این فرایند می‌تواند از طریق روش‌های مختلفی مانند تزریق پرفشار یا جت گروتینگ، بهره‌برداری و حفاری، سیستم‌های حرارتی، ریز شمع یا میکروپایل، نیلینگ، روش انفجاری و دینامیکی و دیگر شیوه‌ها انجام گیرد.
درواقع این تکنیک‌ها یا به‌صورت موقت برای دریافت مجوز ساخت یک ساختمان صورت می‌گیرد و یا یک اقدام دائمی است که در جهت بهبود عملکرد ساختمان تکمیل‌شده انجام می‌شود.
این ایده می‌تواند سیستم‌های زیربنایی و فونداسیون مقرون‌به‌صرفه تری ایجاد کند. امروزه روش‌های بهسازی خاک به ابزاری برای پشتیبانی از پایه‌های مختلف سازه‌ها، تبدیل شده‌اند.
روش‌های بهسازی خاک
با افزایش جمعیت و بیشتر شدن توجه به خسارات ناشی از زلزله و عوامل طبیعی دیگر، نیاز بشر به ساختارهایی با مقاومت و پایداری بیشتر همچنان در حال افزایش است. بهسازی خاک با استفاده از روش‌های متعدد و متنوع صورت گرفته و راهکاری برای مقاوم‌سازی پی و بهسازی خاک زیر فونداسیون، به‌عنوان یکی از معضلات اصلی در ساخت سازه‌ها، به شمار می‌رود.
در ادامه، قصد داریم با دو روش نوین بهسازی خاک و مزایای آن آشنا شویم. این روش‌ها با هدف بهبود پارامترهای ژئوتکنیکی خاک، کاهش هزینه، افزایش سرعت اجرا و افزایش طول عمر انجام شده و باعث تغییر خصوصیات خاک می‌شوند.
بهسازی خاک به روش پیشرفته جت گروتینگ
تزریق پرفشار یا جت گروتینگ یکی از شیوه‌های منحصربه‌فرد بهسازی و افزایش مقاومت و توان باربری خاک به‌صورت محلی است.
درواقع به‌عنوان یک تکنیک متمایز برای مخلوط کردن خاک در محل، با استفاده از فوران پرفشار دوغاب شناخته می‌شود. این روش شامل حفر یک میله با قطر کم تا عمق مورد نظر و سپس استخراج آن به‌صورت پیوسته است.
در این فرآیند، درحالی‌که میله بیرون کشیده می‌شود، دوغاب حاوی مواد افزودنی نظیر سیمان و آب به‌صورت فشرده و با سرعت بالا به درون سوراخ تزریق می‌گردد. این عملیات با ترکیبی از جریان پرفشار و سرعت بالا، خاک و مواد افزودنی را به‌صورت یک ستون مقاوم با قطر بزرگ ایجاد می‌کنند.
هدف اصلی از طراحی و استفاده از ستون‌های جت گروتینگ افزایش ظرفیت باربری خاک در فشار و برش، کاهش نشست، مقابله با اثرات روانگرایی و کاهش نفوذپذیری خاک است. در هر یک از اهداف مذکور، مطابق با روابط مربوطه، محاسباتی خاص صورت می‌گیرد.
به‌طورکلی، می‌توان رفتار ستون‌های جت گرو را مشابه شمع با لحاظ کردن مقاومت جدار و نوک ازنظر ژئوتکنیکی در نظر گرفت.
مزیت‌های تکنیک تزریق پرفشار
روش جت گروتینگ، می‌تواند جایگزینی مناسب برای روش‌های بهسازی مانند پیش بارگذاری، اجرای شمع و روش‌های دینامیکی باشد. برخلاف بسیاری از تکنیک‌های بهسازی و پایدارسازی، روش جت گرو در گستره عظیمی از خاک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، در سنگ‌های نرم و خاک‌های با دانه‌های بزرگ‌تر از ۳۰۰ میلی‌متر نیز مورد استفاده قرار گرفته و نتایج مثبتی داشته است.
