می گویند.
هدف از گودبرداری عمیق و سازه های نگهبان
اهداف اصلی ایمن سازی جداره های گود در گودبرداری عمیق با استفاده از سازه های نگهبان عبارتند از: حفظ جان انسان های خارج و داخل گود، حفظ اموال خارج و داخل گود، و نیز فراهم آوردن شرایط امن و مطمئن برای اجرای کار.
انتخاب روش گودبرداری عمیق و سازه های نگهبان
موضوع گودبرداری عمیق و سازه های نگهبان در مهندسی عمران دارای گستره وسیعی است و نیاز به بررسی ها و مطالعات و ملاحظات ژئوتکنیکی، سازه ای، مواد و مصالح، تکنولوژیکی و اجرایی و اقتصادی و اجتماعی دارد. در نتیجه می توان گفت که انتخاب روش مناسب بستگی به جمیع شرایط تأثیرگذار دارد و می تواند در شرایط مختلف، به صورت های گوناگونی باشد و از سوی دیگر، تئوری ها و روش های اجرایی گودبرداری و سازه های نگهبان هم مبتنی بر اصول نظری (تئوریک) و هم متأثر از ملاحظات اجرایی و تجربی است.
ماشین آلات گودبرداری
- گودبردای عمیق شهری نیازمند به کارگیری ماشین آلاتی از قبیل بیل مکانیکی، مینی بیل مکانیکی، بابکت، بیل دکل بلند، جرثقیل و باکت حمل خاک، تاورکرین، بادسون، خاور، کامیون جفت، کامیون تک و… می باشد.
در ابتدای پروژه گودبرداری عمیق، بیل مکانیکی وظیفه تسطیح، پنل برداری و آماده سازی جهت پایدارسازی بخش های مختلف دیواره و در شیفت شب نیز وظیفه بارگیری خاک و نخاله به داخل ماشین آلات حمل خاک را دارد. برای پروژه هایی با دسترسی راحت از کامیون ده چرخ برای حمل حجم بیشتری از خاک و تسریع در امور استفاده می شود.
ماشین آلات سبک تر مانندمینی بیل مکانیکی و بابکت جهت پروژه های کوچک تر و حجم خاک کم تر، کارآمد است. اما در پروژه های بزرگ از این ماشین آلات جهت رگلاژ کف گود و کارهایی از این دست استفاده می گردد.
جرثقیل سنگین و باکت و در بعضی پروژه ها تاورکرین و باکت نیز برای جمع آوری رمپ مورد استفاده قرار می گیرند.
رمپ خاکی یا شیب راهه، مسیری شیب‌دار متشکل از ترانشه خاکی است که دو سطح غیر هم تراز را به یکدیگر جهت تردد متصل میکند.
انواع گودبرداری با عمق های متفاوت
- برای پروژه با گودبرداری تا عمق ۳ متر می توان از مینی بیل و یا از بیل مکانیکی استفاده کرد و در هر دو روش مسئله ای بابت جمع آوری رمپ وجود ندارد و عملیات بدون اضافه کردن ماشین آلات دیگری خاتمه می یابد و خود ماشین آلات به کمک ایجاد رمپ و بالا آمدن از آن و جمع آوری رمپ دستی ساخته شده و بارگیری آن پروژه را به پایان می برند.
- در پروژه های گودبرداری با عمق ۶ متر، دیگر مینی بیل امکان جمع آوری کامل پروژه را ندارد و حداقل یک دستگاه بیل مکانیکی نیاز است تا حجم خاک پروژه را بارگیری کند و به تخلیه های مجاز حمل شود. در انتها بیل مکانیکی با ایجاد رمپی دست ساز به بیرون از پروژه نقل مکان کرده و در بالای گود قرار می گیرد و رمپ دست ساز خود را جهت بالا آمدن بارگیری می کند.
- گودبرداری با عمق بیش از ۹ متر نیازمند مطالعه و بررسی بیشتری جهت جانمایی رمپ تا انتهای پروژه دارد. شیب مجاز ترانشه رمپ و بررسی هر خطر احتمالی که تردد ماشین آلات به روی رمپ می تواند داشته باشد، بسیار اهمیت دارد. در این عمق می توان از یک بیل مکانیکی و یک بابکت یا مینی بیل استفاده کرد به طوری که در مرحله جمع آوری رمپ، بیل مکانیکی در پروژه قرار گرفته و تا ارتفاع دکل خود (در حدود ۶ متر) بارگیری را انجام می دهد و در ادامه مینی بیل در کف گود قرار می گیرد و باکت بیل توسط مینی بیل بارگیری می شود و بیل مکانیکی کامیون ها را بارگیری می کند. روش های دیگری نیز متداول است مانند ساخت سکو، استفاده از دو بیل مکانیکی و…
- گودبرداری با عمق حدود ۱۲ متر و جمع آوری رمپ خاکی آن مستلزم استفاده از دو بیل مکانیکی و اصطلاحا روش باکت به باکت است. با این تفاوت که در روش قبلی ارتفاع دکل مینی بیل کافی بود ولی در این حالت با توجه به عمق گودبرداری برای بیل دوم نیز نیاز به بیل مکانیکی می باشد. در این ارتفاع امکان استفاده از سکوی بیل دکل بلند با بوم ۱۲ متر نیز می باشد که بسته به بررسی های انجام شده از نظر صرفه اقتصادی و ایمنی کار روش مناسب انتخاب می شود.
