ابعاد دیوار حائل و اجزای آن
مهمترین عامل در طرح و محاسبه دیوارهای حائل شناسایی و برآورد نیروی فشار جانبی خاک بر آنها است. کنترل پایداری در برابر واژگونی و لغزش و ظرفیت باربری مجاز خاک زیر پی دیوار به شناخت دقیق این نیرو و محل نقطه اثر آن بستگی دارد پس از آن می‌توان با استفاده از آیین‌نامه‌های معتبر به محاسبات ضخامت و میلگردهای توزیعی و اصلی دیوار اقدام نمود. در بعضی موارد اشتباهات طراحی یا عدم تخمین دقیق مقدار بارهای وارده، خطاهای انجام شده در تعیین مشخصات مصالح، انتخاب نکردن معیارها و روش‌های قابل قبول، منجر به تعیین ابعاد نادرست برای دیوار حائل و اجزای آن شود. در این مورد دیوار حائل و اجزای آن از نظر سازهای، پایداری و مسائل ژئوتکنیکی دچار مشکل می‌شوند. در زیر به مهمترین علل خرابی دیوارهای حائل در نتیجه طراحی نادرست ابعاد اشاره شده است.
- ابعاد نامناسب برای عرض پایه دیوار
- ضخامت‌های ناکافی برای پایه یا ساقه دیوار
- طول کوتاه و ناکافی برای میله مهار به طوری که منطقه محرک خاکریز با منطقه مقاوم جلوی مهار مدفون شده در زمین تداخل داشته باشند.
بارگذاری دیوار حائل
اگر در بارگذاری دیوارهای حائل اثر عوامل مختلف به درستی در نظر گرفته یا اصلاً مطرح نشود، ممکن است با ایجاد مشکلات سازهای، ناپایداری، ظرفیت باربری و نشست، باعث سقوط سیستم دیوار حائل شوند. این عوامل امکان دارد در مورد بعضی از دیوارهای حائل خاص مطرح و برای بعضی از دیوارها مصداق نداشته باشد.
- برآورد ناصحیح بارگذاری بدلیل تخمین نادرست پارامترهای مقاومت برشی خاک
- لحاظ نکردن سربارهای وارد بر دیوار
- اضافه فشار ناشی از زلزله بدلیل نیروی اینرسی خاک
- نیروی اضافه وارد بر دیوار ناشی از نیروی اینرسی دیوار (اگر قابل ملاحظه باشد) در شرایط زلزله
- بارگذاری اضافی ناشی از سازه‌های مجاور
- عدم لحاظ فشارهای برخاست در طراحی
- فشارهای جانبی باقی مانده در اثر کرنش‌های به وجود آمده در خاک ناشی از زلزله
- افت تراز آب در دیوارهای ساحلی به دنبال پدیده تسونامی
- فشار جانبی ناشی از باد بویژه در زمان اجرا
- تغییرات دما که برای مثال در تغییرات نیروی موجود در سیستم میله‌های مهار دیوارهای سپری مهار شده تأثیر می‌گذارد.
- حفاری در نزدیکی سیستم مهار که منجر به تغییرات نیرو در میله‌های مهار در دیوارهای مهار شده می‌شود.
- فشارهای اضافی جانبی ناشی از موج یا جریان‌های دریایی
مسائل سازهای دیوارهای حائل
انتخاب درست مصالح در طراحی سازهای دیوارهای حایل بسیار تعیین کننده است. پایین بودن کیفیت اجرا، انتخاب نادرست مشخصات مصالح برای طراحی، مشکلات قالب‌بندی، آرماتوربندی و بی‌دقتی‌ها در طراحی، عامل اصلی شکست سازهای هستند که در زیر به انها اشاره شده است.
