پایدار سازی و تثبیت خاک زیر پی

جزئیات و دریافت

چكيده

عمليات تزريق، عبارتست از اقداماتي كه طي آن سيالي سخت شونده تحت عنوان دوغاب با عبور از مسيري خاص كه توسط عمليات حفاري احداث گرديده است، وارد محيط زمين شده و تحت فشاري معين، درون ناپيوستگي هاي آن قرار مي گيرد.

در صورتي كه حين فرايند تزريق، تقابل چنداني بين دوغاب و محيط ميزبان صورت نگيرد، به گونه اي كه دوغاب فضاهاي خالي را پركرده و هيچگونه جابجايي يا تغيير شكلي را در پيكره محيط ايجاد نكند، عمليات تحت نام تزريق پركنندگي معرفي مي گردد. اين نوع تزريق را عموما بمنظور رفع مشكلات ژئومكانيكي و پايدارسازي خاك هاي غيرچسبنده كه عموما درشت دانه اند، بكار گرفته مي شوند. به علت نفوذپذيري بالا، ورود دوغاب به اين قبيل خاكها براحتي صورت مي پذيرد. در ادامه، دوغاب سخت شده در فضاهاي خالي، موجب ايجاد اتصالات مكانيكي مناسبي در محيط خاك مي شود كه پيوستگي آن را افزايش خواهد داد. بنابراين، عمليات تزريق پركنندگي به عنوان يكي از روش هاي اصلي بهبود خواص مكانيكي در خاكهاي غير چسبنده است.

در اين مقاله، ضمن بررسي كيفي اين عمليات از نظر پارامترهاي اصلي آن، يعني موقعيت و ابعاد منطقه تزريق، ملاحظات اجرايي، آرايش گمانه ها، فشار تزريق و مواد مورد استفاده، به عنوان مطالعه موردي، پروژه بهسازي پي ايستگاه راه آهن كلگن آلمان و تزريق در آبرفت هاي پي سدالاعلي مصر، مورد بحث و بررسي قرار گرفته اند. 

-مقدمه

تزريق در خاك، از جمله مباحث مهم در بهسازي پي هاي خاكي و كم عمق است. بعضي از خاكها به علت نسبت تخلخل زياد و عدم پيوستگي دانه ها در برابر بارهاي وارده بسيار تغيير شكل پذير هستند. به منظور استحكام اين نوع خاكها روش هاي بسيار متعدد و پيشرفته اي وجود دارد. روش هاي لرزشي تحكيم خاك، تراكم ديناميكي، زهكشي و.. از جمله روش هاي بهبود شرايط ژئوتكنيكي خاك است. تزريق دوغاب نيز مي تواند به عنوان يك روش بهسازي بكار گرفته شود كه بسته به شرايط، داراي تكنولوژي اجرايي مختلفي نيز مي باشد. البته شرايط خاص خاك، بويژه چسبندگي ذرات، وجود رس، نفوذپذيري كم در خاك هاي ريزدانه و.. باعث مي گ تا عمليات تزريق در خاك، بسادگي تزريق در سنگ نباشد. همين امر باعث بوجود آمدن تكنيك هاي متنوع تزريق در خاك مي شود كه بعضا آنان را از هدف اصلي تزريق، يعني جانشيني دوغاب به جاي سيال موجود در ناپيوستگي ها جدا ميسازد. در برخي از روش ها، دوغاب به جاي نفوذ در محيط، به عنوان ابزاري جهت فشرده سازي، تحكيم و يا برداشت خاك بكار مي رود. تزريق پركنندگي را مي توان نزديك ترين روش بهسازي ي به تزريق تحكيمي در سنگ دانست. در اين فرايند، دوغاب با نفوذ به محيطهاي ناپيوسته و پركردن فضاي متخلخل، باعث افزايش مقاومت محيط مي گردد. اين عمل مي تواند در خاكهاي درشت دانه و غيرچسبنده بسيار مفيد واقع گردد.

پايدارسازي خاكهاي غيرچسبنده به جهت بهبود مقاومت (مقاومت برشي و مقاومت فشاري) انجام مي گردد. بعلت پرشدن فضاهاي خالي با مواد سخت شونده، آب بندي خاك نيز بطور همزمان صورت مي پذيرد. شكل 1 نشان دهنده دو مورد پايدارسازي خاك در پي ساختمان و محيط اطراف تونل است. در واقع، خاك هاي پايدار شده، مي توانند بعنوان ديواره هاي حفاظتي نيز بكار روند. از مزاياي مهم پايدارسازي، مي توان به موارد زير اشاره كرد:

خاك پايدارشده، بارهاي ناشي از ساختمان (سازه) را بدون ايجاد تغيير شكل زياد، به لايه هاي زيرين خاك منتقل مي كند.

-خاك پايدارشده، مقاومت لازم براي پي را در شرايط بارگذاري جديد تامين مي نمايد.

-خاك پايدارشده سازه را در برابر تغير شكلهاي ناشي از فشار زمين (كه به سمت ناحيه گودبرداري شده مجاور اعمال مي گردد)، محافظت مي نمايد.

براساس دستيابي به اهداف فوق، مي توان به موقعيت و شكل منطقه تزريق پي برد. از جمله خواصي كه بهمراه تزريق پايدارسازي در خاك ايجاد مي گردد، آب بندي است. بهرحال، پس از انجام عمليات درمنطقه تزريق شده، اهداف زير بايد تامين گردند.

-پايدارسازي محدوده اي مشخص از پي يا اطراف تونل

-آب بندي منطقه در برابر جريان ابهاي زيرزميني

2-موقعيت و ابعاد منطقه تزريق

موقعيت منطقه تزريق، براساس تامين مقاومت لازم براي انتقال بار به لايه هاي پايين تر و جلوگيري از ايجاد تغييرشكلهاي غيرمجاز، تعيين مي گردد. عمليات تزريق را مي توان قبل از شروع گودبرداري به پايان رساند. در نتيجه عمليات تزريق، هيچگونه تداخلي با عمليات گودبرداري نخواهد داشت. ابعاد منطقه تزريق به ميزان پايداري لازم در محل وابسته است. ساده ترين طرح در اين موارد، ايجاد يك ديواره وزني است. ناحيه تزريق، تحت بار ناشي از ساختمان، تنش هاي محلي ناشي از وزن خاك و آبهاي زيرزميني واقع مي شود. در محاسبات پي اين منطقه ضريب اطمينان در برابر لغزش دوران، نشست و شكست مدنظر قرار مي گيرد. مولفه هاي افقي بار ناشي از وزن خاك و آبهاي زيرزميني را نيز مي توان با اجراي مهار متعادل ساخت.