سپرکوبی یا شیت پایل چیست ؟ صفر تا صد روش اجرای سپر کوبی
تا به حال در مورد سپرکوبی شنیده‌اید؟! آیا با انواع روش‌های اجرایی آن آشنایی دارید؟! سپر کوبی یکی از روش‌های پایدار سازی گود به خصوص در مناطق دریایی است. به سپرها، شیت پایل یا شمع صفحه ای نیز می‌گویند.
دلیل این نامگذاری شکل ظاهری سپرها است که در این مقاله با صفر تا صد آن‌ها آشنا خواهید شد. تا انتهای این مقاله با ما در آکادمی عمران همراه باشید تا به جواب تمام سوال‌های خود در مورد سپرکوبی یا شیت پایل کوبی برسید.
فیلم معرفی پایدار سازی گود به روش سپر کوبی
پیش از خواندن ادامه مقاله ابتدا فیلم زیر را مشاهده کنید تا با روش سپرکوبی یا شیت پایل بیشتر آشنا شوید.
سپرکوبی یا شیت پایل چیست؟
در پایدار سازی گود به روش سپرکوبی، سپرهای فلزی، چوبی یا بتنی با استفاده از دستگاه سپرکوب به داخل زمین کوبیده می‌شوند. به این سپرها، شمع های صفحه ای نیز می‌گویند.
ارتفاع سپرها برابر است با عمق گود به اضافه طولی از سپر که داخل زمین فرو می‌رود. فرو رفتن سپر به داخل زمین جهت تامین طول مهاری است.
پس از سپرکوبی، خاک جلوی آن‌ها را خالی می‌کنند و عملیات گودبرداری را انجام می‌دهند. سپرها به وسیله مقاومت و سختی خمشی خود، رانش خاک را تحمل می‌کنند.
سپرها اگر به صورت یک صفحه مسطح باشند، بر اثر کوبیده شدن و به دلیل شعاع ژیراسیون کم، به راحتی دچار کمانش می‌شوند.
همچنین به دلیل کم بودن اساس مقطع و ممان اینرسی صفحات مسطح، مقاومت خمشی کمی دارند و نمی‌توانند فشار رانشی خاک را پس از انجام گودبرداری، تحمل کنند.
موج دار کردن صفحات فلزی سبب افزایش زیاد شعاع ژیراسیون، اساس مقطع و ممان اینرسی صفحات می‌شود.
متداول‌ترین این مقاطع شامل مقطع U، مقطع Z و مقطع خطی هستند.
سپرهای فلزی به صورت قطعاتی با طول‌های محدود وجود دارند. دو انتهای آن‌ها، مطابق تصویر فوق شکل خاصی دارند که از طریق آن‌ها می‌توان سپرها را به یکدیگر متصل کرد. اتصال آن‌ها به صورت نری و مادگی است.
اگر قفل و بست بین سپرهای فلزی خوب صورت گرفته باشد این سپرهای فلزی می‌توانند به طور موثری عمل آب‌بندی را نیز انجام دهند.
در خاک‌های رسی که نفوذپذیری کمی دارند، نیازی نیست که سپرها به صورت کاملا آب‌بند به یکدیگر متصل شوند.
از طرف دیگر اگر سپرها در خاک‌های ماسه‌ای به کار روند که نفوذپذیری بالایی دارند، هرگونه شکاف بین سپرهای فلزی منجر به نشت آب می‌گردد.
طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه
نشت آب باعث شست و شو ذرات خاک پشت سپرهای فلزی شده و در نهایت باعث ایجاد نشست در محیط اطراف می‌شود.
از جمله کاربردهای روش سپرکوبی یا شمع های صفحه ای عبارتند از:
- دیوار حائل
- سپرکوبی در رودخانه و پایداری سازی خاکریز رودخانه‌ها
- پایدارسازی کانال‌ها
- پایدارسازی سازه‌های آبی
- نهرهای زهکشی
- دریچه‌های دریایی
- حوضچه خشک
در سپرکوبی ترانشه‌ها، ابتدا در طرفین گود سپرهایی را می‌کوبیم و سپس عملیات خاکبرداری را شروع می‌کنیم.
پس از آنکه عمق خاکبرداری به حد کافی رسید، معمولا به دلیل اساس مقطع و ممان اینرسی نسبتا کم سپرها، در کمرکش آن‌ها، تیرهای پشت بند افقی را نصب می‌کنیم.
سپس قیدهای فشاری افقی یا دستک‌هایی را در راستای عمود بر صفحه سپرها، به این پشت‌بندهای افقی وصل می‌کنیم.
در گودهای با عرض کم، فاصله بین پشت بندهای افقی دیواره‌های دو طرف گود، کم و به اندازه عرض گود است. به همین دلیل آن‌ها را با استفاده از دستک‌های فشاری افقی عمود بر دیواره دو طرف گود مهار می‌کنند.
