در سالهای اخیر حوادث گودبرداری بارها تکرار شده و بازخوانی هر کدام نشان از نقض آشکار ضوابط گودبرداری دارد. حوادثی مانند ریزش گودال های فونداسیون، نشت آب، نشست سطح زمین، کج شدن ساختمان های مجاور، نشت لوله های آب یا گاز مجاور و حتی انفجار است. بازخوانی این حوادث به ما هشدار می دهد اگر بدون رعایت ضوابط گودبرداری و تسلط بر علل فجایعی که تا امروز رخ داده اقدام کنیم با تهدیدهای بسیاری مواجه هستیم و باید از خطرات احتمالی پیشگیری کرد. هزینه های مالی و جانی حوادث گودبرداری هولناک است. مهندسان وظیفه دارند از حوادث گودبرداری که تا امروز تجربه شده درس بگیرند. در ادامه چند شکست تلخ در پروژه های گودبرداری را بررسی میکنیم. پروژه هایی مربوط به کشور چین و سنگاپور که بررسی و بازخوانی علت های آن توسط تیم های تخصصی نقشه راهی برای مهندسان جامعه ژئوتکنیکی فراهم کرده است.
نکته اصلی در مورد لیست ضوابط گودبرداری بحث گستردگی مواردی است که باید مورد توجه قرار گیرد. ما در این متن تلاش میکنیم به جای ارائه ی پروتکل های رسمی که در دسترس قرار دارد مواردی را بررسی کنیم که منجر به حادثه شده و علت این حوادث را مرور کنیم تا به نقض ضوابط برسیم. در ادامه 5 حادثه گودبرداری بررسی شده است. در این حوادث لیستی از ضوابط گودبرداری نقض تا منجر به بروز حادثه شده و از طرفی ضعف ها و جزئیاتی از این ضوابط را به رخ میکشد که نیازمند شفاف سازی و بازنگری است که تا کنون انجام نشده است. در واقع مواردی وجود دارد که نمیتوان صراحتا گفت روی کاغذ ضوابط گودبرداری نادیده گرفته شده اما جزئیاتی وجود داشته که میبایست به آن ها توجه می شده است.
علتها و عوامل موثر | توضیحات |
شروع قابل مشاهده خرابی | خرابی از ابتدا قابل تشخیص بود، اما نادیده گرفته شد و به مرور زمان منجر به فروپاشی کامل شد. |
استفاده نادرست از مدلهای کامپیوتری | استفاده نادرست از مدلسازی ریکال در طراحی ژئوتکنیکی، تحلیل نادرست پارامترها و انحراف از محاسبات باعث ضعف در طراحی نگهدارندهها شد. |
نظارت ناقص | نظارت کافی بر پروژه و بررسی دقیق انحرافات و هشدارها انجام نشد و نتایج اولیه نادیده گرفته شد. |
عدم رعایت ضوابط توقف کار | علیرغم مشاهده انحرافات و هشدارها، فعالیتها متوقف نشد و پروژه ادامه یافت. |
تحلیل اشتباه سازههای نگهدارنده | تجزیه و تحلیل اشتباه در مورد دیوارههای نگهدارنده زمین که باعث انحراف و شکافهای غیرقابل کنترل شد. |
عدم تعادل در مدیریت ریسک | سپردن کامل مدیریت ریسک به پیمانکار، بدون در نظر گرفتن نقش مالک و سازنده در کنترل کیفیت و ایمنی. |
در پروژه هایی که در ادامه بررسی خواهیم کرد مواردی وجود دارد که با نقض ضوابط گودبرداری منجر به حوادث هولناک شده. در ادامه لیست 28 مورد از نقض ضوابط گودبرداری را مرور میکنیم و در ادامه هر پروژه را با جزئیات بررسی خواهیم کرد:
