شاید از بیرون فقط خاک و ماشینآلات ببینیم، اما در دل همین خاک، علم ژئوتکنیک و مهندسی سازه در حال مبارزهای دقیق با نیروهای طبیعت است. یکی از مهمترین سلاحهای این نبرد، مهار متقابل یا استرات است.
مهارمتقابل چیست و چرا اهمیت دارد؟
وقتی گودبرداری انجام میشود، تعادل طبیعی خاک به هم میخورد. خاکی که سالها در توازن بوده، ناگهان یک سمتش خالی میشود و دیگر تکیهگاهی ندارد. در چنین شرایطی اگر دیواره گود تقویت نشود، فشار جانبی خاک باعث ریزش و نشست میشود. این ریزش نهتنها به کارگاه آسیب میزند، بلکه میتواند به ساختمانهای مجاور هم خسارت وارد کند.
برای جلوگیری از چنین اتفاقی، مهندسان از روشهای مختلفی برای پایدارسازی گود استفاده میکنند. یکی از این روشها، روش مهار متقابل یا همان استرات است. در این روش، بین دیوارههای مقابل گود، اعضایی فشاری قرار میگیرند که نیروهای جانبی خاک را به سمت مقابل منتقل میکنند و به این ترتیب از ریزش جلوگیری میشود.
استرات در واقع مانند بازویی فولادی است که دو دیواره گود را به هم قفل میکند و اجازه نمیدهد دیوارهها به سمت داخل خم شوند. همین ویژگی باعث شده است که روش مهار متقابل یکی از محبوبترین روشها در محیطهای شهری و فضاهای محدود باشد.
فلسفه کار مهار متقابل یااسترات در پایدارسازی گود
وقتی مهار متقابل نصب میشود، نیروهای جانبی خاک از دیواره به استرات منتقل میشوند. استراتها بهصورت فشاری کار میکنند، یعنی در برابر فشار خاک مقاومت میکنند و بار را از یک سمت به سمت دیگر منتقل میکنند. این انتقال نیرو باعث میشود کل سیستم در تعادل باقی بماند.
استرات معمولاً از جنس فولاد ساخته میشود، اما در بعضی پروژهها ممکن است از مصالح دیگر مانند لولههای ضخیم یا تیرهای بتن مسلح استفاده شود. انتخاب نوع استرات به عمق گود، نوع خاک، بار وارده و فضای در دسترس بستگی دارد.
چرا استرات در شهرها محبوب است؟
در پروژههای شهری معمولاً فاصله بین ساختمانها کم است. در چنین شرایطی روشهایی مثل انکراژ و نیلینگ که نیاز به حفاری در خاک مجاور و رضایت همسایگان دارند، عملی نیست. از طرفی، روش سازه نگهبان خرپایی هم ممکن است با چالش محدودیت فضا ممکن روبرو شود. همچنین در پروژه های با عمق متوسط نیز ممکن است روش تاپ دان اقتصادی نباشد. در نتیجه، مهارمتقابل بهعنوان گزینهای مطمئن و اجرایی مورد استقبال قرار میگیرد.
از منظر اقتصادی هم، در گودهایی با عمق متوسط، این روش هزینه نسبتاً مناسبی دارد. تجهیزات آن معمولاً در دسترس است و نیازی به ماشینآلات سنگین ندارد. ضمن اینکه در پروژههایی که زمان اهمیت دارد، سرعت بالای اجرا مزیت بزرگی به حساب میآید.
مراحل اجرای مهارمتقابل (استرات) و نکات اجرایی آن
اجرای روش مهار متقابل در پایدارسازی گود، نیاز به دقت مهندسی بالا و هماهنگی بین تیمهای طراحی، اجرایی و نظارتی دارد. هر مرحله از کار باید بر اساس نقشههای مصوب و با در نظر گرفتن رفتار واقعی خاک انجام شود. در ادامه به مراحل اصلی اجرا و نکات مهمی که باید رعایت شود اشاره میکنیم.
