نوشته بلاگ

بهسازی خاک به کمک روش تراکم ویبره بخش سوم

در این بخش به توضیح یکی دیگر از روشهای بهسازی خاک می پردازیم

یکی دیگر از  روشهای بهسازی خاک  روش تراکم ویبره می باشد .

2-4-4 – تراکم ویبره ( ارتعاش در عمق )

• روش های ارتعاشی شامل وارد کردن یک میله مرتعش با ویبراتور داخل زمین و سپس تراکم خاک به وسیله ارتعاش این میله در حین بیرون کشیدن آن می باشد .

• در برخی از این روش ها ، پس از شل و روان نمودن خاک موجود حجمی از شن یا ماسه به درون چاه ویبره اضافه می شود . در نتیجه این عمل یک ستون شنی یا ماسه ای در خاک ایجاد می شود . از این روش ، معمولا در خاک های نرم و یا شل استفاده می شود .

• با استفاده از روش های ارتعاشی ، به طور معمول می توان بهسازی را تا عمق 20 متر انجام داد . در برخی موارد ، اعماق بیش از 30 متر نیز به این روش بهسازی شده است .

اهداف روشهای ویبره ای

• جلوگیری از روانگرایی و گسترش جانبی

• یکنواختی سایت پی از بهسازی

• حصول میزان بهسازی از پیش تعیین شده در سایت

• صرفه جویی در زمان و هزینه

• قابلیت اجراء در مجاورت سازه های مجاور

• عدم نیاز به خاکبرداری و جایگزینی به دلیل اصلاح درجا

حالت های مختلف روش تراکم ویبره عبارتند از:

الف ) تراکم ویبره ارتعاشی ( جابجایی )

ب )  تراکم ویبره شناوری ( جایگزینی )

الف )   تراکم ویبره ارتعاشی ( جابجایی )

• در این روش یک چکش شمع کوب ارتعاشی به یک میله استوانه ای ته باز با طولی 3 تا 5 متر بیشتر از عمق نفوذ مورد نظر ضربه می زند . سیستم با فرکانس 15 هرتز و دامنه ارتعاش قائم 10 تا 25 میلیمتر کار می کند .

• می توان در هر ساعت حدود 15 میله به عمق 1 تا 3 متر در زمین کوبید . در برخی موارد از جت آب نیز برای تسهیل فرآیند نفوذ استفاده می شود .

• پس از رسیدن به عمق مورد نظر ، میله ارتعاشی با یک نرخ ثابت و آرام به کمک جت مداوم آب به سمت بالا کشیده می شود و به این ترتیب موجب تراکم خاک می شود . میله های ارتعاشی برای تراکم در اعماق 3 تا 4 متر کمتر مورد استفاده قرار می گیرند .

میله های ارتعاشی مورد استفاده جهت بهسازی خاک

اجرای شمعهای تراکمی با ویبراتور

فرو نشست زمین در شمع

ب – تراکم ویبره شناوری ( جایگزینی)

• این سیستم شامل سه بخش اصلی می باشد :

  1. سیستم ارتعاشی ( ویبراتور )

  2. لوله های کششی

  3. جرثقیل

• ویبراتور شامل یک لوله فولادی استوانه ای تو خالی می باشد که یک وزنه به صورت خارج از محور قائم استوانه در پایین آن قرار داده شده است . این وزنه در حال دوران است و موجب پدید آمدن حرکت ارتعاشی در جهت افق می شود . قطر ویبراتور در محدوده 350 تا 450 میلی متر قرار دارد و طول آن حدود 5 متر است و دارای اتصالات انعطاف پذیر می باشد . وزن یک ویبراتور حدود 2 تن می باشد که نیروی خارج از مرکز حدود 16 تن و دامنه ارتعاشی با بزرگی متغیر تا 25 میلیمتر تولید می کند .

• روش کار به این صورت می باشد که لوله توسط جت آب و ارتعاش به عمق مورد نظر می رسد ، سپس شدت جریان آب کم می شود و لوله از پایین به بالا برگشت داده می شود . سپس سیستم لرزه شناور در حالی که مرتعش است به آرامی و مرحله به مرحله بالا آورده می شود و در عوض ، مصالح دانه ای مناسب ( مثل شن رودخانه ای و یا ماکادام ) به داخل گودال حفر شده ریخته می شود و در هر مرحله توسط حرکات ارتعاشی افقی میله در یک دوره زمانی مشخص متراکم می شود . نتیجه نهایی ایجاد یک ستون از مصالح دانه ای است .

