کاربرد روش اختلاط عمیق خاک چیست؟

بررسی  Deep soil mixing

در این روش مصالح و مواد چسبناک ( نظیر خاکستر بادی، سیمان، آهک و غیره) به درون خاک تزریق و با آن ترکیب شده و ستون هایی تحت عنوان (خاک – سیمان) ساخته می شود. این فرآیند معمولا با استفاده از همزن های مخصوص و در عمق خاک انجام شده که در نهایت سبب نفوذ پذیری کمتر خاک، مقاومت بیشتر خاک، قابلیت تراکم پذیری کمتر در خاک و … می شود.

طراحی DSM

به طور خلاصه در فرآیند اختلاط عمیق خاک با افزودنی هایی چون دوغاب سیمان، بنتونیت، دوغاب خاکستر بادی سیمان و … مخلوط شده تا خواص آن بهبود پیدا کند.

توجه: ستون های اختلاط عمیق به منظور مقابله با روان گرایی، افزایش ظرفیت باربری خاک ، کاهش نفوذ پذیری و کنترل نشست نصب می شود.

به جهت ایجاد نصب ستون های مذکور، مته دوار به زیر خاک وارد شده و با این کار ساختار خاک تخریب می شود از این روی می توان خاک را با چسب و مواردی از این دست ترکیب کرد.

توجه: بعد از حفاری و رسیدن به عمق مناسب، می توان به جهت تشکیل ستون اقدام کرد. هم چنین چیدمان آن نیز بر اساس طرح های گوناگونی نظیر توده، شبکه، ستون های منفرد و … صورت می گیرد.

کاربرد روش اختلاط عمیق خاک چیست؟

این روش در خاک های ریز دانه ( سیلت، رس) و درشت دانه (ماسه ای) کاربردی است. البته به یاد داشته باشید که انجام اختلاط عمیق در خاک های دارای قلوه سنگ و شن های بزرگ امکان پذیر نبوده و بهتر است از روش های دیگری به این منظور استفاده شود.

از روش اختلاط عمیق خاک می توان در تقویت پی سازه، دیوار آب بند، توسعه بنادر، تقویت پی راهسازی، کاهش پتانسیل روانگرایی، پایدار سازی تونل، پایدارسازی شیروانی، فوندانسیون مخازن نفتی، پایدار سازی دیواره های گود، کاهش پتانسیل روانگرایی و تقویت فوندانسیون اجرا شده و غیره نیز استفاده کرد.

انواع روش های اختلاط عمیق

اختلاط عمیق به دو روش خشک و تر انجام شده که هر یک عبارت است از:

روش تر: در این روش دوغاب سیمانی که ترکیبی از ماده افزودنی سیمانی کننده به همراه آب است، به کمک تجهیزات مخصوص به داخل خاک تزریق می شود.

روش خشک: این روش عموما برای خاک های مرطوب  قابل استفاده بوده و ماده افزودنی به صورت خشک و بدون افزودن آب با خاک ترکیب می شود.

توجه: اختلاط عمیق به روش خشک خاک های بسیار ضعیف را تا حد چشمگیری تثبیت می کند.

SSM و یا اختلاط درجا خاک

این روش در تثبیت گروه گسترده ای از خاک ها نظیر ماسه های ریزدانه، سیلت، رس های نرم و غیره کاربرد دارد. خوب است بدانید که از روش اختلاط درجا خاک می توان به جهت تثبیت خاک های آلی، لجن و ذغال سنگ نارس نیز استفاده کرد. اما فرآیند این کار اندکی دشوار بوده از این روی نیازمند افراد متخصص می باشد.

الگوی اختلاط عمیق خاک

با توجه به نکاتی نظیر هزینه پروژه، وضعیت محل، هدف از اختلاط عمیق،  وضعیت طراحی پروژه و مواردی از این دست می توان الگوی نصب ستون ها را انتخاب کرد.

برخی از الگوهای نصب ستون به شرح ذیل می باشد.

• دیوار مماس
• ستون های گروهی
• دیوار ترانشه
• دیوار همپوشانی با پشت بند

نسبت و میزان افزودنی ها

عموما در روش اختلاط عمیق خاک از افزودنی سیمان و آهک استفاده شده که در روش خشک به صورت پودری و در روش مرطوب با آب ترکیب می شود. نسبت وزنی دوغاب مصرفی با توجه به شرایط زمین تعیین شده و عموما حجم دوغاب سیمانی، بین 20 تا 30 درصد خاک اصلاح نشده می باشد. در صورت ترکیب سیمان و آهک، می بایست نسبت 1 به 4 را رعایت کرده و در مجموع حدود 200 کیلوگرم از ترکیب مذکور را به هر متر مکعب از خاک افزود.

نکته: از جمله دیگر افزودنی های پر کاربرد می توان به انواع مواد شیمایی، سرباره کوره و یا خاکستر آتش فشانی اشاره کرد.

تجهیزات مورد نیاز DSM

از جمله تجهیزات مورد نیاز به منظور انجام این روش می توان به موارد ذیل اشاره کرد.

