ترانشه ها را باید در مسیر و در سطح مشخص شده در اسنادِ قرار داد و منطبق بر استانداردهای ایمنی حفر کرد. حفاری باید از پایین به بالا انجام شود.

ساخت ترانشه

ترانشه ها را باید در مسیر و در سطح مشخص شده در اسنادِ قرار داد و منطبق بر استانداردهای ایمنی حفر کرد. حفاری باید از پایین به بالا انجام شود. باید از نگه داشتن بیش از اندازه ترانشه ها به صورت روباز خودداری شود تا مشکلاتی از قبیل آب گرفتگی ترانشه، سوراخ شدن دیواره ترانشه، یخ زدگی کف ترانشه و مواد روپوش، و همچنین مخاطرات ایجاد شده برای کارگران و مشکلات ترافیکی تا حد امکان جلوگیری شود. این مهم را می‌توان با هماهنگی دقیق و هم زمان پیش بردن عملیات حفاری با نصب لوله و خاکریزی، عملی کرد.
ملاحظات اساسی در ساخت ترانشه عبارت‌اند از عرض ترانشه، پایداری خاک محلی که لوله را نگهداشته و لوله درون آن نصب می‌شود و پایداری خاک روپوش، پایداری دیواره‌های ترانشه و میزان آبگرفتگی ترانشه. خاکهای ناپایدار و یا شرایط مرطوب را باید بوسیله ساخت فنداسیون، شیب دهی یا تیرک زنی دیواره‌های ترانشه، آب گیری ازکف ترانشه یا برخی روش‌های مشابه، کنترل نمود.

پهنای ترانشه

لوله‌های سخت علاوه بر وزن خود منشور ممکن است تحت اثر بارهای کنار منشور نیز قرار بگیرند. از آنجاکه لوله‌های انعطاف‌پذیر فقط باید وزن «منشور» یا ستون عمودی خاکی که مستقیماً روی لوله قرار دارد را تحمل کنند، علی رغم لوله‌های سخت، حفظ باریکی ترانشه تا حد ممکن برای آن‌ها الزامی نیست. عریض کردن ترانشه در لوله‌های پلی‌اتیلن، موجب اعمال باری بیش از بار منشوری روی لوله نمی‌شود. عرض ترانشه در زمین‌های سخت و پایدار تابعی از ملاحظات عملیاتی جهت ایجاد فضای کافی برای آماده سازی صحیح کف ترانشه و همینطور جایگذاری و متراکم سازی مواد روپوش لوله و نیز ملاحظات اقتصادی در مورد هزینه حفاری و هزینه مواد روپوش تهیه شده از بیرون است. عرض ترانشه در زمین‌های سخت و پایدار، با توجه به اندازه لوله و تجهیزات متراکم سازی مورد استفاده، تعیین می‌شود. حداقل مقدار عرض ترانشه در جدول 1داده شده است.
ممکن است نیاز باشد عرض ترانشه را به منظور تمایز کافی بین دیواره‌های ترانشه و لوله برای قرار گیری تجهیزات متراکم سازی، بیش از مقادیر ارائه شده در جدول 1 در نظر گرفت. معمولاً این تمایز برای لوله‌های قطور (18 اینچ و بزرگ‌تر) از 12 تا 18 اینچ متغیر است. اگر دو لوله یا بیشتر در یک ترانشه خوابانیده شوند، باید فضای کافی بین لوله‌ها جهت متراکم سازی مواد روپوش در نظر گرفته شود.

جدول 1. حداقل عرض ترانشه در زمین‌های پایدار در برابر اندازه لوله

حداقل عرض ترانشه (اینچ)	اندازه اسمی لوله (اینچ)
12	< 3
لوله‌هایی با قطر خارجی 12 و بیشتر	24 - 3
لوله‌هایی با قطر خارجی 24 و بیشتر	63 - 24 <