• روش لرزه شناوری برای ماسه های شل ، به ویژه آنهایی که در زیر سطح سفره آب زیر زمینی قرار دارند و ماسه های شل اشباع مستعد روانگرایی موثر است .

چگونگی بهسازی توسط ویبره شناوری

محدوده خاکهای مناسب برای انواع روشهای ارتعاشی

ملاحظات طراحی

اصول طراحی روشهای ویبره ای به طور کلی بر پایه یک یا چند مورد از 3 بخش اصلی در بهسازی سایت می باشد :

1. مقاومت برشی

2. کنترل نشست

3. جلوگیری از وقوع روانگرایی و گسترش جانبی

کنترل عملیات

برای هر دو روش ستون سنگی ویبره ای و تراکمی ، کیفیت محصول نهایی ایجاد شده در محل در حین عملیات نظارت شده و عوامل زیر ثبت می گردند :

1 . کیفیت و کمیت مصالح مصرفی

1. ویبراتور

2. عمق عملیاتی

2-4-5- زهکشهای قائم :

شرح روش و مبانی آن :

• تحکیم خاک رس را می توان با کوتاه کردن مسیر زه کشی تسریع نمود . احداث زه کش قائم می تواند موجب کوتاه تر شدن مسیر زه کشی و حذف سریع فشار اضافی آب گردد . استفاده از زهکش قائم در ترکیب با پیش بارگذاری و برای کوتاه کردن مدت پیش بارگذاری متداول است .

• زهکش های قائم از جنس ماسه یا نوارهای ژئوسنتتیکی موسوم به نوارهای زهکش هستند . زهکش قائم موجب هدایت رو به بالای آب به سطح زمین یا بالای سطح آب زیر زمینی می گردد و یا اینکه هدایت آب به سمت پایین و به یک لایه زهکش طبیعی انجام می شود .

زهکش قائم در ترکیب با پیش بارگذاری

دامنه کاربرد :

• در خاکهای رسی که نفوذ پذیری آنها خیلی کم است و لایه های نفوذ پذیر نیز در مجاورت لایه رس وجود ندارد ، نصب زهکش قائم در تسریع تحکیم بسیار مفید است .

• استفاده از زهکش قائم در پروژه های دریایی نیز انجام شده است . نوعی زهکش ماسه ای کیسه ای آماده با قطر 40 سانتی متر برای کارهای دریایی در ژاپن ابداع شده است .

• هنگامی که تحکیم اولیه مولفه اصلی نشست باشد ، می توان از زهکش های قائم برای افزایش سرعت تحکیم استفاده نمود .

• در مورد خاکهایی که تحکیم ثانویه جزء مهمتر در نشست محسوب می شود ، مانند رس های آلی ، زهکش های قائم عملا بی اثر تلقی می شوند .

نحوه قرار دادن زه کش های قائم

نمونه مقطع زهکش های پلاستیکی

• از بهترین زهکش ها می توان زهکش های پلاستیکی را نام برد که به صورت نواری هستند .

معایب و مزایا :

• نصب زهکش موجب دست خوردگی خاک اطراف زهکش ، کاهش مقاومت خاک ، تغییر نفوذ پذیری و ایجاد فشار اضافی آب در اثر اجرا می گردد .

نصب زهکش قائم ماسه ای با لوله فلزی

• هر چه قطر زهکش و حجم خاک رانده شده بیشتر باشد ، این پدیده ها آشکار تر می شوند . قطر نوارهای زهکش کمتر از قطر زهکش ماسه ای است ، لذا از این نظر نوارهای زهکش ترجیح دارند .

• نصب لوله زهکش قائم با استفاده از جریان سریع آب نیز مقدور است ریختن ماسه به درون سوراخ زهکش قائم با نیروی وزن یا با فشار و جریات سریع انجام می گیرد . ماسه مورد استفاده در زهکش قائم باید از قابلیت زهکشی کافی برخوردار باشد . توصیه می گردد که مقدار وزنی ذرات ریز در ماسه باید کمتر از (5%) و ترجیحا کمتر از (3%) باشد.

• نصب نوارهای زهکش ژئوسنتتیکی با استفاده از ماشینهای راندن سنبه در زمین انجام می شود . نوار زهکش در درون سنبه تو خالی قرار گرفته و در زمین فرو می رود . انتهای آن با صفحه یا میله ، مهار می شود . اگر به لایه محکم برخورد شود ، ممکن است ، پیش حفاری قبل از فرو کردن سنبه انجام گردد .

