مقدمه

در شهرها و مناطق پر رفت و آمد لوله هاي آب شرب را در زیر سطح زمین مدفون م یکنند تا مشکلاتی براي عبورو مرور ایجاد نکند و خود نیز از اثرات ترافیک و آب و هوا محفوظ بماند. عملیات گودبرداري و تهیه ترانشه باید در زمانی انجام شود که هرچه زودتر بعد از حفاري، عملیات نصب لوله انجام گیرد تا احتمال بروز حوادث و ریزش دیواره هاي ترانشه کاهش یابد. بررسی هاي خاك شناسی لزوم حفاظت دیوار هها و زهکشی ترانشه را تعیین م یکند.براي مشاهده تغییرات در استاندارد۲۰۰۹-ISO2531 به پیوست ت مراجعه شود.

توصیه هاي عمومی

– دیواره هاي ترانشه بایستی یا شیبدار باشند و یا توسط پشت بند تقویت گردند.

– دیواره هاي ترانشه بایستی عاري از پاره سنگها و کلوخ ههایی باشند که احتمال سقوط دارند.

– فاصله مواد حاصل از گود برداري از لبه ترانشه حداقل بایستی۰/۴m باشد.

– در صورتی که به جدول مشخصات ترانشه دسترسی نباشد و بار ترافیکی مطرح نباشد ارتفاع خاك بالاي لوله حداقل ۱ متر باشد تا از ی خزدگی آن جلوگیري شود.

ساخت ترانشه با دیواره هاي شیب دار

از این روش به علت محدودیت فضا، به ندرت در مناطق شهري استفاده م یگردد. در این روش دیواره هاي ترانشه را به طرف بیرون ترانشه شیب م یدهند. میزان این شیب بایستی نزدیک به زاویه اصطکاك داخلی خاك باشد. این زاویه با نوع خاك تغییر م یکند.

تقویت دیواره هاي ترانشه

در صورتی که نتوان ترانشه را به صورت شیبدار حفاري کرد. آن را با دیواره هاي قائم حفاري م یکنند، که در این حالت بایستی دیواره هاي آن را تقویت نمود. روش هاي زیادي جهت تقویت ترانشه وجود دارد که درمتداول ترین آنها از پان لهاي چوبی پیش ساخته، ور قهاي چوبی یا ورق هاي فلزي استفاده م یگردد. از هر روشی که استفاده گردد پانل باید بتواند در مقابل فشار وارده از طرف خاك مقاومت کند.
میزان این فشار را از رابطه زیر می توان محاسبه نمود.

ϒ:چگالی (کیلوگرم بر متر مکعب) – به طور تقریبی می توان چگالی خاك را معادل ۳^‎‎۲۰۰۰Kg/m در نظر گرفت.

φ:زاویه اصطکاك داخلی (رادیان)

q:نیروي فشار خاك (کیلوگرم بر متر مربع)

H:عمق ترانشه (متر)

تخلیه آب ترانشه

عملیات گودبرداري بایستی از پایین دست به بالا انجام گردد تا بتوان آب داخل ترانشه را از پایین دست تخلیه
نمود. اگر ترانشه از زمین هاي پر آب عبور م یکند لازم است آب داخل آن را با یکی از روش هاي زیر تخلیه نمود.
– تخلیه آب توسط پمپ، مستقیماٌ از کف ترانشه یا از مخزن آن.

– تخلیه آب از طریق لوله هاي نازك(probe)

عرض ترانشه

عرض ترانشه باید حتی الامکان کم باشد تا اثرات بارهاي زنده روي لوله حداقل گردد.
دیواره هاي ترانشه باید شی بدار یا تقویت شده باشند تا خط ریزش خاك، افراد داخل آن را تهدید نکند. جدول زیر راهنماي مناسبی جهت انتخاب عرض ترانشه می باشد. در صورت استفاده از الوار، پانل تقویتی یا سایرتجهیزات تقویت کننده دیواره عرض ترانشه را م یتوان بزرگتر از مقادیر جدول ۲ در نظر گرفت.

