گود برداری ساختمان به روش شمع در جا

گود برداری ساختمان به روش شمع در جا : یکی از روش‌هایی که برای کنترل فشار جانبی خاک هنگام گودبرداری استفاده می‌گردد روش اجرای شمع میباشد. برای اجرای این روش می‌توان از شمع‌های چوبی، فلزی یا بتنی استفاده کرد. اجرای کار به این صورت است که در اطراف محل گودبرداری شمع‌ها را در فواصل مشخص نصب می کنند . شمع‌ ها معمولاً در پروژه‌ های بسیار مهم که به‌ عنوان شریان‌ های حیاتی کشور هستند استفاده می‌ شود تا عمر مفید پی و فونداسیون سازه مورد نظر را افزایش دهد. از جمله این پروژه ‌های میتوان به احداث پل ‌ها، مجتمع‌ های پتروشیمی و پالایشگاه‌ ها، بازسازی بندرها، فونداسیون ماشین ‌آلات صنعتی، مخازن، نیروگاه ‌ها و ساختمان‌ های بسیار مرتفع اشاره نمود.

طور کلی سیستم گودبرداری با شمع معمولا در مکان هایی استفاده می شود که سازه مجاور گود به تغییرمکان خیلی حساس باشد یا انسجام کافی از نظر سازه‌ای نداشته باشد.

پایدار سازی گود به روش اجرای شمع

همانطور که در ابتدای مقاله ذکر شد یکی از روش‌هایی که برای کنترل فشار جانبی خاک هنگام گودبرداری استفاده می‌گردد روش اجرای شمع میباشد. برای اجرای این روش می‌توان از شمع‌های چوبی، فلزی یا بتنی استفاده کرد. اجرای کار به این صورت است که در اطراف محل گودبرداری شمع‌ها را در فواصل مشخص نصب می کنند. در مورد شمع‌های بتنی می‌توان آنها را در محل اجرا کرد(شمع های درجا) و یا از انواع آماده(شمع های پیش ساخته) استفاده کرد. در صورت نیاز باید شمع‌ها را در امتداد گود برداری مهاربندی کنند.

روش اجرای شمع در انواع زمین‌های سخت، نرم و سست قابل اجرا می باشد. حتّی در مواردی میتواند نقش آب‌بند را به خوبی ایفا کند.

الف) اجرای دیوار محافظ پیوسته (آب بند)

در این روش ابتدا شمع هایی با بتن پلاستیک به صورت یک در میان حفاری و اجرا می شود و سپس با رعایت هم پوشانی شمع های اصلی و سازه ای با رعایت احداث جداره زنجیره ای و پیوسته اجرا می شود.

ب) اجرای دیوار محافظ ناپیوسته

در مواردی که توده خاک و سنگ دارای چسبندگی زیاد بوده و سطح آب های زیر زمینی پایین بوده می توان از شمع های درجای ریز ناپیوسته و با فاصله استفاده کرد. در این روش به دلیل چسبندگی بین دانه های خاک بین شمع ها با وجود پدیده قوس خوردگی پایداری جانبی وجود دارد. با در نظر گرفتن شرایط و پارامترهای ژئوتکنیکی خاک معمولا حداکثر فاصله محور تا محور شمع های اصلی 2 برابر قطر شمع ها می باشد.

 همچنین در این روش پایداری در برابر نیروهای جانبی نیز میتواند مدنظر قرار گیرد. این روش در پایداری های کوتاه مدت کارایی داشته و در اثر مرور زمین احتمال هوازدگی بین شمع ها وجود دارد و در دراز مدت نیز تغییر مشخصات خاک و برخی از پارامترهای آن مانند از دست دادن آب و یا حالت اشباع پیدا نمودن آن باعث ریزش خاک بین شمع ها شده و برای جلوگیری از آن می توان از بتن پاشی (شاتکریت) و با بستن مش پوشش لازم را جهت پایداری ایجاد کرد.

