سازه نگهبان مهار متقابل 

گودبرداری یکی از مراحل اساسی و حساس در پروژه‌های عمرانی است که نیاز به دقت و توجه ویژه دارد. در پروژه‌هایی که گودبرداری عمیق ضروری است، به‌ویژه در مناطق شهری که سازه‌های مجاور وجود دارند، احتمال ریزش دیواره‌ها و آسیب به سازه‌های اطراف بسیار زیاد است. برای کاهش این خطرات و افزایش پایداری، استفاده از سازه نگهبان مهار متقابل به‌عنوان یکی از مؤثرترین روش‌ها در گودبرداری با اجرای مهار متقابل پیشنهاد می‌شود. این روش از جابجایی خاک و فشارهای جانبی جلوگیری کرده و به استحکام بیشتر دیواره‌ها کمک می‌کند.

مهار متقابل سازه نگهبان - گودبرداری ایمن

یکی از روش‌های مهندسی پیشرفته برای محافظت از دیواره‌های گودبرداری، مهار متقابل سازه نگهبان است. این تکنیک شامل استفاده از کابل‌ها یا تیرهای فولادی افقی است که دیواره‌های گود را به هم متصل می‌کنند. این روش به‌ویژه در گودبرداری‌های عمیق شهری که فضای کاری محدود است، بسیار کارآمد است. مهار متقابل سازه نگهبان با کاهش فشارهای جانبی و جلوگیری از جابجایی دیواره‌ها، نقش مهمی در پایداری گود ایفا می‌کند.

تحلیل نیروها در سازه نگهبان مهار متقابل

در طراحی سازه نگهبان مهار متقابل، تحلیل دقیق نیروهای وارد بر دیواره‌های گود اهمیت زیادی دارد. این نیروها شامل فشار خاک، فشار آب زیرزمینی و وزن سازه‌های مجاور هستند. برای جلوگیری از فروپاشی دیواره‌ها، شناسایی و تحلیل این نیروها ضروری است تا سازه به‌درستی طراحی و اجرا شود. مهار متقابل سازه نگهبان به دلیل توانایی بالا در حفظ پایداری گود، یکی از محبوب‌ترین روش‌ها در مهندسی عمران محسوب می‌شود.

فشار جانبی خاک

پیش از هر چیزی، فشار جانبی خاک بر دیواره‌های گودبرداری به عنوان یک نیروی حیاتی در طراحی سیستم‌های پشتیبان در نظر گرفته می‌شود. این فشار به عوامل متعددی مانند نوع خاک، میزان تراکم خاک و زاویه اصطکاک داخلی خاک بستگی دارد. بر اساس تئوری‌های مکانیک خاک مانند تئوری رانکین و کولمب، می‌توان فشار جانبی خاک را محاسبه کرد و بر این اساس، ابعاد و فاصله بین مهارهای متقابل را تنظیم کرد.

فشار آب زیرزمینی

در بسیاری از پروژه‌های گودبرداری، آب زیرزمینی نیز به‌عنوان یک عامل مهم در طراحی سازه‌های نگهبان و مهار متقابل دخیل است. بالا بودن سطح آب زیرزمینی می‌تواند فشارهای جانبی اضافی را به دیواره‌ها تحمیل کند و اگر این فشار کنترل نشود، ممکن است منجر به ریزش یا ناپایداری کلی گودبرداری شود. در این شرایط، مهار متقابل با افزایش پایداری دیواره‌ها به مقابله با این فشارها کمک می‌کند. در برخی از پروژه‌ها، از روش‌های زهکشی نیز استفاده می‌شود تا فشار آب زیرزمینی کاهش یابد.

وزن سازه‌های مجاور

سازه‌های مجاور گودبرداری، به ویژه در محیط‌های شهری، فشارهای اضافی به دیواره‌های گود وارد می‌کنند. این فشارها ناشی از وزن ساختمان‌ها و تجهیزات سنگین مجاور است. در طراحی سازه نگهبان و مهار متقابل، باید این نیروها به‌درستی محاسبه شوند و سیستم‌های پشتیبان به‌گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند این نیروها را تحمل کنند.

روش‌های اجرایی مهار متقابل

اجرای صحیح مهار متقابل در گودبرداری‌های عمیق بسیار حیاتی است، زیرا هر گونه خطا در مراحل اجرایی ممکن است منجر به ریزش دیواره‌ها و حوادث جدی شود. روش‌های اجرایی مهار متقابل شامل مراحل مختلفی است که در ادامه به تشریح آنها می‌پردازیم.