- تقریبا از ارتفاع ۹ متر به بالا روش و گزینه های مورد نظر برای جمع آوری رمپ یکسان است و فقط تعداد ماشین آلات و توجه به اقتصادی بودن روش ها مورد بررسی و مقایسه قرار می گیرد. در این روش نیز جهت جمع آوری رمپ باید از دکل بلند به همراه بیل مکانیکی مستقر در کف گود استفاده کرد. با توجه به ارتفاع بالاتر، روش بارگیری با جرثقیل و باکت به گونه ای است که بیل مکانیکی مستقر در گود، باکت حمل خاک را بارگیری کرده و جرثقیل، باکت را به بالای گود و خیابان منتقل می نماید و مستقیما داخل کامیون ها بارگیری می شود.
- استفاده از دکل بلند، جرثقیل و باکت و بیل مکانیکی در این عمق اجتناب ناپذیر است. اما در گودهای با ارتفاع بیش از ۱۴ متر امکان استفاده از تاورکرین جهت حمل خاک مشابه روش بارگیری با جرثقیل است. در اکثر پروژه ها از بابکت برای رگلاژ کف گود استفاده می گردد. در انتهای عملیات گودبرداری با این عمق، ماشین آلات را با کمک جرثقیل سنگین از گود خارج می کنند. در تمامی گودهای عمیق می توان از ترکیبی از روش های فوق استفاده کرد.
انواع گودبرداری عمیق از لحاظ مهاربندی شده یا نشده
انواع گودبرداری ها به دو گروه کلی حفاظت شده یا مهاربندی شده و حفاظت نشده یا مهاربندی نشده تقسیم می شوند. باید توجه داشت در گودبرداری های حفاظت نشده یا مهاربندی نشده پایداری شیب ها یا جداره های قائم گودبرداری ها در خاک های چسبنده بدون هیچ گونه مهاربندی توسط شرایط مکانیکی خاک تامین می شوند.
نکاتی از مشکلات انواع گودبرداری عمیق ساختمان
– قبل از هرگونه خاکبرداری مهمترین کار اطلاع از موقعیت چاه های خانه های همسایه است.
– بدترین نوع وجود چاه نه مماس دیوار بلکه با فاصله از دیوار همسایه و چاه خالی میباشد .چراکه هیچ نشانی از خودش از قبیل نشت آب بخاظر خالی بودن باقی نمیگذارد و بطور ناگهانی با برداشته شدن خاکهای اطراف سست شده و یکباره ریزش مینماید که منجر به ریزش حیاط و بعضا تمام سازه خواهد شد
اگر چاه پر باشد و همچنین مماس با دیوار همسایه بوده که در اثر لودر با تخریب دیواره آن خودنمایی کرده و مهنسین رو از وجودش باخبر خواهد کرد.
– در مورد حیاط های آپارتمانی و سازه های با پی نکته قابل توجه به خطرناک بودن حیاط های سازه ای میباشد چرا که حیاط ها به علت اینکه در زیر آنها پی اجرا نمیشود بسیار بیشتر مستعد ریزش میباشند.
– راه هایی که برای جلوگیری از ریزش معمولا درنظر گرفته میشود استفاده از پروفیل های I و ناودانی هایی بطور ضربدری که پروفیل های I را با هم کلاف میکند. برای نگهداری خاک های کناره گود و اجرای ورق های چوبی چسبیده به کناره برای اطمینان از جلوگیری از ریزش خاک ها.
پایدارسازی خاک
وقتی بحث گودبرداری عمیق به میان می آید، هم زمان صحبت از پایدارسازی خاک به انواع روش های سازه نگهبان مثل میخکوبی یا نیلینگ، مهارگذاری یا انکراژ، مهارمتقابل یا استرات، ساخت بالا به پایین یا تاپ دان، سازه نگهبان خرپایی و یا تلفیقی از روش های فوق مطرح می شود. در نتیجه، این عملیات در گرو همکاری بین گروه گودبرداری و گروه پایدارسازی است.
اصول گودبرداری عمیق
یکی از مهمترین مراحل احداث ساختمان، گودبرداری و محافظت از گود می باشد. با توجه به آمار هولناک حوادث ساختمانی، این مرحله یکی از پر مخاطره ترین و پر خطرترین مراحل احداث ساختمان می باشد که علیرغم حساسیت بالا، کمتر مورد توجه سازندگان، مهندسان ناظر و طراح ساختمان قرار می گیرد.
متاسفانه در شهرها برای ساختمان های مسکونی معمولی، عملیات گودبرداری عمیق توسط افرادی ناآشنا به مسائل ژئوتکنیکی و صرفاً بر اساس تجربه کاری در هدایت ماشین آلات ساختمانی بدون حضور عوامل ایمنی و حتی ناظر انجام می شود. گودبرداری غیر اصولی باعث افزایش تلفات جانی و مالی در این مرحله از ساختمان سازی شده است. رعایت اصول گودبرداری صحیح، می تواند از بروز این چنین مشکلاتی جلوگیری کند.
اصول گودبرداری عمیق بسیار مهمی که باید قبل از شروع کار انجام شود:
1. شناخت کافی از خاک منطقه جهت تعیین مقاومت خاک جزء یکی از پر اهمیت ترین اصول گودبرداری می باشد.
2. شناسایی موقعیت تاسیسات زیرزمینی.
3. قطع آب، گاز و برق با همکاری سازمان های ذیربط.
4. آگاه سازی ایستگاه آتش نشانی نزدیک جهت جلوگیری از وقفه در سرویس رسانی احتمالی.
5. شناسایی دقیق وضعیت ساختمان های مجاور و اتخاذ راهکارهایی مناسب جهت ایمن سازی آن ها.
6. توجیه ساکنین مجاور گود با موارد ایمنی و هشدارهای مرتبط با زمان تخلیه فوری.
اصول گودبرداری عمیق مهمی که در حین گودبرداری باید رعایت گردد:
1. اگر خاک محل از نوع خاک دستی باشد، می بایست خاکبرداری به صورت تدریجی و با مهار کامل دیواره های پیرامونی انجام گیرد.