در گودهای با عرض زیاد، معمولا از اعضای نگهدارنده مایل برای مهار پشت‌بندهای افقی استفاده می‌کنند. پای تحتانی این اعضای مایل را با اجرای فونداسیون‌هایی در خاک، مهار و تثبیت می‌کنند. این امر مشابه اجرای عضو مایل در سازه نگهبان خرپایی است.
همچنین، در حالتی که از اعضای نگهدارنده مایل برای مهار پشت‌بندهای افقی استفاده می‌کنیم، می‌توانیم ابتدا خاکبرداری را با شیب ایمن اجرا کرده و پس از اجرای مهارهای مایل، خاکبرداری قسمت زیر مهارهای مایل را انجام دهیم.
انواع سپرها در شیت پایل
1) سپر فلزی
سپرهای فلزی را در مواقعی می‌توان به کار برد که خاک سست و ناپایدار است و ریزش جداره گود بلافاصله پس از انجام عملیات گودبرداری بسیار محتمل است. زمین‌های ماسه‌ای سست و روان از جمله این خاک‌ها هستند.
در این گونه موارد باید پیش از گودبرداری، سپرهای فلزی را به داخل زمین کوبید. همچنین در زمین‌های آبدار روش سپرکوبی موجب آن می‌شود که عملیات سپرکوبی ، علی رغم وجود آب در پشت سپرها امکان پذیر باشد.
به علاوه، سپرها در عین حال که رانش خاک را تحمل می‌کنند، توان جلوگیری از ورود آب به داخل گود و نیز تحمل فشار هیدرواستاتیکی آب را نیز دارند.
به همین علت است که در مناطق کنار دریاها که معمولا با خاک‌های ماسه‌ای و سطح بالای آب‌های زیرزمینی روبرو هستیم، استفاده از روش سپرکوبی بسیار متداول است.
یکی دیگر از مزایای استفاده از این نوع سپرها در این زمین‌ها، سهولت کوبیدن آن‌ها به دلیل سستی خاک است.
معمولا برای برپاسازی و استقرار سپرهای فلزی و حفظ حالت قائم در آن‌ها، به یک قاب یا داربست هادی با راهنما (مانند دیوارهای هادی در دیوار دیافراگمی و سپرهای شمع ریزی) نیاز است.
این قاب را معمولا از الوارهای چوبی یا پروفیل‌های فولادی با مقاطع بزرگ می‌سازند. برای بلند کردن سپرها و جای دادن آن‌ها در بین پشت بندهای هادی، از جرثقیل استفاده می‌کنند.
در لبه این سپرها، سوراخ‌ها یا قطعات اتصال ویژه‌ای برای بلند کردن آن‌ها تعبیه می‌کنند. سپرهای فلزی را می‌توان با استفاده از انواع چکش‌های ضربه‌ای بادی به درون خاک فرو کرد.
کلاهک سر سپر برای آن است که بر اثر کوبیدن سپر، صدمه‌ای به آن وارد نشود و همچنین می‌توان این کلاهک‌ها را به سادگی بر روی سپر نصب کرده یا از آن جدا کرد.
2) سپر چوبی
سپرهای چوبی برای پایدار سازی موقت دیواره‌هایی با عمق کم، طول کم و سربار سبک مناسب هستند. البته در این گونه موارد اگر نفوذ آب یک عامل مهم و حیاتی باشد، استفاده از سپر چوبی راهکار درستی نیست.
نحوه اتصال سپرهای چوبی به صورت مختلفی از جمله نری و مادگی است.
3) سپر بتنی
سپرهای بتنی به صورت پیش ساخته تولید می‌شوند و معمولاً به صورت نری و مادگی به یکدیگر متصل می‌گردند. سپر بتنی معمولا جهت پایدارسازی دائم خاکریز رودخانه‌ها، کانال‌ها و سازه‌های آبی دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مراحل پایدار سازی گود به روش سپر کوبی با سپرهای فلزی
- مشخص کردن محدوده گود با نقشه برداری (میخ کوبی و گچ ریزی محدوده)
- کوبیدن سپرهای فلزی به درون خاک به وسیله ضربه زدن و یا ارتعاش استاتیکی در محیط گود (فضای کافی باید در اطراف گود برای حرکت دستگاه سپرکوب وجود داشته باشد.)
