انواع گودبرداری با توجه به شرایط پروژه و محیط اطراف، شامل روش‌های متفاوتی مانند گودبرداری مهار متقابل، سپرکوبی، شمع‌کوبی، و نیلینگ می‌شود. انتخاب روش های گودبرداری مناسب بر اساس عواملی نظیر عمق گود، جنس خاک، تراکم سازه‌های مجاور و محدودیت‌های اقتصادی و ایمنی انجام می‌گیرد. گودبرداری مهار متقابل برای خاک‌های با تراکم بالا و در فضاهای محدود مناسب بوده اما هزینه‌بر است. روش سپرکوبی برای پروژه‌هایی با محدودیت فضا و در خاک‌های سست کارآمد است اما نیازمند تجهیزات تخصصی می‌باشد. شمع‌کوبی ایمن‌ترین روش گودبرداری‌های عمیق به شمار می‌رود ولی هزینه بیشتری دارد. نیلینگ نیز در پروژه‌های با عمق کم و هزینه‌های محدود مناسب است، هرچند برای خاک‌های رسی و مرطوب کارایی کمتری دارد. به طور کلی، انتخاب روش بهینه به ارزیابی دقیق شرایط محیطی و تحلیل هزینه‌ها و ایمنی پروژه بستگی دارد.
انواع گودبرداری و روش ها
در گودبرداری، انتخاب روش مناسب بر اساس پارامترهای فنی متعددی صورت می‌گیرد که هرکدام به شرایط خاص پروژه وابسته‌اند. روش مهار متقابل، از نصب خرپاهای افقی و مایل در دیواره‌های گود بهره می‌گیرد و برای گودهای با عمق متوسط در محیط‌های شهری که فضای محدودی دارند، انتخابی کارآمد است، اما هزینه نصب و اجرا بالایی دارد. سپرکوبی، که با نصب صفحات فلزی عمودی در دیواره‌های گود صورت می‌گیرد، برای خاک‌های سست و در پروژه‌های شهری با فضاهای تنگ بسیار مؤثر است ولی نیازمند تجهیزات خاصی مانند سپرکوب است. شمع‌کوبی، با نصب شمع‌های عمودی و فشاری در زمین، ایمنی فوق‌العاده‌ای برای گودبرداری‌های عمیق ایجاد می‌کند، گرچه هزینه اجرای آن به‌ویژه در محیط‌های سخت، بالاست. روش نیلینگ از میله‌های فولادی یا نیل‌ها برای تقویت دیواره‌ها بهره می‌گیرد و بیشتر برای گودهای کم‌عمق و در شرایطی با بودجه محدود مناسب است، اما برای خاک‌های رسی و ناپایدار به محدودیت برمی‌خورد.
روش خرپایی به دلیل انعطاف‌پذیری در نصب خرپاهای زاویه‌دار، در گودهای با عمق متوسط و جایی که نیاز به ساخت سریع و اقتصادی است، مناسب می‌باشد، هرچند که برای گودهای عمیق به‌دلیل افزایش باربری محدودیت دارد. دیوار دیافراگمی با ایجاد دیواره‌های بتنی مستحکم برای گودهای عمیق و خاک‌های ناپایدار کاربرد دارد و اگرچه هزینه‌بر است، از لحاظ ایمنی بسیار مطمئن است. روش انکراژ نیز با ایجاد تاندون‌های مقاوم برای تثبیت دیواره‌ها در گودهای عمیق و به‌ویژه پروژه‌های شهری گزینه‌ای مطمئن است، اما اجرای آن مستلزم تجهیزات پیشرفته و هزینه بالاست. در نهایت، انتخاب بهینه میان این روش‌ها نیازمند ارزیابی دقیق نوع خاک، عمق گود، فضا و بودجه پروژه بوده و به ایمنی مورد نیاز بستگی دارد.