1.  آماده‌سازی سایت

پیش از هرگونه اقدام برای نصب مهارهای متقابل، لازم است که سایت به‌خوبی آماده‌سازی شود. این شامل بررسی دقیق شرایط زمین، نوع خاک و وجود یا عدم وجود آب زیرزمینی است. همچنین، نقشه‌برداری دقیق از محل گودبرداری و محیط اطراف آن ضروری است تا بتوان بهترین طرح مهندسی را انتخاب کرد.

1.  حفاری اولیه

در مرحله بعدی، عملیات حفاری انجام می‌شود. در این مرحله، گودبرداری تا عمقی که نیاز است مهارهای متقابل نصب شوند، صورت می‌گیرد. بسته به نوع خاک و عمق گودبرداری، ممکن است نیاز به استفاده از تجهیزات حفاری سنگین باشد.

1. نصب مهارهای متقابل

پس از حفاری، نوبت به نصب مهارهای متقابل می‌رسد. این مهارها معمولاً شامل کابل‌های فولادی یا تیرهای افقی هستند که در دیواره‌های متقابل گودبرداری نصب می‌شوند. نصب مهارها باید با دقت بسیار بالایی انجام شود تا از پایداری کامل دیواره‌ها اطمینان حاصل شود. در برخی موارد، ممکن است از تجهیزات هیدرولیکی برای کشش و نصب مهارها استفاده شود تا فشارهای جانبی به‌طور متوازن توزیع شود.

1. کنترل و نظارت

در طول اجرای مهار متقابل، کنترل‌های مداوم بر وضعیت دیواره‌های گود و عملکرد مهارها ضروری است. استفاده از ابزارهای دقیق برای نظارت بر جابجایی‌های احتمالی دیواره‌ها و تغییرات فشار خاک از اهمیت بالایی برخوردار است. هرگونه ناهماهنگی یا جابجایی غیرمجاز باید به‌سرعت شناسایی و برطرف شود تا از وقوع حوادث ناگوار جلوگیری شود.

1.  تکمیل و تحکیم

پس از نصب و کنترل مهارهای متقابل، گودبرداری تکمیل می‌شود و مراحل نهایی شامل تحکیم دیواره‌های گود و نصب سازه‌های دائمی آغاز می‌شود. در این مرحله، استفاده از تکنیک‌های مختلف مانند بتن‌ریزی یا شمع‌گذاری برای تقویت دیواره‌ها صورت می‌گیرد تا پایداری سازه نهایی تضمین شود.

مزایا و معایب استفاده از مهار متقابل

مزایای استفاده از مهار متقابل به شرح زیر است : 

1-  کاهش نیاز به فضای اضافی:
یکی از بزرگترین مزایای استفاده از مهار متقابل این است که نیازی به ایجاد فضای اضافی در اطراف گودبرداری نیست. در شرایطی که در مناطق شهری فضای محدودی وجود دارد، استفاده از این روش باعث صرفه‌جویی در فضا می‌شود. در روش‌های دیگر، ممکن است نیاز به ایجاد شیب برای پایداری خاک باشد که فضای زیادی را اشغال می‌کند، اما با استفاده از مهار متقابل، نیازی به این کار نیست.

2-  کاهش هزینه‌های ساخت و ساز:
با توجه به اینکه مهار متقابل به‌طور موثر فشارهای جانبی وارد بر دیواره‌های گود را کنترل می‌کند، استفاده از آن می‌تواند هزینه‌های مرتبط با نصب سازه‌های نگهبان پیچیده‌تر را کاهش دهد. این روش به دلیل کاهش نیاز به شمع های اضافی یا سازه‌های تقویتی سنگین، معمولاً از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر است.

3- افزایش پایداری و ایمنی:
مهار متقابل باعث افزایش پایداری کلی دیواره‌های گودبرداری می‌شود و از ریزش‌های احتمالی جلوگیری می‌کند. این روش به‌ویژه در پروژه‌های بزرگ و گودبرداری‌های عمیق که خطرات بیشتری وجود دارد، بسیار موثر است. با استفاده از مهارهای متقابل، می‌توان نیروهای وارد بر دیواره‌های گود را به طور متوازن توزیع کرد و احتمال ریزش را به حداقل رساند.

4- سرعت اجرای بالا:
از دیگر مزایای مهار متقابل، سرعت بالای اجرای آن است. به دلیل استفاده از کابل‌ها یا تیرهای فولادی که نسبتاً ساده و سریع نصب می‌شوند، می‌توان در زمان کوتاه‌تری دیواره‌های گودبرداری را ایمن کرد. این امر به‌ویژه در پروژه‌هایی که زمان‌بندی فشرده‌ای دارند، اهمیت زیادی دارد.

