مقاله تحلیلی:‌ کنترل آسیب در گودبرداری‌ های عمیق – قسمت دوم

جلوگیری از آسیب ناشی از کاهش خاک و کاهش آب

پروژه‌های گودبرداری عمیق در محیط‌های شهرنشین و دارای ساخت‌وساز زیاد باید با دقت بیشتری طراحی و اجرا شوند. در طراحی این پروژه‌ها باید حرکت جانبی دیواره گود، نشست زمین، ضعف زمین و تغییرات فشار آب‌های زیرسطحی که همگی باعث آسیب به سازه‌های پیرامونی می‌شوند در نظر گرفته شوند. این آسیب می‌تواند به شکل ترک‌هایی در دیوارهای غیر سازه‌ای (مربوط به نمای ساختمان)، گیرکردن درها و پنجره‌ها یا عملکرد نامطلوب در بخش‌های دیگر (مربوط به عملکرد) و در حالت شدید باعث ایجاد تنش زیاد در اعضای سازه‌ای (مربوط به ایمنی ساختمان) شود. در این وضعیت تیم پروژه معمولاً با تا خیرات، دعوی و هزینه‌های اضافی ناشی از اقدامات اصلاحی پرهزینه مواجه می‌شود.

این مقاله نشست زمین را از منظر اثرات ضعف خاک و از دست دادن آب در گودبرداری‌های عمیق بررسی می‌کند.

برای مشاهده قسمت اول این مقاله از این صفحه اقدام فرمایید

نفوذ آب

با پیشرفت گودبرداری سطح آب زیرزمینی اطراف آن تغییر می‌کند. در طول گودبرداری خاک و آب برداشته می‌شوند و به‌منظور تسهیل ساخت‌وساز پس‌ازآن، گود باید خشک نگه داشته شود. این بدین معنا است که یک گرادیان هیدرولیکی زیاد بین داخل و خارج گود ایجاد می‌شود. آب راهی را برای تراوش به داخل گود پیدا خواهد کرد. معمولاً سطوح پیزومتری خارج از گود هم‌زمان با افزایش عمق گودبرداری، کاهش می‌یابند. گاهی اوقات کاهش سطوح آب ممکن است قابل‌توجه نباشد لذا در این شرایط بررسی فشار حفره‌ای ضروری خواهد بود. در صورت وجود لایه خاک نرم و تراکم پذیر، این کاهش ارتفاع پیزومتری می‌تواند پیامدهای بسیار شدیدی داشته باشد. نشست حاصل از تحکیم خاک‌های نرم می‌تواند تا دوردست‌ها اثراتی به همراه داشته باشد. تجربه نشان داده است که خانه‌هایی که در فاصله بیشتر از 10 برابر عمق گود قرار دارند می‌توانند تحت تأثیر آن قرار گیرند.

انواع دیوارها

انواع مختلفی از دیوارها به‌عنوان سازه نگهبان در گودبرداری‌های عمیق استفاده می‌شوند. بااین‌حال باید توجه کرد که دیوارهای حائل به‌منظور جلوگیری از نفوذ آب به داخل گود باید آب‌بند باشند. برای گودبرداری‌های عمیق معمولاً از دیوارهای صلب مانند دیوارهای دیافراگمی (D-wall)، شمع‌های CBP، یا شمع‌های SBP استفاده می‌شود. دیوارهای CBP آب‌بند نیستند و غالباً باید اقداماتی برایی بستن فضاهای خالی بین شمع‌های مجاور انجام شود (شکل 5). شمع‌های SBP به دلیل همپوشانی و حفاری بیشتر، آب‌بندی بهتری دارند اما گران‌تر هستند.

برای گودهای بسیار عمیق، معمولاً از دیوارهای دیافراگمی (D-walls) بسیار گران استفاده می‌شود.

 در فرآیند نصب یک دیوار D-wall، مسائل اصلی که باید لحاظ شوند عبارت‌اند از: دیوار راهنما، دوغاب بنتونیت، اندازه پانل و نقاط شروع و پایان واتراستاپ ها (شکل 6). دیوار راهنما کمک می‌کند که دیوار شاغولی باشد و دوغاب کمک می‌کند که از ریزش ترانشه در حین خاک‌برداری جلوگیری شود. درزهای بین پانل‌ها باید آب‌بند باشند.

به‌منظور اطمینان از عدم تراوش آب از بین درزهای پانل باید از واتراستاپ استفاده کرد. جزئیات یک واتراستاپ در شکل 7 نشان داده شده است.

مراحل ساخت واتراستاپ بسیار مهم است. ابتدا واتراستاپ به صفحه stop-end متصل می‌شود. پس از گودبرداری قفسه آرماتور و صفحات stop-end نصب می‌شوند. سپس بتن ریخته می‌شود. صفحات stop-end پس از گیرش پانل‌های بتنی برداشته می‌شوند و به واتراستاپ متصل می‌شوند. درنهایت پانل‌های میانی نصب‌شده و با واتراستاپ درگیر می‌شوند. معمولاً واتراستاپ ها در محل پاشنه دیوار دیافراگمی نصب نمی‌شوند. برخی از واتراستاپ ها ممکن است در تراز دال کف یا تراز نهایی فونداسیون نصب شوند. در شرایط خاصی از زمین این موضوع می‌تواند مسئله‌ساز شود.

