نقش ژئوتکستایل ها در زهکشی:

ژئوتکستایل ها بزرگ ترین گروه ژئوسنتتیک ها را تشکیل می دهند و نفوذ پذیر هستند. آب زیرزمینی در روی ژئوتکستایل به خوبی جریان پیدا کرده و می تواند به سمت نقاط خروجی هدایت شود بنابراین از ژئوتکستایل می توان برای زهکشی خاک استفاده نمود.  در عملکرد فیلتراسیون، ژئوتکستایل در عین نگه داری ذرات ریزخاک، اجازه عبور آب از میان لایه ذرات ریز به لایه ذرات درشت تر را می دهد. هنگامی که ژئوتکستایل را بعنوان Drainage استفاده میکنیم جریان آب از لابلای بافتهای ژئوتکستایل و در مسیر قرارگیری آن عبور میکند. به معنای ساده تر نحوه قرارگیری ژئوتکستایل یک مسیر دائمی جهت خروج آب نیز به شمار می آید و می توان ژئوتکستایل را به تنهایی یک سیستم Drainage به حساب آورد.

مهم ترین کاربرد ژئوتکستایل:

• جداسازی لایه های خاک
• زهکشی
• تسلیح
• فیلتراسیون

خواص فیزیکی و مکانیکی این مواد نظیر استحکام، نفوذپذیری مناسب، مقاومت در مقابل سوراخ شدگی و از همه مهم تر مقاومت کششی بالای آنها نسبت به وزنشان باعث به وجود آمدن گستره وسیعی از کاربرد ژئوتکستایل ها در طرح های عمرانی شده است.

 

ساخت ژئوتکستایل:

در بین پلیمرها، غالباً از پلی پروپلین و پلی استیر با چشمه هایی با اندازه های گوناگون برای ساخت مواد ژئوتکستایل استفاده می شود. پلیمرها را ابتدا به صورت الیاف های  Filaments درآورده و سپس از آنها ورق پارچه گونه ای تولید می نمایند. غالباً در عرض های 2 تا 5 متر به صورت رول به درازای 150 تا 300 متر و به قطر حدود 80 سانتی متر عرضه می شوند. وزن معمولی ژئوتکستایل ها، بین 135 تا 680 گرم در هر مترمربع و ضخامت های متفاوتی دارا است که در برخی از انواع آن ممکن است تا 7 میلی متر برسد.

برخی از کاربردهای ژئوتکستایل برای زهکشی:

در صورتی که جداره ی یک دیواره حائل نفوذناپذیر باشد، افزایش درصد رطوبت خاک پشت آن منجر به تشدید نیروهای وارد بر دیوار شده، ممکن است باعث ناپایداری آن گردد. لذا لازم است امکان تخلیه آبها به طور دائمی فراهم باشد. بدین منظور می توان از یک لایه ژئوتکستایل به عنوان زهکش در پشت دیوار استفاده کرد تا از ایجاد فشار هیدروستاتیکی در پشت دیوار جلوگیری گردد.
استفاده از ژئوتکستایل ها به عنوان زهکش در حد فاصل قشر زیر اساس و بستر جاده در صورتی که تدبیرهایی برای خروج آبهای جمع آوری شده که اغلب آب باران هستند اتخاذ شده باشد، بسیار مناسب است. بعلاوه ژئوتکستایل ها به علت درجه ی خلأ زیادی که دارند، مانع نفوذ رطوبت مویینگی در قشر زیر اساس شده با قابلیت جذب آب در حدود دو لیتر در مترمربع، از تجمع آب و یخ زدن آن در مصالح خاکریز که از مهمترین عوامل تخریب روسازی جاده ها می باشند ممانعت می کنند.

کاربرد ژئوتکستایل به عنوان فیلتر:

فیلتراسیون عبارتست از ایجاد مرزی پایدار بین خاک و زهکش در مسیر حرکت آب. تفاوت اصلی ژئوتکستایل هایی که به عنوان فیلتر به کار می روند با ژئوتکستایل هایی که به عنوان زهکش به کار می روند در جهت حرکت آب در آنهاست. بدین معنی که در زهکش ها، آب زهکشی شده در امتداد لایه حرکت می کند، در حالی که در فیلترها لایه، در جهت عمود بر لایه آب را عبور می دهد.
وظیفه عمده فیلتر عبارتست از عبور سریع و آسان آب و جلوگیری از عبور ریزدانه. در صورتی که یک لایه ژئوتکستایل نفوذپذیر بین دو لایه خاک دانه ای درشت و ریز مطابق شکل زیر قرار داده شود، زهکشی به راحتی از لایه ریز به لایه درشت انجام شده و از نفوذ دانه های ریز به لایه درشت دانه جلوگیری می شود. یکی از بیشترین کاربرد های فیلتراسیون در پشت دیوارهای حائل است. در پشت دیوار به منظور جلوگیری از ایجاد فشار هیدروستاتیکی، یک لایه ماسه را به عنوان زهکش استفاده می کنند. برای جلوگیری از ورود ریزدانه ها در اثر حرکت آب و ورود آن به زهکش از یک لایه ژئوتکستایل به عنوان فیلتر استفاده می کنند.