انواع گودبرداری
انواع گودبرداری – جدول مقایسه ای
انوا گودبرداری از نظر روش حفاظت و نو گودبرداری و مزایا و معایب در جدول زیر مورد بررسی مقایسه ای قرار گرفته است:
نوع گودبرداری
روش حفاظت
مزایا
معایب
کاربرد
حفاظت نشده
شیبدار کردن دیواره
اقتصادی، ساده
محدود به خاک‌های پایدار، عمق کم
گودبرداری‌های کوچک و کم‌عمق
حفاظت شده (شمع)
شمع
ظرفیت باربری بالا، انعطاف‌پذیری
هزینه بالا، زمان‌بر
گودبرداری‌های عمیق در خاک‌های نرم
حفاظت شده (سپر)
سپر
سرعت اجرا بالا، آب‌بندی خوب
هزینه بالا، آلودگی صوتی
گودبرداری در مناطق شهری
حفاظت شده (دیوار دیافراگمی)
دیوار دیافراگمی
مقاومت بالا، آب‌بندی خوب
هزینه بالا، زمان‌بر
گودبرداری‌های عمیق در خاک‌های نرم
حفاظت شده (نیلینگ)
نیلینگ
انعطاف‌پذیری بالا، مناسب برای فضاهای محدود
نیاز به تخصص بالا، هزینه متوسط
گودبرداری در مناطق شهری
حفاظت شده (مهار)
مهار
اقتصادی، مناسب برای گودبرداری‌های کم‌عمق
نیاز به کنترل دقیق تنش‌ها
گودبرداری در خاک‌های چسبنده
انتخاب روش های گودبرداری
عوامل زیر در انتخاب روش های گودبرداری تاثیر دارد
نوع خاک: چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، سطح آب زیرزمینی
عمق گود: هرچه عمق گود بیشتر باشد، نیاز به سازه‌های نگهبان قوی‌تر است.
بارگذاری بر روی دیواره‌ها: بارگذاری ساختمان‌های مجاور و تجهیزات می‌تواند بر انتخاب روش تاثیرگذار باشد.
شرایط محیطی: لرزه‌خیزی، وجود تاسیسات زیرزمینی، محدودیت‌های زمانی و مکانی
هزینه: هزینه هر روش گودبرداری متفاوت است و باید با توجه به بودجه پروژه انتخاب شود.
انواع گودبرداری بر اساس نوع حفاظت
گودبرداری حفاظت نشده:
در این روش، دیواره‌های گود بدون استفاده از سازه‌های نگهبان، با شیب مناسب ایجاد می‌شوند.
معمولاً برای گودبرداری‌های کم‌عمق در خاک‌های چسبنده و پایدار مناسب است.
گودبرداری حفاظت شده:
در این روش، برای جلوگیری از ریزش دیواره‌ها و حفظ پایداری گود، از سازه‌های نگهبان استفاده می‌شود.
انواع سازه‌های نگهبان شامل شمع‌ها، سپرها، دیوارهای دیافراگمی، مهارها و… است.
انواع گودبرداری بر اساس روش حفاری و نوع سازه نگهبان
گودبرداری با استفاده از شمع: در این روش، شمع‌هایی در اطراف گود کوبیده می‌شود و به عنوان تکیه‌گاه برای دیواره‌ها عمل می‌کنند.
گودبرداری با استفاده از سپر: در این روش، سپرهایی در زمین فرو رانده می‌شوند و به عنوان یک دیواره موقت عمل می‌کنند.
گودبرداری با استفاده از دیوارهای دیافراگمی: در این روش، دیوارهای بتنی در محل اجرا شده و به عنوان یک دیواره مقاوم در برابر فشار خاک عمل می‌کنند.
گودبرداری با استفاده از نیلینگ: در این روش، میلگردهایی به صورت مایل در دیواره گود کوبیده می‌شوند تا پایداری آن را افزایش دهند.
گودبرداری با استفاده از مهار: در این روش، از مهارهایی برای مهار فشار خاک به پشت دیواره‌های گود استفاده می‌شود.
