ابنیه نگهبان - تعاريف گروه ابنیه نگهبان | Definitions of Security Buildings*

ابنیه نگهبان

ابنیه نگهبان سازه‌هایی هستند که در معرض فشار جانبی خاک قرار دارند و وظیفه آنها جلوگیری از ریزش خاک می‌باشد. لذا فشار جانبی خاک غالب‌ترین نیروی وارد براین ابنیه است. اگرچه ابنیه نگهبان طبق تعریف شالوده محسوب نمی‌شوند ولی می‌توان آنها را نوعی شالوده ویژه نیز دانست.

در طراحی و اجرا ابنیه نگهبان باید به‌زهکش خاکریز پشت ابنیه دقت کرد تا در اثر بارندگی، جریان آب‌های سطحی و وجود آبهای زیرزمینی تخریب نگردند.

ابنیه نگهبان به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

- دیوارهای نگهبان

- خاک مسلح

- سپرها

- دیوارهای جداکننده

مخازن ذخیره را نیز جزء ابنیه نگهبان می‌توان در نظر گرفت و تونل ها نیز جزو دیوارهای جداکننده می باشند.

دیوار نگهبان یا دیوار حایل

دیوار حایل دیواری است که تکیه‌گاه جانبی برای جداره‌های قائم و یا نزدیک به‌قائم خاک به‌وجود می‌آورد. از دیوار حایل در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی نظیر راهسازی، محوطه سازی، پل‌سازی، ساختمان سازی و به‌طور کلی هرجا که احتیاج به تکیه‌گاه جانبی برای جدار قائم خاک‌برداری باشد استفاده می‌شود.

مقاومت زمین زیر دیوار می‌بایست کنترل گردد و در صورت نیاز به‌کمک روش های اصلاح خاک و مسلح نمودن خاک، جهت اجرای دیوار بهسازی و آماده گردد.

در هنگام ساخت دیوار حایل از چند یا تمام درزهای زیر استفاده می‌شود:

1- درزهای اجرایی

این درزها افقی یا قائم بوده و در حد فاصل دو مرحله بتن‌ریزی استفاده می‌شوند به‌منظور افزایش مقاومت برشی ممکن است در این درزها از زبانه برشی استفاده شود در صورت عدم استفاده از زبانه برشی سطح بتن سخت شده، قبل از بتن‌ریزی جدید، باید ناهموار و تمیز شود.

2- درزهای انقباض

این درز یک درز قائم در تمام ارتفاع دیوار از روی پایه تا بالای دیواراست. که وظیفه آن کنترل جمع‌شدگی طولی دیوار می‌باشد در این درز به‌وسیله ایجاد شیارهای قائم مقطع دیواره در محل درز عمداً ضعیف می‌شود تا هرگونه ترک احتمالی در اثر جمع شدگی در داخل این شیار اتفاق بیفتد. و عرض شیارها 6 تا 8 میلی‌متر و عمق آنها 12 تا 16 میلی‌متر می‌باشد.

3- درزهای انبساطی

درز انبساطی یک درز جدایی قائم از پایین پایه تا بالای دیوار است که وظیفه آن کنترل تغییر طول‌های حرارتی دیوار می‌باشد در این درز هم میلگردها و هم بتن قطع شده و بین آنها فاصله قرار داده می‌شود. این فاصله توسط درزگیر پر می‌شود. برای انتقال برش ممکن است میلگردهایی باطول محدود از درز عبور داده شوند. این میلگردها گریس کاری می‌شوند تا با بتن چسبندگی نداشته باشند.

در زهکشی دیوارها می‌توان آب را در پایین دیوار جمع‌کرده از طریق لوله‌ها و مجاری خارج ساخت و یا به‌کمک زهکش‌های فتیله‌ای و پمپ از طریق سطح بالایی خارج نمود

دیوارهای حایل بر حسب هندسه و مصالح مورد استفاده، دارای انواع زیر می‌باشند:

- دیوار حایل وزنی

- دیوار حایل نیمه وزنی

- دیوار حایل طره‌ای

- دیوار حایل پشت بنددار

- دیوار حایل- پی 

- گالری‌های بهمن گیر

- دیوار داکوستانس

بسته به مصالح موجود در منطقه و امکانات، نوع دیوار انتخاب می‌گردد.

- دیوارهای وزنی (مایل)

این دیوارها از بتن غیرمسلح، مصالح بنایی و... ساخته می‌شوند، پایداری این دیوارها در مقابل فشار جانبی در درجه اول بستگی به وزن آنها دارد. در ایران عمدتاً این دیوارها با مصالح سنگی اجرا می‌گردند. ارتفاع اقتصادی این دیوارها حدود 4 تا 5 متر می‌باشد. می‌توان سدها را از این دسته نیز به‌حساب آورد. این دیوارها را می‌توان شیبدار و یا پلکانی اجرا کرد.

- دیوار نیمه‌وزنی

گاهی مواقع بااستفاده از مقدار محدودی میلگرد از عرض دیوار مایل وزنی مقداری کاسته می‌شود این میلگردها در خمش بامصالح دیوار مشارکت می‌کنند به‌چنین دیوارهایی نیمه وزنی می‌گویند. این دیوارها را می‌توان شیب‌دار و یا پله‌ای اجرا کرد.

- دیوار طره‌ای

این نوع دیوارها عمدتاً از بتن مسلح ساخته می‌شوند و همچون یک تیر طره عمل می‌کنند این دیوارها متشکل از دیوار تیغه و دال پایه  که خود شامل پاشنه و پنجه می‌باشد. حداکثر ارتفاع  اقتصادی این دیوارها 6 تا 8 متر است هرچه طول پنجه بیشتر باشد از طول پایه کاسته می‌شود. بعضی از مولفین سپرها را نیز دیوار طره‌ای می‌نامند.

زهکشی این دیوار نیز مانند بقیه دیوارها می‌باشد. با اجرای تمهیدات خاص می‌توان ارتفاع این دیوارها را افزایش داد.

در مناطقی که رانش خاک زیاد باشد، لازم است در زیر پایه دیوار و امتداد خود دیوار زبانه برش اجرا گردد که به آن کلید می‌گویند. این دیوارها را دیوار طره‌ای کلیدی می‌نامند.

- دیوار پشت بنددار

این دیوارها مشابه دیوار حائل طره‌ای می‌باشند که در فواصل منظم دارای پشت بندهایی عمود بر تیغه می‌باشند پشت بندها تیغه و پایه را به‌یکدیگر می‌دوزند در نتیجه باایجاد رفتار دو طرفه از مقدار نیروی برش و لنگر خمشی در آنها می‌کاهند. این دیوارها معمولاً بتن مسلح می‌باشند.

در این نوع دیوارها به‌دلیل وجود پشت بند ضخامت دیوار کم می‌شود از این نوع دیوارها معمولاً در آب انبارها و کلاً مخازن ذخیره نیز استفاده می‌گردد.

الف - دیوار پشت بنددار به طرف خاکریز

در این نوع دیوار پشت بنددار جهت پشت‌بندها به طرف خاکریز می‌باشد.

ب - دیوار پشت بنددار پشت به خاکریز

در این نوع دیوار پشت بنددار جهت پشت‌بندها، پشت به خاکریز می‌باشد.

- دیوار مهار شده

این دیوارها عمدتاً فلزی چوبی یا بتن باضخامت کم می‌باشند و برای ثبات دیوار از مهارهای کششی استفاده می‌شود که می‌تواند میل مهار یا لایه‌های ژئوتکستایل و... باشد. این نوع دیوارها را دیوارهای مهارشده می‌نامند. بعضی از مؤلفین این دیوارها را جزء سپرها می‌دانند.

- دیوار حائل- پی

این دیوارها در سازه‌هایی که دارای چند زیرزمین می‌باشند استفاده می‌شود، به‌این شکل که کف طبقات (زیرزمین)، شالوده و دیوارهای کناری به‌هم وصل شده، مانند یک قوطی می‌شوند که باعث ایجاد یک صلبیت بزرگ شده و سازه مقاومت بیشتری خواهد داشت.

- گالری بهمن‌گیر

در مسیر جاده‌های کوهستانی جهت جلوگیری از ریزش برف، باران و سنگریزه سایه‌بانی در قسمت‌های خاص ایجاد می‌گردد که معمولاً از جنس بتن مسلح و یا فلز می‌باشد که به آن گالری بهمن‌گیر گفته می‌شود.

- دیوار داکوستانس

این دیوارهای بتن مسلح که به نام طراح آن می‌باشد به‌صورت زیر طراحی و اجرا می‌گردند. در این دیوارها کاراز قسمت بالای آن، شروع می‌شود و پایداری آن نیز به وسیله مهارهای پیش تنیده تامین می‌گردد.

در اجرای این دیوار ابتدا خاک‌برداری به عمق 2 متر انجام می‌گیرد سپس کابل‌های پیش تنیده در محل‌های مورد نیاز قرار داده می‌شوند پس از آن بر هر جدار قائم خاک‌برداری صفحات بتنی که به کابلها اتصال دارند تعبیه می‌شوند.

