. از این طریق می‌توان برآورد‌ها و اطلاعات اولیه مناسبی در مورد شرایط فیزیکی و مهندسی منطقه به دست آورد و همچنین طرح‌های پیشنهادی مختلفی بیان کرد. تمام فرایند سنجش این دادهها باید توسط افراد متخصص در حوزه مهندسی، ژئوتکنیک و زمین‌شناسی انجام شود. از همین روست که مطالعات ژئوتکنیک از اهمیت بالایی برخوردار است.
ابتدایی ترین اقدام پیش از اجرای گودبرداری و ساخت هر سازه ای انجام مطالعات صحرایی و شناسایی های ژئوتکنیکی است. مطالعات و شناسایی های ژئوتکنیکی شامل عملیات گمانه زنی به صورت دستی یا ماشینی، اخذ نمونه از لایه های مختلف خاک در عمق و انجام آزمونهای شناسایی به روی این نمونه ها می باشد. این عملیات به منظور شناسایی وضعیت و جنس لایه های زیر سطحی، تعیین سطح آب زیرزمینی و برآورد مشخصات مهندسی خاک در محل انجام می شود. آزمونهای شناسایی شامل آزمونهای آزمایشـگاهی و آزمونهای برجا می باشد. بر اســاس نتایج بدست آمده از آزمونهای شناسایی می توان ظرفیت باربری، میزان نشست، خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک و سایر پارامترهای مورد نیاز برای تحلیل و طراحی های ژئوتکنیکی را بدست آورد.
معرفی علم ژئوتکنیک
در حالت کلی، به دانشی که زمینه مطالعه تکنیکی اطلاعات زمین‌شناسی را فراهم می‌کند، ژئوتکنیک گفته میشود. اطلاعاتی که از طریق مطالعات ژئوتکنیک به دست می‌آید، برای انجام برنامه‌ریزی، ساخت و بهره‌برداری پروژههای معدنی یا عمرانی استفاده میشود. این اطلاعات می‌تواند کارایی و امنیت پروژه‌ها را تضمین کند و نحوه کار دقیق و اصولی را در اختیار مهندسان قرار دهد.
از طریق دانش ژئوتکنیک شما می‌توانید داده‌های گسترده‌ای در حوزه خاک، آب، زمین‌شناسی، زیست‌محیطی، سنگ و لرزه‌خیزی بهدست آورید و از این دادهها برای انجام پروژههای مختلف مهندسی استفاده کنید. افرادی که متخصصان این رشته هستند تمام روش‌های لازم برای بررسی شرایط محیطی محل پروژه را یاد گرفته‌اند.
اهداف انجام مطالعات ژئوتکنیک
هنگامیکه مهندسان بخواهند در یک زمین یا منطقه خاص پروژه ساخت‌وساز انجام دهند، باید اطلاعات مختلفی درباره محیط و کارایی آن داشته باشند. به همین دلیل علم مطالعات ژئوتکنیک با اهداف مختلفی استفاده میشود که شامل موارد زیر است:
- بررسی و شناخت لایه‌های زیرزمینی
- مشخص‌کردن شرایط مکانیکی و فیزیکی خاک محیط موردنظر
- تعیین نوع پی مورد استفاده و تعیین عمق لازم برای اجرای آن
- تعیین ظرفیت دقیق باربری برای پی
- مشخص‌کردن ضریب عکس‌العمل خاک نسبت به پی و طراحی سازه‌ای آن
- دسته‌بندی زمین طبق آیین‌نامه ۲۸۰۰
- تعیین نوع سیمان مورد استفاده برای بتن سازه
- تحقیق درباره شرایط آب‌های زیرزمینی محیط
- ارائه توصیه‌های فنی در خصوص انجام پروژه
مراحل انجام مطالعات ژئوتکنیک سازه
مطالعات ژئوتکنیک در هنگام اجرای یک پروژه ساختمانی مراحل مختلفی را طی می‌کند که شامل موارد زیر است:
- در مرحله ابتدایی اطلاعات لازم درباره سنگ بستر محیط و سازنده‌های آن جمع‌آوری میشود.
- سپس تمام اطلاعات درباره زمین‌لرزه‌های این منطقه در چند سال اخیر و موقعیت‌های دقیق مکانی و زمانی آن جمع‌آوری میگردد.
- در مرحله بعد زمین‌لرزه‌های دستگاهی منطقه بهطور کامل مطالعه میشود و سازوکار زمین‌لرزه‌ها به‌صورت کانونی بررسی میشود.
