گودبرداری به روش سپر کوبی با مصالح گوناگونی انجام می‌شود. مصالح انتخابی به متغیرهای گوناگونی بستگی دارد که مقاومت و شرایط محیطی دو متغیر مهم در انتخاب مصالح سپرکوبی است. طراح باید خوردگی مصالح و اثرات آن‌ها بر روی سازه اصلی را در نظر بگیرد. روش سپرکوبی برای سازه نگهبان دائم و موقت قابل استفاده می‌باشد. به طور کلی اغلب سازه‌های دائم از جنس فولاد یا بتن هستند.
در شرایط معمولی برخلاف عمر مفید بهره‌برداری بالای بتن، در مقایسه با فولاد هزینه بالاتری دارد. البته عمره مفید بهره‌برداری فولاد هم با طراحی مناسب، بالا است. نصب سپرهای بتنی مشکل‌تر از سپرهای فولادی است. در صورت استفاده از سپرکوبی به صورت سازه نگهبان دائم، باید حفاظت کاتودیک برای جلوگیری از خوردگی استفاده شود.
سپرکوبی شیوه‌ای بهینه و مقرون‌به‌صرفه نسبت به دیوار حائل بتنی و دیوار بتنی سکانت است. در گودبرداری به روش سپر کوبی نیاز به گیرش بتن نیست و می‌توان گودبرداری را پس از اتمام کوبش سپرها آغاز کرد؛ بنابراین زمان اجرای پروژه نسبت به شیوه‌های مشابه کمتر است.
گودبرداری به روش سپر کوبی
در گودبرداری به روش سپر کوبی، پس از تعیین کردن دقیق مکان گودبرداری، اقدام به کوبیدن صفحات فلزی درون خاک و اطراف محدوده گودبرداری، به وسیله چکش پنوماتیک می‌کنیم. با استفاده از لرزش این صفحات درون خاک و عمق مطلوب کوبیده می‌شوند و با انواع اتصالات بین خود به هم متصل شده و یک جداره پیوسته ایجاد می‌کنند.
سپس عملیات خاک‌برداری را آغاز کرده و بعد از آن که عمق خاک‌برداری به مقدار موردنظر رسید، در کمرکش سپرها و بر روی آن‌ها، تیرهای پشت‌بند افقی را نصب می‌نماییم تا از عدم حرکت خاک و به تبع آن ورق‌های سپر کوبیده شده به طرف داخل گود اطمینان حاصل شود. سپس قیدهای فشاری را در جهت عمود بر صفحه سپرها به پشت‌بندهای افقی متصل می‌کنیم. سپرها و پشت‌بندها و قیدهای فشاری، اغلب در عرض‌های کم و خاک‌های غیر سست از نوع چوبی هستند، اما در عرض‌های بیشتر و خاک‌های سست‌تر استفاده از سپرها و پشت‌بندها و قیدهای فشاری فلزی اجتناب‌ناپذیر می‌باشد.
گودبرداری به روش سپر کوبی اغلب به دلایل زیر صورت می‌گیرد:
- جلوگیری از رانش خاک
- جلوگیری از نفوذ آب به مکان انجام عملیات
- برای مهار دیواره‌های محل انجام گودبرداری
انواع سپرها در گودبرداری به روش سپر کوبی
-
سپر چوبی
سپرهای چوبی برای پایدارسازی موقت دیواره‌های کم‌عمق، با طول کم و دارای سربار سبک استفاده می‌شود. البته در این گونه دیواره‌ها اگر نفوذ آب یک عامل مهم و حیاتی باشد، سپر چوبی پیشنهاد خوبی نیست. شیوه اتصال سپرهای چوبی به صورت گوناگونی از جمله کام و زبانه می‌باشد.
-
سپر بتنی
در گودبرداری به روش سپر کوبی، سپرهای بتن مسلح به طور پیش‌ساخته تهیه می‌شوند و اغلب به صورت کام و زبانه به هم متصل می‌گردند. این سپرها اغلب برای پایدارسازی دائم خاکریز رودخانه‌ها، کانال‌ها و سایر سازه‌های آبی کاربرد دارند.
-
سپر فلزی
فولاد یکی از مصالح معروف و رایج برای ساخت سپر است که دارای مزایای زیر است:
- مقاومت بالا
- آب‌بندی مناسب
- امکان افزایش طول با استفاده از جوشکاری و پیچ
- امکان اتصال از راه قفل شدن به یکدیگر (interlocking)
به طور کلی سپرهای فلزی که برای پایدارسازی موقت استفاده شده‌اند، امکان دارد پس از اتمام پروژه خارج شوند و برای مصارف دیگری استفاده شوند. البته گاهی اوقات هم برای همیشه درون زمین خواهند ماند.
مراحل اجرای روش سپر کوبی
اجرای سپرها به دو صورت انجام می‌گیرد. در بعضی موارد، در ابتدا سپر در کنار ساحل کوبیده شده و سپس با تأمین عمق استقرار آن در خاک، پشت آن خاکریز و در صورت لزوم مهاربندی‌شده تا سطحی هموار برای بهره‌برداری فراهم شود.
در سایر موارد، در ابتدا سپر در زمین نسبتاً مسطح تا عمق زیاد کوبیده شده و سپس در بخش جلوی سپر تا عمق مشخصی خاک‌برداری و لای‌روبی شده و اگر سطح آب بالا باشد، با پمپاژ آب و آماده‌سازی بستر، عملیات اجرایی و استقرار ماشین‌آلات صورت می‌گیرد.
سپرها به دو صورت مهارنشده و مهارشده تقسیم‌بندی می‌شوند که مهار می‌تواند در جلو یا پشت سپر اجرا شود.
فولاد نسبت به مواد دیگر مثل الوار جهت استفاده به عنوان سپر بهتر است. بیشتر سپرها آب‌بند می‌باشند و مقاطع بزرگ تا عمق بیش از 15 متر را می‌توان با آن‌ها اجرا کرد. جهت نصب و نگهداری سپر به صورت قائم استفاده از یک قاب در تمامی جهت‌ها امری ضروری است.
در گودبرداری به روش سپر کوبی، سپر فلزی به وسیله چکش کوبشی و یا لرزشی در خاک فرو می‌شود و با انواع اتصالات به هم متصل می‌شوند و در نهایت، یک جداره پیوسته ایجاد می‌کنند. خاک‌برداری تا حدی که پایداری گود به خطر نیفتد انجام می‌شود، تیرک‌های افقی و کمرکش‌ها برای جلوگیری از کمانش سپرها و قیدهای قائم اجرا می‌شود و سپس مرحله بعدی خاک‌برداری انجام می‌گیرد.
مزایای گودبرداری به روش سپر کوبی
مزایای گودبرداری به روش سپر کوبی عبارت است از:
- سرعت اجرای این روش بسیار بالا است.
- درجه ایمنی آن نیز بسیار زیاد است.
- این روش جهت اجرای کانال‌ها، به خصوص با طول‌های زیاد، بسیار مناسب است.
معایب گودبرداری به روش سپر کوبی
معایب گودبرداری به روش سپر کوبی عبارت است از:
- در این روش به دستگاه‌های سپر کوبی که یک دستگاه خاص است، نیاز است.
- در روش سپر کوبی به نیروهای با تخصص بالا، نسبت به سایر روش‌های دیگر، نیاز است.
- دستگاه‌های سپر کوب به فضا و جای کافی جهت اجرای درست کار نیاز دارند.
- این روش فقط برای عرض‌های کم مناسب است.
- کوبیدن سپرها در زمین‌های سنگی و یا خاک‌های بسیار متراکم مشکل است.