پس از خشک شدن بتن صفحات و کشیدن کابلها، پرده عمودی بتن مسلح به ضخامت کم (12 تا 20 سانتی‌متر) برای متصل کردن صفحات بتنی به یکدیگر اجرا می‌شود و مراحل بعدی کار نیز به‌همین طریق ادامه می‌یابد.

اجرای زهکش در این دیوارها غیر عملی است بنابراین مستطیل‌هایی به‌ابعاد 1×2 متر در این دیوارها پیش‌بینی می‌شود تا آبهای نفوذی و سطحی بدون اشکال خارج شوند.

باتوجه به‌اینکه از کابل‌های پیش تنیدگی در این دیوار استفاده می‌شود دیوارها امکان تغییر مکان ندارند.

مصالح دیوار حائل

دیوارهای حایل بر حسب محل و نوع خاک با مصالح مختلفی ساخته می‌شوند که معمول‌ترین آنها به قرار زیر است:

- دیوار حائل بتنی

- دیوار حائل با قطعات پیش‌ساخته

- دیوار حائل فولادی

- دیوار حائل بتن مسلح

- دیوار حائل چدنی

- دیوار حائل با مصالح سنگی

- دیوار حائل با مصالح بنایی

- دیوار حائل با مصالح سنگی مسلح

- دیوار حائل چوبی

- دیوار حائل با گابیون یا توری سنگ

- دیوار حائل از خاک مسلح

- دیوار حائل بتنی (دیوار وزنی)

این ابنیه از مصالح بتنی درست شده است که در محل قالب‌بندی شده سپس بتن‌ریزی انجام می‌گیرد. معمولاً در ابنیه نگهبان بتنی یک لوله زهکش در پایین دیوار قراردارد که زهکشی خاکریز پشت دیوار از طریق این لوله انجام می‌گیرد.

- دیوار حائل با قطعات پیش‌ساخته (دیوار وزنی)

به‌کمک قطعات پیش ساخته به‌جای بتن‌ریزی می‌توان دیوارهای حائل را ایجاد کرد این قطعات در دیوارهای حائل و ابنیه نگهبان استفاده می‌شود و می‌توانند از بتن، قطعات و بلوک‌های سیمانی، پلیمری و... باشند. قطعات پیش ساخته روی هم چیده شده و ابنیه را ایجاد می‌کنند زهکش این دیوارها مانند ابنیه‌های بتنی است.

- دیوار حائل فولادی (دیوار طره‌ای)

موارد استفاده از این ابنیه‌ها محدود می‌باشد (به‌دلیل هزینه بالای آن) از آنها در دیوارهای طره‌ای استفاده می‌شود. در محل‌هایی که فضای لازم برای ایجاد ابنیه کم باشد از ابنیه‌های فلزی که ضخامت کمی دارند استفاده می‌شود. این دیوارها را باید در مقابل خوردگی محافظت گردد.

- دیوار حائل بتن مسلح ( دیوار نیمه وزنی،طره ای و پشت بنددار)

از ابنیه نگهبان بتن مسلح استفاده می‌کنند تا عرض دیوار کمتر باشد و میلگردها در مقابل لنگرها و تلاشهای لازم مقاومت کنند. مقدار میلگرد مصرفی بسته به‌فشارهای وارده و ارتفاع ابنیه دارد. زهکشی این ابنیه مانند نوع بتنی می‌باشد.

- دیوار حائل چدنی (دیوار طره‌ای)

در بعضی از ابنیه‌ها از چدن به‌عنوان دیوار استفاده می‌شود موارد استفاده از آن کم بوده در شرایط خاص اجرا می‌شود.

- دیوار حائل با مصالح سنگی (دیوار وزنی)

به‌کمک سنگ‌های موجود در محل و سنگ‌چینی می‌توان ابنیه نگهبان وزنی مناسب را ایجاد کرد ضخامت این دیوارها بیشتر از ابنیه بتنی وزنی می‌باشد.

- دیوار حائل با مصالح بنایی (دیوار وزنی)

به‌کمک مصالح بنایی مانند آجرچینی و... می‌توان دیوارهای نگهبان را اجرا نمود در این نوع ابنیه نیاز به‌فضای کافی برای اجرا می‌باشد ضمناً ارتفاع این نوع دیوارها کم می‌باشد.

- دیوار حائل با مصالح سنگی مسلح (دیوار نیمه وزنی)

به کمک مسلح کردن مصالح سنگی می‌توان از مصالح سنگی مسلح شده دیوار نیمه وزنی ایجاد کرد.

- دیوار حائل با مصالح بنایی مسلح (دیوار نیمه وزنی)

به کمک مسلح کردن مصالح بنایی نیز می‌توان از مصالح بنایی مسلح شده دیوار نیمه وزنی ایجاد کرد.

- دیوار چوبی (دیوار طره‌ای)

در مناطق جنگلی به کمک کنده‌های چوب ابنیه نگهبان را می‌توان اجرا کرد. ارتفاع این نوع ابنیه کم می‌باشد ضمناً باید چوب‌ها را در مقابل فساد مقاوم نمود.

 -دیوار گابیونی (دیوار وزنی)

برای ساختن دیوار وزنی می‌توان سبد یا تورهای فلزی را از سنگ پُر نموده در جلو خاک قرارداد که به آن توری سنگی یا گابیونی می گویند.

ابنیه نگهبان از خاک مسلح

از خاک مسلح نیز به عنوان ابنیه نگهبان استفاده می‌شود.

سپر

سپرها نوعی ابنیه نگهبان هستند که اغلب برای احداث دیوارهای ساحلی و یا سازه‌های موقت نظیر مهاربندی ترانشه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت سپر بر دیوار حائل عدم نیاز به تمهیدات خاص در محل اجرا است سپرها حتی در داخل آب هم قابل اجرا هستند.

مصالح ساختمانی سپر عمدتاً فولاد، بتن فولادی، بتن پیش‌ساخته و چوب می‌باشند.

سپرها همچون شمع در زیر زمین کوبیده می‌شوند و از کنار هم قرار گرفتن آنها یک دیوار نازک و انعطاف‌پذیر به‌وجود می‌آید. از سپرها به‌دلیل ایجاد صدا هنگام کار (کوبش) کمتر در شهرها استفاده می‌شود. کار گذاشتن سپرها به 3 روش کوبیدن، حفاری و تغییردادن مشخصات زمین انجام می‌گیرد.

در کارگاههای شهری به دلیل کم هزینه بودن از سپرهانیز استفاده می‌شود مانند ایجاد حفاظ موقت هنگام حفاری برای تونل و مترو.

ضرایب اطمینان سپرها در مقایسه با دیوارهای دیگر کمتر است. زیرا گسیختگی خاک‌ها در سپرها رخ نداده و باتوجه به‌تغییر شکل‌ها می‌توان به مرمت سپر اقدام نمود. سپر از اجزاء ساختمانی است که باید هر قسمت از آن به‌تنهایی قادر باشد نیروهای وارده به‌آن قسمت را که عبارت از فشار خاک و فشار آب است تحمل نماید و در موارد استثنایی حتی بتواند نیروهای قائم را هم به‌زمین منتقل کند.

سپر به‌طور عمده برای موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:

1- به منظور حفاظت در هنگام گودبرداری‌های دیواره قائم، برای جلوگیری از ریزش خاک و ورود آب به داخل گودال، برای حفاظت خاکریزها دارای دیواره قائم (سدهای انحرافی) و....

2- به صورت قسمتی از ساختمان برای تحمل رانش خاک و فشار آب، و یا جلوگیری از شسته شدن زیر شالوده ها و غیره در زمین باقی می‌ماند.

بسته به‌نوع خاک نیروی اصطکاکی حین اجرای کار و بعد از آن، عمق سپرکوی، نیاز طراحی، نوع و جنس سپر مشخص می‌گردد و پس از اجرا قطعات بین سپرها (قفل و بست‌ها) با سرب، قیر، ماستیک یا بتن پر می‌شود.

بر حسب نوع سپر و موارد استفاده آن سپرها ممکن است به صورت ثابت یا موقت مورد استفاده قرار گیرند:

1- سپر ثابت

این سپرها بعد از احداث سازه در محل باقی می‌مانند و جزئی از سازه احداث شده می‌باشند مانند دیوار نگهبان. سپرهای ثابت به دو شکل مهار شده و طره‌ای (گیردار در پا) می‌باشند از این سپرها برای تحمل فشار آب و رانش خاک و یا جلوگیری از شسته‌شدن زیرپی‌ها و... استفاده می‌شود.

2- سپر موقت

از این نوع سپرها به‌منظور حفاظت دیوار قائم گودبرداری‌ها و برای جلوگیری از ریزش خاک و ورود آن به‌داخل گودال، حفاظت خاکریزهای دیوار قائم (سدانحرافی) و اجرای تونل‌ها و متروها... استفاده می شود.

سپرها بر حسب ارتفاعشان ممکن است به یکی از دو صورت زیر اجرا شود:

1 - سپر مهار نشده یا طره‌ای

این نوع سپرها به‌اندازه کافی در خاک فرو می‌شوند و پس از لایروبی یا خاکبرداری خاک جلوی آنها، همچون یک تیر طره‌ای قائم عمل می‌کند، لذا به آنها سپر طره‌ای می‌گویند. این نوع سپرها فقط باارتفاع کم یا متوسط اقتصادی هستند، زیرا صلبیت خمشی لازم باافزایش ارتفاع به سرعت زیاد می‌شود و باید سپرهای با صلبیت خمشی بزرگ بکار رود.