۱. مطالعات اولیه و طراحی فنی
اولین گام در اجرای سیستم مهارمتقابل، مطالعات ژئوتکنیکی است. بدون شناخت کافی از شرایط زمین، اجرای این روش میتواند خطرناک باشد. در این مرحله موارد زیر باید بررسی شود:
- نوع و جنس لایههای خاک و مقاومت برشی آنها
- سطح آب زیرزمینی و احتمال نشت یا بالا آمدن آب
- وضعیت ساختمانها و سازههای مجاور
- بارهای ترافیکی و دینامیکی احتمالی
- محدودیتهای اجرایی مانند فضای کار، تاسیسات شهری یا موانع زیرزمینی
بر اساس این دادهها، مهندس طراح تعداد استراتها، فاصله آنها از هم، نوع دیوار نگهبان و مقطع مناسب را تعیین میکند. نقشههای سازهای و اجرایی باید بهصورت دقیق و با جزئیات کامل تهیه شوند تا هیچ ابهامی در حین کار وجود نداشته باشد. بهتر است طراحیها با نرمافزارهای تحلیلی ژئوتکنیکی مانند Plaxis یا GeoStudio انجام شود تا رفتار خاک و نیروهای داخلی استراتها با دقت شبیهسازی شود.
۲. اجرای دیوار نگهبان
دیوار نگهبان در واقع تکیهگاه اصلی استراتها محسوب میشود. این دیوار ممکن است از نوع شمع بتنی، دیافراگمی، سپر فلزی یا خرپایی و یا سولجرپایل باشد. انتخاب نوع دیوار بر اساس عمق گود و شرایط زمین انجام میشود.
در حین اجرای دیوار نگهبان باید به موارد زیر توجه کرد:
- تراز بالای دیوار باید دقیقاً مطابق نقشه باشد.
- شاقول بودن و همراستایی دیوار اهمیت زیادی دارد، زیرا هر انحرافی باعث افزایش نیروهای نامتقارن بر استرات میشود.
- اگر از شمع استفاده میشود، فاصله شمعها و قطر آنها باید با طراحی مطابقت کامل داشته باشد.
- در خاکهای سست، تزریق دوغاب سیمان یا میکروپایل میتواند به بهبود مقاومت کمک کند.
معمولاً پس از اجرای دیوار نگهبان، سطح خاک بین شمعها با بتن پاششی (شاتکریت) پوشانده میشود تا خاک ریزدانه بین آنها خارج نشود.
۳- خاکبرداری مرحلهای
در روش مهارمتقابل، خاکبرداری نباید یکباره انجام شود. این کار بهصورت مرحلهای انجام میشود تا در هر مرحله، پس از رسیدن به عمق مشخص، استراتها نصب شوند.
مراحل خاکبرداری بهطور معمول به این صورت است:
- مرحله اول: خاکبرداری تا عمق مورد نظر برای اولین تراز استرات
- مرحله دوم: نصب استراتها و کنترل تراز و ترازبندی آنها
- مرحله سوم: ادامه خاکبرداری تا عمق بعدی و نصب استراتهای بعدی
- تکرار مراحل تا رسیدن به تراز نهایی گود
در هر مرحله باید زمان کافی برای تثبیت خاک و کنترل تغییر شکلها در نظر گرفته شود.
خاکبرداری نباید بیشتر از یکسوم فاصله عمودی بین دو استرات بدون نصب مهار بعدی انجام شود. در غیر این صورت، خطر تغییر شکل دیواره افزایش مییابد.
۴- نصب استراتها
استراتها معمولاً از جنس لولههای فولادی سنگین یا تیرهای فولادی با مقطع I شکل ساخته میشوند. نصب آنها باید طبق نقشههای اجرایی و با دقت بالا انجام شود. فرآیند نصب شامل مراحل زیر است:
- اندازهگیری دقیق فاصله بین دو دیوار روبهرو
- برش و آمادهسازی استراتها در طول مورد نیاز
- قراردادن صفحههای انتهایی (Bearing Plate) برای انتقال یکنواخت نیرو
- نصب استرات با جرثقیل یا جک مکانیکی و اعمال پیشتنیدگی در حد لازم
- کنترل تراز، راستا و محور هر استرات پس از نصب
اعمال پیشتنیدگی ملایم به استراتها باعث میشود قبل از وارد شدن بار جانبی خاک، سیستم در وضعیت پایدار قرار گیرد.
اگر طول استرات زیاد باشد، برای جلوگیری از کمانش، در وسط آن از تکیهگاه موقت یا خرپاهای تقویتی استفاده میشود.
۵. اجرای تیرهای واسط و اتصالات
گاهی محل نصب استرات مستقیماً روی دیوار نگهبان ممکن نیست، در این حالت تیرهای فولادی افقی روی دیوار نصب میشوند تا نیروها بهصورت یکنواخت منتقل شوند. اتصالات استرات به وایل باید به روش جوش یا پیچ و مهره با کنترل کیفیت انجام شود.