- انجام مرحله اول گودبرداری به عمق 2 تا 3 متر بسته به نوع خاک و فشار هیدرواستاتیک آب (کمتر از عمق بحرانی)
- قرار دادن پشت بندهای فرعی در مکان مناسب خود و نصب قیدهای فشاری به صورت افقی
- ادامه گودبرداری در مرحله بعدی
- تکرار مراحل 3 و 4 تا رسیدن به عمق مورد نظر
- تکمیل گودبرداری و آغاز ساخت پی ساختمان
- ساخت دیوارهای داخلی زیرزمین، برچیدن قیدهای فشاری به صورت مرحله به مرحله و ساخت سقف طبقات
- تکمیل طبقات زیرزمین
- بیرون کشیدن سپرهای فلزی از خاک
انواع روش های شیت پایل یا شمع صفحه ای
1) سپرهای مهار نشده
در این حالت نه خاک پشت سپر مهار شده و نه جلوی سپر توسط سازه‌ای مهار شده است.
2) سپرهای فولادی مهار شده در خاک پایدار پشت آن‌ها
در این روش به وسیله دریل واگن در سپر سوراخ‌هایی ایجاد می‌کنند و به روش‌های نیلینگ یا انکراژ خاک پشت سپر را مهار می‌کنند.
برای مطالعه بیشتر در مورد روش‌های نیلینگ و انکراژ و روش اجرای آن‌ها به مقالات ” نیلینگ “ و ” انکراژ “ سر بزنید.
3) سپرها با دستک‌های فشاری
معمولا به دلیل اساس مقطع و ممان اینرسی نسبتا کم سپرها از تیرهای پشت‌بند افقی و قیدهای فشاری کمک گرفته می‌شود.
سپرها با دستک‌های فشاری از نظر سیستم و رفتار سازه‌ای، شباهت زیادی با سپرهای فولادی ویژه ترانشه‌ها دارند.
جنس آن‌ها می‌تواند فولادی، بتنی یا از هر جنس سازه‌ای دیگری باشد. سپرهای با دستک‌های فشاری، از نظر سیستم و رفتار سازه‌ای، جزء سپرهای مهار شده از جلو محسوب می‌شوند.
همچنین، سپرهای با دستک‌های فشاری را می‌توان نوعی از سازه‌های نگهبان مهار متقابل به حساب آورد.
بدین منظور، به مرور که کار حفاری را انجام می‌دهیم، مهارهای افقی را در بین سپرهای کوبیده شده دو طرف نصب می‌کنیم.
برای مطالعه بیشتر در مورد روش مهار متقابل به مقاله ” استرات چیست “ مراجعه کنید.
4) سپر کوبی پله ای یا مرحله به مرحله
از روش سپرکوبی پله ای یا مرحله به مرحله ، هنگامی استفاده می‌کنیم که در اعماقی از زمین، به سنگ برخورد کنیم یا اجرای یک ردیف سپرکوبی از نظر تحمل رانش خاک یا آب‌بندی کافی نباشد.
مزایا و معایب روش سپر کوبی در گودبرداری
• مزایای سیستم سپرکوبی
- سرعت اجرای کار مناسب است.
- درجه ایمنی کار زیاد است.
- برای اجرای کانال‌ها و ترانشه‌ها، به ویژه با طول‌های زیاد، مناسب است.
- برای زمین‌های سست و نیز زمین‌های آبدار مناسب است.
- قابلیت آب بندی مناسب دارد.
- قابلیت استفاده مجدد از سپرهای فلزی وجود دارد.
• معایب روش سپرکوبی
- در این روش به دستگاه‌های سپرکوب ، که به هر حال یک دستگاه ویژه است، نیاز است.
- این روش نسبت به روش‌های ساده‌تر، به نیروهایی با تخصص بالاتر نیاز دارد.
- دستگاه‌های سپرکوب ، به جای کافی برای اجرای کار نیاز دارند.
- سر و صدای آزاردهنده در حین عملیات ضربه زدن باعث محدود شدن کاربرد این روش در مناطق شهری می‌گردد.
- سخت بودن کوبیدن سپرها درون خاک سفت یا خاک‌هایی که حاوی قلوه سنگ هستند.
- امکان آب بند نمودن به صورت کامل وجود ندارد و در موارد خاص انجام عملیات آب‌بندی و تزریق جهت جلوگیری از نشت آب ضروری است.
- سختی خمشی کمتر نسبت به شمع‌های نگهبان یا دیوار دیافراگمی دارد.
- احتمال ایجاد نشست در خاک‌های ماسه‌ای مجاور در حین عملیات ضربه زدن یا برچیدن سپرهای فلزی وجود دارد.
برای اینکه با تمام نکات و ریزه کاری‌های نازک کاری ساختمان آشنا شوید توصیه می‌کنیم پکیج صفر تا صد اجرای ساختمان را از دست ندهید.
مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران
مقاله کامل و خوبی بود. ممنون از اقای مهندس
سلام
ممنون از لطف شما
خوشحالیم که این مقاله برای شما مفید بوده