در یک دیوار D-wall آب می‌تواند از طریق درزهای پانل زیر واتراستاپ نفوذ کند. همچنین می‌تواند به پایین پاشنه D-wall نفوذ کند بخصوص اگر خاک یا سنگ زیر پاشنه نفوذپذیر باشد؛ بنابراین لازم است درزمان طراحی سیستم حائل گودبرداری عمیق تا حد امکان شرایط زمین بررسی شود.

به‌منظور شناسایی شرایط زمین و پیش‌بینی مسائلی که ممکن است در حین ساخت رخ دهد، باید سایت بررسی شود. به‌عنوان‌مثال طراحان باید بدانند که خاک و سنگ ممکن است بسیار نفوذپذیر باشند. تجربه نشان داده که در محل برخورد خاک و سنگ نفوذپذیری ممکن است بسیار بالا باشد. در نواحی که نهشته‌های دلتایی وجود دارد، ممکن است رس نرم و ماسه به همراه خاک نباتی که بسیار تراکم پذیر است وجود داشته باشد. در این شرایط زمین، طراحان باید نسبت به جریان آب از طریق زهکشی و تحکیم خاک نرم که نشست زمین را افزایش می‌دهد، دقت داشته باشند.

تعیین نفوذپذیری خاک بسیار مهم است. تست‌های میدانی زیادی به‌منظور تعیین این ویژگی وجود تست ساده توزیع دانه‌بندی ذرات (بر اساس درصد جرمی ذرات) می‌تواند دید خوبی را درباره نفوذپذیری یک خاک مشخص ارائه دهد. یک قاعده سرانگشتی این است که یک‌چهارم جرمی ریزدانه‌ترین ذرات رفتار مکانیکی خاک را تعیین می‌کند.

روش‌های کاهش پیامدهای نشست

سه روش کاهش پیامد نشست زمین براثر نفوذ آب در ادامه معرفی شده‌اند.

• روش اول گروتینگ (دوغاب ریزی) است. گروتینگ غالباً به‌منظور بهبود شرایط زمین استفاده می‌شود. فرآیند این روش بدین‌صورت است که یک حفره در زمین حفاری می‌شود و دوغاب تحت فشار در مقاطعی که توسط پکرها ایزوله شده‌اند، تزریق می‌شود. گروتینگ TAM در موقعیت‌هایی انجام می‌شود که امکان تراوش آب وجود دارد مانند درزهای پانل D-wall در زیر واتراستاپ و خاک بسیار نفوذپذیر زیر پاشنه دیوار. هدف گروتینگ TAM آب‌بندی موقعیت‌های تراوش آب است که آب می‌تواند راه خود را به داخل گود پیدا کند.
• یکی دیگر از روش‌های مهم برای مقابله با کاهش ارتفاع پیزومتریک آب، فعال‌سازی چاه‌های تخلیه گود است. چاه‌های تخلیه استاندارد در عمق‌های کمتر دارای روزنه است. بااین‌حال تجربه نشان داده که چاه‌های تخلیه عمیق، آب را بهتر به لایه‌های خاک و سنگ‌های عمیق‌تر منتقل می‌کنند. چاه‌های تخلیه عمیق داخل لایه سنگ حفاری می‌شوند و روزنه‌های آن‌ها تنها در انتهای عمیق‌تر چاه قرار دارند. حجم و فشار تخلیه آن‌ها به‌صورت مداوم کنترل می‌شود تا اطمینان حاصل شود که غیرمعمولی نیستند. طراحان باید آگاه باشند که قابلیت تخلیه آن‌ها به دلیل گرفتگی در طول زمان کاهش می‌یابد؛ بنابراین کنترل عملکرد آن‌ها و پیاده‌سازی یک الگوی دوره‌ای برای پاک‌سازی و نگهداری از آن‌ها ضروری است.
• روش سوم اصلاح مراحل ساخت است. مطابق با تجربیات نویسنده در زمینه گودبرداری عمیق، بهبود شرایط پیزومتری معمولاً تنها پس از ساخت تراز نهایی دال کف رخ می‌دهد. این موضوع به این دلیل است که تراوش آب از کف زمانی که کاملاً آب‌بندی شده باشد بهتر کاهش می‌یابد. به‌منظور تسهیل در ساخت، سازندگان معمولاً توالی گودبرداری را به نحوی برنامه‌ریزی می‌کنند که قبل از ساخت دال به‌قدری خاک‌برداری شده باشد که عملیات بهسازی خاک و قالب‌بندی قابل انجام باشد. بااین‌حال درصورتی‌که افت پیزومتری در اطراف گود مسئله‌ساز باشد، آنگاه لازم است که گودبرداری محدود شود بدین معنی که خاک‌برداری و ساخت دال باید به نواحی کوچک‌تر محدودشده و به‌صورت مرحله‌ای انجام شود. تنها پس‌ازاینکه بخش ابتدایی کاملاً ساخته شد بخش دوم و بخش‌های بعدی باید به‌صورت مرحله‌ای خاک‌برداری شوند.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.