ایستاسازه
En Ar

خانه - خدمات ایستاسازه - پایدارسازی گود عمیق - دیوار خاک مسلح (Reinforced soil walls)

دیوار های حائل خاک مسلح یکی از انواع حائل های انعطاف پذیر است که استفاده از آن رواج زیادی یافته است. به مسلح کردن خاک به وسیله عناصر کششی نظیر میلگرد و تسمه فولادی، خاک مسلح اطلاق می گردد. مسلح کردن خاک، مقاومت کششی و برشی خاک را به علت اصطکاک موجود در سطح تماس خاک و مصالح مسلح کننده افزایش خواهد داد. دیوار های حائل خاک مسلح علاوه بر باربری جانبی، توانایی باربری قائم را نیز دارا می باشند؛ لذا تردد وسایل نقلیه باعث پیشنهاد وسیع این دیوارها در راهسازی می شود. سهولت اجرا و شکل پذیری مناسب این دیوارها به خصوص در مقایسه با حائل های بتنی از مزیت های دیگر این سازه های نگهدارنده خاک محسوب می گردد. دیوارهای خاک مسلح به طور عمده شامل سه عنصر پوسته، تسمه و خاکریز احداثی می باشد و به علت آنکه توسط اصطکاک بین خاک و مسلح کننده نیروهای موجود در خاکریز به تسمه  ها منتقل می گردد، با جلوگیری از حرکت ذرات خاک، پایداری این حائل ها فراهم خواهد شد.

از دیر باز ناپایداری شیب ‌ها و شیروانی ‌های خاکی یکی از معضلات مهم و تاثیر گذار در ساخت و توسعه شهرها، روستاها و راه‌ های ارتباطی بوده به طوری که این مشکل طبیعی هر ساله جان تعداد زیادی از انسان ‌ها را به خصوص در کشورهای آسیای شرقی که به دلیل خاک نامرغوب و بارش‌ های سیل آسا، زمین استعداد زیادی برای رانش دارند را گرفته است. علت عمده‌ گسیختگی و ناپایداری یک شیب را می‌توان در مقاومت برشی خاکریز و همچنین ضعف ذاتی خاک در توانایی تحمل نیروهای کششی خلاصه نمود.

به عنوان راه حل ‌های مهندسی برای حل این معضل، دیوارهای حائل توسعه پیدا کرده اند. دیوارهای حائل سیستم ‌هایی دارند که به منظور جلوگیری از حرکت غیر معمول یک شیروانی خاکی در برابر آن قرار خواهد گرفت. دیوارهای حائل به دو دسته کلی دیوارهای حائل صلب و دیوار های حائل انعطاف ‌پذیر تقسیم می گردند.

طبق تعریف نشریه 308 سازمان مدیریت و برنامه‌ ریزی کشور، دیوار حائل صلب دیواری را گویند که با نشست‌ های محیط خود هماهنگ نمی باشد. از انواع دیوارهای حائل صلب می‌توان به دیوار های حائل وزنی، دیوارهای حائل غیر وزنی (طره‌ای، پشت بند دار و …) و دیوارهای حائل عمیق ( سپرهای بتنی) اشاره نمود. دیوارهای حائل انعطاف پذیر نیز به دیوارهایی اطلاق می شود که خود را با نشست ‌های محیط میزبان هماهنگ می نماید. از جمله این دیوارها می‌توان به دیوارهای حائل توری سنگی، دیوارهای حائل سپر فولادی و دیوار های حائل خاک مسلح اشاره کرد. در سیستم دیوارهای حائل خاک مسلح مشابه با روش نیلینگ و انکراژ، ناحیه محرک توده خاکریز به ناحیه مقاوم آن متصل خواهد شد. المان مسلح کننده نیز می‌تواند المان‌ های فولادی و یا ژئوسنتتیک (ژئوگرید) باشد. دیوارهای حائل خاک مسلح خود به دسته های زیر تقسیم خواهد شد:

1. سیستم‌ های صلب (In-extensible).