انتخاب نادرست روش گودبرداری و عدم اجرای صحیح آن می‌تواند عواقب جبران‌ناپذیری از جمله خسارات مالی، جانی و زیست‌محیطی را به همراه داشته باشد. در ادامه به برخی از مخاطرات و مثال‌هایی از تخریب‌های ناشی از هر روش می‌پردازیم:
مخاطرات کلی گودبرداری
ریزش دیواره‌های گود: یکی از خطرناک‌ترین مخاطرات گودبرداری است که می‌تواند منجر به خسارات جانی و مالی شود.
جابجایی ساختمان‌های مجاور: فشار خاک ناشی از گودبرداری می‌تواند باعث نشست یا جابجایی ساختمان‌های مجاور شود.
آسیب به تاسیسات زیرزمینی: لوله‌های آب، گاز، برق و فاضلاب ممکن است در اثر گودبرداری آسیب ببینند و باعث ایجاد خسارات جانی و مالی شوند.
آلودگی محیط زیست: نشت آب‌های آلوده و مواد شیمیایی به محیط زیست از دیگر مخاطرات گودبرداری است.
ریزش خاک به داخل گود: این پدیده می‌تواند باعث خسارات جانی و مالی شود و همچنین روند اجرای پروژه را کند کند.
مخاطرات هر روش گودبرداری به صورت خاص
گودبرداری حفاظت نشده:
ریزش ناگهانی دیواره‌ها: به دلیل عدم استفاده از سازه‌های نگهبان، احتمال ریزش ناگهانی دیواره‌ها بسیار زیاد است.
محدودیت در عمق و عرض گود: این روش تنها برای گودبرداری‌های کوچک و کم‌عمق مناسب است.
گودبرداری با استفاده از شمع:
آسیب به سازه‌های مجاور: در صورت عدم طراحی صحیح و اجرای نامناسب، شمع‌ها می‌توانند به سازه‌های مجاور آسیب برسانند.
هزینه بالا: هزینه اجرای شمع‌ها نسبت به سایر روش‌ها معمولاً بیشتر است.
گودبرداری با استفاده از سپر:
آلودگی صوتی و ارتعاشات: در هنگام کوبیدن سپرها، آلودگی صوتی و ارتعاشات ایجاد می‌شود که می‌تواند برای ساکنین منطقه آزاردهنده باشد.
محدودیت در فضاهای تنگ: استفاده از سپر در فضاهای تنگ و محدود با مشکلاتی همراه است.
گودبرداری با استفاده از دیوارهای دیافراگمی:
هزینه بالا و زمان‌بر بودن: اجرای دیوارهای دیافراگمی هزینه بالا و زمان‌بر است.
نیاز به تجهیزات تخصصی: برای اجرای این روش به تجهیزات تخصصی نیاز است.
گودبرداری با استفاده از نیلینگ:
نیاز به تخصص بالا: اجرای نیلینگ نیاز به تخصص و دقت بالایی دارد.
محدودیت در عمق: نیلینگ برای گودبرداری‌های عمیق مناسب نیست.
گودبرداری با استفاده از مهار:
نیاز به کنترل دقیق تنش‌ها: تنش‌های ایجاد شده در مهارها باید به دقت کنترل شوند تا از شکست آن‌ها جلوگیری شود.
محدودیت در عمق: مهار برای گودبرداری‌های عمیق مناسب نیست.
تخریب‌های ناشی از انواع گودبرداری
ریزش دیواره‌های گود و آسیب به ساختمان‌های مجاور: در برخی موارد، ریزش دیواره‌های گود باعث آسیب جدی به ساختمان‌های مجاور شده است.
آسیب به تاسیسات زیرزمینی: در برخی پروژه‌ها، لوله‌های آب، گاز یا برق در اثر گودبرداری آسیب دیده و باعث بروز حوادث شده است.
نشست زمین و ایجاد ترک در ساختمان‌ها: فشار ناشی از گودبرداری می‌تواند باعث نشست زمین و ایجاد ترک در ساختمان‌ها شود.
آلودگی آب‌های زیرزمینی: نشت مواد شیمیایی و آلوده‌کننده‌ها به آب‌های زیرزمینی از دیگر عواقب نامطلوب گودبرداری است.
