حفاری محل نصب اجزای قائم باربر در روش تاپ-داون

روش ساخت بالا-پایین یک روش اجراست که از گام‌های مختلفی نظیر حفاری برای نصب اعضای باربر قائم، نصب اعضای باربر قائم، اجرای سقف به عنوان عضو باربر جانبی و غیره تشکیل شده است؛ هر کدام از بخش‌های اجرا دارای نکاتی است که به فراخور شرایط هر پروژه ممکن است متفاوت باشد. نوشته‌ی حاضر قصد دارد که به تشریح بخش‌های مختلف اجرای سازه به روش بالا-پایین بپردازد؛ در بخش اول، حفاری محل نصب اجزای قائم باربر مورد بررسی قرار گرفته است. محتوا و منبع این مقاله از کتاب تاپ داون تامین شده است.

انواع حفاری محل نصب اجزای قائم باربر در روش تاپ-داون

حفاری محل نصب اجزای قاوم باربر، شامل ستون‌ها و دیوارهای حائل مدفون، اولین گام در اجرای سازه به روش تاپ-داون است. برای حفر چاه و یا ترانشه‌ی مورد نظر می‌توان از یکی از دو روش دستی و یا ماشینی استفاده کرد؛ در ادامه هر کدام از این دوروش حفاری، توضیح داده خواهد شد.

1- حفاری دستی در روش بالا-پایین

منظور از حفاری دستی برای حفر کحل نصب اعضای قائم باربر، استفاده از نیروی انسانی و ادوات حفاری دستی مانند بیل، کلنگ، چکش‌های حفاری برقی و یا بادی و چرخ جاه دستی و یا برقی است؛ حفاری به روش یادشده یکی از ابتدایی‌ترین روش‌های حفاری بوده و به دلیل عدم نیاز به دستگاه‌های حفاری پیشرفته و همچنین ارزان‌بودن نیروی انسانی، مورد اقبال بیشتری قرار گرفته است. در روش اجرای تاپ-ئاون با حفاری دستی می‌توان چاه و یا گالری احداث کرد که نکات مربوط به هر کدام در ادامه آمده است.

1-1- چاه

برای اجرا و نصب ستون‌ها و یا دیوارهای حائل می‌توان از حفاری به روش دستی استفاده نمود؛ از مزایای حفاری دستی این است که می‌توان مقطع چاه را به شکل دلخواه درآورد. از نکات مهم حفاری دستی، تامین پایداری دیواره‌ی چاه و حفظ ایمنی مقنی است. برای منظور توصیه می‌شود که دیواره‌‌های چاه با روش‌های متناسب نظیر کول‌گذاری پایدار شوند. استفاده از حفاری دستی در زمین‌هایی که دارای خاک ریزشی هستند و یا آب زیرزمینی در تراز بالایی قرار دارد، به هیچ عنوان توصیه نمی‌گردد.

مسأله‌ی اصلی در حفاری چاه، موقعیت و مقطع چاه نسبت به موقعیت ستون در پلان است. در ستون‌های میانی، چاه به صورت هم‌محور با ستون اجرا می‌گردد و مقطع آن اهمیت زیادی ندارد؛ فقط بایستی به نحوی اجرا گردد که رواداری‌های نصب ستون به خوبی رعایت شود. اما در ستون‌های کناری مقطع چاه اهمیت پیدا می‌کند, زیرا ستون باید به خاک تکیه داده تا بتواند نقش باربر جانبی را نیز ایفا کند. در چاه‌های کناری، ستون و چاه هم‌محور نیستند. با توجه به اینکه انتهای چاه‌های کناری می‌بایستی تخت بوده تا ستون بتواند به خاک بچسبد، این چاه‌ها به جای دایره‌ای به صورت نعل اسبی حفاری می‌گردند.

1-2- گالری

گالری‌ها حفرات افقی هستند که به منظورهای مختلف در خاک حفر می‌شوند. در اجرای سازه با روش تاپ-داون، اغلب برای دسترسی به چاه‌ها و یا ایجاد جان‌پناه برای نفراتی که وظیفه‌ی نصب ستون و یا بتن‌ریزی ذاخل چاه را بر عهده دارند از گالری استفاده می‌شود. حفر گالری به صورت دستی دارای خطرات زیادی است و باید توسط مقنی‌های خبره اجرا گردند؛ برای این منظور باید تا حد امکان، ابعاد گالری را کوچک در نظر گرفت.