2. در صورت عدم محدودیت در فضا، دیواره ها با شیب ملایمی برابر شیب مجاز خاک برداشته شود.
3. هنگامی که گودبرداری پایین تر از پی ساختمان مجاور انجام شود، باید نسبت به پایدارسازی خاک زیر پی مجاور اقدام لازم صورت گیرد.
گودبرداری غیر اصولی
گودبرداری غیر اصولی همیشه و در طول سال ها در صدر اخبار حوادث روزنامه‌ها و ناشی از عدم رعایت قانون بوده است. در اجرای گودبردای، افراد بسیاری مسئولیت دارند که در این میان کارفرما موظف است تا مشخصات املاک مجاور را از شهرداری گرفته و به صورت میدانی مورد مطالعه قرار داده و اطلاعات تطبیق داده شده با وضعیت موجود را در اختیار محاسب و طراح قرار دهد.
به طور کلی مالک ساختمان، مهندس طراح، مهندس مجری و پیمانکار و مهندس ناظر چهار شخصیت اصلی در اجرای یک گودبرداری اصولی هستند که اگر هرکدام از این ها وظایف خود را به درستی انجام ندهد و گودبرداری به صورت غیر اصولی اجرا گردد می‌تواند منجر به بروز حادثه شود.
طراح پس از در اختیار داشتن مشخصات املاک مجاور باید یک ارزیابی اولیه از خطر گودبرداری انجام داده و فهرستی از این خطرات را تکمیل کند تا به دنبال آن اثرات ایجاد گودبرداری بر ساختمان مجاور را ارزیابی کند و نقشه‌های اجرایی را در اختیار سازنده قرار دهد.
پس از طراحی نوبت به سازنده می‌رسد و سازنده بر اساس نقشه‌های طراح اقدام به گودبرداری کرده و ضوابط موجود را رعایت می کند. اگر گودبرداری به صورت غیر اصولی انجام شده باشد و هر گونه خسارتی به ساختمان‌های اطراف وارد شود، افراد می‌توانند در مراجع حقوقی تشکیل پرونده بدهند. از دیگر خطرات گودبردای غیر اصولی به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
- سقوط کارگران یا عابر از ارتفاع
- در خطر بودن وسایل و اموال داخل و خارج از گود
- تأمین امنیت جانی افراد داخل و خارج از گود
- مسمومیت افراد اغلب به دلیل تنفس بخارها و گاز‌های سمی
- کمبود اکسیژن که منجر به خفگی می شود
- سقوط آوار و ریزش دیوار
- برخورد به تأسیسات زیرزمینی و ایجاد خسارت
گودبرداری غیر اصولی و ریزش ساختمان
برای آنکه به دنبال گودبرداری غیر اصولی اتفاقاتی مانند ریزش ساختمان های مجاور پیش نیاید باید این موارد برای ایمنی بیشتر مد نظر قرار بگیرد:
بررسی ساختمان‌های کناری، دیوارهای مشترک مرزی، نوع مصالح، قدیمی یا نو بودن، وجود ترک، سقف ها یا تیرهای مشترک، چگونگی اتصال دیوار ها، نحوه اتصال دیوار های مرزی، نعل درگاه ها، وجود بازشوها، لوله دودکش ها، داکت های تاسیساتی در دیوار های مرزی ساختمان های کناری.
تفاوت میان خاکبرداری و گودبرداری
- عملیات خاکبرداری تنها به هم سطح سازی برآمدگی ها و فرورفتگی های خاکی اطلاق می شود.
- در عملیات گودبرداری عمیق اگر چه هم سطح سازی پستی و بلندی ها همانند خاکبرداری صورت می گیرد اما عمق حفاری به چند ده متر می رسد.
شباهت میان خاکبرداری و گودبرداری
- خاکبرداری و گودبرداری هر دو از اولین عملیات های ساختمانی هستند.
- تسطیح به روش دستی یا ماشینی در هر دوی این عملیات ها صورت می گیرد.
- روش اجرای این عملیات کاملاً بسته به جنس خاک دارد.
اولین مراحل عملیات عمرانی شامل خاکبرداری و گودبرداری
یکی از اولین مراحل عملیات عمرانی شامل خاکبرداری و گودبرداری می شود و در آن باید شرایط خاک (ژئوتکنیک)، سطح آب های زیرزمینی، وضعیت سازه های همسایه در نظر گرفته شود و مجوزهای لازم از سازمان های مربوطه اخذ شود. اطلاع از محل و عمق تأسیسات شهری مدفون مانند لوله ها و کابل ها بسته به پروژه، ضروری است. پس از این مراحل عملیات گودبرداری آغاز می شود و حفاری تا عمق مشخص شده صورت می گیرد.
عملیات گودبرداری تا عمق مشخص شده در نقشه و تا زمانی که به خاک سفت نرسیده باشیم باید ادامه پیدا کند و اگر ما به التفاوت آن تا ۱۵ سانتی‌متر باشد، خاک ریخته و آن را با استفاده از کمپکتور فشرده می کنیم و اگر بیش از ۷۰ سانتی‌متر بود ما به التفاوت را با سنگ و سیمان پر می کنیم تا به ارتفاع نقشه برسانیم.
به عبارتی اگر مجبور شدیم که گودبرداری را تا عمق هایی بیشتر از مقدار مشخص شده تا رسیدن به خاک سفت ادامه دهیم باید مقدار اضافی گودبرداری شده را به نحوی جبران کنیم. پس از خاکبرداری می بایست سطح کنده شده با ملات ماسه و سیمان (شاتکریت) پوشیده شود تا از هجوم عوامل تغییر دهنده مانند آفتاب، باران، برف و هوازدگی خاک در امان باشد.
