روش ستون شني ارتعاشي (تراکم / جايگزيني ارتعاشي):

روش تراكم/جايگزيني ارتعاشي از حدود سالهاي 1930 در اروپا و 1970 در امريكا و ساير نقاط جهان جهت اصلاح عميق خاكهاي دانه‌اي، چسبنده و مخلوط توسط مهندسين مورد استفاده قرار گرفته است. هرچند سابقه تاريخي استفاده از اين روش به سالهاي 1830 در فرانسه برمي‌گردد. اين روش كه ماهيتي فيزيكي - مكانيكي دارد، امروزه توسط پيمانكاران متعددي در سرتاسر جهان به خوبي و با موفقيت اجرا مي‌گردد و به حدی در عرصه مهندسی ژئوتکنیک جا افتاده که یکی از کارآمدترین روش های بهسازی خاک می باشد. در سالهاي اخير، پيمانكاران و مشاوران ژئوتكنيك داخلي نيز با تهيه و‌سايل و تجهيزات لازم، مبادرت به اجراي موفق اين روش در ايران نموده‌اند.

طي اجراي اين روش در خاكهاي نامتراكم يا سست، در نقاط معلوم از زمين و در يك شبكه منظم، ستونهاي متراكمي كه داراي دانه‌بندي مناسبي نيز مي‌باشند، ايجاد مي‌گردد كه در حقيقت از جايگزيني و متراكم شدن جزيي و نسبي توده خاك موجود ساختگاه و مصالح شن و ماسه‌‌اي با دانه بندي مناسب، حاصل شده‌اند. به عبارت ديگر اين روش تلفيقي از دو روش تراكم ارتعاشي (Vibro Compaction) و جايگزيني ارتعاشي (Vibro Replacement) مي‌باشد. در روش تراكم ارتعاشي بدون اضافه كردن مصالح درشت‌دانه سعي بر اين است كه توده خاك موجود به كمك ارتعاش، متراكم گردد. از اينرو كاربرد اين روش به خاكهاي دانه‌اي محدود مي‌گردد. چرا كه ارتعاش و تراكم حاصل از آن در خاكهاي ريزدانه و يا چسبنده به وقوع نمي‌پيوندد. از سوي ديگر در خاكهاي ريزدانه و چسبنده اضافه شدن و يا جايگزيني مقدار اندكي مصالح درشت دانه مناسب، بهبود قابل توجهي را در خواص مكانيكي توده خاك ايجاد مي‌نمايد. از اينرو تركيب دو روش فوق علي‌الخصوص در مورد خاكهاي لايه‌ لايه و يا مخلوط مي‌تواند بازدهي عمليات بهسازي خاك را به طور چشمگيري افزايش دهد. قابليت اجراي سريع، آسان و ارزان ستونهاي شني با اين روش از يك سو و بهبود خواص فيزيكي- مكانيكي توده خاك حاصل از آن از سوي ديگر، باعث افزايش روز افزون اقبال عمومي جامعه مهندسي نسبت به آن گرديده، به طوري كه تقريباً در كليه عرصه‌هاي ساخت و ساز به ويژه موارد زير استفاده موفق از اين روش تجربه گرديده است:

1- افزايش ظرفيت باربري و كاهش نشست پذيري خاك بستر پي‌ ها

2- كاهش پتانسيل روانگرايي

3- افزايش سرعت نشست تحكيمي خاكهاي ريزدانه

4- پايدارسازي شيبهاي طبيعي و يا مصنوعي (خاكريزها)

 

جدول 1: تأثير پذيري زمين‌هاي مختلف در مقابل تراكم ارتعاشي

نوع زمين  تأثيرپذيري
ماسه عالي
ماسه‌ لاي دار ناچيز تا خوب
لاي كم
رس هيچ
زباله معدني  خوب (اگر دانه‌‌اي تميز باشد)
خاكريز نا متراكم وابسته به نوع خاك
زباله هيچ

 

