سازه نگهبان چیست؟ الزامات، انواع و کاربردها

سازه نگهبان ، سازه ای است برای محافظت و جلوگیری از ریزش گودها که انواع مختلفی دارد. در سال های اخیر در اجرای عملیات گودبرداری، مهار کردن دیوارهای مجاور سازه روشی رایج برای ایمن کردن گود می باشد. اما نکته ی مهم اینجاست که علاوه بر مهار کردن دیوارهای مجاور، باید تدبیراتی هم برای نگه داشتن خاک زیر سازه های مجاور گود داشته باشیم. با استفاده از روش های مختلف سازه نگهبان می توانیم گود را ایمن کنیم.استفاده و اجرای سازه های نگهبان از دیوار و جداره ها تا پایان عملیات گود برداری حفاظت خواهد کرد. در ادامه این مقاله ی پله ، به توضیح و بررسی انواع سازه نگهبان خواهیم پرداخت.

تعریف سازه نگهبان

به سازه‌ای گفته می‌شود که شامل مجموعه‌ای از اجزای فلزی و غیر فلزی بوده و با هدف جلوگیری از ریزش دیواره‌های اطراف گود استفاده می‌شود. ایجاد شرایط امن در حین کار، حفاظت از جان انسان و حفاظت از تجهیزات و اموال از جمله اهداف اصلی این سازه به شمار می‌آید. سازه نگهبان دارای انواع مختلفی است که در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

به عبارتی سازه نگهبان با سه هدف مورد استفاده قرار می‌گیرد:

حفاظت از جان انسان‌های داخل و خارج گود

حفاظت تجهیزات و اموال داخل و خارج گود

ایجاد شرایط ایمن به هنگام کار

عوامل موثر بر انتخاب سازه نگهبان چیست؟

پایدارسازی دیواره‌های گود به روش‌های مختلفی می‌تواند انجام شود. انتخاب این که چه روشی برای گودبرداری و پایدارسازی گود استفاده شود به عوامل زیادی وابسته است. از جمله این عوامل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

عمق و ابعاد گود

نوع خاک و شرایط ژئوتکنیکی ساختگاه

همجواری‌ها و محدودیت‌های اطراف و داخل پروژه

محدودیت‌های قانونی و حقوقی

زمان اجرای عملیات

شرایط اقتصادی پروژه

منابع موجود برای اجرای پروژه (نیروی انسانی و ماشین‌آلات موجود)

مسائل زیست‌محیطی

اصول گودبرداری ساختمان و ایمنی گود، نکات، مراحل

انواع روش های خاکبرداری و تخریب

انواع سازه نگهبان به همراه نحوه‌ی اجرا

سازه نگهبان بر اساس شکل چینش اجزا و مصالح به کار رفته، دارای انواع مختلفی است که هر کدام از آن‌ها با توجه به ویژگی‌های متفاوت خود در موارد مختلافی به کار برده می‌شوند. انواع مختلف سازه نگهبان به صورت زیر می‌باشد:

۱- سازه نگهبان خرپایی

سازه نگهبان خرپایی یک روش سنتی و از رایج‌ترین روش‌های جلوگیری از ریزش در زمان گودبرداری‌های کم عمق به شمار می‌آید. برای اجرای این سازه در ابتدا بایستی چاه‌های کوچکی در محل اعضای قائم خرپا و در مجاورت جداره گود حفر شود. معمولا عمق‌ چاه‌های حفر شده از عمق گود مقدار کمی بیشتر است، زیرا نیاز است تا برای اجرای شمع انتهایی عضو قائم خرپا، فضایی در نظر گرفته شود.

پس از آرماتوربندی شمع انتهایی، عضو قائم خرپا در داخل شمع قرار گرفته و عملیات بتن‌ریزی انجام می‌شود. سپس عملیات خاکبرداری در امتداد دیوار گود، با یک شیب مطمئن و قبل از قرار دادن عضو مایل انجام می‌شود. این فرایند خاکبرداری جهت تعبیه فونداسیون عضو مایل انجام می‌‌گیرد. در ادامه در محل خاکبرداری صفحه بیس پلیت (Base Plate) قرار می‌گیرد. پس از انجام تمامی مراحل، عضو مایل به نحوی قرار می‌گیرد که یک سر بر روی صفحه و سر دیگر به عضو قائم تکیه کند.