در صورت ناپایداری دیواره های گود از روش های پایدار کننده و مهاربندها استفاده می شوند. از انواع مهاربندها می توان به اجرای میخ کوبی (نیلینگ)، مهار گذاری (انکراژ)، سازه نگهبان خرپایی، مهار متقابل (استرات)، سپرکوبی، دیوار دیافراگمی، اجرای پلکانی و ترانشه خاکی اشاره کرد.
در سازه های کوچک مانند آپارتمان های سه طبقه به بالا برای پایداری بیشتر سازه و ایجاد فضای بیشتر برای پارکینگ و انباری گودبرداری عمیق انجام می شود. با توجه به قوانین شهرداری ها مربوط به مجوز ساخت تعداد محدودی طبقه و یا ارتفاع محدود سازه، کارفرمایان برای ایجاد فضای بیشتر مجبور به احداث پارکینگ و انباری در طبقات زیرزمین می شوند و به تبع آن گودبرداری عمیق صورت می گیرد.
در سازه های بزرگ مانند برج ها و پل ها در درجه اول گودبرداری به منظور افزایش پایداری سازه در برابر نیروی کششی زمین لرزه و پایین آوردن نقطه ثقل سازه انجام می شود. البته در برج های ساختمانی، ساخت پارکینگ هم از دلایل گودبرداری عمیق است.
انواع زمین در عملیات های گودبرداری و خاکبرداری
زمین ها یا خاک ها از نظر عملیات گودبرداری و خاکبرداری به پنج نوع کلی زمین دستی، زمین لجنی، زمین کلنگی، زمین دج و زمین سنگی تقسیم می شوند:
- به زمین های نرم که قابلیت کنده شدن با دست به کمک بیل یا هر گونه ابزار دستی را دارند زمین دستی یا بیلی گفته می شود.
- زمین لجنی از خاک نرم ریزدانه مانند رس تشکیل شده است. خاک رس آن با جذب آب حالت الاستیک به خود می گیرد و باعث گیر افتادن ماشین آلات حفاری می شود و کار گودبرداری را با مشکل مواجه می سازد.
- زمین کلنگی زمینی است که خاک با کلنگ و بیل برداشته می شود و از دو زمین دستی و لجنی سخت تر است ولی آن چنان سخت نیست که جای کلنگ در آن بماند.
- به زمین هایی که سخت هستند و در هنگام کندن رد کلنگ در آن باقی می ماند، زمین دج گویند. دج وسیله ای است که در گذشته برای حفاری مورد استفاده قرار می گرفت.
- زمین سنگی در رده سخت ترین زمین ها است و به طور یکپارچه از سنگ تشکیل شده است. عملیات گودبرداری این نوع زمین ها با استفاده از ماشین آلات حفاری انجام می شود.
گودبرداری و خاکبرداری در زمین های کوچک و بزرگ
به طور کلی در زمین های کوچک، گودبرداری و خاکبرداری به صورت دستی به دلیل نبود فضا برای حضور ماشین‌آلات حفاری و یا با استفاده از بیل مکانیکی انجام می شود. زمین های کوچک معمولاً در درون شهرها هستند و همجوارانی دارند که محافظت از سازه همجوار هم از وظایف مسئولان عملیات گودبرداری به شمار می رود. برای این منظور حتماً باید از یکی از روش های مهاربندی استفاده شود.
ولی این دو عملیات در زمین های بزرگ که معمولاً هم بدون همجوار هستند به شیوه دیگر و با استفاده از ماشین‌آلات حفاری سنگین انجام می گیرد. در این گونه گودبرداری ها ابتدا با لودر اقدام به حفر یک سطح شیب دار میشود که محلی برای ورود خود لودر و ماشین های حمل خاک است. در گودبرداری و خاکبرداری زمین های بزرگ اگر زمین سست باشد از مهاربند استفاده می شود.
پیش از خاکبرداری اقداماتی برای آگاهی از تأسیسات زیرسطحی شهری باید انجام گیرد و مجوزهای لازم اخذ شود. پس از گودبرداری نیز در زمین های سست و دارای همجوار اجرای پایدارسازی لازم و ضروری است. پوشش محل گود پس از گودبرداری باید به سرعت انجام شود تا دیواره گود در برابر عوامل تغییر دهنده مانند آفتاب، باران و هوازدگی قرار نگیرد.
نکاتی برای ایمنی بیشتر در گودبرداری اصولی
بررسی ساختمان‌های مجاور: قبل از گودبرداری ساختمان باید این موارد مورد بررسی قرار بگیرد؛ دیوارهای مشترک مرزی، نوع مصالح، قدیمی یا نو بودن، وجود ترک، سقف‌ها یا تیرهای مشترک، چگونگی اتصال دیوارها، نحوه اتصال دیوارهای مرزی، نعل درگاه‌ها، وجود بازشوها، لوله دودکش‌ها، داکت‌های تاسیساتی در دیوارهای مرزی ساختمان‌های کناری.
ساختن سقف‌های ایمن: قبل از تخریب و گودبرداری با استفاده از داربست‌های فلزی می‌توان ایمنی وسایل و افراد را در مقابل سقوط اجسام تامین کرد.
یکی از اولین مراحل عملیات عمرانی شامل خاکبرداری و گودبرداری می شود و در آن باید شرایط خاک (ژئوتکنیک)، سطح آب های زیرزمینی، وضعیت سازه های همسایه در نظر گرفته شود و مجوزهای لازم از سازمان های مربوطه اخذ شود.