هرگونه جوشکاری باید توسط فرد دارای گواهی فنی انجام شود. بعد از جوش، حتماً محل اتصال با رنگ ضدزنگ پوشش داده شود تا در تماس با رطوبت خاک دچار خوردگی نشود.
۶. کنترل آبهای زیرزمینی و زهکشی
وجود آب در پشت دیواره میتواند عملکرد کل سیستم را مختل کند. برای همین، همزمان با نصب استراتها، سیستم زهکشی شامل لولههای سوراخدار و چاهکهای جمعآوری باید اجرا شود.
در مناطق با سطح بالای آب زیرزمینی، استفاده از پمپهای تخلیه دائمی (Well Point) الزامی است. اگر آب کنترل نشود، فشار هیدرواستاتیکی باعث افزایش بار بر استراتها خواهد شد.
۷. پایش تغییر شکلها
در طول اجرای مهار متقابل، اندازهگیری تغییر مکان دیوارهها، نیروهای وارد بر استراتها و نشست زمین اطراف اهمیت زیادی دارد. برای این کار از ابزارهای دقیق ژئوتکنیکی مانند انکلینومتر، گیج نیرو و نشانگر تغییر شکل استفاده میشود.
پایش باید بهصورت روزانه یا هفتگی انجام شود و نتایج آن با مقادیر طراحی مقایسه گردد. در صورت مشاهده تغییرات غیرعادی، باید فوراً اقدامات اصلاحی انجام شود.
۸. ایمنی کارگاه در هنگام نصب استراتها
بهدلیل وزن زیاد استراتها و فضای محدود گود، ایمنی کارگاه در این مرحله حیاتی است. باید مسیر حرکت جرثقیلها مشخص، نقاط مهار ایمن و افراد آموزشدیده باشند.
ورود افراد غیرمسئول به محل نصب استرات ممنوع است. همچنین پیش از نصب هر عضو باید از پایداری دیواره و کف گود اطمینان حاصل شود.
۹. برچیدن استراتها پس از اتمام سازه اصلی
وقتی سازه اصلی به حدی پیشرفت کرد که خود قادر به تحمل فشار جانبی خاک باشد (مثلاً با اجرای دیوارهای زیرزمین و سقف طبقات منفی)، استراتها بهصورت مرحلهای و کنترلشده باز میشوند. باز کردن ناگهانی استرات میتواند باعث تغییر شکل ناگهانی دیواره شود، بنابراین این کار باید با نظارت مهندس سازه انجام شود.
توصیه میشود باز کردن استرات از بالا به پایین انجام شود و پس از هر مرحله، وضعیت تغییر شکل دیوارها مجدداً اندازهگیری گردد.
۱۰. مستندسازی و گزارش نهایی
پس از پایان کار، کلیه اطلاعات مربوط به طراحی، نصب، پایش و برچیدن استرات باید در قالب گزارش فنی ثبت شود. این گزارش نهتنها برای مستندسازی پروژه مفید است، بلکه در پروژههای آینده نیز به عنوان مرجع تجربی استفاده میشود.
مزایای روش مهارمتقابل
روش استرات یا مهار متقابل به دلایل مختلف در پروژههای شهری محبوب است. مهمترین مزایای آن عبارتند از:
- مناسب برای فضاهای محدود: در محیطهای شهری که امکان اجرای مهار پشت یا نیلینگ وجود ندارد، مهارمتقابل بهترین گزینه است.
- عدم نیاز به کسب رضایت از مالکین زمین مجاور: چون اعضا در محدوده خود گود نصب میشوند، نیازی به ورود به ملک همسایه نیست.
- سرعت بالای اجرا: اجرای استرات نسبت به برخی روشهای دیگر سادهتر است و نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد.
- امکان استفاده مجدد از مصالح: بسیاری از استراتها بعد از پایان پروژه باز میشوند و در پروژههای دیگر دوباره استفاده میشوند.
- ایمنی بالا در صورت طراحی اصولی: وقتی سیستم درست طراحی شود، پایداری گود تا پایان کار تضمین میشود.
معایب و محدودیتها
در کنار مزایا، این روش هم محدودیتهایی دارد که باید قبل از انتخاب در نظر گرفته شود:
- اشغال فضای داخل گود: وجود استراتها در وسط گود باعث محدود شدن فضای کار برای ماشینآلات میشود.
