عمق گمانه

گمانه چاهی است که با استفاده از ماشین حفار ایجاد می‌گردد و قطر آن بسیار کوچک‌تر از چاهک‌های دستی است. درواقع نمونه‌های به‌دست‌آمده از گمانه، هیچ تداخل دستی نداشته و به‌صورت کاملاً خودکار و بدون دخالت انسانی صورت می‌گیرد. عمق گمانه و فاصله بین آن‌ها نیز بر اساس زمین‌شناسی، ابعاد ساختمان و نوع سازه متفاوت است. برای درک این مطالب، بهتر است در ابتدا گمانه را تعریف نماییم.

تعریف گمانه

برای تشخیص و شناسایی زمین، در ابتدا نیاز است که داده‌های ژئوتکنیکی را با آزمایش خاک جمع‌آوری و تفسیر کنیم. این موارد علاوه بر اطلاعات مطالعات ژئوتکنیک، شامل داده‌های زمین‌شناسی عمومی، زمین‌شناسی مهندسی، زمین‌ریخت‌شناسی، لرزه‌خیزی، هیدروژئولوژی و تاریخچه‌ی ساختگاه نیز می‌باشند. فرایند شناسایی شامل بررسی لایه‌بندی خاک و ویژگی‌های مهندسی آن، شرایط آب زیرزمینی، تراز سنگ‌بستر و سایر ویژگی‌های محیطی پروژه است. جمع‌آوری این اطلاعات پیچیده بوده و وابسته به عوامل زیر هستند.

• مدل پروژه
• وضعیت و موقعیت زمین
• بودجه و تکنولوژی در دسترس برای اجرای عملیات شناسایی

درواقع برنامه‌ریزی شناسایی ژئوتکنیکی زمین باید به‌گونه‌ای صورت گیرد که نه‌تنها نیازمندی‌های طراحی، ساخت و تأمین عملکرد سازه پیشنهادی را مرتفع نماید، بلکه در مواجهه با شرایط متفاوت و ناگهانی در طول اجرای پروژه، ویژگی‌های ژئوتکنیکی لایه‌های خاک، قابل‌بازنگری باشند.

همچنین اگر طراحی‌های سازه‌ دچار تغییراتی مانند جابجایی مکان سازه‌های مهم یا تغییر تعداد طبقات شوند، شناسایی‌های ژئوتکنیکی نیز باید به‌طور متناسب با این تغییرات اصلاح گردد. به‌عبارت‌دیگر، تطابق اطلاعات ژئوتکنیکی با تغییرات در طراحی سازه‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در مقاله گمانه چیست به طور کامل درباره گمانه و روش های گمانه زنی توضیح داده شده است.

اهداف طراحی ژئوتکنیکی در عمق گمانه

برای بررسی‌های موردنیاز در طراحی‌های ژئوتکنیکی، ابتدا باید به هدف‌های زیر توجه کرد:

الف) گردآوری اطلاعات لازم برای ساختگاه: بررسی جنس و لایه‌بندی زیرین زمین به جهت طراحی ایمن و بدون تغییر در کارایی ساختمان، که شامل تعیین نوع خاک، تراکم و خصوصیات مکانیکی خاک می‌شود. هدف از این بررسی، طراحی با ایمنی بالا و همچنین بهره‌وری اقتصادی در طراحی ساختمان است.

ب) گردآوری اطلاعات برای برنامه‌ریزی موقت و دائمی ساخت‌وساز: شامل بررسی وضعیت هندسی و مکانیکی لایه‌های زیرسطحی، شرایط آب زیرزمینی، وجود مصالح و شرایط نامناسب برای پایداری ساختمان است. این اطلاعات برای برنامه‌ریزی دقیق در مراحل مختلف ساخت و همچنین حفاظت از ساختمان در مقابل مسائل زیرزمینی، حیاتی هستند.

پ) پیش‌بینی و شناسایی مشکلات احتمالی: شامل پیش‌بینی مشکلاتی که ممکن است در طول اجرای ساختمان و پس‌ازآن از ناحیه زمین بروز کنند. این موارد شامل شناسایی مشکلاتی نظیر فرسایش، حمایت‌های زمینی ضعیف و تغییرات آب زیرزمینی است. هدف از این بررسی، اقدامات پیشگیرانه و تدابیر اصلاحی برای حفظ پایداری ساختمان در طول زمان است.

به‌صورت کلی، بررسی‌های ژئوتکنیکی باید با دقت انجام شده تا اطمینان حاصل گردد که ساختمان به‌طور ایمن و پایدار بر روی زمین قرار خواهد گرفت.

