برخی پروژه های گودبرداری به کمک طراحی جت گروتینگ (jet grouting) در سراسر دنیا
گاراسینو (۱۹۸۳)
از اولین پروژههای گودبرداری توسط گاراسینو در سال ۱۹۸۳ گزارش شد که در آن، یک پروژه گودبرداری تا عمق ۸.۵ متر زیر سطح زمین (شکل در ادامه قسمت ب) با استفاده از ستونهای جت گروتینگ (jet grouting) به همراه دو ردیف انکر مورد بررسی قرار گرفت. در قسمت طراحی جت گروتینگ این پروژه قطر ستونهای جت ۷۰ سانتیمتر و با پروفیلهای فولادی به‌صورت لوله با قطر ۸ سانتیمتر و ضخامت ۴ میلیمتر مسلح شده بودند. این پروژه به کمک تسلیح ستونهای جت گروتینگهای با المان فولادی و دو ردیف انکراژ موجب کاهش لنگرهای خمشی شد.
سندرمن و توس(۲۰۰۱)
تحقیقاتی مربوط به یک گودبرداری در محله بن در آلمان با خاک رسوبی متشکل از دو لایه ماسه و شن ماسهدار انجام دادند. گودبرداری تا عمق ۳/۱۳ متر از سطح زمین طبیعی و در کنار ساختمانهای چهار و پنج طبقه اجرا میشد(شکل ادامه قسمت الف). المانهای نگهدارنده جت گروتینگ همراه با چهار ردیف مهار اصطکاکی برای کاهش نیروی خمشی در پایدارسازی این گود استفاده شد. بهسازی با اجرای سامانه تکسیاله جت گروتینگ انجام گرفت و قطر ستونهای تشکیل‌شده به‌طور میانگین حدود ۲/ ۱متر مشاهده شد. سطح آب زیرزمینی در عمق ۲/۵ متر بالاتر از تراز کف گودبرداری قرار داشت. به‌این‌ترتیب عمق بهسازی ۱۸ متر از سطح زمین برای رسیدن به لایه باثبات متشکل از رس در نظر گرفته شد تا از جریان آب به داخل گود جلوگیری شود. مهمترین نتیجه این دو تحقیق نحوه اجرای جتگروتینگ میباشد که مؤید لزوم استفاده از مهارهای اصطکاکی و/یا پروفیلهای فولادی همراه با سیستم جتگروتینگ در دیوارههایی با طول زیاد، به منظور مقامت در برابر لنگرها و برشهای وارده به ستون میباشد.
ترمینال لنگرگاه بندر ناوگانتس در جنوب برزیل (اولیوریا، سوارس مارکوس، خوزه ۲۰۱۱)
ویژگیهای پروژه:
- نگهداری دیواره ۸ متری
- طول بیشتراز ۱۰۰ متر
- بار روی لبه گود ۶۰ کیلو پاسکال
- تقویت خاک برای آببند کردن و جلوگیری از تغییرهای بالا و مقایسه روش استفاده از جتگروتینگ با روشهای دیگر
- مقایسه نتایج تحلیل عددی بین حالت وجود جت گروتینگ و نبود آن در تغییرش کل‌ها در دو حالت عددی و تعادل حدی
- مطالعه عددی این پروژه در نرم افزار پلکسیس (Plaxis) انجام گرفت (شکل در ادامه). قسمت گیردار مهارهای اصطکاکی با المان ژئوگرید، قسمت آزاد آن با المان مفصل به مفصل انکر و ستون جت گروتینگ با یک لایه خاک تقویتشده که مشخصات آن در جدول آورده شده مدلسازی شدند.
برخی پروژه های گودبرداری به کمک اجرای جت گروتینگ در سراسر دنیا
نتایج
تغییرشکلها تطابق خوبی با اندازهگیریهای محل داشته است. همچنین با چندین مدل متفاوت، تغییرشکلها با و بدون ستون جتگروتینگ در شکل زیر نشان داده شده است که گویای تأثیر بالای اصلاح خاک پشت دیواره میباشد، همچنین مقایسه ممان وارده به دیواره گود نیز مقایسه خوبی از نحوه تأثیر ستون جتگروتینگ روی مقادیر این پارامتر نشان میدهد. نمودارها با انواع بارگذاریهای مختلف تهیه شدهاند.
از نتایج مفید دیگر این پروژه میتوان به نکات اجرایی جت گروتینگ (jet grouting) اشاره کرد که توصیه شده است حین عملیات جت میبایست کنترل کیفی به‌صورت مداوم انجام گیرد همچنین میبایست در طول پروژه از ستونهای جت گروتینگ نمونه گرفت و مورد آزمایش فشاری تک‌محوره قرار داد تا مشخصات ستونهای جت به‌خصوص سختی این المان به حدنصاب طراحی رسیده باشد.
