بهسازی خاک به روش تزریق
بهسازی خاک به روش تزریق
بهسازی خاک به روش تزریق روشی برای اصلاح خاک می باشد که در آن دوغاب، با فشار بالا و سرعت زیاد از طریق نازل هایی به درون خاک تزریق شده و باعث تخریب ساختار خاک موجود می گردد. با روش تزریق بهسازی خاک بخشی از ذرات خاک و دوغاب از درون گمانه حفاری بیرون آمده و بخش دیگر به صورت درجا با خاک مخلوط می شود.
در نتیجه این فرآیند، توده ای از خاک اصلاح شده تشکیل می شود که به آن، اصطلاحاً توده خاک - سیمان گفته می شود. ستون خاک – سیمان ایجاد شده از طریق روش تزریق با فشار در داخل خاک، دارای مقاومت بالا، تغییر شکل پذیری اندک و نفوذپذیری بسیار پایین هستند و همین عوامل موجب تقویت خصوصیات خاک می شود.
در نتیجه این فرآیند، توده ای از خاک اصلاح شده تشکیل می شود که به آن، اصطلاحاً توده خاک - سیمان گفته می شود. ستون خاک – سیمان ایجاد شده از طریق روش تزریق با فشار در داخل خاک، دارای مقاومت بالا، تغییر شکل پذیری اندک و نفوذپذیری بسیار پایین هستند و همین عوامل موجب تقویت خصوصیات خاک می شود.
انواع روش های تزریق در خاک
از موارد تاثیرگذار در روش تزریق در خاک، هدف تزریق، فشار آن، نوع مصالح تزریقی و جنس و دانه‌بندی مصالح موجود است. به همین دلیل روش های تزریق خاک به دسته های زیر تقسیم می شود:
1. تزریق تراکمی در خاک (Compaction Grouting)
2. تزریق نفوذی در خاک (Permeation Grouting)
3. تزریق جت در خاک (Jet Grouting)
4. تزریق شکست هیدرولیکی در خاک ( Hydrofracture Grouting)
1. تزریق تراکمی در خاک (Compaction Grouting)
2. تزریق نفوذی در خاک (Permeation Grouting)
3. تزریق جت در خاک (Jet Grouting)
4. تزریق شکست هیدرولیکی در خاک ( Hydrofracture Grouting)
۱. تزریق تراکمی در خاک
در این روش، با تزریق دوغاب با ویسکوزیته بالا و فشار بیشتر و در مراحل متعدد، حباب‌هایی از دوغاب ایجاد می گردد که باعث جا به جایی خاک و درنتیجه متراکم شدن آن می‌شود. این روش برای محیط های کارستی، خاک‌های بسیار سست و فروریزشی ماسه‌ای و ریزدانه کاربرد بسیاری دارد. این روش به ندرت باعث بروز تغییر مکان های جزئی در سطح زمین شده و در صورت وجود سازه حساس در این محل، این روش تزریقی خاک باید محتاطانه به کار گرفته شود. در ادامه به برخی از نکات این روش اشاره می کنیم:
• طرح اختلاط مخلوط دوغاب ویژه می باشد تا به حفرات موجود در خاک نفوذ نکند و یا با خاک مخلوط نگردد، در عوض، در خاکی که تزریق می‌شود، جایگزین می شود.
• حجم فضاهای خالی کاهش و محیط متراکم می شود.
• ملات خیلی سخت به خاک های سست تزریق و حبابی از ملات تزریقی تشکیل و در خاک جایگزین شده و زمین اطراف را بدون نفوذ در حفرات خاک، متراکم می‌سازد.
• در محیط های شنی تراکم حداکثر ندارد، اما در محیط‌های ریزدانه سست از کارایی بهتری برخوردار است.
• اغلب در پی‌های کم عمق برای بالا بردن دال‌های نشست کرده به کار برده می شود.
• تقریباً در همه نوع خاک‌ها می تواند کاربرد داشته باشد.
• طرح اختلاط مخلوط دوغاب ویژه می باشد تا به حفرات موجود در خاک نفوذ نکند و یا با خاک مخلوط نگردد، در عوض، در خاکی که تزریق می‌شود، جایگزین می شود.
• حجم فضاهای خالی کاهش و محیط متراکم می شود.
• ملات خیلی سخت به خاک های سست تزریق و حبابی از ملات تزریقی تشکیل و در خاک جایگزین شده و زمین اطراف را بدون نفوذ در حفرات خاک، متراکم می‌سازد.
• در محیط های شنی تراکم حداکثر ندارد، اما در محیط‌های ریزدانه سست از کارایی بهتری برخوردار است.
• اغلب در پی‌های کم عمق برای بالا بردن دال‌های نشست کرده به کار برده می شود.
• تقریباً در همه نوع خاک‌ها می تواند کاربرد داشته باشد.
۲. تزریق نفوذی در خاک
این نوع تزریق قدیمی‌ترین روش تزریق در خاک می‌باشد. درزها، شکاف‌ها و یا شکستگی‌ها در سنگ و فضاهای خالی در خاک با دوغاب، بدون برهم زدن ساختار سنگ یا خاک با حداقل فشار توسط دوغاب پر می شود. سیال دوغاب با حداقل فشار تزریق در یک بازه زمانی در فضاهای خالی موجود در بین ذرات خاک و یا در شکاف‌های سنگ تزریق می گردد تا از وقوع شکستگی های جدید جلوگیری به عمل آید. هدف اصلی از انجام تزریق نفوذی، کاهش نفوذپذیری و کنترل جریان آب زیرزمینی و افزایش مقاومت خاک و ایجاد توده‌ای یکپارچه‌تر و منسجم‌تر می‌باشد. تزریق سیمان در خاک و تزریق شیمیایی از این دسته روش تزریق می باشد.
۳. تزریق جت در خاک
در این روش لایه های نازکی از ملات سیمانی، با فشار بسیار زیاد به دیواره های گمانه برخورد کرده و پس از اصابت به دیواره های گمانه، به طور همزمان از یک سو مصالح موجود را حفاری نموده و از سوی دیگر نیز با خاک مخلوط می‌گردند. هم چنین عمل برش دهندگی لایه های نازک ملات سیمانی تزریقی را می‌توان با وارد کردن هوای فشرده در آن افزایش داد.
در این روش بعد از حفاری تا عمق مورد نظر توسط جت های تعبیه شده در انتهای سیستم حفاری آب یا دوغاب را با فشار زیاد وارد خاک کرده همزمان با چرخش جت و بالا آمدن آن ستونی از خاک اصلاح شده ایجاد می شود. استفاده از آب با فشار بالا جهت گسیختن ساختار فیزیکی خاک استفاده می‌شود که از طریق این روش باعث اصلاح و بهبود زمین می گردند.
در این روش بعد از حفاری تا عمق مورد نظر توسط جت های تعبیه شده در انتهای سیستم حفاری آب یا دوغاب را با فشار زیاد وارد خاک کرده همزمان با چرخش جت و بالا آمدن آن ستونی از خاک اصلاح شده ایجاد می شود. استفاده از آب با فشار بالا جهت گسیختن ساختار فیزیکی خاک استفاده می‌شود که از طریق این روش باعث اصلاح و بهبود زمین می گردند.
۴. تزریق شکست هیدرولیکی در خاک
زمانی که فشار تزریق بزرگ‌تر از مقاومت کششی خاک یا سنگ باشد، باعث شکست هیدرولیکی، گسیختگی و ایجاد ترک شده و دوغاب به سرعت داخل ناحیه ترک کرده نفوذ می کند. این روش جهت متراکم و سخت کردن زمین و یا دسترسی به حفرات دیگری که در دسترس نیستند، به کار می روند. کاربرد این روش زمانی است که بر هم زدن ساختار خاک و ایجاد جابجایی تحت فشار تزریق در سطح زمین دارای مشکل نشود.
مزایای روش تزریق شکست هیدرولیکی در خاک
- افزایش ظرفیت باربری و توان خاک در حالت اشباع
- نفوذ ناپذیر نمودن ساختگاه ترک ها در برابر نفوذ آب و جلوگیری از وقوع پدیده آب شستگی
- تثبیت و تراکم لایه سست موجود در عمق ساختگاه مورد مطالعه
- ترمیم و پر نمودن تمامی خلل و فرج موجود در درون ساختگاه
کنترل کیفیت عملیات حفاری و تزریق
به منظور کنترل کیفیت اجرای عملیات و مصالح به کار گرفته شده در دو بخش حفاری و تزریق بر اساس نقشه ها و مشخصات فنی اجرا، آزمایش هایی در محل و نیز در آزمایشگاه کنترل کیفیت صورت می گیرد.
هدف از این خدمات اطمینان از حسن اجرای عملیات و رسیدن به اهداف پروژه می باشد.
در ادامه این آزمایشات کنترل کیفیت لیست گردیده و شرح مختصری برای هر یک از آنها آورده شده است.
هدف از این خدمات اطمینان از حسن اجرای عملیات و رسیدن به اهداف پروژه می باشد.
در ادامه این آزمایشات کنترل کیفیت لیست گردیده و شرح مختصری برای هر یک از آنها آورده شده است.
1-انحراف سنجی:
هدف از آن تعیین میزان انحراف در گمانه های حفر شده توسط دستگاه حفاری می باشد.
2-مغزه گیری:
هدف از مغزه گیری در عملیات حفاری، مشاهده عینی وضعیت و کیفیت سنگ و یا خاک در اعماق می باشد. در طول مدت حفاری گمانه، نمونه های به دست آمده پس از ثبت مشخصات و ویژگی های ژئوتکنیکی آنها همچون شاخص کیفیت سنگ (RQD) و درصد بازیابی مغزه (CR) در داخل جعبه های مخصوص نگهداری نمونه سنگ یا خاک چیده شده و پس از عکس برداری و تهیه لوگ زمین شناسی به انبار نگهداری جعبه های نمونه منتقل می گردند.
3-تست آب (آزمایش لوفران یا لوژان):
برای اندازه گیری میزان نفوذپذیری سنگ (لوژان) و یا خاک (لوفران) از این تست استفاده می کنند و همچنین به منظور تعیین کنترل کیفیت دوغاب تزریق شده می توان از آزمایش لوژان نیز استفاده کرد.
4-میزان خورند:
به منظور تعیین کنترل کیفیت عملیات تزریق مورد استفاده قرار گرفته می شود.
5-کنترل کیفیت دوغاب
6-آزمایش قیف مارش:
از این تست برای اندازه گیری جریان پذیری یا گرانروی (ویسکوزیته) مخلوط های دوغاب در عملیات تزریق استفاده می گردد.
7- آزمایش دانسیته یا چگالی دوغاب:
برای اندازه گیری میزان چگالی دوغاب تزریق و با استفاده از ابزار در بالانس از آن استفاده می کنند.
8- آزمایش آب اندازی (بلدینگ):
میزان آب اندازی یا نشست سیمان در مخلوط دوغاب به طریق های متفاوت قابل اندازه گیری می باشد.
9- مقاومت فشاری دوغاب:
برای اندازه گیری مقاومت دوغاب در سنین 3، 7 و 28 روزه استفاده می شود.
تاریخ انتشار: ۱۳۹۹/۰۱/۱۹