اجرای دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی از صفر تا صد با فیلم

تا به حال در مورد دیوارهای دیافراگمی یا دیوار دوغابی شنیده‌اید؟! آیا می‌دانید بارت چیست و چگونه حفر می‌شود؟! دیواره دیافراگمی یک روش پایدارسازی گود است که در اجرای گودبرداری مترو‌ها بسیار پرکاربرد است. در این مقاله صفر تا صد اجرای دیوار دیافراگمی را زیر ذره‌بین می‌بریم تا به جواب تمام سوال‌های خود برسید. با ما در آکادمی عمران همراه باشید.

فیلم اجرای دیوار دیافراگمی

پیشنهاد می‌کنیم پیش از خواندن ادامه مقاله ابتدا فیلم زیر را مشاهده کرده تا با اجرای دیوار دیافراگمی بیشتر آشنا شده و این مقاله را با دید بهتری بخوانید.

دیواره دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟

اجرای دیوار دیافراگمی برای اولین بار در ایتالیا و در دهه 1950 میلادی به کار گرفته شد و از آن پس، از دیوارهای دیافراگمی به طور گسترده در نقاط مختلف دنیا استفاده شده است.

این روش عمدتا به منظور ایجاد پرده آب‌بند در عملیات سدسازی استفاده می‌شود.

اما کم و بیش در پایدارسازی دیواره گود نیز کارایی داشته و امروزه مخصوصا در ساخت ایستگاه‌های زیرزمینی مترو بیش از پیش کاربرد دارد. گاهی این روش در ترکیب با روش تاپ دان مورد استفاده قرار می‌‌گیرد.

در مقاله “ تاپ دان “ به طور کامل در مورد نحوه اجرای تاپ دان یا ساخت از بالا به پایین صحبت می‌کنیم.

به دلیل استفاده از دوغاب بنتونیت در اجرای دیوار دیافراگمی ، به آن دیوار دوغابی نیز گفته می‌شود.

دیوار دیافراگمی مانند سپرکوبی و شمع کوبی ، یک روش پایدارسازی گود دائمی است.

دیواره دیافراگمی می‌تواند جایگزین مناسبی به جای روش سپرکوبی باشد.

زیرا در صورتی که عملیات گودبرداری در منطقه وسیعی صورت گیرد و نوع زمین نیز سخت باشد، به دلیل سختی اجرای عملیات سپر کوبی، ممکن است روش دیواره دیافراگمی یک جایگزین مناسب باشد.

در این روش برای مهار رانش خاک دیواره گود از یک دیوار حائل بتن آرمه سراسری که دیواره دیافراگمی نامیده می‌شود، استفاده می‌کنند.

انتهای تحتانی دیواره دیافراگمی تا عمق معینی که آن را با محاسبه تعیین می‌کنند، در خاک کف گود فرو می‌رود تا دیوار بتواند به صورت یک المان طره‌ای عمل کند.

با استفاده از این روش می‌توان قبل از انجام عملیات گودبرداری، دیواره نگهبان خاک را اجرا کرد. این روش به ویژه در مواردی که کارهای ساختمانی در زیر تراز سطح آب‌های زیرزمینی انجام می‌شود کارایی بسیاری دارد.

ضخامت دیوار دیافراگمی معمولا در حدود 0.5 تا 1.5 متر و حداکثر عمق حفاری وابسته به نوع خاک و دستگاه مورد استفاده بین 10 تا 50 متر است.

این محدودیت عمق عموما ناشی از محدودیت امکانات دستگاه های حفاری است. با این وجود در ساخت سد ویلیتا در مکزیک، دیوارهای دیافراگمی تا عمق 90 متر را هم اجرا کرده‌اند.

می‌توان گفت که دیوارهای دیافراگمی ، روش تکامل یافته و پیشرفته‌تر روش سازه نگهبان شمع است. چون دیوار دیافراگرمی در طول‌های وسیع‌تری اجرا می‌شود، اجرای تعداد زیاد شمع‌ها به صرفه نبوده و بهتر است به صورت دیوار اجرا شوند.