به جدول 1توجه کنید: مقدار حداقل عرض ترانشه را نمی‌توان با تکنیک‌های ترانشه زنی که از ترانشه زن‌های زنجیری  یا چرخی  یا شخمی  برای خوابانیدن لوله‌های پلی‌اتیلن استفاده می‌کنند، ایجاد کرد. در تکنیک‌های ترانشه زنی زنجیری یا چرخی، لوله پلی‌اتیلن را در دستگاه زمین کَن قرار داده و آن را بلافاصله بعد از کندن زمین در ترانشه می‌خوابانند. این دستگاه‌ها زنجیرها یا چرخ‌هایی دارند که گردی زیر آن‌ها با شعاع لوله برابر است و نیازی به حفر ترانشه با عرض اضافه جهت قرار دادن روپوش در پشت بند لوله زیر خط فنری  آن ندارند. در تکنیک‌های شخمی، لوله‌های پلی‌اتیلن با قطر کمتر یا لوله‌های تیوب از مسیر یک ناودانی که با یک خیش زمینی یکپارچه سازی شده است، تغذیه می‌شوند. در شخم زنی نیازی به خاکریزی نیست.

 

طول ترانشه

جدول 2 لیستی از طول‌های ترانشه روباز برای جایگذاری طول‌های پیوسته‌ای از لوله‌های جوشکاری شده را که در بالای ترانشه سر هم شده‌اند، پیشنهاد می‌کند. در مواقعی که دیواره‌های ترانشه، شیب زیادی دارند، طول کمتری از ترانشه روباز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مواقعی که شرایط زمین و فضای موجود اجازه ایجاد ترانشه های روباز به میزان پیشنهادی را نمی‌دهد، قطعات لوله را دررون ترانشه با استفاده از ماشین آلات جوشکاری یا کوپلینگ‌های فلنجی به هم متصل می‌کنند. در مواقعی که از لوله‌هایی با اتصالات نری و مادگی و یا لوله‌هایی با انتهای فلنجی استفاده می‌شود، کافی است مقدار ترانشه روباز فقط به اندازه جایگذاری و سر هم کردن یک طول از لوله کافی باشد.

جدول 2. حداقل طول ترانشه روباز پیشنهادی (فوت) برای نصب قطعات جوشکاری شده لوله‌های پلی‌اتیلن

 

اندازه اسمی لوله (اینچ)	عمق ترانشه (فوت)
	3	5	7	9	11	13
5/0 تا 3	15	20	25	30	35	40
4 تا 8	25	30	35	40	45	50
10 تا 14	35	40	45	50	55	60
16 تا 22	45	50	55	60	65	70
24 تا 42	-	60	65	70	75	80
48	-	-	80	90	100	110

پایداری ترانشه

اگرچه لازم نیست خاک محلی که لوله در آن نصب شده است به سفتی و قوت مواد روپوش لوله باشد، ولی باید دارای نگهدارندگی و پایداری کافی برای نگهداری از مواد روپوش باشد تا چگالی مواد روپوش زائل نشود. در صورتیکه شرایط ترانشه بیانگر ایرادات ساخت و ساز باشد، مانند تمایل دیواره‌های ترانشه به ریزش یا نرمی کف ترانشه، بطوریکه نتواند کارگران را نگهدارد و یا نتوان آن را فشرده سازی نمود، به آن ناپایدار می‌گویند. معمولاً ناپایداری یکی از مشخصات ترانشه است و نه خاک. در اغلب موارد اصلی‌ترین دلیل ناپایداری، بالابودن سطح آب‌های زیرزمینی است. حتی خاکهای نرم و سست هم در صورتیکه از همه طرف فشرده شوند، می‌توانند نگهدارندگی خوبی برای لوله بوجود بیاورند. مسئله شرایط ناپایدار در اغلب موارد در هنگام نصب خودش را نشان می‌دهد. بیشتر خاک‌ها بجز خاکهای محکم و چسبنده (رس‌های محکم) و یا خاکهای سیمانی شده، در مواقعی که ترانشه در محل آب‌های زیر زمینی، باز است، تمایل دارند که از دیواره‌های ترانشه فرو بریزند. این پدیده منجر می‌شود ترانشه‌ای داشته باشیم که مرتباً عریض تر شود و در آن مواد سست به کف ترانشه می‌افتند.

