خاک برداری زیر ساختمانهای نسبتا بزرگ و سنگین
ساختمانهای بزرگ از قبیل مجموعه های چند و چندین طبقه آپارتمانی، مجتمعهای تجاری، هتلها، ساختمانهای اداری و مانند اینها، معمولا دارای یک، دو یا سه حتی سه طبقه زیرزمین هستند. دلایل ایجاد این زیرزمین ها عمدتا عبارت اند از :
- ارزش روزافزون زمین در شهرها و نیاز به بهروری چه بیشتر از فضا
- ایجاد پارکینگ
- ایجاد موتور خانه، سپتیک، انبار و مانند آن
- مسائل فنی و ژئوتکنیکی مثل لزوم پایین بردن شالوده ها
- برای رسیدن به زمین محکم تر یا خنثی کردن، تمام یا قسمتی از وزن ساختمان با خاک برداشته می شود که می تواند در کاهش نشست و جلوگیری از مشکلات دیگرموثر باشد
- به دلیل محدودیت زمین های شهری، در این گونه موارد اغلب نمی توان به دیواره خاک برداری، شیب کافی داد تا خطر ریزش و رانش از بین برود و در نتیجه جداره ها اغلب به شکل قائم هستند. بدیهی است که در اینصورت، خطر لغزش و رانش افزایش می یابد.
- اهمیت این موضوع هنگامی بیشتر احساس می شود که توجه کنیم معمولادر شهرها در اطراف محل خاکبرداری، ساختمانها یا تاسیساتی وجود دارند. بی توجهی به اصول فنی و ایمنی خاکبرداری و حفاظتهای لازم ممکن است باعث خرابی یا شدن صدمه به ساختمانهای مجاور شود که گاهی با تلفات جانبی همراه است و این قبیل سوانح بارها در حاشیه و کنار شهرها اتفاق افتاده است. هرچند تنها تعداد کمی از آنها از راه روزنامه ها و مجلات به اطلاع دست اندرکاران امور ساختمانی می رسد.
- علاوه بر حوادث سوانحی که باعث وارد شدن خسارات ساختمانی
می شود، ریزش و رانش خاک می تواند باعث قطع خطوط آب، گاز، فاضلاب، تلفن، برق و ... شود که از مجاورت محل خاکبرداری می گذرند.
- با گردش مختصری در گوشه و کنار شهرها می توان مشاهده کرد که چه بسیار کارگاههای ساختمانی هستند که در آنها خاکبرداری به شیوه های غیر فنی انجام شده یا در حال انجام است.
- افزون بر ناآگاهی، عاملی دیگری که در این مورد وجود دارد. شانه خالی کردن مسولان کارگاهها و کارفرمایان از زیر بار هزینه های لازم برای انجام امور ایمنی و حفاظتی که غیر لازم و غیر سودآور تلقی می کنند و بنابراین، چندان رغبتی بدان نشان نمی دهند.
مسئله دیگری که بسیاری از خطرات را باعث می شود :
- اغلب خاکها بلافاصله پس از خاکبرداری تا مدتی پایدار هستند، اما به تدریج از میزان پایداری آنها کاسته می شود و این مدت ممکن است چند ساعت یا چند روز یا حتی چند ماه به طول بینجامد.
این پدیده، دلایل گوناگونی دارد که به عنوان نمونه می توان به چند مورد زیر اشاره کرد:
1- ممکن است، تغییر شکل تدریجی، که بر اثر برداشت شدن حایل جانبی یعنی خاک اطراف ایجاد می شود، پس از مدتی باعث ریزش و رانش می شود.
2- در خاکهای رسی با رطوبت بالا، ممکن است خشک شدن خاک همراه با ترکهای انقباضی باشد و بدین ترتیب، شکافهای در خاک ایجاد می شود که ضعف پایداری را ایجاد کند، به ویژه، پر شدن بعدی این شکافها با آبهای سطحی یا ناشی از بارندگی می تواند خطر ریزش را افزایش دهد.
3- در خاکهای رسی خشک، ممکن است افزایش بعدی رطوبت باعث سستی خاک و ریزش شود.
- وقوع زلزله نیز با توجه به شتاب جانبی حاصل از آن می تواند دیواره خاکبرداری را تخریب کند.
- افزایش بار روی دیواره های خاکبرداری مانند دپو کردن مصالح، عبور وسایل نقلیه سنگین و نظایر آن نیز ممکن است پایداری را به خطر اندازد.