- نوع خاک و سنگ موجود در زمین مشخص میشود و اطلاعات مربوط به گسل‌ها و فواصل آن در نزدیکی پروژه تعیین خواهد شد.
- سپس نوع زمین بر اساس مطالعات ژئوتکنیک به‌دست‌آمده طبقه‌بندی شده و آزمایش‌های لازم درباره مطالعات صحرایی به انجام می‌رسد.
- پس از آن شرایط پروژه نسبت به تأسیسات و ساختمان‌های اطراف تعیین میشود و میزان عمق مناسب برای گمانه‌ها مشخص خواهد شد.
- پس از انجام طبقه‌بندی نوع خاک، خصوصیات مکانیکی، شیمیایی و فیزیکی آن مشخص شده و آزمایش‌های لازم بر روی نمونه خاک در آزمایشگاه انجام میشود.
- در این مرحله از نتایج مطالعه ژئوتکنیک مشخصات خاک تعیین شده و ظرفیت باربری خاک محاسبه میگردد.
- در پایان خاک‌های مسئله‌دار محدوده پروژه بررسی شده و شرایط آن برای استفاده از روش‌های بهسازی مثل میکروپایل یا ... در اختیار مهندسان قرار می‌گیرد.
مطالعات ژئوتکنیک از چه روش‌هایی انجام می‌شوند؟
فرایند مربوط به طبقه‌بندی و شناسایی نوع خاک به دو صورت مستقیم و غیرمستقیم انجام میشود. در روش مستقیم فرایند حفاری و گمانه‌زنی همراه با چاله‌های آزمایش استفاده میگردد. در روش غیرمستقیم نیز عکس‌های ماهواره‌ای و هوایی منطقه برای انجام مطالعات ژئوتکنیک به کار می‌روند.
در آزمایشگاه ژئوتکنیک بهطور معمول نمونه‌های خاک محیط ارزیابی می‌شوند و خواص مهندسی آن‌ها مشخص میشود. همچنین آزمایشات مختلف جهت بارگذاری شمع و زیر شمع (میکروپایل)، بارگذاری انواع ستون و... انجام میشود.
طراحی میکروپایل برای بهسازی شرایط خاک
در تعریف میکروپایل می‌توان به شمع‌هایی با قطر کمتر از ۳۰سانتیمتر اشاره کرد که برای تسلیح فولادی و تزریق مناسب هستند. این روش از گذشته برای افزایش کارایی زمین ساختمان‌های آسیب‌دیده استفاده می‌شد. بر اساس مطالعات ژئوتکنیک انجام شده، محاسبات مهندسی میکروپایل تابع نوع کاربری آن است و برای افزایش تحکیم و بهسازی بستر پی کاربرد دارند.
محاسبات انجام شده برای میکروپایل همانند محاسبات شمع‌های معمولی است. بررسی اصول طراحی میکروپایل در سه بخش طرح سازه‌ای، ژئوتکنیکی و کنترل برش پانچ انجام می‌شوند. در محاسبه طرح سازه‌ای ظرفیت باربری المان‌ها و آرماتور و دوغاب مشخص میشود که این ظرفیت باید بیشتر از بار میکروپایل باشد.
در محاسبه تکنیکی میزان مقاومت اصطکاکی میکروپایل در مقایسه با خاک محیط مشخص میشود. در نهایت میزان مقاومت میکروپایل‌ها در برابر برش پانچ تعیین خواهد شد که انجام تمام این محاسبات از اصول اساسی طراحی ریز شمع است.
میکروپایل چگونه اجرا میشود؟
شرکت عمران طرح ابرند سیستم میکروپایل را در چندین مرحله مختلف اجرا می‌کند که در ادامه هر یک را توضیح می‌دهیم. البته تمام این فرایند با استفاده از اطلاعات حاصل از مطالعات ژئوتکنیک انجام میشود.
- حفاری: در حالت کلی ریز شمع‌ها به دو روش کوبش یا حفاری در محیط جاگذاری می‌شوند. در روش جاگذاری کوبشی میان لوله‌ها و جداره خاک پیرامون آن اصطکاک ایجاد میشود و فشار تزریق دوغاب سیمان افزایش پیدا می‌کند که در نتیجه عملکرد باربری ریز شمع بهبود می‌یابد. در نتیجه بهتر است روش کوبش استفاده شود و برای جاگذاری ریز شمع در اعماق زیاد عملیات حفاری انجام بگیرد.