سازندهای خاکی که معمولاً منجر به شرایط ترانشه های ناپایدار می‌شوند، دارای موادی متشکل از خاکهای دانه ریز (سیلت یا رس) است که از آب اشباع شده‌اند و همچنین ماسه‌های سیمانی نشده‌ای که با آب اشباع شده‌اند. در برخی موارد که خاک محتوای آبی بسیار بالایی دارد، مانند خاک پیت یا رس (یا سیلت) با میزان آب فراتر از حد مجاز، خاک رفتار «هیدرولیکی» نشان می‌دهد؛ به این معنا که آب موجود در خاک، رفتار خاک را کنترل می‌کند. خاکریز در چنین مواردی باید طوری طراحی شود که بتواند کل فشار وارد بر لوله را بدون کمک نگهدارندگی خاک محل، تحمل کند. چنین شرایطی ممکن است در خاکهای دانه ریز اشباع شده‌ای که استحکام فشاری محدود نشده آن کمتر از psf 500 است و یا در خاکهای ماسه‌ای که مقدار نفوذ استاندارد آن‌ها یا N، کمتر از فوت/ضربه 6 است، به وقوع بپیوندد. در اینگونه موارد باید با ارزیابی مهندسی، ضرورت استفاده از دستورالعمل‌های خاصی مانند ترانشه «عریض» یا ایجاد صفحات دائمی روی عرض ترانشه، مشخص شود.

همانطور که در بالا اشاره شد، بیشتر مسائل مربوط به پایداری ترانشه در ترانشه هایی بوجود می‌آیند که زیر سطح آب‌های زیرزمینی حفر شده‌اند (با این حال طراح و پیمانکار باید در نظر داشته باشند که ریسک فروریزی در هر ترانشه‌ای وجود دارد و بنابراین کارگران نباید در ترانشه هایی که بطور مناسب شیب بندی و مهار نشده‌اند، قرار بگیرند). پایداری را می‌توان با پایین آوردن سطح آب‌های زیرزمینی بوسیله حفر چاه‌های عمیق، چاه‌های محلی و سایر روش‌ها، بهبود بخشید. در برخی زمین‌ها، تراوایی بگونه‌ای است که تنها گزینه موجود، خارج کردن آب از ترانشه بعد از نفوذ آن از دیواره ترانشه است. در اینجا پیمانکار از زه کش های زیرزمینی و یا پمپ لجن کش در کف ترانشه استفاده می‌کند. آب زدایی باید در طی عملیات خواباندن لوله‌ها و تا جاییکه مقدار کافی از پوشش برای جلوگیری از شناور شدن لوله‌ها جایگذاری شده باشد، ادامه پیدا کند.

پایداری کف ترانشه

پایداری کف ترانشه تحت تأثیر خاک زیر ترانشه قرار دارد. کف ترانشه باید به منظور نگهدارندگی مواد بستر، پایدار باشد. یک بستر پایدار، خمش لوله در راستای محور افقی را به حداقل می‌رساند و مواد روپوشی که روی لوله را فرا گرفته‌اند را نگه می‌دارد. معمولاً اگر بتوان بدون ایجاد رد پا، روی کف ترانشه قدم زد، کف ترانشه را پایدار در نظر می‌گیرند.

در بسیاری از موارد می‌توان کف ترانشه را به سادگی با آب زدایی، پایدار سازی نمود. در مواقعی که آب زدایی ممکن نیست یا کارآیی لازم را ندارد، پایدار سازی کف ترانشه با استفاده از روش‌های مقرون به صرفه‌ای صورت می‌پذیرد که می‌توانند برای غلبه بر اکثر شرایط خاکی دشوار، بهینه شوند. برخی از این روش‌ها عبارت‌اند از: استفاده از فنداسیون برای ترانشه مثل شمع‌ها یا صفحات چوبی پوشیده شده با بتن ، فنداسیون تخته بندی با الوار ؛ پایدار سازی خاک با استفاده از دوغاب سیمانی و مواد شیمیایی مخصوص؛ موانع مهاجرت ژئوفابریکی ؛ و یا بالاستینگ (بسترسازی). بالشتی از مواد بستری باید بین هر گونه فنداسیون ویژه و لوله قرار بگیرد. الوارهای مدفون دائمی باید بطور مناسبی عمل آوری شوند.

پایدارسازی با استفاده از بالاستینگ (برش از زیر) عبارت است از برداشتن مقدار کافی از مواد ناخواسته. از این تکنیک به وفور برای پایدارسازی بخش‌های کوتاهی از خاک ناپایدار که بطور تصادفی در طول عملیات با آن‌ها مواجه می‌شویم، استفاده می‌شود. مقدار حفاری اضافی مورد نیاز و جزئیات ملزومات ساخت و ساز، بوسیله مهندس و با در نظر گرفتن کیفیت ناپایداری خاک و الزامات بخصوص مورد نظر در طراحی، مشخص می‌گردد.

