पाया : कुठल्याही प्रकाराची लहान वा मोठी वास्तू, मग तो कुंपणाचा, पुलाचा अथवा इमारतीचा खांब असो किंवा भिंत असो या सर्वांना पाया ही अत्यंत आवश्यक बाब आहे, कारण या पायावरच संपूर्ण वास्तू उभी राहते. किंबहुना असेही म्हणता येईल की, पायाशिवाय वास्तूचे बांधकामच सुरू होऊ शकत नाही. सर्वसाधारणपणे जमिनीखालील ज्या भागावर वास्तूची सर्वंकष सुरक्षितता अवलंबून असते, त्या भागास वास्तूचा पाया संबोधितात. पायामुळे वास्तूवर येणाऱ्या, सर्व प्रकारच्या प्रेरणा जमिनीत योग्य ठिकाणी व्यवस्थितपणे पोहोचविल्या जातात.

पायाचा विचार करताना खालील गोष्टी ध्यानात घ्याव्या लागतात : (१) पायाच्या ठिकाणच्या जमिनीची संपूर्ण तपासणी, (२) पायाबांधणीच्या वेळी लागणाऱ्या पाण्याचे (भूमिजलाचे) नियमन, (३) पायाचे विविध प्रकार, (४) कमजोर पायाच्या सामर्थ्यवाढीचे उपाय.

या गोष्टींचा विचार जितका अचूक व पद्धतशीर होईल त्यावर पायाची सुरक्षितता व त्याच्या बांधणीसाठी लागणारा खर्च अवलंबून असतो. त्यामुळे पायाबांधणीपूर्वी वास्तूच्या महत्त्वानुसार कमीअधिक प्रमाणात वरील गोष्टींचा साकल्याने विचार करावाच लागतो.

बांधणीस्थलाची तपासणी : कमीत कमी खर्चात सर्व दृष्टींनी योग्य असा कुठल्याही प्रकारचा पाया बांधावयाचा असेल, तर त्या पायाचा अभिकल्प (आराखडा) व बांधणी करण्यापूर्वी ज्या जमिनीवर हा पाया उभा करावयाचा असेल त्या स्थलाची शास्त्रीय दृष्ट्या पूर्णपणे तपासणी करणे आवश्यक असते. स्थल तपासणीच्या विविध पद्धती असून वास्तूचे महत्त्व व तिच्या बांधणीकरिता लागणारा खर्च यांनुसार तपासणीच्या एक वा अनेक पद्धती वापरल्या जातात. स्थल तपासणीच्या खालील पद्धती प्रचारात आहेत : (१) खोदाई, (२) आंतरक छिद्रण, (३) भेदन चाचण्या, (४) भूभौतिक चाचण्या. या पद्धती वापरून सर्वसाधारणपणे पायाच्या ठिकाणच्या भूपृष्ठाखालील विविध थरांचे प्रकार, जाडी व अवस्था, आधार-स्तराची खोली व भारवहनक्षमता, भूमिगत पाण्याची पातळी व पायाच्या बांधकामास लागणार्याठ साहित्याची उपलब्धता, पाया बांधताना येणार्याच विविध अडचणी इ. गोष्टींची जास्तीत जास्त माहिती मिळविण्यात येते. अशा माहितीवर आधारलेला पायाचा अभिकल्प व बांधणीच शेवटी सुरक्षित आणि कमी खर्चाची ठरते.

खोदाई : सर्वसाधारणपणे इमारतीचा पाया २ ते ५ मी. खोलीपर्यंत अपेक्षित असताना एखाद्या माणसास खोदता येईल असे चौकोनी खड्डे घेऊन त्यातील मातीच्या वेगवेगळ्या थरांचे निरीक्षण त्यांच्या नैसर्गिक अवस्थेत केले जाते. तसेच विविध थरांतील मातीचे नैसर्गिक स्थितीतील नमुने घेऊन त्यांची प्रयोगशाळेत किंवा प्रत्यक्ष जागेवर चाचणी घेऊन मातीची भारवहनक्षमता, स्थिरता इ. गुणधर्म ठरविता येतात.

आ. १ खोदाई: (१) पहिला थर (२) दुसरा थर (३) तिसरा थर (४) भूपृष्ट


आंतरक छिद्रण : याहून जास्त खोलीवरील जमिनीची तपासणी करण्यासाठी ५० मिमी. किंवा त्याहून जास्त व्यासाचे आंतरक (दंडगोलाकार तुकडे) जमिनीत पाहिजे त्या खोलीपर्यंत घेतात. आंतरक घेण्यासाठी गिरमिट छिद्रक वापरून मातीचे नमुने घेतले जातात. घट्ट जमिनीत छिद्रे घेण्यासाठी पाण्याचा उपयोग केला जातो. यासाठी जमिनीत नलिका ठोकून तिच्यामधून टोकाशी पाण्याचा फवारा सोडला जातो. त्यामुळे आतील माती पाण्यासह बाहेर येऊन नलिका आणखी खोल घालता येते. पाण्यासह वर आलेली माती व गाळ एका हौदात साठवून निवळल्यावर खाली बसलेल्या मातीची शास्त्रीय तपासणी केली जाते. ही पद्धत अतिशय सुलभ व जलद असली, तरी या पद्धतीत भूस्तरांची नैसर्गिक अवस्था कळू शकत नाही. छिद्र घेताना मध्येच खडकाळ भाग लागल्यास तो दगडगोट्यांचा नसल्याची खात्री करण्यासाठी आणखी खोलवर छिद्रण करणे जरूरीचे असते. त्यासाठी जड, टोकदार व प्रबल अशा गोलाकार नळीचा उपयोग करून त्या नलिकेने खडकाळ भागावर आघात करून झालेले तुकडे पाण्याबरोबर वर काढले जातात. या आघात तंत्राने खडकाचे खोलवर नमुने घेता येतात. कधीकधी यासाठी नलिकेच्या टोकाला दगड कापण्यासाठी काळे हिरे असलेले कर्तन पाते बसवितात व ते फिरविल्याने नलिकेच्या आकाराचा दगड कापला जातो. तो बाहेर काढून त्या नमुन्याची नंतर तपासणी केली जाते.