- فشار آب ناشی از ترکیدن لوله آب و مانند آن نیز می تواند باعث خرابی و ریزش جداره خاکبرداری شود.
- در خاکهای شن و ماسه ای تمیز و بدون رس، ارتعاش مختصری می تواند باعث ریزش ایجاد کند که متاسفانه این امر بطور ناگهانی روی می دهد و فرصت هر گونه فرار از محل را از افراد سلب می کند.
- در خاکهای شن و ماسه ای رس دار، گاهی نفوذ تدریجی آب باعث کاهش چسپندگی بین زرات می شود و ریزش ایجاد می کند.
- اگر دیواره بلافاصله پس از خاکبرداری پایدار بماند، هیچ دلیلی ندارد که در روزهای بعد یا حتی ساعات بعد هم این پایداری بماند و در نتیجه، انجام خاکبرداری باید اولا به روشهای درست فنی و با رعایت اصول مربوط انجام بشود و ثانیا در صورت لزوم حفاظت کافی دیواره ها انجام بشود.
حفاظت شیبها
- قبل از اقدام به حفاظت شیبها نخست باید با توجه به جنس زمین و تعیین پارامترها ی ژئوتکنیکی آن، آنالیز پایداری شیب معلوم شود.پارامترهای ژئوتکنیکی مورد نیاز:
الف: نوع خاک و طبقه بندی آن
ب: زاویه اصطکاک داخلی
ج: چسبندگی خاک (برای خاکهای رسی یا رس دار)
د: میزان تورم بر اثر آب گرفتن و انقباض بر اثر از دست دادن آب (برای خاکهای رسی)
ه : میزان مواد شیمیایی زیان آوری مثل گچ یا نمک در خاک، در صورت موجود بودن
و: میزان نفوذ پذیری خاک
ز: میزان آبی که می تواند خاک را اشباع کند.
((ب)) و ((ج)) برای آنالیز پایداری و تعیین میزان ایستایی خاک
((د)) و ((ه)) امکان باد کردن یا ترک خوردن خاکهای رسی را بر اثر گرفتن و از دست دادن آب
((و)) و ((ز)) وضعیت آبگذری و آب گیری خاک را روشن می کنند که در مسئله پایداری مهم اند زیرا اگر آب نتواند به راحتی از خاک بگذرد و در نتیجه، میزان آن در خاک افزایش یابد، امکان رانش و لغزش را بالا می برد
[caption id="attachment_3174" align="aligncenter" width="400"]
خاک برداری - خاکبرداری - گودبرداری - گود برداری[/caption]
اگر بررسی پارامترهای یاد شده و آنالیز پایداری، امکان خطر رانش و لغزش را نشان دهند، باید از یک یا چند راه حل زیر برای پیشگیری از این مشکل استفاده کرد.
- ساختن دیوار حایل
- دورکردن آب از شیب
- کم کردن زاویه شیب
- جلوگیری از افزوده شدن وزن در بالای شیب
- کاهش و دور کردن وزن
- از لبه شیب
- تقویت پای شیب
- پشت دیوار حایل باید مصالحی بکار رود که زهکش باشد و راه خروج آب هم به شکل مناسب فراهم شود.
- مصالح و نوع دیوار باید طوری انتخاب شوند که تهیه مصالح و ساختن دیوار در محل آسان باشد.
- شالوده و پی دیوار باید با توجه به مقاومت و وضعیت خاک محل طراحی شود که مشکل نشست کردن و حرکت دیوار در آینده پیش نیاید که در این صورت دیوار تاثیری در جلوگیری از رانش نخواهد داشت و تمام تلاشها و هزینه های انجام شده به هدر خواهد رفت. همچنین، در تعیین ضخامت قسمت های مختلف دیوار باید دقت کافی بکار رود.
دور کردن آب از شیب
- از آنجا که نفوذ و جمع شدن آب، می تواند پایداری شیب را به مخاطره اندازد، دور کردن آب از راه زهکشی سطحی یا عمقی به روشهای مناسب، پایداری را افزایش می دهد.
- این راه حل، که معمولا همرا با ساختن دیوارهای حایل بکار می رود، به ویژه، هنگامی که آب در سطح شیب جریان می یابد یا به میزان قابل توجه در آن نفوذ می کند، موثرتر است.