معایب استفاده از مهار متقابل سازه نگهبان

1- نیاز به نگهداری و بازرسی مداوم:
یکی از چالش‌های استفاده از مهار متقابل، نیاز به نگهداری و بازرسی مداوم است. این سیستم‌ها به دلیل شرایط متغیر محیطی و فشارهای دائمی نیاز به نظارت و کنترل دارند. اگر نگهداری مناسب انجام نشود، ممکن است به مرور زمان کارایی خود را از دست بدهند و خطراتی ایجاد شود.

2-  پیچیدگی اجرایی در پروژه‌های بزرگ:
اگرچه مهار متقابل در پروژه‌های کوچک و متوسط عملکرد خوبی دارد، در پروژه‌های بسیار بزرگ یا پیچیده ممکن است نیاز به طراحی دقیق‌تر و تجهیزات پیشرفته‌تری باشد. این پیچیدگی‌ها می‌تواند زمان و هزینه اجرای پروژه را افزایش دهد.

3-  محدودیت در برخی انواع خاک‌ها:
در شرایطی که خاک نرم یا سست است، ممکن است مهار متقابل نتواند به‌درستی عمل کند. در این موارد، ممکن است نیاز به استفاده از روش‌های جایگزین مانند شمع‌گذاری یا دیوارهای دیافراگمی باشد. همچنین در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بسیار بالاست، ممکن است این روش با چالش‌هایی روبه‌رو شود.

نمونه اجرای سازه نگهبان مهار متقابل

برای درک بهتر عملکرد سیستم مهار متقابل، به یک مطالعه موردی از یک پروژه واقعی که در آن از این سیستم استفاده شده است، می‌پردازیم. این پروژه به عنوان نمونه‌ای از کارایی و چالش‌های این روش، جزئیات اجرای آن را بررسی می‌کند.

پروژه ساخت متروی شهری در تهران

در یکی از پروژه‌های توسعه متروی شهری در تهران، به دلیل نیاز به گودبرداری عمیق برای ساخت ایستگاه‌های زیرزمینی، از روش مهار متقابل استفاده شد. این پروژه در یکی از مناطق پرجمعیت شهر واقع شده بود و فضای محدودی برای ایجاد شیب‌های پایدارسازی وجود داشت. بنابراین استفاده از مهار متقابل به عنوان راه‌حل اصلی برای تقویت دیواره‌های گودبرداری انتخاب شد.

در این پروژه، ابتدا با استفاده از دستگاه‌های حفاری مدرن، گودبرداری به عمق 25 متر انجام شد. پس از رسیدن به عمق مورد نظر، کابل‌های فولادی به عنوان مهارهای متقابل بین دیواره‌های گود نصب شدند. برای اطمینان از پایداری کامل، از تجهیزات نظارتی برای اندازه‌گیری جابجایی‌های احتمالی دیواره‌ها استفاده شد. این سیستم به کاهش فشارهای جانبی وارد بر دیواره‌ها کمک کرد و باعث شد که عملیات ساخت‌وساز با ایمنی کامل و بدون خطر ریزش انجام شود.

چالش های گودبرداری با مهار متقابل

نتایج این پروژه نشان داد که استفاده از سیستم مهار متقابل باعث افزایش پایداری و کاهش هزینه‌های کلی پروژه شده است. همچنین، با توجه به فضای محدود اطراف گودبرداری، استفاده از این سیستم موجب صرفه‌جویی در فضا شد. یکی از چالش‌های این پروژه، نیاز به بازرسی و نظارت مداوم بر عملکرد مهارها بود که باعث افزایش هزینه‌های نگهداری شد. اما در نهایت، پروژه با موفقیت و بدون حوادث جدی به پایان رسید.

استفاده گسترده از مهار متقابل در پروژه

استفاده از سیستم مهار متقابل در گودبرداری‌های عمیق به‌ویژه در محیط‌های شهری، به عنوان یکی از روش‌های کارآمد و موثر در پایدارسازی دیواره‌های گودبرداری مطرح است. این روش به دلیل توانایی در کنترل فشارهای جانبی خاک و کاهش خطر ریزش دیواره‌ها، جایگاه ویژه‌ای در پروژه‌های عمرانی پیدا کرده است. از مزایای برجسته این سیستم می‌توان به افزایش ایمنی، کاهش نیاز به فضای اضافی، و کاهش هزینه‌های مرتبط با سازه‌های نگهبان اشاره کرد. همچنین، سرعت بالای اجرای این سیستم یکی از دلایل استفاده گسترده از آن در پروژه‌های با زمان‌بندی فشرده است.

