جت گروتینگ(Jet-Grouting)

پایدارسازی و افزایش باربری خاک با روش جت گروتینگ (Jet-Grouting):

جت گروتینگ (Jet-Grouting) یکی از شیوه های پایدارسازی و افزایش مقاومت و توان باربری خاک بصورت درجا میباشد. در این روش پس از حفاری گمانه تا عمق موردنظر، سوسپانسیون تزریق بهمراه آب و هوای فشرده تحت فشار بسیار زیاد (بین 30 تا 250 بار) و با سرعت بیش از یکصد متر بر ثانیه از نازل انتهای میله حفاری خارج شده و همزمان با دوران میله حفاری، خاک اطراف محل خروج مخلوط تخریب گشته و با آن آمیخته میشود (شکل 1). راد یا میله حفاری همگام با این عمل بآرامی بالا کشیده میشود و بدین ترتیب ستونی متشکل از مصالح تخریب شده درجا و سوسپانسیون تزریق شده در داخل آن، تشکیل میگردد و تا ارتفاع موردنظر ادامه پیدا میکند. (شکل 2)

 شکل ۱- سرمته حفاری و نازل

 شکل ۲- مراحل انجام عملیات جت گروتینگ

جت گروتینگ از جمله روشهایی است که در بازه بزرگی از خاکهای مختلف کاربرد دارد. در شکل شماره 3 محدوده های عملکرد بهینه روشهای مختلف بهسازی و پایدارسازی خاک نشان داده شده است. 

شکل ۳- محدوده خاکهای مناسب روشهای مختلف بهسازی خاک

 

شعاع تأثیر عمل جت گروتینگ در خاکهای مختلف یکسان نیست و بسته به نوع خاک، شیوه عملکرد دستگاه و نوع و غلظت مخلوطی که تزریق میشود، مقدار محدوده تأثیر نیز فرق میکند. شعاع تأثیر عملیات جتگروتینگ گاه تا 3.5 متر نیز میرسد.

در صورتیکه علاوه بر بهسازی خاک از نظر مقاومتی، آببند کردن آن نیز موردنظر باشد میتوان به مخلوط تزریق مقداری بنتونیت نیز اضافه نمود.

انواع متدهای عملیات جت گروتینگ:

سه روش عمده در عملیات جت گروتینگ بکار برده می شود که عبارتند از:

1- روش یک جزئی (Single Fluid Process) 

در این روش مخلوط تزریق و آب و هوای فشرده همگی از طریق لوله حفاری (راد) وارد گمانه شده و بوسیله یک نازل در انتهای راد تزریق می شوند.

۲- روش دو جزئی (Dubble Fluid Process) 

در این روش مخلوط تزریق و هوای فشرده هرکدام از یک لوله مجزا در داخل راد حفاری عبور کرده و در انتهای آن از طریق یک نازل واحد خارج می شوند. این شیوه باعث افزایش میزان نفوذ مخلوط تزریق شده و در احداث دیوارهای آب بند کاربرد دارد.

۳- روش سه جزئی (Triple Fluid Process) 

در این روش مخلوط تزریق، آب و هوای فشرده هر کدام از یک لوله مجزا در داخل راد حفاری عبور کرده و در انتهای راد، آب و هوای فشرده از یک نازل و مخلوط تزریق از نازل دیگری که اندکی پایین تر قرار گرفته خارج می شوند. همزمان با بالا کشیده شدن راد حفاری ابتدا فشار آب و هوا باعث تخریب خاک اطراف شده و سپس دوغاب در داخل آنها تزریق میشود. این شیوه به کارایی بیشتر عمل گروتینگ کمک شایانی می کند و بخصوص در خاکهایی که چسبندگی بیشتری دارند بهتر و کارسازتر است.

 

 

شکل ۴- روش سه جزئی  

فرم های مختلف ایجاد شده توسط جت گروتینگ:

فرم های اساسی که بوسیله عمل جت گروتینگ بوجود می آیند عبارتند از :

1- فرم ستونی

2- فرم صفحه ای

فرم هندسی به چگونگی حرکت و دوران لوله حفاری و سرعت بالا آمدن آن و فشار و سرعت تزریق بستگی دارد. بالا کشیدن لوله حفاری بدون چرخش و همزمان با تزریق دوغاب باعث ایجاد فرم صفحه ای و پانل مانند می شود. با استفاده از چند نازل میتوان پانل های مضاعف تولید نمود.

چرخش لوله حفاری هنگام بالاکشیدن و همزمان با تزریق دوغاب باعث ایجاد فرم ستونی با مقطع دایره میشود. با چرخش ناقص میتوان فرمهای ستونی با مقاطع نیم دایره و حتی ربع دایره نیز ایجاد نمود. (شکل ۵) 

شکل ۵ - فرمهای اصلی

 

از ترکیب فرم های اصلی میتوان اشکال متنوعی ایجاد نموده و در موقعیتهای مختلف بکار برد. مانند نمونه هایی که در شکل زیر مشاهده میشوند.

کاربرد های عمل جت گروتینگ:

جت گروتینگ علیرغم اینکه روش جدیدی در مبحث بهسازی خاک بشمار میرود، کاربردهای بسیار متنوعی دارد که نمونه هایی از آن در شکل های زیر نشان داده شده است.

 

تجهیزات اصلی یک کارگاه جت گروتینگ:

یک کارگاه جت گروتینگ متشکل از تجهیزات و عوامل اصلی زیر است:

1- دستگاه حفاری

2- پمپ های تزریق

3- کمپرسور هوای فشرده

4- مخازن آب و افزودنی، سیلوی سیمان و انبار بنتونیت

5- مخلوط کننده (میکسر) و همزن

6- سیستم ثبت اطلاعات کامپیوتری یا دستی

7- وسایل ارتباطی بین ایستگاه دوغاب سازی و محل تزریق

شکل زیر بصورت شماتیک اجزای اصلی کارگاه جت گروتینگ را نشان می دهد:

 

کنترل و آزمایش:

پس از اتمام عملیات تزریق، با توجه به حساسیت و نیازهای طراحی، برای کنترل صحت و دقت انجام عمل گروتینگ، گمانه هایی با مغزه گیری ممتد در محدوده تزریق شده حفاری و با بررسی نمونه های حاصله بصورت چشمی یا میکروسکوپی در خصوص صحت و کفایت عملیات اظهار نظر میشود. در صورتیکه در برخی نقاط مخلوط تزریق بخوبی نفوذ نکرده باشد، بصورت موضعی اقدام به انجام عملیات تکمیلی میشود.