گودبرداری عمیق در پروژه مربوط به راه آهن به همراه بخش بزرگی از بزرگراه 6 لاینه در سنگاپور فرو ریخت. چهار کارگر جان باختند. این نوع ساخت و ساز برای بیش از 30 سال در سنگاپور با کمترین حادثه انجام شده بود. چنین سقوط بزرگی شوک بزرگی بود. بررسی های دقیقی انجام شد که مشخص کرد شروع خرابی را میشد از ابتدا و با مرور جزئیات مشاهده کرد و فروپاشی کامل به دلیل ناتوانی سیستم در مقاومت در برابر شکست رخ داد. علاوه بر این، بسیاری از عوامل موثر دیگر نیز شناسایی شدند، مانند استفاده نادرست از یکی از مدل های کامپیوتری مورد استفاده برای طراحی سیستم نگهدارنده زمین، تجزیه و تحلیل اشتباه سازه های نگهبان، نظارت ناقص، عدم رعایت محدودیت های توقف کار، و بسیاری موارد دیگر که بخشی از آن به عرف اشتباهی است که بر رفتار پروژه حاکم بوده و یافته های کمیته تحقیق و اقدامات اصلاحی در ادامه بررسی خواهد شد…
موضوع | توضیحات |
حادثه راهآهن سنگاپور | گودبرداری عمیق در پروژه راهآهن و بزرگراه 6 لاینه در سنگاپور باعث فروپاشی و مرگ 4 کارگر شد. |
هشدارهای اولیه | از اوت 2003، هشدارهایی درباره مشکلات طراحی وجود داشت که نادیده گرفته شد. انحراف دیوارها از مقادیر طراحی فراتر رفت. |
اثرات حادثه | فروپاشی باعث ریزش زمین اطراف، تخریب تاسیسات کلیدی و آتشسوزی شد که تکمیل پروژه را حدود چهار سال به تأخیر انداخت. |
اهمیت طراحی اصولی | طراحی باید دارای مقاومت کافی و بازه اطمینان مناسب باشد تا در صورت خرابی اجزای مختلف، از فروپاشی فاجعهبار جلوگیری شود. |
تحلیل دیوارههای گودبرداری | پارامترهای ورودی تحلیل باید با اندازهگیریها هماهنگ باشند و در صورت خروج از محدوده منطقی، مدل نباید برای پیشبینیهای بیشتر استفاده شود. |
حوالی ساعت 3:30 بعد از ظهر 20 آوریل 2004، گودبرداری با عمق 33.5 متر و پوشش مورد نیاز برای ساخت تونل بین ایستگاه های بزرگراه نیکول و بلوار فرو ریخت. فروپاشی فاجعه بار بود و منجر به چهار کشته و خسارات زیادی شد که تکمیل پروژه را حدود چهار سال به تاخیر انداخت.
با وقوع این حادثه، زمین اطراف به داخل منطقه گودبرداری فرو ریخت. مساحت منطقه فروریخته تقریباً 100 در 130 و عمق 30 متر بود. لبه آن تنها حدود 10 متر با نزدیکترین ساختمان – مجموعه گلدن مایل فاصله داشت. بزرگراه نیکول و دال نزدیک قبل از تکیه گاه پل مردکا بر روی رودخانه کلنگ نیز آسیب دید. یک زهکش طوفان واقع در جنوب تونل برش و پوشش، خروجی اصلی زهکشی بود که آب را به رودخانه کالانگ می رساند. با وقوع ریزش، آب رودخانه به سمت منطقه ریزش سرازیر شد. چندین تاسیسات کلیدی از جمله شبکه برق، شبکه گاز و شبکه آب در اثر ریزش شکسته و باعث آتش سوزی شد. همه اینها چالشی برای کارهای اصلاحی زیر بود.
“هشدارهای مربوط به فروپاشی نزدیک از مراحل اولیه وجود داشت، اما این هشدارها جدی گرفته نشد.” در واقع، در اوایل اوت 2003، مشخص شد که مشکلی در طراحی وجود دارد. ابتدا، در یک محور پرتاب برای ماشینهای گودبرداری تونل، در سراسر رودخانه در شرق منطقه فروریخته، انحراف دیوار اندازهگیری شده از 500 میلیمتر فراتر رفت، در حالی که سطح طراحی محاسبهشده تنها 190 میلیمتر بود. این باعث آسیب به دیوارهای حائل، نشستهای زمینی و شکافهایی در زمین کریکت در نزدیکی آن شد.