• دکل حفاری
• ماشین تغذیه
• میله های حفاری چند گانه یا تکی
• مخزن ثابت یا متحرک

بررسی مزایا و معایت روش اختلاط عمیق خاک

مزایا

• سرعت بهره وری این عملیات بسیار بالا بوده از این روی برای پروژه های بزرگ بسیار مقرون به صرفه می باشد.
• عدم تولید ارتعاش و صدای کم
• این روش معمولا برای تمامی خاک ها بدون هیچ گونه محدودیتی قابل اجرا است.
• به حداقل رساندن آسیب های محیط زیستی
• قابل اجرا بر روی سازه های دریایی نظیر بنادر و اسکله
• قابلیت تغییر الگوی DSM بر اساس شرایط و نیازهای پروژه

معایب

• هزینه ی نسبتا بالای تجهیزات
• وجود محدودیت در تقویت لایه های جدا شده در عمق
• عدم امکان نصب المان ها در نزدیکی سازه
• محدودیت اجرا در خاک های دارای کلوخ و قلوه سنگ

روش اجرا

• ابتدا اوگر حفاری به کمک بازوهای خود فرآیند حفر زمین را آغاز می کند.
• بعد از رسیدن به عمق مورد نظر، فرآیند حفاری متوقف شده و اوگر مسیر خود را به صورت برعکس و با سرعت آهسته طی می کند.
• زمانی که اوگر به سمت بالا در حال حرکت است، دوغاب از درون نازل های موجود در نوک بازوها، با فشار بسیار زیاد به درون خاک تزریق می شود.

نکته: توجه داشته باشید که حرکت به سمت بالای دستگاه به صورت مرحله ای انجام می شود.

در روش اختلاط عمیق خاک  به صورت خشک، مصالح تزریق به صورت پودر با خاک مخلوط می شود و نخاله ی کمتری نیز به نسبت روش تر تولید می کند.

برخی از کاربرد های اختلاط عمیق خاک

نوسازی سد: به جهت کنترل نشت آب و نوسازی سدها، در میان خاکریز سد و انباشته های یخچالی طبیعی سازه، یک دیوار خاکی سیمانی ساخته می شود.

سازه های نگهدارنده: در این مورد به جهت پیشگیری از نشست خاک پشت دیوار و گسیختگی خارجی، می توان از روش DSM استفاده کرد.

فوندانسیون برج ها و مخازن: جالب است بدانید که از این روش در کشور سنگاپور به جهت تقویت بستر پروژه توسعه پالایشگاه نفت استفاده شده است.

پیشگیری از روان گرایی: این روش با بهبود مقاومت برشی خاک سبب شده تا پتانسیل روان گرایی زمین های دارای خاک نرم و سست، کاهش پیدا کند.

موج شکن: موج شکن ها به صورت یک حصار عمل کرده و در برابر نیرو امواج مقاومت می کنند. هم چنین موج شکن ها وظیفه ی محافظت از سازه های دریایی را نیز دارند.

توقف در انتشار پلی کلورینات بیفنیل: در یک فروشگاه واقع در ایالت فلوریدا کارایی اختلاط عمیق خاک به جهت پیشگیری از انتشار پلی کلورینات بیفنیل مورد بررسی قرار گرفته است.

نام های دیگر روش اختلاط عمیق

با گذشت زمان روش های اجرایی متعددی بوجود آمده که اسامی برخی از آن ها به شرح ذیل می باشد.

• اختلاط عمیق با سیمان
• اختلاط عمیق با آهک
• دیوار اختلاط عمیق
• روش اختلاط مستطیلی
• اختلاط شیمیایی عمیق

کنترل کیفیت و عملکرد ستون ها

به منظور کنترل عملکرد ستون ها از آزمایش تک محوری بر روی نمونه های خاک – سیمان استفاده می شود. از جمله دیگر آزمایش های ضروری به جهت کنترل کیفیت اختلاط عمیق خاک می توان به کنترل پساب خروجی، کنترل کیفیت افزودنی ها، کنترل مشخصات هندسی، کنترل کیفی آب مصرفی، کنترل کیفیت سیمان اشاره کرد.

دیپ تست خاک چیست؟

آزمایش تراکم خاک به جهت بررسی میزان فشردگی خاک انجام شده که به کمک آن می توان چگالی خشک خاک و درصد رطوبت را محاسبه کرد.

گاهی ممکن است متخصصین در حین انجام این آزمایش با برخی خطا رو به رو شوند که برخی از علل آن عبارت است از:

• تخلیه نادرست قالب
• ترکیب غیر همگن آب با خاک
• چسبیدن خاک به قالب
• خطای وزن نمونه

تفاوت جت گروتینگ و dsm

در روش جت گروتینگ یا همان تزریق پر فشار، دوغاب با سرعت بسیاری بالایی به داخل خاک تزریق شده و به دنبال آن ساختار خاک را نیز تخریب می کند. بنابراین درپایان، توده ای از خاک اصلاح شده بوجود می آید. در روش اختلاط عمیق محدودیت تا عمق 20 متری وجود دارد در صورتی که در روش جت گروتینگ هیچ گونه محدودیتی در عمق وجود ندارد.همچنین هزینه ی نهایی اجرای اختلاط عمیق خاک به نسبت روش جت گروتینگ بیشتر می باشد. انتخاب یکی از روش های مذکور میبایست بر اساس نظر متخصصین و با توجه به شرایط کلی پروژه انجام گیرد.

کلام پایانی:

در این مقاله شما عزیزان را با اختلاط عمیق خاک آشنا کرده ایم. جالب است بدانید که امروزه اختلاط عمیق خاک در سطح گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته که برای مثال می توان به دیواره های آب بند، اجرای دیوارهای قائم پایداری شیب، بهسازی زمین و غیره اشاره کرد. همکاری با کادر مجرب و افراد متخصص در فرآیند اختلاط عمیق خاک، علاوه بر صرفه جویی در هزینه ها، موفقیت و طول عمر بالای پروژه را نیز تضمین می کند.

بیشتر بدانید: بهینه سازی خاک چیست؟