مزایا و معایب روش سازه نگهبان خرپایی

معایب و مزایای این روش به صورت زیر می‌باشد:

مزایا:

عدم نیاز به تجهیزات و وسایل پیچیده

انعطاف‌‌پذیری مناسب در زمان اجرا

ساده بودن

عدم نیاز به تخصص خاص

قابلیت استفاده دوباره از خرپاها

معایب:

اشغال فضای زیاد

مناسب نبودن در عمق‌های زیاد

سرعت اجرای پایین در مقایسه با سایر روش‌ها

۲- سازه نگهبان دیوار دیافراگمی

یکی دیگر از روش‌های جلوگیری از ریزش و نشست گود، دیوار دیافراگمی است. این روش حدودا از اواسط قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفته و کاربرد اصلی آن استفاده در گودبرداری‌های عمیق می‌باشد. جهت اجرای این سازه نگهبان، در قدم اول محل قرارگیری سازه بر روی دیوار گود و با استفاده از دستگاه‌های حفاری مخصوص، حفر می‌شود.

همزمان با عملیات حفاری، گل بنتونیت و سیمان به دیوار تزریق می‌شود که به منظور جلوگیری از ریزش خاک دیواره حفاری شده انجام می‌شود. در مرحله بعد و در محل حفاری، یک شبکه آرماتوربندی از پیش ساخته شده قرار می‌گیرد. در مرحله آخر نیز ساخت این دیوار با عملیات بتن‌ریزی تکمیل می‌شود.

مزایا و معایب روش دیوار دیافراگمی

معایب و مزایای این روش که نسبتاً روش جدیدی به شمار می‌آید به صورت زیر می‌باشد:

مزایا:

ایمنی بالا و مناسب

سرعت اجرای زیاد

مناسب برای گودبرداری‌های عمیق

دارای کاربرد دو منظوره، دیوار حائل دائمی و سازه نگهبان موقت

معایب:

هزینه بالای تجهیزات و عملیات گودبرداری

نیازمند افراد با مهارت و متخصص

اشغال فضای زیاد توسط ماشین آلات مورد استفاده

۳- سازه نگهبان نیلینگ

روش نیلینگ که با نام روش میخ‌کوبی نیز شناخته می‌شود، یکی دیگر از انواع سازه‌های نگهبان بوده که با همان کاربرد یکسان محافظت از دیواره‌های گود، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در روش نیلینگ یا میخ‌کوبی، دیواره‌های سطوح شیب‌دار و گودبرداری شده، به وسیله نیل‌‌ها یا همان میلگرد‌های فولادی به اصطلاح مسلح می‌شوند. در این روش نیل‌ها در فاصله‌های نزدیک بهم درون گمانه‌ها قرار می‌گیرند و پس از آن به وسیله دوغاب سیمان، داخل آن‌ها پر می‌شود تا از خوردگی میلگرد‌ها جلوگیری شود و همچنین انتقال نیرو بین خاک و میلگرد به درستی و بهتر انجام شود. برای دریافت اطلاعات بیشتر درباره این روش، می‌توانید به مقاله همه‌چیز درباره نیلینگ مراجعه کنید.

جهت دریافت بانک اطلاعات صنعت ساختمان کلیک کنید.

۴- سازه نگهبان به روش اجرای شمع

شمع‌‌کوبی به روشی گفته می‌شود که در هنگام ضعف در ظرفیت باربری خاک و عدم توزیع مناسب بار در آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش در مواقعی کاربرد پیدا می‌کند که لایه‌های سطحی خاک توانایی انتقال بار سازه را ندارند و نیاز است تا با بالا بردن ظرفیت باربری و یا انتقال نیرو به لایه‌های زیرین خاک، مقاومت سازه را افزایش دهیم.

به طور کلی شمع‌کوبی یا شمع‌گذاری به روشی گفته می‌شود که به منظور افزایش پایداری خاک و ایجاد پی عمیق انجام می‌شود و در آن نیروهای مازاد به لایه‌های زیرین خاک که متراکم‌تر و از استحکام بالاتری برخوردار است منتقل می‌شود. علاوه بر موارد گفته شده این روش به عنوان سازه نگهبان نیز شناخته می‌شود. جهت دریافت اطلاعات بیشتر درباره این روش، می‌توانید مقاله شمع‌کوبی را مطالعه نمایید.

۵- سازه نگهبان مهار متقابل (استرات)

روش مهار متقابل یا استرات، یکی دیگر از روش‌های اجرای سازه نگهبان در گود‌های کم عمق و محیط شهری است که به نوعی ترکیبی از روش سپرکوبی و خرپا به حساب می‌آید. در روش مهار متقابل ابتدا دو طرف گود، چاهک‌های در فاصله‌های مشخص از یکدیگر حفر می‌شوند.

طول این چاهک‌های حفر شده با عمق گود برابر و یا حدود 25 الی 35 درصد بیشتر از عمق گود است. پس از آن در داخل این چاهک‌ها، مطابق با نقشه‌های اجرایی و محاسبات صورت گرفته، پروفیل‌های فولادی یا بتنی قرار داده می‌شوند.