کف ترانشه باید در کل عرض آن از 18 تا 36 اینچ زیر لوله (بسته به استحکام خاک و قطر لوله) مورد حفاری اضافی قرار بگیرد و سپس دوباره با استفاده از فنداسیون جدیدی متشکل از مواد بالاست که روی آن‌ها با مواد کلاس I پوشانده شده است، تا کف لوله بالا آورده شود. سپس باید بستر مناسبی روی فنداسیون قرار بگیرد. دانه بندی مواد فنداسیون باید طوری انتخاب شود که فنداسیون بصورت کف پوشی غیر قابل نفوذ عمل نموده و هیچ یک از بستر، مواد روپوش یا خاک محلی محل نتوانند به درون آن رخنه کنند.
این راهنمایی‌ها برای اکثرموقعیت ها مفیدند، بجز در خاکهای به شدت سست (مانند ماسه‌های روان، سیلت های آلی و خاک‌های تورب دار) که در آن‌ها ممکن است نیازمند حفاری بیشتر یا اقدامات ویژه دیگری باشیم.

پایداری دیواره‌های ترانشه

به منظور کنترل خمش، باید مواد روپوش را از یک لبه دیواره ترانشه تا لبه دیگر دیواره ترانشه (سمت دیگر ترانشه) جایگذاری نمود. در مواقعی که دیواره‌های ترانشه ناپایدار هستند، از محافظ‌های ترانشه، بست ها یا صفحه هات دائمی برای حصول به دیواره‌ای پایدار در زمان نصب لوله، استفاده می‌شود. وقتی مواد به درون ترانشه می‌ریزند، باید آن‌ها را از ترانشه خارج نمود. این تکنیک اغلب منجر به عریض شدن ترانشه می‌شود.

بخشی از دیواره ترانشه که پایین تر از تاج لوله قرار دارد، می‌بایست تا حد ممکن عمودی حفظ شود. شکل ترانشه در بالای لوله تابعی از پایداری دیواره‌های ترانشه، عمق حفاری، بارگذاری‌های سطحی در نزدیکی ترانشه، مجاورت ساختمان‌های زیرزمینی احتمالی، وجود آب‌های زیرزمینی یا آب‌های روان و ملاحظات ایمنی و عملیاتی است. این عوامل موجب می‌شود دیواره‌های ترانشه شکل‌های مختلفی داشته باشند، عمودی باشند، دارای شیب باشند، با دیواره‌های پلکانی حفاری شده باشند، و یا دارای بست (یعنی با استفاده از تیره‌های چوبی یا فلزی که عمود بر ترانشه هستند، دهانه ترانشه باز نگهداشته می‌شود) باشند. در مواقعی که دیواره‌های ترانشه بست زده شده یا به روشی دیگر پایدار سازی شده‌اند، طرح ساخت و ساز باید بگونه‌ای باشد که اجازه جایگذاری و متراکم سازی مواد روپوش لوله را بدهد. دستورالعمل نهایی باید منطبق بر کلیه مقررات ایمنی کاربردی باشد.

هر گاه دیواره‌های ترانشه در خاکهای غیر چسبنده و دانه‌ای بیش از 4 فوت عمق داشته باشند و یا در صورت لازم دانستن آن توسط مقررات دولت فدرال، محلی و یا ایالتی، باید دیواره‌ها بصورت شیب دار ساخته شوند. به منظور ایجاد ایمنی، چنانچه دیواره‌ها شیب ندارند، باید بوسیله ابزارهای دیگری مثل تیرک‌ها یا بست ها، آن‌ها را پایدار سازی نمود. شیب دیواره‌های ترانشه نباید از شیب سکون موادی که مورد حفاری واقع شده‌اند، بیشتر باشد و این مطلب باید بوسیله مهندس تأیید شود.