جدول 2: تأثير‌ پذيري زمين‌هاي مختلف در مقابل تراكم / جايگزيني ارتعاشي

نوع زمين  متراكم شدن مسلح شدن
ماسه عالي  خيلي خوب
ماسه‌ لاي دار  خيلي خوب خيلي خوب
لاي غير پلاستيك خوب عالي
رس  ناچيز عالي
 زباله‌هاي معدني  عالي (وابسته به دانه بندي ) خوب
خاكريز نامتراكم خوب خوب
زباله هيچ هيچ

 

با توجه به گستردگي و پراكندگي روشها، شرايط و مسائل موجود در ادبيات فني مربوط به بهسازي خاك با روشهاي ارتعاشي تراكمي يا جايگزيني، به نظر مي‌رسد اجراي ستونهاي متراكم شني علاوه بر آنكه در چارچوب علمي مشخصي قرار مي‌گيرد، مستلزم برخورداري از هنر و فن اجرايي مناسب و ويژه نيز مي‌باشد. از اينرو بهره‌گيري از پيمانكاران مجرب در استفاده از اين روش، مورد توصيه اكيد واقع شده است.

 

روش اجراي ستون شني:

روش اجراي ستون شني مشتمل بر سه مرحله حفاري، تراکم و تسليح و اجراي بالشتک شني مي‌ باشد كه به طور شماتيك در شكل زير نشان داده شده است.


مراحل اجرای ستون ارتعاشی

  مراحل اجراي ستون شني ارتعاشي

 

همانگونه که در شکل مشخص است، تجهيزات اصلي اجراي ستونهاي شني عبارت از يك المان ميله‌اي مرتعش با قطر 30 تا 40 سانتيمتر، طول 2 تا 4 متر و وزن 2 تا 3 تن مي باشد که درون خاك فرو مي‌رود. فركانس ارتعاش افقي (و در برخي موارد قائم) اين ميله مرتعش كه به نامهاي متعددي نظير Probe ،‌Vibrator، Vibroflot، Pocker و غیره شناخته شده، حدود 30 تا 50 هرتز و دامنه ارتعاش آزاد آن، بين 7 تا 25 ميليمتر مي‌باشد. در اينحالت نيروي افقي گريز از مركز حاصله حدود 10 الي 20 تن خواهد بود. سرعت نفوذ ميله مرتعش در خاك، حدود 50 تا 100 سانتيمتر در دقيقه مي‌باشد. با اين حساب سرعت اجراي ستونهاي شني بيش از 10 متر در ساعت خواهد بود. تصوير دستگاه ويبروفلات مورد استفاده در برخي پروژه‌هاي مشابه در شکـل زير نشان داده شده است.

 

 

تجهیزات جهت اجرای ستون شنی تجهیزات اجرای ستون شنی
تجهیزات اجرای ستون شنی تجهیزات اجرای ستون شنی

دستگاه ويبروفلات, واحد کنترل و تجهيزات مورد استفاده در اجراي ستونهاي شني ارتعاشي

 

 

مقايسه روش ستون شنی ارتعاشی با سايرروشهاي بهسازي خاك:

هر چند هزينه تهيه و تامين تجهيزات اجراي ستون شني به روش تراکم/ جايگزيني ارتعاشي معمولاً نسبت به برخي از روشهاي بهـسازي خاك بيشتر است، ليكن ســهولت اجــرايي و در نتيجه زمان بسيار كوتاه اجرا آن و همچنين عدم وابستگي به مصالح گرانقيمت نظير سيمان يا فولاد، در قالب موارد منجر به اقتصادي‌تر شدن اين روش در مقايسه با ساير روشهاي بهسازي خاك مي‌گردد.

بنابراين سهولت و محدود بودن مراحل اجرايي اين روش در كنار مصرف اندك مصالح ارزان قيمت، آن را به يكي از ارزانترين روشهاي بهسازي خاك، تبديل نموده است. شايد بتوان يكي از برترين ويژگيهاي بهسازي خاك به روش ستونهاي شني را در محدود بودن آيتمهاي كاري آن دانست. بدين ترتيب كه هر ستون شني به سادگي و با سرعت زياد، قابل اجرا مي‌باشد. چرا كه مراحل اجرايي هر ستون بسيار كم (دو مرحله حفاري و تسليح) بوده و با سرعت بسيار بالا قابل اجرا مي‌باشد و در مقايسه با استفاده از شمعهاي بتني و فلزي و يا روشهاي تزريقي و‌ غیره از سادگي ويژه‌اي برخوردار است.

پايين بودن دامنه‌ ارتعاشي حاصل از اجراي ستون شني نسبت به شمعهاي كوبيدني و يا تراكم ديناميكي نيز باعث گرديده استفاده از آن در نزديكي ساختمانهاي موجود(تا فاصله حدود 5 متري ساختمانها) نيز، امكان‌پذير باشد.

همچنين بالا بودن سطح آب زيرزميني، هيچگونه محدوديتي براي اجراي اين روش موجود نياورده و در ساختگاههاي با سطح آب زيرزميني بالا، براحتي مي‌توان نسبت به اجراي سريع ستونها، اقدام نمود.

به لحاظ فني ستونهاي شني قابليت كاربرد در انواع مختلف خاكها را دارند. با اجراي ستون شني در يك توده خاكي دانه‌اي از يك سو، تراكم توده خاك افزايش يافته و از سوي ديگر، با اضافه شدن و جايگزين شدن مصالح درشت‌دانه متراكم، در عمل المانهاي باربر موضعي نيز در توده خاك ايجاد مي‌گردد. در مصالح ريزدانه چسبنده كه تراكم توده خاك در اثر ارتعاش، تغيير چنداني نمي‌كند، اختلاط توده خاك با مصالح درشت دانه و تغيير دانه‌بندي آن و همچنين ايجاد ستونهاي شني متراكم به عنوان عناصر باربر، مجموعه‌اي مطمئن جهت تحمل بارهاي وارده بر روي سطح خاك را بوجود مي‌آورد. از طرف ديگر، ستونهاي شني خود به عنوان مجاري مناسب زهكشي، تحكيم توده خاكي رسي اشباع را سرعت بخشيده و بدين ترتيب نيز در افزايش ميزان باربري و بهبود خواص مكانيكي توده خاك چسبنده، سهيم خواهند بود. از طرف ديگر در خاكهاي ماسه‌اي مستعد روانگرايي نيز با تكيه بر دو مفهوم افزايش تراكم توده خاك ناشي از انرژي ارتعاشي وارده و همچنين قابليت زهكشي در ستونهاي شني و در نتيجه زايل شدن فشار آب حفره‌اي اضافي در حين زلزله، اين روش را به يكي از مناسبترين راه حلهاي مقابله با روانگرايي در ساختگاههاي مختلف، تبديل نموده است.

براي كنترل باربري و رفتار ستونهاي شني، راه حلهاي ساده‌اي نظير حفر گمانه‌هاي شناسايي ژئوتكنيكي و يا آزمون بارگذاري صفحه، وجود دارد. در خاكهاي با بافت دانه‌اي، جهت كنترل و تاييد ميزان افزايش تراكم توده خاك، براحتي با حفر گمانه‌هاي شناسايي ژئوتكنيكي و انجام آزمونهاي ساده نظير SPT در آنها و مقايسه نتايج با موارد مشابه در پيش از انجام عمليات بهسازي، مي‌توان نسبت به كيفيت عملكرد روش بهسازي اجرا شده، اطمينان حاصل نمود. همچنين در خاكهاي ريزدانه چسبنده نيز با انجام آزمون بارگذاري صفحه بر روي سطح زمين و روي ستونها مي‌توان رفتار مكانيكي ستون را مورد ارزيابي قرار داده و صحت فرضيات طراحي و باربري مورد انتظار را كنترل نمود. وليکن بايستي خاطر نشان کرد که انجام آزمايش بارگذاري صفحه با توجه به لزوم تأمين نيروي عکس‌العمل و سربار سنگين, معمولاً بسيار پرهزينه خواهد بود.