کاربرد روش اجرای شمع

پایدار سازی گود به روش اجرای شمع در موارد زیر کاربرد دارد:
•    در پروژه‌هایی که سختی و تراکم خاک مانع از اجرای سپرکوبی می‌شود.
•    در پروژه هایی که به دلیل وجود منابع آب زیرزمینی نیاز است در محل گودبرداری ‌آب‌بند نصب گردد.
•    در پروژه‌هایی که به دلایلی از قبیل وجود تأسیسات شهری در زمین‌های مجاور محل گودبرداری، امکان ایجاد مهارهای کششی وجود ندارد.
•    در پروژه‌هایی که سیستم حفاظت گود به عنوان بخشی از سازه اصلی کاربرد دارد.

مزایای گودبرداری به روش اجرای شمع:

1. سرعت عملیات اجرای بسیار بالا میرود.
2. این سیستم به هیچ وجه دست و پاگیر نیست.
3. در احجام زیاد، هزینه عملیاتی شما کاهش می یابد.
4. گاهی از اوقات می توان از شمع ها به عنوان سازه نگهبان دائم (نظیر دیوار حائل) یا بخشی از آن نیز استفاده کرد.
5. شمع های پیش ساخته را پس از جمع آوری می توان در پروژه های دیگر نیز استفاده نمود.
6. در گودهایی که عمق آنها تا 5 متر می باشد، معمولا اقتصادی اند.

معایب گود برداری به روش اجرای شمع :

در صورتی که ارتفاع گودبرداری زیاد باشد، هم باید فواصل شمع ها را از هم کم کنیم و هم باید از مقاطع سازه ای قوی تری برای اجرای کار استفاده کنیم.
در پروژه‌های شهری اجرای شمع با مشکلات زیادی اغلب مواجه می‌شویم. امکان استفاده از شمع‌های پیش ساخته در این پروژه ها وجود ندارد. در نتیجه باید اجرای شمع در محل گودبرداری را به صورت درجا انجام دهیم.

مراحل اجرای شمع درجای بتنی

شمع های درجای مرسوم در پروژه های ساختمانی در ایران معمولا شمع های بتنی می باشند که در ادامه روش اجرای آن را توضیح می دهیم:

پس از انجام مطالعات ژئوتکنیک و مشخص شدن نوع خاک منطقه و سطح آب زیرزمینی اقدامات لازم جهت مسطح نمودن محل پروژه و مشخص نمودن نقاط دقیق شمع ها صورت می گیرد. موقعیت قرارگیری دستگاه حفاری نیز به صورتی تعیین می گردد که هنگام حفر چاه مجبور به جابجایی دستگاه نشویم، زیرا امکان ایجاد ناشاقولی در مسیر حفر چاه وجود خواهد داشت. ضمنا باید در نظر داشت دستگاه حفاری در محلی قرار گرفته شود که دارای تکیه گاه های مناسب بوده و موجب ریزش چاه های مجاور نیز نشود.

استفاده از گل بنتونیت

در صورت ریزشی بودن خاک شمع ها دیواره چاه باید در حین حفاری پایدار سازی گردد که دوغاب بتونیت (نوعی خاک رس نرم است) می تواند با خاصیت تیکسوترویی خود روی جداره شمع ها قرار گرفته و مانع ریزش سطحی خاک و نیز جلوگیری از نفوذ آب به داخل چاه شود.

تزریق دوغاب بنتونیت عموما همزمان با کار دستگاه حفاری (روتاری) انجام می شود تا یک لایه کاملا یک دست را در بنده چاه ایجاد کند.
در صورتی که بتونیت مقاومت کافی را برای پایدار سازی نداشته باشد، می توان از مخلوط کردن آن با دوغاب سیمان به مقاومت بالاتری دست یافت. البته دوغاب سیمان عموما در زمین هایی که بافت ماسه ای داشته باشند قابلیت ایجاد مقاومت بالاتر را دارد.

