روش انکراژ یا مهارگذاری، همانند روش میخ کوبی جهت پایدارسازی گودها، ترانشه ها، شیروانی ها و … استفاده می گردد. در این روش پس از حفر گمانه و جایگذاری مهاری، قسمت انتهایی گمانه تزریق می گردد و پس از گیرش دوغاب سیمان، مهارها با جک کشیده و پیش تنیده می شوند. اعمال نیروی پیش تنیدگی منجر به حصول اطمینان از صحت عملکرد مهاری ها می شود. عملیات مهارگذاری (Soil Anchorage) غالباً به صورت اجرای از بالا به پایین (Top Down Construction) بر روی یک سطح شیب دار یا قائم اجرا می گردد.

انکراژ یا مهارگذاری روشی اقتصادی و نسبتاً جدید جهت پایدارسازی شیب ­ها، شیروانی ­ها، ترانشه ­های مجاور راه ها و تعریض راه ها، گودبرداری در مجاورت سازه ها، مقاوم سازی سازه های نگهبان قدیمی، افزایش ظرفیت باربری، محدود کردن تغییر شکل­ ها با ایجاد حداقل دست‌خوردگی و … می باشد.

طول گمانه، طول قسمت گیردار مهاری (قسمت تزریق شده یا طول باند) و طول قسمت آزاد مهاری (قسمت تزریق نشده یا آن باند) بستگی به مشخصات خاک، عمق گودبرداری، تناژ کشش مهاری، سربار بالای گود، وجود یا عدم وجود آب زیرزمینی و … دارد.

 

تعدادی از پروژه های مهارگذاری (انکراژ) اجرا شده توسط شرکت ایستاسازه

تعدادی از پروژه های مهارگذاری (انکراژ) اجرا شده توسط شرکت ایستاسازه

 

کاربردهای روش مهارگذاری (انکراژ)

روش مهارگذاری (انکراژ) دارای کاربردهای مختلفی می باشد که در زیر به تعدادی از آنها اشاره می گردد:

  • دیوار حائل کنار بزرگراه ها
  • پایدارسازی شیب ها
  • جلوگیری از فشار بالا برنده آب (Uplift Pressure)
  • تحکیم بستر سدهای بتنی

 

روش مهارگذاری (انکراژ)

بعضی از کاربردهای روش مهارگذاری (انکراژ) ارائه شده در آیین نامه FHWA

 

تفاوت های میخ کوبی و مهارگذاری (نیلینگ و انکراژ)

  • تفاوت اصلی میخ کوبی و مهارگذاری، پیش تنیدگی عضو تسلیح در روش مهارگذاری می باشد.
  • روش میخ کوبی (نیلینگ) به صورت مقاوم (Passive) و روش مهار گذاری به صورت فعال (Active) عمل می کند.
  • در عملیات میخ کوبی فعال شدن نیرو در میخ ها مستلزم بروز تغییرشکل در توده خاک دیواره گود است ولی در روش مهارگذاری به دلیل پیش تنیدگی مهارها، قبل از حرکت توده خاک، نیروی موجود در مهاری ها سبب کاهش قابل توجه تغییرشکل ها می گردد.

 

تفاوت های میخ کوبی و مهارگذاری

تفاوت های میخ کوبی و مهارگذاری (نیلینگ و انکراژ)

 

 

اجزای مختلف روش مهارگذاری

  1. استرند (Strand) یا میلگرد فولادی (Mono bar): استرند کابل متشکل از ۳ تا ۶ رشته فولادی پر مقاومت (حدود ۱۸۶۰ مگا پاسکال) می باشد. با توجه به شرایط پروژه می توان به جای استرند از میلگرد فولادی با مقاومت کمتر (حدود ۴۰۰ مگا پاسکال) استفاده کرد. به میلگردی که مانند استرند کشیده می شود، مونوبار می گویند.
  2. فاصله نگهدار (Spacer): جهت رعایت فاصله مناسب بین رشته های استرند استفاده می گردد.
  3. مرکز نگهدار (Centralizer): جهت قرار گیری استرند در وسط گمانه استفاده می شود.
  4. شلنگ های تزریق (Grout tube): جهت تزریق دوغاب در گمانه ها از یک یا چند شلنگ استفاده می گردد.
  5. پکر (Packer): گاهی اوقات جهت تزریق تحت فشار از پکر استفاده می گردد. پکر باید تحمل فشارهای تزریق را داشته باشد و به طور مناسب آب بند گردد تا از ابتدا و انتهای طول گیردار مهاری نشت اتفاق نیافتد.
  6. غلاف استرند (Sheath): به دو دلیل زیر، استرندها در طول آزاد، داخل غلاف قرار داده می شوند:
  • جلوگیری از چسبیدن استرندها به دوغاب در طول آزاد
  • عدم انتقال نیروی مهاری به خاک در طول آزاد
  1. صفحه گوه (Wedge Plate): جهت انتقال نیروی کششی مهار، یک استوانه دارای چند سوراخ سر انکر نصب می گردد.
  2. گوه (Wedge): به منظور قفل کردن استرند، قطعات فولادی مخروطی شکل توخالی در داخل سوراخ های سر انکر استفاده می گردد.
  3. ورق سر انکر (Bearing Plate): جهت توزیع یکنواخت نیروی پیش تنیدگی استرند بر روی سطح بزرگتر و در نتیجه کاهش تنش وارده به دیواره به کار می رود. بدین وسیله از سوراخ شدن دیواره (برش پانچ) جلوگیری می گردد.