تغییر شکل جانبی سپرهای طره‌ای نسبتاً بزرگ است و پایداری آنها بستگی به فشار خاک در جلوی سپر دارد. لذا خوردگی سپر و آب شستگی خاک در پای سپر باید مرتباً در طول عمر سازه کنترل شود، ضمناً باید دقت کرد که لایروبی جلوی سپر بیش از مقدار تعیین شده صورت نگیرد.

این سپرها از نوع گیردار در پا بوده و ارتفاع آنها معمولاً کمتر از 6 متر می‌باشد.

در ساخت سپر بسته به نوع کاربری، نوع زمین، نیروهای وارده و دسترسی به منابع از مصالح مختلفی استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها به قرار زیر است:

- سپر فولادی

سپر فولادی از مهم‌ترین نوع سپر بوده و بیش از انواع دیگر به‌کار می‌رود. این نوع سپر را به‌استثنای مواقعی که مواد مضر برای فولاد در خاک یا آب محل سپر کوبی موجود باشد در تمام موارد می‌توان به‌کار برد.

در صورتی که عمق گودبرداری زیاد نباشد و ضمناً خطر ورود آب به داخل محل گودبرداری هم وجود نداشته باشد می‌توان سپر فلزی را بدون قفل (کام و زبانه) به‌کار برد.

در صورتی که در پشت سپر فشار آب موجود باشد باید سپرها را با قفل (کام و زبانه) به‌کار برد در مواردی که عمق گودبرداری زیاد نباشد و در نتیجه سپر بتواند به تنهایی فشار خاک و آب را تحمل کند می‌توان بدون تکیه‌گاه در زمین کوبید. در کلیه موارد دیگر باید سپرها را به‌تیرهای کمربندی تکیه داد که این تیرهای کمربندی هم به‌نوبت خود بار وارده را به‌وسیله پشت بندها به‌زمین یا به‌سمت مقابل منتقل می‌نماید. این پشت بندها را می‌توان بسته به‌مقدار نیروی وارده از چوب یا فلز انتخاب نمود.

سپر و تیرها باید برای رانش خاک و فشار آب و احیاناً نیروهای قائم وارده محاسبه شوند.

در صورتی که پشت بندها در داخل محل گودبرداری مزاحم و مانع عملیات ساختمانی شود باید سپرها را به‌سمت خارج در خاک مهار نمود.

کاربرد سپر در عین حال برای قالب‌بندی بتن مجاز است.

اگر ارتفاع مورد لزوم زیاد باشد دو پرده احداث می‌کنند و بین آنها بامصالح رسی پر می‌شود سر سپرها را هم در بالا بهم می‌بندند.

برای محوطه‌های بزرگ که در آن بناها در خشکی باید احداث شوند مانند سدها و یا هنگامی که کف سنگی مانع فروبردن کافی سپرها باشد، بندهای موقتی با سپرهای صاف به‌صورت خانه به خانه متصل بهم اجرا می‌شوند، سپس داخل خانه‌ها با ماسه پر می‌شود، این امر سبب ایجاد رانش‌هایی می‌شود و در بست‌های بین سپرها کشش ایجاد می‌کند و در نتیجه این بست‌ها آب‌بندی می‌شوند یعنی کشش، ناتراوایی را تامین می‌کند و وزن، پایداری را.

- سپر چوبی

از سپرهای چوبی فقط در مورد سازه‌های موقت سبک که در بالای سطح آب قرار می‌گیرند استفاده می‌شود. دو نوع سپر چوبی وجود دارد: الوارهای چوبی ساده و الوارهای چوبی مرکب.

الوارهای چوبی دارای ابعاد 300 × 50 میلیمتر در مقطع می‌باشند و به‌صورت لبه‌های مماس بر هم در داخل زمین کوبیده می‌شوند. الوارهای چوبی مرکب، از میخ کردن سه الوار ساده به دست می‌آید که الوار وسطی نسبت به خط الوار دیگر در حدود 50 تا 75 میلی‌متر جابه‌جا شده است. الوارهای چوبی ساده را می‌توان در لبه‌ها به‌صورت کام و زبانه درآورد.

در بعضی از محل‌ها در لبه‌های الوار شیاری ایجاد شده که پس از کوبیدن الوارها در زمین یک قطعه فولادی در درز بین دو الوار کوبیده می‌شود و در آنها را می‌بندد.

- سپر بتنی پیش‌ساخته

این سپرها بسیار سنگین بوده و به‌منظور مقابله با نیروهای ایجاد شده در آنها، هنگام حمل و نقل، کوبیدن و بهره‌برداری داخل آنها آرماتوربندی شده است، این سپرها دارای عرض 500 تا 800 میلی‌متر و ضخامت 150 تا 250 میلی‌متر می‌باشند.

- سپر بتن فولادی

این سپر باید از بتن سفت تهیه شود، ضخامت سپر به‌نیازهای ساختمانی و استاتیکی و شرایط کوبش بستگی دارد ولی ضخامت آن نباید از 12 سانتی‌متر کمتر باشد. ضمناً برای اینکه وزن سپر هم بیش از حد سنگین نشود ضخامت آن نباید از 40 سانتی‌متر تجاوز کند.

معمولاً عرض سپر معادل 50 سانتی‌متر و طول سپر تا 15 متر و در موارد استثنایی تا 20 متر انتخاب می‌شود.

سپر بتن فولادی باید برای تحمل بارهای وارده به‌اشکال زیر محاسبه شود:

- هنگام انبارکردن و روی هم چیدن

- هنگام حمل و نقل از محل انبار یا کارگاه، به‌محل کوبیدن

- هنگام بلندکردن در محل سپرکوبی

- برای نیروهای وارده هنگام کوبیدن

- برای نیروهای وارده در اثر رانش خاک و فشار آب و احیاناً بار قائم

اتصال دو سپر کنار هم در قسمت پایین سپر تا ارتفاع 1/5 متر می‌تواند به‌صورت کام و زبانه انجام گیرد ولی در قسمت بالایی باید در هر دو یک شیار وجود داشته باشد که پس از کوبیدن کامل دو سپر با بتن یا یک ماده عایق‌کننده دیگر پر شود. عرض این شیار نباید از یک سوم ضخامت سپر بیشتر شود و ضمناً باید از 100 سانتی‌متر کمتر باشد.

عمق شیار نباید از 5 سانتی‌متر بیشتر شود تا مزاحمتی برای فولاد تنگهای سپر ایجاد نکند سپر دارای فولاد طولی است که باید برای نیروهای وارده محاسبه شود. تنگ‌های سپر معمولاً از میلگرد با قطر 5 میلی‌متر و با فاصله 15 سانتی‌متر است که این فاصله در طول معینی از دو انتهای سپر به 5 سانتی‌متر کاهش داده می‌شود.

سپر بتن فولادی فقط باید در مواردی به‌کار رود که بتوان آن را بدون آنکه صدمه‌ای ببیند و به‌طور کاملاً غیرقابل نفوذ کنار یکدیگرکوبید.

- سپر پلیمری

در شرایط بسیار خاص از محصولات نفتی نیز به‌عنوان سپر استفاده می‌شود، این محصولات به‌دلیل گران بودن کاربرد کمی دارند.

- سپر با تیر فولادی و بتن

در استفاده این نوع سپر ابتدا ریل‌های راه‌آهن یا تیرهای فولادی به فاصله یک تا 2 متر در زمین کوبیده می‌شوند. سپس بین ریل‌ها یا تیرهای فولادی حدود 1 تا 1/5 متر به‌طور قائم گودبرداری شده و قالب‌بندی و بتن‌ریزی انجام می‌شود. این عمل به همین ترتیب و تا رسیدن به عمق لازم برای گودبرداری ادامه می‌یابد.

ضمناً در ارتفاع لازم تیرهای کمربندی نصب می‌کنند و به‌وسیله پشت بندهایی از تیرچوبی گرد یا تیر فولادی آنها را به‌یکدیگر و یا به زمین تکیه می‌دهند.

- سپر بتن مسلح در جا

در این نوع سپر ابتدا منطقه گودبرداری می‌شود. سپس میلگردها در محل قرارداده شد بتن‌ریزی می‌گردد. از این نوع بتن مسلح در سپرها به‌طریقه دیوار شیاری نیز استفاده می‌شود.

- سپر آلومینیومی

از سپرهای آلومینیومی در موارد بسیار خاصی استفاده می‌شود، این سپرها انعطاف‌پذیری بیشتری داشته و نسبت به‌انواع دیگر سبک‌تر هستند.

- سپر مرکب از فولاد و چوب

در استفاده از این نوع سپر تیرآهن را به فاصله 1/5 تا 2/5 متر در زمین می‌کوبند و سپس با پیشرفت گودبرداری تخته‌هایی به‌طور افقی در بین تیرآهن‌ها نصب می‌کنند و تیرهای فولادی را در جلو به‌وسیله تیرهای افقی به‌یکدیگر تکیه داده یا از عقب در خاک مهار می‌نمایند.