به طور کلی اجرای دیوار دیافراگمی به صورت دو مرحله‌ای و یکی در میان اجرا می‌شود. ابتدا گودال‌هایی که به آن پانل گفته می‌شود، به صورت یکی در میان حفاری می‌شوند.

پس از جاگذاری قفسه آرماتور و بتن ریزی آن، قسمت‌های باقی مانده حفاری شده و پس از آرماتوربندی و بتن ریزی به هم متصل می‌شوند.

روش اجرای دیوار دیافراگمی ریزه‌کاری‌های بسیاری دارد که در ادامه آن‌ها را شرح می‌دهیم.

روش اجرای دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی

1. اجرای حفاری محل بارت به صورت یکی در میان
2. پر کردن دیواره بارت به وسیله بنتونیت
3. آماده سازی قفسه آرماتور و جاگذاری در بارت
4. بتن ریزی به وسیله لوله ترمی
5. تکرار مراحل 1 تا 4 برای قسمت‌های باقی مانده
6. اتصال مناسب بارت‎‌ها
7. انجام عملیات گودبرداری

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

1) اجرای حفاری محل بارت به صورت یکی در میان

جهت اجرای دیوار دیافراگمی، ابتدا محیط پیرامونی محل گود مشخص، گچ ریزی و فازبندی می‌گردد.

همانطور که گفتیم حفاری به صورت یکی در میان انجام می‌شود. این امر به این دلیل است که دیواره گود ریزش نکند. طول این حفاری حدود 4 تا 8 متر است ولی در زمین‌های سست این طول را کمتر در نظر می‌گیرند.

برای اجرای دیواره دیافراگمی ابتدا محل آن را با استفاده از دستگاه‌های حفاری ویژه نظیر هیدروفرز، بیل منقاری و گراب حفاری می‌کنیم.

هیدروفرز

هیدروفرز با استفاده از ناخن‌های حفار و تیغه حفار دورانی، خاک و سنگ را برش داده و با به کار بردن سیستم چرخش گل حفاری، مصالح حاصل از حفاری را به بیرون منتقل می‌کند. دستگاه هیدروفرز در انواع زمین‌های سست تا سنگی به کار برده می‌شود.

بیل منقاری (کِلَم شِل)

تصویری از بیل منقاری را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. از بیل منقاری تا یک عمق محدودی می‌توان برای حفاری استفاده کرد.

گراب

گراب مانند هیدروفرز یک قاب دارد ولی به انتهای آن یک بیل منقاری متصل شده است.

دیوار هادی

برای اجرای صحیح و مستقیم دیواره در امتداد قائم و جلوگیری از انحراف آن، پیش از شروع حفاری ابتدا دو دیوار هادی در دو طرف قسمت فوقانی دیوار اجرا می‌گردد.

ارتفاع این دیوارهای هادی چیزی در حدود یک تا دو متر و عرض هریک از آن‌ها در حدود 0.8 تا یک متر است.

طول گیرداری دیوار دیافراگمی

عمق حفاری دیوار دیافراگمی برابر است با عمق گودبرداری و طول گیرداری دیوار دیافراگمی است. طول گیرداری معمولا بین 0.25 تا 0.35 برابر عمق گود است.

شاید این سوال برایتان پیش بیاید که حفاری بارت چیست؟

به هر یک از قسمت‌های حفاری، پانل گفته می‌شود. پانل‌ها در اشکال مختلفی مانند T، L، I، U طراحی و اجرا می‌شوند.

ابعاد و شکل پانل‌ها به موارد زیر بستگی دارد:

• شرایط زمین منطقه
• عمق اجرای دیوار
• موقعیت اجرای پانل در سازه
• نوع تجهیزات حفاری

در شرایطی که طول این پانل‌ها زیاد باشد، هر کدام از این پانل‌ها باید به چند قطعه تقسیم شوند. طول این قطعات ماکزیمم به اندازه قسمت حفار دستگاه‌های حفاری است. به هر کدام از این قطعات بارت گفته می‌شود.

