نوشته بلاگ

انواع روشهای بهسازی خاک بخش اول

انواع روشهای بهسازی خاک بخش اول

با نام و یاد خدا ، مقاله فوق مشتمل بر 13 بخش می باشد که با توجه به انواع روشهای بهسازی در بخش های مختلف تقسیم بندی شده است .

1. 1 مقدمه

   • چرا بهسازی

   • مزایای استفاده از روش بهسازی

   • شرح کلی بهسازی

2. روشهای بهسازی خاک

2-1- معرفی انواع خاکهای مساله دار

2-2- عوامل موثر در انتخاب روش مناسب بهسازی

3-2- تقسیم بندی روشهای بهسازی

4-2- روش های معمول بهسازی خاک

• شرح و کاربرد روشهای فوق

• ضعف و محدودیت روشهای فوق

3. 1 بهسازی خاک با استفاده از روش Deep Soil Mixing

   • شرح روش Deep Soil Mixing

   • تجهیزات مورد نیاز

   • کاربرد روش

   • کشورهای استفاده کننده از این روش

   • ضعف و محدودیت های روش

   • هزینه های روش فوق

• مقایسه روش ها

• نتیجه گیری

6. منابع و مآخذ

فصل اول :  مقدمه

با افزایش روز افزون جمعیت و توسعه صنایع و مشکل کمبود زمین مناسب جهت احداث سازه های مورد نیاز موجب شده است تا انسان به استفاده از زمینهای با کیفیت مهندسی پایین تر روی آورد . اما برای احداث یک سازه مناسب باید به نوعی کیفیت خاک نامناسب از لحاظ فراسنج های مهندسی ارتقاء داده شود تا در اثر نیروهای وارده عملکرد مناسبی داشته باشد . زمانی یک ساختگاه خاکی را از لحاظ مهندسی به عنوان یک محل ایده آل و مناسب نامیده می شود که :

1. خاک مقاومت برشی و ظرفیت باربری خوبی داشته باشد .

2. خاک در مقابل بارهای وارده نشست های آنی و تحکیمی کمی داشته باشد .

3. دامنه تغییرات حجمی انبساطی خاک ( مثلا باربرداری یا افزایش رطوبت به خصوص در خاکهای رسی ) یا تغییرات حجمی انقباضی خاک ( مثلا در اثر رطوبت ) در حد معقولی باشد که کاربری سازه را مختل ننماید .

4. ساختگاه مورد نظر از لحاظ اجرایی مشکلات خاصی نداشته باشد برای مثال اگر سطح آب زیر زمینی خیلی بالا باشد علاوه بر تاثیر منفی آب بر ظرفیت باربری مشکلات اجرایی اضافه ای مانند در نظر گرفتن سیستم آبکشی یا آب بندی را تحمیل خواهد نمود .

مهندسین طراح معمولا برای انتخاب بهینه نوع شالوده مورد نیاز و طراحی آن از روند تصمیم گیری مشخصی پیروی می کنند که در شکل زیر نشان داده شده است .

با توجه به شکل فوق در صورت جوابگو نبودن شالوده سطحی برای شرایط پروژه ، قبل از تصمیم گیری در مورد استفاده از شالوده های عمیق ، می بایست روشهای مناسب برای بهسازی خاک سست بررسی شوند تا مزایا و معایب هر یک از نظر کارایی ، مشکلات اجرایی و هزینه با شالوده عمیق مقایسه شده و در نهایت نسبت به انتخاب گزینه برتر اقدام نمود .

اهداف بهسازی خاک از نظر هاوسمن ( 1990 ) :

• افزایش ظرفیت باربری خاک

• کاهش نشست پذیری خاک

• کاهش تخلخل و افزایش چگالی خاک

• یکنواخت سازی ویژگیهای تغییر شکل پذیری مصالح

کنترل زمین محل پروژه از نظر اصلاح خاک :

در کل زیر ارزیابی های مورد نیاز برای خاک محل پروژه ارائه شده است . از روی این برآوردها می توان به نیاز یا عدم نیاز اصلاح خاک محل پروژه پی برد .