 

معیارهای انتخاب ژئوتکستایل در حالت کلی:

• مقاومت کششی بالا
• قابلیت اتساعی پایین تر برای کاهش خزش روی ژئوممبران ناشی از بار خاکریز بالایی و کاهش نیروهای وارده به ژئوممبران
• مقاومت سوراخ شوندگی بالا برای کاهش صدمات ناشی هنگام اجرا و ریختن سنگریزه
• ویژگی فیلتر مناسب، برای اندازه های شنی شکسته و مواد باطله

تسلیح دیوارهای حائل به وسیله ژئوتکستایل:

یکی از موارد کاربرد ژئوتکستایل استفاده در ساخت دیوار حائل می باشد. مراحل اجرای ساخت یک دیوار حائل مسلح شده به وسیله ژئوتکستایل در شکل زیر نشان داده شده است.
ابتدا لایه ژئوتکستایل گسترده می شود و بر روی آن تا ارتفاع حدود نصف لایه خاکریزی می شود. سپس انتهای ژئوتکستایل روی لایه برگردانده می شود و در شیار ایجاد شده در خاک نزدیک قالب قرار می گیرد و در مرحله بعد خاکریزی لایه، کامل می گردد و قالب برای ایجاد لایه بعدی بر روی لایه اول قرار می گیرد و تمام مراحل فوق تکرار می گردد.

 

نوع مصالح جهت ساخت دیوار:

اقتصادی ترین حالت استفاده از خاک محل اجرا طرح می باشد به دلیل حذف آیتم تهیه و حمل مصالح معدنی از انواع دانه بندی خاک های رس و سیلت تا شن و سنگ با انتخاب مصالح ژئوسنتتیک مناسب می توان استفاده کرد.

 

ژئوممبران:

ورقی است از جنس پلیمر که مستقیماً روی بستر خاکی قرار می گیرد و مانع از عبور آب(هنگام نگهداری دراستخرها یا هنگام انتقال در کانال ها) می گردد. ژئوممبران، بدون آن که نفوذپذیر شود، اضافه طولی معادل 7 برابر طول اولیه خود تحمل می نماید. کرنش پذیری 700 درصدی، ژئوممبران را قادر به تحمل تنشهای ناشی از نشست و پدیده uplift ناشی از جمع شدن آب و یا گاز در زیر پوشش می نماید. همچنین چون ژئوممبران در تمامی ابعاد کرنش پذیر است، توانایی تحمل نیروهایی با ماهیت سه بعدی نظیر زلزله را نیز دارا است.

معیارهای ساخت و انتخاب ژئوممبرین ها:

درحال حاضر ژئوممبرین ها با استفاده از تعدادی از پلیمرهای الاستومرها و ترکیبات آن ها ساخته می شوند که شامل pvc بصورت غیر مسلح، پلی اتیلن و پلی پروپییلن ساخته می شوند.

معیارهای زیر را باید در نظر گرفت:

•  مقاومت زیاد در هنگام احداث
• مقاومت شیمیایی لازم برابر مصالح در تماس
•  امکان پذیری اتصال در دمای نسبتا پائین
•  انعطاف پذیری لازم

نکات اجرایی در ارتباط با نصب ژئوممبران:

• آماده سازی سطح
• تعمیرات سطح در صورت نیاز
• شرایط آب و هوایی
• استفاده از لایه زه کش و لایه محافظ
• گستردن لایه آب بند
• جوشکاری و تست لایه آب بند
•  استفاده از لایه محافظ

انواع ژئوممبران:

1- ژئوممبران های تزریقی

تولید این ژئوممبران ها با عبور مواد رزینی پلیمری مذاب از میان حدیده ها و به وسیله دستگاه تزریق چرخان صورت می گیرد. این ورق ها یا به وسیله قالب های افقی صاف یا تیوب های استوانه ای تولید می شوند. متداول ترین نوع ژئوممبران های تزریقی، ژئوممبران های HDPE (با تراکم بالای پلی اتیلن) و ژئوممبران های با تراکم پایین پلی اتیلن نظیر VFPE می باشد.

2- ژئوممبران های غلتکی

در این روش مواد مذاب viscous از میان غلتک های چرخان عبور می کنند و لایه ژئوممبران را تشکیل می دهد. متداول ترین نوع ژئوممبران ها غلتکی شامل پلی ونیل کلراید و محصول جدید با نام پلی پروپلین (pp) می باشد.

