در فرآیند ساخت و ساز و احداث پروژه های عمرانی، خاک یا بستر سازه از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است زیرا ضعیف بودن این بخش از نظر باربری، تاثیر چشمگیری بر طول عمر و میزان مقاومت بنا می گذارد.به جهت بررسی هر چه بیشتر این موضوع، علم ژئوتکنیک و مکانیک خاک پیش از شروع عملیات ساخت و ساز، بستر خاک را به طور کامل بررسی کرده تا بتوان در صورت لزوم با انجام بهسازی خاک، به مقاومت مورد نیاز خاک دست یافت.
تعریف بهسازی خاک
بهسازی خاک مجموعه ای از روش هایی است که سبب افزایش مقاومت خاک شده و بستر مناسبی برای ساخت و ساز فراهم می کند.آشنایی با هر یک از روش ها و بررسی دقیق آن توسط افراد متخصص الزامی بوده زیرا در هزینه ی نهایی پروژه، سختی کار و مواردی از این دست تاثیر گذار می باشد.
تاریخچه بهسازی خاک
بر اساس اسناد تاریخی موجود، تمدن چین برای اولین بار و در حدود 5 هزار سال پیش با استفاده از الوارهای چوب و سنگ به جهت بهسازی خاک اقدام کرده است. با گذشت سال ها، روش های تحکیم خاک نیز پیشرفت کرده به طوری که امروزه از علم مهندسی و تجهیزات گوناگون به جهت این امر استفاده می شود.
بهسازی خاک های مسئله دار
قبل از آغاز معرفی روش های تحکیم خاک قصد داریم تا شما عزیزان را با انواع خاک آشنا کنیم.
بررسی خاک های ریز دانه: به دلیل ریز بودن دانه ها در این نوع خاک، رطوبت و آب با سرعت بسیار بالایی در آن جذب شده که این امر از مقاومت خاک تا حد چشم گیری می کاهد بنابر این در صورت ساخت و ساز بر روی این نوع خاک، احتمال ریزش ساختمان تا حد چشمگیری افزایش پیدا می کند.
نکته: به یاد داشته باشید که خاک های ریز دانه بهترین گزینه برای رشد گیاهان و درختان محسوب می شوند.
بررسی خاک های فرو ریزشی: خاک های رمبنده یا فروریزشی به دلیل پیوند سست و ضعیف بین ذرات، در صورت تنش و یا افزایش رطوبت تا حد زیادی کاهش حجم پیدا می کند. لازم است بدانید که در صورت عدم تغییر در رطوبت خاک های رمبنده، احتمال بروز مشکل وجود ندارد.
بررسی خاک های تورم پذیر: خاک های تورم پذیر در ترکیبات خود دارای مقدار قابل توجهی از کانی (مونت موریلونیت) بوده و با جذب آب دچار تورم و با دفع آب، دچار انقباض می شود که همین نکته باعث شده در صورت تورم خاک، فوندانسیون بنا دچار ترک شود.
بررسی خاک های نرم: از جمله اساسی ترین ویژگی های این دسته از خاک ها می توان به رطوبت زیاد و مقاومت پایین اشاره کرد.
بررسی خاک های مناسب و ایده آل: بر اساس قوانین مهندسی، خاک های ایده آل میبایست ویژگی هایی نظیر مقاومت برشی مناسب، ظرفیت باربری ایده آل، نشست کم در برابر بار سازه، تغییرات حجمی معقول و… به همراه داشته باشند.
معرفی خاک دستی
خاک دستی ترکیبی از خاک های طبیعی و نخاله های ساختمانی بوده که در گذر زمان با یکدیگر ترکیب می شوند. خاک دستی از استحکام کمی برخوردار بوده بنابراین گزینه ی مناسبی به جهت ساخت و ساز محسوب نمی شود.
روش های بهسازی خاک
در ادامه به بررسی روش های بهسازی خاک پرداخته و هر یک را به صورت کامل شرح خواهیم داد. با دی اس ام ایران تا انتها همراه باشید.
