انواع عملیات خاکی و چگونگی انجام آن

هر ساخت‌وساز یا عملیات عمرانی در صنایع مختلف راهسازی، سدسازی، پل‌سازی، نظامی و … به بستری آماده برای اجرای پروژه نیاز دارد. آماده‌کردن بستر یا زمین یک پروژه که به عملیات خاکی و تسطیح معروف است، در واقع از اصولی کلی پیروی می‌کند اما بسته به حوزه اجرا، کاربرد و ویژگی‌های پروژه، ممکن است در جزئیات و نحوه اجرا یا ابزار کار متفاوت باشد.

در ساخت سوله و اجرای اسکلت فلزی نیز، این مرحله پس از تعیین نقشه‌های لازم، یکی از مهم‌ترین بخش‌های ساخت‌وساز محسوب می‌شود؛ چرا که انجام صحیح آن در پایداری سازه، تحمل بارهای وارده بر زمین و در نتیجه، حفظ ایمنی افراد و سلامت تجهیزات تاثیر به‌سزایی دارد.

گروه صنعتی آرمان سوله، تمامی مراحل طراحی سوله و اجرای آن، از جمله عملیات خاکی را با حضور مجریان باتجربه و مهندسان مجرب انجام می‌دهد.

به‌صورت کلی عملیات خاکی را می‌توان به چهار بخش تقسیم کرد:

1. نقشه‌برداری و محاسبه حجم عملیات خاکی
2. خاک‌برداری
3. خاک‌ریزی
4. تسطیح

پس از بررسی انواع عملیات خاکی به شرح هر یک از مراحل بالا می‌پردازیم تا بیشتر با عملیات خاکی، الزامات و نکات اجرایی آن آشنا شوید.

انواع عملیات خاکی

همان طور که گفته شد، عملیات خاکی در انواع پروژه‌های عمرانی انجام و بسته به کاربرد آن، بزرگی پروژه و حساسیت آن توسط گروه‌های متخصص با تجهیزات و ماشین‌آلات مربوطه اجرا می‌شود. از پرکاربردترین حوزه‌های اجرای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

راهسازی: در راهسازی، عملیات خاکی بیشتر به‌منظور تمیزکردن بستر از گیاهان و درختان، تسطیح و ایجاد شیب مناسب، مطابق با نقشه‌ها و توپرگرافی منطقه است که تا عمق مناسبی انجام می‌شود و در واقع زیرسازی آماده می‌شود تا جاده بر روی آن کشیده شود.

ساختمان‌سازی: احتمالا با واژه گودبرداری در ساختمان‌سازی آشنا باشید که همان خاک‌برداری عمیق برای رسیدن به لایه مقاوم در جهت اجرای فونداسیون است. هرچه بار ساختمان بیشتر و مساحت پروژه بزرگ‌تر باشد، عملیات خاکی در ساختمان‌سازی حساسیت بیشتری پیدا می‌کند.

ساخت سوله: در روند ساخت سوله، عملیات خاکی پس از تهیه نقشه‌ها و انجام آزمایشات لازم خاک محل اجرای پروژه، جزو اولین مراحل آماده‌سازی بستر برای اجرای فونداسیون محسوب می‌شود. پس از نقشه‌برداری محل و تشخیص عوارض و توپوگرافی منطقه، بر اساس سطح تراز اجرای فونداسیون که در نقشه‌های اجرایی تعیین شده، آغاز می‌شود.

این عملیات معمولا با خاک‌برداری و خاک‌ریزی و سپس تسطیح همراه است و هر سه مرحله از اهمیت بسیاری برخوردارند؛ چون از اولین ویژگی‌های یک سوله مناسب و ایمن، بارگذاری بر روی سطح صاف، متراکم و مطمئن است.

سدسازی: پروژه‌های سدسازی همواره جزو بزرگترین، دقیق‌ترین و دشوارترین پروژه‌های عمرانی محسوب می‌شوند؛ چرا که هر گونه خطا در طراحی و اجرا می‌تواند تبعات جبران‌ناپذیری داشته باشد. از این رو عملیات خاکی در سدسازی به مهارت و دقت بسیار زیاد احتیاج دارد. در اجرای عملیات خاکی سدسازی، ایجاد تکیه‌گاه، استحکامات و دیوارهای آب‌بند اهمیت بسیاری دارد.

