گود برداری اطراف منزل تاریخ حلبییان

ساختمان تاریخی حلبییان در مجاورت پروژه ی فرهنگی حافظ واقع شده که این ساختمان شامل دو سمت شمالی و غربی کاملاً همجوار این پروژه می باشد. این بنا که از بناهای تاریخی اصفهان بوده و تحت پوشش سازمان میراث فرهنگی است، از مصالح خشت و گل و سقف های تیر چوبی و در دو طبقه ساخته شده است. این بنا قدمتی بیش از یکصد سال داشته و دارای ارزش تاریخی و فرهنگی برای شهر اصفهان می باشد. همجواری با پروژه ی فرهنگی حافظ باعث شده است در دو ضلع شمالی و غربی این بنا گودبرداری به عمق 5/8 متر صورت گیرد. این مقاله به نحوه ی مهارت بندی، اجرای سازه های نگهبان و مراحل گود برداری پرداخته است. در این گود برداری خوشبختانه با تدابیری که به کار برده شد علاوه بر این که گود برداری در اطراف این بنا به انجام رسید، هیچ گونه آسیبی نیز به این بنای با ارزش وارد نشد. طراحی سازه نگهبان، مراحل اجرا و سرپرستی کارگاه به عهده نویسنده این مقاله بوده است.
بنای دو طبقه حلبییان با مصالح خشتی با زیربنای حدود 330 متر مربع متعلق به خانواده حلبییان که در آن ساکن می باشند، در خیابان حافظ اصفهان واقع شده است.
این بنا تحت حمایت سازمان میراث فرهنگی و در فاصله حدود250 متری شرق مسجد شیخ لطف اله قرار دارد.
همان طور که در شکل شماره ی 1 نشان داده شده است بنای تاریخی حلبییان در دو قسمت ساختمان دو طبقه ای و ساختمان یک طبقه ای بنا شده و با پروژه فرهنگی حافظ همجوار می باشد. گودبرداری در کنار بناهایی با مصالح بنایی دارای حساسیت خاص خود بوده؛ به دلیل این که این گونه بناها دارای اسکلت ساختمانی نمی باشد غالباً گودبرداری منجر به آسیب دیدگی این گونه بناها خواهد شد. در این گونه موارد در صورتی که بنا ارزش تاریخی داشته باشد لازم است تدابیر ویژه ای در جهت حفظ بنا به کار برده شود چرا که آسیب های جرئی حتی در نشست های کم یا بروز ترک در دیواره ها و کف می تواند آسیب های بسیار جدی به بنا وارد نماید.
موقعیت بنای تاریخی حلبییان و همجواری آن با پروژه ی فرهنگی حافظ که با دو طبقه زیرزمین اجرا می گردد، باعث شده است گودبرداری در دو سمت شمالی و غربی آن به عمق 5/8 متر و کاملاً همجوار با این بنا اجرا گردد. گودبرداری در دو وجه عمود بر همدیگر و وزن زیاد دیوارهای بار بر ساختمان که دقیقاً بر لبه ی گود قرار خواهد گرفت بر حساسیت این گودبرداری می افزاید. علاوه بر موارد اشاره شده حفاری های اولیه در این منطقه حاکی از وجود خاک دستی فوق العاده ضعیف از عمق های 5/1 متری الی 5/4 متری از سطح زمین بوده و همچنین وجود تعداد زیادی چاه های فاضلاب قدیمی پر شده با نخاله های ساختمانی در اطراف این بنا حساسیت گودبرداری را دو چندان نمود.