- نیاز به دقت زیاد در نصب و اتصالات: اگر نصب استراتها دقیق نباشد، ممکن است فشار بهصورت ناهمسان منتقل شود و خطر تغییر شکل دیواره افزایش پیدا کند.
- غیراقتصادی در گودهای خیلی وسیع: هرچه دهانه بین دیوارها بیشتر باشد، طول استرات افزایش پیدا میکند و مقاومت فشاری کاهش مییابد، در نتیجه هزینه بالا میرود.
- لزوم پایش مداوم: در طول اجرا باید تغییر شکلها و نیروهای وارد بر استرات کنترل شود تا از عملکرد درست آن اطمینان حاصل شود.
انتخاب روش مناسب برای هر گود
مهار متقابل یکی از روشهای پایدارسازی است، اما همیشه بهترین گزینه نیست. انتخاب روش باید بر اساس شرایط خاک، عمق گود، موقعیت زمین و بودجه پروژه انجام شود. در بعضی گودها روش ترکیبی(نیلینگ، انکراژ، سازه نگهبان خرپا، سولجرپایل و …) استفاده میشود.
همینجا است که اهمیت مهندسان ژئوتکنیک و تجربه شرکتهای متخصص خودش را نشان میدهد. مهندس ژئوتکنیک نهفقط طراحی میکند، بلکه عملکرد سیستم را در میدان واقعی بررسی و اصلاح میکند.
اشتباهات رایج در اجرای استرات (مهار متقابل)
برخی از اشتباهاتی که در اجرای این روش دیده میشود عبارتند از:
- استفاده از استرات با مقطع ضعیف یا طول زیاد بدون کنترل کمانش
- جوشکاری یا اتصال نادرست استراتها
- نبود زهکشی مناسب و افزایش فشار آب در پشت دیواره
- ناهماهنگی بین طراحی و اجرا
- نصب دیرهنگام استرات پس از خاکبرداری زیاد
- بیتوجهی به پایش و کنترل پس از نصب
پرهیز از این خطاها فقط با حضور یک تیم متخصص امکانپذیر است.
مهارمتقابل، فنی که نیاز به تخصص دارد
روش مهار متقابل یا استرات، هرچند از نظر اجرا ساده به نظر میرسد، اما در واقع یکی از حساسترین مراحل ساختوساز شهری است. کوچکترین اشتباه در طراحی یا اجرا میتواند خسارتهای سنگینی ایجاد کند. به همین دلیل، حضور تیمهای متخصص در حوزه ژئوتکنیک و پایدارسازی گود ضروری است.
در نهایت، انتخاب پیمانکار و مشاور متخصص، مهمترین تصمیم کارفرما در شروع پروژه است. شرکتهایی مانند شرکت ماندگار خاک با بهرهگیری از مهندسان مجرب، تجهیزات بهروز و تجربه اجرای پروژههای متنوع، میتوانند اجرای روش مهارمتقابل را با بالاترین سطح ایمنی و دقت انجام دهند. حضور چنین مجموعههایی تضمین میکند که گود پروژه شما نهتنها ایمن و پایدار باشد، بلکه در زمان و هزینه نیز بهینه پیش برود.
- کارشناس روابط عمومی
- کد خبر 57958
- 78 بازدید
- 2 نظر
- پرینت
شما هم می توانید دیدگاه خود را ثبت کنید
کامل کردن گزینه های ستاره دار (*) الزامی است -
آدرس پست الکترونیکی شما محفوظ بوده و نمایش داده نخواهد شد -
در بخش پایش تغییر شکلها اشاره کردید که باید ابزار دقیق نصب بشه. در عمل، این کار چقدر ضروریه؟ چون بعضی پیمانکارها به خاطر هزینه ازش صرفنظر میکنن.
پرسش بسیار دقیقیه و واقعاً به نکتهای حیاتی اشاره کردید ⚙️
پایش تغییر شکلها در پروژههای مهار متقابل غیرقابل حذف هست. چون رفتار خاک کاملاً غیرخطی و متغیره و کوچکترین انحراف در تراز استراتها یا جابجایی دیواره میتونه منجر به ریزش یا نشست ساختمانهای مجاور بشه. استفاده از ابزارهایی مثل انکلینومتر و گیج نیرو به مهندس ناظر اجازه میده قبل از وقوع خطر، تغییر رفتار سیستم رو تشخیص بده و اصلاح کنه. حذف این مرحله ممکنه در ظاهر باعث صرفهجویی بشه، اما در واقع ریسک فنی و حقوقی پروژه رو چند برابر میکنه.