طول پروفیل‌های استفاده شده معمولا به صورتی در نظر گرفته می‌شوند که قسمت انتهایی آن‌ها کمی بالاتر از تراز بالایی گود قرار بگیرد. در مرحله بعد قسمت بالایی هر دو پروفیل قائم نامبرده را به کمک خرپا یا تیر به یکدیگر متصل می‌کنند. این عمل موجب پایداری بیشتر پروفیل‌ها می‌شود. در مرحله آخر و پس از انجام مراحل گفته شده، عملیات گودبرداری به تدریج انجام می‌گیرد.
در صورت نیاز سیستم مهار متقابل در نقاط دیگر پروفیل‌های قائم اجرا می‌شود. همچنین اگر خاک قسمت مورد نظر خیلی ریزشی باشد، بایستی از الوار‌های چوبی در بین اعضای قائم نیز استفاده شود.

مزایا و معایب روش مهار متقابل

معایب و مزایای این روش عبارت است از:

مزایا:

هزینه پایین

سرعت بالای اجرا

عملکرد مناسب در اجرای کانال‌ها

امکان استفاده دوباره از المان‌ها

عدم تاثیر ریزش‌های موضعی بر کل فرایند گودبرداری

معایب:

استفاده از المان‌ها در تعداد بالا در صورت سست بودن خاک

دشوار بودن مهاربندی در عمق زیاد و طول‌های بیشتر از 10 متر

۶- سازه نگهبان انکراژ

سازه نگهبان انکراژ که به نام‌های استرند و میل مهار نیز معروف است، از جمله روش‌های بسیار موثر و معتبر در پایدار‌سازی گود‌های عمیق و شیب‌ها به حساب می‌آید. مراحل اجرای این روش تا حدود بسیار زیاد به روش نیلینگ شباهت دارد. تفاوت این دو روش بدین صورت است که در روش نیلینگ از المان‌های پیش تنیده یا بدون تنیدگی استفاده می‌شود که بر خلاف روش انکراژ است.

تجهیزات مورد استفاده در روش انکراژ

وسایل مورد استفاده در روش انکراژ شامل موارد زیر می‌شود:

اسپیسر

سنترالایزر

سرانکر و گوه

لوله تزریق گروت

غلاف

کابل یا میله‌های فولادی

۷- سازه نگهبان به روش سپرکوبی

روش سپرکوبی یا دیوار حائل سپر گونه از جمله روش‌های پایداری گود به شمار می‌آید که در آن از مقاطع فلزی و یا چوبی استفاده می‌شود. اجرای این روش بدین صورت است که پس از مشخص شدن محل دقیق اجرا، صفحات فلزی یا چوبی مورد نظر با استفاده از ماشین‌آلات مخصوص که معمولا بیل‌های مجهز به چکش هیدرولیکی یا پنوماتیک هستند، در عمق مورد نیاز کاشته می‌شوند.

این ورق‌ها پس از کاشته شدن و اتصال به یکدیگر، یک دیواره پیوسته و مستحکم را تشکیل می‌دهند. پس از کاشته شدن سپر‌ها عملیات خاکبرداری را آغاز می‌کنیم و در زمانی که عملیات خاک‌برداری به عمق دلخواه رسید، اقدام به نصب تیرهای پشت‌بند افقی بر روی سپر‌ها می‌کنیم.

مزایا و معایب روش سپرکوبی

معایب و مزایای این روش به صورت زیر است:

مزایا:

سرعت مناسب اجرا به دلیل سبک بودن پروفیل‌ها

انعطاف‌پذیری بالا به منظور طراحی در طول‌های مختلف

ایمنی مناسب

امکان استفاده مجدد

گزینه مناسب به منظور اجرای کانال‌های طولانی

معایب:

ضرورت استفاده از تجهیزات خاص

نیاز به نیروی کار متخصص و ماهر

ایجاد آلودگی صوتی در هنگام استفاده از چکش

دشوار بودن استفاده از پروفیل‌ها در محیط‌های سنگی

عدم کارکرد مناسب در عرض‌های زیاد

قیمت اجرای سازه نگهبان

قیمت اجرای سازه نگهبان از جمله هزینه‌های غیرقابل چشم‌پوشی در صنعت ساخت و ساز به شمار می‌آید. مهم‌ترین عاملی که در قیمت سازه نگهبان تاثیرگذار است، روش‌های مختلف اجرای این عملیات بوده که با توجه به مصالح و تجهیزات موردنیاز در هر روش، قیمت اجرای آن نیز متفاوت خواهد بود.

علاوه بر این مورد، عواملی مانند متراژ و مساحت پروژه، موقعیت مکانی، کیفیت خاک و غیره نیز می‌توانند در تعییت قیمت سازه نگهبان تاثیرگذار باشند.