برای جلوگیری از بروز این مشکلات، رعایت نکات زیر ضروری است:
طراحی دقیق سازه‌های نگهبان: سازه‌های نگهبان باید با توجه به شرایط زمین و بارگذاری طراحی شوند.
نظارت مستمر بر پایداری دیواره‌ها: پایداری دیواره‌ها باید به صورت مداوم کنترل شود.
استفاده از تجهیزات ایمنی: کارگران باید از تجهیزات ایمنی مناسب استفاده کنند.
آموزش کارگران: کارگران باید آموزش‌های لازم در زمینه ایمنی را دیده باشند.
تهویه مناسب: در گودبرداری‌های عمیق، تهویه مناسب برای تامین هوای تازه و جلوگیری از تجمع گازهای سمی ضروری است.
انواع گودبرداری – سناریوهای پروژه های ساختمانی
در ادامه، 10 سناریوی فرضی برای پروژه‌های ساختمانی ارائه شده است. برای هر سناریو، شرایط خاص پروژه، از جمله نوع خاک، عمق گود، بارگذاری، وجود آب زیرزمینی و محدودیت‌های محیطی در نظر گرفته شده است. سپس، بر اساس این شرایط، پیشنهاداتی برای روش‌های مناسب گودبرداری ارائه خواهد شد.
توجه: انتخاب نهایی روش گودبرداری باید توسط یک مهندس ژئوتکنیک و با توجه به مطالعات دقیق خاک و شرایط پروژه انجام شود. اطلاعات ارائه شده در این مثال‌ها تنها به عنوان راهنمایی کلی است.
سناریو 1 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان بلندمرتبه در مرکز شهر، خاک نرم، سطح آب زیرزمینی بالا، محدودیت‌های زمانی و مکانی زیاد.
پیشنهاد: استفاده از دیوارهای دیافراگمی به دلیل مقاومت بالا در برابر فشار خاک، آب‌بندی خوب و امکان اجرای سریع.
سناریو 2 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان مسکونی در یک منطقه مسکونی آرام، خاک نسبتا پایدار، عمق گود متوسط، محدودیت‌های صوتی و ارتعاشی.
پیشنهاد: استفاده از نیلینگ به دلیل ایجاد حداقل مزاحمت برای همسایگان و انعطاف‌پذیری بالا.
سناریو 3 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک تونل زیرزمینی، خاک سخت، عمق گود زیاد، نیاز به پایداری طولانی مدت.
پیشنهاد: استفاده از شمع به دلیل ظرفیت باربری بالا و پایداری طولانی مدت.
سناریو 4 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان تجاری در یک منطقه صنعتی، خاک سست، وجود تاسیسات زیرزمینی، محدودیت‌های بودجه.
پیشنهاد: استفاده از سپر به دلیل سرعت اجرای بالا و هزینه نسبتا کمتر.
سناریو 5 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان در یک منطقه زلزله‌خیز، خاک نرم، عمق گود متوسط.
پیشنهاد: استفاده ترکیبی از شمع و دیوارهای دیافراگمی برای افزایش مقاومت در برابر نیروهای لرزه‌ای.
سناریو 6 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان در کنار یک رودخانه، خاک نرم، سطح آب زیرزمینی بالا، خطر سیلاب.
پیشنهاد: استفاده از دیوارهای دیافراگمی با آب‌بندی قوی و سیستم زهکشی مناسب.
سناریو 7 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان در یک منطقه با محدودیت‌های فضایی، خاک متوسط، عمق گود کم.
پیشنهاد: استفاده از نیلینگ به دلیل مناسب بودن برای فضاهای محدود.
سناریو 8 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان در یک منطقه با خاک‌های واکنشی، عمق گود متوسط، نیاز به پایداری طولانی مدت.
پیشنهاد: استفاده از دیوارهای دیافراگمی با تزریق مواد تثبیت‌کننده.
سناریو 9 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان در یک منطقه با خاک‌های ریزشی، عمق گود کم، بارگذاری کم.