تیر فولادی بسته به مقدار رانش خاک در پشت آن طراحی می شود و معمولاً بین نمره 14 تا 40 می‌باشد. تیر فولادی باید حداقل تا حدود 3 متر در زیرکف گودبرداری کوبیده شود. تخته‌هایی که به‌طور افقی بین تیرهای فولادی نصب می‌شوند دارای 5 تا 10 سانتی‌متر ضخامت می باشند. استفاده از این تخته‌ها برای قالب خارجی بتن مجاز است این تخته‌ها را می‌توان در زمین باقی گذارد یا اینکه با پیشرفت ساختمان آنها را از زمین خارج کرد.

تیرهای فولادی معمولاً به وسیله پشت‌بندهای چوبی یا فلزی به‌یکدیگر تکیه می‌کنند، این تیرهای چوبی یا فلزی را باید برای نیروی وارده از رانش خاک به‌دقت محاسبه کرد به‌خصوص کمانش این تیرها باید به‌دقت مورد بررسی قرار گیرد. در صورتی که فاصله بین تیرهای فولادی در دو طرف گودبرداری خیلی زیاد باشد باید در وسط محل گودبرداری هم پایه‌هایی برای اتکای پشت بندها ساخته شود.

- سپر مهار شده

وقتی ارتفاع سپر (از تراز لایروبی) از حدود 6 متر تجاوز نماید، اقتصادی‌تر است که سپر در نزدیکی بالای آن مهار شود. این سپر را سپر مهار شده می‌نامند.

همچنین حداقل عمق نفوذ سپر مهار شده در خاک کمتر از عمق نفوذ سپر طره‌ای است.

سپرهای مهار شده بر حسب عمق نفوذ آنها به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

الف- سپر مهار شده با پای گیردار

اگر عمق نفوذ سپر در خاک زیاد باشد آن را بافرض گیرداری در پا طراحی و اجرا می‌کنند.

ب- سپر مهار شده با پای مفصلی

(سپر مفصلی) اگر عمق نفوذ سپر کم باشد به طوریکه فقط پایداری سپر را تأمین کند و سپر بتواند حول محل اتصال به مهار بتواند دوران نماید، سپر را با فرض عدم گیرداری در پا طراحی و اجرا می‌کنند.

سپرهای مهار شده نیز مانند سپرهای طره‌ای می‌توانند از فولاد، چوب، بتن پیش‌ساخته، بتن فولادی، پلیمر، تیر فولاد، بتن مسلح در جا،  آلومینیوم  و یا مرکب از فولاد و چوب ساخته شوند.

مهار سپرهای مهار شده می‌تواند به یکی از صورت‌های زیر اجرا شود:

- مهار با تیرها و صفحات مهاری

- مهار با میله مهار و انتهای تزریق شده 

- مهار با شمع‌های مهاری قائم

- مهار با تیرهای مهاری

- مهار با شمع‌های مایل

سپرهای خاص (از نظر اجرا)

- سپر مرکب از یک ردیف شمع

این نوع سپر معمولاً به سه طریق اجرا می‌شود:

1- یک سری شمع در کنار یکدیگر در یک خط و با فاصله حدود 5 سانتی‌متر از هم ساخته می‌شوند، این نوع سپر فقط برای رانش خاک مناسب است.

2- ابتدا شمع‌هایی که معمولاً از بتن فولاد است یک‌درمیان (شمع‌های... 5، 3 و 1) ساخته می‌شود فاصله بین این شمع‌ها حدود34 قطر شمع است، سپس در بین این شمع‌ها سری شمع‌های (شمهای...6، 4 و 2) از بتن مسلح ساخته می‌شود

به‌این ترتیب شمع‌ها یکدیگر را قطع می‌کنند و یک دیوار ممتد به‌وجود می‌آورند. این نوع سپر نه تنها رانش خاک را تحمل می‌کند بلکه در مقابل فشار آب هم عایق است. در صورتی که در بعضی قسمت‌ها آب نفوذ کند می‌توان سپر را به‌وسیله تزریق عایق نمود.

3- شمع‌ها به‌فاصله 1 الی 1/5 متر از یکدیگر ساخته می‌شوند و در بین آنها همراه با گودبرداری قوس‌های افقی از سنگ‌های فیلتر ساخته می‌شود.

- سپر با شمع‌های متقاطع

اگر منظور ایجاد جداری باشد که در مقابل نشت آب ایستادگی کند و در مقابل رانش هم مقاوم باشد، روش شمع‌های متقاطع بکار برده می‌شود. اساس روش این است که در طول جدار قبل از گودبرداری شمع‌های متصل به‌هم از بتن یا بتن مسلح ایجاد می‌کنند، سپس به گودبرداری می‌پردازند این روش قدیمی، طولانی و پرخرج است.

- سپر مرکب از یک ردیف شمع‌های متقاطع

این شمع‌ها از نوع شمع‌های متقاطع می‌باشد، با این تفاوت که شمع‌ها یک در میان حفاری شده بتن‌ریزی می‌شود و در حفاری سری دوم قسمت‌های کناری این بتن‌ها ریخته می‌شود و همراه با خاک حفاری می‌گردد. مقطع شمع‌های سری دوم کامل اجرا می‌گردد.

- سپر به طریقه دیوار شیاری

در این نوع سپر ابتدا در طولی که سپر باید ساخته شود شیاری به‌عرض 1 متر و عمق 1/5 متر در زمین گودبرداری می‌شود، دو طرف این شیار را بایک قشر بتن فولادی به‌ضخامت 15 الی 20 سانتی‌متر می‌پوشانند. سپس این گودال را پر از مایع تیکسوتروپ می‌کنند و بقیه گودبرداری را تا رسیدن به‌عمق لازم انجام می‌دهند، این مایع را که از ریزش بدنه گودبرداری جلوگیری می‌کند.

باید به‌طور دایم در گودال ریخته شود تا گودال پر گردد پس از آنکه گودبرداری تمام شد شیار موجود را باید به‌وسیله لوله‌هایی که در فاصله‌های معین در شیار قرار داده می‌شود به‌چندین قسمت تقسیم کرد عرض هر قسمت در حدود 2/5 الی 6 متر است.

در پایان عملیات یک قسمت آرماتورگذاری شده و بتن‌ریزی می‌شود پس از سخت شدن بتن، این قسمت لوله موجود بین این قسمت و قسمت مجاور کشیده می‌شود و قسمت دوم بتن‌ریزی می‌شود. به‌این ترتیب اتصال قسمت‌های مختلف بایکدیگر به‌صورت مفصلی انجام می‌شود.

بتن‌ریزی باید با لوله انجام شود در حین بتن‌ریزی مایع محافظ موجود در گودال به‌سمت بالا رانده می‌شود که یا به‌قسمت‌های دیگر دیوار منتقل می‌شود و یا به‌وسیله یک پمپ از گودال خارج شده و برای تصفیه و مصرف مجدد به‌یک مخزن ریخته می‌شود.

دیواری که بتن‌ریزی می‌شود می‌تواند توپر یا توخالی باشد. در صورتی که عمق این دیوار خیلی زیاد باشد ممکن است لازم شود که در موقع گودبرداری در محل ساختمان اصلی که این دیوار سپر آن را تشکیل می‌دهد در فاصله‌های معینی از عمق به‌وسیله تیرهایی یا به‌دیوار تکیه داده شود و یا از خارج مهار گردد.

البته در اغلب موارد خود دیوار طوری محاسبه می‌شود که رانش خاک و فشار آب موجود در پشت خود را به‌تنهایی تحمل کند.

در صورتی که دیوار به‌صورت سپر موقتی ساخته شود پوشش بتنی آرماتورها 5 سانتی‌متر و در قسمتی که به‌صورت جزئی از ساختمان برای همیشه باقی بماند باید 10 سانتی‌متر باشد.

از این روش در ایجاد سپرهایی که به‌عنوان دیواره ناتراوا نیز کار می کنندو در شالوده سدهای خاکی بزرگ که در مناطق پست و اشباع قرار دارند استفاده می‌شود.

- جدارهای برلنی

این جدارها از نوع سپر تیرفولادی و بتن است که در گودبرداری‌ها و حفاری تونل‌ها استفاده می‌شود. روش کار به‌این شرح است که قبل از انجام هرگونه گودبرداری، عوامل مقاومتی قادر به ‌تحمل فشارهای جانبی خاک بعد از احداث گود، شوند.

دلیل این امر جلوگیری و مقابله باهرگونه ول شدن خاک است که می‌تواند عواقب خطرناکی داشته باشد اجرای این جدار شامل حفاری‌هائی به‌قطر 50 تا 80 سانتی‌متر است این چاهها در محیط بنای موردنظر به‌فواصل 2 تا 5 متر و ژرفای بیشتر از عمق کف‌شالوده گسترده زیربنا اجرا می‌شوند. سپس تیرهای فولادی در این چاهها قرار داده می‌شوند و با بتن کم عیار می‌پوشانند نقش این بتن نگهداشتن تیرها و گیردار کردن پای آنها است. پس از این مرحله گودبرداری انجام می‌شود.