حداقل عمق گمانه

درصورتی‌که نشست در طراحی بر روی زمین به‌عنوان یک فاکتور حیاتی تلقی شود، ضروری است که عمق حفره یا گودال برای تعیین نشست، حداقل یک گمانه بیشتر از عمقی باشد که تنش ناشی از بار ساختمان در آن عمق به کمتر از هر یک از دو معیار زیر برسد. هر عمقی بیشتر باشد، معیار انتخاب خواهد بود:

• ۱۰ درصد تنش مؤثر زمین در آن عمق به‌عنوان یک معیار مهم مدنظر گرفته می‌شود.
• همچنین، ۱۰ درصد تنش ناشی از ساختمان بر کف پی (که با توجه به منحنی‌های حباب تنش، عمق برای پی مربعی بین 2B تا 5.2B و برای پی نواری بین 3B تا 4B باید باشد)

درصورتی‌که ظرفیت باربری زمین و گسیختگی برشی خاک زیر پی به‌عنوان عوامل تعیین‌کننده در طراحی در نظر گرفته شود، معین کردن عمق گمانه با توجه به نظریه‌های ظرفیت باربری بسیار حیاتی است. این عمق باید در بازه‌ای میان B تا 5.2B قرار گیرد. در متن بالا، علامت B عرض ساختمان یا پی را نمایان ساخته که مقدار آن باید به شکل زیر محاسبه گردد:

1. در ساختمان‌های با استفاده از پی‌های منفرد، اگر فاصله لب‌به‌لب دو پی مجاور بیشتر از جمع عرض آن دو پی باشد،B به‌عنوان عرض یک پی در نظر گرفته می‌شود. درصورتی‌که این فاصله کمتر یا مساوی جمع عرض دو پی باشد، عرض کل ساختمان به‌عنوان B در نظر گرفته می‌شود.
2. در ساختمان‌های با استفاده از پی‌های نواری، اگر فاصله لب‌به‌لب دو پی مجاور بیشتر از 1/5 برابر جمع عرض آن دو پی باشد،B به‌عنوان عرض یک پی در نظر گرفته می‌شود. درصورتی‌که این فاصله کمتر یا مساوی 1/5 برابر جمع عرض دو پی باشد، عرض کل ساختمان به‌عنوان B تعیین می‌شود.
3. در ساختمان‌های با استفاده از پی‌های گسترده، عرض کل پی گسترده به‌عنوان معیار B در نظر گرفته می‌شود.

نکات کلیدی در تعیین عمق گمانه

در شناسایی زمین، اگر گمانه موردنیاز، بسیار کم باشد، می‌توان از روش‌های دستی مانند آزمایش‌های برجای نفوذ مخروط و کاوشگر دینامیکی به‌جای گمانه‌زنی استفاده نمود. برای مشاهده بافت خاک در هر پروژه، حفر حداقل یک چاهک ضروری است. درصورتی‌که عمق چاهک کافی باشد، می‌تواند جایگزین حفر یک گمانه شود. اگر پیش از رسیدن به عمق نهایی گمانه با بستر سنگی یا لایه‌ای خیلی متراکم برخورد شود، می‌تواند عمق گمانه کاهش یابد. گمانه باید حداقل تا زیر نهشته‌هایی که برای پی مناسب نیستند (مانند خاک دستی) ادامه یابد.

در هر حالت، عمق یک گمانه نباید کمتر از ۶ متر زیر سطح پی باشد، مگر در مواردی که قبل از ۶ متر به لایه سخت رسیده باشد.

در مواردی که از شمع‌های متکی بر نوک در لایه سخت، متراکم یا سنگ استفاده می‌شود، این گودال باید به حدی باشد که از وجود لایه تا عمق کافی زیر نوک شمع اطمینان حاصل گردد. به‌عبارت‌دیگر، تعداد و عمق گمانه‌ها باید به نحوی انتخاب شود که احتمال وجود یک لایه ضعیف در زیر یک لایه سخت، متراکم یا سنگ با ضخامت کمتر از ۳ متر از بین برود.

همچنین، در مواردی که بخشی از سنگ هوازده بود، عمق گمانه باید تا حدی باشد که به زیر بخش لایه هوازده سنگ برسد.

لازم به ذکر است که به‌طورکلی برای تعیین عمق، غالبا از رابطه2B+D  استفاده می‌شود. در این رابطه،B  برابر با عرض پی و D برابر با عمق حفر گودبرداری است. این روابط معمولاً برای تخمین عمق مطلوب گمانه در طراحی‌های مختلف و پروژه‌های متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد. انتخاب و اعتبارسنجی این روابط باید با توجه به ویژگی‌های خاص هر پروژه انجام شود.

مثالی از محاسبه تعداد گمانه و عمق موردنظر

یک زمین به ابعاد ۱۵×۱۰ متر که برای ساخت یک ساختمان مسکونی ۷ طبقه با ۲ زیرزمین را در نظر بگیرید. لایه‌بندی خاک در این مورد از نوع ساده است. با در نظر گرفتن سطح اشغال ۶۰٪، تعداد و نحوه تعیین عمق گمانه به شرح زیر خواهد بود:

150 × 6/0 = 90 M² 

90 < 300

با توجه به اینکه سطح اشغال این زمین کمتر از ۳۰۰ مترمربع است و اهمیت ساختمان مسکونی نیز متوسط محسوب می‌شود، به تعداد ۱ گمانه جهت حفاظت از ساختمان احتیاج داریم. همچنین برای احداث این ساختمان، نیاز به ۲ زیرزمین و ۶ متر گودبرداری وجود دارد. با توجه به جدول زیر، به‌منظور رعایت استانداردهای ساختمانی و اطمینان از پایداری سازه، یک گمانه اضافه نیز باید حفر گردد؛ بنابراین، در کل برای احداث این ساختمان، تعداد ۲ گمانه لازم است. این محاسبات با توجه به ویژگی‌های خاص پروژه و استانداردهای مربوطه صورت گرفته‌اند.

