انواع دیوار حائل یا نگهدارنده، سازه‌ای است که جهت مقاومت در برابر فشار جانبی خاک، مایع و یا مهار خاکریزی از شن و ماسه یا سایر مواد دانه‌ای ساخته میشود. کارکرد اصلی دیواره حائل، نگه داشتن توده عظیمی از زمین بدون هیچ‌گونه مشکل مانند واژگون شدن، حرکت عرضی یا خرابی ساختاری است.
در صورت فشار بیش از حد زمین، ممکن است مشکلاتی به وجود آید. در واقع، میزان مقاومت و خرابی دیوار به نوع متریال مورد استفاده و نوع کاربری آن بستگی دارد. اما آیا برای هر نوع پروژه عمرانی، تنها یک نوع دیوار حائل اجرا میشود؟ با ویکی ساختمون همراه باشید.
انواع دیوار حائل
دیوار حائل وزنی (Gravity Retaining Wall)
دیواری که میزان ایستادگی خود در برابر نیروهای جانبی را از طریق وزن خود تحمل می‌کند، دیوار حائل وزنی یا گرانشی می‌گویند. این دیوار اغلب از بتن، آجر یا سنگ ساخته میشوند. هنگام طراحی این نوع دیوار، نیروهای عرضی و واژگونی باید در نظر گرفته و آزمایش شوند. بعضی از دیواره‌های حائل گرانشی از ملات استفاده نمی‌کنند و فقط به وزن خود متکی هستند، همانطور که در مورد دیوارهای سنگی که به صورت خشک‌چینی اجرا میشوند. دیوار وزنی سنگی، بلوکی یا آجری برای خاکریزهای ساده و دیوار وزنی بتن مسلح برای ساخت سد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دیوار حائل شمعی یا سپری (Pile Retaining Wall)
در این نوع دیوار نگهدارنده، شمع‌ها آنقدر به زمین رانده میشوند تا نیروی‌های اصلی که به دیوار فشار وارده می‌کنند را به عقب برانند. در طراحی از نیروی متقابل برای از بین بردن نیروی بالایی وارده به شمع استفاده شده و مانع از کج شدن نوک شمع میشود. دیوارهای شمع‌دار اِلمان‌های نگهدارنده سختی را در عمق خاکبرداری‌های وسیع ارائه می‌دهند که تقریباً هیچ گونه مزاحمتی برای سازه‌های اطراف ایجاد نمی‌کنند. بنابراین، این دیوار در کارهای موقتی یا دائمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. متریال شمع‌ها اغلب از تخته الوار، فولاد یا بعضی اوقات بتون مسلح ساخته میشوند.
دیوار حائل طره‌ای (Cantilever Retaining Walls)
این دیوارها اغلب از بتن مسلح ساخته میشوند و از یک تیغه عمودی نازک و یک اسلب پایه تشکیل شده است. اسلب خود به تنهایی به دو قسمت پاشنه و پنجه تقسیم میشود. پاشنه بخشی از پایه است که در زیر خاکریز قرار دارد. این دیوار به بتن کمتری از دیگر دیوارهای نگهدارنده نیاز دارد، اما به ساخت و طراحی دقیق احتیاج دارد. معمولاً اجرای آن تا ارتفاع 25 فوت (4.5 متر) اقتصادی است. ناگفته نماند، این دیوارها می‌توانند از قبل در کارخانه به صورت پیش‌ساخته تولید و در محل پروژه مونتاژ شوند، و یا اصلاً در محل کارگاه ساخته شوند.
دیوار حائل مهار شده (Anchored Retaining Walls)
برای دیواره‌های نگهدارنده با ارتفاع زیاد، میله‌ها یا کابل‌های بلند در اعماق زمین رانده و انتهای آنها با استفاده از بتن مهار میشوند. این دیوارها به عنوان میل مهار (Tiebacks) نیز شناخته میشوند. آنها هنگامی کاربرد دارند که یک دیوار نگهدارنده با ضخامت کم مورد نیاز بوده و یا فضای لازم برای نصب انواع دیگر دیوارهای حائل محدود باشد. ساخت این دیوارها برای خاک‌های سستی که بر روی سنگ‌های طبیعی قرار دارند، بسیار مؤثر هستند. معمولاً در بخش‌هایی از ساخت و ساز بزرگراه‌ها برای جلوگیری از ریزش سنگ در جاده‌ها در اثر حوادث مختلف، از دیوار حائل مهارشده استفاده میشود.
انواع دیوار حائل طره‌ای پشت بنددار (Counterfort Retaining Wall)
هنگامی که ارتفاع دیواره نگهدارنده طره‌ای بیش از حدود 7 متر باشد، تهیه یک سیستم مهاربند عمودی، معروف به طره‌ای پشت بنددار، در کنار خاکریز و در بالای پاشنه اسلب مقرون به صرفه است. طره‌های پشت بنددار، تیرهای مثلثی با عمق متغیر و عرض یکنواخت هستند که در یک فاصله منظم، تیغه و اسلب را به هم متصل می‌کنند. استفاده از این طره‌ها به کاهش ممان خمشی ناشی از فشار زمین کمک می‌کنند. این دیوار حائل به دلیل عملکرد فشار جانبی خاکریز بر روی پنجه اسلب، در معرض تنش قرار می‌گیرد. بنابرین اندازه و تقویت بتن مسلحِ تیغه عمودی و اسلب در این دیوار بسیار مهم و ضروری است.