تیرک زنی یا استفاده از بست، به وفور در خاک‌ها و رس‌های چسبنده دانه ریز و مرطوب، مورد نیاز است. بست ها و یا صفحات نگه دارنده که از الوارهای آماده سازی شده، فولاد یا سایر مواد قابل قبول ساخته می‌شوند، برای پایدار سازی دائمی یا موقتی ترانشه ها استفاده می‌شود. در صورت امکان، بست یا صفحات باید طوری نصب شوند که زیر آن‌ها نهایتاً به اندازه یک چهارم قطر لوله زیر تاج لوله قرار بگیرد. در صورت چنین نصبی، بیرون کشیدن آستری کمترین آسیب را به مواد روپوش و نگهدارندگی که توسط مواد روپوش ایجاد می‌شود، می‌رساند. آستری‌هایی که زیر خط فنری لوله نصب می‌شوند، باید در جای خود باقی بمانند، مگر در برخی موارد مثل صفحات نصب شده نازک که بیرون کشیدن آن‌ها به روپوش مجاور لوله آسیب نمی‌رساند و این موضوع در مرحله طراحی بخوبی لحاظ شده است. در این مورد باید عرض ترانشه به میزان 12 تا 24 اینچ (بسته به قطر لوله) گشاد شود تا کمترین آسیب به روپوش نزدیک صفحات وارد شود. جایگذاری یا بیرون کشی آستری با استفاده از لرزش، توصیه نمی‌شود. این روش می‌تواند آسیب‌های جدی به بستر وارد کند و خاک اطراف را روان نماید. وقتی که از تیرک‌های فولادی ورقه‌ای به عنوان آستری استفاده می‌شود و قرار است بعد از نصب لوله آن‌ها را خارج کرد یا بیرون کشید، به منظور به حداقل رساندن آسیب‌های وارده بر روپوش لوله باید طوری آن‌ها را نصب کرد که فاصله آن‌ها از هر طرف لوله کمتر از یک قطر لوله یا 18 اینچ (هر کدام که بزرگ‌تر بود) نباشد. حفره بجا مانده بعد از برداشتن آستری را باید با مواد روپوش پر کرد.

محافظ ترانشه قابل حمل

از محافظ‌ها یا جعبه‌های ترانشه قابل حمل که حوزه کاری ایمن و قابل جابجایی را بوجود می‌آورند، می‌توان در نصب لوله‌های انعطاف‌پذیر استفاده کرد. تکنیک نصب لوله‌های انعطاف‌پذیر با محافظ، متفاوت از نصب لوله‌های دیواره سخت با محافظ است. برای استفاده از محافظ در لوله‌های پلی‌اتیلن باید همه حفاری لازم زیر تاج لوله را از داخل محافظ انجام داد. یعنی اپراتور کج بیل باید داخل محافظ را بکَنَد و پس از برداشتن خاک، محافظ را به پایین براند (روش حفاری یک حفره بزرگ تا پایین لوله و سپس راندن محافظ در آن، موجب خمش بیش از اندازه لوله پلی‌اتیلن شده و نباید از آن استفاده کرد). بعد از قرار دادن لوله در ترانشه باید مواد روپوش را در پشته‌هایی جایگذاری کرد و سپس محافظ بصورت عمودی بعد از جایگذاری هر پشته بالا می‌آید، بطوریکه کارگران بتوانند مواد روپوش زیر محافظ را بیل بزنند و حفره ایجاد شده توسط محافظ را پر کنند. در شکل1 مراحل بکار رفته در محافظ گذاری متحرک در ترانشه نشان داده شده‌اند.

 

شکل 1. نصب لوله‌های پلی‌اتیلن با محافظ ترانشه متحرک

در صورتیکه کیفیت خاک و مقررات ایمنی کاربردی اجازه دهند، بهترین کار، استفاده از محافظ‌هایی است که بدون پیشروی لبه‌های محافظ ترانشه به پایین تر از یک چهارم قطر لوله زیر تاج لوله، جایگذاری شده باشند. این عمل باعث به حداقل رسیدن عملیات بالابری مورد نیاز شده و در نتیجه احتمال آسیب به مواد روپوش را کمینه می‌سازد. اگر لبه‌های جعبه یا محافظ ترانشه به پایین تر از این نقطه برسند، باید قبل از پیشروی در راستای ترانشه، جعبه را چنانکه در بالا توضیح داده شد بصورت عمودی بالا بیاوریم.
حداقل پهنای لازم جعبه یا محافظ باید حداقل پهنای ترانشه برای لوله به اضافه 12 تا 24 اینچ، بسته به قطر لوله، را فراهم کند.