پل‌سازی: به‌دلیل موقعیت استراتژیک پل‌ها و بار وارد بر آن‌ها، بحث فونداسیون، کوله، دیوار جانبی و تکیه‌گاه در آن‌ها اهمیت بسیاری دارد. کارایی تمامی این موارد نیز به عملیات خاکی پل وابسته است.

معدن: عملیات خاکی در پروژه‌های معدنی کاربرد زیادی دارند که بر انجام خاک‌برداری، دامپ باطله و دامپ معدنی اثرگذار است تا برنامه‌های استخراجی، فروش و برآورد هزینه به‌درستی انجام شود. امروزه روش فتوگرامتری بهترین راه‌حل برای محاسبه حجم عملیات خاکی معدن است.

مراحل اجرای عملیات خاکی

عملیات خاکی در چندین مرحله انجام می‌شود که ترتیب کلی آن به شرح زیر است:

آزمایش مکانیکی خاک

انجام مطالعات زمین‌شناسی در کارایی پروژه‌های عمرانی نقش مهمی ایفا می‌کند؛ داده‌هایی از قبیل جنس خاک، خواص ژئومکانیکی آن، وضعیت آب‌های زیرزمینی منطقه و مشکلات زیست‌محیطی از جمله اطلاعاتی هستند که به پیشبرد صحیح عملیات خاکی کمک می‌کنند.

شناخت وضعیت و رفتار خاک باعث می‌شود که طراحی کاملا اصولی و منحصر به هر پروژه باشد.

نقشه‌برداری

پس از انجام آزمایشات لازم، طراحی و اخذ مجوزهای مربوطه، کار نقشه‌برداری برای به‌دست‌آوردن نقشه‌های توپوگرافی و پروفیل سطح یا مسیر انجام می‌شود و در نهایت بر اساس آن‌ها می‌توان حجم عملیات خاکی را محاسبه کرد. کار نقشه‌برداری را با توجه به مقیاس و موقعیت پروژه و بودجه آن با دوربین‌های نقشه‌برداری یا به روش فتوگرامتری و با پهپاد انجام داد.

در هر دو روش، مهارت و دقت نقشه‌بردار در انجام کار، امری اساسی است.

محاسبه حجم عملیات خاکی

انواع روش‌های محاسبه حجم عملیات خاکی عبارتند از:

• میانگین‌گیری: شاید ساده‌ترین روش محاسبه حجم عملیات خاکی را بتوان به میانگین‌گیری نسبت داد که بر حسب دقت، بیشتر در پروژه‌های کوچک کاربرد دارد. فقط به این نکته توجه داشته باشید که خاک‌برداری و خاک‌ریزی را با یکدیگر ترکیب نکنید.
• بلوک: روشی است که بیشتر در پروژه‌های ساختمانی به‌صورت محاسبه بلوک خاک‌برداری و خاک‌ریزی انجام می‌شود.
• مقطع‌برداری: از دشوارترین و دقیق‌ترین نوع محاسبه حجم عملیات خاکی، مقطع‌برداری است که به روش ذوزنقه یا محاسبه سطح خالص انجام می‌شود و بیشتر در پروژه‌های راهسازی یا سدسازی کاربرد دارد.
• نرم‌افزار محاسبه: در این روش از نرم‌افزارهای بسیاری می‌توان استفاده کرد که بسته به نوع برداشت، متفاوت هستند. برای مثال اگر شما از دوربین نقشه‌برداری استفاده کرده باشید، نرم‌افزارهای Civil 3D و در صورت کار با پهپاد و انجام فتوگرامتری، نرم‌افزارهای ContextCapture Scan و Agisoft PhotoScan به شما در محاسبه حجم عملیات خاکی کمک خواهند کرد.

خاک‌برداری

خاک‌برداری، همان طور که از نام آن پیداست، برای رساندن بستر به تراز ارتفاعی مدنظر انجام می‌شود که با توجه به این اختلاف می‌توان از دستگاه‌ها و روش‌های مختلف استفاده کرد. موقعیت و ابعاد پروژه، جنس خاک و میزان دسترسی و مانور نیز در انجام نوع خاک‌برداری موثرند.