شکل

در شکل زیر نمودارهایی از مراحل جمع آوری اطلاعات محل پروژه و اطلاعات مورد نیاز طراحی و تحلیل های مورد نیاز جهت کنترل ، نیاز یا عدم نیاز اصلاح خاک محل پروژه را نشان می دهد .

شکل

بهسازی خاک در کلیه موارد مهندسی خاک و بویژه در شرایط ضعیف بودن خاک مطرح است . این عمل به منظور اصلاح کاربرد مهندسی خاک برای دستیابی به اهدافی چون افزایش مقاومت ، تغییر نفوذپذیری و پیشگیری از نشست انجام می شود .

در استفاده از هر یک از روشهای بهسازی لازم و ضروری است تا محدودیت ها و امکانات برای هر قسمت از اجزای آن مورد بررسی و بازنگری قرار گرفته تا از بررسی امکانات جهت کاهش هزینه ها ، کوتاه نمودن مدت اجرا و یا افزایش کیفی کار و از بررسی محدودیت ها جهت جلوگیری از افزایش هزینه ها ، توقف کار و طولانی شدن مدت اجرای پروژه استفاده نمود .

بهسازی خاکهای ضعیف و سست برای افزایش ظرفیت باربری ، رویکردی است که به ویژه در قرن اخیر به آن توجه زیادی شده است . در مهندسی پی روش های متعددی جهت بهسازی خاکهای ضعیف و سست وجود دارد که در ادامه به ارائه روشهای مختلفی برای افزایش ظرفیت باربری خاک می پردازیم .

از دیدگاه مهندسی ژئوتکنیک ، روشهای تقویت خاک را می توان به دو دسته کلی تقسیم کرد :

1. روشهای فیزیکی ، که شامل تمام کارهایی است که باعث افزایش دانسیته خاک می شود .

2. روشهای شیمیایی ، که شامل تثبیت خاک از طریق افزودن موادی نظیر آهک ، سیمان ، قیر و سایر مواد شیمیایی می باشد .

تصمیم گیری در مورد بهسازی یک پروژه بر اساس ضوابط و سیاستهای حاکم یا درخواست مالک ساختمان انجام می گردد .

1-1 – مراحل بهسازی :

مراحل بهسازی به ترتیبی که معمولا در طراحی دنبال می شود در این قسمت ارائه شده است .

• بررسی ویژگیهای ساختمان :

قبل از اقدام به بهسازی ساختمان باید ویژگی های ساختمان از قبیل اجزای سازه ای و غیر سزه ای آن میزان خطر زلزله در محل ساختمان ، نتایج اولیه ی ارزیابی مقاومت لرزه ای مقاومت لرزه ای ، تاریخچه بهره برداری گذشته و آینده ی ساختمان ، ملاحظات خاص اقتصادی ، اجتماعی و مقررات و قوانین حاکم ، مورد بررسی دقیق قرار گیرد ، زیرا شناخت ویژگی های ساختمان موجب ارزیابی بهتر و ارائه طرح بهسازی مناسب تر می گردد .همچنین قبل از اقدام به طرح بهسازی باید با استفاده از روشهای ساده و تقریبی ، برآورد منطقی از هزینه های طرح جهت تصمیم گیری های کلی به کارفرما ارائه شود .

• انتخاب هدف بهسازی :

        برای انتخاب هدف بهسازی مناسب ، باید طراح آشنایی کامل با سطوح مختلف     عملکرد ساختمان داشته باشد و همچنین کارفرما را نیز با این مبانی آشنا کند .

• جمع آوری اطلاعات وضعیت موجود ساختمان :

برای ارزیابی هر چه بهتر ساختمان باید تمام اطلاعات مفید از وضعیت موجود ساختمان جمع آوری گردد .

• ارایه ی طرح بهسازی و ارزیابی آن :

پس از انجام بررسیهای ذکر شده و تثبیت لزوم تهیه طرح بهسازی ، طرح بهسازی بر اساس ضوابط مربوطه مدلسازی شده و مورد ارزیابی قرار می گیرد . در این مرحله از طرح بهسازی برآورد مالی تهیه می شود تا اقتصادی بودن آن نیز محرز گردد .

فصل دوم : روشهای بهسازی خاک

2-1–  معرفی انواع خاکهای مساله دار

الف –خاک های نرم و شل

از ویژگیهای عمده خاک های نرم و شل ، مقاومت ضعیف و ناپایداری حجمی آنها می باشد . برای نمونه خاک هایی مانند ماسه و لای های شل ، رس های نرم و پر رطوبت ، خاک های آلی و یا تلفیقی از خاک های فوق را می توان نام برد . از ویژگیهای بارز این خاکها می توان به درصد آب نسبتا زیاد موجود در آنها و حالت تحکیم عادی آنها اشاره کرد .

ب- خاک های مستعد تغییر حجم

این خاک ها معمولا خشک هستند و پس از جذب آب پتانسیل تورمی بالایی پیدا می کنند . این خاک ها را می توان به طریقی عمل آورد که تغییرات حجمی آنها در محدوده قابل قبولی قرار گیرد . عمل آوری خاک های انبساطی از طریق کنترل رطوبت در داخل و کاهش قابلیت تورم زائی خاک امکان پذیر است .

ج- خاک های رمبنده یا فرو ریزشی

هنگامی که این خاک ها در شرایط بارگذاری همراه با غرقاب شدن و یا ارتعاش قرار می گیرند . عوامل ایجاد کننده پیوند بین ذرات از بین رفته و با وجود تخلخل زیاد ،  ساختمان درونی شان فرو می ریزد و نشست زیادی را به دنبال دارند .

از نمونه های معمول این خاک ها می توان نهشته های بادرفتی لسی را نام برد . این نوع خاکها در محدوده لای قرار داشته و دانسیته خشک صحرایی نسبتا پایینی دارند .

یکی از ابزارهای معمول جهت بهینه سازی عملکرد این خاکها از پیش مرطوب نمودن و یا غرقاب نمودن سایت قبل از ساخت و ساز می باشد . تثبیت شیمیایی با آهک ، سیلیکات سدیم و یا دیگر مواد شیمیایی غالبا از کارائی لازم برخوردار نمی باشد  .

د-خاکریزها

بسیاری از خاکریزها و یا خاک های دستی تحت وزن خود تحکیم می شوند . عموما نشست خاکریزهای شنی به حدود 2.5 % ، نشست خاک های ماسه ای به حدود 5% و نشست مصالح رسی و ریزدانه به حدود 10% ممکن است برسد . نرخ نشست با گذشت زمان کاهش می یابد ولی عموما بین 10 تا 20 سال طول می کشد و بعد از این مدت نشست ها در محدوده مجاز پی های ساختمانهای سبک و معمولی قرار گیرند . برای خاکریزهای متشکل از خاک درشت دانه اکثر جابجایی ها در 2 سال اول اتفاق افتاده و بعد از 5 سال مقادیر نشست ها خیلی کوچک می باشد .

در مجموع در آنواع خاکریزها متناسب با نوع ماده متشکله آنها ، زمان و چگونگی جاگذاری ، گستره آنها در پلان و پروفیل و چگونگی فعالیت های عمرانی بر روی آنها ، اقدامات ویژه بهسازی و محافظت ضروری می باشد .

2-2- عوامل موثر در انتخاب روش مناسب بهسازی

• نوع و میزان بهسازی مورد نیاز

• نوع خاک ، ساختار زمین شناسی و شرایط تراوش آب

• هزینه ها

• دسترسی به تجهیزات و مصالح

• زمان موجود جهت ساخت

• آسیب احتمالی به بناهای مجاور یا آلودگی منابع آب زیر زمینی

• دوام مصالح

• خورندگی افزودنی های شیمیایی

• اطمینان از روشهای تحلیل و طراحی

• سادگی کنترل عملیات