سپس، در ژانویه 2004، از سطح انحراف طراحی فراتر رفت و ترک هایی در سازه های نگهدارنده در گودبرداری برش و پوشش در غرب منطقه فروریخته ظاهر شد. سطح انحراف طراحی باید از 222 به 522 میلیمتر (از 125 به 313 میلیمتر نزدیکتر به ناحیه فروپاشی) به سمت بالا بازبینی میشد. این موضوع با شکایات متعدد دریافت شده از سوی صاحبان املاک همسایه، از جمله سکونت زمینی یک راهرو، ترک در ساختمان ها و سایر آسیب های ساختمان همراه بود. منابع نیروی انسانی از تیم پروژه برای انجام کارهای تعمیر مستقر شدند. در نهایت، در خود منطقه فروریخته، شیب سنج نشان داد که سطح طراحی اولیه 145 میلی متر در دیوار دیافراگم جنوبی در فوریه 2004 فراتر رفته است . در آن لحظه نصب تراز ششم در حال انجام بود.
تیم بررسی به این نتیجه رسید که در عصر دیجیتال باید نسبت به شیوه های استفاده از مدلسازی ها تجدید نظر کرد. استفاده نادرست از مدلسازی ریکال در طراحی ژئوتکنیکی، همراه با برخی خطاهای ساختاری، از عوامل اصلی ریزش بزرگراه نیکول بود.
“هشدارهای مربوط به فروپاشی از مراحل اولیه وجود داشت، اما این هشدارها جدی گرفته نشد.” در این حادثه مشخص شد که “مرگ چهار نفر نتیجه مستقیم ریزش بود” و ” از ریزش بزرگراه نیکول می توانست جلوگیری شود”. چگونه میتوان از تکرار مشابه این حادثه جلوگیری کرد ؟ ضوابط زیر را دنبال کنید :
احتمال وقوع حوادث بزرگ، چه به دلیل فرآیند ساخت و چه به دلیل نقص در طراحی، باید شناسایی و به سرعت کنترل شود. سپردن کنترل ریسک به طور کامل به پیمانکاران که درستی نیست. مالک و سازنده باید به دنبال تعادل بین فشارهای اجرای پروژه و اهداف کیفی و ایمنی باشد.
طراحی اصولی و حرفه ای ضروری است. ستحکام بیشتر با شناسایی خطرات و بررسی اینکه آیا طرح پیشنهادی می تواند به اندازه کافی مقاومت کند یا نه ایجاد می شود. طرح باید دارای بازه ی اطمینان را در نظر بگیرد و برای جلوگیری از فروپاشی فاجعه بار در صورت خرابی هر عنصر بهینه شده باشد.
تجزیه و تحلیل عددی باید مکمل قضاوت و عملکرد مهندسی باشد و جایگزین نشود. کسانی که آنالیز عددی ژئوتکنیکی انجام می دهند باید دانش بنیادی از مکانیک خاک و درک روشنی از مدل سازی عددی داشته باشند.
تجزیه و تحلیل دیواره های گودبرداری مناسب باید با درک این موضوع انجام شود که چرا طرح طبق پیش بینی اولیه عمل نمی کند، و نه فقط برای افزایش سطوح طراحی، پارامترهای ورودی (به عنوان مثال، ویژگی های خاک) باید تنظیم شوند تا جابجایی ها و نیروها متناسب با اندازه گیری ها باشند. اگر این پارامترهای ورودی تنظیم شده خارج از محدوده معنی دار قرار گیرند، مدل تحلیل احتمالاً اشتباه است و نباید برای پیش بینی های بیشتر استفاده شود.
ایستگاه ژیانگو نقطه شروع خط 1 مترو چین است. این ایستگاه با استفاده از روش ساخت از پایین به بالا در هشت گودبرداری از شمال به جنوب ساخته شده است. موقعیت فروریخته دومین گودبرداری در ضلع شمالی (گودبرداری N2) است که در نزدیکی محل اتصال دو جاده و گودبرداری مساحتی در حدود 2313 متر مربع با عرض تقریبی 21.5 متر و طول 107.6 متر را اشغال می کند. حداکثر عمق گودبرداری تا 16.2 متر است. این حادثه در گودال فونداسیون شماره 2 رخ داد. گودال فونداسیون 107.8 طول، 21.05 متر عرض و عمق 15.7-16.3 متر است.