چالش های اجرای سیستم مهار متقابل

با این حال، چالش‌هایی نیز در اجرای سیستم مهار متقابل وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به نیاز به نگهداری و بازرسی مداوم اشاره کرد. به‌علاوه، در پروژه‌های بسیار بزرگ یا در خاک‌های نرم و ناپایدار، ممکن است این روش کارایی لازم را نداشته باشد و نیاز به روش‌های تقویتی دیگری باشد. در این شرایط، طراحی دقیق و استفاده از تحلیل‌های مهندسی پیشرفته، نقش کلیدی در موفقیت پروژه ایفا می‌کند.

مطالعه‌های موردی نشان داده است که این سیستم در پروژه‌های بزرگ شهری مانند ساخت متروها یا پارکینگ‌های زیرزمینی با موفقیت پیاده‌سازی شده و به کاهش خطرات و افزایش بهره‌وری کمک کرده است. اما هر پروژه نیازمند بررسی دقیق شرایط زمین، محیط اطراف و نیازهای خاص خود است تا از موفقیت نهایی اطمینان حاصل شود.

در نهایت، سیستم مهار متقابل یکی از راهکارهای موثر و قابل اعتماد در گودبرداری‌های عمیق است که با ترکیب دانش مهندسی، تجهیزات پیشرفته، و نظارت مداوم می‌تواند به حفظ ایمنی و پایداری پروژه‌های عمرانی کمک شایانی کند. از این رو، شناخت دقیق ویژگی‌ها و محدودیت‌های این روش برای مهندسان عمران و پیمانکاران از اهمیت بالایی برخوردار است.

معرفی اجزای سازه نگهبان خرپایی مهار متقابل

سیستم مهار متقابل نوعی از سازه نگهبان خرپایی است. اجزای زیر را برای سازه نگهبان خرپایی میتوان در نظر گرفت : 

1. عضو قائم   
2. عضو مایل
3. اعضای مورب و افقی خرپا
4. شناژها
5. پی منفرد
6. شمع (در این شکل شمع ها به صورت پافیلی نمایش داده شدهاند ولی شمع ها میتوانند به صورت ساده نیز اجرا گردد)
7. برش گیرهای نصب شده بر روی عضو قائم
8. پوسته ی انتقال دهندهی فشار جانبی خاک به سازه نگهبان
9. تیرهای عرضی میان خرپایی
10. مهاربندهای قائم میان خرپایی
11. در برخی کشورها نوعی از سازه نگهبان خرپایی متعارف میباشد که در ایران نیز در بعضی از پروژهها از آنها استفاده میشود به صورت کلی به این سبک از سازه نگهبان خرپایی Raker گفته میشود.
12. تیرهای عرضی میان خرپایی :10 مهاربندهای قائم میان خرپایی :11 مهاربندهای مورب میان خرپایی
13. در برخی کشورها نوعی از سازه نگهبان خرپایی متعارف میباشد که در ایران نیز در بعضی از پروژهها از آنها استفاده میشود به صورت کلی به این سبک از سازه نگهبان خرپایی Raker گفته میشود.

معرفی اجزای سازه نگهبان خرپایی مورب

این مورد زمانی اهمیت پیدا میکند که سایت پروژه در زمینهای شیب دار واقع شده باشد. این پارامتر در تعیین فشار جانبی خاک و طرح پروژه میتواند بسیار مهم باشد.

بررسی سیستم سازهای املاک مجاور به همراه کیفیت ساخت و قدمت ساختمانهای مجاور گود برداری. بر این مبنا میتوان سازهها را از نظر سیستم سازهای و پایداری سازهای به دستههای مختلفی تقسیم نمود:

1. ساختمانها با دیوار بنایی باربر بدون شناژ و پی و کلاف اسکلت در کنار گود برداری و دیوارهای حیاط به صورت طرهای
2. ساختمانهای دیوار بنایی به همراه شناژ و پی و بدون کلاف در اسکلت
3. ساختمانهای دیوار بنایی به همراه کلاف بندی در اسکلت -پیهای منفرد به همراه شناژهای متصل کننده در تراز پی
4. اسکلتهای بتنی و فولادی با پیهای منفرد
5. اسکلتهای بتنی و فولادی با پیهای منفرد و شناژهای متصل کننده
6. اسکلتهای بتنی و فولادی با پیهای نواری چ) اسکلتهای بتنی و فولادی با پی گسترده