پروژه گودبرداری عمیق در مرکز شهر اسکوپیه (جوزیفووسکی، سوزینوو و مارکوو۲۰۱۴):
ویژگی های پروژه:
- ساختمان اداری-دولتی شهر اسکوپیه
- محیط گود زمین ۵۲ در ۲۳ متر، عمق گودبرداری ۶/۱۲ متر از سطح زمین
- این محدوده با ساختمانهای مسکونی و خیابان احاطه شده است که امکان تخلیه آنها در حین عملیات گودبرداری وجود نداشت. نگهداری گود و پایدارسازی زمین همراه با کنترل آبهای زیرزمینی و آببند کردن گود مسائل مطرح در این پروژه بود.
وضعیت پروفیل خاک
نتایج گمانه های ۴۰ متری:
- پروفیل همگن تا عمق ۳۲ متری از مصالح شن ماسهدار
- ۳۲ متر به بعد خاک مارن خوب متراکم شده (M).
حل مسئله
به دلیل وجود ساختمانها و دیگر زیرسازیهای اطراف گود، تغییرشکل مجاز برای این پروژه به حداکثر ۱۵ میلیمتر محدود شد. بنابراین طرح توأمان دیوار پایدارکننده با شمع و انکراژ موردتوجه قرار گرفت. البته طرح دیوار دیافراگمی هم مورد آنالیز قرار گرفته بود. طرح عمدتاً به استفاده از ستونهای جت گروتینگ به‌عنوان پرده آببند و همچنین آببند کف برای جلوگیری از ایجاد جریان آب توجه میکرد. نهایتاً طرح دیوار نگهدارنده با استفاده توأم از شمع و jet grouting منجر به اجرای ۱۰۱ شمع ۸۰ سانتیمتر و فاصله مرکز به مرکز ۱۴۰ سانتیمتر و مابین آنها ستونهای جت گروتینگ (jet grouting) اجرا گردید. برای پایداری دیوار یک ردیف انکر در عمق ۳ متری سطح زمین بین ستونهای مسلح علاوه بر المانهای قبل طراحی گردید. همچنین با اجرای ستونهای جت گروتینگ آببندی گود به‌طور کامل انجام گرفت.
جت گروتینگ
در ابتدا چندین نمونه برای به دست آوردن پارامترهای سامانه تزریق اجرا شد تا بهینه‌ترین حالت ازنظر ماشینآلاتی برای قطرهای بیشتر تعیین شود. فشار تزریق روی ۴۰۰ بار تنظیم و نازلهای خروج دوغاب با قطر ۸/۱میلیمتر به کار گرفته شد. با نسبت آب به سیمانهای متفاوت همچنین سرعت چرخش روتاری متفاوت ۹ عدد نمونه جت گروتینگ (jet grouting) اجرا گردید، بعد از ۷ روز از اجرا از این چند ستون مغزهگیری و برای تعیین پارامترهای مقاومتی به آزمایشگاه فرستاده شد . مقاومت تک‌محوره به‌دست‌آمده از نتایج آزمایش روی این نمونهها برای مدلسازی طرح مورد استفاده قرار گرفت.
آنالیز طراحی جت گروتینگ
پایداری کلی در گودبرداری فوقالذکر در نرم افزار المان محدود پلکسیس دوبعدی محاسبه شد. در این برنامه تمامی مصالح به‌کاررفته برای پایداری گود مدلسازی شد. برای طراحی این پروژه، تحلیل دو مدل رفتاری موهر کولمب (MC) و مدل خاک سخت شونده توسط این برنامه انجام گرفت. پارامترهای ورودی در نظر گرفته‌شده برای خاک و ستونهای حاصل شده در جدول آمده است.
برخی پروژه های گودبرداری به کمک جت گروتینگ در سراسر دنیا
مشخصات مصالح
با توجه به ادبیات فنی در مورد نسبت ارتباط سختی و مقاومت تک‌محوره برای مدلسازی جت گروتینگ (jet grouting) و اندازهگیری تغییرشکلهای حاصله مدول یانگ جت گروتینگ (jet grouting) را در روش مدلسازی موهر کولمب برابر در نظر می‌گیریم که در این پروژه مقاومت فشاری تک‌محوره نمونهها حداقل برابر ۸ مگا پاسکال طبق نتایج آزمایشگاه به دست آمد. انکرها بعد از سعی و خطای مکرر با طول باند ۷ و طول کلی ۱۲ متر مدلسازی شدند. بار وارده برابر ۳۳/۳۳ کیلو پاسکال به‌عنوان بار ترافیکی طرح در نظر گرفته شد.
نتایج تحلیل نشان‌دهنده تغییرشکل کلی در بالا گود کمتر از ۶ میلیمتر و در پنجه بین ۱۰ تا ۱۲ میلیمتر بودند. بیشترین تغییرشکل مربوط به وسط گود به میزان ۲۸ میلیمتر بالازدگی بود که آن‌هم به دلیل جریان آب و فشار رو به بالای آب در زیر گود بود. در طی عملیات تمام محاسبات طراحی پروژه با اندازهگیریهای محل به‌وسیله ابزارگذاری کنترل و انطباق داشت. عملیات گودبرداری ظرف مدت ۲ ماه در مارس ۲۰۱۴ تمام و ساخت سازه آغاز گردید.