 

مساحت	عمق گود کمتر از 10 متر	عمق گود 10 تا 20 متر
ساختمان تکی با سطح اشتغال حداکثر 300 مترمربع	1 گمانه	2 یا 3
ساختمان با مساحت 300 الی 1000 مترمربع	2 گمانه	3 یا 4

برای تعیین عمق گمانه، از روابط ساختمانی زیر استفاده می‌شود که در آن D عمق گودبرداری و B  عرض پی را نمایان می‌کند:

2B +D = (10×2) + 6 =26

ازاین‌رو، عمق مورد نیاز برای گمانه برابر با ۲۶ متر خواهد بود. به‌طورکلی، تعداد دو گمانه با عمق ۲۶ متر برای احداث این ساختمان ضروری است.

فاصله بین گمانه‌ها

علاوه بر عمق گمانه، تعیین فاصله بین گمانه‌ها نیز بسیار مهم است. در اینجا برخی اقدامات برای تعیین فاصله گمانه‌ها یا چاهک‌های شناسایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اگر نیاز به شناخت یک زمین جدید و بسیار بزرگ به‌منظور احداث ساختمان‌های گسترده مانند شهرهای جدید باشد، اقدامات زیر قابل استفاده است:

• درصورتی‌که ساختمان، شرایط متفاوت سازه‌ای دارد یا اهمیت بیشتری از ساختمان‌های دیگر در مجموعه مورد نظر داشته باشد، لازم است شناسایی خاصیت‌ها و مشخصه‌های آن ساختمان انجام گیرد.
• درصورتی‌که لایه‌بندی زمین پیچیده باشد (ازجمله مجاور گسل‌ها، نزدیک رودخانه‌ها و کوه‌ها، زمین‌های بسیار ناهموار و دره‌ها)، فاصله حداکثر ۳۰ متر بین گمانه‌ها به‌عنوان یک فاصله قابل‌قبول در نظر گرفته می‌شود.
• درصورتی‌که لایه‌بندی زمین به‌صورت نسبی یکنواخت باشد، فاصله بین گمانه‌ها با مقدار ۵۰ تا ۲۰۰ متر، به‌عنوان یک فاصله قابل‌قبول مطرح می‌شود. این امر باید با توجه به اهمیت ساختمان و شرایط ژئوتکنیکی مربوط به پروژه، به‌دقت انتخاب شود.

همچنین در نظر داشته باشید که قطر گمانه به نوع حفاری وابسته است. حفاری گمانه به دو صورت دستی و ماشینی انجام شده که بر این اساس قطر گمانه نیز متفاوت خواهد بود. در حفاری ماشینی، عمدتاً قطر گمانه بین ۵ تا ۲۵ سانتی‌متر است؛ اما در حفاری دستی، قطر گمانه باید به‌اندازه‌ای باشد که حفار به‌راحتی از آن عبور کند. همچنین، نوع خاک محل حفاری نیز می‌تواند تعیین‌کننده قطر گمانه باشد.

شرکت معتبر گمانه زنی

از آنجائی که عملیات حفاری و نمونه‌برداری باید با روش‌های استاندارد ملی یا بین‌المللی معتبر تطابق داشته باشد، نیاز است که دستگاه‌های مورد استفاده نیز بر اساس استانداردهای مصوب تعیین گردد. همچنین ناظر باید دارای صلاحیت لازم برای نظارت بر فرآیند حفاری گمانه و نمونه‌برداری بوده و در طول زمان انجام کار، این نظارت را به عمل بیاورد.

صلاحیت شرکت‌هایی که عملیات حفاری گمانه، نمونه‌برداری، و سایر عملیات اجرایی را انجام می‌دهند، باید توسط مراجع ذی‌ربط تائید شده باشد. به همین دلیل برای انجام کلیه خدمات ژئوتکنیک در سراسر کشور پیشنهاد می‌کنیم که به گروه مهندسی سانا پی مراجعه نمایید.

این مجموعه تخصصی و معتبر، کلیه خدمات مطالعات ژئوتکنیکی، طراحی و پایداری سازی گود، طراحی فونداسیون ماشین‌آلات، بهسازی خاک، مقاوم‌سازی و ترمیم و بسیاری از خدمات دیگر را با بالاترین کیفیت و به‌صورت تخصصی، اجرا می‌کند.

در هر پروژه عمرانی، کسب بیشترین بهره‌وری از منابع مالی و راهبری پروژه در چارچوب طرح مصوب با حفظ کیفیت مطلوب، از اصلی‌ترین اهداف این مجموعه است. ازاین‌رو، تمرکز بر رابطه بین هزینه، زمان‌بندی، و کیفیت در تمامی مراحل پروژه، توسط کارشناسان خبره شرکت، به‌دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد.