پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آنها (معرفی بهترین روش‌ها)

پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آنها به مجموعه‌ای از روش‌ها و تکنیک‌ها اشاره دارد که برای حفظ پایداری دیواره‌های گودبرداری شده و جلوگیری از ریزش آنها به کار می‌روند. این روش‌ها بر اساس عمق گودبرداری، نوع خاک، شرایط محیطی، و امکانات موجود انتخاب می‌شوند. در ادامه به برخی از متداول‌ترین روش‌های پایدارسازی گود و روش‌های محاسبه هزینه‌های آنها اشاره می‌شود و کمکی که مدلسازی اطلاعات ساختمان BIM به این موضوع می کند تشریح می گردد. همچنین پایدارسازی گود از عوامل ماثر در هزینه کلی ساختمان است.

نیلینگ (Soil Nailing)

نیلینگ یکی از رایج‌ترین روش‌های پایدارسازی گود است که برای افزایش مقاومت برشی و جلوگیری از ریزش دیواره گود استفاده می‌شود. این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آن در این بخش بررسی می‌شود.

فرایند اجرا نیلینگ

1. حفاری دیواره گود تا عمق مورد نیاز
2. حفاری سوراخ‌های افقی یا مایل در دیواره گود
3. قرار دادن میله‌های فولادی (نیل‌ها) در سوراخ‌ها
4. تزریق دوغاب سیمان یا بتن به درون سوراخ‌ها برای تثبیت نیل‌ها
5. نصب شبکه‌های مش فلزی روی دیواره و اعمال پوشش بتن‌پاشی (شاتکریت) برای محافظت و تقویت سطحی

کاربردهای نیلینگ

• مناسب برای گودهای با عمق متوسط تا زیاد
• قابل استفاده در خاک‌های متنوع از جمله خاک‌های رسی، شنی و سنگی
• معمولاً در پروژه‌های ساختمانی شهری و راهسازی به‌کار می‌رود

مزایای نیلینگ

• اجرا بدون نیاز به فضای زیاد
• سرعت بالای اجرا
• قابلیت تطبیق با شرایط مختلف خاک

روش محاسبه هزینه نیلینگ

هزینه نیلینگ به ازای هر متر مربع سطح دیواره محاسبه می‌شود و شامل هزینه‌های حفاری، میله‌های فولادی، تزریق دوغاب سیمان، و شاتکریت است. عوامل دیگری مانند نوع خاک، عمق گود، و دسترسی به محل پروژه نیز در تعیین هزینه‌ها موثر هستند. همچنین هزینه تجهیزات و نیروی کار نیز باید در نظر گرفته شود.

دیوار دیافراگمی (Diaphragm Wall)

دیوار دیافراگمی نوعی دیوار بتنی مسلح است که برای پایداری دائمی یا موقت گودهای عمیق استفاده می‌شود. این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آن در این بخش بررسی می‌شود.

فرایند اجرا دیوار دیافراگمی

1. حفاری شیارهایی در محل دیواره گود با استفاده از دستگاه‌های حفاری خاص (به‌صورت پله‌ای)
2. قرار دادن قفسه‌های فولادی مسلح درون شیارها
3. تزریق بتن به درون شیارها برای ساخت دیوار
4. در صورت نیاز، اجرای انکراژ یا مهاربندی داخلی برای تقویت بیشتر

کاربردهای دیوار دیافراگمی

• مناسب برای گودهای عمیق در مناطق شهری
• پروژه‌های زیرزمینی مانند تونل‌ها، متروها، و پارکینگ‌های زیرزمینی

مزایای دیوار دیافراگمی

• پایداری بسیار بالا
• جلوگیری از ورود آب به داخل گود
• قابلیت استفاده به عنوان دیوار دائمی سازه

معایب دیوار دیافراگمی

• هزینه بالا
• نیاز به تجهیزات تخصصی برای اجرا
• زمان‌بر بودن فرایند اجرا

روش محاسبه هزینه دیوار دیافراگمی

هزینه اجرای دیوار دیافراگمی به ازای هر متر مربع دیواره گود محاسبه می‌شود و شامل هزینه‌های حفاری، بتن‌ریزی، آرماتوربندی، و تجهیزات مورد نیاز است. هزینه نیروی کار و زمان اجرای پروژه نیز تاثیر زیادی بر هزینه نهایی دارد.