2) پر کردن دیواره بارت به وسیله بنتونیت

در هنگام حفاری بارت ها و برای حفظ پایداری جداره خاکی، آن‌ها را با گل حفاری (مخلوطی از آب و گل بنتونیت) به غلظت حدود ۵۰ کیلوگرم بنتونیت در یک متر مکعب آب، پر می‌کنند.

بنتونیت در انواع عملیات حفاری استفاده می‌شود. بنتونیت ها به دو دسته تقسیم بندی می‌شوند:

• بنتونیت‌های منبسط شونده یا بنتونیت‌های سدیم‌دار یا بنتونیت‌های سدیک
• بنتونیت‌های غیرمنبسط شونده یا بنتونیت‌های کلسیم دار

در حفاری معمولا از بنتونیت‌های سدیم دار استفاده می‌کنند. این نوع بنتونیت چندین برابر حجم معمولی خود آب جذب می‌کنند و منبسط می‌شوند، به گونه ای که حالت ژله‌ای، پلاستیکی و چسبنده می‌گیرند.

در بنتونیت‌های منبسط شونده، پوسته‌های سدیم بنتونیت به ذرات کلوئیدی تبدیل شده و در حدود ۱۵ تا ۳۰ برابر حجم اولیه منبسط می‌شوند.

این امر علاوه بر آب بندی دیواره‌ها، موجب پایدارسازی آن‌ها نیز می‌شود. درصد بنتونیت مصرفی در دوغاب گل بنتونیت چیزی در حدود ۲ تا ۵ درصد وزنی است.

در عملیات حفاری پس از وارد کردن بنتونیت، دیواره بارت را به صورت ژل پوشانده و همچنین ترک‌ها و شکاف‌های دیواره بارت را پر می‌کند.

با این کار از ریزش دیواره بارت جلوگیری می‌شود. نقش اصلی بنتونیت حفظ پایداری ترانشه حفاری شده در برابر فشارهای جانبی ناشی از آب‌های زیرزمینی، خاک و سرباره است.

پس از مدتی بنتونیت را خارج می‌کنند و از طریق لوله به داخل یک مخزن هدایت می‌شود تا پس از حذف ماسه و تصفیه، مجددا آن را به داخل دستگاه برگردانند.

به این نکته توجه کنید چاه‌های دایره‌ای شکل به دلیل قطر کم و عملکرد قوسی خاک در آن‌ها پایداری خوبی خواهند داشت اما در حفاری‌هایی که مقاطع مستطیل مانند دارند پایداری به وسیله گل بنتونیت تامین می‌‌شود.

3) آماده سازی قفسه آرماتور و جاگذاری در بارت

در مرحله بعد قفسه آرماتور را می‌سازند و با جرثقیل در داخل بارت قرار می‌دهند.

4) بتن ریزی به وسیله لوله ترمی

بتن ریزی در داخل بارت ها به وسیله لوله ترمی انجام می‌شود. ما در مقاله ” لوله ترمی “ در مورد بتن ریزی با لوله ترمی صحبت می‌کنیم و در اینجا به شرح مختصری از آن می‌پردازیم.

ترمی شامل یک قیف و یک لوله قائم بلند است، که این لوله بلند از اتصال چندین لوله با طول کوتاه حاصل می‌شود. سیستم قیف و لوله می باید کاملا آب‌بند باشد.

سر تحتانی لوله باید همیشه به اندازه 1 تا 1.5 متر در داخل بتن قرار داشته باشد و بتن جدید به درون لایه‌های بتن ریخته شده قبلی وارد شود.