***  در صورت استفاده از میلگرد به جای استرند، نیاز به بعضی از اجزای فوق نمی باشد.

 

اجزای مختلف روش مهارگذاری با استرند و میلگرد

اجزای مختلف روش مهارگذاری با استرند و میلگرد

 

 

مبانی طراحی روش مهارگذاری (انکراژ)

هدف از پایدارسازی گود توسط روش مهارگذاری همانند روش میخ کوبی، ایجاد یک توده پایدار خاک در مقابل ناپایداری خارجی می باشد. روش مهارگذاری بر خلاف روش نیلینگ به صورت فعال (Active) عمل کرده و نیروی پیش تنیدگی موجود در مهاری ها (انکرها) قبل از شروع تغییرشکل توده خاک، تغییرشکل دیواره را محدود می کند. بنابراین استفاده از مهارگذاری (انکراژ) در مجاورت سازه های حساس به تغییرمکان نظیر سازه های قدیمی پیشنهاد می گردد.

طبق آیین نامه FHWA ظرفیت کششی استرند و مونوبار برابر ۶۰ درصد ظرفیت کششی آنها در نظر گرفته می شود. ضمناً در بارگذاری های موقتی که به صورت آزمایش های کنترلی انجام می گردد، این عدد به ۸۰ درصد ظرفیت کششی می رسد.

حالت های ناپایداری که ممکن است در روش مهارگذاری اتفاق بیافتد و می بایست هنگام طراحی در نظر گرفته شود به صورت زیر است:

  • گسیختگی کششی رشته های استرند (تاندون ها)
  • گسیختگی قسمت گیردار (باند) استرند
  • گسیختگی به علت بیرون آمدگی رشته های استرند
  • گسیختگی خمشی دیواره گود
  • گسیختگی دیواره به علت کمبود ظرفیت مقاوم دیواره
  • گسیختگی به علت چرخش دیواره به صورت طره
  • گسیختگی دیواره به دلیل کمبود ظرفیت محوری دیواره
  • گسیختگی به علت واژگونی دیواره
  • گسیختگی لغزشی دیواره
  • گسیختگی چرخشی توده خاک

 

حالات گسیختگی

حالات گسیختگی که می بایست در طراحی روش مهارگذاری (انکراژ) در نظر گرفته شود

 

حالات گسیختگی که می بایست در طراحی روش مهارگذاری (انکراژ) در نظر گرفته شود

حالات گسیختگی که می بایست در طراحی روش مهارگذاری (انکراژ) در نظر گرفته شود

 

 

روش اجرای مهارگذاری (انکراژ)

 

روش پیشنهادی جهت اجرای مهارگذاری شامل چند مرحله اصلی می باشد که با توجه به شرایط خاک و … اجرا می گردد:

       الف) خاکبرداری:

خاکبرداری اولیه حداکثر تا عمقی صورت می پذیرد که خاک بتواند پایداری موقت خود را حفظ نماید تا دوغاب سیمان تزریق شده در گمانه خود را بگیرد و کشش مهاری انجام گیرد. بعد از کشش مهاری (انکر)، مرحله بعدی خاکبرداری به همین ترتیب انجام می پذیرد. جهت پایداری بهتر و تغییرشکل کمتر دیواره، خاکبرداری هر مرحله به صورت یک در میان یا دندان موشی انجام می گردد. عرض هر قسمت نیز می بایست جهت قرارگیری ماشین آلات اجرای مهارگذاری مناسب باشد.