نحوه اجرای گودبرداری به‌صورت مرحله‌ای است و ژرفای گودبرداری در هر مرحله، بنا بر نوع و پایداری زمین از یک متر تا 4 یا 5 متر متغیر است. پس از تخریب بتن‌گیرداری فواصل بین تیرهای فولادی الواربندی شده و بتن پاشی می‌شود الوارها می‌توانند از چوب، بتن پیش ساخته، بتن در جا قالب‌بندی شده یا بتن پاشیده شده باشند.

ایراد این نوع سپر کندی کار و کاسته‌شدن از سرعت پیشروی به‌علت وجود تیرهای افقی است در صورتیکه تیرها خیلی سنگین باشد از کشهای مهاری استفاده می‌شود.

- سپر استوانه‌ای

از این روش در زمین‌های سست و قدیمی استفاده می‌شود. این روش به کمک یک سپر استوانه‌ای از فولاد ضخیم اجرا می‌شود که از داخل آن می‌توان حفاری تونل را انجام داد و خود به دو صورت ایجاد ایمنی برای کارگران و یا هم زمان با ماشین حفاری می‌باشد. اگر مقطع حفاری دایره باشد، استوانه فلزی نیز به مقطع دایره می‌باشد. این سپرها خاک بالای مقطع را نگه می‌دارند.

خاکبرداری در جبهه کار در پناه آن انجام می‌شود. نصب قطعات تونل در داخل قسمت پشت آن که دامن نامیده می‌شود اجرا می‌گردد.

نفوذ این سپر در خاک به‌وسیله جک‌های افقی می‌باشد (به‌دلیل سستی زمین)

- سپر استوانه‌ای نیزه‌دار

نوعی سپر استوانه‌ای است که یکپارچه نمی‌باشد و از پهلوی هم قرار گرفتن صفحات باریک فولادی که نیزه نامیده می‌شوند تشکیل شده است. مزیت این نوع سپر نسبت به سپر استوانه‌ای در این است که هرکدام از نیزه‌ها مستقل از دیگران می‌تواند به‌جلو حرکت کنند که باعث انطباق بیشتر سپر در تونل‌هایی که قبلاً دارای معدن بودند و یا گسل‌ها و یا حفره‌هایی در آنها وجود دارد می‌گردد.

- سپر چند اشکوبه

این نوع سپر در مقطع به‌چند قسمت تقسیم شده تا حجم کل خاکی که می‌تواند به‌داخل سپر ریزش کند محدود گردد و ضمناً می‌توان حفاری را قسمت به قسمت انجام داد.

- سپر حفار

نوعی سپر است که هم در زمین‌های سست و هم در زمین‌های سخت کاربرد دارد، غالباً دایره‌ای شکل بوده بالای آن نیزه‌های فلزی دارد و در تونل‌ها با مقطع بزرگ کاربرد دارد این دستگاه دارای بازوی متحرک حفار است.

- سپر با هوای فشرده

در مواردی که تونل از زمین‌های آبده می‌گذرد و جریان آب نیز زیاد می‌باشد به‌کمک کمپرسورهای بزرگ، هوای فشرده وارد محوطه سپر می‌کنند که مانع از خروج آب و ریزش آن می‌شود سپس به‌کمک تزریق و یا روش‌های دیگر جداره را ناتراوا کرده عملیات حفاری و ایجاد جداره انجام می‌گردد. ایراد این روش در آسیبی است که به سلامت و ایمنی کارگران می‌زند، همچنین در صورت برخورد با گسل‌ها باید تمهیدات لازم را انجام داد.

- سپر با گل حفاری

در زمین‌های سست ناپایدار و پرآب از این سپرها استفاده می‌شود و گل حفاری یا بنتونیت بین جبهه حفاری و صفحه‌گردان سپر واقع می‌شود.

گل حفاری 2 نقش عمده را دارد:

1- جلوگیری از ورود آب

2- خنک کردن ابزار حفاری

در این روش احتمال افت فشار نسبت به استفاده از سپر باهوای فشرده خیلی کم می‌باشد.

- سپر محدود کننده خاک

در این نوع سپرها از ورای پنجره‌های قابل تنظیم صفحه‌گردان حفاری، مقداری خاک به‌طرف داخل ماشین عبور داده می‌شود و فشار وارد آمده از دستگاه به‌جدار حفاری هم زمین را نگه می‌دارد و هم جلوی ورود آب را می‌گیرد بدون آنکه نیازی به‌هوای فشرده و یا گل باشد.

- سپر به روش تزریق

در این روش به کمک تزریق محیط را تحکیم و تثبیت می‌کنند، سپس حفاری انجام می‌شود. 

- سپر به روش یخبندان

در این روش به کمک ایجاد یخبندان محیط را تحکیم و تثبیت می‌کنند و سپس حفاری انجام می‌گردد.

دیوارهای جدا کننده و تو نل‌ها

دیوار جداکننده، پرده‌ای عمودی است که از بتن مسلح یا غیرمسلح بدون قالب‌بندی در داخل زمین ساخته می‌شود. عملیات گودبرداری برای ایجاد این نوع دیوارها به‌وسیله دستگاههای ویژه انجام می‌شود. با استفاده از این طریقه ساختمان، می‌توان دیوارها و یا پرده‌هائی در داخل زمین قبل از انجام عملیات خاکبرداری ایجاد کرد.

این دیوارها مخصوصاً در مواردی که کارهای ساختمانی در زیر سطح آب زیرزمینی باید انجام بشود کارایی زیادی دارند. دیوار جداکننده در پاره‌ای موارد می تواند به‌نحو احسن جایگزین سپر فلزی گردد به‌خصوص هنگامیکه که گودکنی در منطقه وسیعی صورت می‌گیرد، راه‌حل دیوار جداکننده به‌مراتب مناسب‌تر از راه‌حل سپرهای فلزی می‌باشد.

ضخامت این جدارهای عمودی معمولاً بین 0/5 تا 1/5 متر متغیر است ژرفای این دیوارها بین 10 تا 20 متر است این محدودیت عمق به‌دلیل امکانات محدود دستگاههای حفاری می‌باشد.

این دیوارها ایراد غیرقابل نفوذبودن سپرهای فلزی و اشکالات کوبیدن در لایه‌های سخت و یا کنار سازه‌های آسیب‌پذیر را ندارند.

برتری‌های اساسی دیوارهای جداکننده عبارتند از:

- پیوستگی

- مقاومت

- ناتراوایی

- اجرای بدون صدا

این جدارها سه نقش اساسی زیر را دارند:

- ناتراوا کردن زمین  

- دیوار نگهبان   

- باربری

انواع مختلف این جدارها به شرح زیر می‌باشد:

- جدار زمینی مسلح (روش پایه)

- جدار زمینی پیش ساخته

- جدار آب بند (ناتراوا)

- جدارهای مرکب یا مختلط

 تفاوت اصلی این دیوارها با بقیه دیوارها در روش اجرایی آنها است لذا برخی از مولفین از آن به‌عنوان یک روش اجرا یاد می‌کنند.

به عنوان کاربرد این نوع دیوارها به صورت دیوار نگهبان می‌توان از دیوار و کف بند سراسری زیربناها، زیرزمین‌ها و توقف‌گاههای زیرزمینی، سیلوی زیرزمینی، دیوارهای مترو، تقویت شالوده دیوارهای مشترک و دیوارهای نگهبان ورودی تونل‌ها نام برد.

در این حالت دیوار جداکننده از بتن مسلح با عیار معمولی ساخته می‌شود. این دیوارها جزء ساختمان اصلی به شمار می‌روند و در عین حال گاهی هم ناتراوایی محوطه را تأمین می‌کنند.

دیوارهای جداکننده بیشتر در مناطقی استفاده می‌شوند که خاکبرداری زمین با جدارهای قائم و یا نزدیک به‌قائم انجام می‌شود.

به عنوان مثال خاکبرداری زیر زمین یک ساختمان در منطقه پرتراکم و یا اجرای سازه‌های زیرزمین در داخل شهر. در چنین حالتی برای جلوگیری از ریزش جداره‌ها که علاوه بر فشار جانبی خاک تحت فشارهای سازه‌های مجاور نیز هستند، ترانشه را باید محافظت کرد. به‌این جدارها ترانشه‌های مهار شده نیز می‌گویند که عمدتاً با سپرکوبی و یا استفاده از شمع به‌همراه می‌باشند.

اجرای تو نل‌ها

دلایل بی‌شماری از دیرباز انسان را به احداث ابنیه زیرزمینی واداشته است. در حال حاضر در شهر و زیر دریاها برای ایجاد مترو، راه‌های زیر دریایی و تونل‌های مسیر جاده در کوهها باعث شده‌است که این رشته روز بروز گسترش بیشتری یابد. در زیر چند نمونه از چگونگی اجراء تونل و محافظت دیواره آن آورده شده‌است.