- در خاکهای دانه ای، زهکش سطحی چندان کارآییندارد، زیرا نفوذ پذیری زیاد است و آب در داخل خاک به حرکت در می آید. در این مورد، زهکشهای عمقی مفید ترند.
- اما در مورد خاکهای چسپنده رسی و ریز دانه، زهکش سطح مؤثر است، زیرا از جمع شدن آب و نفوذ تدریجی آن در خاک از طریق شکافها و ترکها و نیز ایجاد گِل و جریان گِل جلوگیری می کند.
کم کردن زاویه شیب
- برای شیب های با وسعت محدود، اگر بتوان زاویه شیب را کم کرد، پایداری افزایش خواهد یافت .
جلوگیری از افزوده شدن وزن در بالای شیب :
- این وضعیت معمولا بر اثر خاک ریزی برای ساختن راه، ایجاد ساختمانها یا احداث منابع آب و نظایر اینها بوجود می آید.
- در شهرها با توجه به گسترش افزون و استفاده از ارتفاعات مجاور بیشتر این وضعیت با بریده شدن پای شیب نیز همراه است. زیرا ساختمان پایین دست برای استفاده بیشتر از فضا مقداری از شیب را قطع می کند. در همان حال، ساختمان بالا دست وزن روی شیب را افزایش می دهد و اثر همزمان این دو پدیده پایداری را بیشتر به مخاطره می اندازد.
کاهش و دور کردن وزن از لبه شیب :
- باید تا آنجا که ممکن است از وزن سربار روی شیب کم کرد. مثلا اگر سربار از خاک ریز یک جاده تشکیل می شود، خط پروژه جاده را طوری تعدیل کرد که حداقل خاک ریز لازم باشد یا ساختمان منبع را در سبک ترین حالت طراحی کرد.
- همزمان، باید کوشید محل خاکریز یا ساختمان یا منبع تا آن حد که ممکن باشد، از لبه شیب فاصله داشته باشد.
حفاظت شیبهای سنگی :
به دو شکل می توانند مسئله ساز شوند:
الف: لغزش بر اثر حرکت لایه های سنگ به داخل شیب
ب: ریزشهای موضعی بر اثر هوازدگی
کار باید نخست تا حد امکان کوشید طراحی مسیر راه) طوری باشد که به بریدن پای شیبهایی که دارای لایه های سنگی یا شیب تند به داخل هستند، نیازی نباشد؛ به خصوص اگر بین لایه های سنگی مواد سست مثل رس وجود داشته باشد.
اما در صورت پیش آمدن چنین وضعیتی معمولا از دیوارحایل یا از دوختن لایه های سنگ به هم استفاده کرد. در روش اخیر، با دستگاه های سوراخهایی تا عمق لازم در لایه ایجاد و با کارگذازی فولاد در آنها و ملات ریزی دور فولاد لایه ها را به هم می دوزند.
پیشگیری از ریزشهای موضعی بر اثر هوازدگی :
- برای این کار باید سطح شیب را با بتن یا دیوار سنگی محافظت کرد.
- در راه ها گاهی می توان با ایجاد فاصله بین پای شیب و راه و احداث موانع کوتاه در کنار راه از ورود سنگهای ریزشی به سطح راه جلوگیری کرد که معمولا از پوشش کل سطح شیب اقتصادی تر و عملی تر است.
حفاظت در خاک برداری های ساختمانی :
حفاظت دیواره خاکبرداری بدون وجود ساختمان مجاور :
در این گونه موارد، تنها حفاظت از خود دیواره مطرح است و می تواند یک یا چند مورد از روشهای زیر به کار رود.
استفاده از تیرکهای مایل (شمع بندی) برای حفاظت جداره گود روشی است سنتی و بومی که به صورت تجربی اجرا می شود.
نکات مهم در اجرای شمع بندی :
- قبل از هر نوع شمع بندی، ابتدا به این نکته بسیا مهم توجه شود که در بسیاری موارد، نباید خاکبرداری را تا رقوم نهایی انجام داده و سپس شمع بندی کرد؛ چرا که قبل از شمع بندی ممکن است دیواره ریزش کند.
- شمع بندی و خاکبرداری در صورت قابل توجه بودن عمق خاک برداری باید مرحله ای و به صورت زیر انجام شود.
- نخست باید خاکبرداری اولیه را به صورت پلکانی انجام داد و سپس، قسمت بالا را، که خاک برداری آن تا مرز زمین انجام شده، شمع بندی کرد .
- پس از آن، می توان قسمت پایین پلکان را خاکبرداری و دوباره شمع بندی کرد. شمعهایی که به این ترتیب، در بالا و پایین نصب می شوند، باید فوراً به صورت خرپا به هم متصل شوند، علاوه بر مرحله بندی کردن خاکبرداری در عمق، خاکبرداری در جهت طولی نیز باید مرحله ای باشد؛ بدین صورت که می توان ابتدا قطعات مثلا چهار متری، قطعات بین آنها را خاکبرداری کرد و شمع بندی کرد.
- نیروی وارد بر هر شمع باید دقیقا محاسبه شود و شمع طوری طراحی شود که بتواند این نیرو را تحمل کند. از آنجا که طول شمع زیاد است، شمع باید همیشه به صورت یک خرپا طراحی شود و در صورت فولادی بودن می تواند به شکل مثلثی باشد و بهتر است راس آن در زمین و قاعده آن در تماس با دیوار باشد؛ چون در این صورت می تواند دیوار را محافظت کند و در زمین نیز کمتر دست و پا گیر می شود.
- در صورت چوبی بودن شمع یا زیاد بودن نیروی روی شمع فولادی باید از خرپای دازای عناصر طولی موازی در بالا و پایین (با عرض یک نواخت) استفاده کرد که در این صورت، شمع دارای دو تکیه گاه در زمین خواهد بود.
- در فواصل معین باید شمعها به طور جانبی به هم وصل شوند تا کمانش جانبی آنها نیز جلوگیری شود. آشکار است که تعداد و قدرت حایلهای جانبی باید برای پیشگیری از کمانش کافی باشد.
- برای خاک برداری های عمیق جنس شمعها باید فولادی باشد اما برای خاکبرداری های کم عمق شمعهای چوبی محکم نیز می توان استفاده کرد
- برای اینکه هر شمع بتواند سطح کافی از دیواره را حفاظت کند، باید اتصال بین شمع و دیواره به روش مناسب انجام گیرد. برای این کار در بسیاری از موارد می توان ابتدا تیرهای چوبی قائم در فواصل مناسب روی دیوار قرار داد و به کمک گچ، آنها را در جای خود محکم کرد، به گونه ای که دو طرف چوبها و بین آنها با گچ پوشانده شود (این کار برای ریزشهای موضعی نیز لازم است). پس از آن تیرهای فلزی (برای شمعهای فولادی) یا تخته های با مقاومت مناسب (برای شمعهای چوبی) بطور افقی روی آنها قرار داد و تکیه گاه های شمع را روی این تیرها ایجاد و محکم کرد. پیوند به این تیرها در صورت فولادی بودن شمع، با با جوش کافی انجام شود. در مورد شمع های چوبی باید سر شمع به شکلی بریده شود که با تیر بتواند تماس کافی پیدا کند و سپس، دور تا دور محل اتصال با گچ به مقدار کافی پوشانده شود.
- باید دقت کرد که در صورت نفوذ آب به مقداز قابل توجه مثلا از یک لوله آب سوراخ شده، به خصوص در خاکهای رسی ممکن است خاک به حالت خمیری درآید و از زیر سیستم شمع بندی به داخل خاکبرداری جازی شود و خطرات زیادی به باز آورد؛ بنا براین، باید مراقبتهای لازم از این نظر به عمل آید و در صورت پیش آمدن چنین وضعیتی، از نزدیک شدن افراد به محل جلوگیری و سپس، منبع نفوذ آب را شناسایی کرد و اقدام لازم برای قطع آن به عمل آورد. همزمان، اقدامات حفاظت سطح دیواره با احتیاطهای لازم بیشتر شود.
- در بسیاری موارد، برای جلوگیری از ریزش های موضعی و نیز ایجاد سطحی صاف برای عایقکاری رطوبتی میتوان دیوارهای آجری یا بلوک سیمانی در مقابل خاک ایجاد کرد. این دیوارها علاوه بر آن، کار احداث دیوارهای اصلی زیر زمین را نیز آسانتر می کند و در بسیاری موارد، ساختن آنها اقتصادی است. در صورت تصمیم گیری در مورد ایجاد اینگونه دیوارها، باید آنها را به شکل مناسب به سیستم شمع بندی پیوند داد.