• نصب زهکش با هر روشی که موجب تغییر مکان قابل توجه خاک در حین اجرا شود ، در خاک حساس به دست خوردگی ، توصیه نمی گردد . بنابر این نوارهای زهکش در خاکهای حساس دارای اولویت هستند .

تجهیزات و ملاحظات اجرا

• نصب زهکش قائم ماسه ای با روشهای مختلف مقدور است . یک روش ایجاد زهکش ماسه عبارت از حفاری با استفاده از دستگاه های حفر گمانه یا حفر شمع با لوله گذاری و سپس پر کردن درون لوله با ماسه است . لوله نیز به تدریج خارج می گردد .

• یک روش ساده برای نصب زهکش قائم در زمینهای خیلی سست عبارت از فرو کردن لوله فلزی در زمین ( بدون حفاری قبلی ) است . قطر نوک لوله کمی بزرگتر می باشد و دریچه ای در آن برای ریختن ماسه وجود دارد .

ملاحظات طراحی

• محاسباتی که برای طراحی زهکشها و فواصل و عمق آنها انجام می شود ، تقریبی است و تابع متغیرهای مورد استفاده می باشد . استفاده از داده های حاصل از کارهای موفقیت آمیز مشابه در مجاورت پروژه یا احداث خاکریز و زهکش های آزمایشی در پروژه های بزرگ توصیه می گردد .

• تعبیه یک لایه زهکش افقی ماسه ای در سطح زمین برای متصل کردن زهکش های قائم ضروری است . نشست حین پیش بارگذاری نباید موجب گود شدن اضافی لایه زهکش افقی و عدم امکان خروج آب شود .

• نفوذ پذیری و ضریب تحکیم افقی خاکهای لایه ای به طور معمول خیلی بیشتر از نفوذ پذیری و ضریب تحکیم قائم است . احتمال دارد که نفوذ پذیری افقی آنقدر بزرگ باشد که نیاز به احداث زهکش قائم برای تسریع زهکشی نگردد . بنابر این به کار گیری زهکش قائم باید از نظر اقتصادی به طور دقیق مطالعه شود . طراحی بر اساس ضریب نفوذ پذیری و تحکیم قائم به طور معمول منجر به طرح محافظه کارانه می شود .

• برای افزایش کارایی زهکشهای قائم در خاکهای ریز دانه همگن ، باید سربار ناشی از خاکریزی آنقدر زیاد باشد که سطح آب در درون زهکشهای قائم تا رسیدن به یک لایه زهکش افقی در بالای سطح آب زیر زمینی بالا بیاید .

• تسریع نشست با استفاده از زهکش در شرایطی موثر است که تنش موثر نهایی ناشی از سربار در نقطه مورد نظر بیشتر از تنش پیش تحکیمی باشد . اغلب ، این نکته تعیین کننده عمق نصب زهکش است . به طور معمول نصب زهکش در زیر یک خاکریز به عرض B لازم نیست تا عمق بیش تر B/2 انجام شود .

• حداقل عرض محدوده نصب زهکشهای قائم برابر با عرض خاکریز است . توصیه می شود که برای جلوگیری از گود افتادگی سطح زمین در زیر خاکریز ، زهکشها در عرضی بیشتر از عرض خاکریز نصب گردند .

مقطع یک نوار زهکش

کنترل و نظارت

• پیشرفت تحکیم با اندازه گیری فشار اضافی آب حفره ای و نشست مشاهده می شود .

• اگر آب خروجی از زهکشهای قائم به داخل زهکش افقی و سپس به یک نقطه خاص هدایت گردد ، میزان دبی و کاهش آن در طول زمان نیز می تواند نشانی از پیشرفت تحکیم باشد .

• پارگی یا سوراخ شدن نوارهای زهکش در حین اجرا می تواند عملکرد آنها را کاملا تحت تاثیر قرار دهد . لذا نظارت جهت پرهیز از این امر ضروری است .

• محلهای اندازه گیری نشست در پروژه های مهم به سطح زمین محدود نمی گردد و باید نشست در عمق نیز اندازه گیری شود .

شرکت فنی مهندسی عمران گستر تمدن

طراح ، تولید کننده و مجری تخصصی سقف کامپوزیت عرشه فولادی