عملیات خاکی در پروژه ها
عملیات خاکی در پروژه‌ها
اصطلاح “عملیات خاکی” به حذف یا قرار دادن خاک و سایر مواد حفاری شده در طول ساخت و ساز اشاره دارد. این معمولاً بخشی از کارهای مهندسی عمران مورد نیاز در ساخت جاده‌ها، راه‌آهن، تثبیت زمین و شیب‌بندی بندی زمین برای تغییر توپوگرافی یک سایت است [1].
عملیات خاکی: پل نواک و پیتر گیلبرت، در سال 2015 بیان می‌کنند: عملیات خاکی شامل حفاری، حمل و نقل، قرار دادن و تراکم مواد خاکریز برای ساخت سازه‌های خاکی است و تقریباً یک عنصر قابل‌توجه در همه موارد است [1]
به بیان دیگر عملیات خاکی شامل تغییر شکل زمین با حفاری عمیق و جابجایی مقادیر زیادی خاک یا سنگ است. هدف ایجاد یک پایه ایده‌آل برای انواع مختلف ساخت‌وساز است، از جمله: خانه‌ها، عرشه‌ها، استخرها، کوریدور‌ها و پروژه‌های بزرگ مانند جاده‌ها، بزرگراه‌ها، سدها و ساختمان‌ها [2].
عملیات خاکی يكي از اولين و قابل‌توجه‌ترين كارها در فرآيند ساخت‌وساز است که شامل برداشتن خاک سطحی و سایر مواد، همراه با هر گونه پوشش گیاهی، قبل از شیب‌بندی منطقه تا “سطح فوندانسیون” است. این کار معمولاً با استفاده از بیل مکانیکی، گریدر یا بولدوزر انجام می‌شود. در زیر سطح فوندانسیون، خاک به عنوان “بستر” شناخته می‌شود [1].
بیشتر عملیات خاکی با خاکبرداری و خاکریزی شکل می‌گیرند و نوع ماده «خاکریزی» نه تنها از نظر خواص فیزیکی، بلکه بر اساس شرایطی که در آن قرار است استفاده شود و روش‌های تراکم باید در نظر گرفته شود. بسته به کیفیت آن، خاک زیرین تراکم‌پذیر ممکن است حذف یا تثبیت شود [1].
عملیات خاکی حرفه‌ای به طراحی اولیه ساخت‌وساز خوب، بررسی خاک و بسته به پیچیدگی پروژه، به تجزیه و تحلیل پایداری نیاز دارند. عملیات خاکی معمولی شامل خاکریزها، سدها، گودال‌های حفاری و دیوار حائل و همچنین اقدامات مناسب برای بهبود خاک زیرین، مانند جایگزینی خاک و اصلاح خاک با استفاده از مصالح ساختمانی مناسب مانند ژئوسنتتیک می‌باشد [3].
در ساخت‌وساز راه، اگر هزینه حفاری کامل یا جزئی از خاک زیرین غیراقتصادی باشد و احتمالاً منجر به یکپارچگی شود، ممکن است از فتیله‌های شن یا ماسه‌های زهکش استفاده شود. فتیله‌های شنی گمانه‌های پر از شن و ماسه در زیر خاکریز جاده هستند که با کاهش طولی که آب باید در مسیر زهکشی طی کند، پایداری بیشتری به خاک می‌بخشند و فشار آب را از بین می‌برند. زهکش‌های شن و ماسه در کنار جاده برای رهگیری آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شوند. زهکشی خاک زیرین باید برای مقابله با نشت از طریق روسازی و حاشیه‌ها، از زمین‌های مرتفع و در نتیجه بالا‌آمدن و سقوط فصلی سطح آب فراهم شود [1]
اصطلاح “عملیات خاکی” پروژه‌های مختلفی را در بر می‌گیرد که شامل:
شیب‌بندی زمین
شیب‌بندی زمین به طور کلی با هدف تسطیح زمین برای نصب مصالح مختلف یا آماده‌سازی زمین برای ساخت‌وساز جدید است. به عنوان مثال قبل از نصب سنگفرش باید زمین را تسطیح کرد. با این حال، تسطیح همچنین می‌تواند برای اصلاح شیب‌بندی منفی استفاده شود که از تخلیه مناسب آب جلوگیری می‌کند [2].