2. سیستم‌های انعطاف‌پذیر (Extensible).

انواع دیوارهای حائل خاک مسلح - ایستاسازه
انواع دیوارهای حائل خاک مسلح

در ادامه به بررسی هر یک خواهیم پرداخت:

سیستم‌ های صلب (In-extensible)

در این نوع از سیستم‌ ها رفتار کلی به صورت صلب خواهد بود و شکل ‌پذیری محدودی را دارا می باشد. در این روش مسلح کننده ‌های مورد استفاده عموماً از نوع صلب (به عنوان مثال از جنس فولاد) می باشند که با شکل تسمه‌ ای و یا مش تولید می شوند. با توجه به سختی بالای عناصر مسلح‌کننده و رفتار ترد مصالح، رفتار این نوع دیوارها به شدت به جابجایی حساس بوده. با توجه به تعریفی که از این نوع از سیستم ‌ها بیان شده است، اغلب در دیوار های با شیب قائم مورد استفاده قرار خواهند گرفت. با توجه به صلبیت بالای این نوع از سیستم دیوار خاک مسلح، رفتاری با شکل پذیری محدود را در بارهای لرزه ‌ای تجربه خواهد کرد.

سیستم‌های انعطاف‌پذیر (Extensible)

حتماً تاکنون با نام مسلح کننده ‌هایی همچون ژئوگریدها، ژئوتکستایل‌های بافته و ژئوسل ها آشنا شده اید. این نوع مسلح کننده ‌ها از جنس پلیمر هستند و همانگونه که از نام آنها مشخص است به دلیل طبیعت مصالح پلیمری از کرنش ‌پذیری زیادی نسبت به فولاد برخوردار هستند. این میزان کرنش ‌پذیری در میان خود پلیمرهای تشکیل دهنده نیز متفاوت می باشد به عنوان مثال ژئوگریدهای پلی ‌استری کرنش‌ پذیری نهایی محدود بین 8 الی 10درصد را شامل می شوند این در حالی می باشد که ژئوگریدهای پلی ‌اتیلنی این توانایی را دارند که تا 7 برابر اندازه اولیه خود در لحظه گسیختگی تغییر شکل بدهند. این میزان تغییر شکل برای مناطق لرزه ‌خیز به دلیل ایجاد میرایی قابل توجه می‌تواند مفید واقع گردد.

دیوارهای خاک مسلح طی چندین سال اخیر به دلیل سهولت در اجرا و هزینه تمام شده پایین تر نسبت به روش های سنتی توسعه روز افزونی در پروژه های مهندسی دارا بوده است. طراحی دیوارهای خاک مسلح هم اکنون بر اساس دستور العمل های مختلف داخلی و خارجی مانند NCMA، FHWA و دستورالعمل ارائه شده توسط آیین نامه AASHTO اجرا می گردند. در دیوارهای خاک مسلح (B) عرض مورد نیاز جهت ساخت به صورت تقریبی حدود 7/0 الی 8/0 ارتفاع دیوار(H) مورد نظر خواهد بود و می بایست حداقل عرض برای پایداری داخلی و تردد ماشین آلات جهت تراکم، رعایت شود. درصد تراکم خاک در هر لایه از دیوار خاک مسلح باید از 95% بیشتر باشد

.

دیوار های خاک مسلح شامل سه جز می باشند:

1. خاکریز.

2. مسلح کننده.

3. پوشش.

 در طرح و احداث دیوارهای خاک مسلح یکی از مهم ترین پارامترها، نمای این دیوارها خواهد بود، که به طور کلی به دوام دیوار کمک خواهد کرد. به دلیل سازه ای نبودن نمای این نوع دیوار ها و در واقع عدم دخالت نوع پوشش در طراحی خود دیوار، تنوع بسیار زیادی برای آنها به وجود آمده است. انواع پوشش های رایج به شرح زیر می باشد:

1. خاک مسلح ژئوگریدی با نمای برگشتی.