با ادامه بتن ریزی، قیف و لوله را به تدریج به طرف بالا می‌کشند ولی سر تحتانی آن باید همیشه در داخل بتن قرار داشته باشد تا بتن در حال ریختن، مستقیما با آب تماس پیدا نکند.

در دیوارهای دیافراگمی بتن ریزی باید تا تراز روی دیوار هادی یا ارتفاع دیوار دیافراگمی ادامه یابد تا بتنی که دارای آلودگی است، در تراز بالاتر قرار گیرد و بعدا برای اتصال آرماتورهای تیر لبه دیوار، تخریب گردد.

با پیشرفت عملیات بتن ریزی، همانطور که گفتیم گل بنتونیت را به تدریج از بالای دیواره‌ای که در حال پرشدن با بتن است، با یک پمپ مکشی به درون مخازنی هدایت می‌کنند و معمولا پس از تصفیه و جداسازی آن از خاک و سنگ ناشی از حفاری، مجددا مصرف می‌کنند.

5) تکرار مراحل 1 تا 4 برای قسمت‌های باقی مانده

پس از انجام عملیات مرحله اول، مراحل 1 تا 4 را برای قسمت‌های باقی مانده انجام می‌دهیم. برای این امر، قسمت‌های باقیمانده را پس از حفاری بارت ها، آرماتوربندی و بتن ریزی می‌کنیم تا دیوار دیافراگمی تکمیل شود.

6) اتصال مناسب بارت ها

برای ایجاد اتصال مناسب بین بارت های مجاور هم و تامین پیوستگی نسبی بین آن‌ها پیش از بتن‌ریزی بارت های مرحله اول، لوله‌هایی را در دو طرف هر یک از دیوارک‌ها به صورت قائم کار می‌گذارند.

این کار باعث می‌شود دو طرف دیوارک‌ها در مرحله اول به صورت مقعر اجرا شوند. پیش از بتن ریزی مرحله دوم این لوله‌ها در می‌آیند تا لبه‌های دیوارک بعدی به صورت محدب شده و باهم درگیری داشته باشند.

هم‌چنین در هر دو مرحله بخش فوقانی بارت ها را بتن‌ریزی نکرده و آرماتورهای آن‌ها را به صورت انتظار باقی می‌گذارند.

پس از بتن ریزی بارت های مراحل اول و دوم با اجرای آرماتوربندی یکسره تیر افقی لبه، قسمت فوقانی همه بارت ها به هم دوخته شده و یکپارچه بتن‌ریزی می‌شود.

7) انجام عملیات گودبرداری

پس از اتمام اجرای دیوار دیافراگمی ، شروع به گودبرداری می‌کنند. دیوار دیافراگمی را می‌توانند به صورت مهارنشده و به صورت طره طراحی کنند.

اما ممکن است دیواره دیافراگمی را به صورت مهارشده نیز طراحی کنند. در این صورت، پس از انجام گودبرداری تا یک عمق معین، اولین ردیف مهارها را اجرا می کنند و سپس مراحل بعدی گودبرداری و مهارسازی را به همین ترتیب انجام می‌دهند و دیوار را به خاک پشت می‌دوزند.

همچنین ممکن است مهارها را در قسمت جلو دیوار به شمل مهار متقابل اجرا کنند.

برای مطالعه بیشتر در مورد اصول گودبرداری و تمام نکات آن به مقاله ” گود برداری “ سر بزنید.

آب بند کردن درز بین پانل‌ها و بارت ها

آب بند کردن درز بین پانل‌ها و بارت ها از روش‌های مختلفی امکان پذیر است. این روش‌ها عبارتند از:

• لوله درزبند (لوله ژوئن)
• بتن پلاستیک
• تیر پیش ساخته بتنی یا فولادی
• روش cws (coffrage avec waterstop) : در این روش پس از حفاری پانل در دو طرف آن غلاف فولادی که در برگیرنده واتراستاپ است نصب شده و سپس بتن‌ریزی انجام می‌شود.

