یکی از مسائلی که همواره در شرایط مختلف خطر آفرین بوده است موضوع گود برداری غیر اصولی در بافت شهری است. به مراتب هر چه عمق گودبرداری بیشتر می شود احتمال وقوع خطرات مختلف نظیر نشست، ترک خوردگی و یا ریزش سازه مجاور گود بیشتر می شود. نوع سازه های مجاور گود یکی دیگر از مهمترین عواملی است که به حساسیت امر خطیر گود برداری می افزاید. در کلیه این موارد، پایدارسازی دیواره های گود بسیار حائز اهمیت بوده و باید براساس ضوابط فنی و مهندسی موجود در آیین نامه های مورد تایید، طراحی و اجرا شود. برای دستیابی به این هدف معمولاً در پروژه های شهری از گزینه های مختلف پایدارسازی نظیر نیلینگ، انکراژ، مهارمتقابل و روش ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان استفاده می شود. علاوه بر این پایدارسازی گود یکی از زمینه های اصلی فعالیت شرکت های ژئوتکنیکی بوده و آن ها با تکیه بر دانش لازم در زمینه شناخت رفتار خاک ها و البته کمک گرفتن از تجربه ی حاصل از پروژه های مختلف، روش مناسب جهت پایدارسازی گود را پیشنهاد داده و آن را اجرا می نمایند. در این مقاله توضیح مختصری از هر یک از روش های نام برده ارائه می شود.
روش های نیلینگ و انکراژ همواره به عنوان یکی از شناخته شده ترین و مقرون به صرفه ترین روش ها در جهت پایدارسازی دیواره گود در محیط های شهری مطرح هستند. در هر یک از این روش ها، تسلیح خاک به صورت برجا صورت گرفته و به تبع مشخصات آن بهبود می یابد. این دو روش علی رغم تفاوت در فلسفه اصلی، در اجرا شباهت های زیادی به یکدیگر دارند. اجرا هر یک از دو روش با حفاری گمانه هایی با قطر کم با زاویه ۱۰ الی ۲۰ درجه نسبت به افق در داخل خاک و در طول دیواره با فاصله ای مشخص آغاز می شود. در روش نیلینگ پس از حفاری گمانه، آرماتور هایی با قطر ۲۸ تا ۴۰ میلی متر در مرکز گمانه قرار گرفته و سپس برای ایجاد پیوستگی بین مصالح و البته مقابله با خوردگی، دوغاب سیمان تحت یک فشار مشخص در طول گمانه تزریق می شود. در این روش نیل ها در هنگام بهره برداری پس از وقوع تغییر شکل در خاک، تحت تنش های کششی قرار گرفته و پایداری دیواره را تامین می کند. در برخی گود برداری ها دیواره خاکی را به کمک توده خاک پشت، مهار می کنند. برای این منظور از المان انکر استفاده می شود. در روش انکراژ به جای استفاده از میلگرد از استرند کابل متشکل از ۳ تا ۶ رشته فولادی پر مقاومت ( حدود ۱۸۶۰ مگاپاسکال ) به عنوان عضو تسلیح استفاده می شود. علاوه براین، برخلاف روش نیلینگ که عملیات تزریق در تمام طول گمانه صورت می گیرد، در انکراژ تنها بخش پایانی گمانه تزریق صورت می گیرد و بخشی از طول گمانه به صورت تزریق نشده باقی می ماند. طول ناحیه تزریق نیز در طراحی مشخص می شود. پس از گیرش سیمان، فرآیند پیش تنیده کردن میلگرد ها به کمک دستگاه در داخل گود انجام می شود. در پایان نیز از یک لایه بتن شاتکریت که معمولا با شبکه مش فولادی مسلح شده است در سطح دیواره استفاده می شود.
استفاده از نیلیگ و انکراژ نیازمند کسب اجازه از همسایگان ساکن در ساختمان های مجاور است. مهارگذاری فشاری خاک یا به اختصار مهارمتقابل ( استرات ) یکی از روش های پایدارسازی گودهای با عرض کم است. در این روش به کمک استرات ها که در داخل محدوده گود قرار می گیرند، نیرو ی ناشی از فشار جانبی خاک ها در هر دیواره، به سایر دیواره ها منتقل می شود. اجزای سازه ای در این روش می توانند بتنی، فولادی یا مختلط باشند. البته در کشور ما بیشتر از مقاطع فولادی و به ویژه مقاطع دوبل IPE استفاده می شود. در این روش ابتدا به منظور اجرای شمع ها چاه هایی با قطر تقریباً ۸۰ سانتی متر در اطراف دیواره های گود، حفر می شود. پس از این مرحله عضو قائم در داخل چاه قرار گرفته و ریشه آن بتن ریزی می شود. پس از تثبیت اعضای قائم، خاک به صورت مرحله ای برداشته شده و اعضای افقی با ضوابط خاص خود اجرا می شوند. عدم وابستگی این روش به مشخصات خاک، همخوانی با انواع روش های زهکشی و امکان بازیافت مصالح مصرفی در اعضای افقی از جمله مزیت های استفاده از این روش می باشد.
در روش هایی که تاکنون معرفی شد پایدارسازی از پایین به بالا صورت می گیرد بدین صورت که خاکبرداری تا تراز پی انجام شده و پایدارسازی صورت می گیرد. سپس شالوده در کف گود اجرا شده و طبقات ساخته می شوند. بعد از رسیدن به تراز هر طبقه بخش هایی از سازه نگهبان که با سازه اصلی تداخل دارند، حذف شده و سازه اصلی اجرا می شود. در مقابل این روش ها، روش ساخت از بالا به پایین ( تاپ دان ) وجود دارد. در این روش پس از هر مرحله خاکبرداری ، بتن ریزی سقف مربوطه انجام می شود. در این روش سقف های اجرا شده جزو اعضای اصلی ساختمان هستند و سقف ها در واقع مسئولیت نحمل فشار جانبی خاک های پشت دیواره را بر عهده دارند. این فرآیند تا زمان رسیدن به تراز پی ادامه می یابد. از مزایای استفاده از روش تاپ دان می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- عدم ورود به زمین های مجاور
- استفاده از دیوارهای گودبرداری به عنوان دیوار سازه‌ای دائمی
- همپوشانی مراحل اجرایی ساخت سازه، تاسیسات برقی و مکانیکی و در نتیجه کاهش مدت عملیات ساخت
- امکان تجهیز کارگاه بالای سطوح گودبرداری و عدم نیاز به اشغال معابر پیرامون گود
- عدم وابستگی روش به هندسه و ابعاد زمین
در مرحله طراحی برای روش تاپ دان باید طراحی سازه ای با مبانی ژئوتکنیکی کنترل شود. در ادامه برخی از مبانی طراحی یک پروژه تاپ دان ذکر شده است:
- تغییر شکل های افقی و قائم در ساختمان حاضر و ساختمان های مجاور
- مشخصات لرزه ای طرح
- انتخاب روش طراحی
- انتخاب ترکیب بار مناسب با توجه به شرایط پروژه
- وضعیت سطح آب زیر زمینی
روند طراحی در روش تاپ دان به این گونه است که ابتدا وضعیت نهایی سازه بدون توجه به اینکه روش اجرا تاپ دان است، صورت می گیرد. در گام بعدی هر مرحله از اجرای تاپ دان تجزیه و تحلیل شده و اثرات این مراحل در بخش های مختلف سازه شناسایی می شود و در پایان کنترل های لازم بر روی اجزای سازه ای صورت می گیرد تا در صورت نیاز اقدامات لازم نظیر تغییر مقاطع، برای پیشگیری از خطرات احتمالی صورت پذیرد.
