گودبرداری و سازه نگهبان به روش شمع های مجاور هم

شمع های ردیفی می توانند کوبیدنی یا بتن درجا باشند. همچنین شمع های مجاور هم می توانند متصل به هم یا با فاصله از هم باشند. اگر از شمع های ردیفی به عنوان اسکله استفاده شود، شمع ها به دلیل تماس با آب باید مماسی باشند. اگر از این شمع ها به عنوان دیوار نگهبان خاک در خاک های با چسبندگی در خشکی استفاده شوند می توان آن ها را با فاصله از  هم اجرا کرد. بسیاری از زیرگذرها در تهران با شمع های ردیفی با فاصله و قطر زیاد اجرا شده اند. تعداد زیادی از اسکله ها در بندر خدماتی عسلویه و بندر تجاری کیش از شمع های مماسی به عنوان سپر مهار شده بهره برده اند.

شمع های ردیفی مهار نشده به صورت طره ای هستند. برای مهار آن ها می توان از میل مهار افقی بدون پیش تنیدگی یا تعداد زیادی میل مهار با پیش تنیدگی و همچنین تیرک های مایل و افقی یا استرات استفاده کرد. روش تحلیل و طراحی این شمع ها مثل سپرها و دیوارهای جداکننده مسلح است و به نوع مهار جانبی آن ها بستگی دارد. اگر شمع ها به اندازه کافی صلب باشند و به خاک پشت با تعدادی میل مهار با پیش تنیدگی وصل شده باشند ایجاد شرایط سکون قطعی است. در شمع های با قطر زیاد که صلبیت آن ها زیاد است و طول گیرداری بهینه به راحتی بدست نمی آید، روش آزاد در پا برای طراحی این نوع شمع های ردیفی توصیه می شود. اغلب شمع های ردیفی با یک تیر افقی که در امتداد طول دیوار قرار دارد به هم متصل شده و به عملکرد یکپارچه شمع ها کمک می کند.

شمع های ردیفی با چهار روش زیر ساخته می شوند.

• سولجر پایل (Soldier Pile): در این روش که شمع های فولادی با مقطع H که یکی از رایج ترین مقاطع مورد استفاده است برای سولجر پایل استفاده می شود. مراحل اجرا شامل (الف) کوبش سولجرپایل درون خاک، (ب) اجرای شاتکریت همراه با گودبرداری، (ج) درصورت نیاز نصب استرات در محل مناسب و همراه با گودبرداری و (د) تکمیل گودبرداری و اجرای سازه و برداشت مرحله ای استرات ها بعد از اجرای هر سقف یا پایه. روش ساخت راحت و اجرای سریع همراه با هزینه کم و قابلیت استفاده مجدد از سولجرپایل ها از مزایای این روش است. معایب این روش شامل آب بندی سخت در خاک های ماسه ای آبدار و مشکلات صدا و لرزش ناشی از کوبش سولجرپایل در مناطق شهری هستند.
• شمع های درجا یا packed in place pile (PIP): در این روش ابتدا چاه با اوگر تا عمق معین حفاری می شود و سپس همزمان با بالا کشیدن مته حفاری، بتن ریزی از پایین به بالا انجام گرفته و در نهایت قفسه آرماتور یا شمع H در چاه قرار داده می شود. قطر شمع های PIP از 30 تا 60 سانتیمتر است.
• شمع های بتنی یا Concrete pile (CP): در این روش پس از حفاری چاه تا عمق معین، قفسه آرماتور در آن قرار داده شده و سپس اقدام به بتن ریزی با لوله ترمی می شود. برای تثبیت جداره چاه در طی حفاری از بنتونیت یا کیسینگ استفاده می شود. قطر شمع های بتنی حدود 60 تا 200 سانتیمتر است.
• شمع های اختلاطی یا Mixed in plce pile (MIP) or Soil mixed wall (SMW): در این روش با چرخش راد حفاری همراه با یک مته ویژه که امکان فرستادن دوغاب یا ملات به سرمته وجود دارد، حفاری همراه با تزریق تا عمق موردنظر انجام شده تا اختلاط خاک با دوغاب انجام شود. سپس راد حفاری بیرون کشیده شده و تزریق ملات برای اختلاط با خاک اطراف انجام می شود. نهایتا در صورت نیازبه مسلح سازی، قفسه آرماتور یا شمع H در چاه قرار داده می شود.

صدا و لرزش کمتر نسبت به سولجرپایل، رسیدن به عمق طراحی،‌ قابلیت اجرا در زمین های شن و قلوه سنگ با استفاده از مته مناسب، سختی بیشتر نسبت به سولجرپایل و شیت پایل از مزایای انواع شمع های PIP، CP و SMW است. معایب شمع های مذکور شامل زمان طولانی تر نسبت به سولجرپایل و شیت پایل، سختی کمتر نسبت به دیوار دیافراگمی، مستعد برای اجرای همراه با نقص می باشد.

شمع های ردیفی از نوع PIP، CP و SMW با پنج الگوهای متفاوت قابل اجرا هستند.

• الگوی مستقل یا با فاصله از هم (Independent Pattern): اگر خاک چسبندگی داشته باشد و ریزشی نباشد می توان شمع ها را با فاصله از هم اجرا کرد. آب بندی با این الگو ممکن نیست. بنابراین گودبرداری در خاک های نفوذپذیر با سطح آب زیرزمینی بالا به سیستم خشکه اندازی احتیاج دارد.
• الگوی S که در این صورت به Tangent piles معروف است، ردیف دوم شمع ها، مماس بر دریف اول اجرا می شود. قابلیت آب بندی این روش ضعیف است. محل تماس شمع ها به یکدیگر که اغلب فاصله کمی دارند می تواند در معرض آب شستگی و خروج خاک از پشت دیوار قرار گیرد. در این شرایط از سیستم تزریق یا شمع های درزبند استفاده می شود.
• الگوی خطی (Line Pattern) که نوعی Tangent Pile است، شمع ها به هم چسبیده و در یک ردیف اجرا می شود.
• الگوی همپوشانی (Overlapping Pattern): که در این صورت به Secant Pile معروف هستند، این شمع ها یکی در میان اجرا می شود به گونه ای که فاصله بین دو شمع اندکی کمتر از قطرشان است. بنابراین برای اجرای شمع در بین شمع قبلی باید بخشی از شمع قبلی بریده شود. شمع هایی که بریده می شوند از جنس بتن پلاستیک و غیرمسلح باشند. با این روش اتصال خوبی بین آن ها به وجود می آید. خط مرکز شمع های ثانویه می تواند قدری خارج از محور باشد. شمع های پیش ساخته نمی توانند با این روش ساخته شوند.
• الگوی ترکیبی (Mixed Pattern) که ترکیبی از الگوی مستقل با جت گروتینگ و شمع اختلاطی است. هرکدام از این الگوها متناسب با نیازهای پروژه مانند نیاز به قابلیت آب بندی، سطح آب زیرزمینی و نوع خاک انتخاب می شود.