در اثر گودبرداری‌های عمیق، ایمنی عمومی به خطر افتاده و شاهد گسیختگی جداره‌های گودبرداری و بروز خسارت‌های مالی و جانی به کارگران، مجاورین، عابرین و همچنین محدودیت‌های ترددی در گذرهای مجاور گود می‌باشیم. بنابراین برای طراحی پایداری جداره‌های گودبرداری باید این اطمینان وجود داشته باشد که یک ضریب ایمنی کافی برای مدت عمر سازه‌های پایدارکننده وجود دارد.
اجرای گودبرداری و بخصوص گودبرداری‌های عمیق، تعادل خاک را بر هم زده و وضعیت تنش‌ها  را در خاک تغییر می دهد. همچنین در اثر عملیات گودبرداری تغییر شکل‌هایی در خاک بوجود می‌آید که موجب بهم خوردن انسجام خاک و یا گسیختگی خاک می‌شود و یا موجب بهم خوردن تعادل و پایداری سازه مجاور گود می‌شود. ضرورت‌ها‌یی که موجب انجام عملیات گودبرداری می‌شوند عبارتند از: احداث زیرزمین، احداث پارکینگ، محدودیت‌های زمین در شهرها و قیمت‌های روزافزون زمین، احداث کانال، ایجاد ترانشه و…

تقسیم‌بندی گودها بر حسب عمق H به این صورت می باشد:

کم عمق        H < 6m

عمیق    H > 6m

طراحی هر دو نوع گود مشابه بوده و بر اساس تئوری‌های مکانیک خاک و سازه انجام می‌شود.

فشار جانبی وارد بر دیوار گود به علت وزن توده خاک مجاور و یا سربارهای وارد بر آن است. این سربار می‌تواند بر اثر وزن ساختمان‌های مجاور و یا بهره‌برداری از معابر مجاور باشد. اگر نیروهای وارده بر جداره گود از مقاومت خاک بیشتر باشند دیواره گود دچار ریزش خواهد شد. برای اطمینان از ایمنی ترانشه ها در حین گودبرداری، این پروژه ها باید مورد ارزیابی و محاسبه قرار گیرند.  و در صورتی که ضریب اطمینان کمتر از مقدار مورد انتظار باشد به منظور جلوگیری از ریزش ترانشه و تبعات منفی احتمالی ناشی از این خاکبرداری، سازه‌های موقتی را برای مهار ترانشه اجرا می‌کنند، که به آن سازه‌های نگهبان می‌گویند. در ادامه ضمن معرفی سازه های نگهبان مورد استفاده جهت پایداری گود، به مرور برخی از روش های آنالیز پایداری شیب نیز می پردازیم.

روش‌های متعارف گودبرداری و حائل سازی
اگر پس از انجام محاسبات مشخص گردید خاک به تنهایی نمی‌تواند در برابر فشارهای جانبی مقاومت نماید باید با احداث سازه‌های نگهبان مناسب دیواره گود پایدار گردد. سازه‌های نگهبان، سازه‌های موقتی هستند که برای مهار ترانشه اجرا می‌شوند.

اهداف اصلی ایمن‌سازی جداره گود با بهره گرفتن از سازه‌های نگهبان عبارتند از:

– حفظ جان انسان‌های داخل وخارج گود

– حفظ اموال داخل و خارج گود

– فراهم آوردن شرایط ایمن و مطمئن برای اجرای کار

روش‌های متعارف گودبرداری و حائل سازی عبارتند از:

۱- گودبرداری شیب‌دار (شیروانی وار)

۲- گودبرداری با جدار میخ‌کوبی شده (Rock Bolt ، شاتکریت و…)

۳- گودبرداری با بهره گرفتن از روش اصلاح خواص خاک (انجماد، تزریق و…)

۴- گودبرداری با بکارگیری سازه‌های حائل

روش‌های پایدارسازی گود
همه ساله کشورهای مختلف هزینه­ های زیادی را صرف پایداری دامنه­ها می­نمایند. بسته به شرایط هندسی دامنه، اندازه توده ناپایدار، خصوصیات مقاومتی خاک، موقعیت و محل دامنه و… روش­های گوناگونی برای پایدارسازی شیروانی ها وجود دارد. هر یک از این روش­ها با توجه به موقعیت و شرایط انجام پروژه­ها، می­توانند در پایدارسازی مورد استفاد قرار گیرند. مهم­ترین فاکتور در انتخاب روش پایداری رسیدن به حداکثر پایداری با کمترین هزینه می­باشد و البته موقعیت و شرایط پروژه نیز از عوامل تعیین کننده در انتخاب روش پایدارسازی می­باشد.