اطلاع از محل و عمق تأسیسات شهری مدفون مانند لوله ها و کابل ها بسته به پروژه، ضروری است. پس از این مراحل عملیات گودبرداری آغاز می شود و حفاری تا عمق مشخص شده صورت می گیرد.
عملیات گودبرداری تا عمق مشخص شده در نقشه و تا زمانی که به خاک سفت نرسیده باشیم باید ادامه پیدا کند و اگر ما به التفاوت آن تا ۱۵ سانتی‌متر باشد، خاک ریخته و آن را با استفاده از کمپکتور فشرده می کنیم و اگر بیش از ۷۰ سانتی‌متر بود ما به التفاوت را با سنگ و سیمان پر می کنیم تا به ارتفاع نقشه برسانیم.
به عبارتی اگر مجبور شدیم که گودبرداری را تا عمق هایی بیشتر از مقدار مشخص شده تا رسیدن به خاک سفت ادامه دهیم باید مقدار اضافی گودبرداری شده را به نحوی جبران کنیم.
پس از خاکبرداری می بایست سطح کنده شده با ملات ماسه و سیمان (شاتکریت) پوشیده شود تا از هجوم عوامل تغییر دهنده مانند آفتاب، باران، برف و هوازدگی خاک در امان باشد.
در صورت ناپایداری دیواره های گود از روش های پایدار کننده و مهاربند ها استفاده می شوند. از انواع مهاربندها می توان به اجرای نیلینگ، انکراژ، مهار متقابل، سازه نگهبان خرپایی، دیوار دیافراگمی، سپرکوبی، اجرای پلکانی و ترانشه خاکی اشاره کرد.
در سازه های کوچک مانند آپارتمان های سه طبقه به بالا برای پایداری بیشتر سازه و ایجاد فضای بیشتر برای پارکینگ و انباری گودبرداری انجام می شود. با توجه به قوانین شهرداری ها مربوط به مجوز ساخت تعداد محدودی طبقه و یا ارتفاع محدود سازه، کارفرمایان برای ایجاد فضای بیشتر مجبور به احداث پارکینگ و انباری در طبقات زیرزمین می شوند و به تبع آن گودبرداری صورت می گیرد.
در سازه های بزرگ مانند برج ها و پل ها در درجه اول گودبرداری به منظور افزایش پایداری سازه در برابر نیروی کششی زمین لرزه و پایین آوردن نقطه ثقل سازه انجام می شود. البته در برج های ساختمانی، ساخت پارکینگ هم از دلایل گودبرداری است.
- تخریب
با توجه به اینکه تخریب ساختمان اولین مرحله از ساخت و ساز است و تولید نخاله ساختمانی می کند، می تواند اثرات فراوانی بر محیط زیست وارد آورد. ضمناً تخریب ساختمان می تواند باعث آسیب جانی و مالی شود و همچنین سلامت کارکنان پروژه را به خطر بیاندازد و به محیط اطراف آسیب برساند.
مسأله تخریب در شهر تهران به طور خاص مورد توجه قرار نگرفته و آیین نامه ای برای آن تهیه نشده است. البته به صورت پراکنده مقرراتی برای تخریب در نشریه ها و آیین نامه ها بیان گردیده است:
- نشریه مشخصات عمومی کارهای ساختمانی سازمان مدیریت
- آیین نامه حفاظت کارگاه های ساختمانی وزارت کار و امور اجتماعی
- خاکبرداری
کلیه فعالیت های مربوط به تخریب، حفاری و کندن هر نوع زمین، انباشتن، جابجایی، بارگیری و حمل هرگونه مصالح خاکی در محدوده پروژه و یا خارج از آن (در صورت لزوم) که مرتبط با فعالیت های موضوع پیمان باشد را خاکبرداری گویند. این عملیات به طور عمده با استفاده از ماشین آلات و تجهیزات سبک و یا سنگین راه سازی انجام می گیرد، هرچند ممکن است در صورت لزوم و بسته به شرایط، از روش های دستی و یا روش های انفجاری نیز استفاده گردد.
یکی از فعالیت های مرتبط با خاکبرداری و گودبرداری، تسطیح و تنظیم (رگلاژ) دیواره می باشد. به کلیه فعالیت های مرتبط با تسطیح، آماده سازی، هموارسازی، حذف زوائد، پرکردن حفرات و غیره، در کلیه سطوح خاکبرداری، به منظور ایجاد بستر مناسب برای اجرای لایه زهکش و یا نصب شبکه فولادی، در جهت انجام فعالیت های مرتبط با موضوع پیمان رگلاژ گویند. این عملیات به طور عمده با استفاده از نیروی انسانی و تجهیزات سبک صورت می گیرد، هرچند ممکن است در صورت نیاز، از ماشین آلات و مصالح و یا سایر روش های دیگر استفاده گردد.
عملیات رگلاژ به منظور ایجاد بستری صاف و هموار برای نصب و اجرای زهکش (در صورت وجود) و شبکه فولادی ایجاد می گردد و به طور عمده با استفاده از نیروی انسانی و ابزار و تجهیزات سبک، انجام می گیرد.
بدین منظور زوائد و بیرون زدگی های سطح، مانند قلوه سنگ ها و یا برجستگی هایی که بعد از خاکبرداری باقی مانده است، در صورتی که ارتفاع بیرون زدگی بیش از رواداری ضخامت شاتکریت باشد، باید زدوده شود. در غیر این صورت فاصله شبکه فولادی از سطح دیواره و ضخامت شاتکریت از محل برجستگی ها محاسبه می شود.