مطالعات ژئوتکنیک انجام گرفته بر روی زمین پروژه فرهنگی حافظ مشتمل بر پنچ گمانه از شماره های 3 الی 8 بوده که متأسفانه برخوردی ضعیف با این مطالعات باعث شده که اطلاعات کاملی از وضعیت ژئومکانیکی خاک محل و مشخصات لایه بندی خاک به دست نیاید. در هر صورت لایه بندی زمین بر اساس مطالعه انجام شده به شرح ذیل ارائه شده است.
- از سطح زمین تا عمق 2 متر خاک دستی
- 2 تا 3 متر رس قهوه ای همراه با سیلیت
- 3 تا 6 متر ماسه بادی سبز رنگ و سست همراه با رس (این لایه فقط در یک ناحیه به صورت خطی مشاهده شد و در بقیه مکان ها رس قهوه ای روشن دیده می شد)
- 6 تا 8 متر رس قهوه ای روشن همراه با سیلیت و لای
- 8 تا 9 متر شن و ماسه رسی متراکم
- 9 تا10 متر ماسه بادی همراه با قلوه سنگ
- 10 تا13 متر شن و ماسه سیمانته همراه با رس (لایه اصطلاحاً سُبرد اصفهان که در نیمه ی جنوبی پروژه دور منطقه مورد مطالعه این مقاله در عمق 8 الی 9 متری مشاهده شد)
- 13 تا 15 متر شن و ماسه همراه با لای و فانگلو مرا
- 15 تا 17 متر ماسه بادی همراه با لای
- 17 تا 25 متر شن و ماسه همراه با لای و فانگلومرا
لایه بندی اشاره شده در فوق استنباط شده از گمانه های حفر شده در سطح کل پروژه می باشد در صورتی که مراحل خاکبرداری نشان از وضعیت به هم ریختگی در لایه های آبرفت منطقه داشت. آزمایش برش مستقیم در 3 نقطه صورت داده شده که نتایج آن به شرح ذیل می باشد.

شماره ی گمانه	عمق نمونه متر	نشانه گروهی خاک	پارامترهای مقاومت برش خاک	روش آزمایش
چسبندگی) )	زاویه اصطکاک داخلی
BH-3 BH-7 BH-7	7 13-12 5/17-17	CL-ML SP-SM SP-SM	22/0 15/0 4/0	12 23 31	تند تند تند

مطالعات ژئوتکنیک سایر مشخصات مکانیکی را به شرح ذیل اشاره نموده است.

شماره گمانه	عمق نمونه (متر)	وزن مخصوص طبیعی )	ضریب پواسون	ضریب ارتجاعی خاک( )
BH-3 BH-7	7 12	1880 1850	35/0 3/0	300 300

با توجه این که تعداد آزمایشات انجام شده کم و روش آزمایشات نیز به روش تند انجام گرفته بود مقادیر ذیل جهت انجام محاسبات بعدی ملاک عمل قرار گرفت.

زاویه اصطکاک داخلی(درجه)	چسنبدگی )	وزن مخصوص طبیعی )	ضریب پواسون
23	15/0	1850	3/0

بر اساس پارامترهای منظور شده برای خاک محل، مشخصات گودبرداری و سربار مرده ی موجود که همان وزن ساختمان می باشد، آنالیز پایداری توسط نرم افزار Geo slope صورت گرفت نتایج بر اساس شکل های شماره ی 2 و3 حاکی از آن بود که دیواره ی گود با ضریب اطمینان معادل 61/0 ناپایدار بوده و در صورت خاکبرداری لغزش محتمل خواهد بود. لذا بر اساس اطلاعات اخذ شده و ساپورت های تیر ورق موجود در کارگاه فواصل مناسب جهت به دست آوردن ضریب اطمینان بالای 2/1 به دست آمد.
نتایج به دست آمده نشان از آن داشت که در صورتی که هر دو ضلع شمالی وغربی ساختمان همزمان خاکبرداری شود ضریب اطمینان پایداری دیواره گود بسیار کم شده و ریزش دیواره و ساختمان حلبییان تقریباً حتمی می باشد. لذا این مطالعه فواصل مناسب برای اجرای سایورت ها و دو مرحله ای کردن خاکبرداری اطراف بنای تاریخی حلبییان را نتیجه داد.

اجرای سایورت ها ی فلزی هر چند بر اساس نتایج به دست آمده از آنالیز پایداری گود و به دست آوردن ضریب اطمینان لازم جهت انجام گودبرداری است ولیکن حساسیت بنا و وجود خاک دستی و همچنین چاه های فاضلاب متعدد پر شده با نخاله های ساختمانی این اطمینان را جهت کنترل نشست های هرچند کم زیر پی ساختمان به طراح نخواهد داد. لذا به منظور مهار کردن ساختمان و کنترل جزئی ترین نشست های بایستی تدبیر دیگری اندیشیده می شد.
مطلب بسیار مهمی که در بروز نشست های ساختمان های مجاور گود مطرح است حذف شدن فشار جانبی (σ_2) خاک واقع شده در زیر پی ساختمان است. با حذف تنش جانبی خاک المان خاک از حالت نمونه خاک سه بعدی به نمونه خاک تک محوری تبدیل شده و این باعث کاهش شدید ظرفیت باربری خاک و همچنین بروز نشست خواهد شد. شکل 4 المان کنار گود و زیر پی ساختمان را قبل و بعد از گودبرداری نشان می دهد.
بر اساس روابط ارائه شده توسط هانسون (1970) در صورتی که پی بر روی زمین مسطح قرار گیرد، میزان ظرفیت باربری زمین در حالت بار قائم بر اساس رابطه ذیل که رابطه ی شناخته شده است به دست خواهد آمد:

در صورتی که اگر پی ساختمان بر لبه گود قرار گیرد مقدار ظرفیت باربری زمین از رابطه دیگری به شرح ذیل به دست می آید:

با مقایسه دو رابطه فوق الذکر افت شدید ظرفیت باربری زمین زیر پی در صورتی که کنار آن گودبرداری صورت گیرد مشاهده می شود . برای مورد مطالعه حاضر، در حالت اول مقدار 53/2 کیلوگرم بر سانتی متر مربع به دست آمده و در حالت خاکبرداری شده این مقدار به کم تر از یک چهارم یعنی 58/0 کیلوگرم بر سانتی متر مربع کاهش یافته است. پس در مراحل طراحی و اجرای گودبرداری این مطلب بسیار مهم باید مد نظر طراح و مجری بوده و تدابیر لازم به منظور جبران آن اندیشیده شود. نشست های به وجود آمده برای پی ساختمان مجاور گود نیز بر همین اساس افزایش چشمگیری داشته و حتی این نشست ها می تواند عاملی برای تخریب بنا گردد.
مطالعه فوق نشان دهنده ی دو عامل اصلی برای تخریب بنای کنار گود می باشد اول کاهش ظرفیت باربری خاک زیر پی ساختمان در مجاورت گود و بریده شدن خاک، دوم ایجاد نشست های بیش از حد مجاز و بروز تنش های ناخواسته درون سازه و تخریب آن. در صورتی که بتوان هر دو عامل تخریب را در هر گودبرداری شناسایی و با آن مقابله نمود می توان گود برداری را با موفقیت و بدون حادثه و خسارت به پایان رساند.

به سادگی به کمک روابط ریاضی و یا نرم افزاهای کامپیوتری نظیر FLAC یا Plaxis می توان نشست ساختمان در اثر گودبرداری را اثبات و برآورد کرد. حال با توجه به این مطلب، در صورتی که بتوان تنش حذف شده در اثر خاکبرداری را بازسازی کرد، از نشست پی ساختمان نیز تا حدود بسیار زیادی جلوگیری خواهد شد.
به منظور برآورده کردن مطلب فوق و کمک به پایداری بنای تاریخی حلبییان قبل از شروع عملیات خاکبرداری سازه تحکیم کننده به شرح و ترتیب زیر و شکل شماره ی 5 اجرا گردید.

1- اجرای تیر بتنی مسلح، طراحی شده بر اساس لنگر و پیچش
2- اجرای صفحه ستون بر روی تیر به منظور اجرای خرپای فوقانی و صفحه ستون در کف تیر به منظور اتصال به سایورت های سازه نگهبان
3- اجرای خرپای فلزی بر روی تیر بتنی با فاصله 10 سانتی متر از دیواره بنای تاریخی
4- اجرای دیوار آجری مابین خرپای فلزی و دیوار بنا به

منظور اتصال بنا و سازه تحکیم کننده
5- ادامه کل سازه تحکیم کننده تا اطمینان از گیرداری ابتدا و انتهای آن
پس از خاکبرداری تا حریم 5 متری بنا و اجرای سازه تحکیم کننده در محل هایی که پیش بینی صفحه ستون در کف تیر شده بود و بر اساس مطالعات نیاز به اجرای سازه نگهبان بود، به صورت ترانشه خاکبرداری شده و سازه نگهبان با مشخصات کلی زیر اجرا شد.
1- تیر ورق به ارتفاع و عرض 40 سانتی متر و ورق به ضخامت 2 سانتی متر
2- حفر چاه به عمق 3 تا 4 متر و نصب سازه نگبهان درون آن و بتن ریزی تا تراز زیر پی
3- اتصال بالای سازه نگهبان با صفحه ستون زیرین تیر بتنی
4- اجرای خرپای متصل کننده سازه نگهبان و ستون های سازه تحکیم کننده
5- اجرای پشت بند سازه نگهبان
6- خاکبرداری مابین سازه های نگهبان به صورت یک در میان
7- اجرای بادبندی مابین سازه های نگهبان و دیوار چینی مابین آن و خاک در مکان هایی که ضرورت ایجاب می کرد.
خوشبختانه با تلاش کارگران و کارکنان کارگاه و رعایت موارد فنی و ترتیب اشاره شده جهت خاکبرداری، ابتدا جبهه شمالی بنای تاریخی خاکبرداری شد و پس از اجرای دیوار حائل بتنی به ضخامت 40 سانتی متر و حتی اجرای سازه اصلی ساختمان در یک سقف، اقدام به خاکبرداری در جبهه غربی شد. در مراحل اجرا و پس از اتمام خاکبرداری در فواصل زمانی به هم فشرده بلافاصله بعد از خاکبردای ها و در بازه های زمانی طولانی تر بعد از خاکبردای، بنای تاریخی از لحاظ وجود ترک و بروز مشکل خاصی مورد ارزیابی و کنترل قرار می گرفت و در هیچ یک از موارد بازدید مشکل در بنا دیده نشد.