استفاده از لوله غلاف کیسینگ (Casing)

در زمین های با احتمال ریزش بالا و کارا نبودن روش فوق و یا در اماکنی که فشار خاک به سمت شمع بالا باشد، از غلاف (کیسینگ) به منظور عبور از لایه ریزشی خاک و یا تمام عمق شمع تا زمان پر کردن شمع استفاده می گردد.

جهت نصب لوله غلاف ابتدا تا سطح ممکن و غیر ریزشی عملیات حفاری را انجام می دهند و پس از آن لوله کیسینگ را به وسیله دستگاه های کوبنده و یا دستگاه حفاری (دستگاه های نوین) به صورت دورانی داخل خاک قرار می دهند و ادامه عملیات حفاری از درون غلاف ادامه پیدا می کند.لوله کیسینگ را قالبا بعد از تکمیل بتن ریزی و قبل از گیرش نهایی از داخل چاه خارج می کنند، مگر اینکه به دلیل مشکلات اجرایی اینکار امکان پذیر نباشد.

حفر انباری

پس از رسیدن به عمق مورد نظر، مطابق نقشه های طراحی شده اقدام به حفر انباره در انتهای چاه می کنیم. این امر موجب ایجاد پاشنه در پایین شمع شده و ایستادگی شمع را بالا خواهد برد و در حقیقت به عنوان فونداسیون شمع عمل خواهد کرد.
یکی از روش های مرسوم حفاری انباره انتهای چاه استفاده از باگت های زنگوله ای (Belling Bucket)میباشد. آرماتور گذاری داخل پاشنه به دلیل مشکلات اجرایی تاحد امکان توسط طراح حذف می شود.

آرماتور گذاری

پس از پایان عملیات حفاری، نوبت به قراردادن سبدهای آرماتور داخل چاه حفر شده می باشد که قبلا توسط اکیپ آرماتوربندی با اندازه های مشخص شده کار بافت آن (معمولا به طول 12 متر) انجام گردیده و به وسیله جرثقیل داخل چاه قرار خواهد گرفت.
نمره آرماتور و تعداد و فاصله آنها از یکدیگر باید توسط طراح در نقشه های اجرایی ثبت شده باشد. یکی از نکاتی که در شمع های با عمق بیش از 12 متر باید به آن توجه کنیم، هم پوشانی آرماتورها میباشد که باید رعایت شود.
تذکر:  امکان استفاده از پروفیل های فولادی در محور مرکزی شمع نیز به عنوان هسته مرکزی وجود دارد که توسط طراح اعلام می شود، در این صورت شاقول بودن این پروفیل داخل شمع تا پایان عملیات بتن ریزی یکی از نکات اجرایی آن می باشد.

بتن ریزی و عمل آوری

پس از فولاد گذاری و تا حد امکان نزدیک ترین زمان ممکن به پایان حفاری عملیات بتن ریزی (در صورت امکان حداکثر 6 ساعت بعد از پایان حفاری) عملیات بتن ریزی آغاز می شود و تا پایان بتن ریزی هر شمع نباید این عملیات را متوقف نمود. اسلامپ مناسب برای بتن ریزی شمع ها حدود 15 سانتیمتر می باشد که توصیه می شود جهت رسیدن به این روانی از موارد روان کننده استفاده گردد.

در حین عملیات بتن ریزی نباید فراموش کنیم که غلاف ها (کیسینگ) را از چاه خارج نماییم، این کار همزمان با بتن ریزی در تراز کیسینگ و قبل از پایان گیرش نهایی بتن میتواند قابل انجام باشد.
بتن ریزی حدودا باید تا 20 سانتی متر بالاتر از دهنه چاه ادامه یابد و پس از اتمام بتن ریزی میتوانید بابت اطمینان از پیوستگی بتن داخل چاه، حجم اولیه محاسبه شده را با حجم بتن ریخته شده مقایسه نمایید.

منبع :academyofcivil.com