زوائد بزرگ مانند قطعات بولدر، در صورتیکه عمده حجم آن بیرون از سطح قرار گرفته باشد باید به نحو مطلوبی زدوده شود. روش حذف این زوائد باید به گونه ای باشد که آسیبی به نقاط مجاور نرساند. در صورتی که بخش عمده قطعات سنگی بزرگ در داخل خاک قرار داشته باشد، حفظ آن مشروط بر آنکه مشکل پایداری کلی یا موضعی ایجاد ننماید مجاز می باشد، در غیر این صورت باید قسمت بیرون زده به نحو مناسبی تخریب گردد.
تورفتگی های موضعی که در زمان اجرای پوشش سطحی به وسیله شاتکریت پر می شود و خللی در نصب مش ایجاد نمی کند. نیازی به رگلاژ و ترمیم ندارد. تورفتگی های قابل توجه (از لحاظ عمق یا وسعت) که باعث صعوبت نصب مش و یا بروز مشکلات فنی یا اجرایی برای هریک از فعالیت های اجرای سازه نگهبان نماید، می بایست به نحو مناسبی پر شود.
موارد فوق الذکر عمدتاً ناظر بر عملیات خاکی در محدوده تقریباً ۱۰ متری از خط پروژه میباشد. عملیات خاکی در داخل گود، به فاصله حداقل ۱۰ متر از خط پروژه، با روشهای مورد تأیید و تحت نظر دستگاه نظارت، به صورت تقریباً یکنواخت (حداکثر اختلاف تراز ۱۰ متر و حداکثر شیب کلی ۱۰%) در کف گود و متناسب با پیشرفت اجرای سازه نگهبان، انجام خواهد گرفت.
کاربرد خاکبرداری در گودبرداری ساختمان ها
خاکبرداری به صورت قسمت بندی (پنل بندی) شده از سر ترانشه شروع شده و در ادامه طی مرحله های خاکبرداری، با ارتفاع و طول مشخص، ادامه پیدا می کند. عملیات خاکبرداری در داخل گود به فاصله حداقل 0/5 متر از خط پروژه، با استفاده از ماشین آلاتی چون لودر (که دقت اجرایی کمتری دارند) امکان پذیر می باشد، ولی محدوده ۵/۰ متری از خط پروژه باید با استفاده از ماشین آلاتی با دقت بالاتر مانند بیل مکانیکی خاکبرداری گردد.
اولین مرحله خاکبرداری دارای ارتفاعی که خاک بتواند در کوتاه مدت (حدود ۲۴ تا حداکثر ۴۸ ساعت) بدون محافظت پایدار بماند و حداکثر ۲ متر (معادل عرض ورق شبکه های فولادی) خواهد بود. ارتفاع مراحل بعدی خاکبرداری نیز حداکثر به اندازه عرض یک شبکه فولادی یا کمتر، طبق نظر دستگاه نظارت (براساس شرایط پایداری دیواره) خواهد بود.
خاکبرداری بدون اجرای سازه نگهبان (یا حداقل اجرای پوشش سطحی، در ترازهایی که طبق نقشه ها نیلی در پنل خاکبرداری شده وجود ندارد) با ارتفاع بیش از عرض یک شبکه فولادی در حالت عادی مجاز نمی باشد، مگر اینکه به وسیله محاسبات امکان آن تأیید شده باشد. در غیر این صورت، پیمانکار باید پیشنهاد اصلاحی خود را به دستگاه نظارت اعلام و در نهایت طبق نظر دستگاه نظارت نسبت به انجام اقدام اصلاحی در اسرع وقت اقدام نماید.
مراحل اولیه ساخت ساختمان
مراحل ساخت ساختمان از خاکبرداری تا اجرای سازه ی ساختمان را در بر می‌گیرد. اساسا پی ریزی ساختمان به دلیل قرارگیری اسکلت و وزن ساختمان بر روی آن بسیار اهمیت دارد. این امر مستلزم رعایت مراحل خاکبرداری ساختمان با توجه به قوانین تعیین شده برای انجام این کار است.
مراحل خاکبرداری ساختمان
انجام درست و اصولی مراحل خاکبرداری ساختمان باید تحت نظارت افراد متخصص و در یک فضای کاملا قانونی صورت گیرد. رعایت اصول و قوانین خاکبرداری ساختمان در سلامت روند پروژه ساختمانی و یک نتیجه مناسب در پایان کار تاثیر زیادی دارد. نوع خاک و میزان فاصله‌ای که باید برای پی ریزی ساختمان تا سطح ساختمان‌های دیگر در نظر گرفته شود از نکات مهم در انجام خاکبرداری ساختمان است.
نقشه برداری از زمین
نقشه برداری زمین اولین گام از مراحل خاکبرداری ساختمان است. این کار به این دلیل صورت می‌گیرد که برخی ساختمان‌ها دارای شیب های نا معین در نقشه و طراحی ساخت هستند. در حالت کلی نقشه برداری برای خاکبرداری ساختمان می‌تواند شامل تست های جغرافیایی برای تعیین نوع خاک و نقشه برداری از خدمات زیر زمینی باشد.
مطالعات خاک (ژئوتکنیک)
این مرحله تعیین کننده عمق و میزان مقاومت زمین برای وزن ساختمان است. علاوه بر این دسترسی جاده‌ها و نصب و راه اندازی تجهیزات را به صورت اصولی و فنی طراحی میکند.
تایید ساختمان برای شروع خاکبرداری
تایید نهایی طرح و ساختار ساختمان به منزله کلید خوردن پروژه می باشد و اجازه و امکان شروع مراحل خاکبرداری ساختمان با نظارت مهندسان و افراد متخصص است.
پاکسازی سایت پروژه ساختمانی
آماده سازی زمین و پاک کردن آن از گیاهان و سنگ‌های موجود در سطح زمین برای انجام مراحل خاکبرداری ساختمان تحت عنوان پاکسازی مکان پروژه عمرانی صورت می‌گیرد.