پیشنهاد: استفاده از گودبرداری حفاظت نشده با شیب مناسب، در صورتی که شرایط خاک اجازه دهد.
سناریو 10 روش های گودبرداری
شرایط: ساخت یک ساختمان زیرزمینی، خاک سخت، عمق گود بسیار زیاد، نیاز به پایداری بسیار بالا.
پیشنهاد: استفاده ترکیبی از شمع، دیوارهای دیافراگمی و مهار برای ایجاد یک سیستم نگهبان بسیار مقاوم.
توجه: این مثال‌ها تنها چند نمونه از شرایط مختلف پروژه‌های ساختمانی هستند. انتخاب روش مناسب گودبرداری برای هر پروژه باید با توجه به شرایط خاص آن و با مشورت با مهندسان ژئوتکنیک انجام شود.
عوامل مهم در انتخاب روش انواع گودبرداری
نوع خاک: چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی، سطح آب زیرزمینی
عمق گود: هرچه عمق گود بیشتر باشد، نیاز به سازه‌های نگهبان قوی‌تر است.
بارگذاری بر روی دیواره‌ها: بارگذاری ساختمان‌های مجاور و تجهیزات می‌تواند بر انتخاب روش تاثیرگذار باشد.
شرایط محیطی: لرزه‌خیزی، وجود تاسیسات زیرزمینی، محدودیت‌های زمانی و مکانی
هزینه: هزینه هر روش گودبرداری متفاوت است و باید با توجه به بودجه پروژه انتخاب شود.
موارد دیگری که باید در نظر گرفته شود:
پایش پایداری دیواره‌های گود: پس از اجرای گودبرداری، باید پایداری دیواره‌های گود به صورت مداوم پایش شود.
ایمنی کارگران: ایمنی کارگران در طول عملیات گودبرداری بسیار مهم است و باید تمام نکات ایمنی رعایت شود.
محافظت از سازه‌های مجاور: در صورتی که گودبرداری در مجاورت سازه‌های موجود انجام شود، باید از این سازه‌ها محافظت شود.
هزینه انواع گودبرداری ( از نظر بتن ریزی )
همانطور که می‌دانید، در برخی از روش‌های گودبرداری، استفاده از بتن به عنوان عنصر اصلی سازه نگهبان یا پایدارسازی خاک ضروری است. این امر باعث می‌شود هزینه بتن به عنوان یکی از عوامل مهم در تعیین هزینه کل پروژه مد نظر قرار گیرد.
عوامل موثر بر هزینه بتن در روش‌های گودبرداری
حجم بتن مصرفی: هرچه حجم بتن مصرفی در پروژه بیشتر باشد، هزینه آن نیز بیشتر خواهد بود.
نوع بتن: بتن‌های با مقاومت‌های مختلف، افزودنی‌ها و طرح اختلاط‌های متفاوت، هزینه‌های متفاوتی دارند.
روش اجرای بتن: روش‌های اجرای بتن مانند بتن‌ریزی دستی، بتن‌ریزی با پمپ و یا بتن‌ریزی با استفاده از میکسرهای سیار، بر هزینه‌ها تاثیرگذار است.
شرایط محیطی: شرایط آب و هوایی، دسترسی به بتن و سایر عوامل محیطی نیز بر هزینه‌های بتن تاثیرگذار هستند.
مقایسه هزینه بتن در انواع گودبرداری
دیوارهای دیافراگمی: این روش به حجم زیادی بتن نیاز دارد و هزینه بتن در آن سهم قابل توجهی از هزینه کل پروژه را تشکیل می‌دهد.
شمع‌های بتنی: در این روش نیز به بتن برای ساخت شمع‌ها نیاز است. هزینه بتن در این روش به تعداد و قطر شمع‌ها بستگی دارد.
نیلینگ: در این روش، استفاده از بتن محدود به عناصری مانند سرشمع‌ها و بلوک‌های انتهایی است و به طور کلی هزینه بتن در آن کمتر از روش‌های قبلی است.
سپرهای بتنی: در این روش، از سپرهای پیش‌ساخته بتنی استفاده می‌شود که هزینه تولید و حمل و نقل آن‌ها به عوامل مختلفی بستگی دارد.