روش مناسب گودبرداری با توجه به نوع خاک، سطح آب زیرزمینی، عمق گود و موقعیت و شرایط مجاورین و الزامات قانونی ساختگاه و بخصوص انسان‌ها، هزینه‌های پایدارسازی (هزینه‌های اولیه، هزینه‌های اجرایی، هزینه‌های جمع‌آوری سازه موقت)، هزینه‌های ناشی از خرابی (گسیختگی و یا تغییر شکل) و مشکلات و محدودیت‌های اجرایی انتخاب می‌گردد.

روش‌های پایداری سازی گود همزمان با احساس نیاز بشر برای ساخت و ساز در زیر سطح زمین شکل گرفت که ساده‌ترین آن‌ها ایجاد شیب پایدار در سطح گودبرداری شده است. با گذشت زمان و ایجاد محدودیت‌های اساسی نظیر کمبود فضا برای ایجاد شیب مناسب برای گود، مهندسین به فکر روش‌های مقابله با ریزش سطوح خاکبرداری شده قائم افتادند. روش‌های ابتدایی برای مقابله با ریزش که هنوز هم مورد استفاده قرار

می‌گیرند نظیر شمع، نگهدارنده‌های افقی و مایل، دیوار برلنی و خرپا ابداع شده و با نوآوری‌های متفکرانه خاک مسلح و میخ‌کوبی نیز به آن‌ها اضافه گردیدند.

اهمیت استفاده از این روش‌ها زمانی بیشتر آشکار می‌شود که به نمونه‌های تخریب شده ساختمان‌ها و بناهای جدید و قدیم در مجاورت گودبرداری‌های غیر اصولی توجه گردد. صدمات جانی و مالی فراوان که به دنبال عدم رعایت اصول مهندسی در گودبرداری و نیز عدم استفاده از روش مناسب محافظت گود پدیدار شده‌اند هیچ‌گاه قابل جبران نخواهد بود. بنابراین بررسی و شناسایی روش‌های متفاوت ایجاد سازه‌های نگهبان و بکارگیری اصولی این روش‌ها غیر قابل اجتناب است. انواع روش‌های پایدارسازی گود عبارتند از:

۱- مهارسازی (Anchorage)

۲- دوخت به پشت (پین‌گذاری) (Tie back)

۳- دیواره دیافراگمی (Diaphragm Wall)

۴- مهار متقابل (Reciprocal Support)

۵- اجرای شمع (Piling)

۶- سپرکوبی (Sheet Piling)

۷- اجرای خرپا (Truss construction)

۸- روش ریز شمع (Micropile)

۹- روش میخ‌کوبی (Nailing)

همچنین روش‌های پایدارسازی جداره‌های گودبرداری را می‌توان به دو دسته کلی زیر نیز تقسیم‌بندی نمود:

الف- تامین پایداری از داخل گود

در گودبرداری‌هایی که به دلایل فنی ویا حقوقی امکان ایجاد یک دیواره در جناحین ساختگاه بدون تامین تکیه‌گاه مناسب برای آن وجود ندارد و نمی‌توان انتظار داشت که دیواره خود ایستا باشد، پایدارسازی جداره گودبرداری از داخل خاستگاه اجتناب ناپذیر می‌باشد. روش‌های مهار روبرو، خرپا، دیافراگم و اجرای شمع درجا از روش‌های تامین پایداری از داخل گود می‌باشند. در مواردی که محدود کردن تغییر شکل‌های افقی در جداره گودبرداری ضروری است، مناسب‌ترین روش برای گودبرداری‌های کم عرض، روش مهار روبرو و در سایر موارد روش خرپا و یا روش‌های تلفیقی می‌باشد.

جزییات بیشتر درباره این پایان نامه ها  :

 
ب- تامین پایداری جداره گودبرداری از خارج گود

در مواردی که در محدوده مالکیت و یا کسب مجوز از مالکین املاک مجاور بتوان با ایجاد شیب و یا حفاری در جناحین خاستگاه پایداری جداره گودبرداری را تامین نمود روش‌های پایدارسازی جداره گودبرداری از خارج گود مد نظر قرار می‌گیرد. روش‌های انکراژ، شمع و انکراژ، دیوار دیافراگم و انکراژ و میخ‌کوبی روش‌های پایدار‌سازی جداره گودبرداری از خارج گود می‌باشند.

در مواردی که محدودیت‌های برای اجرای کامل پایدارسازی جداره گود، با بهره گرفتن از یک روش وجود داشته باشد، می‌توان با کمک گرفتن از روش‌های دیگر و به صورت تلفیقی پایداری مورد نظر را تامین  نمود. شکل ۲-۱ برخی از روش های پایدارسازی جداره های گود را نشان می دهد.