باید در نظر داشت که موارد فوق به میزان بار و نوع سازه نیز وابسته میباشد. به طور کلی هر قدر ساختمان مجاور گود برداری در رو سازه و زیر سازهی خود دارای درجه نامعینی بیشتری باشد در هنگام گود برداری در کنار خود در اثر نشست و تغییر مکان جانبی خاک، نیروهای به وجود آمده در زیر سازه و رو سازه این سازه باز توزیع میگردد و از تغییر مکانها و تغییر شکلهای ناموزون

جلوگیری مینماید. بر این مبنا سازههای بنایی بدون پی و دیوارهای طرهای پرخطر ترین سازهها در اطراف گود برداری میباشند. عموم ًا این سازهها از کلاف بندی و استحکام کافی برخوردار نیستند و

نمیتوانند نشستهای نامتقارن و ناموزون را در اطراف گود برداری در سایر اعضا باز توزیع نمایند اما اگر سازهی مجاور گود برداری دارای پی و شناژهای متصل کنندهی پیها به یکدیگر باشد میتوانند در اثر نشستهای نا متقارن و ناموزون در هنگام گود برداری نیروهای به وجود آمده در پی را از طریق شناژها به اعضای دیگر منتقل کنند و سازه مقاومت بیشتری در برابر نشستها و تغییر مکانهای جانبی ناشی گود برداری داشته باشد. مناسب ترین سیستمهای سازهای سیستمهایی هستند که دارای اسکلت بندی کامل و پیهای نواری یا پیهای گسترده در کنار گود برداری باشند. عموم ًا این سازهها به دلیل داشتن درجه نامعینی بالا و باز توزیع مناسب بارهای وارده در هنگام نشست نا متوازن پی، رو سازه از پایداری سازهای خوبی برخوردار میباشند. همچنین باید دقت نمود که ارتفاع گود برداری و ابعاد سازه در مکانیزمهای خرابی تاثیر گذار است. ممکن است یک سازه با پی گسترده در کنار یک گود برداری عمیق وجود داشته باشد و کل ابعاد این سازه در محدوده گوهی گسیختگی قرار گیرد و دچار ریزش کامل شود. البته این مسئله در هنگام تحلیل گود برداری در نرم افزارهای اجزا محدود یا تحلیل پایداری خاکها مانند PLAXIS یا Slope قابل مشاهده میباشد.

بررسی تعداد طبقات منفی در سازههای مجاور گود برداری

عموم ًا باید خاک زیر پی سازهی مجاور گو برداری پایدار گردد. بر این مبنا باید تراز زیر پی سازه مجاور تعیین گردد این عمل را میتوان با مشاهدهی نقشههای سازهی املاک مجاور گود بدست آورد. در صورت عدم وجود نقشه های سازه ی املاک مجاور گود با تحقیقات محلی یا بررسی تعداد پلههای موجود در ساختمان مجاور تا روی تراز پی و تخمینی از ارتفاع کف سازی فونداسیون به تراز معینی از طبقات منفی و ارتفاع منفی سازه مجاور گود دست یافت.

بررسی سربارهای اطراف گودبرداری مهار متقابل

طراحان عموماً با بررسی شرایط سازه های مجاور سربار مناسبی را در حین طراحی در اطراف گود برداری لحاظ میکنند. با بررسی تیم مجری پیش از شروع عملیات گود برداری در صورت وجود مواردی همچون استخر، انبارها و یا سربارهای غیر متعارفی که ممکن است طراح سازه آنها در حین طراحی لحاظ نکرده باشد در این مورد تیم اجرایی پیش از شروع باید موارد فوق را به تیم طراحی سازه یا ژئوتکنیک ارجاع دهد. به صورت نمونه در انبارها ظرف چند ساعت میتواند سرباری چند برابر سربار عادی یک ساختمان تخلیه و بارگیری گردد و این مسئله در هنگام پایدار سازی گودها میتواند باعث بروز مشکلات اساسی گردد.

تعیین دقیق حریم و زمینهای اطراف گود برداری مهار متقابل

کنترل تداخل سازه نگهبان خرپایی با اعضای سازه اصلی پیش از شروع حفاری چاه ها. تیم اجرای پروژه باید پیش از شروع حفاری، تداخل اعضای خرپایی و اعضای سازهای را بررسی نماید. این تداخلها را از سه منظر میتوان بررسی کرد:

تداخل عضو قائم سازه نگهبان با ستونهای سازه در مهار متقابل

عموما طراح سازه در هنگام چیدمان اعضای سازه نگهبان با تطابق محل این عضوها با ستونهای سازهای سعی مینماید که اعضای قائم خرپا را در محلهایی قرار دهد که این تداخل ایجاد نشود. باید محل اعضای قائم سازه نگهبان با فاصله ی مناسبی از ستونهای سازهای قرار داشته باشد تا هنگام نصب یا قالب بندی ستونهای سازهای عضو قائم سازه نگهبان خرپایی مشکل ساز نشود. در سازههای بتنی بهتر است حداقل بین 60 الی 100 سانتی متر فاصله بین عضو قائم سازه نگهبان خرپایی و ستون سازه وجود داشته باشد تا در بستن قالب ستونهای بتنی مشکلی ایجاد نشود.

