سازه نگهبان خاک با دیوارهای وزنی و طره ای

انواع رایج دیوارهای وزنی شامل دیوارهای با مصالح بنایی، دیوارهای بلوکی،‌ دیوارهای توری سنگی (Gabion) و دیوار گهواره ای (Crib wall) می باشد. دیوارهای طره ای مشتمل بر دیوار طره ای ساده و دیوار طره ای پشت بند دار می باشد.

دیوارهای با مصالح بنایی از مصالح سنگ، آجر و بتن می باشد. بتن در دیوار وزنی لازم نیست مسلح باشد ولی میلگرد حرارتی به کار می رود. دیوارهای وزنی بلوکی با بلوک های بتنی بزرگ برای کارهای دریایی مانند اجرای اسکله های موازی ساحل به کار می رود. دیوارهای وزنی توری سنگی (Gabion) به عنوان ابنیه نگهبان خاک به خصوص در مجاور آب دریا به کار می روند. گابیون از سبدهایی از جنس سیم های فلزی هستند که با خرده سنگ پر شده اند. دیوارهای وزنی گهواره ای (Crib wall) از روی هم قرار گرفتن دو دسته قطعات طولی و عرضی از جنس میله ای، چوبی یا بتنی بر روی هم دردو امتداد عمود بر هم و پر کردن فضای خالی بین میله ها با خاک مناسب به وجود می آید. مقطع عرضی

دیوارهای طره ای از بتن مسلح استفاده می شود. دیوار طره ای پشت بند دار حالت خاصی از دیوارهای طره ای هستند. وقتی ارتفاع دیوار زیاد می شود، دیوار طره ای پشت بند دار از نظر حجم مصالح مقرون به صرف تر می شود. پشت بندها عناصر بتنی مسلح هم ضخامت ساقه هستند که در فواصل چند متری از یکدیگر در پشت ساقه قرار می گیرند. گاهی به جای پشت بند از جلوبند استفاده می شود.

نیروی مقاوم در دیوار وزنی عبارت از وزن دیوار و در دیوار طره ای مقاومت سازه ای دیوار در مقابل خمش و برش و در دیوار طره ای پشت بند دار ترکیبی از نیروهای مقاوم وزنی و طره ای است. پس از انتخاب مقطع اولیه، کنترل های پایداری خارجی شامل واژگونی، لغزش، ظرفیت باربری، نشست و گسیختگی عمیق و کنترل های سازه ای خمش و برش انجام می شود. ضرایب اطمینان براساس نوع فشار جانبی، شرایط استاتیکی یا زلزله و آیین نامه طراحی انتخاب می شود.

تحلیل پایداری خارجی و کنترل دیوارهای بلوک بتنی، دیوارهای توری سنگی و دیوارهای گهواره ای، همانند دیوارهای وزنی انجام می شود. کنترل های طراحی در دیوارهای بلوک بتنی علاوه بر تراز کف پی، در ترازهای بالایی و بین هر دو بلوک در حالت های استاتیکی و لرزه ای انجام می شود. تحلیل داخلی نیروهای وارد بر قطعات طولی یا عرضی دیوارهای گهواره ای از روابط مربوط به سیلوها در تخمین فشار جانبی داخلی بر قطعات استفاده می شود. سبد سیمی در دیوار گابیون در پایداری داخلی نقش دارد. تحلیل سازه ای قطعات داخلی تحت خمش و برش به صورت سه بعدی انجام می شود.

حجم خاک دانه ای در پشت دیوار حداقل به مقداری است که گوه گسیختگی در داخل آن قرار گیرد. همچنین تراکم آن، تاثیر زیادی بر مقدار و توزیع فشار خاک دارد. تعیین مقدار فشار خاک پشت دیوار و نحوه توزیع آن به مقدار و مد تغییرشکل دیوار بستگی دارد.

به منظور حذف یا کاهش فشار آب بر دیوار، از زهکش های قائم یا مورب در پشت دیوار استفاده می شود. زهکش قائم با ایجاد یک لایه قائم شن و ماسه با دانه بندی مشخص یا نصب ژئوسینتتیک و اجرای فیلتر می باشد که آب از پایین دیوار با لوله خارج می گردد. زهکش مورب با اجرای لایه زهکش سنگدانه ای یا ژئوسینتتیکی به صورت مورب در پشت دیوار ساخته می شود.

برای ساخت دیوارهای وزنی و طره ای از ماشین آلات و تجهیزات متداول کارهای عمرانی شامل بیل مکانیکی، لودر، کامیون، جرثقیل، بچینگ و میکسر و پمپ بتن استفاده می شود. به صورت کلی برای احداث دیوار وزنی و طره ای در خشکی ابتدا خاکبرداری با شیب پایدار موقت انجام شده و پس از ساخت دیوار وزنی یا طره ای، خاکریزی با مصالح خوب پشت دیوار انجام می شود.

در دیوارهای وزنی بلوکی، بلوک ها پیش ساخته بوده و با جرثقیل بر روی هم (به اشکال مختلف) نصب می شوند. اولین و آخرین بلوک می توانند درجا اجرا شوند. در دیوارهای توری سنگی، گابیون ها از بلوک مکعب مستطیل تشکیل شده که با سنگ پر می شوند. سبدها از جنس سیم، فولاد ضد زنگ و پوشش های پلیمری می باشد. در دیوارهای گهواره ای ابتدا قطعات طولی (Stretchers) در امتداد طولی دیوار و سپس قطعات عرضی (headers) بر روی قطعات طولی قرار می گیرند و با تکرار آن ها در ارتفاع دیوار به وجود آمده و درون آن ها با خاک دانه ای مناسب پر می شود.

ساخت دیوارهای طره ای پشت بنددار مثل دیوارهای طره ای می تواند با قالب بندی و بتن ریزی درجا انجام شود. درصورتی که این دیوارها به صورت پیش ساخته به کار رود، باید از جرثقیل با ظرفیت کافی استفاده شود.

انتخاب نوع مناسب دیوار نگهبان وزنی یا طره ای به شرایط پروژه بستگی دارد. به صورت کلی هر دو دیوار نگهبان وزنی و طره ای در شرایطی به کار می روند که مقاومت زمین بالا باشد. دیوارهای وزنی با ارتفاع زیاد در مناطق زلزله خیز عملکرد مناسبی ندارند و عملکرد دیوار طره ای بهتر است. البته در کارهای دریایی، دیوار بلوک بتنی رایج است. وقتی ارتفاع دیوار زیاد می شود، دیوار طره ای پشت بند دار از نظر حجم مصالح مقرون به صرف تر از دیوار طره ای می شود.