در حوالی ساعت 15:15 روز 15 نوامبر 2008، حادثه ریزش در مقیاس بزرگ در سمت غربی گودال رخ داد. طول منطقه فروریخته 75 متر، عرض آن حدود 20 متر و عمق آن 15 متر است. بیش از 11 وسیله نقلیه در حال پیشرفت در منطقه فروریخته سقوط کرده اند. حداقل 50 نفر در این فروریختی دفن شدهاند که باعث مرگ 21 نفر، زخمی شدن 4 نفر و خسارت مستقیم اقتصادی بیش از 49.62 میلیون یوان شده است. این جدی ترین حادثه ای است که در تاریخ ساخت متروی چین رخ داده است.
در 17 نوامبر 2008، شکافی روی زمین در انتهای جنوبی گودال فونداسیون فروریخته وجود داشت. به منظور تسهیل در عملیات امداد و نجات، منازل نزدیک حادثه کامل کلنگ زنی شده است.
علتها و عوامل موثر | توضیحات |
استفاده نادرست از پارامترهای خاک | پارامترهای خاک بهدرستی استفاده نشد و منجر به عدم پایداری در خاک رس سیلتی منطقه شد. |
گودبرداری بیش از حد | گودبرداری بیش از حد و فراتر از محدوده مجاز، باعث بیثباتی بیشتر در گودال فونداسیون شد. |
نصب نادرست پایههای فولادی | پایههای فولادی بهطور نادرست نصب شدند که منجر به کاهش مقاومت دیوارههای نگهدارنده شد. |
پایش نامعتبر دادهها | سیستمهای پایش و نظارت بر وضعیت گودبرداری دادههای معتبری ارائه ندادند و مشکلات در زمان مناسب شناسایی نشدند. |
بهسازی ناکافی زمین | بهسازی زمین بهدرستی انجام نشد و باعث تضعیف لایههای خاک شد. |
تأثیر بار ترافیکی سنگین | ترافیک سنگین جاده کنار گودال باعث افزایش فشار بر دیوار باربر ضلع غربی گودال فونداسیون و فروپاشی آن شد. |
بارندگی طولانیمدت | بارندگی طولانیمدت در منطقه باعث ناپایداری خاک و افزایش احتمال فروریختگی شد. |
انتخاب روش ارزان و ناهماهنگ با محیط | روش ساخت انتخابشده با محیط و شرایط خاک منطقه سازگار نبود، پیمانکاران روشی ارزانتر انتخاب کردند که در نهایت منجر به حادثه شد. |
عدم تخریب و انتقال خانههای مجاور | عدم توجه به تأثیر خانههای مجاور و درخواستهای مربوط به تخریب و انتقال آنها نادیده گرفته شد. |
زمانبندی اشتباه و عجله در پروژه | بهمنظور کاهش هزینه و زمان، پروژه بهسرعت پیش برده شد که بر کیفیت و ایمنی تأثیر منفی گذاشت. |
ریزش لوله فاضلاب | ریزش مداوم لوله فاضلاب باعث لغزش خاک و افزایش احتمال فروریختگی گودال شد. |
بررسی میدانی و تجزیه و تحلیل اولیه نشان داد، دلایل ریزش گودبرداری، استفاده نادرست از پارامترهای خاک، گودبرداری بیش از حد، نصب نادرست پایههای فولادی، پایش نامعتبر داده ها و بهسازی ناکافی زمین بود.
وضعیت خاک هانگزو غیرعادی است، طبق بررسی های میدانی، حادثه در خاک رس سیلتی بوده است. جاده اصلی، کنار گودال ، فونداسیون دارای ترافیک زیاد و بار زیادی است که تأثیر قابل توجهی بر دیوار باربر در ضلع غربی گودال فونداسیون دارد و باعث فروریختن کل گودال فونداسیون می شود. بارندگی طولانی در ماه اکتبر که کمتر در این منطقه اتفاق می افتادد، ناپایداری شن و ماسه را افزایش داد.