دیوار حائل طره‌ای جلوبنددار (Buttressed Retaining Walls)
هنگامی که تیرهای مثلثی در قسمت جلوی دیواره نگهدارنده قرار می‌گیرند (به جای این‌که در زیر خاکریز و در شرایط خاص باشند)، به عنوان دیوار حائل طره‌ای جلوبنددار شناخته میشوند. در این حالت، تیرهای مثلثی به جای پشت بند، دارای تیرهایی در جلو هستند. عملكرد ساختاری تیغه عمودی همان است كه در يک ديواره نگهدارنده پشت بنددار انجام میشود. با این حال، پاشنه اسلب مانند یک دیواره حائل طره‌ای عمل می‌کند. پنجه اسلب در امتداد طول دیواره بین تیرهای مهاری جلویی (جلوبنددار) به عنوان یک دال پیوسته عمل می‌کند. به دلیل فشار جانبی خاکریز بر روی تیغه عمودی و نیروی واژگونی خاک روی پنجه اسلب، تیرهای مهاری جلویی در معرض فشار قرار می‌گیرند.
انواع دیوار حائل گابیونی (Gabion Walls)
گابيون‌ها، قفس‌هایی از سيم فولادی هستند که مملوء از سنگ‌های معدنی يا سنگ‌های رودخانه هستند. دیوار گابیونی با استفاده از سیم‌های فولادی، سنگها را در پشت خود مهار و نگه می‌دارند. این دیوارهای حائل برای حفظ خاک تا ارتفاعات کوچک 3-4 متر استفاده میشوند و به عنوان سازه‌هایی با دوام و انعطاف‌پذیر شناخته میشوند.
گابيون‌ها به ويژه در آنجا كه ديوار نگهدارنده نياز دارد تا مقدار زيادی آب را از خود عبور دهد، مانند سازه‌های هيدروليکی جهت احیای زمین عمل می‌کنند. این یک ویژگی ارزشمند است، زیرا فشار هیدرواستاتیک هرگز در پشت یا زیر سازه ایجاد نمی‌شود تا باعث خرابی کل ساختار شود. همین حضور جریان آب، باعث ایجاد پوشش گیاهی متنوع در بالای دیوار میشود. استفاده از پارچه فیلتر با گابیون برای جلوگیری از جاری شدن خاک و آب مجاور در داخل ساختار، ضروری است.
گابیون‌ها ساختارهای منعطفی را تشکیل می‌دهند که بدون تغییر شکل، قادر به تحمل حرکت زمین هستند. با توجه به سازگاری محیطی زیستی این دیوارهای سنگی به نسبت بتن، دیوار حائل گابیونی در خاکریزهای رودخانه‌ای که نیاز به یک محیط طبیعی با پتانسیل بالای رشد برای پوشش‌های گیاهی و زندگی اکولوژیکی است، محبوبیت بیشتری پیدا می‌کند.
شرایط پایداری انواع دیوار حائل
برای اطمینان از پایداری دیوار نگهدارنده، باید شرایط زیر رعایت شود:
- دیوار باید از لحاظ ساختاری قادر به مقاومت در برابر فشار وارد شده به آن باشد.
- دیوار باید به اندازه‌ای متناسب باشد که با فشار جانبی واژگون نشود.
- نباید با فشار جانبی دیوار حرکت یا لغزش جانبی داشته باشد.
- وزن دیوار به همراه نیروی ناشی از فشار زمین که بر روی آن اعمال میشود، نباید بیشتر از ظرفیت تحمل ایمن خاک باشد.
- جلوگیری از تجمع آب در پشت دیواره حائز اهمیت است. باید با تهیه حفره‌هایی مقدار آب اضافی تخلیه شود.
- دیوارهای حائل سنگی یا بلوکی باید دارای اتصالات انبساطی باشند که در فاصله 6 تا 9 متری از یکدیگر قرار بگیرند.
نیروهای وارده به دیوار حائل
- وزن خود دیوار
- فشار عمودی زمین (روی پنجه و پاشنه دیوار نگهدارنده)
- فشار جانبی زمین (فشار فعال، منفعل یا هنگام سکون)
- بار زنده عمودی
- بار زنده مستقیم افقی
- فشار آب افقی
- شناوری یا جابجایی به دلیل سطح سفره آب زیرزمینی
اهمیت استفاده از انواع دیوار حائل
ایجاد سدی مستحکم که بتواند توده خاک و منبع فروانی از آب یا هر ماده دیگری را نگه داشته و به شیوه‌ای ساختاری طراحی شده باشد، نشان از اهمیت وجود انواع دیوار حائل دارد. یقیناً در بسیاری از پروژه‌های عمرانی اعم از راه‌سازی، سدسازی و موارد دیگر، وجود مکانیزم‌های مهاری همانند دیوار حائل، ضروری است. لازمه این مهم، بررسی هر چه بیشتر شرایط زمین‌شناختی و تحلیل دقیق آن برای نیل به بهره‌وری بالا از طریق این دیوارهای دوست داشتنی! است.