سپرکوبی (Sheet Piling)

سپرکوبی یک روش ساده و موثر برای پایدارسازی گودهای کم‌عمق و متوسط است. این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آن در این بخش بررسی می‌شود.

فرآیند اجرای سپرکوبی

• کوبیدن یا حفاری ورق‌های فولادی (شیت پایل) درون خاک دیواره گود
• اتصال ورق‌ها به یکدیگر برای ایجاد یک دیوار پیوسته
• در صورت نیاز، تقویت دیوار با استفاده از کابل‌های انکراژ یا مهاربندی داخلی

کاربردهای سپرکوبی

• مناسب برای گودهای کم‌عمق تا متوسط
• پروژه‌های ساحلی، کانال‌ها، و سدهای موقت

مزایای سپرکوبی

• سرعت بالای اجرا
• هزینه کمتر نسبت به روش‌های دیگر
• قابلیت استفاده مجدد از ورق‌ها در پروژه‌های دیگر

معایب سپرکوبی

• مناسب نبودن برای گودهای بسیار عمیق
• کاهش استحکام در خاک‌های سست

روش محاسبه هزینه سپرکوبی

هزینه سپرکوبی به ازای هر متر طول ورق فولادی محاسبه می‌شود و شامل هزینه‌های کوبیدن یا حفاری، ورق‌های فولادی، و تجهیزات مربوطه است. هزینه‌های نیروی کار و نقل و انتقال ورق‌ها نیز در محاسبه هزینه‌ها مدنظر قرار می‌گیرد.

انکراژ (Anchorage)

انکراژ یک روش قدرتمند برای پایدارسازی گودهای عمیق با استفاده از کابل‌ها یا میله‌های فولادی است. این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آن در این بخش بررسی می‌شود.

فرآیند اجرای انکراژ

1. حفاری سوراخ‌های افقی یا مایل در دیواره گود
2. قرار دادن میله‌ها یا کابل‌های فولادی درون سوراخ‌ها
3. تزریق دوغاب سیمان به داخل سوراخ‌ها برای تثبیت انکرها
4. اتصال سر کابل‌ها یا میله‌ها به یک بلوک یا صفحه مقاوم در خارج از دیواره گود

کاربردهای انکراژ

• مناسب برای گودهای عمیق در مناطق شهری و صنعتی
• قابل استفاده در پروژه‌های بزرگ مانند ساخت پل‌ها و تونل‌ها

مزایای انکراژ

• استحکام بسیار بالا
• قابلیت تطبیق با شرایط مختلف خاک
• امکان اجرای سریع و موثر

معایب انکراژ

• هزینه بالا
• نیاز به تجهیزات تخصصی
• زمان‌بر بودن فرایند اجرا

روش محاسبه هزینه انکراژ

هزینه انکراژ به ازای هر متر طول کابل یا میله فولادی محاسبه می‌شود و شامل هزینه‌های حفاری، کابل‌ها یا میله‌ها، تزریق دوغاب سیمان و تجهیزات مربوطه است. هزینه نیروی کار و تجهیزات تخصصی نیز باید در نظر گرفته شود.

مهار متقابل (Internal Bracing)

مهاربندی داخلی برای تقویت و تثبیت دیواره‌های گود با استفاده از تیرهای فولادی یا بتنی به کار می‌رود. این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آن در این بخش بررسی می‌شود.

