مقدمه:
باتوجه به وجودناهمواریها زیاد در طبیعت و وجود انواع مختلف خاک باعث می شود که درانجام بعضی از عملیات اجرایی با مشکلاتی مواجه شویم، بنابراین باید تدابیر بهتری برای آن ها بیندیشیم .
به فرض مثال برای احداث یک جاده ارتباطی در یک منطقه کوهستانی با انواع ناهمواریها و شیب های تند و تیز مواجه می شویم که در اجرای پروژه موجب مشکلاتی می شود .
اکثر این مشکلات بیشتر در پروژه های راه سازی ، تونل سازی و پل سازی به چشم می خورد که باید به نحو احسنت با آن ها مقابله کنیم تا امنیت زیادی را ایجاد کنیم . برای مقابله با این مشکلات چندین روش های مختلفی وجوددارد مانند مسطح کردن شیب ها ، جابجایی محل طرح ، کاهش نیروهای رانشی زمین و ... است که اجرای این عملیات نیازمند به صرف هزینه های بیشتری است و گاه غیرممکن می باشد . بر فرض مثالاگر خاک خیلی سست باشد نمی توان آن عملیات را اجرا کرد.
یکی از روش های زیادی که به کار می رود و متداول است استفاده از دیوار حائل است که نیازبه توضیحات زیادی دارد.
دیوار حائل
برای جلوگیری از ناپایداری شیبها و یا طرح یک شیب پایدار میتوان سه روش زیر را در نظر گرفت:
- جابجایی محل طرح
- کاهش نیروهای رانشی زمین (محرک)
- تقویت نیروهای مقاوم در مقابل جابجائی
اقدام اصلی برای اجتناب از خطر لغزش این است که در مرحله شناسایی مطالعات طرح، نواحی با قابلیت زهکشی ضعیف و یا نقاط فعال از نظر جابجائی و نشست مثل محل لغزشهای قدیمی دقیقًا شناسایی شوند. این شناخت کمک زیادی در تصمیم گیری برای انتخاب محل طرح یا جابجایی آن خواهد نمود. در این بررسیها اگر ضریب اطمینان در برابر لغزش بیشتر از یک باشد م یتوان انتظار داشت که کمترین کاهش در نیروهای مقاوم (بطور مثال در اثر بالا رفتن سطح آب) باعث ناپایداری شود.
از آنجا که معیار ناپایداری بر هم خوردن تساوی نیروی محرک و مقاوم می باشد، کاهش وزن توده خاک لغزنده باعث کاهش نیروهای رانش و در نتیجه افزایش اطمینان در برابر جابجایی خواهد شد. کاستن از زاویه شیب، پلکانی نمودن و زهکشی خاک و استفاده از مصالح سبک در خاکریز یها نمونه هایی از روشهای اجرائی برای کاهش وزن توده لغزنده و در نتیجه کاستن از نیروهای رانشی زمین م یباشد.
روش سوم برای جلوگیری از ناپایداری شیبها افزایش نیروهای مقاومت در مقابل جابجایی می باشد. برای این حالت یا باید با ا عمال نیروهای خارجی، مثل دیوار حائل با نیروهای رانشی زمین مقابله کنیم و یا باید مقاومت داخلی توده لغزنده به اندازه ای افزایش یابد که شیب پایدار بماند .
انواع دیوارها در راه سازی
دیوارها نیز جزو ابنیه های فنی در راه سازی می باشند . اصولاً دیوارها یا برای نگاهداری خاکریزها و یا برای نگاهداری شیروانی ها خاک برداری ها ساخته شود . در حالت اول به این دیوار ، دیوار ضامن و در حالت دوم به آن دیوار پوشش یا دیوار حایل گویند . در این میان استفاده از دیوارهایی معمول است که تکیه‌گاه جانبی برای جداره‌های قائم و نزدیک به قائم ایجاد می‌کند. از این دیوارها در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی نظیر راهسازی، پلسازی، محوطه‌سازی، ساختمان سازی و به طور کلی هر جا که احتیاج به تکیه‌گاه جانبی برای جدار قائم خاکبرداری باشد، استفاده می‌شود. به علت دامنه گسترده کاربرد این دیوارها، اشکال مختلفی از آنها بر حسب نوع و مصالح مصرفی طراحی و اجرا می‌گردد که بسته به نوع تغییر شکل آنها بصورت صلب یا انعطاف‌پذیر عمل می‌کند. وابستگی رانش خاک به تغییر شکل حایل، جنس و نوع مصالح دیوار و نیز عکس‌العمل مابین خاک و سازه گاهی پیچیدگیهای خاص خود را در طراحی دیوارها به دنبال دارد. یکی از انواع حایلهای انعطاف‌پذیر، دیوارهای خاک مسلح میباشد که استفاده از آن بشدت رواج یافته‌است. این حایلهای انعطاف‌پذیر علاوه بر باربری جانبی، توانایی باربری قائم را نیز دارند. لذا مبحث عبور ترافیک از روی آن در کارهای راهسازی باعث پیشنهاد وسیع این دیوارها شده‌است. سهولت اجرا و شکل‌پذیری مناسب آن بخصوص در مقایسه با حایلهای بتنی از مزیتهای دیگر این سازه‌های نگهدارنده خاک محسوب می‌شود. دیوارهای خاک مسلح عمدتا شامل سه عنصر پوسته،تسمه و خاکریز ایجاد شده بوده و به علت آنکه توسط اصطکاک بین خاک و مسلح‌کننده نیروهای موجود در خاکریز به تسمه‌ها منتقل شده و حرکت ذرات خاک جلوگیری می‌شود پایداری این حایلها فراهم می‌شود