2. خاک مسلح ژئوگریدی با نمای بلوک بتنی مدولار یا بلوک های گلدانی.

3. خاک مسلح ژئوگریدی با نمای پانل های بتنی از طریق اتصال بودکینی.

4. خاک مسلح ژئوگریدی با نمای برگشته و نما سازی کاذب با پانل های بتنی.

5. خاک مسلح ژئوگریدی با نمای مش یا گابیون.

دیوار خاک مسلح ژئوگریدی با نمای پانل بتنی

 یکی از گزینه های نمایی دیوار خاک مسلح که جاذبه زیادی دارد، پانل های پیش ساخته بتنی است.

دیوار خاک مسلح ژئوگریدی با نمای پانل بتنی
دیوار خاک مسلح ژئوگریدی با نمای پانل بتنی

مراحل اجرایی دیوارهای ژئوگریدی با نمای پانل بتنی

1. بستر کار در تراز کف رگلاژ شده، متراکم خواهد شد و یك لایه  بتن مگر در زیر محل نصب پانل های بتنی اجرا می شود.

2. در ردیف اول نصف پانل ها با جزئیات اتصال مطابق طراحی، نصب و تراز می شوند و با استفاده از گوه های موقت از تغییر شکل های حین نصب آن جلوگیری به عمل می آید.

3. ژئوگریدها بر روی خاک طبق طول گیرداری طراحی شده پهن گردیده و با استفاده از میخ های قلاب شکل مهار خواهند شد.

4. در بستر لایه اول و همچنین درپشت پانل ها از مصالح زهکش استفاده می گردد.

5. فاصله ارتفاعی لایه های ژئوگرید برحسب ابعاد پانل بتنی 50 یا 60 سانتی متر می باشد.

6. بر روی ژئوگریدها حدود 25 تا 30 سانتی متر خاکریزی می گردد و سپس رگلاژ و تراکم خاک انجام می گیرد. میزان تراکم دیوار خاک مسلح بر طبق استاندارد آشتو (T—99) 95% است.

مزایای دیوار خاک مسلح

1. بنای خاک مسلح، که عمدتا از خاک و جوشن‏ های داخل آن تشکیل شده است، قابلیت انعطاف زیاد و در نتیجه بهتر از دیوارهای سنگی و بتنی در مقابل نشست های نامساوی و ضربه و لرزه مقاومت خواهد کرد.

2. احتیاج به پی کنی و پی سازی در خاک مسلح نبوده و امکان اجرای بنای خاک مسلح در هر نوع زمینی موجود می باشد.

3. مصالح اصلی و عمده مورد استفاده در اینگونه بناها، خاک می باشد که به حد وفور همه جا یافت خواهد شد.

4. بناهای خاک مسلح در مقابل زلزله بسیار مقاوم بوده و در زلزله ‏هایی که در لوس آنجلس (۱۹۹۴) و سان فرانسیسکو (۱۹۸۹) (آمریکا) و آلیکا (۱۹۸۳) (ژاپن) رخ داد، با وجود خسارات زیادی که به بار آمد، به هیچکدام از دیوارهای خاک مسلح آسیب قابل توجهی وارد نگردید.

5.  اجرای کار با استفاده از ماشین آلات متداول راهسازی صورت می پذیرد.

6. مصرف سیمان را به حداقل ممکن کاهش خواهد داد، زیرا سیمان فقط در نمای خارجـی و به ضخـامت ۱۴ تا ۱۸ سانتی متر در بتن به کار برده می شود و مقدار آن در مقایسه با سایر دیوارها ناچیز خواهد بود.

7.  میزان تسمه های فولادی داخل خاک ناچیز و کلا بین ۳ تا ۴ کیلوگرم در متر مکعب خاک خواهد بود.

8.  میلگرد مصرفی در قطعات بتن نمای خارجی تا ارتفاع ۶ متر هیچ و بالاتر از آن حدود ۲ کیلوگرم در متر مربع نما می باشد.