روش‌های اجرای تو نل ها

- گود کنی از سطح زمین، در زمین‌های سخت یا سنگی یا در زمین‌های سست و غیرسنگی

- گود شیروانی‌دار   

- کاربرد مواد منفجره

 - روش دالان‌های چوب‌بندی شده

- استفاده از سپرها  

-  پیش برش مکانیکی   

- خاکبرداری تمام مقطع (انگلیسی)

- جدارهای برلنی  

- کاربرد ماشین‌های حفاری

- سه دالانی( آلمانی)

- شمع‌های متقاطع  با برش موضعی 

- دو دالانه (اطریشی)

- جدارهای قالبریزی شده  

- کاربرد ماشین‌های حفاری  

- دالان فوقانی (بلژیکی)

- (دیوار جداکننده)  تمام مقطع

 - بهبود مشخصات زمین

- کش‌های مهار 

- کاربرد انواع سپرهای موقت

- گود با جدار میخکوبی شده

در آخر به کمک تزریق - زهکش، بدنه تونل را جهت بتن‌ریزی و یا اجرای قطعات پیش ساخته آماده می‌کنند.

شافتها را نیز می‌توان جزء دیوارهای جداکننده دانست این ابنیه مسیرهای عمودی هستند که در تونلها و کوهها جهت تخلیه هوا و دسترسی‌های به تونل‌ها استفاده می‌شوند.

مصالح دیوارهای جداکننده

دیوارهای جدا کننده بر حسب نوع کاربری از بتن مسلح یا غیر مسلح ساخته می‌شوند. در صورتیکه این دیوارها به عنوان جدارهای نفوذناپذیر به‌کار روند ممکن‌است مسلح نباشند و فقط از بتن با عیار کم سیمان و احتمالاً مخلوط با خاک رس برای افزایش ناتراوایی ساخته شده باشد.

از دیوارهای بتن مسلح عمدتاً به عنوان دیوار نگهبان استفاده می‌شود و گاهی هم ناتراوایی محوطه را تأمین می‌کنند. ترتیب ساده عملیات اصلی به این شرح است که نخست محل دیوار در طول‌های کوچک حفاری شده و به کمک بنتونیت یا مواد تزریقی یا روش‌های دیگر مانع ریزش خاک می‌شوند پس از حفاری شبکه میلگردها که از قبل آماده شده است در درون بنتونیت گذاشته می‌شود و سپس بتن ریزی انجام می‌گیرد. به دلیل آنکه وزن مخصوص بتن بیش از بنتونیت است موجب خروج بنتونیت می‌شود.

جدارهای زمینی

- جدار زمینی با پشت‌بند شمعی

این جدارها با پشت بند شمعی اجرا می‌شوند تا ایستایی لازم برای جدار تأمین شود. شمع‌های پشت بندممکن است فلزی، چوبی، بتن مسلح و غیره باشند از این پشت بندها زمانی استفاده می‌شود که به‌کارگیری مهار غیرممکن بنماید.

به‌عنوان مثال می‌توان از نزدیک بودن ساختمان‌های همسایه، حالت زمین‌های بسیار سست و هم‌چنین در زوایای گودکنی و محوطه‌های کوچک نام برد. معمولاً به‌استقرار پشت بند مقاوم، که جابجایی بسیار کم پرده را برای تحت فشار قرار گرفتن، ایجاب می‌کند، بسنده می‌شود.

در شرایطی که کمترین جابجایی جدار موردنظر باشد پشت‌بندهای محرک به وسیله جک به دیوار تکیه می‌کنند. پشت‌بندها از بتن مسلح و درگیر با شالوده گسترده کف می‌باشند و به این ترتیب حالت مقاوم دارند. این پشت‌بندها را قبل از خاکبرداری کامل محل ساختمان، در داخل چاههای چوب‌بندی شده اجرا می‌کنند.

- جدار زمینی مسلح پاچه شلواری

 در بعضی موارد پایین بردن تمام جدار تا زمین سفت باصرفه نیست و در این زمان قسمت‌هایی را تا کمی پایین‌تر از کف‌گود می‌برند و زیر هر قطعه از جدار یک یا دو قسمت را تا زمین شالوده پایین می‌برند که پاچه شلواری می‌نامند. در مواردی که سفره آب زیرزمینی موجود باشد لازم است در زیر جدار زمینی تزریق انجام گیرد.

- جدار زمینی با پشت بند متصل

وجود پشت بندها گشتاور مقاوم جدار را افزایش می دهد و از آنها می توان در مواردی که نیروهای وارده قابل ملاحظه باشد و یا در مورد دیوارهای نگهبان طره‌ای، استفاده شود. پشت‌بندها خود جدار زمینی می باشند که ممکن است در طرف گود یا طرف زمین قرار داده شوند.

در حالتی که پشت بندها در طرف زمین قرار دارند به واسطه سطوح اصطکاک در دو طرف خود با بسیج حجم قابل ملاحظه‌ای خاک، در برابر بیرون کشیده شدن، مقاومت می کنند و در نتیجه به پایداری کلی بنا کمک می نماید.

اگر پای پشت بندها روی زمین سنگی واقع شود به منزله پشت بند شمعی که با جداره یکپارچه است خواهد بود.

جدارهای زیر زمین را به شکل(T) یکی پس از دیگری نیز می سازند که هریک از آنها به خودی خود پایدار است. جدارهای زیرزمین با مهارهای مایل ساخته می شود و برای تامین پایداری جدار از مهار عمودی نیز استفاده می شود.

- جدارهای زمینی با مهار

در بیشتر موارد جدار زمینی با تعدادی مهار تلفیق شده است. مزیت این کار قابل ملاحظه است زیرا از فضای داخل گود نمی‌کاهد ولی در عوض به تدریج که با گودبرداری بدنه جدار از خاک خارج می‌شود باید خاکبرداری را متوقف کرد و مهارهای لازم را احداث نمود.

مهارها غالباً پیش‌تنیده و موقتی می‌باشند و به تدریج که سقف‌های طبقات زیرزمین ساخته می‌شود و حایل جدار زمین می‌گردد مهارها را حذف می‌کنند. این نوع جدارها مخصوص مناطق شهری است در سالهای اخیر در سازه‌های دیگری مانند آب‌بندهای بندری و اسکله‌ها نیز از جدار زمینی با مهار استفاده شده است. اگر زمین زیر جدار سنگ ترک‌دار باشد می‌توان به وسیله تزریق آن را ناتروا کرد و از ارتفاع دیوار جدا کننده کاست.

- جدار زمینی با مهارهای مسطح

در این نوع جدار امتداد منطقی پشت‌بندهای جداری به طرف داخل زمین‌بوده و در اثر اصطکاکی که با زمین دارد همان عمل مهار را انجام خواهد داد. این نوع جدار برای اسکله‌سازی مناسب است و با صرفه می‌باشد. البته باید تصریح کرد که پس از ساختن جدار و پشت‌بندها، جلوی دیوار به وسیله لایروبی تا عمقی که لازم است خالی می‌شود.

مهارهای مسطح دارای جوشن‌های افقی در چند سطح می‌باشند که در داخل خمیر سیمان بنتونیت قرار می‌گیرند. رانش‌های وارده به کمان‌های دیوار در هر ترازی به کش‌های مسطح عمودی (مهارهای مسطح) منتقل شده و متعادل می‌گردند.

چون مجموعه طاق‌ها و مهارها اصطکاک زیادی در تماس با خاک به وجود می‌آورد دیگر نیازی به این که جدارهای مهار را از عقب به هم ببندند نیست (مانند سپرهای فلزی)

- جدار زمینی دایره‌ای (مخازن)

از ابتدا روش جدار زمین برای احداث محوطه‌های دایره‌ای شکل مورد استفاده قرار می گرفت. در این نوع ساختمان‌ها بتن در بهترین شرایط کار می‌کند معذالک برای اینکه جدار بتواند خمش‌های کوچک را تحمل کند بهتر است که جدار به صورت بتن مسلح اجرا گردد.

در تعیین ضخامت باید امکان انحراف را نیز در نظر گرفت. اگر قطر آن از حدی تجاوز کند (25 تا 50 متر) و یا عمق محوطه دایره‌ای، زیاد باشد (20 تا 30 متر) باید بتن را با قرار دادن حلقه‌های تقویت یا بتن‌ریزی از داخل مقاوم‌تر کرد.

- جدار زمینی از بالا به پا یین

از این جدارها در شهرها استفاده می‌شود و با آن می‌توان در زیر ساختمان موجود چندین طبقه زیرزمین احداث کرد و یا ساختمان جدیدی را هم‌زمان از سطح زمین به بالا و پایین ساخت.

برای اجرا ابتدا جدارهای زمینی را می‌سازند سپس سقف طبقه اول زیرزمین را با بتن مسلح و متکی به جدارها و زمین بنا می‌کنند بعد زیر این سقف را تا سقف زیرزمین دوم خاک‌برداری می‌کنند و سقف این زیرزمین را می‌سازند و همین ترتیب کار ادامه پیدا می‌کند.

البته در طول این مدت ساختمان طبقات بالای زمین هم انجام می‌شود عیب این دیوارها این است که عملیات خاک‌برداری مشکل‌تر از خاک‌برداری از سطح زمین است.