भेदन चाचण्या : मातीच्या विविध चाचण्या घेताना शक्यतो जमिनीतील नैसर्गिक अवस्थेतील नमुन्यांची आवश्यकता असते परंतु पुष्कळ वेळा असे नैसर्गिक नमुने घेता येणे शक्य नसते. अशा वेळी पायातील जमिनीचे नैसर्गिक गुणधर्म माहीत होण्यासाठी भेदन (अंतर्गमन) चाचण्या घेतल्या जातात. या पद्धतीत एका ठराविक मापाची नळी ठराविक वजनाच्या हातोड्याने जमिनीत ठराविक अंतर भेदण्यास किती ठोके लागतात यावरून पायातील जमिनीचे गुणधर्म (विशेषकरून तौलनिक घनता व भारवहनक्षमता) ठरविता येतात.

भूभौतिक चाचण्या : धरण किंवा पुलाच्या प्रचंड खांबाच्या पायाचा अभिकल्प करताना भूपृष्ठाखालील मातीच्या विविध थरांची माहिती करून घ्यावी लागते. यासाठी भूभौतिक चाचण्यांचा उपयोग केला जातो. त्यासाठी भौतिकीतील एखाद्या तत्त्वाचा [उदा., विद्युत् रोध, भूकंप तरंगाचे प्रणमन (एका माध्यमातून दुसऱ्या, माध्यमात जाताना दिशेत होणारा बदल) वा परावर्तन, चुंबकत्व इ.] उपयोग केला जातो. या सर्व पद्धती सोप्या व चटकन करता येण्याजोग्या असून जेथे दीर्घ खोलीपर्यंतची माहिती हवी असते अशा स्थलाच्या तपासणीस उपयुक्त व स्वस्त पडतात. या पद्धती स्वतंत्रपणे वापरल्यास त्यांवरून काढलेली अनुमाने पूर्णपणे बरोबर येत नाहीत, म्हणून आंतरक घेऊन करावयाच्या तपासणीस पूरक म्हणून या पद्धतींचा वापर करण्यात येतो. विविध प्रकारच्या मातीचा वा खडकांचा विद्युत् रोध वेगवेगळा असतो. या रोधाचे मापन करून त्यावरून मातीचा किंवा खडकाचा प्रकार ठरवितात. दुसर्या. एका पद्धतीत भूकंप तरंगाच्या प्रणमनाचा उपयोग केला जातो. जेव्हा भूकंपाचा तरंग मातीमधून अथवा खडकामधून जातो त्या वेळी त्याचा वेग त्या मातीच्या घनतेवर व थराच्या जाडीवर अवलंबून असतो. या गुणधर्माचा उपयोग करून ठराविक खोलीवर स्फोट घडवून कृत्रिम रीत्या कंपन तरंग निर्माण करून आणि त्या तरंगांची नोंद भूकंपमापकावर घेऊन त्यावरून खडकाचा प्रकार व त्याचे गुणधर्म, थरांची जाडी इ. गोष्टी ठरविल्या जातात.

भूमिजलाचे नियमन : जेव्हा पायाची खोदाई भूमिजलाच्या पातळीखाली जाते तेव्हा असे पाणी खोदलेल्या भागाकडे येऊ लागते. अशा वेळी पायाच्या जागी बांधकाम सुलभतेने करता यावे म्हणून ती जागा कोरडी ठेवावी लागते आणि त्यासाठी बाहेरून येणारे पाणी अडवावे लागते व आलेले पाणी उपसून बाहेर काढावे लागते, या क्रियेस भूमिजलाचे नियमन असे म्हणतात. जमिनीतून पाणी काढल्यामुळे तिच्या गुणधर्मांत काही बाबतींत सुधारणा होत असल्याने त्यासाठी सुद्धा पाण्याचे नियमन केले जाते. याच्या वेगवेगळ्या पद्धती असून त्यांतील योग्य पद्धतीची निवड ही प्रामुख्याने बांधकामाच्या ठिकाणच्या जमिनीची नैसर्गिक अवस्था, तेथील जमिनीचे गुणधर्म,

आ. २ . भूमिजलाच्या नियमनाच्या पध्दतीची निवड : (१)संपीडित हवा, ( २)विद्युत तर्षण (३) पंपयुक्त कूपनलिकेद्वारा उपसा (४) कूपनलीका (५) गारामराई वा गोठविणे (६) निचरा अशक्य बांधकामाचे महत्त्व इ. गोष्टींवर अवलंबून असते. मातीच्या कणांच्या आकारमानावर आधारित आलेखांवरून (आ. २) सुद्धा योग्य अशा पद्धतीची निवड करता येते.


चर अथवा खळगा करून त्यात जमा होणारे पाणी पंपाने उपसणे किंवा कूपनलिंकाचा वापर करून पाण्याचा उपसा करणे या भूमिजलाच्या नियमनाच्या प्रमुख पद्धती होत. पायाची खोली फार नसल्यास एक अथवा अनेक चर अथवा खळगे योग्य ठिकाणी घेतले जातात व त्यांत बाजूचे भूमिजल जमा होते.

आ. ३. चर खोदाई पद्धतीने पाण्याचा उपसा (१)पाण्याचा साठा करण्याकरिता खोदलेला चर ( २)पंप (३) पाण्याची मूळ पातळी (४) पण्याची उतरविलेली पातळी

असे जमा झालेले पाणी पंपाने उपसून बाहेर काढून भूमिजलाची पातळी खाली आणता येते (आ. ३). वाळू वा कंकरमिश्रित जमिनीतून पाणी काढण्यासाठी कूपनलिकेचा उपयोग करतात. या पद्धतीने पंपाच्या खालील जास्तीत जास्त ५ ते ६ मी. खोलीपर्यंतचे पाणी उपसता येते. यापेक्षा जास्त खोलीपर्यंत पाण्याची पातळी उतरवावयाची असल्यास कूपनलिका दोन अथवा अधिक टप्प्यांत वापराव्या लागतात (आ. ४). जेव्हा खोदाई पाण्याच्या पातळीपेक्षा फारच (१५-१६ मी. पेक्षा जास्त) खोलवर करावयाची असते तेव्हा पंपयुक्त खोल कूपनलिका वापरतात. या पद्धतीत १५० मिमी. ते ६०० मिमी. अथवा अधिक व्यासाची जमिनीत खोलवर जाणारी कूपनलिका घेऊन तिच्या तळाशी आतमध्ये विजेवर चालणारा व पाण्याखाली काम करू शकणारा अथवा हवेच्या दाबावर चालणारा लहान पंप सोडून त्याकरवी पाण्याचा उपसा केला जातो

आ. ४. कूपनलिका ट्प्पा पध्दती (१) पहिला टप्पा (२) दुसरा टप्पा (३) पहिल्या टप्प्यात उतरविलेली पातळी (४) पाण्याची मूळ पातळी (५) दुसरा टप्प्यात उतरविलेली पातळी (६) कूपनलीका

(आ. ५). अतिशय खोल विहिरींच्या पायाचे काम करताना पाण्याचे नियमन करण्यासाठी संपीडित (दाबाखालील) हवेचा वापर करतात.

वरील सर्व पद्धती प्रचलित असल्या, तरी विशिष्ट परिस्थितीत काही ठिकाणी इतर विविध पद्धती अवलंबिल्या जातात. गाराभराई, रासायनिक


द्रव्यभराई,⇨विद्युत् तर्षण व पाणी गोठविणे या त्या विविध पद्धती होत. मात्र त्या सर्वच खर्चिक असल्याने जरूर तेथेच वापरल्या जातात. भारतात त्या

आ ५ पंपयुक्त खोल कूपनलिका : (१) नलिका (२) बुडणारा पंप (३) पाण्याचा साठा (४) गाळणी

विशेष प्रचलित नाहीत. तुटक्या दगडाचे किंवा वाळूचे थर असताना बाहेरील पाणी पायाच्या जागी येण्यास प्रतिबंध करण्यासाठी पायाच्या जागेभोवती रिंगणाकार जागेत जरूर त्या खोलीपर्यंत सिमेंट अथवा चिकणमातीचा राळा करून गाराभराई केली जाते. घट्ट मातीत गाराभराईकरण शक्य नसल्याने अशा ठिकाणी रासायनिक द्रव्यभराईचा वापर करतात. ०.१ मिमी. किंवा त्याहून मोठ्या आकारमानाच्या वाळूच्या थरात कॅल्शियम क्लोराइड व सोडियम सिलीकेट ही दोन रासायनिक द्रव्ये जमिनीत नळीवाटे क्षेपित केली जातात. दोन्हींत रासायनिक प्रक्रिया होऊन चिकट द्रव तयार होऊन तो वाळूच्या कणांच्या पोकळीत जाऊन पाण्यास अवरोध निर्माण करतो.

मृत्तिका व गाळ्वट मातीची पारगम्यता अत्यंत कमी असल्याने त्यांतील पाण्याचा निचरा करण्यास विद्युत् तर्षण ही पद्धती वापरता येते. हीत दोन विद्युत् अग्रे एकमेकांपासून काही अंतरावर जमिनीत गाडली जातात. धनाग्राकडून ऋणाग्राकडे विद्युत् प्रवाह पाठविल्याने वाटेत येणार्याल मृत्तिका कणासभोवतालचे विद्युत् भारित जलकण ऋणाग्राकडे गोळा होतात. असे गोळा झालेले पाणी पंपाने बाहेर काढले जाते. या प्रकारात लोखंडी सळ्या धनाग्र आणि नलिका ऋणाग्र म्हणून वापरल्या जातात.

जलधारक अशा वाळू-कंकर अथवा गाळवट मातीच्या थरात अतिशय खोल विहिरींसाठी खोदाई करावयाची असल्यास पाणी गोठविण्याची पद्धत वापरता येते. खोदाईच्या भोवताली विशिष्ट खोलीपर्यंत एकामागोमाग एक अथवा रिंगणाकार नळ्या बसवून त्यांतून -२०० सें. किंवा त्याहून कमी तापमान असलेले कॅल्शियम क्लोरोइडाचे द्रावण अथवा द्रव नायट्रोजन किंवा द्रव अमोनिया सोडून जमिनीतील पाणी गोठविण्याची क्रिया केली जाते, त्यामुळे त्याच्या बाहेरील पाणी आतील भागात येऊ शकत नाही. भारतात हवेचे सर्वसाधारण तापमान मुळातच जास्त असल्यामुळे ही पद्धत अतिशय खर्चाची होते व त्यामुळे ही विशेष प्रचलित नाही.

पायाचे प्रकार : पायांचे वर्गीकरण करताना पसरट (विस्तारित) पाये व खोल पाये असे दोन वर्ग पाडता येतील. जेव्हा आधार-स्तर कमी खोलीवर असेल तेव्हा वास्तूवर येणारे भार पायाद्वारे पसरवून सरळ आधार-स्तरावर नेता येतात. अशा पायास ‘पसरट पाया’ म्हणतात. वास्तूवरील भार फार खोलवर असलेल्या आधार-स्तरावर नेण्यासाठी विशिष्ट भारवाहकांचा उपयोग करावा लागतो. अशा पायास ‘खोल पाया’ म्हणतात.

पसरट पाया : स्तंभावर अथवा भारवाहक भिंतीवर येणारा भार आधार-स्तरावर नेण्यासाठी आधार-स्तराच्या भारवहनक्षमतेनुसार स्तंभाचा अथवा भिंतीचा खालील भाग पसरवून वाढवतात, अशा पसरट पायास ‘पायथा’ किंवा ‘उथळा’ म्हणतात. हे पाये त्यांच्या आकारानुसार व कार्यानुसार भिंतीचा पायथा, पायंडी पायथा, स्तंभाधार पायथा अशा विविध प्रकारे ओळखले जातात (आ. ६). जरूरीनुसार व सामग्रीच्या उपलब्धतेप्रमाणे हे पाये दगडांचे, काँक्रीटचे किंवा सलोह काँक्रीटचे बांधतात. दोन स्तंभासाठी कधीकधी संयुक्त पायथाही घालतात (आ. ६ ई).

आ. ६ विविध प्रकारचे पायथे : (अ) भिंतीचा पायथा (आ) पायंडी पायथा (इ) स्वतंत्र स्तंभाधार पायथा (ई) संयुक्त स्तंभाधार पायथा [ई मध्ये प्रत्येक ठीकाणी वरती पुरोदर्शन (पुढून दिसणारे दृश्य) व खालती अधोदर्शन दाखविले आहे]

जेव्हा जमिनीची भारवहनक्षमता कमी असते व वास्तूवरील भार जास्त असतो तेव्हा उथळाकार स्वतंत्र पाये वापरल्यास त्यांचे आकारमान खूप मोठे होते व ते परस्परव्यापी होतात. अशा वेळी संपूर्ण वास्तूसाठी तिच्या तळ आकारमानाएवढा किंवा त्याहून मोठा अखंड पाया वापरतात. अशा पायास ‘तराफ्याचा पाया’ म्हणतात. हा पाया सर्वसाधारणपणे सलोह सिमेंट काँक्रीटचा असतो. या पायाचा तराफा वास्तूच्या प्रकारानुसार विविध प्रकारे बांधला जातो (आ. ७). जेव्हा जमिनीची भारवहनक्षमता अतिशय कमी असते तेव्हा ‘तरंगत्या पाया’चा वापर केला जातो. हा पायासुद्धा तराफ्याच्या पायासारखा अखंड असून तो पोकळ पेटीच्या आकाराचा पण अतिशय दृढ आणि वरील वास्तूच्या भिंती व स्तंभांशी एकसंघ असतो. ह्या पायाचे वजन व त्यावरील वास्तूचा भार हा त्या पायाने स्थानांतरित केलेल्या जमिनीच्या वजनाइतका असावा लागतो. यामुळे अशा पायावरील वास्तू या जमिनीवर तरंगत असल्याने अशा पायास ‘तरंगता पाया’ म्हणतात.

आ ७. तराफ़्याच्या पायाचे प्रकार ( अ) भरीव लादी( आ) तुळीईयुक्त (इ) पेटीयुक्त (ई)मातीत सामावलेला तुळईयुक्त .


खोल पाया : आधार-स्तर खूप खोलवर असताना वास्तूचा भार जमिनीत वाहून नेण्यासाठी लांब व मजबूत अशा भारवाहकांची योजना करावी लागते. हे भारवाहक म्हणून स्तंभिका आणि ‘विहिरी’ यांचा उपयोग केला जातो. स्तंभिका आकारमानाने लहान पण लांब असतात, तर विहिरी या आकारमानाने खूप मोठ्या असून पुलांचे खांब किंवा अनेक मजली उंच इमारती अशा प्रचंड वास्तूंच्या पायासाठी वापरतात. स्तंभिकाचा वापर भारवहनशिवाय अन्य कारणाकरिताही केला जातो (उदा., जमिनीच्या दृढीकरणासाठी, आधार भिंतीसाठी इत्यादी).

स्तंभिका पाया : पायाचा हा प्रकार फार पुरातन असून त्याचा वापर इ. स. ५९ पासून झाल्याचे आढळून येते.साधारणतः १८४५ नंतर या प्रकारच्या पायात आधुनिक सुधारणा सुरू झाल्या, तरी अजूनही या पायाबद्दल जगात अनेक ठिकाणी संशोधन चालू आहे. भारवहनच्या पद्धतीवरून धारक स्तंभिका व घर्षण स्तंभिका असे स्तंभिकांचे दोन वर्ग पडतात. धारक स्तंभिका तिच्यावरील भार तळाकडील आधार-स्तरावर सरळ पोहोचवितात.तर घर्षण स्तंभिकावरिल भार घर्षणाद्वारे बाजूच्या जमिनीत पोहचवितात . स्तंभिका लाकडी, लोखंडी, पोलादी, काँक्रीट व सलोह काँक्रीटची असू शकते स्तंभिका

आ. ८.विविध प्रकारच्या स्तंभिका ( अ) धारक स्तभिंका( आ) घर्षण स्तभिंका( इ )आधार भिंतीखालील उभ्या व तिरक्या स्तभिंका ( ई) पुलाच्या खांबाखालील उभ्या व तिरक्या स्तभिंका( उ) जहाजाच्या धक्क्याखालील तिरक्या व उभ्या स्तभिंका : रक्षक स्तभिंका (ऊ) पत्री स्तभिंका (डावीकडे) आणि ताण व संकोच बले असलेल्या तिरक्या स्तभिंका (उजवीकडे)

ही खुंट अथवा सोट म्हणूनही ओळखली जाते. लाकडी खुंट १० ते ३० सेंमी. व्यासाचे सरळ, लांब व मजबूत अशा लाकडाचे असावे लागतात. जमिनीत ते कुजू नयेत म्हणून त्यांवर डांबर लावतात वा अन्य रासायनिक द्रव्याचे लेपन करतात. काँक्रीटची स्तंभिका सर्वसाधारणपणे आकाराने गोल किंवा चौकोनी, षट‌्कोनी वा अष्टकोनी असून ती पूर्वनिर्मित किंवा प्रत्यक्ष बांधकामाच्या ठिकाणीच ओतलेली अशी दोन्ही प्रकारची असू शकते. पोलादी स्तंभिका पोकळ किंवा पत्री प्रकारची असू शकते. पोकळ स्तंभिका नंतर काँक्रीटने भरली जाते. पत्री प्रकारच्या पोलादी स्तंभिका सर्वसाधारणपणे एकास एक ओळीने जोडून आधार भिंत तयार करण्यासाठी वापरतात. स्तंभिकेच्या प्रकाराची निवड ही वास्तूचा भार, आकार व बांधणी स्थलावर असणाऱ्या जमिनीची परिस्थिती यांनुसार करावी लागते. जेव्हा वास्तूच्या पायांवरील भार केवळ ऊर्ध्व (उभ्या) दिशेने न येता आडव्या दिशेनेही येतात तेव्हा उभ्या स्तंभिकांबरोबर तिरक्या स्तंभिकांचाही वापर करावा लागतो. स्तंभिकांचे विविध प्रकार आ. ८ मध्ये दाखविले आहेत.

स्तंभिकेची भारवहलक्षमताः ही तिचा आकार, प्रकार, ज्या जमिनीत ती घातली असेल त्या जमिनीचे गुणधर्म इत्यादींवर अवलंबून असते. स्थितिजन्य सूत्र, गतिजन्य सूत्र व प्रत्यक्ष भार चाचणी अशा तीन प्रकारे ती ठरविता येते. स्तंभिकेची बाजूशी असलेल्या जमिनीबरोबरील घर्षणशक्ती, स्तंभिकेचा आकार व आधार-स्तराची भारवहनक्षमता यांवरून स्थितिजन्य सूत्राच्या आधारे स्तंभिकेची भारवहनक्षमता ठरविता येते. गतिजन्य सूत्राचा उपयोग करण्यासाठी स्तंभिकेला जमिनीत ठोकताना लागणारी घणाची गतिज ऊर्जा व स्तंभिकेचे जमिनीत होणारे भेदन (वा अंतर्गमन) माहीत असणे आवश्यक असते. पायातील स्तंभिकांचे प्रमाण जास्त असल्यास काही स्तंभिका भार चाचणीसाठी जमिनीत घालून त्यांची प्रारंभिक भार चाचणी प्रत्यक्ष घेऊन स्तंभिकेची भारवहनक्षमता काढतात.

कित्येकदा एखाद्या खांबाच्या पायासाठी एकाहून अधिक अशा अनेक स्तंभिका गटाने वापरतात. अशा स्तंभिकांच्या गटाची भारवहनक्षमता स्वतंत्रपणे काढावी लागते कारण ती स्तंभिकांच्या संख्येच्या समप्रमाणात नसते, तर ती स्तंभिकांची संख्या व एका स्तंभिकेच्या भारवहनक्षमतेबरोबरच स्तंभिकेचे आकारमान (व्यास अथवा बाजूची लांबी) व दोन स्तंभिकांमधील दोन्ही दिशांतील अंतर यांवर अवलंबून असते. घर्षण स्तंभिकांच्या गटात दोन स्तंभिकांमधील अंतर कमीत कमी स्तंभिकेच्या व्यासाच्या किंवा बाजूच्या तिप्पट तरी असावे लागते. गटातील सर्व स्तंभिका वरील माथ्याच्या बाजूस स्तंभिकाशीर्षाने एकत्र जोडल्या जाऊन त्या शीर्षावर वास्तूचा भाग, खांब अथवा भिंत उभी केली जाते.


स्तंभिका रोवण्याच्या पद्धती : लाकडी, पोलादी किंवा काँक्रीटच्या पूर्वनिर्मित स्तंभिका वेगवेगळ्या पद्धतींनी जमिनीत रोवल्या जातात.

आ. ९. प्रत्यक्ष बांधकामाच्या ठिकाणीच ओतण्यात येणार्याक काँक्रीटच्या विविध प्रकारच्या स्तंभिका : (अ) सर्वसाधारण प्रकारची स्तंभिका (आ) काळ्या मातीत वापरावयाची व तळाजचळील भाग विशिष्ट प्रकारे रुंद केलेली स्तंभिका (इ) हवेच्या दाबाने काँक्रीट घालून तयार केलेली स्तंभिका (ई) तळाधारा वाढविवेली फ्रँकी स्तंभिका (उ) प्रथम पोलादी नळी (कवच) ठोकून्क़ तयार केलेली रेमंड स्तंभिका (ऊ) तळतील विशिष्ट नळीठोकून नंतर काँक्रीट केलेली सिंप्लेक्स स्तंभिका (ए) तळाधार वाढविलेली ‘उथळी स्तंभिका’

स्तंभिका घणाने ठोकून बसविण्याची पद्धत सर्वसामान्य होय. ज्या जमिनीत भूपृष्ठाखाली मध्येच दगडगोटा असण्याची शक्यता असते, तसेच ज्या ठिकाणी जवळच दुसरी इमारत किंवा वास्तू असून घणाच्या ठोक्याने तिची पडझड होण्याइतकी कंपने निर्माण होण्याची शक्यता असते, अशा ठिकाणी ही पद्धत शक्यतो वापरत नाहीत आणि वापरल्यास फार काळजी घेतली जाते. रेताड जमिनीत स्तंभिका जलदपणे रोवण्यासाठी पाण्याचा वापर केला जातो. स्तंभिकेमधून नळीवाटे पाणी दाबाखाली स्तंभिकेच्या टोकास नेऊन तेथील छिद्रावाटे बाहेर टाकले जाते, त्यामुळे स्तंभिका खोलवर घालता येते. मात्र या पद्धतीत नंतर आत गेलेल्या पाण्याचा निचराही करावा लागतो. स्तंभिकेचा शेवटचा भाग अर्थातच घणाने ठोकून घट्ट बसविला जातो. कठीण जमिनीत अगोदर स्तंभिकेच्या आकारमानाहून जरा लहान आकारमानाचे विवर (छिद्र) आंतरक घेण्याच्या क्रियेने प्रथम घेऊन त्यात नंतर स्तंभिका ठोकून बसवितात. ही पद्धत कठीण जमिनीत किंवा चिकणमाती असलेल्या जमिनीतच शक्य होते, कारण स्तंभिका बसवेपर्यंत विवर तसेच रहावे लागते. या पद्धतीने स्तंभिका रोवणे सुलभ असले, तरी रोवलेल्या स्तंभिकांची भारवहनक्षमतादेखील कमी असते. आणखी एका पद्धतीत स्तंभिकेच्या व जमिनीच्या नैसर्गिक कंप्रतेचा (मुक्त कंपने होत असताना दर सेकंदाला होणाऱ्या कंपनांच्या संख्येचा) उपयोग केला जातो. जमिनीच्या नैसर्गिक कंप्रतेइतकी कंप्रता स्तंभिकेला कृत्रिम रीत्या दिल्यास स्तंभिका केवळ आपल्या वजनाने सहज खाली जाऊ शकते. यासाठी स्तंभिकेच्या डोक्यावर कंपनयंत्र बसवून स्तंभिकेला पाहिजे तितकी कंपने देऊन ती जमिनीत बसविली जाते.

प्रत्यक्ष बांधकामाच्या ठिकाणीच ओतावयाच्या काँक्रीटच्या स्तंभिका जमिनीत विवर घेऊन नंतर त्यात काँक्रीट ओतून किंवा तळाकडे बंद तोंड असलेली पोलादी नळी जमिनीत ठोकून, मधील भागात काँक्रीट ओतून आणि जरूर वाटल्यास बाजूची नळी काढून टाकून, अशा वेगवेगळ्या प्रकारे रोवल्या जातात. वेगवेगळ्या पद्धतींनी तयार केलेल्या अशा स्तंभिका आ. ९ मध्ये दाखविल्या आहेत.

स्तंभिकेच्या चाचण्या : स्तंभिकेची भारवहनक्षमता मोजण्यासाठी या चाचण्या घेतल्या जातात. यात स्तंभिकेवरील भार अभिकल्पित भाराच्या सु. दीडपट होईपर्यंत हळूहळू वाढवून प्रत्येक भाराच्या वेळेस स्तंभिकेच्या जमिनीत होणाऱ्या अंतर्गमनाचे निरीक्षण केले जाते. होणार्याच अंतर्गमनावरून स्तंभिकेची भारवहनक्षमता काढता येते. स्तंभिकेवर भार देण्यासाठी द्रवीय उत्थापक (जॅक) वापरतात किंवा वाळूची पोती एकावर एक चढवून भार दिला जातो (आ. १०). स्तंभिकेची तळभारवहनक्षमता व घर्षणशक्ती स्वतंत्रपणे काढण्यासाठी स्तंभिकेवर चक्रीय तऱ्हेने भार दिला जातो. स्तंभिकेची निव्वळ घर्षणशक्ती ही स्तंभिका जमिनीतून ओढून काढण्यासाठी लागणाऱ्या प्रेरणेवरून काढता येते.


विहिरीचा पाया : एखादा मोठा उंच खांबांचा पूल अथवा अनेक मजली इमारत यासारख्या भव्य वास्तूचा प्रचंड भार धारण करण्यास पुरेशी शक्ती असणारा आधार-स्तर जेव्हा भूपृष्ठाखाली खूप खोलवर असतो त्या वेळी यासाठी जमिनीत विहिरी घेऊन पाया तयार करावा लागतो, अशा पायास विहिरीचा पाया म्हणतात. अशा विहिरीच्या पायात प्रचंड भार तळाशी वाहून नेण्यासाठी पोलादाच्या व काँक्रीटच्या जाडजूड भिंती असलेली मोठ्या आकारमानाची उघड्या तळाची पोकळ कोठी वापरली जाते, तिला कुसुल म्हणतात. वास्तूकडून पायावर येणारा भार, आधार-स्तराची खोली व त्याची भारवहनक्षमता यांवरून विहिरीचा अभिकल्प करतात. अशा विहिरीचे विविध आकार आ. ११ मध्ये दाखविले आहेत. साधारणतः असे विहिरीचे पाये पुलाच्या खांबांना वापरत असल्याने हे बहुतांशी नदीच्या पात्रात

आ. १० स्तंभिकेची चाचणी : (१) लोखंडी तुळ्या (२) अंतर्गमनमापक यंत्र (३) स्तंभिका (४) अंतर्गमन मोजण्यासठी केलेली मांडणी (५) वाळू भरलेली पोती (६) चाचणीसठी लागणरे आधार

बांधावे लागतात. त्यामुळे अशा विहिरी बांधण्याची पद्धतही पायाच्या ठिकाणी पाणी आहे की नाही व असल्यास किती खोलवर आहे, यावर अवलंबून असते.

आ. ११ पायाच्या विहिरीचे विविध आकार : (अ) गोलाकार (आ) आयताकार (इ) दोन गोलाकार (एकत्र) (ई) डंबेल सारख्या (उ) इंग्रजी D च्या आकाराच्या (दोन D एकत्र) (ऊ) अनेक कप्पे असलेली (ए) षट्कोनी (ऐ) अष्टकोनी

. पायाचे ठिकाण कोरडे असल्यास प्रश्नच नसतो, पण त्या ठिकाणी पाणी असल्यास वेगळे प्रश्न निर्माण होतात. शक्य असेल तिथे पाण्याला वेगळी वाट करून अथवा कुंडन बांध घालून पाणी काढून पायाचे ठिकाण कोरडे करावे लागते. ते शक्य नसल्यास आणि पाणी जास्त खोल नसल्यास पायाच्या ठिकाणी वाळूची पोती घालून पायाचे काम करण्यासाठी कृत्रिम बेट निर्माण केले जाते. पाण्याची खोली जास्त असल्यास पायाच्या ठिकाणी काम करण्यासाठी तराफे किंवा तरंगते धक्के उभे करावे लागतात. विहिरीच्या पायासाठी लागणारे कुसुल अभिकल्पानुसार किनाऱ्यावर भागशः बांधले जाऊन ते पायाच्या ठिकाणी आणले जाऊन विवक्षित ठिकाणी पाण्यात उभे सोडले जाते. कुसुलाची उंची पाण्याच्या खोलीपेक्षा अर्थातच जास्त असते. कुसुलाच्या भिंतींची तळाकडील कड मजबूत धातूची व जमीन भेदणारी असते. कुसुल जमिनीवर उभे टेकल्यानंतर ते स्वतःच्या वजनानेच उभेच्या उभे जमिनीत उतरेल अशा तऱ्हेने भिंतीच्या कडांखालील जमिनीची मनुष्यबळाने वा यंत्राच्या साहाय्याने सर्व बाजूंनी खोदाई केली जाते. स्वतःच्या वजनाने कुसुल खाली जात नसेल तेव्हा त्याच्या भिंतीवर बाहेरून कृत्रिम रीत्या वजन ठेवून ते खाली घालविण्याचे प्रयत्न केले जातात. कुसुल उतरविताना तळात एखाद्या ठिकाणी खडक लागल्यास तो छिद्रणयंत्राने किंवा सुरुंगाच्या दारूचा स्फोट करून फोडून काढला जातो. पायाच्या ठिकाणी ३ ते २० मी. इतक्या खोलीचे पाणी असल्यास लोखंडी टोप घातलेले व संपीडित हवेवर श्वासोच्छवास करणारे पाणबुडे पाण्याखाली पाठवून त्यांच्याकरवी खोदकाम केले जाते. खोदलेली माती व गाळ मनुष्यबळाने व यंत्राच्या साहाय्याने बाहेर काढला जातो आणि पुढील खोदाईसाठी जागा मोकळी केली जाते. कुसुलाचा खालचा भाग जसजसा जमिनीत उतरविला जाते, तसतसा वरचा भाग वाढविला जाऊन कुसुल आणखी खाली जरूर त्या खोलीपर्यंत उतरविले जाते. कुसुल शेवटपर्यंत उतरविण्यात अनेक अडचणी येतात. विहीर तिरकी होणे, जागेपासून बाजूस सरकणे, मधेच वाळूचा लोट अथवा अडथळा येऊन कुसुल अडून बसणे, मधेच पाण्याचा मोठा झरा लागणे यांसारख्या सर्व अडचणींवर मात करून कुसुल ओळंब्यात उतरविणे हे एक अत्यंत अवघड काम असते. कुसुल योग्य तऱ्हेने आधार-स्तरावर उभे केल्यानंतर त्याच्या तळाशी काँक्रीटचा जाड थर घातला जातो. मधल्या भागात दगडगोटे, मुरूम, रेताड माती अथवा कमी प्रतीचे काँक्रीट भरून विहिरीस स्थिरता आणली जाते. शेवटी माथ्याशी काँक्रीटचा दुसरा थर दिला गेल्यावर विहीर बांधून तयार होते (आ. १२). अशा विहीरीसाठी तळाशी व वरच्या बाजूस असे दोन्ही बाजूंस उघडे असलेले कुसुल वापरले जात असल्याने ही विहीर उघड्या कुसुलाची विहीर म्हणून ओळखली जाते.


आ १२. विहिरीचा पाया (उघड्या कुसुलाची विहिर) : (१) माथ्यावरील लादी (२) वरचा काँक्रीटचा दाटा (३) विहिरीची भिंत (४) तळकडील कड (५) तळतील काँक्रीटचा दाटा (६)भरावाचा माल

पायाच्या ठिकाणी पाण्याची खोली कमी असताना वरून उघड्या पण तळाकडे बंद असलेल्या पेटीसारख्या कुसुलाचा वापर केला जाते (आ.१३). असे पेटीचे कुसुल कोरड्या जागेवर बांधून तरंगत्या स्थितीत पायाच्या ठिकाणी नेऊन पेटीत वाळू-माती, दगडगोटे इ. भराव घालून ते पाण्यात खाली उतरवले जाते. मात्र अशा बंद कुसुलाच्या तळाशी खोदाई करता येत नसल्याने ही बंद कुसुलाची विहीर कमी भार असलेल्या वास्तूंसाठी व आधार-स्तर लगेच पाण्याच्या तळाशी असेल तेव्हाच वापरता येते. पायाच्या    ठिकाणी पाण्याची खोली २० मी. पेक्षा अधिक असेल तेव्हा विहिरीतील पाणी बाहेर काढण्याचा प्रश्न तीव्र स्वरूपाचा होतो. त्यामुळे बाहेरील पाणी विहिरीत येऊन देण्यासाठी कुसुलाच्या तळाशी माणसांना काम करता येईल एवढी कोठी ठेवून ती वरून हवाबंद करून या कोठीत हवेचा दाब वाढविला जातो. अशा विहिरीस वायवीय कुसुलाची विहीर म्हणतात (आ. १४). तळाकडील कोठीत बाहेरच्या

आ.१३ पेटीसारख्या विहिरी (बंद कुसुलाच्या विहिरी) : (अ) खोदाई करुन समपातळीत केलेली पाण्याखालील जमीन (आ) भर घालून समपातळीत केलेली पाण्याखालील जमीन (तुटक रेषेने जमिनीचा मूळचा पृष्ठभाग दाखविला आहे.)

पाण्याच्या दाबापेक्षा जास्त दाबाने हवा भरली जात असल्यामुळे बाहेरील पाणी आत येऊ शकत नाही व आत कोरडी खोदाई करता येते. खोलीतील कामगारांना नेण्याआणण्यासाठी व खोदलेली माती व गाळ बाहेर काढण्यासाठी कुसुलात उभे पोकळ नळ खालच्या खोलीपासून वरपर्यंत ठेवले जाऊन त्यांच्या वरील टोकास हवाबंद दरवाजे ठेवले जातात. खोदाई करून कुसुल जसजसे खाली उतरविले जाते तसतसा बाहेरील पाण्याचा दाब वाढत असल्याने आतील हवेचा दाबही त्या प्रमाणात वाढवावा लागतो. कुसुल शेवटी आधार-स्तरावर पोहोचल्यावर तळाकडील कोठी काँक्रीटने पूर्ण भरली जाते. अशी वायवीय कुसुले वजनाने आणि आकारमानाने अजस्र असल्याने अशा विहिरी बांधणे फार त्रासाचे असते. तरीही अशा विहीरी ४० मी. खोलीपर्यंत बांधल्याचे दाखले आहेत. यापेक्षा जास्त खोली असल्यास होणाऱ्या हवेच्या दाबाखाली माणसांना काम करणेही अशक्य होते. अशा वायवीय कुसुलाच्या कामात हवेच्या दाबाखाली काम करण्याचे प्रशिक्षण दिलेल्या कसबी कामगारांची जरूरी असते. हवेच्या अती दाबाखाली जास्त काळ काम केल्यास व दाबयुक्त हवेच्या वातावरणातून बाहेरील नेहमीच्या वातावरणात एकदम आल्यास कामगारांच्या प्रकृतीस अपाय होण्याचा संभव असतो. वायवीय कुसुलात काम करणाऱ्या कामगारांना पुढे सांधेदुखी व वक्रिमा (हवेचा दाब एकदम कमी झाल्याने हातापायांत व पोटात वेदना होणे) यांसारख्या कुसुलीय व्याधी जडतात याचे अंतिम परिवर्तन अर्धांगवायूतही होऊ शकते. या कुसुलीय व्याधी सर्वसाधारणपणे अती दाबाच्या अवस्थेतून अल्प दाबाच्या अवस्थेत येण्यामुळे होणाऱ्या विसंपीडनाने रक्तात नायट्रोजन वायूचे बुडबुडे निर्माण होण्यामुळे होतात. एकूणच अशा वायवीय कुसुलांच्या विहिरीचे काम फार त्रासाचे व जोखमीचे असल्याने ते फार योजनापूर्वक व सावधतेने करावे लागते.

आ. १४. वायवीय विहीर : (१) माणसे व माती खालीवर नेण्यासाठी पोकळ नळी (२) खोदलेली माती बाहेर नेन्यासाठी हवाबंद कोठी (३) माणसासाठी हवाबंद कोठी (४) संपीडित हवेची नळी (५) विहिरीची भिंत (६) माणसांणा काम करण्यासठी हवाबंद कोठी

कुंडन बांध : (कॉफर डॅम). जेव्हा एखादे बांधकाम (उदा., पुलाचा अथवा धरणाचा पाया, बंदरातील धक्का इ. ) पाण्यात करावयाचे असते तेव्हा अशा बांधकामाच्या जागी पाणी येऊ न देण्यासाठी तसेच तिचे बाहेरील पाण्याच्या मार्या पासून संरक्षण करण्यासाठी अशा जागेच्या चहूबाजूंस एक विशेष बांध घातला जातो, अशा बांधास कुंडन बांध म्हणतात. हा बांध त्या बांधकामाचा प्रत्यक्ष भाग नसल्याने ते पूर्ण झाल्यानंतर बांध काढून टाकला जातो. कुंडन बांधाचा अभिकल्प करताना बांधकामाच्या ठिकाणची पाण्याची खोली, पाण्याचा प्रवाह, लाटांचा परिणाम, पाण्यामुळे होणारी जमिनीची धूप, कुंडातील पाणी उपसल्यावर बांधातून होणारी पाण्याची गळती, पाण्याचा दाब या सर्व गोष्टींचा विचार केला जातो आणि त्यावरून कुंडन बांधाचा प्रकार व त्याचे आकारमान ठरविले जाते.

मातीचा, दगडी भरावाचा, पत्री स्तंभिकांचा, सांगाड्याचा व खणाच्या भिंती असलेला असे कुंडन बांधाचे विविध प्रकार आहेत. (आ. १५). बांधकामाच्या ठिकाणी माती विपुल उपलब्ध असल्यास व तेथील पाणी संथ व विशेष खोल नसल्यास मातीचा कुंडन बांध बांधतात. बांधाच्या पाण्याकडील बाजूस डबरी घालून तो बळकट केला जातो व दुसऱ्या बाजूस झिरपणाऱ्या पाण्याचा निचरा करण्याची व्यवस्था केली जाते. जिथे दगड भरपूर प्रमाणात उपलब्ध असेल अशा ठिकाणी दगडी भरावाचा कुंडन बांध तयार केला जातो. पाण्याचे प्रमाण जास्त असल्यास एकेरी अथवा दुहेरी पत्री स्तंभिका जमिनीत एका ओळीत रोवून स्तंभिकांची भिंत तयार करतात आणि एका अथवा दोन्ही बाजूंस भराव घालून बांध तयार करतात. जेव्हा तळाशी खडकाळ स्तर लागून स्तंभिका जमिनीत रोवणे शक्य नसते व पाण्याचा जोरही जास्त असतो तेव्हा लाकडी अथवा लोखंडी सांगाडे तयार करून ते एका रांगेत जोडून उभे करून त्या सांगाड्यात दगडधोंड्यांचा भराव घालून बांध तयार करतात. बांधकामाचा विस्तार फार मोठा असल्यास व पाण्याची खोलीसुद्धा जास्त असेल तेव्हा खणांच्या भिंती घालून कुंडन बांध तयार करावा लागतो. पत्री स्तंभिकांचा वापर करून कंसाकार खण तयार करून असे खण एका रांगेत जोडून भिंत तयार केली जाते. कंसाकार खणात माती व वाळू भरून बांधास स्थैर्य आणले जाते.


आ. १५. कुंडन बांधाचे विविध प्रकार : (अ) मातीचा कुंडन बांध : (१) दगडी तोंड बांधणी, (२) प्रवाहमार्ग (३) चर वाट (आ) दगडी भरावाचा कुंडन बांध : (१)चिकण्मातीचा थर (२) डबरी भर (इ) एकेरी पत्री स्तंभिकेचा कुंडन बांध (ई) सांगाड्याचा कुंडन बांध (१) लाकडी सांगाडा (२) डबरी भर (उ) पत्री स्तंभिकांनी तयार केलेल्या कुंडन बांधाच्या भिंतीचा छेद (ऊ) गोल व कंसाकार खणांच्या कुंडन बांधाची भिंत (अधोदर्शन)पायाची मजबुती : एखादा पाया चुकीच्या अनुमानावर अथवा चुकीच्या पद्धतीने बांधलेला असेल अथवा पाया बांधल्यानंतर शेजारी दुसर्यार वास्तूच्या पायाच्या खोदाईमुळे किंवा अन्य कारणाने पायास धोका निर्माण झालेला असेल किंवा बांधलेल्या जुन्या वास्तूवर जास्त भार आणावयाचा असेल तेव्हा त्या वास्तूच्या पायाची मजबुती करणे आवश्यक ठरते. अशा प्रकारे मजबुती करण्यात विविध प्रकारच्या अडचणी येत असल्याने व वास्तूची सुरक्षितता ही अत्यंत महत्त्वाची असल्याने हे काम अतिशय काळजीपूर्वक, सावधानतेने व पूर्वनियोजनाने करावे लागते. पायाच्या मजबुतीच्या कामात प्रथम वास्तूला विविध प्रकारे घिरे अथवा नेटावे देऊन पायावर येणारा भार आधारावर घेऊन मग मूळच्या पायामध्ये बदल करणे वा नवीन पाया घालणे आणि शेवटी तात्पुरते आधार काढून टाकून परत वास्तूचा भार नवीन पायावर घेणे इ. क्रिया अंतर्भूत असतात. मजबुतीची पद्धत ठरविताना पायाचा प्रकार, त्यावर येणाऱ्या प्रेरणा, मजबुती करण्यास येणाऱ्या अडचणी वा बांधकामस्थलावरील परिस्थिती, मजबुती करण्यास येणारा खर्च इ. गोष्टींचा विचार करून ती ठरविली जाते.

पहा : बांधकाम तंत्र बांधकाम संरचना सिद्धांत व अभिकल्प मृदा यामिकी संरचना अभियांत्रिकी.

संदर्भ : 1. Chellis, R. D. Pile Foundations, Tokyo, 1961. 2. Dunham, C. W. Foundations of Structures, New York, 1962. 3. Jacoby, H. S. Davis, R. P. Foundations of Bridges and Buildings, New York, 1941. 4. Leonards, G. A., Ed. Foundation Engineering, New York, 1962. 5. Peck, R. B. Hanson, W. E. Thornburn, T.H. Foundations Engineering, Bombay, 1961. 6. Sing, A. Punmia, B.C. Soil Mechanics and Foundations, Delhi, 1971. 7. Teng, W. C. Foundations Design, New Delhi, 1969. 8. Tomlinson, M.J. Foundations Design and Construction, London, 1959. 9. Tschebotarioff, G.P. Soil Mechanics, Foundations and Earth Structures, Tokyo, 1961.

पाटणकर, मा. वि. कर्वे, श्री. रा.

Close Menu
Skip to content