تداخل اعضای مورب و عضو مایل با تیرهای طبقات سازه در مهار متقابل

بهتر است هندسه خرپا و ترازهای ارتفاعی اعضای مورب و افقی خرپا به صورتی چیده شود تا این اعضا در درون تیرهای سازهی اصلی قرار نگیرند و در هنگام عملیات اجرایی نصب یا قالب بندی این تیرها این اعضا در درون عضوهای سازهای قرار نگیرند. در بسیاری از پروژهها مشاهده میشود به دلیل رعایت نکردن این مورد به اشتباه برخی از اعضای مورب و یا عضو مایل خرپا را در زمان نا مناسبی جمع آوری نموده تا اعضای سازهای را اجرا نمایند و این مسئله میتواند خطراتی را به همراه داشته باشد.

کنترل تراز روی پی منفرد و سر شمع های سازه نگهبان مهار متقابل

باید تراز روی پی منفرد و شمع سازه نگهبان و شناژهای مابین آنها زیر تراز بتن مگر باشد. بهتر است طراح سازه یا ژئوتکنیک تراز روی پی منفرد و سر شمع ها و شناژهای سازه نگهبان را حداقل20 الی 30 سانتی متر زیر بتنقرار دهد تا در اثر خطاهای اجرایی(بتن ریزی بیش از حد چاهها در اجرا) و وجود ورقهای گاست و بولتهای کف ستون پی منفرد سازه نگهبان خرپایی با بتن مگر و یا آرماتورهای پی اصلی سازه تداخل نداشته باشند و زیر این تراز قرار گیرند.

حفاری شمع ها پیش از شروع حفاری ها لازم است که تیم اجرایی به همراه کارفرما تمامی چاهها، قناتها و یا فضاهای زیر زمینی را در سایت پروژه شناسایی نموده و محل آنها را به تیم حفاری نشان دهند با انجام این عمل از بسیاری از خطرات در هنگام حفاری چاهها جلوگیری به عمل میآورد. حفاری چاهها به دو روش انجام میپذیرد:

حفاری به روش دستی

مزایای حفاری دستی عبارتند از: عدم نیاز به ماشینآلات سنگین، در دسترس بودن نیروی مقنی متخصص برای انجام حفاری در بسیاری از نقاط کشور، عدم ایجاد آلودگی صوتی و ارتعاشی، هزینه پایین تر نسبت به حفاری ماشینی.

معایب حفاری دستی

خطرات جانی برای تیم حفاری و مقنی ها، سرعت حفاری کم (عموما یک مقنی بسته به نوع – هندسه و وضعیت خاک برای یک چاه عادی بین 2 الی 5 متر میله در روز حفاری مینماید) در پروژه هایی که تعداد چاه های حفاری زیاد میباشد حفاری به روش دستی میتوان بسیار زمان بر باشد و هزینه ی زیادی را بر پروژه تحمیل کنند، حفاری سخت در خاکهای بسیار سست و آبدار به روش دستی.

حفاری در روش دستی به وسیله مقنی انجام میگیرد. پیش از شروع حفاری باید محل چاهها و حریم زمین برای مقنی مشخص گردد و محل و ابعاد حفاری برای مقنی بر روی زمین علامت گذاری گردد و همچنین باید دقت نمود تا حفاری به گونهای انجام شود تا در زمینهای مجاور وارد نشده و مشکلات حقوقی مربوطه را به وجود نیاورد. هندسه شمع ها میتواند در اشکال گوناگونی باشد که این مسئله در حفاری تاثیر گذار است از جمله میتوان به شمع های استوانهای شکل، مربعی شکل و یا شمع های پا فیلی که در اجرای سازههای نگهبان متعارف میباشد اشاره نمود.

عموما به دلیل هندسه شمع های پا فیلی این شمع ها در محدود مجاور زمین اجرا نمیگردد. علت این امر آن است که اجرای شمع به صورت پا فیلی متقارن عموما باعث تجاور به ملک همسایه میگردد. محل شمع ها توسط تیم نقشه برداری باید علامت گذاریشود و همچنین یک تراز ارتفاعی با توجه به توپوگرافی محل سایت بر روی سر شمع علامت گذاری شود تا تیم فنی و تیم حفاری چاهها بتواند با استفاده از این تراز ارتفاعی میزان حفاری مورد نیاز چاه را دائما کنترل نماید. 