عوامل دیگری که بر هزینه کل گودبرداری تاثیر می‌گذارند
هزینه تجهیزات و نیروی کار: هزینه اجاره یا خرید تجهیزات و دستمزد نیروی کار نیز بر هزینه کل پروژه تاثیرگذار است.
هزینه طراحی: هزینه طراحی سازه‌های نگهبان و سیستم‌های پایدارسازی خاک نیز باید در نظر گرفته شود.
هزینه‌های جانبی: هزینه‌های جانبی مانند مجوزها، بیمه و حمل و نقل مصالح نیز بر هزینه کل پروژه تاثیرگذار هستند.
نکته مهم:
هزینه‌ها به عوامل مختلفی بستگی دارد: هزینه‌های دقیق گودبرداری برای هر پروژه متفاوت است و به عوامل مختلفی مانند نوع خاک، عمق گود، شرایط محیطی و روش اجرایی بستگی دارد.
مشاوره با مهندس مشاور: برای برآورد دقیق هزینه‌ها و انتخاب بهترین روش گودبرداری، بهتر است با یک مهندس مشاور ژئوتکنیک مشورت کنید.
انتخاب روش گودبرداری تنها بر اساس هزینه بتن، تصمیم درستی نیست. بلکه باید تمام عوامل موثر بر هزینه کل پروژه را در نظر گرفت و با توجه به شرایط خاص هر پروژه، بهترین روش را انتخاب کرد.
مقایسه هزینه تقریبی روش‌های مختلف گودبرداری بر اساس مصرف بتن
روش گودبرداری
مصرف بتن (تخمین)
عوامل موثر بر هزینه بتن
سایر هزینه‌ها
دیوارهای دیافراگمی
بسیار بالا
حجم زیاد بتن، نوع بتن، عمق دیوارها
تجهیزات حفاری، بتن‌ریزی، آرماتوربندی
شمع‌های بتنی
بالا
تعداد شمع‌ها، قطر شمع‌ها، طول شمع‌ها
تجهیزات حفاری، بتن‌ریزی، آرماتوربندی
نیلینگ
متوسط
سرشمع‌ها، بلوک‌های انتهایی
تجهیزات حفاری، تزریق دوغاب، نصب میلگرد
سپرهای بتنی
متوسط
تعداد سپرها، ابعاد سپرها
تولید و حمل سپرها، نصب سپرها
توضیحات بیشتر:
دیوارهای دیافراگمی: به دلیل حجم بالای بتن مصرفی، هزینه بتن در این روش بسیار بالا است. همچنین، تجهیزات حفاری و بتن‌ریزی خاصی برای اجرای این روش مورد نیاز است.
شمع‌های بتنی: هزینه بتن در این روش به تعداد و ابعاد شمع‌ها بستگی دارد. شمع‌های با قطر و طول بیشتر، به بتن بیشتری نیاز دارند.
نیلینگ: در این روش، مصرف بتن نسبت به دو روش قبلی کمتر است. هزینه بتن عمدتاً مربوط به سرشمع‌ها و بلوک‌های انتهایی است.
سپرهای بتنی: هزینه بتن در این روش به تعداد و ابعاد سپرهای پیش‌ساخته بستگی دارد. هزینه تولید و حمل و نقل سپرها نیز باید در نظر گرفته شود.
هزینه خاکبرداری و خاکریزی: هزینه حمل و نقل خاک و دفع آن نیز باید در نظر گرفته شود.
هزینه اجاره یا خرید تجهیزات: هزینه اجاره یا خرید تجهیزات مورد نیاز برای اجرای پروژه نیز باید در نظر گرفته شود.
هزینه نیروی انسانی: هزینه دستمزد نیروی کار ماهر و نیمه‌ماهر نیز باید در نظر گرفته شود.
هزینه‌های جانبی: هزینه‌های جانبی مانند مجوزها، بیمه، آزمایشگاه و … نیز باید در نظر گرفته شود.
استعلام قیمت