نشست و راه های مقابله با آن (پیش و پس از احداث سازه)

  1.   نشست و راه های جلوگیری

عموماً خاک های ماسه ای به دلیل وقوع نشست آنی در نتیجه بارهای فراتر از ظرفیت باربری (احداث سازه) و یا تر و خشک شدن های سیکلی (فرونشست) و یا وقوع پدیده روانگرایی در نتیجه زلزله دچار نشست خواهند شد. وقوع نشست در خاک های رسی به صورت نشست تحکیمی و در نتیجه تغییر سطح آب و یا بارگذاری های ثانوی نظیر احداث سازه می باشد. در بسیاری از موارد که خاک محل ترکیبی از انواع خاک ها می باشد، عوامل فوق نیز به صورت ترکیبی در وقوع نشست ها تأثیرگذار خواهند بود.

با احداث سازه ها، وقوع نشست ها معمولا به دو شکل نشست های تفاضلی و یا کلی خواهد بود. اجرای پی رادیه و یا بعضاً نواری، از جمله راه های مقابله با نشست های تفاضلی می باشد. همچنین جهت جلوگیری از نشست کلی و افزایش ظرفیت باربری می توان از انقال بار وارده به لایه های زیرین که دارای مقاومت بالاتری می باشند استفاده نمود (بوسیله اجرای شمع های درجاریز و یا کوبشی و یا میکروپایل های باربر). همچنین پیش بارگذاری و یا زهکشی و یا استفاده توأمان این دو روش از دیگر روش های مطلوب اجرایی می باشد.

در استفاده از هر یک از راه های پیشنهاد شده ملاحضاتی نظیر محل ساخت، سرعت مطلوب اجرا، توجیه اقتصادی و جنس خاک مد نظر قرار می گیرد. به عنوان مثال، در مناطق شهری و در مجاورت ساختمان های موجود، استفاده از شمع های کوبشی توصیه نمی گردد و شمع های درجاریز و میکروپایل ها از جمله روش های مقابله با نشست و تأمین ظرفیت باربری می باشند.

همچنین، شرایط سخت و دشوار اجرا اعم از دسترسی، سرعت بالای اجرا، ارتفاع سقف سایت اجرا (مسقف بودن یا نبودن) و توجیه اقتصادی، از جمله عواملی است که در بسیاری موارد، میل به اجرای میکروپایل ها را افزایش می دهد.

بعلاوه، تزریق دوغاب سیمان از جمله دیگر روش هایی است که با تغییر و بهبود خواص مکانیکی خاک منجر به کاهش نشست های احتمالی خواهد شد.

۲٫    نشست های القایی و روش های مقابله

بسیاری از ساختمان ها پس از احداث و بهره برداری دچار نشست ناهمگون و نامتوازن می شوند. نشست این ساختمان ها بنا به دلایل مختلف از جمله بالا آمدن سطح آب، شسته شدن سیمان بین دانه ها، استفاده از خاک ضعیف و دستی زیر ساختمان، اختلاف زیاد مرکز هندسی و مرکز بار و همچنین اعمال بارهای خارجی از جمله لرزش خفیف زلزله، ظرفیت باربری پایین خاک و قرار گرفتن بارهای فراتر از ظرفیت باربری بر روی پی سازه صورت می گیرد.

چنانچه علی رغم تمام روش های پیشگیری کننده وقوع نشست، تمهید خاصی جهت بهسازی در نظر گرفته نشود و سازه پس از احداث دچار نشست های کلی و یا تفاضلی گردد، روش های ذیل جهت مقابله با نشست، جلوگیری از روند فزاینده نشست، کنترل و در برخی موارد جبران نشست حادث شده قابل استفاده می باشند:

  • تزریق مایل و بعضا عمودی (به صورت هم پوشاننده) در اطراف منطقه نشست کرده با فشار بالای تزریق که منجر به جلوگیری از ادامه نشست و تا حدی جبران نشست های حاصله خواهد گردید.
  • حفر گالری هایی در اعماق و استفاده از روش های نظیر جکینگ و یا ایجاد ترک و تزریق مواد انبساطی در درزه های ایجاد شده جهت بازگرداندن به محل اولیه.

از میان روش های اشاره شده، روش دوم دارای هزینه به مراتب بالاتری می باشد و عموماً برای جبران نشست در سازه های حساس نظیر تأسیسات مهم زیرزمینی مورد استفاده قرار می گیرد. لذا استفاده از روش اول به همراه استفاده از مواد انبساطی در دوغاب سیمان از جمله کاربردی ترین روش های مقابله با نشست های القایی در ساختمان ها می باشد.

۲٫۱٫       روش اجرای تزریق های مایل و عمودی جهت مقابله با نشست های القایی:

در این روش، با استفاده از لوله های Hollow cylinder با قطرهای مختلف (با توجه به طراحی)، به صورت خود حفار اقدام به حفاری های مایل و قائم در اطراف محل نشست کرده می گردد. این حفاری با استفاده از سر مته هایی که در قسمت پیشانی این لوله ها قرار گرفته و با روش ترکیبی Rotary و ضربه ای و با بهره بردن از دستگاه های حفار پنوماتیکی نظیر دریل واگن ها صورت می پذیرد. در چهار طرف این لوله های توخالی و مارپیچ و در طول های مختلف شیارهایی چهت تزریق دوغاب ایجاد خواهد شد. پس از حفاری به عمق طراحی با استفاده از تمدید لوله ها به کمک کوپلینگ ها و رسیدن به نقطه انتهایی، عملیات تزریق آغاز خواهد گردید. با توجه به اینکه تزریق در فشارهای بالا (۷-۱۰ بار) انجام میگیرد، در مرحله ی ابتدایی تزریق و پس از پایان حفاری، دهانه هر یکی از گمانه ها توسط سیمان به خوبی مسدود می گردد و عملیات تزریق با فشار بالا و تا رسیدن به نتیجه مطلوب ادامه خواهد یافت. همچنین با توجه به شرایط، می توان اقدام به استفاده از مواد انبساطی جهت مقابله با نشست نیز گردد.

شایان ذکر است که طول تزریق، فواصل گمانه های تزریق، فشار تزریق، میزان تزریق و مواد تزریق با توجه به طراحی مشخض می گردد.

در روش دوم چنانچه عملیات تزریق به صورت قائم و در قطرهای بیشتر مد نظر طراحی باشد، از کوبش لوله های مشبک و تزریق با استفاده از پکرهای سرچاهی و درون چاهی و به صورت مرحله ای و در اعماق مختلف استفاده می شود.

۲٫۲٫       تجهیزات، مصالح و دستگاه های اجرا

چنانچه اشاره شد، در روش اول، با توجه به طراحی به لولهای مارپیچ تو خالی و با قطرهای متفاوت نیاز خواهد بود. همچنین جهت انجام حفاری از دستگاه دریل واگن، کمپرسور، کوپلینگ و سرمته بهره برده خواهد شد.

بعلاوه، حهت تزریق با فشار از سیمان و آب و مواد منبسط شونده با درصدهای مشخص بهره برده و با استفاده از ست تزریق این عملیات انجام می گردد. ست تزریق شامل میکسر اولیه، ثانویه و پمپ تزریق می باشد.

در روش دوم، به منظور قرار دادن لوله های مشبک از دستگاه لوله کوب بهره برده خواهد شد. لذا، علاوه بر لوله های مشبک و بوشن و اتصال جوشی آن ها، به لوله کوب و استفاده از پکرهای سرچاهی و درون چاهی در فاز تزریق نیز نیاز خواهد بود.