نصب نشانه‌های استاندارد برای خاکبرداری
از مراحل خاکبرداری ساختمان می‌توان به نصب علائم و ستون‌های نشانه گر نیمه دائمی برای تعیین یک معیار اندازه گیری مناسب نام برد. علاوه بر نشانه‌های موازی، این علائم به شکل عمودی نیز برای تعیین محل درست پایه‌ها در نظر گرفته می‌شوند.
شروع خاکبرداری و گودبرداری ساختمان
خاکبرداری ساختمان با هدف اطمینان از اندازه و عمق زمین با توجه به اطلاعات درج شده در طرح ساختمان صورت می‌گیرد. خاکبرداری اصولی نباید به اندازه ای سطحی باشد که سستی خاک بر مقاومت ساختمان اثر منفی بگذارد و نه تا حدی عمیق باشد که مواد و مصالح به هدر برود.
اصل مراحل خاکبرداری ساختمان برای ساختن پایه ها و اسکلت اصلی ساختمان صورت می‌گیرد. پس از انجام مراحل خاکبرداری باید زمین‌های باقی مانده اطراف از خاک مناسب پر شود. اهمیت یکسان سازی سطح خاک زمین و کف ساختمان باید جدی گرفته شود.
بتن ریزی پس از خاکبرداری
گاهی لازم است از حد مجاز تعیین شده برای خاکبرداری ساختمان فراتر رفته تا به یک سطح مناسب و مطمئن از زمین دسترسی داشت. در این هنگام برای رسیدن به حد مجاز می‌توان از بتن برای شالوده و پی ریزی ساختمان استفاده کرد.
کفپوش برای خاکبرداری
در هنگام خاکبرداری و تخریب خاک برای پی ریزی‌های کم عمق در سطح خاک نرم باید بنیان‌های بزرگ با استانداردهای مهندسی و مطابق با ایمنی برای تخریب و خاکبرداری استفاده شود. این شرایط برای زمانی است که حفاری و خاکبرداری در عمقی بیش از ۱.۵ متر باشد.
ایمنی در حین انجام خاکبرداری و گودبرداری
رعایت ایمنی و نصب تجهیزات مناسب برای جلوگیری از خطرات احتمالی در هنگام خاکبرداری ساختمان از جمله مراحل حساس در عملیات خاکبرداری است. حفاظت از کارگران و افراد در هنگام انجام مراحل خاکبرداری ساختمان از وظایف اصلی پیمانکار است.
محاسبه حجم خاکبرداری ساختمان
محاسبه حجم خاکبرداری در یک پروژه ساختمانی از اهمیت بالایی برخوردار است. این نکته با استفاده از رابطه ریاضی به صورت یکسان در شرایط و ساختمان‌های مختلف اندازه گیری میشود. حجم خاکبرداری به صورت تقریبی با ضرب کردن طول و عرض و ارتفاع خاک به دست می آید. در صورتی که کوپه خاک داشته باشیم، حجم مخروط = یک سوم ارتفاع × مساحت قاعده است.
طول هر قسمت (پنل) خاکبرداری بسته به وضعیت دیواره گود متغیر می باشد. به طور کلی طول پنل های خاکبرداری ۶ متر می باشد. در خاکهای ریزشی، یا سسست و کم مقاومت، یا در مواردی که پایداری و جابجایی های دیواره گود در صورت پنل برداری با طول زیاد مورد تردید می باشد، حداکثر طول هر پنل می تواند طبق نظر دستگاه نظارت تا مقدار معادل فاصله افقی دو نیل مجاور کاهش یابد.
در زمین های دارای مقاومت کافی، حداکثر طول مجاز پنل تابع توان اجرایی پیمانکار می باشد. معمولاً بحرانی ترین وضعیت ناپایداری در زمان اجرا دیده می شود. پس از حفاری و قبل از اجرای شاتکریت و نیل گذاری بیشترین احتمال وقوع ناپایداری وجود دارد. بدین منظور پس از هر مرحله حفاری می بایست وضعیت ظاهری شیب مورد توجه قرار گیرد.
شکم دادگی و دیده شدن جابجایی های بیش از حد، از مواردی است که می تواند مقدمه ای برای رخداد ناپایداری و ریزش باشد. در صورت مشاهده علائمی از وقوع ناپایداری، این موارد می بایست فوراً به اطلاع دستگاه نظارت رسانده شود.
در چه صورت به متخصصین خاکبرداری و گودبرداری ساختمان نیاز داریم؟
ساختمان‌های بسیار قدیمی ممکن است به دلایل متعددی مثل پایه‌های ضعیف، تعمیرات اساسی، تغییر در قوانین دولتی و یا تغییر کاربری نیاز به تخریب داشته باشند. در نتیجه تخریب و خاکبرداری ساختمان از جمله مواردی است که برای اجرای آن ها نیاز به متخصصین خاکبرداری و گودبرداری می باشد. همچنین برای ساخت سازه هایی که طبقات منفی دارند، نیاز به عملیات گودبرداری و خاکبرداری و حضور این متخصصین است.
البته به طور کلی حضور متخصصین خاکبرداری و گودبرداری ساختمان در هنگام اجرای اولین مرحله‌ی اجرای سازه، برای هر نوع سازه ای ضروری است، حتی اگر سازه مورد نظر از تراز سطح زمین ساخته شود. چرا که در چنین شرایطی نیز عملیات گودبرداری حداقل به اندازه حجم پی صورت می گیرد.
سوالاتی که باید از متخصصین خاکبرداری و گودبرداری ساختمان پرسیده شود.