  • برای جلوگیری از رانش خاک می توان از شمع های فولادی یا بتنی نیز استفاده نمود.
  1. شمع های فولادی: برای اجرای این شمع ها قبل از شروع به خاکبرداری، عملیات حفر چاه در فواصل ارائه شده توسط مهندس طراح انجام می گیرد. عمق این چاه ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری برای اجرای ریشه شمع می باشد. ریشه شمع برای تأمین گیرداری نیمرخ ها بوده و طول آن حدوداً ۲۰ درصد عمق گود می باشد. پس از بتن ریزی در انتهای چاه حفر شده، شمع های فولادی در چاه قرار داده شده و به این صورت شمع فولادی با انتهای گیردار به وجود می آید. سپس می توان گودبرداری را به صورت مرحله به مرحله آغاز نمود.
  2. شمع های بتنی: برای اجرای این شمع ها قبل از شروع به خاکبرداری، عملیات اجرای شمع های بتنی درجا در فواصل ارائه شده توسط مهندس طراح انجام می گیرد. عمق این چاه ها برابر با عمق گود به اضافه مقداری برای اجرای ریشه شمع می باشد. ریشه شمع برای تأمین گیرداری نیمرخ ها بوده و طول آن حدوداً ۲۰ درصد عمق گود می باشد. سپس می توان گودبرداری را به صورت مرحله به مرحله آغاز نمود.

 

مراحل ساخت و نصب شمع فلزی (سولجر) در چاه

مراحل ساخت و نصب شمع فلزی (سولجر) در چاه

 

مراحل حفاری ساخت، نصب و بتن ریزی شمع های بتنی و اجرای شبکه فولادی (مش)

مراحل حفاری، ساخت، نصب و بتن ریزی شمع های بتنی و اجرای شبکه فولادی (مش)

 

       ب) حفاری

یکی از مهمترین مراحل پایدارسازی در روش مهارگذاری، حفاری گمانه می باشد. زیرا متغیرهای فراوانی وجود دارد که می بایست در نظر گرفته شود:

  • طول گمانه: توان تولید هوای کمپرسور برای گمانه ­های بالای ۱۵متر می­بایست بیشتر از گمانه­ های کوتاه باشد.
  • جنس خاک: در خاک های درشت دانه احتمال ریزش های موضعی گمانه و فرار هوا وجود دارد.
  • قدرت و سرعت دوران دستگاه حفاری: می­بایست متناسب با جنس خاک در نظر گرفته شود.
  • توان حرکت دستگاه حفاری: در خاک های اشباع یا خاک های دستی می بایست بیشتر از خاک های طبیعی و خشک در نظر گرفته شود.
  • اندازه چکش و سرمته: می­بایست متناسب با قطر گمانه انتخاب شود.

 

حفاری گمانه توسط دریل واگن

حفاری گمانه توسط دریل واگن

 

متغیرهای مختلف حفاری گمانه در روش مهارگذاری (انکراژ)

متغیرهای مختلف حفاری گمانه در روش مهارگذاری (انکراژ)

 

جهت حفاری در دیواره از تجهیزات حفاری استفاده می شود. مشخصات گمانه ها غالباً به صورت زیر است:

  • قطر گمانه: ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر
  • طول گمانه: ۱۰ تا ۳۰ متر
  • زاویه گمانه نسبت به افق: ۰ تا ۲۰ درجه
  • فاصله گمانه ها با یکدیگر: ۲/۵ تا ۳/۵ متر

 

مشخصات گمانه های حفاری شده در روش مهارگذاری (انکراژ)

مشخصات گمانه های حفاری شده در روش مهارگذاری (انکراژ)

 

       ج) نصب مهاری (استرند) و تزریق دوغاب سیمان

پس از حفاری گمانه تا طول مورد نظر طراح، نوبت قرار دادن مهاری (استرند) داخل گمانه است. جهت قرار گیری استرند در وسط گمانه و جلوگیری از چسبیدن استرند به جدار گمانه از وسیله ای به نام فاصله نگهدار (Spacer) استفاده می گردد. بعد از قرار دادن مهاری داخل گمانه، می بایست انتهای مهاری به اندازه طول گیردار (که در نقشه ها مشخص گردیده است) تزریق گردد.

 

بسته بندی (کویل) استرند، بافت استرند و مرکز نگهدار (سنترالایزر)

بسته بندی (کویل) استرند، بافت استرند و مرکز نگهدار (سنترالایزر)

 

       د) بتن پاشی (شاتکریت) دیواره، نصب صفحه و گوه

بعد از اتمام عملیات مهارگذاری و تزریق:

  1. اجرای نوارهای زهکش: نوارهای زهکش (ژئوکامپوزیت) جهت کاهش فشار آب پشت دیواره و هدایت آب در سطح دیواره کار گذاشته می شود.
  2. اجرای شبکه فولادی میلگرد (مش): شبکه ای از سیم های جوش داده شده به نام مش (WWM: Welded Wire Mesh) می باشند که تقریبا در وسط ضخامت شاتکریت اجرا می شوند. طول شبکه های فولادی به گونه­ای باید باشد که حداقل یک چشمه کامل شبکه با شبکه بعدی هم پوشانی داشته باشد.
  3. بتن پاشی (شاتکریت): بعد از نصب شبکه های فولادی میلگرد (مش)، سطح دیواره با یک لایه ۱۰ تا ۲۰ سانتیمتری، بتن پاشی (Shotcrete) می گردد، تا با حفظ یکپارچگی بیشتر بین مهاری ها از فرسایش خاک جلوگیری گردد.
  4. کشش استرند: با استفاده از جک کشش، به مقدار مشخص شده در نقشه های اجرایی استرندها کشیده می شوند. به طور معمول هر رشته استرند ۱۵ تن کشیده می شود. بنابراین:
  • استرند ۳ رشته ۴۵ تن
  • استرند ۴ رشته ۶۰ تن
  • استرند ۵ رشته ۷۵ تن
  • استرند ۶ رشته ۹۰ تن

کشیده می شوند.

۵. نصب صفحه و صفحه گوه و گوه:

به علت:

  • اتصال کامل سر مهاری ها به دیواره
  • جلوگیری از بروز برش پانچ در دیواره

یک یا دو صفحه فلزی به عنوان سر انکر بر روی دیواره قرار گرفته و توسط صفحه گوه و گوه به استرند متصل می گردد.

 

۶. اجرای پی زیر مهاری (پد بتنی):

با توجه به تناژ بالای کشش انکرها، می بایست یک مقطع مقاوم بتنی (پد بتنی) پشت انکرها اجرا گردد. البته در صورت وجود شمع های فلزی، نیازی به اجرای این مقطع مقاوم نمی باشد.

 

۷. اجرای لوله های زهکش: جهت تخلیه آبی که ممکن است پشت دیواره بیافتد، لوله هایی در دیواره نصب می گردد که آب را از پشت دیواره به داخل گود هدایت کند.

 

اجرای مش، کشش استرند و حفاری زهکش

اجرای مش، کشش استرند و حفاری زهکش

 

مراحل تکرار شونده تا اتمام گود در روش مهاری (انکراژ)

مراحل تکرار شونده تا اتمام گود در روش مهاری (انکراژ)

 

 

مزایای مهارگذاری (انکراژ)

  • کاهش نسبی تغییرشکل ها
  • قابلیت اجرا در پایدارسازی گودهای با عمق زیاد
  • حداقل اشغال فضای داخلی پروژه
  • عدم تداخل با اجزای سازه اصلی
  • سرعت بالای اجرای عملیات
  • امکان پایدارسازی دائمی
  • انطباق با روش های زهکشی و آب بندی
  • انعطاف پذیری و امکان تقویت طرح در حین و پس از اجرا
  • قابلیت اجرا در پروژه های با هندسه نامنظم
  • امکان استفاده در پروژه های نیمه تمام و یا پایدارسازی نشده
  • قابلیت استفاده برای افزایش عمق گود در زمان اجرا یا پس از اتمام گودبرداری
  • کنترل کیفی بهتر به دلیل کشش انکرها

مزایای روش مهارگذاری (انکراژ)

مزایای روش مهارگذاری (انکراژ)

 

 

معایب مهارگذاری (انکراژ)

  • ورود به محدوده زمین های مجاور
  • نیاز به تجهیزات و ماشین آلات خاص
  • مشکلات و محدودیت های اجرایی مربوط به وجود حفرات زیرزمینی
  • نیازمند پیمانکار متخصص
  • آلودگی صوتی
  • احتمال آسیب رساندن به فضای سبز و چاه های مجاور

 

معایب روش مهارگذاری (انکراژ)

معایب روش مهارگذاری (انکراژ)

 

 

چند نکته اجرایی برای اجرای عملیات مهارگذاری (انکراژ)

  1. جهت جلوگیری از مشکلات حقوقی، قبل از اجرای عملیات مهارگذاری، رضایت نامه ای در دفاتر ثبت اسناد رسمی از مالکین مجاور گرفته شود.
  2. عملیات مهارگذاری (انکراژ) در زیر سطح آب امکان پذیر نمی باشد. بنابراین ابتدا می بایست زهکشی صورت بگیرد.
  3. قبل از اجرای مهارگذاری می بایست مطالعات خاک پروژه جهت تعیین مشخصات خاک انجام گردد.
  4. ارتفاع مجاز خاکبرداری به عواملی مانند؛ مقاومت برشی خاک، میزان سربار، میزان نفوذ آب های سطحی و … بستگی دارد که باید محاسبه گردد.
  5. قبل از حفاری گمانه ها، عوارض زیرزمینی مجاور گود مثل: چاه های فاضلاب، قنات، سازه های زیرزمینی و … بررسی می گردد تا موقع حفاری به آنها برخورد نشود.

 

 روش اجرای مهارگذاری (انکراژ) (Soil Anchorage)

 

 

 

در این زمینه بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

آیین نامه های FHWA