حفاری
حفاری شامل کارهای مربوط به حفر گودال، چاله، زهکش، خندق یا ترانشه است. بنابراین حفاری هنگام نصب یک استخر در زمین یا ساخت خانه با زیرزمین ضروری است. پروژه‌های گودبرداری مسکونی و تجاری باید با نهایت دقت انجام شود. نباید به زیرساخت های مدفون مانند لوله‌های فاضلاب یا آب، خطوط گاز یا کابل‌های مخابراتی آسیب زده شود. همچنین باید کیفیت خاک نیز در نظر گرفته شود، مخصوصاً هنگام انتخاب تجهیزات گودبرداری مناسب [2].
پاکسازی زمین
پاکسازی زمین شامل حذف یک لایه سطحی خاک طبیعی است. در این مرحله، بقایای درختان (مانند ریشه، شاخه و برگ) و خاک سطحی به طور کامل حذف می‌شوند که باعث تغییر و آماده سازی زمین طبیعی برای ساخت‌وساز می‌شود [2].
حذف و دفع خاک
خاکبرداری نیز بخشی از عملیات خاکی است. زمانی ضروری است که مقادیر زیادی خاک حفاری شده باشد و باید از محل خارج شود [2].
تجهیزات زمینی
بسته به ماهیت و محدوده پروژه، عملیات خاکی می‌تواند به تجهیزات مختلفی نیاز داشته باشد. ماشین‌آلات سنگین مانند لودر، بیل مکانیکی و گریدر برای تکمیل سریع و آسان عملیات خاکی بسیار مفید هستند. گفته می‌شود، مینی بیل مکانیکی و لودرهای کششی بسیار چابک هستند و می‌توانند کارهای مسکونی یا فضای محدود را سرعت بخشند. ابزارهای اندازه‌گیری لیزری و توپومترها برای افزایش اطمینان از دقیق‌بودن انجام عملیات خاکی نیز استفاده می‌شوند [2].
عملیات خاکی در ساخت‌وساز اغلب گران‌ترین عملیات در راهسازی هستند که بیش از نیمی از کل هزینه را تشکیل می‌دهند [4].
اقدامات اولیه در عملیات خاکی به شرح زیر است:
اندازه‌گیری و محاسبه حجم؛
حفاری؛
بارگیری، حمل و نقل و تخلیه؛
خاکریزی، که شامل پخش و فشرده‌شدن است [4].
خاکبرداری
انواع خاکبرداری در عملیات خاکی نقش مهمی در شکل دادن به مناظر ما دارند. روش‌های محافظه‌کارانه روش‌های حفاری دقیق را برای به حداقل‌رساندن اثرات زیست‌محیطی در اولویت قرار می‌دهد. خاکبرداری‌های کنترل‌شده پایداری را تضمین می‌کند و از فرسایش خاک جلوگیری می‌کند و تعادل طبیعی اکوسیستم‌ها را حفظ می‌کند [5].
انواع خاکبرداری
حفاری خاک سطحی: این نوع خاص از حفاری شامل حذف کامل تمام پوشش گیاهی است. هنگامی که کنترل فرسایش لازم است، این نوع روش حفاری اغلب در محوطه‌سازی استفاده می‌شود.
حفاری زمین: این نوع حفاری شامل حذف لایه‌ای از خاک است که درست در زیر خاک سطحی قرار دارد. معمولاً عمق به 4 متر محدود می‌شود.
حفاری سنگ: هر ماده سخت، متراکم یا سیمانی که باید از طریق انفجار یا استفاده از ماشین‌آلات حفاری و حفاری که بزرگتر از مقدار مورد نیاز برای حفاری معمولی باشد، برداشته شود، حفاری سنگ نامیده می‌شود.
حفاری گل و لای: حفاری خاک بستگی به نوع ماده‌ای دارد که حفاری می‌شود که معمولاً ترکیبی از خاک و آب است. Muck به طور خاص به مخلوطی از خاک و آب اشاره دارد که به نوعی ناخواسته است، چه به دلیل آلودگی یا صرفاً به دلیل محتوای آب، یک فضا را غیر‌قابل عبور می‌کند.
حفاری قرضه: حفاری قرضه به عنوان یک حفاری سطحی تعریف می‌شود که صرفاً برای حذف، باز کردن، یا تهیه مواد قرض گرفته شده برای ساخت زیربنا برای یک پروژه راهداری خاص انجام می‌شود و شامل هرگونه زیرساخت مرتبط با حفاری قرض می‌شود.
حفاری کانال: این نوع حفاری شامل حفاری برای کانال‌های تخلیه آب طبق مشخصات و نقشه‌های ارائه شده توسط مهندس مسئول می‌باشد. شامل استفاده بهینه و حمل یا دفع کلیه مصالح حفاری شده و ساخت، شکل‌دهی و تکمیل کلیه عملیات خاکی می‌باشد. حفاری کانال به طور کلی مربوط به راهسازی است.
حفاری پی: روش گودبرداری برای فونداسیون مستلزم پاکسازی محل، تعیین مکان، گودبرداری و اقدامات ایمنی بر اساس عمق گودبرداری است.
در حوزه خاکبرداری، مرحله اولیه حفاری نیازمند یک رویکرد محافظه‌کارانه است که با پاکسازی و خاکبرداری منطقه آغاز می‌شود. در حین انجام این فرآیند، مراقبت از محیط‌زیست بسیار مهم است. توجه دقیق به حفظ پوشش گیاهی و زیستگاه‌های طبیعی و در عین حال حذف موثر مواد ناخواسته انجام می‌شود [5].
خاکریزی
خاکریزی در پروژه‌های ساخت‌وساز بسیار مهم است و رویکرد محافظه‌کارانه کلید حفظ تعادل زیست‌محیطی است. روش‌های مسئول استفاده از مواد مناسب مانند مصالح تمیز یا سنگدانه‌های بازیافتی را برای به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی در اولویت قرار می‌دهند. با استفاده از روش‌های مناسب تراکم، پایداری تضمین شده و از رسوب خاک جلوگیری می‌شود [5].
تجهیزات و ابزارهای مربوط به حفاری
حفاری به دو صورت انجام می‌شود:
با استفاده از ابزار دستی
با استفاده از ماشین‌آلات
ابزار دستی در حفاری: ابزار دستی برای کارهای کم عمق و جزئی به کار می‌رود. ابزارهای دستی مورد استفاده در تکنیک‌های حفاری به شرح زیر است:
بیل، تبر، شن‌کش، ماله و … .
ابزارهای ماشینی برای حفاری: زمانی که عمق زمینی که باید حفاری شود بیشتر شود و حجم زمینی که باید حفاری شود زیاد باشد، استفاده از ابزار دستی دشوار می‌شود. در این موارد از ماشین‌آلات استفاده می‌شود.
ماشین‌آلات مورد استفاده در عملیات خاکبرداری به شرح زیر است:
بیل مکانیکی، بیل مکانیکی چرخدار، بولدوزر، Backhoe Excavator، Dragline، Wheeled Trencher و … .
مراحل بعدی عملیات خاکی
پس از اتمام هر گونه فعالیت خاکبرداری و یا خاکریزی، معمولاً تراکم شروع می‌شود – فرآیندی مهم که خاک یا مواد زمین را متراکم می‌کند تا پشتیبانی پایدار برای شروع ساخت‌وساز فراهم شود [6].
