روش میخکوبی خاک در بافت شهری

روش‌های مختلفی برای تثبیت گودبرداری در مناطق شهری وجود دارد که یکی از آن‌ها روش میخکوبی است. طراحی سیستم نیلینگ و تحلیل عملکرد حفاری‌ها توسط نرم افزارهای مختلف انجام می‌شود. یکی از این برنامه‌های کامپیوتری نرم افزار PAXIS است که بر اساس روش اجزای محدود اجرا می‌شود. در پژوهش حاضر، تحلیل عددی عملکرد در مدل‌های مختلف خاک بررسی و مناسب‌ترین مدل معرفی می‌شود.

محدودیت مناطق شهری و محیط‌های انباشته جمعیت باعث گسترش عمودی شهرها و افزایش استفاده از فضاهای زیرزمینی شده است، که شامل گسترش طبقات ساختمان به فضاهای زیرزمینی، استفاده از کانال‌ها و تونل‌ها برای انتقال امکانات و توسعه پارکینگ‌ها می‌باشد.

استفاده از چنین فضاهایی اغلب نیاز به حفاری‌های عمیق و انجام فعالیت‌های ساختمانی در عمق این فضاها دارد. گودبرداری زمینی باعث ناپایداری خاک می‌شود که منجر به ناپایداری در فضا و ریزش دیوار می‌شود. برای جلوگیری از چنین بلایایی لازم است این سطوح در حین فعالیت‌های ساختمانی تثبیت شوند.

پارامترهای مختلفی در انتخاب روش تثبیت حفاری دخیل هستند که شامل نوع خاک، لایه‌های خاک، عمق سنگ بستر، سطح آب‌های زیرزمینی، شرایط جغرافیایی و اقلیمی مانند میزان بارندگی، شرایط لرزه‌ای محلی، عمق حفاری، وجود بار سازه‌های مجاور و نحوه اعمال آن‌ها بر روی سازه نگهدارنده، محدودیت‌های مالی پروژه و قضاوت مهندسی.

یکی از روش های رایج تثبیت در ایران استفاده از سیستم‌های نیلینگ است که در سال‌های اخیر به دلیل سرعت اجرایی بالای آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. شکل زیر نمونه‌ای از حفاری و جزئیات روش نیلینگ را نشان می‌دهد.

حداکثر تغییر شکل جانبی در بالای گودبرداری رخ می‌دهد.

کنترل تغییر شکل‌های حاصل از گودبرداری بسیار مهم است. عدم محافظت از کف گود منجر به ایجاد نیروهای نامتعادل می‌شود که می‌تواند منجر به جابجایی کف گود به سمت بالا یا به سمت داخل گود شود که به این حالت باد شدن سنگ بستر می‌گویند. این نوع تغییر شکل می‌تواند منجر به خلسه ناشی از ظرفیت باربری شود

با افزایش عمق گودبرداری، میزان تغییر شکل در کف گود افزایش می‌یابد.

جمع‌بندی

در مطالعه حاضر، عملکرد گودبرداری تحت تأثیر مدل‌های رفتاری و ویژگی‌های مقاومت خاک و مقدار اضافه بار با استفاده از تحلیل عددی بررسی شد. مهم‌ترین نتایج این مطالعه به شرح زیر است:

1. در مدل موهر-کولن برای هر لایه خاک یک میانگین سختی ثابت در نظر گرفته می‌شود. این سختی ثابت و مستقل بودن آن از تنش خاک باعث ایجاد خطا در مدل‌های گودبرداری می‌شود. از آنجایی که MohrCoulomb یک مدل الاستوپلاستیک کامل است، سفت و نرم شدن در آن لحاظ نشده و پس از رسیدن به تنش تسلیم، با افزایش کرنش پلاستیک، مقدار تنش ثابت می‌ماند. با رفتار طبیعی بیشتر خاک‌ها متفاوت است. با این حال، در مدل‌های سازنده HSS و HS، هر دو مدول تخلیه Eurl و مدول بارگذاری اولیه E50 به فشار محدود کننده وابسته هستند. بنابراین لایه‌های عمیق در مقایسه با لایه‌های کم عمق سفتی بیشتری دارند. بسیاری از خطاهای موجود در تحلیل‌های قبلی را کاهش می‌دهد و به رفتار طبیعی خاک نزدیک‌تر است.
2. در نظر گرفتن اضافه بار به صورت بار معادل در طراحی رایج است. افزایش اضافه بار در یک طرح نیلینگ خاص منجر به افزایش تغییر شکل جانبی دیوار میخ خاک، نشست زمین، لنگر خمشی و نیروی برشی می‌شود.
3. اثرات خواص مقاومت خاک در یک سیستم نیلینگ مشخص نشان داد که با افزایش پیوستگی خاک و زاویه اصطکاک داخلی خاک، تغییر شکل جانبی دیواره میخ خاک به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد و در نتیجه نشست زمین نیز کاهش می‌‌‌‌‌یابد. همچنین افزایش خواص مقاومتی خاک بر نیروی برشی و لنگر خمشی دیواره میخ خاک تأثیر مثبت داشت.

در این روش با استفاده از لایه‌های آبگیری غشایی ژئوسنتتیک مانند ژئوممبران، GCL و… بین سازه و محیط اطراف پرده آبگیری ایجاد می‌شود که ضخامت لایه بر اساس فشار هیدرواستاتیک آب محاسبه می‌شود. برخی از محصولات ژئوسنتتیک مناسب برای آبگیری غشایی را می‌توان به شرح زیر نام برد:

ورق های ژئوممبران با خاصیت آبگیری با ضخامت‌های مختلف مانند PVC / VLDPE / HDPE / LLDPE

ورق بنتونیت GCL با خاصیت آب‌گیری

ورق فرورفته با زهکشی و هدایت آب

ژئوتکستایل با خاصیت زهکشی و هدایت آب و محافظت از ژئوممبران

در هر پروژه بر اساس کارایی و ویژگی‌های محصولات ژئوسنتتیک، از یک محصول یا ترکیبی از انواع مختلف محصولات ژئوسنتتیک برای آبگیری و زهکشی دیواره‌های گودبرداری و سازه‌های زیرزمینی استفاده می‌شود.