1- دیوارهای حایل (supporting wall )
اصولاً دیوارهای حایل در طرف خاک برداری ساخته می شود و ایجاد آنها در مواقعی است که جنس زمین سست بوده و خطر ریزش موجود باشد و یا به عللی نتوانیم شیروانی کافی به خاک برداری بدهیم . ضخامت دیوار از بالا به پایین زیاد می شود و البته باید استقامت دیوار از روی رانش خاک و سایر عوامل حساب شود . ضخامت فوقانی بین 30 تا 60 سانتی متر می باشد و برای هر متر که پایین بیاییم بر حسب جنس زمین از 20 تا 30 سانتی متر به ضخامت دیوار اضافه می گردد . پشت این دیوارها را باید به ضخامت 40 تا 50 سانتی متر سنگ ریزی کرد و در نقاط مناسب در داخل دیوار سوراخهایی برای تخلیه آب قرار داد که این سوراخها را بارباکان ( Barbican) می نامند . پی دیوار را با شیبی به طرف عقب می سازند و سطح قدامی دیوار دارای شیروانی می باشد که 5 به 1 است یعنی برای 5 متر ارتفاع یک متر عقب رفتگی دارد اگر جنس زمین که خاک برداری در آن انجام می شود محکم ولی از نوعی باشد که در مقابل عوامل جوی به تدریج فاسد شود دیوار را به صورت یک پوشش ساده می سازند که ضخامت آن از بالا به پایین یکنواخت است و قطر آن معمولاً در حدود 80 سانتی متر گرفته می شود . در قسمت عقب این دیوار و در فواصل هر دو متر تا دومتر و نیم یک پلکان قرار می دهند که ارتفاع آن ممکن است یک متر و یا یک متر و نیم باشد . شیروانی جلوی دیوار را سه به یک ( یک قاعده برای سه ارتفاع ) در نظر می گیرند .
- دیوار های ضامن این دیوارها برای نگاهداری خاکریزها به کار برده می شود و این در موقعی است که شیب زمین طوری نباشد که بتوان خاک ریزی را انجام داد . یعنی خط شیروانی خاکریزی خط نیمرخ عرضی زمین را یا قطع نکند و یا در فاصله خیلی دور قطع نماید ، که در این صورت دیوار ضامن می سازند . دیوار ضامن ممکن است به ارتفاع خاکریز باشد و یا اینکه در نقطه مناسبی در پای خاکریز ساخته شود . تشخیص آنکه کدام یک از این دو نوع لازم است آسان می باشد و هر دفعه باید با توجه به مقتضیات محل و توجه به قیمت و جنس خاک و یا میزان خاکریزی دیوار را انتخاب کرد .
- دیوارهای خشک چین
در نقاط کوهستانی و جاهایی که از حیث حمل سیمان و مصالح بنایی گران تمام می شود و یا استقامت زیادی از دیوار انتظار نداشته باشیم و یا ارتفاع زیاد نباشد دیوار خشک چین می سازیم .
این نوع دیوارها را گاهی برای حفاظت پای خاکریزها و یا کنار رودخانه ها برای جلوگیری از شسته شدن ساحل به کار می برند .
- دیوارهای با بتن مسلح
این دیوارها از حیث مقطع و نیمرخ با دیوارهای معمولی تفاوت دارد . در این نوع دیوار تمام وزن خاک به پایداری دیوار کمک می کند . از نظر استقامت در فواصل مساوی دیوارهای عرضی می سازند که استقامت دیوار را در مقابل رانش خاک زیادتر کند در تمام این دیوار ها وزن مقداری از خاک به پایداری دیوار کمک می کند .
دیوارهای حائل وزنی
دیوارهای حائل وزنی جهت مقابله با نیروهای وارده از طرف خاک به وزن خود اتکا میکنند و از جمله کاربردهای آنها حفاظت سطوح شیبدار، خاکریزها، جدار پلها و تراس بندیها می باشد. انتخاب نوع دیوار بستگی به عواملی نظیر موجود بودن مصالح، دسترسی به پیمانکار متخصص، عمر لازم، شرایط بارگذاری، سرعت و سهولت ساختمان، مطابقت با تغییرات زمین، بلندی و هزینه دارد.
در طراحی دیوار، برای طرح باید پارامترهای پایه خاک یعنی وزن مخصوص، زاویه اصطکاک و چسبندگ هم برای خاکریز پشت دیوار و هم برای خاک زیر پایه معلوم باشد . از پارامترهای مربوط به خاکریز پشت، طراح، فشار جانبی و از پارامترهای مربوط به خاک زیر پایه، طراح، ظرفیت باربری مجاز خاک را برای تحمل فشار زیر پایه به دست می آورد.
در طراحی دیوار حائل دو مرحله وجود دارد . اول با معلوم شدن فشار جانبی، پایداری کل سازه کنترل می شود. کنترل های پایداری شامل کنترل در مقابل واژگونی، لغزش، ظرفیت باربری خاک زیر شالوده، مسئله نشست و ک نترل پایداری کلی می باشد. بنابر این ابعاد اولیه برای دیوار حدس زده م یشود و با انجام کنتر ل های پایداری، این ابعاد باید آن قدر تغییر یابند تا شرایط مناسب حاصل گردد.