کل طراحی تأثیر محیط اطراف را در نظر نگرفته بود. درخواست تخریب و انتقال خانه مجاور انجام نشد. روش ساخت باید با لایه و محیط اطراف ادغام نزدیکی داشته باشد، اما در این پروژه روش ساخت هماهنگ نبود، از آنجایی پیمانکاران ترجیح دادند روش ارزان تر را انتخاب کنند. انتخابی که آسیب جدی به محیط زیست وارد کرده و مشکلات زیادی را به همراه داشته است. عاقبت این انتخاب ارزان باعث شد نهایتا پروژه با ضرر مالی هنگفت و حادثه ای دلخراش روبرو شود.
پروژه ی ساخت با عجله پیش رفت، به منظور صرفه جویی در هزینه و زمان، دوره ساخت و هزینه غیر منطقی بود، اینها برخی از دلایل اصلی هستند که بر ایمنی و کیفیت تأثیر گذاشتند. در حین انجام پروژه، ریزش لوله فاضلاب به مدت طولانی وجود دارد که باعث ایجاد سطح لغزش می شود، در نتیجه امکان ریزش را با بارندگی مداوم ایجاد کند.
3 دلیل اصلی ریزش گودال مترو به شرح زیر است :
سند طراحی تصریح می کند که زمانی که گودال پی گودبرداری می شود 0.5 متر زیر ارتفاع طراحی تکیه گاه، گودبرداری باید متوقف شود و تکیه گاه باید به موقع تنظیم شود و هیچ گودبرداری بیش از حد مجاز نیست. اما در حین گودبرداری که قرار بود آخرین پایهها نصب شود، بخشهایی تا ته گودال فونداسیون حفر شده است و نصب پایهها و ساخت کف بتنی به موقع انجام نشده است.
سیستم نگهدارنده یک دیوار دیافراگمی با پایه لوله فولادی است، با این حال، در مورد اتصال پایه لوله فولادی نگهدارنده و دیواره دیافراگمی و همچنین نمونه ای از اتصال استارت گزارش طراحی شامل توضیحات مفصلی ارائه نشده است. هیچ الزامات فنی در ارتباط با اتصال ارائه نشده است و همچنین الزامات جوشکاری برای قطعات تعبیه شده در دیواره های فولادی و دیافراگم وجود نداشت. جوشکاری ها به درستی انجام نشد. جابجایی بیش از حد جانبی مقطع دیوار جانبی همراه با نیروهای محوری زیاد و به شدت خارج از مرکز پایه ها، که منجر به ناپایداری سیستم سازه نگهبان می شود.
تا قبل از 15 نوامبر، حداکثر نشست زمین به 316 میلی متر رسیده است و حداکثر جابجایی شیب دار در عمق 18 متری 43.7 میلی متر است. در 13 نوامبر، حداکثر جابجایی جانبی شیبدار به 65 میلیمتر رسیده است که هر دو قبلاً از مقدار هشدار فراتر رفتهاند، اما هیچکدام هشدار داده نشد!
در ادامه دلایلی مرور می شود که به طور غیر مستقیم بر ریزش مترو تاثیر داشته است :
طرح اصلی طراح تقویت گودال فونداسیون توسط شمع مخلوط نواری در پایین است. با این حال، پیمانکار پیشنهاد کرد که به جای استفاده از اقدامات تقویتی، پایه را با آبگیری مستحکم کنید.
با توجه به این تجربه موارد زیر پیشنهاد میشود:
اما هیچ یک از این موارد به طور کامل در ساپروژه اجرایی نشد.
ناظر با وجود تمامی ایرادات جدی که از کدها و مشخصات طراحی سرپیچی می کند پروژه را متوقف نکرد.
نتایج آزمایش خواص فیزیکی و مکانیکی قابل اعتماد است. با این حال، در طراحی سیستم نگهدارنده، طراحی جامع و توصیه منطقی با توجه به ویژگیهای خاک نرم محلی در نظر گرفته نشده است که باعث میشود پارامترهای انتخابی بیش از حد بزرگ باشد و ضریب ایمنی سیستم گودال پی را کاهش دهد.