2- حفاری ماشینی در روش تاپ-داون

برای استفاده از ماشین‌آلات حفاری در روش تاپ-داون، بسته به الگوی اجرای روش، انواع مختلفی را می‌توان متصور بود. برای حفاری با الگوی متعارف، باید از تجهیزاتی استفاده نمود که بتوانند حفاری ترانشه را انجام بدهند؛ اما اگر از روش بومی (ایرانی) استفاده شود، تجهیزاتی مورد نیاز هستند که بتوانند حفاری چاه را انجام دهند؛ از طرفی ماشین‌های حفاری دارای ابعاد نسبتا بزرگی هستند و امکان استفاده از آن‌ها باید با توجه به شرایط خاص هر پروژه بررسی گردد؛ پرکاربردترین ماشین‌آلات حفاری در روش تاپ-داون در ادامه آورده شده است.

2-1- ماشین‌های حفار شمع (Pile Boring Machine)

در این دستگاه‌ها، با چرخش یک مته‌ی حفاری، چاه در زمین حفر شده ئو با چرخش جهت عکس دستگاه، خاک حفاری‌شده از داخل چاه خارج می‌گردد. قطر مته‌های حفاری، تعیین‌کننده‌ی قطر چاه هستند؛ قطر و طول حفاری‌شده توسط این دستگاه می‌تواند به ترتیب تا 4 و 120 متر برسد.

اگر که جنس خاک محل، ریزشی بوده و یا سطح آب زیرزمینی بالا باشد، و یا اینکه شرایط ژئوتکنیکی پیچیده باشد، قبل از حفاری از غلاف‌های فولادی استفاده می‌شود؛ پس از فروغلتاندن غلاف‌ها در زمین، حفاری با ماشین در داخل غلاف انجام می‌گردد. در حالت کلی با استفاده از دستگاه حفاری، خاک نسبت به حفاری چاه به صورت دستی، بیشتر دستخورده می‌گردد.

2-2- چنگک‌های مکانیکی یا هیدرولیکی (Hydraulic or Mechanic Grabs)

برای اجرای دیوارهای دیافراگمی و یا حفر ترانشه باید از دستگاه‌های مناسب برای این کار استفاده نمود. برای این کار بهترین دستگاه، چنگک‌های مکانیکی و یا هیدرولیکی است؛ چنگک در واقع یک قطعه یا ماژول است که می‌تواند از یک جرثقیل یا هر ماشین هیدرولیک دیگری معلق شود.

چنگک‌ها اغلب دو فک تاشو دارند که با باز و بسته شدن در راستای افقی همانند یک چنگک، می‌توانند خاک را کنده و حمل نماید. حداکثر عمق حفاری چنگک‌ها بستگی به ظرفیت جرثقیل دارد اما عمق‌های حفاری متداول تا 70 متر است. بسته به ابعاد ماژول چنگک، ضخامت پنل حفاری از 60 تا 150 سانتی‌متر و طول آن از 240 تا 420 سانتی‌متر می‌تواند متغیر باشد.

2-3- هیدرومیل یا هیدروفرز (Hydromill or Hydrophraise)

نوع دیگری از ماشین‌ها که قادرند ترانشه‌های مستطیلی شکل حفر کنند، دستگاه‌های هیدرومیل یا هیدروفریز می‌باشند. در واقع هیدرومیل یا هیدروفریز همانند چنگک یک ماژول است که از جرثقیل معلق می‌شود. این دستگاه با چرخش دو چرخ حفاری در امتداد قائم می‌تواند همزمان با انجام حفاری، با مکانیزم خلاء و مکش، تخلیه خاک به بیرون از ترانشه را نیز انجام دهد. هیدرومیل‌ها می‌توانند تا عمق حداکثر 250 مترحفاری کنند. همانند چنگک‌های مکانیکی و هیدرولیکی، ضخامت و طول پنل‌های حفاری وابسته به ابعاد ماژول، هیدرومیل است که به ترتیب از 60 تا 200 سانتی‌متر و از 260 سانتی‌متر تا 320 سانتی‌متر متغیرند.