تراکم برای اطمینان از یکپارچگی ساختار ضروری است. خاک متراکم نشده می‌تواند هم با اضافه وزن ساختمان‌ها یا زیرساخت‌ها و هم در طول زمان جابجا شده و یا تغییر کند [6].
سپس با سطح‌بندی، معمولاً با صاف کردن و فشرده‌سازی بیشتر لایه رویی، کار تمام می‌شود. بسته به هر سایت، ممکن است از آسفالت یا بتن استفاده شده یا به سادگی خاک سطحی فشرده تا سطحی صاف و پایدار ایجاد شود [6].
کنترل زهکشی و فرسایش
مهندسان عمران که در عملیات خاکی تخصص دارند همچنین به ایجاد اقدامات مناسب برای زهکشی و یا کنترل فرسایش می‌پردازند، که برای جلوگیری از تجمع آب در محل و ایجاد سیل، خواه فاضلاب یا آب باران ضروری است، زیرا این امر می‌تواند ناپایداری زمین را افزایش دهد. مهندسان سایت را ارزیابی کرده تا مناسب‌ترین سیستم زهکشی را تعیین کنند و سپس آن را برای منحرف‌کردن جریان آب از منطقه نصب می‌کنند. سپس، اگر اقدامات کنترل فرسایش و رسوب (ESC) ضروری باشد، آن‌ها را نیز ارزیابی و اجرا خواهند کرد [6].
نقشه‌برداری عملیات خاکی
قبل، حین و بعد از عملیات خاکبرداری، اهمیت نقشه‌برداری برای ما آشناست. نقشه‌برداری ما را قادر می‌سازد تا عملیات را بر اساس نیازهای پروژه انجام دهیم. مراحل زیر در حفاری زمین آمده است:
ایجاد بنچ مارک؛
بررسی سطوح زمین؛
نهایی کردن سطوح بالا؛
علامت گذاری سطوح خاکبرداری؛
خاکبرداری برای فونداسیون [5].
مهندسی پی
عملیات خاکی جزئی از کارهای مهندسی است و مهندسی پی تحت عنوان عملیات خاکی قرار می‌گیرد و شامل کلیه کارهای مربوط به خاک زیرین می‌شود. علاوه بر کارهای ساخت‌وساز واقعی، شامل طراحی و محاسبات است که مبتنی بر مکانیک خاک است [3].
مراجع
[1] “Designing Buildings.” Accessed: Mar. 03, 2024. [Online]. Available: https://www.designingbuildings.co.uk/wiki/Earthworks
[2] E. Chanthier, “What Are Earthworks?” Accessed: Mar. 03, 2024. [Online]. Available: https://excavationchanthier.ca/en/blog/what-are-earthworks/
[3] BECO, “Earthworks & foundations.” Accessed: Mar. 03, 2024. [Online]. Available: https://www.beco-bermueller.de/en/applications/civil-engineering/earthworks-foundations/
[4] “Difference Between Earthwork and Excavation.” Accessed: Mar. 03, 2024. [Online]. Available: https://kilgorecompanies.com/blog/2022/08/01/difference-between-earthwork-and-excavation/
[5] “Earthwork: Definition,Types, Techniques and Equipments.” Accessed: Mar. 03, 2024. [Online]. Available: https://testbook.com/civil-engineering/earthwork
[6] “The Role of Earthworks in Civil Engineering.” Accessed: Mar. 03, 2024. [Online]. Available: https://cwdgroup.com.au/earthworks-in-civil-engineering/
اقدام به خرید تجهیزات نقشه برداری
راه های ارتباطی
شماره تماس مشاوره : 4581 407 0913 مهندس جهانگیری
شمارره واتساپ :4581 407 0913
آدرس دفتر : اصفهان،گلپایگان مجتمع پارسیان طبقه اول واحد 7