-
روش جت گروتینگ
روش تزریق پرفشار یا همان جت گروتینگ در دهه 50 میلادی و برای اولین بار در کشور انگلستان به جهت ساخت دیوار آب بند مورد استفاده قرار گرفته است.
ویژگی های مثبت این روش نظیر کاهش اتلاف انرژی، افزایش مقاومت زمین، صرفه جویی در زمان و کاهش نفوذ پذیری خاک سبب شد تا روش تزریق پر فشار، در بسیاری از کشورها نظیر ژاپن به محبوبیت چشمگیری دست پیدا کند.
جت گروتینگ بر اساس روش تزریق و تعداد سیالات به گروه های زیر دسته بندی می شود.
الف: تک سیاله
ب: دو سیاله
ج: سه سیاله
در این روش دوغاب با سرعت و فشار بسیار زیاد به وسیله نازل ها به داخل خاک تزریق شده و همزمان با ذرات خاک نیز مخلوط می شود. لازم به ذکر است که در این پروسه توده ای همگن از خاک اصلاح شده تشکیل شده که آن را ( ستون خاک – سیمان) می نامند.
پارامترهای تاثیر گذار بر مقاومت خاک در روش جت گروتینگ عبارت است از:
- میزان اسیدی یا بازی بودن خاک
- دما و رطوبت
- کیفیت مواد افزودنی
- درصد و یا میزان مواد آلی خاک
- نوع نازل
- ویژگی های خاک
- فشار سربار
- روش میکروپایل
روش میکروپایل (ریز شمع) همواره جزو یکی از بهترین گزینه ها به جهت بهسازی خاک بوده که بعد از جنگ جهانی دوم، زمانی که بسیاری از بناها نیازمند مرمت و بازسازی بوده اند، اختراع شد.
اجرای ریز شمع در چهار مرحله انجام شده و حضور نیروی انسانی و مهندسین باتجربه در هر یک از مراحل الزامی است.
روش اجرای میکروپایل نیز خود به چهار گروه تقسیم بندی می شود که هر یک عبارت است از:
- روش حفاری (شروع میکروپایل با فرآیند حفاری در صورت وجود بتن مگر و یا لایه های متراکم)
- روش لوله کوبی (اتصال لوله ها به یکدیگر و آغاز کوبیدن تا زمانی که فرو رفتن لوله در خاک متوقف شود)
- روش تسلیح (جاگذاری میلگرد در لوله میکروپایل و نصب فلنج)
از جمله مزایای این روش می توان به اقتصادی بودن، سرعت اجرای بالا، به حداقل رسیدن لرزش ساختمان های همسایه، کنترل میزان نشست خاک، استفاده ی کم از مصالح و … اشاره کرد.
-
بهسازی خاک به روش نیلینگ
روش میخ کوبی یا همان نیلینگ با ایجاد یک مقطع مسلح و پایدار سبب تحکیم خاک و کاهش نیروی رانشی سطح لغزش در خاک های اصطکاکی و چسبنده می شود.
مراحل اجرای این روش به شرح ذیل می باشد.
- گودبرداری
- حفر گمانه
- نصب میلگرد
- تزریق دوغاب سیمان
- بتن پاشی
- نصب صفحه سر نیل و مهره
نکته: یکی از نکات قابل توجه قبل از آغاز عملیات نیلینگ، کسب رضایت همسایه و ساختمان های مجاور است. در صورت عدم کسب رضایت و بروز مشکل، کارفرما میبایست تمامی خسارات وارد شده را پرداخت کند.
تفاوت نیلینگ و انکراژ
- روش میخ کوبی نیازمند تجهیزات و مصالح کمتری بوده از این جهت هزینه ی مقرون به صرفه تری به همراه دارد.
- در روش نیلینگ مراحل با سرعت بیشتری پیش می رود و فضای بیشتری برای حمل تجهیزات وجود دارد.