مزایای آن عبارت است از:

1- حذف کلیه حایل‌های موقتی

2- اجرای هم‌زمان زیرزمین‌ها و طبقات بالا

3- امکان اجرای بعدی تعدادی از طبقات زیرزمین

- جدار زمینی پیش‌ساخته

در سالهای اخیر جدارهای پیش‌ساخته بیشتر مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

بتن‌ریزی یک جدار متعارف کاری حساس است و می‌تواند نابسامانی‌هایی همراه داشته باشند. علاوه بر این اجرای درزهای مختلف مشکلاتی به همراه دارد لذا فکر پیش ساختن قطعات قبل از اجرای آنها در داخل گود پدید آمد و به این ترتیب ایمنی به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش یافت. جنبه‌های مثبت این روش استفاده بهتر از بتن مسلح، صرفه‌جویی در ضخامت دیوار، کاهش حجم بتن، دقت اجرا و نمای ظاهری پایان یافته شکیل را می‌توان نام برد.

در این حالت نیز عملیات گودبرداری متعارف صورت می‌گیرد قطعات پیش‌ساخته بعد از گودکنی در جای خود قرار داده می‌شوند و بالاخره آخرین و مشکل‌ترین قسمت کار یعنی گیردادن قطعات پیش‌ساخته به زمین انجام می‌گیرد.

در این شرایط گل حفاری که گود را پر کرده است به وسیله دوغاب سیمان که گیرداری را تأمین می‌کند جایگزین می‌شود. دوغاب سیمان در ابتدا به حالت مایع است و به تدریج سخت می‌شود تا مقاومتی مشابه مقاومت زمین به دست آورد و به این ترتیب انتقال نیرو بین خاک و جدار ممکن می‌گردد.

جایگزینی گل بنتونیت به وسیله دوغاب سیمان باید در شرایطی صورت گیرد که چگالی دو مایع تفاوت زیاد داشته باشد. لازمه این امر عاری بودن گل بنتونیت از ماسه است بدیهی است، در این روش قطعات باید یکی بعد از دیگری اجرا شوند باید صبر کرد تا گیرداری قطعه تأمین شود،بنابراین جاگذاری ممتد قطعات غیرممکن است.

به منظور احتراز از این مشکل مایع مخلوط ویژه‌ای ساخته شده که هم نقش گل و هم نقش دوغاب را دارد. این مخلوط گل و سیمان یا دوغاب خودگیر باید شرایطی را در گیرش داشته باشد این امر با افزودن دیرگیر کننده‌هایی در مخلوط صورت می‌گیرد.

به طور کلی نقش دیوارهای جداکننده تأمین ناتراوایی یا نگهداری موقتی است روش جدارهای پیش‌ساخته، اجرای ابنیه باربر نهایی را به دلیل یکنواختی خصوصیات بتن مسلح جدار ممکن می‌کند.

یکی از کاربردهای بسیار جالب این جدارهای پیش‌ساخته اجرای گودهای سربسته در سامان‌دهی راه‌ها و خطوط آهن در مناطق شهری است در این حالت دو دیوار جانبی از سطح زمین اجرا می‌شوند و دال بتنی بین آنها بر روی زمین صورت می‌گیرد.

- جدار زمینی مرکب

این جدارها به منظور برآورده کردن دو یا هر سه نیاز طراحی (باربری - ناتراوایی - حایل بودن) استفاده می‌شوند.

بطور مثال در جدار قالب ریزی شده پیش‌ساخته، حائل قسمت فوقانی است، در حالیکه جدار قالب‌ریزی شده متعارفی در زیر آن بارها را به بستر سخت منتقل می‌کند. به همین ترتیب می‌توان از پرده مرکب ناتروا کننده یاد کرد.

دیوار جدا کننده در قسمت فوقانی به وسیله پرده ناتراوا کننده ارزان‌تری در پایین ادامه می‌یابد از این نوع جدار مرکب در مناطق شهری در شرایطی که سطح آب زیرزمینی بالاست می‌توان استفاده کرد.

می‌توان جدار پیش‌ساخته و پرده ناتراوا کننده را به شرح زیر ترکیب کرد:

ابتدا پرده ناتراوایی اجرا می‌شود و سپس قسمت فوقانی آن به وسیله جدار پیش‌ساخته جایگزین می‌شود این راه‌حل غالباً با اجرای چاه‌ها و کف‌بندهای زهکشی که افت همیشگی سفره آب را به دنبال دارد همراه است به این ترتیب زیر فشارها حذف می‌شوند و ناتراوا کردن قسمت‌های زیرزمین مشکلی به وجود نمی‌آورد.

سدها

سدها سازه‌هایی هستند که در مسیر رودخانه ایجاد می‌شوند تا با مهار آب‌های سیلابی و یا جمع‌آوری آب رودخانه بتوانند در فصول کم‌آبی آب مورد نیاز برای شرب، آبیاری، کشاورزی، استفاده کارخانه‌ها، ایجاد نیروگاه برق آبی، دریاچه پرورش ماهی و ایجاد گردش‌گاه و تفریح‌گاه تأمین کنند.

سدها را می‌توان جزء ابنیه نگهبان به حساب آورد. سدها می‌توانند مخزنی یا انحرافی باشند و یا با توجه به نوع مصالح و شکل دارای تنوع زیادی می‌باشند.

انتخاب نوع سد با توجه به حجم زیاد آن بسیار حساس می‌باشد. برای انتخاب نوع سد باید اقتصادی‌ترین حالت را در نظر گرفت. علاوه بر این مسئله نوع بستر موجود در محل، تأثیر بسزایی بر روی انتخاب نوع سد دارد.

هزینه نگهداری و حفاظت پایین دست از تخلیه سرزیر، محدودیت‌های سیستم تخلیه و انتقال آب، انحراف آب رودخانه ضمن ساخت، نیروی انسانی بومی، تجهیزات، نوع مصالح موجود در منطقه، امکان دسترسی به محل و نوع دره رودخانه، زمان لازم برای ساخت، اهداف مورد نظر و مشخصات فیزیکی محل روی انتخاب نوع سد تأثیر بسزایی دارند. برای مثال در یک دره تنگ و مرتفع سد بتنی مناسب است ولی ممکن است به دلیل عدم دسترسی به مصالح تمیز برای ساخت بتن ناچاراً سد خاکی اجرا گردد.

مصالح سد

سدها بسته به نوع مصالحی که در ساخت آنها استفاده شده نام‌گذاری می‌شوند. مصالحی که سد از آن ساخته می‌شود باید پایداری‌های کافی را داشته باشند تا باعث تخریب نشده و سد از بین نرود.

- سد با مصالح بنایی

این سدها معمولاً با سنگ و آجر و به کمک ملات ساخته می‌شوند سدهای بتنی جزء سدهای با مصالح بنایی نیز محسوب می شوند. ضخامت این سدها نسبت به سدهای خاکی کم‌تر و شیب کنار آنهانیز تندتر می‌باشد.

- سد خاکی

این سدها به صورت غلتک‌ی، نیمه هیدرولیکی و هیدرولیکی اجرا می‌گردند و برای مواردی که بستر سد، شن، ماسه لم (مخلوط لای و ماسه) و یا سایر موادی که به وسیله خمیر سیمانی به یکدیگر متصل نشده و کم و بیش قابل نفوذ است باشد، مناسب است. چون عرض پایین سد نسبتاً زیاد است مسیر عبور آب از زیر سد طولانی بوده و در نتیجه در مقابل نشت آب مقاومت می‌کند.

در مواردی که بستر سنگی باشد باز هم می‌توان سد خاکی را مشروط بر ایجاد دیافراگم یا جدار ناتراوا بنا کرد. طغیان های بزرگ و اتفاقی برای سدهای خاکی و سنگ‌ریزه‌ای خطر عظیمی می‌باشند سدهای خاکی به دو صورت با هسته (جدار ناتراوا) یا سد ساده می‌باشند.

از رس بیشتر به عنوان هسته یا آب‌بند در سدها استفاده می‌شود. با توجه به اینکه سد رسی قابلیت ترمیم خود را دارد به عنوان هسته دیگر سدهای خاکی برای مناطق زلزله‌خیز مناسب می‌باشد در صورتی که عمده حجم سد از رس باشد در بالادست پوسته 6 تا 7 متری شن و ماسه قرار می‌دهند تا بدنه خارجی سد خشک نشده و ترک برندارد. شیب این سدها تند می‌باشد.

از مارن‌ها نیز به عنوان هسته استفاده می‌شود و می‌توان با پوشش 6 تا 7 متری شن و ماسه، عمده وزن سد را با مارن تأمین کرد. از مارن‌هایی در سدسازی استفاده می‌شود که هنگام جذب آب تورم یابند و حالت خمیری مناسبی داشته باشند.

از ماسه به عنوان پوسته سد استفاده می‌شود و با توجه به نفوذپذیری زیاد ماسه‌ها در ایجاد سدهای ماسه‌ای باید هسته مناسبی در نظر گرفته شود.

از شن نیز به عنوان پوسته سد استفاده می‌شود و می‌باید از یک لایه نفوذناپذیر جهت آب‌بندی سد استفاده گردد.

- سد سنگ‌ریزه‌ای

این سد نظیر سد خاکی است با این تفاوت که برای تعادل آن از سنگ‌هایی با ابعاد مختلف استفاده می‌شود و برای جلوگیری از عبور آب پرده غیرقابل نفوذی در آن منظور می‌گردد. این پرده ممکن است از یک قشر خاک غیرقابل نفوذ، صفحه بتنی، ورقه فلزی، چوبی و... ساخته شود. عبور آب از بالای سد سنگ‌ریزه‌ای باعث خرابی آن می‌گردد لذا مانند سدهای خاکی بایستی سرزیری با ظرفیت مناسب پیش‌بینی گردد تا مانع عبور آب از روی سد شود.