سازه تحکیم کننده که برای گودبرداری در کنار این بنای تاریخی طراحی شد و با حساسیتی که در مراحل اجرا به آن اشاره شد، بسیار عملکرد خوبی از خود نشان داد و باعث شد برخلاف روال گذشته حاکم بر کارگاه گودبرداری ها به بناهای خشت و گل هیچ آسیبی وارد نشود. گرچه به کار بردن تکنولوژی های روز جهت گودبرداری می توانست عملکرد مشابهی را به همراه داشته باشد ولی سازه مذکور با توجه به امکانات موجود و شرایط محیطی کارگاه طراحی شد.
وجود شناژ بتنی در پای ساختمان عملکرد فوق العاده ای از خود نشان داده و از کم شدن ظرفیت باربری زمین زیر پی تا حد زیادی جلوگیری نمود. علاوه بر آن با توجه به یکپارچه بودن تیر بتنی در اطراف بنا و ادامه آن تا جایی که حالت گیرداری در ابتدا و انتها داشته باشد، این تیر مانند کمربندی دورتا دور ساختمان را محصور کرده و از بروز نشست و تغییر شکل های جزئی جلوگیری نمود.
اجرای دیوار آجری ما بین سازه خرپایی و دیوار بنای تاریخی سبب ایجاد تنش هایی به سمت بنا شده که این تنش ها در نهایت باعث کنترل تغییر مکان دیوار بنا به سمت گود شد.
ضمناً به جهت این که دیوار بنا دارای سطحی هموار نبود، اجرای دیوار باعث بستری گسترده بر روی دیوار شده و تماس سازه نگبهان و دیوار را کاملاً تأمین نمود.

عامل دیگری که منجر به موفقیت در گودبرداری شد، پی شفته ریزی شده بنای تاریخی بود. که با عمق مناسب و تا خاک بکر ادامه یافته بود. وجود این پی باعث می شود عملکرد خاک های دستی و نخاله های ساختمانی تا حدود زیادی بر پایداری بنا بی تأثیر گردد.
گرچه عملیات خاک برداری در مجاورت بنای تاریخی حلبییان با موفقیت به انجام رسید ولی باید متذکر شد که در این گونه خاک برداری ها حساس بایستی از وسایل ابزار دقیق به نحو مقتضی استفاده شده و در طول اجرا همواره بناهای مجاور گود و ترانشه ایجاد شده به کمک انبساط سنج ها و نقاط مختصات دار اطراف گود به دقت مورد مطالعه قرار گیرد، و هرگونه جا به جایی دیوار گود در مراحل خاک برداری پی گیری و خطرات احتمالی پیش بینی گردد.
در اینجا لازم است متذکر شد که گودبردرای در کنار هر بنایی به لحاظ مشخصه های خاص آن بنا، خاک محل و سازه در حال احداث بایستی توسط کارشناسان مربوطه طراحی و اجرا گردد.
هیچ روش حفاری و گودبرداری را نمی توان به صورت کلی برای تمام گودبرداری ها توصیه نمود. متخصصان طراح و مجری نیز بایستی از روش های نوین خاک برداری استفاده نموده و خسارات وارد شده به بناهای مجاور را به حداقل ممکن تقلیل دهند.
در این جا لازم است از حمایت بی دریغ مدیریت محترم شرکت سد و سازه سپاهان جناب آقای مهندس قائمی و نظارت محترم جناب آقای مهندس دانش و کلیه ی کارکنان کارگاه حافظ تقدیر و تشکر به عمل آید.

پي‌نوشت‌ها:
 

1- کارشناس ارشد مهندسی عمران- ژنوتکنیک.
 

منبع:دانش نما شماره 172-173