بهتر است که 1 الی 2 متر ابتدای هر چاه توسط آجر چینی و یا کول گذاری پایدار شود. دلیل این امر آن است که عمومًا خاکها ابتدای چاه برای شروع حفاری از نوع نخالههای حاصل از تخریب ساختمانی یا خاکهای نباتی میباشد که از مقاومت و پایداری کافی برخوردار نبوده. 

همچنین بهتر است که این کول گذاری یا آجر چینی از سطح خاک حدود 5 الی 10 سانتی متر بالاتر قرار بگیرد زیرا با ادامه حفاری و پایین رفتن مقنی ممکن است در اثر سهل انگاری خاک و یا سنگهای اطراف دهانهی چاه به داخل آن نفوذ کند لذا بالا آوردن کول یا آجر چینی به میزان 5 الی 10 سانتی متر از ریزش خاک و سنگ به داخل چاه و یا برخورد آن با مقنی جلوگیری به عمل می آورد. 

قطر و هندسه ی حفاری چاه به شمع طراحی شده توسط طراح بستگی دارد عموما این قطر به دلیل مسائل اجرایی از 80 سانتی متر به بالا لحاظ میگردد و مقنی برای حفاری چاه عموما دهانه ی چاه و قطر چاه را 10 الی 20 سانتی متر از قطر مذکور در نقشه های سازه نگهبان بزرگتر حفاری میکند. 

دو دلیل عمده که چاه بزرگتر از ابعاد مذکور در نقشه های سازه نگهبان حفر میشود وجود دارد:

1. وجود   خطاهایی  در   هنگام   حفاری  و   کندن   چاه
2. نصب راحت قفس آرماتور در درون چاه و داشتن بتن پوشش

نکات مهم برای ایمنی مقنی در حین حفاری

1. شناخت کامل چاههای آب و فاضلاب و فضاهای زیر زمینی در سایت پروژه پیش از شروع عملیات حفاری چاهها.
2. بررسی سلامت و کنترل لوازم مورد استفاده در حفاری (بالابر، سیم بکسل، لوازم برقی و.)... -3 بستن دائم طناب ایمنی در هنگام حفاری درون چاه.
3. داشتن کلاه ایمنی به صورت دائمی برای مقنیها در درون چاه.
4. دقت به تغییر رنگ و رطوبت خاک در هنگام پیشروی در حفاری چاه (عموما تغییر رنگ و یا تغییر ناگهانی رطوبت خاک در هنگام حفاری میله و انبار چاهها نشان از نزدیک شدن به چاههای آب و یا فاضلاب، تراز آب زیر زمینی، لنز آب و... دارد.)
5. دقت به تغییر صدای ضربه تیشه یا کلنگ به تودهی خاک (تغییر صدای ضربهی کلنگ در تودهی خاک نشان از وجود فضاهای زیر زمینی در نزدیکی مقنی دارد. مقنی باید در این موارد حتما
6. طناب ایمنی خود را بسته و با تیم همراه در بالای چاه هماهنگ باشد.) -7 عدم دپوی خاک حفاری شده در اطراف دهانهی چاه.
7. پایدار سازی خاکهای ریزشی در هنگام حفاری. -9 روشنایی و هوا دهی مناسب در درون چاه.
8. ایجاد پوشش مناسب بر روی چاه حفاری شده در انتهای روز کاری و جلوگیری از ورود افراد متفرقه در محل حفاری چاهها.

گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود

گودبرداری به فعالیت عمرانی و عملیات خاکی اطلاق می گردد که با اهدافی همچون احداث ساختمان ، جاگذاری لوله ها ، کندن محل اجرای پایه پل ها و ... صورت می پذیرد. گودبرداری به روش های مختلفی همچون گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود ، شیب پایدار ، نیلینگ ، انکراژ و... انجام می شود. در ادامه به معرفی گودبرداری با اجرای مهار متقابل پرداخته شده است.

هزینه اجرای گودبرداری با مهار متقابل

هزینه گودبرداری با مهار متقابل یا همان استراد به صورت کیلویی 10000 تا 17000 تومان محاسبه میگردد. اگر از تیرآهن استفاده شود کیلویی 10 هزار تومان و اگر تیرورق استفاده گردد 17 هزارتومان خواهد بود.