عملیات خاکریزى

عملیات بستر سازي و خاکریزي اطراف و بالاي لوله ها به شرح زیر انجام م یگردد.

بستر لوله

ترانشه در واقع بستر لوله است که علاوه بر موارد بخش قبل، الزامات زیر نیز بایستی در مورد آن در نظر گرفته شود.
– در محل ساکت لول هها بایستی گودالی حفر نمود تا لوله ها به طور کامل در کل طولشان تکیه گاه داشته باشند.

– کف ترانشه بایستی عاري از سنگ هاي نوك تیز و برجستگ یهایی باشد که موجب تماس نقطه اي م یگردند.
در صورتیکه خاك بستر داراي موادي مانند خاکستر، ذغال، فضولات، مواد ارگانیک یا سایر مواد نامطلوب باشد
۱۵ زدوده شوند. اگر خاك بستر آنقدر ناپایدار باشد که اصلاح آن بطریق فوق cm این مواد بایستی حداقل تا عمق
عملی نباشد، بستر لوله بایستی توسط رو شهایی مانند استفاده از بسترسازي با مصالح دانه ریز (الوار و بتن ریزي)
تقویت گردد.

خاک بالاى لوله

این خاك شامل خاك اولیه ترانشه است که به صورت غیرفشرده روي لوله ریخته می شود.

لوله ارتفاع خاک بالای

ارتفاع خاك بالاي لوله براساس محاسبه میزان دو پهنی مطابق استانداردهاي ۲۵۳۱ ISO EN 545 و براى تیپهاى مختلف خاکریزى AWWA محاسبه م یگردد.

دو پهنی

طبق تعریف دو پهنی لوله (Ovalization) عبارتست از صد برابر میزان تغییر فرم عمودي لوله تقسیم بر قطر خارجی اولیه لوله. دو پهنی لوله را می توان از رابطه زیر محاسبه نمود.

دو پهنی لوله (%)

K: ضریب بستر(Bedding Factor)

P t:فشار ناشی از وزن خاك بالاي لوله(KN/m2)

Pe: فشار ناشی از بار ترافیکی(KN/m2)

S:سفتی قطري لوله(KN/m2) (Pipe Diametral Stiffness)

f:ضریب فشار جانبى(f=0.061)

’E :مدول عکس العمل خاك(KN/m2)

مقدار دو پهنی که از رابطه فوق محاسبه م یگردد نبایستی از دو پهنی مجاز که درISO2531 تعیین شده است بیشتر گردد. دو پهنی نباید آنقدر زیاد باشد که موجب تخریب پوشش سیمانی داخل لوله شود. همانطور میزان آن تا حدي باشد که حداکثر تنش در دیواره لوله از ۳۳۰MPa تجاوز نکند تا یک ضریب اطمینان ۱/۵ نسبت به حد الاستیک خمشی چدن نشکن(حداقلMPa 500 ) تامین گردد.میزان دو پهنی مجاز با افزایش DN زیاد میشود و براي لوله ها ي DN ≥ ۸۰۰ ، ۴درصد توصیه شده است. مقادیر دو پهنی مجاز در جدول ۳ ارائه شده است.

سفتی قطری

براي اینکه لوله ها بتوانند بار ناشی از وزن خاك و بار ترافیکی را در شرایط مختلف نصب تحمل کنند بایستی میزان
سفتی قطري آنها از مقادیر حداقل سفتى قطري نشان داده شده در جدول ۳ کمتر نباشد. سفتی قطري یک لوله
را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد.

S:سفتى قطرى (KN/m2)

E:مدول الاستیسیته چدن نشکن (MPa170000)

I:ممان دوم سطح دیواره لوله بر واحد طول(mm3)

e: ضخامت دیواره لوله(mm)

D:قطر متوسط لوله mm) DE – e)

DE:قطر خارجى نامى لوله (mm)

مقادیر S با فرض اینکه ضخامت دیواره لوله معادل حداقل ضخامت بعلاوه نصف تلرانس باشد محاسبه می گردند. مقادیر ضخامت نامی ، سفتی قطری (S) و دو پهنی مجاز در جدول ۳ ارائه شده است.