پس از بررسی میدانی و تجزیه و تحلیل اولیه، پنج دلیل برای ریزش گودبرداری در پروژه ی متروی ژیانگو به شرح زیر است:
علت تخریب | شرح |
گودبرداری بیش از حد | گودبرداری بیشتر از عمق مجاز بدون نصب به موقع پایهها و ساخت کف بتنی. |
پیوندهای ضعیف در سازه نگهبان | سیستم نگهدارنده ضعیف با اتصالات نادرست بین دیوار دیافراگمی و پایههای لوله فولادی، عدم رعایت الزامات جوشکاری. |
عدم وجود نظارت کافی | عدم هشدار به موقع با وجود جابجاییها و نشست بیش از حد مجاز در سازه. |
آبگیری به جای تقویت فونداسیون | بهجای استفاده از اقدامات تقویتی، از روش آبگیری استفاده شد که بهطور کامل اجرا نشده و تاثیر منفی بر پایداری سازه داشت. |
تعلل ناظر در توقف پروژه | ناظر پروژه با وجود ایرادات جدی در اجرای پروژه، اقدام به توقف پروژه نکرد. |
نرمی خاک لحاظ نشده | طراح، ویژگیهای خاک نرم محلی را در نظر نگرفته و پارامترهای طراحی بیش از حد بالا تعیین شده بود، که باعث کاهش ایمنی سیستم گودال شد. |
استفاده از چاههای آرتزین | استفاده از چاههای آرتزین برای تحکیم بهجای تزریق جت، که به کاهش استحکام و پایداری سازه منجر شد. |
گودال فونداسیون Zhuhai City Plaza در حدود ساعت 12:20 روز 21 ژوئیه 2005 فروریخت. پروژه این گودال از اکتبر 2002 شروع شد، اما چندین بار در میانه ی کار به تعلیق درآمد تا اینکه در 21 ژوئیه 2005 فرو ریخت. پروژه 2 سال و 9 ماه ادامه داشت. پس از ریزش در ضلع جنوبی گودال فونداسیون، پایه در گوشه جنوب شرقی از کار افتاد. دیوار بدون سازه نگهبان تهدیدی برای ایمنی محیط اطراف است. شمع های فونداسیون هتل Seafarer که در جنوب گودال فروریخته شکسته و جابجا شد و کلاهک در هوا معلق ماند و در نتیجه ساختمان در نزدیکی گودال فونداسیون فرو ریخت. شمع فونداسیون ساختمان مسکونی شماره 1 در نزدیکی گودال نمایان شد و دچار شکستگی شد و خاک زیر کلاهک ها خالی شد.
پروژه | دلایل اصلی تخریب | دلایل فرعی |
مترو ژیانگو (چین) | 1. گودبرداری بیش از حد بدون توقف به موقع. | 1. استفاده از آبگیری به جای اقدامات تقویتی. |
2. اتصال ضعیف سازه نگهبان (پایههای لوله فولادی و دیوار دیافراگمی). | 2. تعلل ناظر در توقف پروژه. | |
3. عدم نظارت کافی بر تغییرات جابجایی و نشست زمین. | 3. عدم در نظر گرفتن نرمی خاک محلی در طراحی. | |
4. طراحی نامناسب با نادیده گرفتن شرایط خاک. | ||
میدان گوانگژو (چین) | 1. نادیده گرفتن دادههای زمینشناسی و عدم توجه به نشانههای ریزش. | 1. عدم تقویت مناسب دیوارها با کابلهای لنگر. |
2. گودبرداری بیش از عمق مجاز (گودبرداری تا عمق 20.3 متر بهجای 17 متر). | 2. نادیده گرفتن ویژگیهای زمینشناسی مانند شیب لایه سنگ. | |
3. مدت زمان طولانی پروژه (2 سال و 9 ماه) و کاهش نیروی لنگر به دلیل خوردگی. | ||
4. وجود بارهای اضافی در محل پروژه (کامیون و ماشینآلات سنگین). |
تصور کنید در یک دفتر کار با پارتیشن شیشه ای فریم لس نشسته اید؛ آیا…
استفاده از پارتیشن شیشه ای تک جداره وقتی قصد تفکیک فضاهای داخلی را دارید اما…
هبلکس به عنوان یکی از مصالح ساختمانی سبک و مقاوم، جایگاه ویژه ای در صنعت…