ازجمله سایر مزایای این روش می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:
- افزایش مقاومت خاک
- جلوگیری از روانگرایی
- سرعت اجرای بسیار بالا
- کاهش نفوذپذیری خاک
- اصلاح زمین به‌صورت درجا
- امکان کنترل و تأیید کیفیت کار
- کاهش نشست خاک بر اثر سربار
- هزینه اجرای کمتر نسبت به موارد مشابه
- تبدیل زمین به جزئی از ساختار خاکی-سازه
- هزینه کمتر تجهیزات کارگاه نسبت به موارد مشابه مانند اجرای شمع
- تولید صدا و ارتعاش کمتر در محیط شهری نسبت به روش‌های مشابه
افزایش پایداری خاک با میکروپایل
یکی از بهترین روش‌های بهسازی خاک میکروپایل است. این المان‌ها با اضافه شدن به خاک به‌عنوان المان باربر و مقاوم عمل کرده که باعث افزایش مقاومت خاک و بهبود رفتار آن می‌شود. میکروپایل‌ها به شمع‌هایی با قطر کوچک اطلاق شده که با تزریق گروت به‌صورت اصطکاکی عمل کرده و از باربری انتهای شمع، به دلیل ناچیز بودن قطر آن، صرف‌نظر می‌شود.
شرکت‌های تخصصی مانند سانا پی، در مواقعی مانند وجود خاک‌های نرم و مستعد ریزش، محدودیت‌های دسترسی و حضور سازه، همچنین به‌منظور جلوگیری از پدیده روانگرایی، از ریز شمع به‌عنوان جایگزینی برای شمع‌های بتنی در محل، برای ایجاد المان‌های باربر فشاری و کششی و بهبود پارامترهای خاک و افزایش ظرفیت باربری آن استفاده می‌کنند.
آزمایشات مورد نیاز برای طراحی دقیق میکروپایل‌ها (ریزشمع‌ها) شامل آزمایش بارگذاری فشاری، بارگذاری کششی و بارگذاری جانبی است. این آزمایشات مبنایی برای ارزیابی رفتار مکانیکی و عملکرد ریزشمع‌ها در شرایط مختلف بارگذاری و محیطی بوده و به طراحان اطلاعات ارزشمندی را درباره‌ی قدرت باربری، مقاومت در برابر کشش و فشار و رفتار جانبی این عناصر فراهم می‌آورد.
ریز شمع‌ها به چهار شیوه اصلی انجام می‌شوند که انتخاب هرکدام از آن‌ها به شرایط خاص پروژه بستگی دارد. این روش‌ها شامل حفاری، لوله کوبی، تزریق و تسلیح است. اگر شرایطی مانند وجود بتن مسدود، لایه‌های چگال خاک یا سطح بتون‌شده، اجازه کوبش را ندهد، میکروپایل از طریق عملیات حفاری نصب می‌شود.
در لوله کوبی، لوله‌های ریزشمع با استفاده از کوبش در خاک قرار داده شده تا فرو نروند. در تزریق، ابتدا دوغاب با استفاده از میکسر تهیه شده و سپس به میکروپایل اضافه می‌شود؛ و در نهایت، در تسلیح، میلگرد درون لوله جاگذاری و فلنج برای اتصال ریزشمع به بتن پی استفاده می‌گردد.
مزیت‌های میکروپایل: راهکاری مناسب برای بهسازی خاک
این تکنیک به دلیل مزیت‌های متنوع خود توسط بسیاری از مهندسین توصیه می‌شود. در این روش، میزان نشست خاک کنترل شده و بار به لایه‌های زیرین که مقاوم هستند، منتقل می‌گردد. خصوصیات مختلف خاک مانند تراکم‌پذیری، سختی، ظرفیت باربری و ضریب اصطکاک به دلیل تزریق دوغاب بهبود پیدا می‌کند.
محکم شدن خاک ازجمله مزایای کوبش ریز شمع‌ها است و لرزش ساختمان‌های اطراف به دلیل انرژی کم کوبش و قطر کم حفاری به حداقل خود می‌رسد. همچنین، اجرای ساده و با سرعت بالا در شرایط مختلف و به‌صرفه بودن میکروپایل به دلیل استفاده از مقدار کمی از مصالح ساختمانی از دیگر مزایای این شیوه محسوب می‌شود.
قیمت اجرای تکنیک‌های بهسازی خاک
قیمت اجرای میکروپایل و جت گروتینگ نیز به عوامل متعددی بستگی دارد و نمی‌توان مبلغ ثابتی برای آن‌ها تعیین کرد. عواملی همچون مساحت پروژه، عمق نفوذ زمین، شرایط خاک، نوع گروت و تجهیزات مورد استفاده، میزان بارگذاری و شرایط محیطی اجرا تأثیرگذارند.
بهتر است بدانید که فرآیند بهسازی بستر خاک یک فعالیت کاملاً اصولی و تخصصی است و تنها افرادی با تخصص بالا در زمینه مهندسی عمران قادر به انجام آن هستند. به همین دلیل مراجعه به شرکت‌های حرفه‌ای و باسابقه مانند سانا پی در کسب نتایج بهینه و مورد نظر از اهمیت بسزایی برخوردار است.