 

نحوه ی اجرای ورق های ژئوممبران:

باز کردن رول ها به طریقی که به ورق ها آسیب نرسد و اورلب کردن آن به گونه ای که چین و چروک به حداقل برسد. هم پوشانی و اورلب به میزان 8-10 سانتی متر می باشد و سپس شروع به انکراژ ورق ها با استفاده از میخ، چاشنی، هیلتی و تسمه می شود. 

 

جوشکاری ورق های ژئوممبران:

جوشکاری ورق ها با استفاده از دستگاه های خودکار wedgeweld و دستگاه های دستی انجام می شود. جوشکاری معمولاً با استفاده از دستگاه های دستی هوای داغ و یک غلتک جهت فشار به قسمت های حرارت دیده انجام می شود. حرارت و دمای جوشکاری با توجه به عوامل محیطی تعیین می شود. نقاط آسیب دیده با استفاده از وصله ترمیم می شود و در آخر از یک لایه ژئوتکستایل جهت محافظت در هنگام قالب بندی و بتن ریزی استفاده می شود. 

موارد قابل استفاده ژئوممبران ها:

• آب و فاضلاب: از ژئوممبران ها جهت ساخت لاگون ها، کانال های آبرسانی، حوضچه ها و استخرها و دریاچه های مصنوعی استفاده می شود. با توجه به اینکه ژئوممبران ها در تماس با خاک هستند، برحسب لزوم امکان ترکیب آنها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است.
• ایزولاسیون سازه های زیرزمینی در برابر نفوذ آب های سطحی و زیرزمینی: در این خصوص می توان به ایزوله کردن دیوارهای متروهای شهری و سازه های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود.
• سایت دفن زباله شهری و صنعتی و خطرناک: با استفاده از ژئوممبران می توان مخازن کاملاً ایزوله از محیط اطراف، جهت دفن زباله های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران ها دارای انواع فراوانی، به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مخرب هستند.
• ایجاد و توسعه زمین های کشاورزی در محیط های نامساعد.

 

 مشخصات فنی ورق ممبران(نرم ایزولاسیون) pvc:

 ابعادورق: معمولاً به صورت رول در طول های 100 الی 320 متر و عرض 9 الی 20 متر تولید می شود. بستگی به نوع کاربری درضخامت های 2 الی 5 میلی متر تولید می شود.

ویژگی ها:

1- نصب 3000 مترمربع در روز
2- قابلیت جابجایی
3- کاهش هزینه نگهداری
4- عمرمفید حداقل 90 سال
5- بهره برداری سریع
6- جلوگیری از نشت و هدر رفتن آب

 

مشخصات ژئوگریدها:

ژئوگریدها شبکه های پلیمری مشبکی هستند که در میان آنها فضاهای خالی با ابعاد مختلف که چشمه نامیده می شوند مشاهده می شود. ابعاد چشمه ها بین 10 تا 100 میلیمتر متغیر است.

نوارهای به کار رفته در ساخت ژئوگریدها در دو جهت اصلی که به ترتیب طولی و عرضی نامیده می شوند در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. ضخامت الیاف ژئوگرید 0.5 تا 1.5 میلی متر و ضخامت در محل گره 2.5 تا 5 میلی متر است و به واسطه همین چشمه ها می توانند زهکشی خوبی را فراهم کنند. ژئوگرید ها بیشتر نیروهای افقی و از شکل خارج شدگی را تحمل می کنند و بنابراین در برابر توسعه و ازدیاد ترکهای انعکاسی (انتقالی) از ساختار موجود به لایه ی سایشی مقاومت می کنند.

انواع ژئوگریدها:

1- ژئوگرید تک سویه پلی اتیلنی

2- ژئوگرید آسفالتی

3- ژئوگرید دوسویه پلی استری و پروپیلنی

 

ژئوگرید دو سویه پلی استری

این ژئوگریدها برای انواع شیب های خاک مسلح و همین طور تثبیت و تسلیح بسترهای سست مناسب هستند. ساختار کلی آنها از تسمه های پلی استر با روکش LLDPE بوده و تا مقاومت KN/M 200 ارائه گردیده و به منظور مسلح کردن خاک به کار می روند.

ژئوگرید دو سویه پلی پروپیلنی

مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالا، قفل و بست بسیار قوی با دانه های خاک، از ویژگی های شاخص این محصول است.

ژئوگرید تک سویه پلی اتیلنی

ساختار کلی آنها از تسمه های پلی استر با روکش LLDPE بوده و مقاومت کششی آن بین KN/m  100 تا 1600 KN/m می باشد. کاربرد این محصول عبارتند از مسلح کردن خاک در دیوارهای حائل و بسترهای سست می باشد.