مروري بر محاسبات فني تراکم ارتعاشي:

طراحي ستونهاي شني بروش تراكم ارتعاشي بر اساس معيار اساسي رساندن تراكم خاك به مقدار مورد نظر صورت مي‌گيرد. در ادبيات فني روشهاي تجربي يا تحليلي چندي در اين خصوص يافت مي‌شود. هر چند مفاهيم اوليه و مباني محاسباتي كليه آنها تقريبا يكسان است، ليكن گذر زمان، روشها و روابط هر يك از آنها را دستخوش تغيير و اصلاح نموده است.
يكي از جديدترين و كاملترين روشها، طراحي تراكم ارتعاشي كه بر مبناي استفاده از نتايج دانه‌‌بندي و عدد SPT خاك (كه در ايران نيز بسيار مرسوم است) توسعه يافته، روشهاي ارائه شده در كتاب (The Sand Compaction Method 2005) مي‌باشد كه توسط محققين ژاپني پيشنهاد گرديده است. اين روش بر مبناي استفاده از عدد SPT به عنوان شاخص تراكمي خاكهاي دانه‌اي تدوين گرديده و براساس نتايج تجربي و روابط تحليلي بكار رفته در پروژه هاي متعدد تراكم ارتعاشي، اصلاح شده و توسعه يافته است.

اصول كلي اين روش بدين ترتيب است كه نشانه خلأ (Void Ratio) در خاكهاي دانه‌اي بر اساس عدد SPT بدست آمده و بسته به مقادير متناظر با خاك بهسازي نشده و بهسازي شده، فواصل و احجام اجراي ستونهاي شني به روش تراكم ارتعاشي محاسبه مي‌گردد.

اصول كلي و مراحل محاسباتي چهار روش A، B، C و D كه براي منظور نمودن اثرات مختلف نظير درصد ريز‌دانه، افزايش فشار آب حفره‌اي، تاثير تغييرات نشانه خلا برروي تغييرات SPT و ... بهبود يافته‌اند، در شكل زير نشان داده شده است.

 

روش‌هاي طراحي چيدمان ستونهاي شني ارتعاشي

روش‌هاي طراحي چيدمان ستونهاي شني ارتعاشي

 

درباره ما

 

 شرکت مهندسی حفار پایدار تهران در سال 1380 تأسیس شده است و از آن زمان در پروژه های مختلف با ارائه خدمات فنی و مهندسی به خوبی انجام وظیفه نموده و سوابق درخشانی را از خود بجا گذاشته است. مدیران شرکت پیش از تأسیس آن نیز دارای 22 سال سابقه مدیریتی و فعالیت در زمینه های حفاری، تزریق دیوار آببند، گودبرداری، میخکوبی (نیلینگ)، اجرای میکروپایل تا قطر 6 اینچ، شمع گرد درجا و مستطیل (بارت) و کلیه امور تحکیم و تثبیت سازه زیر فونداسیون و همچنین در شرکت فرانسوی سیف باشی به مدت 8 سال و شرکت نوفن به مدت 11 سال به صورت پیمان مدیریت پروژه ها فعالیت جدی داشته اند.


آدرس شرکت نیلینگ

آدرس دفتر مرکزی: بزرگراه یادگار امام ـ نرسیده به خیابان آزادی ـ بلوار شهید تیموری ـ 

 

انتهای خیابان عموزاده - پلاک 8 ـ  واحد 1

 

 

شماره تماس شرکت مجری میکروپایل

تلفن: 66021524 - 66035535        فکس: 66067483

 

 

ایمیل شرکت مجری شمع بتنی

ایمیل: info[at]hptiran.com          یاهو ایمیل: hptiranco[at]yahoo.com

 

 

پیمانکار نیلینگ

کانال تلگرام: HaffarPaidarTehranCo@

کاربران آنلاین

ما 18 مهمان و بدون عضو آنلاین داریم