برچیدن سازه نگهبان

اما چه موقع می‌توان سازه نگهبان را از بنای اصلی جدا کرد؟ وقتی که بخشی از بنای در دست ساخت (مثلا دیوار حائل یا بخشی از قاب ساختمان)، کامل شده باشد و بتوان مطمئن شد، که این قسمت ‌می‌تواند رانش خاک را تحمل کند.

البته دقت کنید که در هنگام طراحی باید تمام این موارد را در نظر گرفت و چنان‌چه قصد جایگزینی قسمتی از ساختمان با سازه جانبی را دارید، می‌بایست قاب‌ها را با دقت بالا برای تحمل بارهای مذکور طراحی و اجرا کنید.

رعایت مسایل ایمنی در طراحی سازه نگهبان

شرایط هندسی و ژئوتکنیکی وبارگزاری در طراحی سازه نگهبان بسیار مهم است ،سازه نگهبان جزوه مراحل اصلی یک طرح می باشد که برای امنیت جانی و امنیت مالی باید به طراحی آن اهمیت داد،سازه نگهبان در گودبرداری باعث ایجاد امنیت می شود.

زیرا ممکن است اگر به آن توجه نشود دیوارهای گود تخریب شود و این امر موجب تخریب ساختمان های اطراف گود شود . علاوه بر خسارت مالی خسارت های جانی را در پی خواهد داشت.

سازه نگهبان از ریزش دیواره های گود جلوگیری می کند بشرطی که طراحی و اجرای آن کاملا اصولی باشد و زیر نظر افراد متخصص طراحی و اجرا شود.در نهایت باید بگوییم سازه نگهبان به گودبرداری و گود امنیت می بخشد.

اهمیت اجرای سازه نگهبان

در گودبرداری ها به منظور کاهش حوادث ناشی از گودبرداری های ناایمن ، نصب سازه نگهبان و همچنین حضور مهندس ناظر در هنگام گودبرداری الزامی است.

طی چند سال اخیر، گودبرداری های غیراصولی نقش اصلی در تخریب ساختمان های قدیمی و فرسوده داشته اند و در این میان مهندسان ناظر، پیمانكاران، صاحبان ملك و یا حتی كارگران استخدام شده در بسیاری موارد از جزییات صحیح محافظت و پیشگیری از این حوادث اطلاع کافی ندارند.

سازمان حفاظت و پیشگیری از حریق و حوادث آتش نشانی و خدمات ایمنی تهران، ضوابط سازه نگهبان را از جمله الزامات شهرداری در صدور پروانه ساخت دانسته و علاوه بر آن ، سازمان آتش نشانی نیز در دستورالعمل های ایمنی كه در صدور پروانه ساخت ساختمان های بلند و یا كوتاه درج می شود، موارد ایمنی مربوط به گودبرداری را عنوان كرده است، و در این میان مالك، مهندس ناظر و پیمانكار هستند كه باید این ضوابط را رعایت كنند .

از نظر حقوقی اعمال ضوابط سازه ی نگهبان و دقت در عملیات خاکبرداری به عهده مالکان و مهندسین ناظر و مجریان پروژه های ساختمانی می باشد.

مالکین ساختمانهایی که خصوصا در طرفین آن بناهای قدیمی و فرسوده وجود دارد موظفند شرایط سازه ی نگهبان را که برابر نقشه به تصویب آن منطقه رسیده است کاملا اجرا نمایند و همچنین موظفند در صورت احتمال ریزشی یا لغزش دیوارها به هنگام عملیات گودبرداری با نصب “شمع سپر و مهاری محکم” نسبت به حفاظت دیوارهای اقدام موثر و لازم را عملی نمایند تا اصول ایمنی و حفاظت کار در حین اجرا کاملا رعایت گردد.

اهداف اصلی هدف اصلی ایمن سازی جداره های گود با استفاده از سازه های نگهبان ، حفظ جان انسانهای خارج و داخل گود ، حفظ اموال خارج و داخل گود و نیز فراهم آوردن شرایط امن و مطمئن برای اجرای کار می باشد.

سخن پایانی

گودبرداری و سازه‌های نگهبان یکی از مهم‌ترین بخش‌های طراحی و اجرای ساختمان‌ها، راه‌ها، ترانشه‌ها و نظایر آن‌هاست. عدم آشنایی بخش عمده‌ای از جامعه فنی و اجرایی کشور با ضوابط اصولی و علمی در زمینه گودبرداری و سازه نگهبان موجب بروز حوادث و صدمات جانی و مالی فراوانی می‌شود. مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان ایران، روش‌های طراحی و اصول اجرایی انواع سازه نگهبان را بیان می‌کند. لذا لازم است برای حفاظت از مال و جان افراد، طراحی و اجرای گودها و سازه‌های نگهبان با دقت تمام و توسط افراد متخصص انجام شود.

منابع: فولادی نو