ژئوگرید آسفالتی

ژئوگرید آسفالتی، بافته شده از الیاف پرمقاومت شیشه با دمای ذوب 850 درجه و مقاوم در برابر درجه حرارت بالا می باشد. محصول دارای یک لایه محافظ پلیمری است که در ترکیب با یک لایه از الیاف نبافته درون چشمه های خود (برای جذب قیر بیشتر)، یک ژئوکامپوزیت ویژه برای مسلح سازی و ترمیم روسازی آسفالتی راه ها و باند فرودگاه هاست. این ژئوگرید به دلیل مقاومت کششی بالا عامل موثری در کنترل ترکهای انعکاسی در روسازی است.

ویژگی های ژئوگرید ها:

1. مقاومت کششی بالا در کرنش پائین

2. خزش بسیار کم

3. مقاومت بالا در برابر آسیب دیدگی حین نصب

4. حداکثر اندرکنش با مصالح اطراف

5. طرح بهینه ساختار شبکه بندی

6. مقاومت بالا در برابر عوامل شیمیایی و زیست محیطی

7. نصب سریع و آسان

 

طریقۀ اجرای ژئوگریدها در راهسازی:

ژئوگرید ها به شکل رول ساخته می شوند. ضخامت لایۀ آسفالت روی ژئوگرید در راهسازی باید بیش از 5 سانتیمتر باشد و به هیچ وجه نباید تا خوردگی و یا چروکی موجود باشد. به منظور دستیابی به بالاترین افزایش در ظرفیت باربری، مناسب ترین عمق جهت قرار دادن اولین لایۀ پارچه گونۀ ژئوگرید درفاصلۀ 0.5 تا 0.6 عرض پی می باشد. همه لایه های ژئوگرید باید حدود 15 سانتیمتر در جهت عرض و حدود 25 سانتیمتر در جهت طول جاده هم پوشانی داشته باشند. جهت کوبیدن نهایی آسفالت مسلح شده به ژئوگرید باید از غلتک سبک و یا نیمه سنگین دوغلتکی و یا چرخ لاستیکی استفاده نمود و در نهایت غلتک سنگین به کار برد.

چهار نقش مهم ژئوگرید ها در لایه های آسفالتی:

1. افزایش مقاومت کششی لایه های آسفالتی

2. تحمل میزان چشم گیری از نیروهای کششی افقی در آسفالت و توزیع آنها در یک سطح بزرگتر که این عمل موجب پایین آمدن میزان حداکثر اوج نیروهای کششی ناشی از بارگذاری

3. جلوگیری از ایجاد ترک انعکاسی

4. افزایش توان زهکشی با توجه به وجود حفرات باز

موارد قابل استفاده:

• مسلح سازی رمپ های تقاطع های غیر همسطح
• تعریض جاده های بین شهری و کوهستانی
• تثبیت ترانشه های ریزشی و رانشی
• زیرسازی راه آهن
• مسلح سازی کرانه رودخانه ها و جلوگیری از آب شستگی
• افزایش ظرفیت باربری بسترهای سست و ناپایدار
• به عنوان جایگزین دیوارهای بتنی، سنگی، گابیونی و خاک مسلح تسمه ای
• دیوارهای حائل و کوله های پل

 

یکی از کاربردهای اصلی ژئوسنتتیک ها بالاخص ژئوگرید، در ساخت دیوار حائل بدون بتن با استحکام بالاتر، هزینه ی کمتر و سرعت اجرای بالاتر و با قابلیت زیباسازی سبز شونده با گیاهان می باشد.

مشخصات ژئونت ها:

ساختار ژئونت ها از نوارهای پلیمری متقاطع می باشد که از آن به عنوان زهکش استفاده می شود. جنس اکثر ژئونت ها از پلی اتیلن می باشد این محصولات به صورت دو مجموعه موازی از تیرک های پلیمری هستند که به صورت زاویه دار نسبت به هم قرار می گیرند. بین این تیرک ها سوراخ های نسبتاً بزرگی وجود دارد.
که در نتیجه محصول شکلی توری مانند خواهد داشت. عملکرد ژئونت ها به طور کامل درمحدوده زهکشی قرار دارد. نرخ گذر دهی (Flow Rate) این محصولات در شیب 1 درصد حدود 240 لیتر بر دقیقه و ظرفیت باربری فشاری آن ها از حدود 100 تا 150 تن بر متر مربع متغیر است. در ضخامت های 30 و 52 میلیمتر جهت زهکشی جریان سیال با دبی بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

یکی از کاربرد های مهم ژئونت ها استفاده به عنوان هسته فتیله زهکشی می باشد که اصطلاحا از آن به عنوان WICK DRAIN یاد می شود و برای سیستم زهکشی زیر زمینی به وفور استفاده می شود.