گودبرداری مهار متقابل و روش اجرای آن

گودبرداری مهار متقابل که به روش دو طرفه (Reciprocal Support) نیز شناخته می شود، روشی است که به منظور خاکبرداری گودهای با عرض کم و عمق نسبتا زیاد مورد استفاده قرار می گیرد. این روش گودبرداری غالبا در گودهای با عرض کمتر از ۱۰ متر استفاده می گردد. روش اجرای آن بسیار مشابه با گودبرداری خرپایی بوده و تنها تفاوت آنها در اجرای اعضای مایل می باشد.

 
گودبرداری به روش مهار متقابل

از آنجایی که به کارگیری روش خرپایی در گودهای با عرض کم به شدت دست و پا گیر بوده و ادامه انجام عملیات را با مشکل مواجه می نمایند، در نتیجه گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود ، بهترین روش برای خاکبرداری چنین گودهایی محسوب می گردد.

سرعت بالای اجرا، هزینه و جاگیری کمتر از جمله مزایای روش گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود می باشد. از معایب این روش نیز می توان به امکان دست و پاگیر شدن مهاربندی های عرضی و یا مهاربندی های ترازهای مختلف در گودبرداری های عریض و یا عمیق اشاره نمود.

به طور کلی مراحل گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود شامل حفر چاهک ، قرار دادن پروفیل ها ، اتصال پروفیل های قائم به یکدیگر و گودبرداری می باشد. به این منظور ابتدا در لبه های کناری سازه چاهک هایی حفر می گردد. عمق این چاهک ها برابر با عمق گود به اضافه ۲۵ تا ۳۵ در صد از عمق گود می باشد. شایان ذکر است که به منظور پایداری بیشتر پروفیل ها می توان انتهای چاهک را آرماتوربندی کرد.

در مرحله بعد اعضای عمودی به کمک ماشین آلات مخصوص در چاهک ها قرار داده می شوند. پس از آن هر دو پروفیل قائم متقابل به یکدیگر به کمک تیر یا خرپا به هم متصل می گردند. در نهایت نیز عملیات خاکبرداری گود انجام می شود.

خطرات و نکات ایمنی گودبرداری

گودبرداری از جمله عملیات های خاکی خطرناک است که سهل انگاری و عدم رعایت نکات ایمنی در اجرای آن موجب وقوع حوادث جبران ناپذیری می شود. به طور کلی موارد ایمنی مربوط به گودبرداری به سه دسته زیر تقسیم بندی می گردد:

• ایمنی افراد داخل و اطراف گود
• خطر آسیب دیدگی و تخریب ساختمان های مجاور
• خطر آسیب دیدگی تاسیسات و جریان های شهری مانند خطوط لوله کشی آب و گاز در اثر گودبرداری

شماتیک روش گودبرداری مهار متقابل

نکات گودبرداری با اجرای مهار متقابل گود

نکات اجرایی گودبرداری مهار متقابل به شرح زیر می باشد:

• در صورت فرسوده بودن سازه های مجاور و یا تعداد طبقات متفاوت آنها در طرفین گود ، استفاده از روش گودبرداری با اجرای مهار متقابل باید با رعایت جوانب احتیاط بیشتری انجام شود.
• به منظور انتقال مناسب تر نیرو ، بهتر است که اعضای قائم در محل ستون های سازه مجاور نصب گردند. البته باید توجه داشت که محل اجرای پروفیل های قائم ، در محل ستون های سازه در حال احداث واقع نگردد.
• در گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود ، اتصال عضو قائم سازه نگهبان به سازه مجاور در سراسر طول عضو باید با استفاده از آجر فشاری و ملات و یا تخته بنایی برقرار شود.
• به منظور گودبرداری با اجرای مهار متقابل در گودهای عمیق تر باید از چند ردیف مهار در ترازهای مختلف ارتفاعی متناسب با بار جانبی وارده استفاده گردد.

گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود

• به منظور جلوگیری از ایجاد پیچش در خرپاهای افقی ، این اعضا باید در آکس هم قرار گیرند. پیچش این اعضا به دلیل بروز نیروهای محوری زیاد اتفاق می افتد. همچنین جهت جلوگیری از کمانش خرپاهای افقی به کار گرفته شده در گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود ، این خرپاها باید به طور عرضی در فواصل مشخصی به یکدیگر متصل شوند.
• در حین به کارگیری گودبرداری با اجرای مهار متقابل دیواره گود ، باید از برخورد ماشین آلات و یا اعمال نیروهای ثقلی به هر شکل به مهارهای افقی پیشگیری شود.