دیوار دیافراگمی پیش ساخته

دیوارهای دیافراگمی را به صورت پیش ساخته نیز اجرا می‌کنند.

در دیوار دیافراگمی درجا بتن تازه، در تماس با خاک قرار گرفته که این امر موجب افت کیفیت بتن شده و سبب ناصافی شدید سطح دیوار دیافراگمی بتنی در تماس با خاک، که بعدا نمایان خواهد شد، می‌شود.

اما دیوار دیافراگمی پیش ساخته این مشکلات را نداشته و  از جمله مزایای دیگر دیوار دیافراگمی پیش ساخته می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• نمای ظاهری صافی دارند و نیازی به اجرای لایه‌های روکش ندارند.
• کیفیت بتن دیوار دیافراگمی بهتر است.
• آرماتورهای مصرفی در آن‌ها به نحو بسیار بهتری در جای خود قرار می‌گیرند.
• ضخامت این نوع دیوارها کمتر از نوع درجا (حتی تا ۳۰ درصد کمتر) است و ریخت و پاش مصالح ناشی از افزایش ضخامت و ناصافی سطح کار در آن‌ها وجود ندارد.
• بازشوها را با سهولت و در عین حال با دقت بیشتری می‌توان در آن‌ها اجرا کرد.
• آب‌بندی آن‌ها از آب‌بندی انواع درجا بهتر است.

دیوار دیافراگمی پیش تنیده پس کشیده

دیوارهای دیافراگمی را به صورت پیش تنیده پس کشیده نیز اجرا می‌کنند. می‌توان گفت که یکی از ابداعات در تکنیک دیوارهای دیافراگمی ، استفاده از دیوارهای پیش تنیده پس کشیده است.

در این نوع دیوار دیافراگمی، دیوار به وسیله کابل‌ها و تاندون‌ها پیش تنیده پس کشیده می‌شوند.

در این مقاطع میزان مصرف میلگرد کاهش یافته اما با این حال به دلایل گران‌تر بودن تاندون‌ها، هزینه بیشتر اجرا و نیز طراحی سازه باعث شده که استفاده از دیوار دیافراگمی پیش تنیده پس کشیده گسترش نیابد.

مزایا و معایب دیوار دیافراگمی

مزایای دیواره دیافراگمی

• ارتعاش کم، سر و صدای آزاردهنده کم، صلبیت بالا و تغییرشکل‌های نسبی کم دیوار
• قابلیت تنظیم ضخامت و عمق دیوار
• قابلیت آب بند نمودن مناسب
• امکان استفاده از آن به عنوان سازه دائمی
• مجموعه دیوارهای دیافراگمی و پی گسترده یک قسمت سازه‌ای واحد را می‌سازنند که دیوارهای دیافراگمی می‌توانند به عنوان پی‌های عمیق عمل کنند.

معایب دیواره دیافراگمی

• در احجام کم هزینه اجرای کار بسیار زیاد است.
• در این روش دستگاه‌های حفاری مربوطه نیاز به فضای کار زیادتری دارند و در صورتی که از نظر فضای دو طرف دیواره محدودیت داشته باشیم، اجرای کار ناممکن خواهد بود و یا اینکه به سختی صورت می‌گیرد.
• در این روش به دستگاه‌های حفاری ویژه و نیروهای با تخصص بالا برای کار با این دستگاه‌ها نیاز است.
• دیواره دیافراگمی، برای گودهای با طول یا عمق کم، می‌تواند از نظر هزینه و زمان اجرای کار نامناسب باشد.
• یکی از معایب دیوار دیافراگمی درجاریز این است که بتن تازه در تماس با خاک است، این امر موجب افت کیفیت بتن و ناصافی دیواره دیافراگمی می‌شود که بعدا نمایان است.

برای اینکه با تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان آشنا شوید پیشنهاد می‌کنیم حتما به آموزش اجرای ساختمان سر بزنید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری