پایدار سازی و تثبیت خاک زیر پی

- تزریق پر کنندگی به منظور پایدار سازی خاک های غیر چسبیده

-مقدمه

تزریق در خاك، از جمله مباحث مهم در بهسازی پی های خاكی و كم عمق است. بعضی از خاكها به علت نسبت تخلخل زیاد و عدم پیوستگی دانه ها در برابر بارهای وارده بسیار تغییر شكل پذیر هستند. به منظور استحكام این نوع خاكها روش های بسیار متعدد و پیشرفته ای وجود دارد. روش های لرزشی تحكیم خاك، تراكم دینامیكی، زهكشی و.. از جمله روش های بهبود شرایط ژئوتكنیكی خاك است. تزریق دوغاب نیز می تواند به عنوان یك روش بهسازی بكار گرفته شود كه بسته به شرایط، دارای تكنولوژی اجرایی مختلفی نیز می باشد. البته شرایط خاص خاك، بویژه چسبندگی ذرات، وجود رس، نفوذپذیری كم در خاك های ریزدانه و.. باعث می گ تا عملیات تزریق در خاك، بسادگی تزریق در سنگ نباشد. همین امر باعث بوجود آمدن تكنیك های متنوع تزریق در خاك می شود كه بعضا آنان را از هدف اصلی تزریق، یعنی جانشینی دوغاب به جای سیال موجود در ناپیوستگی ها جدا میسازد. در برخی از روش ها، دوغاب به جای نفوذ در محیط، به عنوان ابزاری جهت فشرده سازی، تحكیم و یا برداشت خاك بكار می رود. تزریق پركنندگی را می توان نزدیك ترین روش بهسازی ی به تزریق تحكیمی در سنگ دانست. در این فرایند، دوغاب با نفوذ به محیطهای ناپیوسته و پركردن فضای متخلخل، باعث افزایش مقاومت محیط می گردد. این عمل می تواند در خاكهای درشت دانه و غیرچسبنده بسیار مفید واقع گردد.

پایدارسازی خاكهای غیرچسبنده به جهت بهبود مقاومت (مقاومت برشی و مقاومت فشاری) انجام می گردد. بعلت پرشدن فضاهای خالی با مواد سخت شونده، آب بندی خاك نیز بطور همزمان صورت می پذیرد. شكل 1 نشان دهنده دو مورد پایدارسازی خاك در پی ساختمان و محیط اطراف تونل است. در واقع، خاك های پایدار شده، می توانند بعنوان دیواره های حفاظتی نیز بكار روند. از مزایای مهم پایدارسازی، می توان به موارد زیر اشاره كرد:

خاك پایدارشده، بارهای ناشی از ساختمان (سازه) را بدون ایجاد تغییر شكل زیاد، به لایه های زیرین خاك منتقل می كند.

-خاك پایدارشده، مقاومت لازم برای پی را در شرایط بارگذاری جدید تامین می نماید.

-خاك پایدارشده سازه را در برابر تغیر شكلهای ناشی از فشار زمین (كه به سمت ناحیه گودبرداری شده مجاور اعمال می گردد)، محافظت می نماید.

براساس دستیابی به اهداف فوق، می توان به موقعیت و شكل منطقه تزریق پی برد. از جمله خواصی كه بهمراه تزریق پایدارسازی در خاك ایجاد می گردد، آب بندی است. بهرحال، پس از انجام عملیات درمنطقه تزریق شده، اهداف زیر باید تامین گردند.

-پایدارسازی محدوده ای مشخص از پی یا اطراف تونل

-آب بندی منطقه در برابر جریان ابهای زیرزمینی

2-موقعیت و ابعاد منطقه تزریق

موقعیت منطقه تزریق، براساس تامین مقاومت لازم برای انتقال بار به لایه های پایین تر و جلوگیری از ایجاد تغییرشكلهای غیرمجاز، تعیین می گردد. عملیات تزریق را می توان قبل از شروع گودبرداری به پایان رساند. در نتیجه عملیات تزریق، هیچگونه تداخلی با عملیات گودبرداری نخواهد داشت. ابعاد منطقه تزریق به میزان پایداری لازم در محل وابسته است. ساده ترین طرح در این موارد، ایجاد یك دیواره وزنی است. ناحیه تزریق، تحت بار ناشی از ساختمان، تنش های محلی ناشی از وزن خاك و آبهای زیرزمینی واقع می شود. در محاسبات پی این منطقه ضریب اطمینان در برابر لغزش دوران، نشست و شكست مدنظر قرار می گیرد. مولفه های افقی بار ناشی از وزن خاك و آبهای زیرزمینی را نیز می توان با اجرای مهار متعادل ساخت.

-ملاحظات اجرائی

محیط عملیات تزریق پركنندگی، اغلب یك محیط ابرفتی (خاك درشت دانه) است. در این حالت، مسیر ماده تزریق، شبكه ای از مجراهای نامنظم و با ابعاد مختلف می باشد. به همین علت معمولا قابلیت تزریق پذیری رسوبات آبرفتی بسیار كمتر از محیط سنگی است، كه این خود نیازمند بكارگیری روش های ویژه و دوغاب های متفاوت می باشد.

به علت ریزشی بودن اكثر گمانه های حفر شده در این گونه خاكها، لوله گذاری اهمیت ویژه ای می یابد. حفاری به هر دو صورت دورانی یا ضربه ای ممكن است انجام گیرد.

اما لوله گذاری گمانه باید به طور همزمان با حفاری صورت پذیرد. مایع حفاری مورد استفاده، می تواند آب باشد. در شرایط نفوذپذیری بسیار زیاد، می توان حفاری و ترزیق را بطور همزمان انجام داد. در این شرایط در قطعات 30 تا 50 سانتی متری، بلافاصله پس از حفاری، حجم مقرری از دوغاب تزریق می گردد و این كار تا عمق مورد نظر ادامه می یابد. در این روش، اثر تزریق و توزیع دوغاب در خاك بسیار نامنظم بوده و منطقه نفوذ دوغاب گسترده است. معمولا در ساختگاههای دائمی و حساس از این روش استفاده نمی شود.

یكی از روش های معمول در تزریق پركنندگی و حتی تزریق خاك شكنی، تزریق مانشس است. در این روش، ابتدا گمانه ای به قطر حدود 100 میلی متر تا عمق معین حفر و لوله گذاری می گردد. پس از آن، یك لوله پلاستیكی یا فولادی به قطر داخلی بسیار كمتر وارد گمانه می شود. این لوله، لوله مانشت نام دارد و حاوی سوراخ هایی به فاصله 30 تا 50 میلی متر و یا بیشتر می باشد. این سوراخ ها با یك لاستیك نرم پوشیده شده اند. عملكرد این لاستیك ها مانند سوپاپ است. قبل از تزریق، ابتدا فضای بین لوله مانشت و لوله جدار با دوغابی غنی از رس پر می شود. این محدوده از گمانه كه توسط دوغاب پرشده است را آستین یا جلد گویند. همزمان با این عمل، لوله جدار نیز به بالا كشیده می شود. پس از طی مدتی كه دوغاب مقاومت كافی بدست آورد، لوله دیگری بنام لوله تزریق كه قطر آن از لوله مانشت كمتر است به آن وارد می گردد. عمل لوله تزریق، انتقال دوغاب به مقطع مورد نظر تحت فشار معین می باشد. همراه لوله، یك سیستم پكر منفرد یا مضاعف وجود دارد. سیستم پكر باید بگونه ای در گمانه مستقر گردد كه خروج دوغاب تنها از سوراخ های موجود در مقطع مورد تزریق، صورت پذیرد. لاستیك های موجود در سوراخ ها به گونه ای طراحی شده اند كه اجازه خروج به دوغاب را خواهند داد، اما از بازشت یا ورود آن به محیط درون لوله مانشت ممانعت می كنند

- استفاده از روش های شیمیایی در تثبیت خاك

-  رفتار پرده های سپر فلزی ساحلی در مقابل خاکهای روان شده

-   کاربرد روشهای چتری در تونل زنی در زمینهای نرم