- شکست سازهای دیوار در بخش‌های مختلف بدلیل خمش یا برش (تیغه، پاشنه، پنجه)
- پر شدن درزهای انبساط در اثر هجوم خاک به درون آنها
- بسته شدن درزهای انبساط بدلیل نشست‌های نسبی پانل‌های دیوار
- شکست سازهای میله مهار بعلت کشش زیاد
- شکست اتصالات میله‌های مهار به همدیگر، میله مهار به دیوار سپری و میله مهار به مهار زمینی
- شکست سازهای مهار زمینی
- شکست زبانه برشی در اثر خمش زیاد (در صورت استفاده)
- شکست سازهای انتهای تیغه به علت طویل بودن بیش از حد پاشنه در دیوارهای پاشنه‌دار
- شکست اتصالات پانل‌های دیوارهای سپری فلزی
- عدم پیش‌بینی درزهای انقباضی و انبساطی بر اساس اصول فنی
عوامل موثر در کاهش مقاومت بتن یا علل خرابی دیوارهای حائل
انجام نشدن یا کامل نبودن عملیات هیدراسیون
- کافی نبودن آب (کم بودن نسبت W/C)
- عدم محافظت از بتن تازه (آب ندادن و مرطوب نکردن آن
- تمیز نبودن دانه‌ها (مثلاً آغشته بودن شن و ماسه به مواد روغنی)
کم بودن مقاومت فشاری بتن
- مناسب نبودن دانه‌بندی (عدم پیوستگی در دانه بندی)
- استفاده از دانه‌های پولکی و سوزنی به مقدار زیاد
- مناسب نبودن نوع دانه‌ها
- پوکی زیاد بتن
- بالا بودن نسبت آب به سیمان (اسلامپ زیاد)
- ویبره نشدن بتن
- عدم عمل آوری بتن
- عدم انتخاب سیمان نامناسب (در این حالت مقاومت بعد از مدت طولانی به حد مطلوب می‌رسد)
- فاسد بودن سیمان
- نامناسب بودن آب مصرفی
- استفاده بیشتر از حد مواد افزودنی
- نامناسب بودن مواد افزودنی
- وجود مواد مضر در دانه‌ها (گل و لای بیش از حد)
مشکلات قالب بندی
- خارج شدن شیره بتن از بین درزها
- ·مهار نشدن مناسب قالب‌ها (حرکت قالب‌ها و ایجاد تغییر زیاد در شکل سازه و…)
- ·رعایت نکردن اصول قرار گرفتن قالب‌ها (اشتباه قالب‌بندی در نحوه قرار گرفتن ستو‌ن‌ها، ضخامت دیوارها و…)
نامناسب بودن شرایط
- مخلوط نشدن کامل مصالح
- جا دادن بتن در قالب‌ها پس از زمان گیرش بتن
- جذب آب بتن توسط قالب (مثلاً در تماس بودن بتن با خاک)
- بتن ریزی در دمای زیاد و یا بسیار پایین بدون انجام اقدامات ایمنی
- مناسب نبودن نوع ویبره و انجام آن
- ریختن بتن از ارتفاع زیاد که باعث جدایی دانه‌ها می‌شود
- جابجا کردن بتن ریخته شده در قالب‌ها توسط ویبره
- تمیز نبودن سطوح بتن ریزی مثل وجود تکه‌های قالب و خاک در محل بتن ریزی (آماده نبودن سطوح بتن ریزی)
- حمل بتن در فواصل طولانی طوری که گیرش بتن شروع شود
- اجرای ناصحیح درزها
مشکلات آماتوربندی
- آغشته بون میلگردها به مواد روغنی
- زنگ زدگی زیاد میلگردها
- کم بودن تغییر شکل نسبی میلگردها (به واسطه درصد زیاد کربن، منگنز و …)
- کمی طول همپوشانی (اورلپ)
- کم بودن طول گیرداری یا مهاری میلگردها
- نبود قفل و بست میلگردها در محل اتصالات
- فاصله کم بین میلگردها بطوری که بتن نتواند براحتی از بین آنها عبور کند
- استفاده نکردن از بست و فاصله گذار مناسب برای رعایت حداقل ضخامت پوشش
- میلگرد و همچنین رعایت نکردن فاصله‌های مناسب مطابق طرح، برای میلگردها
- اجرا نکردن آرماتوربندی طبق نقشه‌های اجرایی
- تعویض میلگردها و قرار دادن میلگردهای معادل بدون رعایت نکات آیین نامه‌ای
- مناسب نبودن مقاومت جوش و نحوهجوشکاری هنگامی که از جوش برای اتصال میلگردها استفاده می‌شود
- مناسب نبودن شعاع خم‌ها
- جاسازی قطعات آلومینیمی در داخل بتن
عدم توجه به محیط‌های بتن ریزی که باعث خوردگی بتن و آرماتور می‌شود
- تماس داشتن بتن با محیط کلریدی
- تماس داشتن بتن با محیط اسیدی
- تماس داشتن بتن با محیط سولفاته
- تماس داشتن بتن با محیط‌هایی که دائماً در معرض تر و خشک شدن متوالی قرار دارند.