9.  سرعت اجرای کار در مقایسه با دیوارهای سنگی و بتنی فوق العاده زیاد می باشد.

10. نمای بنای خاک مسلح بسیار زیباتر از دیوارهای سنگی و بتنی می باشد و چون از قطعات پیش سـاخته تشکیل می شود امکان دادن نما و ظاهـر دلخــواه به آن وجود خواهد داشت.

11. هزینه اجرای بناهای خاک مسلح به مراتب از هزینه اجرای بناها به روش های دیگر ارزانتر خواهد بود.

سیستم دیوار حائل خاک مسلح
سیستم دیوار حائل خاک مسلح

سیستم های خاک مسلح در مقایسه با حائل های طره ای از انعطاف پذیری بیشتری برخوردار بوده (و به همین دلیل به حائل های انعطاف پذیر نیز مشهور هستند) و قادر به تحمل تغییر شکل ها و نشست های بزرگ تری می باشند. زمانی که چنین تغییر مکان های بزرگی پیش بینی گردد، تعبیه درزهای قائم لغزشی امکان حرکت و تغییر مکان دیوار را تسهیل می نماید. در صورت استفاده از حائل های خاک مسلح امکان کاهش ضرایب ایمنی ظرفیت باربری خاک نسبت به حائل های صلب معمولی وجود دارد.

با توجه به انعطاف پذیری و خاصیت جذب انرژی توده خاک یکپارچه پشت دیوار، عملکرد لرزه ای دیوارهای خاک مسلح نسبت به دیوارهای حائل صلب بهتر می باشد. در طراحی لرزه ای دیوارهای خاک مسلح به منظور حصول سازه شکل پذیر، باید لغزش عناصر مسلح کننده درون خاک بیشتر مورد توجه قرار بگیرد تا مقاومت کششی آنها. پایداری سیستم خاک مسلح به لحاظ انعطاف پذیری و جرم بیشتر، در مقابل بارگذاری های دینامیکی نظیر بار چرخ وسایل نقلیه، آثار موج و ضربه قایق های کوچک بیشتر است.

معایب دیوار خاک مسلح

1. در صورت قلیایی بودن خاک امکان خوردگی تسمه های فلزی وجود دارد، لذا قبل از اجرای خاک مسلح باید پتانسیل قلیایی خاک و نرخ خوردگی تسمه های مزبور تعیین گردد.

2. اجرای پوشش های ویژه نظیر گالوانیزه و چسب های اپوکسی با ضخامت مشخص بر روی تسمه های فلزی جهت کاهش خوردگی و کاهش ضخامت آنها در طول دوره بهره برداری مد نظر خواهد بود.

3. پلیمرهای مختلف دارای ویژگی های خزشی متفاوت است. بار مجاز وارد بر شبکه یا نوارهای مسلح کننده از جنس پلیمر متناسب با تغییر شکل مجاز آنها می باشد و با در نظر گرفتن مقدار تغییر شکل خزشی تعیین می گردد. در این راستا تحقیقات زیادی بر روی رفتار تابع زمان ژئوگریدهای پلیمری انجام خواهد شد.

4. اجرای سیستم خاک مسلح به لحاظ برداشتن کل خاکریز و ریختن و تراکم مجدد آن دارای عملیات خاکی بیشتری نسبت به حائل های معمولی بوده است.

5. امکان خاکبرداری از خاکریزهای مسلح شده وجود نخواهد داشت، چرا که پایداری و توان باربری سیستم به واسطه وزن خاک متکی بر تسمه ها یا شبکه های مسلح کننده تأمین می گردد.

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با [...]


بیشتر بخوانید

ظرفیت باربری پی (Bearing Capacity of Foundation)

خاک باید بدون آنکه دچار گسیختگی برشی شود، توانایی تحمل [...]


بیشتر بخوانید

نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)

پی (شالوده یا فونداسیون) یک سازه وزن زیادی دارد و [...]


بیشتر بخوانید