- لوله کوبی: پس از انجام فرایند حفاری لوله‌های مخصوص ریز شمع از طریق دستگاه‌های مخصوص در محل‌های معینی کوبیده می‌شوند. این لوله‌ها به یکدیگر متصل هستند و عملیات کوبش تا جایی که امکان داشته باشد، انجام میشود. لوله‌های مخصوص ریز شمع دارای قطر خارجی ۷۶میلیمتری و قطر داخلی ۶۸میلیمتری است که در ابعاد طولی ۲متری هستند .
- تزریق: این دستگاه‌ها دارای سه بخش مختلف میکسر اولیه، ثانویه و پمپ مخصوص تزریق هستند. در میکسر اولیه نوع اختلاط، سیستم چرخش آب سریع انجام میشود و در میکسر ثانویه به صورت پره‌ای است. دوغاب ابتدا در میکسر اولیه آماده میشود و سپس در میکسر دوم نگهداری میشود تا وارد پمپ‌های تزریق گردد.
- در این مرحله از مطالعات ژئوتکنیک، فرایند تزریق از طریق شلنگ‌هایی به نام پکر انجام میشود که این شلنگ می‌تواند جداره لوله را در هنگام تزریق دوغاب ببندد و مانع برگشت دوغاب شود. پس از این کار عملیات تزریق به پایان می‌رسد و دوغاب از میکروپایل‌های جانبی نشتی پیدا می‌کند.
- تسلیح پایانی و نصب فلنج: پس از انجام فرایند اجرای میکروپایل باربر آرماتور تسلیح در داخل لوله جاگذاری شده و فلنج بر روی آن نصب میشود. البته این آرماتور باید قبل از فرایند گیرش در داخل گمانه قرار بگیرد. در مرحله آخر فلنج برای ایجاد اتصال کامل میان میکروپایل و بتن فونداسیون نصب میشود.
کاربرد‌های ریز شمع
میکروپایل در مطالعات ژئوتکنیک دارای دو کاربرد اصلی افزایش ظرفیت باربری بستر پی سازه و اصلاح و بهسازی خاک محیط پروژه است. امروز تحقیقات بسیار زیادی در مجامع تخصصی درباره میکروپایل انجام میشود و در تحقیقات مختلف نحوه استفاده و طراحی زیر شمع در انواع خاک انجام میشود. در نتیجه دامنه استفاده از آن مدام در حال افزایش است.
نتیجه‌گیری
ژئوتکنیک به عنوان یک علم پویا در حوزه زمین‌شناسی انجام میشود و جزء زیر شاخه‌های تخصصی مهندسی عمران است. اطلاعات بهدست آمده از این علم برای بهره‌برداری سازه‌های مهندسی و پروژههای عمرانی استفاده می‌شوند و اطلاعات آن دامنه زیادی از داده‌های مربوط به خاک، سنگ، لرزه، آب و... را در برمی‌گیرد.
داده‌های مطالعات ژئوتکنیک می‌تواند برای برنامه‌ریزی و طراحی و بهره‌برداری سازه‌ها و پروژههای مختلف عمرانی و مهندسی استفاده شود و ایمنی و کارایی محیط را افزایش دهد. یکی از روش‌های افزایش بهسازی و بهبود شرایط خاک منطقه برای انجام پروژههای مختلف استفاده از میکروپایل است که در مراحل مختلفی در سطح موردنظر اجرا میشود.
فرایند اجرای پروژههای مختلف و بررسی شرایط مهندسی آن‌ها باید توسط افراد متخصص انجام شود تا هرگونه اشتباه در آن به حداقل برسد. شما می‌توانید از شرکت عمران طرح ابرند برای انجام اصولی پروژههای خود کمک بگیرید.
شرکت مهندسی عمرانابـرند با استفاده از نیروهای متخصص و با تجربه و دارا بودن تجهیزات فنی و اجرایی لازم و همچنین داشتن سوابق مفید و ارزشمند در زمینۀ مهندسی ژئوتکنیک، با انتخاب سیستم‌های مدیریت کیفیت ISO 9001 و مدیریت زیست محیطی ISO 14001 و مدیریت ایمنی و بهداشت حرفه‌ای OHSAS 18001 ارائه دهنده تمامی خدمات مربوط به پروژه های عمرانی می‌باشد.