مشکلات طراحی
پایداری دیوار حائل
عدم ملاحظات لازم در برآورد مشخصات خاک و بارگذاری‌هایی که در طراحی دیده نشده یا کم تخمین زده شده‌اند، می‌توانند به ایجاد ناپایداری و در نهایت منجر به شکست دیوار شوند. در اینجا به سایر عوامل مؤثر در علل خرابی دیوارهای حائل اشاره می‌شود.
- مقاومت ناکافی خاکریز جلوی دیوار در صورتی که در طرح در نظر گرفته شده باشد.
- حفاری در مقابل دیوار
- عبور و مرور ترافیک و به هم خوردن خاک جلوی دیوار
- عبور لوله و تأسیسات از مقابل دیوار
- رشد و نمو گیاهان و در نتیجه انقباض خاک جلوی دیوار
- ایجاد ترک‌های کششی خاکریز و پر شدن از آب
- افت مقاومت خاکریز جلوی دیوار در اثر زلزله
- آب شستگی خاکریز مقابل دیوار و کاهش مقاومت در برابر پایداری
- لغزش کلی خاک شالوده بدلیل قرارگیری در شیب یا وجود لایه‌ای ضعیف در شالوده
- لغزش سطحی خاک شالوده بدلیل وجود لایه ضعیف یا قرارگیری دیوار در شیب
- دوران دیوار حایل طره‌ای مهار شده حول محل مهار، بدلیل ناکافی بودن مقاومت خاکریز در قسمت عمق مدفون سپر
- تداخل منطقه محرک خاکریز پشت سپرها و منطقۀ مقاوم جلوی مهار در دیوارهای حایل سپری مهار شده
خاکریز و خاک شالوده
مصالح خاکریز یا خاک شالوده می‌توانند عامل بسیار مهمی در پایداری دیوارهای حایل باشند. موارد زیر ممکن است باعث شکست دیوار حائل از نظر مسائل ژئوتکنیکی و پایداری شود.