لوله فشار وزن خاک بالاى

فشار Pe به صورت یکنواخت در بالاى لوله و در فاصله اى معادل قطر خارجى لوله توزیع م ىگردد. این فشار از محاسبه وزن منشور خاك بالاى لوله به صورت زیر محاسبه می شود.

Pe:فشار ناشى از وزن خاك بالاى لوله(KN/m2)

ϒ:وزن واحد حجم خاك بالاى لوله (KN/m2)

H:ارتفاع خاك بالاى لوله، که معادل فاصله بالاى لوله (تاج لوله) تا سطح زمین مى باشد.

۲۰KN/m3 در نظر گرفت .

فشار بار ترافیکی

فشار pt به صورت یکنواخت در بالاى لوله و در فاصله اى معادل قطر خارجى لوله توزیع مىگردد. این فشار را مى توان از فرمول زیر حساب کرد.

pt:فشار ناشى از بار ترافیکى (KN/m2)

β:ضریب بار ترافیکى که مطابق EN 545 مناطق مختلف را از لحاظ ترافیکى مى توان به سه دسته با ضرایب ترافیکى مختلف تقسیم نمود.

_ ۱٫۵ = β راههاى اصلى (main roads)

_ ۰٫۷۵ = β راههاى اصلى (access roads)

_ ۰٫۵ = β مناطق روستایى و سایر مناطق به جز موارد فوق

رابطه فوق براى H<0/3 معتبر نمى باشد.

فاکتور بستر لوله K بستگی به نحوه توزیع فشار خاك بر روي لوله (در فاصله اي معادل قطر خارجی لوله) و بر کف لوله (در فاصله اي متناسب با زاویه بستر تئوري ۲a)دارد. مقدارk با افزایش زاویه بستر ۲a کاهش می یابد که بسته به نوع خاکریزی دور لوله مقدار آن را میتوان از جدول ۴ بدست آورد.

ضریب فشار جانبیf

ضریب فشار جانبی f معادل ۰/۰۶۱ می باشد. این ضریب مربوط به توزیع سهمی وار از فشار جانبی است و متناظر با زاویه ۱۰۰درجه می باشد.

مدول عکس العمل خاک´E

مدول ل عکس العمل خاک به نوع خاك پیرامون لوله و میزان تراکم آن بستگی دارد. که مقدار آنرا با توجه به نوع خاکریزي دور لوله می توان از جدول ۴ بدست آورد. این مقادیر به ترتیب مربوط به خاك هاي با تراکم بالاتر و لایه سازي بهتر می باشند.

خاکریزي پیرامون لوله

استاندارد.AWWA پنج تیپ مختلف جهت خاکریزي پیرامون لوله مطابق جدول ۴ و شکل ۸ ارائه میدهد.

مصالح دانه ای Granular Material

در سیستم آشتو خاك به گروه هاي اصلی A-1 تا A-7 تقسیم می شود. خاک گروه های

A-1 و A-2 و A-3 مصالح دانه ای هستند که در صد عبوری آنها از الک نمره ۲۰۰، کمتر از ۳۵% است در تیپ های ۴ و ۵ باید از این گروه ها جهت خاکریزی پیرامون لوله استفاده شود. مشخصات گروه های فوق مطابق جدول ۵ است.

حداقل نوع خاکریزی

حداقل خاکریزي لازم جهت تحمل بارهاي خارجى ناشى از خاك بالاي لوله و بار ترافیکى را مى توان با استفاده
از رابطه دو پهنى محاسبه کرد. در جدول ۶ تیپ هاي مجاز براي مقادیر مختلف ارتفاع خاکریزي و بار ترافیکى
ارائه شده است.

H=ارتفاع خاك بالاي لوله (m)