فرآیند اجرا

1. نصب تیرهای فولادی یا بتنی بین دیواره‌های گود
2. اتصال تیرها به دیواره‌ها با استفاده از پیچ‌ها یا جوشکاری
3. در صورت نیاز، نصب تیرهای مورب برای تقویت بیشتر

کاربردهای مهار متقابل

• مناسب برای گودهای با عمق متوسط
• پروژه‌های ساختمانی در مناطق شهری

مزایای مهار متقابل

• سرعت بالا در اجرا
• هزینه کمتر نسبت به برخی روش‌های دیگر
• قابلیت اجرا در فضاهای محدود

سازه نگهبان خرپایی به همراه شاتکریت (Retaining Truss structure with shotcrete)

این روش به دلیل ترکیب ویژگی‌های سازه‌های فلزی خرپایی با مزایای پوشش بتنی شاتکریت، به عنوان یک روش پایدارسازی قوی و موثر شناخته می‌شود. این روش به عنوان یکی از روش‌های پایدارسازی گود و محاسبه هزینه آن در این بخش بررسی می‌شود.

فرآیند اجرای سازه نگهبان خرپایی به همراه شاتکریت

1- اجرای خرپا

• در این مرحله، ابتدا المان‌های فلزی خرپایی به صورت افقی یا مایل در محل گود نصب می‌شوند. این خرپاها از تیرها و ستون‌های فولادی تشکیل شده و به‌عنوان یک سازه نگهبان در مقابل فشارهای جانبی خاک عمل می‌کنند.
• خرپاها معمولاً به صورت پلکانی در مراحل مختلف گودبرداری نصب می‌شوند تا پایداری گود در تمامی عمق‌ها حفظ شود.

2- نصب شبکه مش و شاتکریت

• پس از نصب خرپاها، یک لایه شبکه مش فلزی روی دیواره گود قرار می‌گیرد.
• سپس، شاتکریت (بتن‌پاشی) به صورت لایه‌ای روی شبکه مش اعمال می‌شود. شاتکریت باعث می‌شود تا دیواره گود به صورت یکپارچه و مستحکم تقویت شود و از ریزش خاک و سنگ جلوگیری شود.

کاربردهای سازه نگهبان خرپایی به همراه شاتکریت

• پروژه‌های ساختمانی شهری: این روش برای گودهای کم‌عمق تا متوسط در مناطق شهری که فضای محدود و نیاز به پایداری بالا وجود دارد، بسیار مناسب است.
• پروژه‌های موقت و دائم: می‌تواند هم به عنوان یک سازه نگهبان موقت و هم به عنوان سازه دائمی در برخی پروژه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

مزایای سازه نگهبان خرپایی به همراه شاتکریت

• پایداری و استحکام بالا: ترکیب خرپاهای فلزی با پوشش بتنی شاتکریت، پایداری قابل توجهی را برای گود ایجاد می‌کند.
• انعطاف‌پذیری: این روش در شرایط مختلف خاک و برای گودهای با عمق‌های متفاوت قابل استفاده است.
• سرعت اجرا: اجرای این روش نسبتاً سریع است و به تجهیزات پیشرفته نیاز ندارد.
• هزینه مناسب: در مقایسه با برخی روش‌های دیگر، هزینه اجرای سازه نگهبان خرپایی به همراه شاتکریت معمولاً مناسب‌تر است.

معایب سازه نگهبان خرپایی به همراه شاتکریت

• نیاز به فضای کافی: برای نصب خرپاها به فضای کافی در اطراف گود نیاز است که ممکن است در برخی پروژه‌های شهری مشکل‌ساز شود.
• اجرای دستی شاتکریت: نیاز به نیروی کار ماهر برای اجرای شاتکریت به‌صورت دقیق دارد.

اثر مدلسازی اطلاعات ساخت BIM در پایدارسازی گودها

مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) در پایدارسازی گودها نقش مؤثری ایفا می‌کند. BIM یک فرآیند دیجیتال است که امکان طراحی، شبیه‌سازی، تحلیل، و مدیریت پروژه‌های ساختمانی را به صورت یکپارچه و هماهنگ فراهم می‌کند. یک از نرم افزارهای مهم در این فرآیند رویت است. استفاده از BIM در پایدارسازی گودها به روش‌های زیر کمک می‌کند.

۱. شبیه‌سازی دقیق طراحی و اجرای گودبرداری

BIM امکان شبیه‌سازی دقیق فرآیند گودبرداری را فراهم می‌کند. با استفاده از مدل سه‌بعدی که در بسیاری از مواقع در رویت ساخته می‌شود، می‌توان تمام جزئیات مربوط به هندسه گود، نحوه پایدارسازی، و موقعیت دقیق المان‌ها مانند نیل‌ها، انکرها، شمع‌ها و … را بررسی کرد. این شبیه‌سازی‌ها به مهندسان کمک می‌کند تا تصمیمات بهتری در انتخاب روش پایدارسازی و اجرای آن بگیرند.

۲. تحلیل و ارزیابی پایداری گود

با استفاده از مدل‌های BIM، می‌توان تحلیل‌های پیچیده‌ای مانند تحلیل‌های تلاقی سازه اصلی پروژه با سازه‌های ناشی از پایدارسازی گود را انجام داد. نتایج این تحلیل‌ها به بهینه‌سازی طراحی و افزایش ایمنی کمک می‌کند.

۳. هماهنگی و همکاری میان تیم‌های مختلف

BIM به عنوان یک پلتفرم مشترک، امکان هماهنگی و همکاری مؤثر بین تیم‌های مختلف مهندسی (سازه، ژئوتکنیک، معماری و …) را فراهم می‌کند. اطلاعات مرتبط با گودبرداری و پایدارسازی به صورت یکپارچه در دسترس همه تیم‌ها قرار می‌گیرد و از بروز اختلافات و اشتباهات جلوگیری می‌شود.

۴. مدیریت زمان و هزینه

BIM با ایجاد یک مدل دقیق و جامع از پروژه، به مدیریت بهتر زمان و هزینه‌ها کمک می‌کند. می‌توان زمان‌بندی دقیق اجرای گودبرداری و پایدارسازی را بر اساس مدل BIM تعیین کرد و هزینه‌های مربوط به مصالح، نیروی کار، و تجهیزات را پیش‌بینی و مدیریت کرد.

۵. کنترل و نظارت بر اجرا

در فرآیند اجرا، مدل BIM به عنوان یک ابزار نظارتی استفاده می‌شود. با مقایسه مستمر مدل BIM با شرایط واقعی پروژه، می‌توان از تطابق مراحل اجرایی با طراحی اطمینان حاصل کرد و در صورت نیاز، تغییرات لازم را اعمال کرد.

۶. مستندسازی و مدیریت اطلاعات پروژه

BIM تمامی اطلاعات مربوط به طراحی، تحلیل، و اجرای گودبرداری و پایدارسازی را به‌صورت مستند ذخیره می‌کند. این اطلاعات در طول عمر پروژه و حتی بعد از اتمام آن قابل دسترس بوده و می‌تواند در مراحل بعدی پروژه یا در پروژه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد.

۷. شبیه‌سازی شرایط اضطراری و برنامه‌ریزی برای آن‌ها

BIM امکان شبیه‌سازی شرایط اضطراری مانند زلزله، باران‌های شدید یا تغییرات ناگهانی در وضعیت خاک را فراهم می‌کند. با این شبیه‌سازی‌ها می‌توان استراتژی‌های مدیریت بحران و اقدامات پیشگیرانه را پیش‌بینی و برنامه‌ریزی کرد.

جمع بندی اثر مدلسازی اطلاعات ساخت BIM در پایدارسازی گودها

در مجموع، استفاده از BIM در پایدارسازی گودها باعث افزایش دقت، ایمنی، و کارایی در طراحی و اجرای پروژه‌ها می‌شود و به بهبود مدیریت کلی پروژه کمک می‌کند.

پایش تغییرشکل‌های گود

پایش تغییرشکل‌های گود یکی از مهم‌ترین مراحل در مدیریت و کنترل پایداری گودهاست. این کار با استفاده از ابزار دقیق (Instrumentation) و تکنولوژی‌های مختلف انجام می‌شود تا تغییرشکل‌ها و جابجایی‌های محتمل در دیواره گود به‌طور مداوم و دقیق اندازه‌گیری شود. در ادامه به شرح برخی از ابزار دقیق رایج در این زمینه می‌پردازم

انکلاینومتر (Inclinometer)

انکلاینومترها ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری زاویه شیب و تغییرات زاویه‌ای در دیواره گود استفاده می‌شوند.

کاربرد انکلاینومتر

• پایش تغییرشکل‌های جانبی و جابجایی‌های افقی دیواره گود.
• تشخیص لغزش‌های بالقوه و تغییرات در شیب زمین.

روش کار انکلاینومتر

• یک لوله انکلاینومتر در دیواره گود نصب می‌شود.
• پروب انکلاینومتر درون لوله حرکت می‌کند و تغییرات زاویه‌ای را در طول دیواره گود اندازه‌گیری می‌کند.
• داده‌ها به صورت دوره‌ای ثبت و تحلیل می‌شوند

کرنش‌سنج (Strain Gauge)

کرنش‌سنج‌ها برای اندازه‌گیری کرنش‌ها (تغییر شکل‌های نسبی) در سازه‌ها و المان‌های مختلف استفاده می‌شوند.

کاربرد کرنش‌سنج

• پایش تنش‌ها و تغییرشکل‌ها در سازه نگهبان (مانند خرپاها، شمع‌ها، و دیوارها).
• ارزیابی استحکام و پایداری سازه‌های نگهبان.

روش کار کرنش‌سنج

• کرنش‌سنج‌ها به نقاط مختلف سازه نگهبان یا دیواره گود متصل می‌شوند.
• تغییرات کرنش در این نقاط به‌صورت لحظه‌ای یا دوره‌ای اندازه‌گیری و ثبت می‌شود.

لودسل (Load Cell)

لودسل‌ها ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری نیروها و بارهای اعمال‌شده به سازه‌ها استفاده می‌شوند. این ابزارها به‌ویژه در پایش نیروهای وارده به المان‌های سازه نگهبان گود کاربرد دارند.

کاربرد لودسل

• اندازه‌گیری نیروهای کششی یا فشاری در کابل‌ها، انکرها، و شمع‌های نگهبان.
• پایش بارهای وارد بر سازه‌های خرپایی یا دیگر اجزای سازه نگهبان.

روش کار لودسل

• لودسل‌ها در نقاط کلیدی مانند محل اتصال کابل‌ها یا شمع‌ها نصب می‌شوند.
• با اعمال نیرو، لودسل تغییر شکل داده و این تغییر شکل به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.
• این سیگنال‌ها به صورت پیوسته یا دوره‌ای ثبت و تحلیل می‌شوند تا نیروهای وارد بر سازه نگهبان کنترل شوند.

مزایای لودسل

• دقت بالا در اندازه‌گیری نیروهای وارده.
• قابلیت پایش مداوم و لحظه‌ای نیروها.

معایب لودسل

• نیاز به کالیبراسیون دقیق و دوره‌ای.
• حساسیت به شرایط محیطی مانند دما و رطوبت.

تیلت‌متر (Tiltmeter)

تیلت‌مترها ابزارهایی هستند که برای اندازه‌گیری انحرافات زاویه‌ای (شیب) در سازه‌ها یا زمین استفاده می‌شوند. این ابزارها برای پایش تغییرات زاویه‌ای دیواره گود و سازه‌های مجاور به کار می‌روند.

کاربرد تیلت‌متر

• پایش انحرافات زاویه‌ای در دیواره گود و سازه‌های اطراف.
• تشخیص تغییرات در شیب دیواره‌ها که می‌تواند نشان‌دهنده ناپایداری یا ریزش احتمالی باشد.

روش کار تیلت‌متر

• تیلت‌مترها در نقاط مختلف دیواره گود یا سازه‌های مجاور نصب می‌شوند.
• این ابزار تغییرات زاویه‌ای را اندازه‌گیری کرده و داده‌ها را به‌صورت الکتریکی یا دیجیتالی ثبت می‌کند.

مزایای تیلت‌متر

• امکان تشخیص تغییرات جزئی در شیب دیواره‌ها.
• کاربرد ساده و نصب سریع.

معایب تیلت‌متر

• دقت اندازه‌گیری ممکن است تحت تأثیر شرایط محیطی مانند دما یا ارتعاشات قرار گیرد.
• نیاز به مانیتورینگ مستمر برای تشخیص به موقع تغییرات.