باید بدانید که پایداری خاک در این مرحله اهمیت بسیاری دارد و هر مصالح، زاویه شیب خودنگهدار متفاوتی داشته که به سطح آب‌های زیرزمینی نیز بستگی دارد. پس با توجه به نوع پروژه، گاهی نیاز است که حین خاک‌برداری، تکیه‌گاه‌ها یا دیوارهای حائل مناسب ساخته شوند.

در خاک‌برداری، تمیزکردن محوطه از هر گونه عنصر مزاحم مانند نخاله‌های ساختمانی، ریشه درختان و گیاهان یا خاک‌های سست اهمیت بسیاری دارد.

خاک‌ریزی

در ظاهر، خاک‌ریزی مرحله‌ای است که بسیار آسان به نظر می‌رسد، اما حقیقت این است که در هر پروژه، نوع خاک‌ریزی متفاوت است. مهم‌ترین مسئله در خاک‌ریزی، انجام لایه‌لایه آن و متراکم‌کردن پس از هر لایه است. گاهی خاک‌ریزی را با همان خاک به‌دست‌آمده از خاک‌برداری انجام می‌دهند و گاهی به محل قرضه روی می‌آورند.

برای خاک‌ریزی می‌توان از خاک درشت‌دانه، خاک ریزدانه، سنگ، مصالح صنعتی مانند سرباره و شیل استفاده کرد. البته انتخاب نوع خاک مناسب به کاربری پروژه و ملاحظات طراحی وابسته است.

پیش از خاک‌ریزی توجه به این نکته ضروری است که اگر چاه، گودال یا حفره‌ای در منطقه خاک‌ریزی وجود داشته باشد، باید با مصالح مناسب پر شود.

تسطیح

تسطیح را می‌توان به‌عنوان مراحل پایانی عملیات خاکی نام برد که پس از هر مرحله خاک‌ریزی، با توجه به تراکم تعیین‌شده، خاک با استفاده از ماشین‌آلات متراکم‌کننده خاک کوبیده می‌شود تا استحکام و چگالی لازم بستر مناسب برای اجرای سایر عملیات عمرانی به دست آید.
معمولا تراکم و کوبیدن خاک را تا حدی انجام می‌دهند که احتمال هیچ نشست، تقلیل حجم، جابه‌جایی یا کاهش ضخامتی وجود نداشته باشد.

نکات اجرایی عملیات خاکی

تجهیزاتی که در عملیات خاکی استفاده می‌شوند، در دسته‌بندی ماشین‌آلات سنگین قرار می‌گیرند و با توجه به حجم پروژه و موقعیت قرارگیری آن انتخاب و استفاده می‌شوند.

• بیل مکانیکی به‌عنوان پرکاربردترین ماشین خاک‌برداری
• لودر برای جابه‌جایی خاک و تراکم
• بولدوزر، مناسب‌ترین ابزار برای جابه‌جایی خاک در مسافت‌های طولانی
• گریدر برای تسطیح خاک، ایجاد سطح شیب‌دار و جابه‌جایی مقدار خاک محدود
• اسکریپر برای جابه‌جایی سریع خاک و سنگدانه و حفر و تراز نواحی بزرگ
• دامپ‌تراک، اصلی‌ترین ابزار جابه‌جایی و تخلیه خاک
• غلتک برای تراکم و کوبیدن خاک

در عملیات خاکی، چه در محاسبه و چه در اجرا، امکان خطا وجود دارد و نمی‌توان به‌طور کلی آن‌ها را نادیده گرفت اما تمام تلاش گروه برداشت، طراحی و اجرا باید معطوف به حداقل رساندن خطای عملیات خاکی باشد تا کارایی و ایمنی لازم تامین شود. برای این کار می‌توان از چندین روش اطلاعات را برداشت و ثبت کرد و با ترکیب آن‌ها و تهیه مدلی سه‌بعدی، کاری دقیق‌تر انجام داد.

نکته مهم در اجرای عملیات خاکی، زهکشی همزمان است؛ به‌طوری که اگر بارندگی مانع از زهکشی شود، عملیات خاکی تا بهبود شرایط متوقف خواهد شد.

شناخت نوع خاک در عملیات خاکی اهمیت ویژه‌ای دارد؛ خاک دستی، خاک نباتی و خاک‌های نامرغوب باید از محوطه خارج شده و از خاک با تراکم مناسب برای آماده‌سازی بستر استفاده شود.