سد سنگ‌ریزه‌ای را معمولاً روی شالوده سنگی بنا می‌کنند زیرا هم‌وزن آن زیاد است و هم آبی که از زیر آن نشت می‌کند از فضای خالی سنگ عبور خواهد کرد. این نوع سد را برای محل‌های دور افتاده که خاک مناسب برای سد خاکی موجود نباشد و امکان حمل سیمان برای ایجاد سد بتنی نباشد استفاده می‌کنند.

- سد بتنی

این سدها دارای ضخامت کمتر از سد خاکی می‌باشند و از نوع سدهای وزنی هستند. سدهای بتنی جزء سدهای با مصالح بنایی نیز به حساب می‌آیند. شن و ماسه مصرفی در این سدها باید تمیز باشد بنابراین از این سد زمانی استفاده می‌گردد که امکان حمل سیمان و تهیه مصالح مناسب تمیز وجود داشته باشد.

- سد با مصالح بنایی مسلح

کم کردن ضخامت سد و یا افزایش قوس سد با مصالح بنایی با مسلح کردن آن امکان‌پذیر است.

- سد بتنی مسلح

این سدها از بتن مسلح ساخته می‌شوند و امکان تک‌قوسی یا دوقوسی بودن آنها وجود دارد به دلیل مسلح بودن، بتن ضخامت کمی داشته و جزء سدهای وزنی نمی‌باشند.

- سد بتنی مسلح پیش‌تنیده

مانند سد بتنی مسلح می‌باشد که در آن فولادها قبلاً پیش‌تنیده شده‌اند. این سد کم‌ضخامت‌ترین نوع می‌باشد.

- سد فلزی

در بعضی موارد خاص جدار یا حتی استخوان‌بندی سد با فولاد ساخته می‌شود این سدها نیاز به حفاظت زیادی دارند.

- سد چوبی

هزینه حفاظت سالانه سد چوبی از سدهای دیگر بیشتر است ولی در شرایطی که نیاز به سد موقت باشد و یا در مناطقی که چوب زیادی (مناطق جنگلی) در دسترس است از سد چوبی استفاده می‌شود تا زمان پوسیدگی چوب‌های سد دوام خواهد داشت.

سد چوبی را می‌توان طوری طراحی کرد که برای هر نوع بستر مناسب باشد. مطلوب‌ترین نوع آن بستر سنگی است. با افزایش عرض قاعده و یا کوبیدن خاک در بالا دست پاشنه سد و یا با استفاده از پالپلانش (سپر چوبی) بتوان از فشار وارد و تلفات ناشی از تراوش کاست به طوری که بتوان آن را در زمین‌های شنی، ماسه‌ای و یا هر نوع بستر قابل نفوذ دیگری بنا نمود.

آب‌بندی سدهای چوبی به دو وسیله انجام می‌گیرد اول با جداری از تخته ضخیم و دوم با کوبیدن خاک غیرقابل نفوذ طوری که قسمتی از ارتفاع دیوار بالادست را  بپوشاند

دوام سد چوبی محدود و وابسته به دوام چوب آن است چوبی که همواره خشک یا به طور دائم در زیر آب باشد نمی‌پوسد. سد را نمی‌توان خشک نگه داشت ولی چوب‌های زیرین را می‌توان به طور مداوم تر نگه داشت به طوری که تا عمر سد تا 75 و یا 80 سال هم برسد. البته چوب‌هایی که در نزدیکی خط آب و یا در رأس قرار دارند متناوباً تر و خشک شده و سریعاً می‌پوسند با تعویض این چوب‌ها این مشکل قابل حل می‌باشد.

دوام چوب بستگی به نوع چوب دارد و بیرون تمام چوب‌های خام مقاومتی در مقابل پوسیدگی ندارند.

مقاومت درون چوب بستگی به رشد قارچ‌ها در آن، نوع چوب و تر و خشک شدن آن دارد. چوب‌هایی از نوع درخت سدر، بلوط، سرو، کرات، سکویا، گردو، سرخ‌دار دارای دوام بسیار زیادی در مقابل پوسیدگی هستند.

چوب‌های دوگلاس، اقاقیا، کاج سخت، دارای دوام خوبی هستند.

نوعی دیگر چوب‌های دوگلاس - کاج صنعتی - ملز هستند که دارای دوام متوسطی هستند.

نوع تبریزی - نمدار (زیرفون) و بید سیاه دارای دوام بسیار پایین هستند.

با قیرگونی کردن و یا به کمک مواد شیمیایی مانند گل - تارکوسوت می‌توان دوام چوب‌ها را در مقابل پوسیدگی افزایش داد.

از چوب به عنوان سدهای صندوقه‌ای وزنی، سد خرپادار جدار مایل و سد صندوقی جدار مایل استفاده می‌شود.

در سد صندوقه‌ای وزنی تعادل به وسیله وزن سنگ‌ریز تأمین می‌شود.

در سد خرپادار آب روی شیروانی سد جهت تعادل آن استفاده می‌شود.

- سد مرکب

ترکیبات مصالح گوناگون در عمل، کاربرد زیادی در ساخت سد دارد. از مصالح مختلف می‌توان به عنوان هسته، رویه یا پوسته سدهای با مصالح دیگر استفاده کرد. برای مثال می‌توان هسته یک سد خاکی را از چوب قرار داد و یا از بتن در سد خاکی استفاده کرد تا مانع نفوذ آب گردد.

- سد هسته‌دار

این سد از انواع دیگر سدهای مرکب متداول‌تر است. هسته دارای ابعاد قابل توجهی است و معمولاً با خاکی که برای این کار انتخاب می‌گردد ساخته می‌شود. این نوع سد ممکن است علاوه بر هسته دارای پوشش بالادست باشد هسته سد عضو غیرقابل نفوذ سد می‌باشد.

اگر هسته یا لایه غیرقابل نفوذ از بتن فولادی، چوب یا مواد پلیمری باشد به آن سد با دیاگرام نیز می‌گویند. در این نوع سدها به جز هسته بقیه قسمت‌های سد نفوذپذیر فرض می‌شود.

- سد با هسته رسی

هسته رسی در سدهای خاکی و سنگ‌ریزه‌ای کاربرد دارد این هسته که معمولاً از نوع هسته مایل می‌باشد مانند یک سطح پیوسته نفوذناپذیر عمل می‌کند، هزینه آن نسبت به هسته بتن یا فولاد کمتر است، انعطاف‌پذیر بوده و ترک‌خوردگی آن کم است سرعت اجرای بالایی دارد و تعمیرات آن نسبت به سد بتنی و فولادی آسان‌تر است اتصال خوبی با بدنه ایجاد می‌کند و در مقابل فرسودگی مقاوم است.

جهت مقابله با فشار (uplift)  یک زهکش مناسب و کافی در پشت آن و ایجاد یک بار از طریق خاک‌ریزی یا وزنه لازم می‌باشد.

- سد با هسته مارنی

از مارن متورم شونده که قابلیت جذب آب و خمیری شدن مناسب دارد در هسته سدها استفاده می‌شود.

- سد با هسته بتنی

بیشتر در سدهای با هسته آب‌بند در کنار استفاده می‌شود با توجه به صلبیت هسته برای مناطق زلزله‌خیز مناسب نمی‌باشند و در مقابل نشست حساس است. این هسته را می‌توان در پایین دست و هم در بالادست اجرا نمود.

- سد با هسته پلیمری

از ژئوممبران‌ها و قیرها به عنوان آب‌بند استفاده می‌شود. ممکن است پیش‌ساخته بوده یا در محل ایجاد شوند. در سدهای خاکی بالای 32 متر کاربرد دارد. ممکن است به صورت مسلح (ساخته شده) و یا غیرمسلح باشند.

ژئوممبران‌ها می‌توانند ترموپلاستیک، ترمو پلاستیک‌های کریستالین، الاستومر پلاستیک و یا قیر (قیر خالص، امولسیون قیر سرد، قیر محلول و یا قیرباشند.

- سد با هسته چوبی

در مناطقی که جنگلی هستند و رطوبت بالاست می‌توان از سد با هسته چوبی استفاده کرد. عمر این هسته‌ها بستگی به عمر چوب و پوسیدگی آن دارد.

- سد با هسته ماستیکی

این مصنوع که از نفت به دست می‌آید در شرایط خاصی به عنوان هسته مورد استفاده قرار می‌گیرد کاربردهای این هسته هاکم می‌باشد.

- سد با هسته فلزی

در محل‌هایی که از بتن مسلح استفاده می‌شود کاربرد دارد. کاملاً آب‌بند بوده و دارای انعطاف‌پذیری و سازگاری در مقابل نشست غیریکنواخت می‌باشد. عمر آن تقریباً برابر عمر غشاء بتن مسلح می‌باشد هزینه نگهداری آن پایین بوده و هرگز آن را مستقیماً روی خاک دارای درصد قابل ملاحظه‌ای مواد رسی و سیلیسی قرار نمی‌دهد.