- روش اختلاط عمیق
در این روش مواد پایدار کننده مانند آهک و سیمان به کمک یک حفار با محور توخالی در خاک تزریق شده و ستون های خاک سیمانی ایجاد می کند.
علت بهسازی خاک چیست؟
بهسازی خاک به دلایل گوناگونی انجام شده که از میان آن ها می توان از افزایش نفوذ پذیری خاک، بهبود کیفیت خاک، افزایش ظرفیت و میزان باربری خاک و بالا رفتن چگالی خاک اشاره کرد.
تجهیزات مورد نیاز در فرآیند بهسازی خاک
هر یک از روش های مذکور نیازمند تجهیزات و ابزارآلات خاص می باشد که مهندسین می توانند بر اساس موقعیت پروژه و بودجه حق انتخاب داشته باشند. از جمله پر کاربرد ترین تجهیزات در فرآیند بهسازی خاک می توان به دستگاه کمپرسور، میکسرهای اولیه و ثانویه، ژنراتور، پمپ آب، شاتکریت، دستگاه حفاری شمع و دستگاه جوش اشاره کرد.
بهسازی خاک و زمان اجرای آن
جالب است بدانید که بهسازی خاک بر اساس زمان به سه دسته ی قبل از شروع ساخت، در حین ساخت و بعد از پایان ساخت تقسیم بندی می شود.
- بهسازی قبل از آغاز ساخت: این روش همواره مقرون به صرفه بوده و قبل از آغاز هر گونه عملیات، محل پروژه را برای آغاز فرآیند ساخت و ساز مهیا می کند.
- بهسازی در حین ساخت: روش میخ کوبی، دوخت به پشت، دیوار حائل و… در حین ساخت پروژه انجام شده و عموما به اجزای دائمی بنا نیز تبدیل می شود.
بهسازی بعد از ساخت: از این روش به جهت رفع خطراتی نظیر نشست استفاده شده که از میان آن ها می توان از تزریق دوغاب، زهکشی و تغییر مسیر جریان های هیدرولیکی نام برد.
انتخاب روش بهسازی و عوامل موثر بر آن
نوع خاک و دانه بندی آن یکی از عوامل موثر در انتخاب روش بهسازی خاک بوده که در ادامه به چندین نمونه خواهیم پرداخت.
- روش تزریق پرفشار: برای شن، ماسه، لای، رس
- انجماد خاک: تمامی انواع خاک
- تزریق تراکمی: لای، شن، ماسه
- لوله های ارتعاشی: شن، ماسه، لای
- تزریق مواد سیمانی: شن، ماسه
محل پروژه: سایت پروژه یکی دیگر از عوامل تاثیر گذار بوده که قبل از انتخاب روش بهسازی خاک، میبایست به آن توجه داشت. بررسی همسایگی ها، مساحت زمین، دسترسی به آب و ظرفیت های اقتصادی تنها بخش کوچکی از نکاتی است که میبایست قبل از انتخاب روش بهسازی، مورد بررسی قرار بگیرد.
توجه به اقلیم و محیط زیست: اقلیم شهر در انتخاب مصالح و تجهیزات مورد نیاز بسیار تاثیر گذار می باشد.
عوامل محیطی و اجتماعی: انتخاب روش مناسب در مناطق دور افتاده و یا کم برخوردار میبایست با همفکری مسئولین محلی، کارفرما و نیروهای انسانی صورت بگیرد.
بیشتر بدانید:
https://dsmiran.ir/deep-soil-mixing/
سخن آخر:
بهسازی خاک به آن دسته از روش هایی گفته شده که خواص مکانیکی خاک را بهبود بخشیده و آن را به جهت ساخت سازه آماده می کند. در این مقاله به بررسی چندین مورد از پرکاربردترین روش های تحکیم خاک پرداخته و نکاتی در خصوص این فرآیند را بررسی کرده ایم. به یاد داشته باشید که بهسازی خاک، فرآیندی تخصصی بوده که نیازمند حضور نیروی انسانی مجرب، گروه مهندسین و مسئولان محلی می باشد.
بدون دیدگاه