- نبود دقت در برآورد پارامترهای مقاومت برشی و تراکم پذیری خاک
- وقوع لغزش برشی سطحی که منجر به ناپایداری دیوار می‌شود
- وقوع لغزش عمیق در لایۀ ضعیف در عمقی از خاک شالوده
- یخ زدگی خاک و ذوب شدن آن و افزایش رطوبت، که باعث افزایش فشارجانبی می‌شود
- تغییرات حجمی در اثر تغییرات رطوبت (تورم و انقباض‌های متوالی)
- افزایش فشار آب منفذی در خاکریز یا خاک شالوده
- ایجاد ترک‌های انقباضی در خاک جلوی پنجه و عدم اتصال به دیوار و ایجاد مشکلات پایداری
- ازدیاد فشار جانبی در اثر تراکم خاکریز
- وجود درز و شکاف در سنگ کف که باعث کاهش ظرفیت باربری می‌شود
- لغزش در اثر وجود درز و شکاف در سنگ شالوده
- لغزش در خاک شالوده بدلیل وجود صفحات لغزشی در رس‌های با شاخص خمیری زیاد
- وقوع پدیده روانگرایی در خاکریز و خاک شالوده
- نشست خاک‌های رسی نرم (حتی اگر در زیر سپرهای طره‌ای قرار گیرند)
- رشد گیاهان درون خاکریز و افزایش فشار جانبی
- افت مقاومت خاک‌های چسبنده در اثر ایجاد کرنش‌های تناوبی ایجاد شده ناشی از زلزله
- نیروهای ناشی از امواج
- برخورد کشتی‌ها، قایق‌ها و توده‌های یخی به دیوارهای ساحلی
- نشست خاک در اطراف مهار زمینی دیوارهای حایل سپری مهار شده
- افزایش فشار جانبی محرک وارد بر مهار مدفون در زمین در دیوارهای مهار شده در اثر نفوذ آب به پشت سیستم مهار
تراوش آب و سیستم زهکشی
عوامل زیر می‌تواند در عملکرد صحیح سیستم زهکشی اختلال ایجاد نمایند و اگر در طراحی مدنظر قرار نگیرند ممکن است به علت ایجاد فشارهای جانبی اضافی، باعث ناپایداری سازه دیوار شوند.
- به هم خوردگی دانه‌بندی فیلتر هنگام اجرای خاکریز
- آلوده شدن مصالح فیلتر
- سمنته شدن مصالح فیلتر
- هجوم گل و لای به دورن مصالح فیلتر و خاکریز به دنبال سیلاب‌ها و بارش‌های اتفاقی
- بسته شدن لوله شکافدار زهکش
- دانه‌بندی نادرست مصالح فیلتر و در نتیجه شسته شدن مصالح یا نبود زهکشی آب مناسب
- آسیب رسیدن به مصالح زهکش و لوله‌های زهکش حین تراکم خاکریز به ویژه در صورت استفاده نکردن از لایه محافظت کننده در اطراف لوله‌ها
- آسیب رسیدن به لوله زهکش طولی در صورتی که در زیر پایه دیوار ساخته شده باشد
- رشد و نمو گیاهان درون مصالح زهکش و لوله‌های زهکش و مسدود کردن مسیر حرکت آب
- هجوم آب گل آلود از طریق لوله‌های خروجی عرضی از ساقه دیوار به دنبال جمع شدن آب در جلوی دیوار
- آسیب دیدن لوله‌های زهکش در محل اتصالات در پی نشست نسبی
- شکستن اتصالات نامناسب لوله زهکشی
- به هم ریختن دانه‌بندی فیلتر در اثر ایجاد آشیانه توسط جانوران (به ویژه از طریق لوله‌های عرضی خروجی)
- ترک خوردگی پتوی نفوذ ناپذیر در پی خشک‌سالی
- فرسایش درز و شکاف‌های سنگ شالوده
- از بین رفتن مصالح تزریق شده در درز و شکاف‌های سنگ و یا تزریق نکردن مطلوب مصالح
- پاره شدن واتراستاپ (در صورت استفاده) به دلیل عدم کیفیت یا نشست نسبی
- از بین رفتن پتوی نفوذ ناپذیر (در صورت وجود) به دنبال فرسایش
- آب شستگی در پایین دست و وقوع پدیده وگاب یا تشدید آن
- فرسایش لایه سطح فوقانی خاکریز (در صورت وجود) یا به هم خوردگی آن در اثر عوامل محیطی
بررسی علل خرابی دیوارهای حائل در چند مورد
براساس نتایج دو بررسی آماری منشأ خرابی دیوارهای حایل را می‌توان بصورت زیر برشمرد.
- استفاده از خاک رس برای خاکریز و یا خاک شالوده
- طراحی و یا عملکرد نادرست سیستم زهکشی
- طراحی غلط پایه دیوار
- عدم رعایت اصول صحیح در اجرای دیوار
- اعمال بارگذاری‌های اتفاقی و غیر قابل پیش بینی به ویژه در اجرا