درباره انواع پایدارسازی گود: انکراژ، استرات، نیلینگ و بهسازی خاک

به گزارش اخبار ساختمان، پایدارسازی گود، عملیاتی است که برای ایمن‌سازی و جلوگیری از ریزش دیواره گودی که برای ساخت یک ساختمان حفر شده است، انجام می‌شود. این عملیات ساختمان‌های مجاور را نیز از خطر ریزش ایمن می‌کند.

در طی عملیات گودبرداری، دیواره قائمی ایجاد خواهد شد که به آن 2 دسته نیرو اعمال می‌شود.

نیروهای مقاوم که باعث پایدارسازی گود می‌شوند و از ریزش آن جلوگیری می‌کنند و نیروهای محرکی که تمایل به تخریب دیواره گود دارند.

اگر مجموع نیروهای محرک از نیروهای مقاوم بیشتر باشد، دیوار گود ریزش خواهد کرد. عملیات پایدارسازی گود در واقع برای افزایش نیروهای مقاوم انجام می‌شود تا از ریزش دیواره جلوگیری کند.

انتخاب روش پایدارسازی گود، در پروژه‌های بزرگ ساختمانی بیشتر اهمیت دارد و طراحان می‌توانند با آنالیزهای خاص، نسبت به موقعیت پروژه، بهسازی خاک، هزینه‌های طرح و محدوده‌های مجاور گود، بهینه‌ترین روش را انتخاب کنند.

انکراژ یا مهارگذاری

یکی از انواع روش‌های پایدارسازی گود، انکراژ یا مهارگذاری است که روشی اقتصادی و نسبتا جدید محسوب می‌شود.

این روش از نظر اصول اجرایی، شباهت­های فراوانی با روش نیلینگ یا میخکوبی دارد و تفاوت اصلی آن را می‌توان در اعمال نیروی پیش ‌تنیدگی برای المان تسلیح دانست.

در روش انکراژ یا مهارگذاری، پس از حفرکردن گمانه و جای­گذاری مهار، قسمت انتهایی گمانه تزریق می‌شود.

پس از گیرش دوغاب سیمان، مهارها به‌وسیله جک کشیده و پیش‌تنیده می‌شوند. برای اطمینان از صحت عملکرد مهاری‌ها، نیروی پیش‌تنیدگی اعمال می‌شود.

این عملیات معمولا به‌صورت از بالا به پایین، روی یک سطح شیب‌دار یا قائم به اجرا در می­آید.

جهت آنکه راستای میلگردها دقیقاً در امتداد محور استوانه چال‌های حفر شده باشد از ابزاری به نام مرکزکننده (centralizer) استفاده می شود. میلگردها در داخل مرکزکننده‌ها فرورفته و سپس در داخل چال، جاگذاری می شوند. چنانچه شرایط خوردگی شدید باشد از غلاف‌های پلاستیکی مخصوصی جهت محافظت از نیل‌ها استفاده می شود. در همین حال یک لوله دوغاب ریزی به انتهای چال رفته و فضای خالی باقی مانده را از انتها تا ابتدای چال دوغاب ریزی می کند. شیب چال‌های حفر همان‌طور که پیش از این نیز گفته شد به مقدار ملایمی در پایین سطح افق قرار دارد؛ لذا دوغاب با نیروی وزن وارد شده بر آن به خوبی در حفره‌ها جا می‌گیرد. به چنین روشی، روش دوغاب ریزی ثقلی گفته می‌شود که جزء روش‌های متداول در میخکوبی (نیلینگ) به حساب می رود.

پیش از مرحله بعدی، نوارهای زهکشی ژئوکامپوزیتی بر روی سطح گودبرداری و به‌طور تقریبی بین شبکه نیل‌های بیرون آمده کارگذاشته می‌شود. نوارهای زهکشی تا قسمت تحتانی گودبرداری ادامه می‌یابد تا زه‌آبِ جمع شده را به پاشنه دیوار هدایت و خارج کند.

مشخصات خاک، عمق گودبرداری، تناژ کشش مهاری، سربار بالای گود و همچنین وجود یا عدم وجود آب زیرزمینی، می تواند روی طول گمانه، طول قسمت گیردار مهاری (قسمت تزریق شده) و طول قسمت آزاد مهاری (قسمت تزریق نشده) تاثیر بگذارد.

روش انکراژ دارای کاربردهای مختلفی است که در ادامه به برخی از این کاربردها اشاره می‌شود:

*  پایدارسازی شیب‌ها و شیروانی‌ها
*  ترانشه‌های مجاور راه‌ها و تعریض راه‌ها
*  گودبرداری در مجاورت سازه‌ها
*  مقاوم‌سازی سازه‌های نگهبان قدیمی
*  محدودکردن تغییر شکل‌ها با ایجاد حداقل دست‌خوردگی
*  افزایش ظرفیت باربری
*  جلوگیری از فشار بالابرنده آب
*  تحکیم بستر سدهای بتنی

استرات (مهار متقابل)

روش مهار متقابل که به آن روش استرات نیز گفته می‌شود، به‌طور معمول برای گودهای با عرض کم قابل اجرا است و شباهت‌هایی با روش خرپایی دارد.

در این روش، المان‌های قائم، در داخل شمع‌هایی قرار می‌گیرند که طولی بیشتر از ارتفاع گود دارند. المان‌های قائمی که در داخل این شمع‌ها می‌توانند قرار گیرند، تیرآهن معمولی و تیرآهن‌های H­ شکل هستند.

انتهای المان‌های قائم به‌وسیله بتن به‌صورت گیردار مهار می‌شود و پس از جانمایی آنها در 2 طرف دیوارها، به کمک تیرها و المان‌های افقی به­صورت خرپا به­هم متصل خواهند شد.

به این وسیله فشار خاک از دیوار، به تیرهای افقی و از تیرهای افقی به استرات منتقل می‌شود.

استفاده از روش استرات یا مهار متقابل در پروژه‌هایی با هندسه نامنظم، با محدودیت همراه است. از مزیت‌های این روش می‌توان به سرعت بالا، هزینه و جاگیری کم آن در گودبرداری‌های با عرض کم اشاره کرد.

همانند اجرای شمع فلزی در روش های میخکوبی (نیلینگ)، مهارگذاری (انکراژ) و سازه نگهبان خرپایی، در روش مهار متقابل نیز ابتدا در دو طرف گود، در فواصلی معین از یکدیگر چاهک هایی به قطر ۸۰ الی ۱۰۰ سانتی متر حفر می شود. طول این چاهک ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری اضافه تر به میزان ۳۵-۲۵% عمق گود، پایین تر از تراز فونداسیون است. این عمق اضافه به منظور تامین گیرداری انتهای تحتانی پروفیلهایی است که در چاهک قرارداده می شوند. جانمایی این چاه ها به وسیله نقشه برداری و با توجه به نقشه های اجرایی انجام می گردد.

نیلینگ (میخکوبی)

از روش نیلینگ یا میخکوبی به منظور بهسازی خاک در مناطقی که ممکن است رانش خاک مشکل‌ساز گردد، استفاده می‌شود. این روش بر اساس مهاربندی و پیچ­کردن سنگ‌ها استوار است.

برای اجرای پایدارسازی گود به روش نیلینگ، 3 کاراکتر مهم آرماتور، دوغاب سیمان و شاتکریت، مورد نیاز هستند.

در این روش از میلگرد آجدار فولادی استفاده می‌شود که باعث تقویت خاک در قبال نیروها و تنش‌های کششی می‌گردد.

این میلگردها مانند میخ‌هایی هستند که در خاک فرو می‌روند و باعث بهسازی و تثبیت خاک می‌شوند.

روش نیلینگ در بسیاری از پروژه‌های عمرانی کاربرد دارد. در ادامه به برخی از این پروژه‌های عمرانی اشاره می‌کنیم:

*  پایدارسازی ترانشه‌ها در احداث بزرگراه‌ها و راه‌آهن‌ها
*  پایدارسازی جداره تونل‌ها و سازه‌های زیرزمینی
*  پایدارسازی و حفاظت گود در سازه‌های مناطق شهری، ساختمان‌های مجاور گود و ایستگاه‌های زیرزمینی مترو
*  پایدارسازی کوله‌های مجاور پل‌ها در زمین‌های سست و ریزشی

بهسازی خاک

بهسازی خاک از جمله خدماتی است که با تغییر خواص خاک، عملکرد آن را برای کاربری‌های مهندسی بهبود می‌بخشد.

استحکام، تراکم‌پذیری، نفوذپذیری و رطوبت از جمله خواص خاک هستند که با تغییر آن‌ها می‌توان، منطقه مورد نظر را برای اجرای پروژه‌های عمرانی آماده کرد.

بهسازی خاک از جمله خدمات ارائه شده در قالب طراحی، اجرا و مشاوره در شرکت ابرند میباشد. بهسازی خاک های سست به منظور افزایش ظرفیت باربری خاک و یا کاهش نشست های احتمالی از مواردی است که پس از انجام مطالعات ژئوتکنیک و پیش از طراحی فونداسیون برای سازه مورد نظر صورت میگیرد. بهسازی خاک به کمک روش های مختلفی قابل دستیابی است که میتوان متناسب با شرایط محیطی و اقتصادی پروژه هر کدام از آنها را انتخاب کرد. خدمات بهسازی خاک قابل ارائه در این شرکت شامل بهسازی خاک به روش اختلاط عمیق، جت گروتینگ، تراکم دینامیکی، تزریق تراکمی، ستون شنی یا سنگی و میکروپایل میباشد.

تزریق تحکیمی

روش تزریق تحکیمی یکی از روش‌های بهسازی خاک است که برای بالابردن کیفیت تراکم خاک از تزریق دوغاب استفاده می‌شود.

از این روش معمولا برای پرکردن ناپیوستگی‌ها و خلاهای میان توده‌های سنگ‌ها نیز استفاده می­کنند.

دوغاب سیمان به‌منظور یکپارچه‌سازی، پرکردن شکستگی‌ها و ناپیوستگی‌های توده‌های سنگی، به یک لایه از بستر خاک تزریق می‌شود.

عملیات تزریق می‌تواند باعث بهبود خصوصیات پایه‌ای سنگ‌ها شود و برخی از خواص آنها مانند نفوذپذیری و مقاومت را تحت تاثیر قرار دهد.

فرآیند اصلی تزریق برای پرکردن برخی از حفره‌هایی انجام می‌شود که در صورت نفوذ هوا و مایعات، امکان از بین­رفتن سنگ‌ها در آنها وجود دارد.

هدف از تزریق دوغاب را می‌توان کاهش شیب هیدرولیکی دانست. این عمل از انتقال مایعات و گاز‌ها جلوگیری می‌کند.

تزریق با فشار بالا یا جت گروتینگ

تزریق با فشار بالا یا جت گروتینگ از دیگر روش‌های نسبتا جدید پایدارسازی گود و بهسازی خاک است که می‌تواند به‌صورت درجا و با افزایش ظرفیت باربری خاک، مشخصات خاک را اصلاح کند.

در این روش، پس از حفر گمانه تا عمق مورد نظر، دوغاب سیمان به همراه آب­وهوای فشرده‌شده، تحت فشار بالای 250 تا 700 بار و با سرعت 100 متر بر ثانیه از نازل انتهای میله حفاری خارج می‌شود.

خاک اطراف محل خروج مخلوط آب­وهوای فشرده، همزمان با دوران میله حفاری، تخریب و فشرده می‌شود و به این ترتیب ستونی از سیمان با مقاومت بسیار بالا ایجاد خواهد شد.

روش های متعددی جهت پایدارسازی گود وجود دارد. این روش ها شامل اجرای شمع، سپرکوبی، ساخت از بالا به پایین، میخکوبی یا Nailing، مهار متقابل و انکراژ (مهار گذاری) و روش خرپا میشود. هر یک از روش ها را میتوان هم به صورت جدا و هم بصورت ترکیبی اجرا کرد. معمولا این روش ها در پروژه های بزرگ به کار می روند و در هر روش عضوی به عنوان دیوار حائل عمل می کند.

ریزشمع (میکروپایل)

روش ریزشمع یا میکروپایل به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های بهسازی خاک شناخته می‌شود.

میکروپایل‌ها معمولا دارای قطر کوچکی به اندازه کمتر از 30 سانتی‌متر هستند و برای انتقال بارهای استاتیکی و دینامیکی سازه به لایه‌های مقاوم زیرین استفاده می‌شوند.

باید بگوییم که این عمل باعث افزایش مقاومت خاک در برابر نشست می‌شود. این روش اغلب با تزریق دوغاب و تسلیح فولادی سبک انجام می‌شود.

میکروپایل‌ها می‌توانند از طریق افزایش مقاومت خاک و در کنار تزریق دوغاب سیمان، خصوصیات مکانیکی خاک را اصلاح کنند و به این ترتیب ظرفیت باربری، چسبندگی، سختی و تراکم‌پذیری خاک را بهبود بخشند.

میکروپایل (ریزشمع) علاوه بر آنکه به عنوان یک المان باربر و مقاومدر برابر نشست عمل می‌کند، به دلیل تزریق دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مقاومتی خاک اطراف نیز می گردد..

اجزای سیستم میکروپایل (ریزشمع) در ایران شامل لوله جداری، آرماتور تسلیح، فلنج اتصال به پی و دوغاب سیمان است. لوله جداری در فواصل مناسب دارای سوراخ بوده که امکان تزریق تحت فشار در داخل خاک را فراهم می کند..

جمع ­بندی

گودبرداری‌های عمیق در محدوده شهری، امروزه بسیار رواج پیدا کرده است.

این امر نیاز به روش‌هایی برای ایمن‌سازی و بهسازی خاک را بیش از پیش افزایش می‌دهد؛ بنابراین آشنایی با انواع پایدارسازی گود و روش‌های بهسازی خاک، برای مهندسان ضروری است.

راه حل­های فراوانی برای پایدارسازی گود وجود دارد که از میان این روش‌ها می‌توان به انکراژ، استرات و نیلینگ اشاره کرد.

راهکارهای بهسازی خاک نیز مانند تزریق تحکیمی، تزریق با فشار بالا و ریزشمع از جمله روش‌هایی هستند که برای ایمن‌سازی ساختمان‌ها و پر‌وژه‌های عمرانی ضرورت دارند.

شرکت عمران طرح ابرند، با تکیه بر توان علمی جمعی از دانش‌آموختگان دانشگاه‌های برتر کشور، برای توسعه و گسترش تکنیک‌های روز دنیا، در زمینه مدیریت، طراحی و اجرای پروژه‌های تخصصی عمرانی در خدمت مشتریان است.