پیش از اجرای عملیات خاکبرداری و گودبرداری ساختمان، درباره برخی مسائل با پیمانکاران صحبت می گردد:
- از چه روش هایی برای اجرای عملیات خاکبرداری و گودبرداری استفاده می کنند؟
- چند روز طول می کشد تا عملیات خاکبرداری و گودبرداری به پایان برسد؟
- چه تعداد نیروی کار مورد نیاز می باشد؟
- هزینه اجرای خاکبرداری و گودبرداری چگونه برآورد می شود و نحوه پرداخت چگونه باید باشد؟
- شرایط تضمین اجرای به موقع و حسن انجام کار به چه صورت است؟
جزئیات اجرایی به همراه تمامی توافقات و تعهدات متقابل در یک قرارداد ذکر می گردد.
نکات مهم در خاکبرداری و گودبرداری ساختمان
- بررسی دقیق تاسیسات و ساختمان های اطراف گود به منظور انجام امور حفاظتی
- استفاده از کلاه ایمنی و کفش مخصوص در هنگام قرار گرفتن در گود
- رعایت نمودن فاصه استاندارد از ماشین آلات و تجهیزات خاکبرداری برای افرادی که درون گود هستند
- رعایت نمودن حداقل فاصله ۱ متر و نیم از دیوار همسایه به عنوان شانه خاکی و آماده سازی اصولی آن
- اجرای سازه نگهبان مناسب با توجه به نوع زمین و خاک و همچنین عمق گودبرداری
نتیجه گیری
خاکبرداری و گودبرداری ساختمان اولین مرحله از اجرای سازه است که توسط تجهیزات و ماشین آلات خاکبرداری از جمله لودر و بیل مکانیکی انجام می شود. مهم ترین اقدامات لازم پیش از شروع اجرای خاکبرداری و گودبرداری عمیق ساختمان:
- مطالعه و بررسی وضعیت تاسیسات و سازه های مجاور
- انجام آزمایش های مکانیک خاک در محل پروژه
- ایمن سازی ساختمان های مجاور در هنگام گودبرداری عمیق
- انتخاب نوع سازه نگهبان جهت مهارسازی گودبرداری عمیق
عملیات خاکبرداری از نظر اصول اجرایی، مسائل ایمنی و رعایت ضوابط شهرداری بسیار حساس و مهم می باشد و باید توسط متخصصین خبره و با تجربه انجام شود. چرا که در صورت اجرای غیر اصولی خطرات جبران ناپذیری به همراه خواهد داشت.
اجرای گودبرداری های ساختمانی
در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید :
- مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
- خاکبرداری چیست؟ (Excavation)
- رمپ و جمع آوری رمپ در گودبرداری (Ramp removal excavation)
- گودبرداری و خاکبرداری دو عملیات متمایز از یکدیگر
- گودبرداری غیر اصولی (Unprincipled Building Excavation)
- تخریب ساختمان چیست؟ مراحل تخریب اصولی، قیمت تخریب (Building Demolition)
در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
- نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
- انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
- مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
- سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
- خاک مسلح یا ژئوسنتتیک چیست؟ (Geosynthetict)
- سپرکوبی چیست؟ (Sheet Pile)
- دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟ (Diaphragm walls – Slurry walls)
- دیوار برلنی یا دیوار سولجر پایل چیست؟ (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)
- زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing )
- نقشه برداری یا مهندسی نقشه برداری چیست؟ (Surveying)
- پایش گود یا مانیتورینگ چیست؟ (Monitoring)
- دستورالعمل بهداشت، ایمنی و محیط زیست چیست؟ (HSE)
- آموزش گام به گام نقشه خوانی انواع روش های پایدارسازی و گودبرداری
در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
- مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
- ژئوفیزیک (Geophysics)
- زمین شناسی (Geology)
در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :
- تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
- ریزشمع یا میکروپایل چیست؟ (Micropile & Underpinning)
- پیش بارگذاری چیست؟ (fill surcharge preloading method)
- اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)
- تراکم دینامیکی یا DC چیست؟ (Dynamic Compaction)
- ستون شنی ارتعاشی یا تراکم ارتعاشی چیست؟ (Vibro Stone Column)
- شمع ساختمان ، طراحی و اجرای شمع بتنی و شمع فلزی (Concrete Pile , Steel Pile)
در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :
- روش اجزای محدود چیست؟ (Finite Element Method) (FEM)
- اندرکنش خاک و سازه چیست؟ (Soil Structure Interaction) (SSI)
- معرفی نرم افزار Plaxis
- معرفی نرم افزار GEOSLOPE
- معرفی نرم افزار SAP2000
- معرفی نرم افزار SAFE
- معرفی نرم افزار ABAQUS
- معرفی نرم افزار FLAC
در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید :
- ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
- قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
- نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
- اسکلت فلزی یا سازه فولادی (Steel Structure)
- مدیریت پیمان (Management Contracting)
- مدیریت طرح (Construction Management)
- مدل کسب و کار (B2B) یا بی تو بی (Business-to-Business)
- انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
- سوله چیست؟ انواع و کاربرد سوله (Industrial Shed)
- آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
- طراحی سازه بر اساس عملکرد (Performance Based Seismic Design, PBSD)
- تغییرمکان جانبی نسبی طبقات چیست؟ (Drift)
- طیف پاسخ و طیف طرح چیست؟ (Spectrum Response)
مطالب مرتبط :
- مقررات ملی ساختمان
- آیین نامه های FHWA
- Incident Prevention , Soil Classification and Excavation Safety
- luby Shoring , Excavation Safety and Soil Classification – St. Louis Trench ShoringL
- Wollam Construction , EXCAVATION CONSTRUCTION
- Sierra Hydrovac , 8 Types Of Excavation Used In Construction
- Science Jrank , Excavation Methods
- Designing Buildings , Types of excavation
