شرح کلی پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک:
پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم یکی از پروژه های مطالعات ژئوتکنیک شرکت ایستا سازه در منطقه 1 شهرداری تهران می باشد. این پروژه در زمینی به مساحت 1280 متر مربع و با زیربنای 11000 متر مربع قرار داشت. بر اساس طراحی سازه ای و معماری انجام شده و نقشه های ارائه شده توسط کارفرمای محترم پروژه، سازه ساختمان، دارای 4 طبقه زیر زمین و 5 طبقه روی همکف می باشد که در مجموع به همراه طبقه همکف، 10 طبقه خواهد شد. با توجه به اینکه عرض زمین 22 متر و حداکثر عمق گود پروژه 14 متر می باشد، حداکثر عمق گمانه اکتشافی ماشینی مورد نیاز بر اساس رابطه ابلاغی واحد ژئوتکنیک سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران، 47 متر می باشد. این عدد از مجموع یک و نیم برابر عرض زمین و حداکثر عمق گود به دست می آید. همچنین حداقل تعداد گمانه های اکتشافی اعم از ماشینی و دستی بر اساس ضوابط و آیین نامه های ابلاغی سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران، تعیین می گردد که با توجه ابعاد هندسی و تعداد طبقات سازه آن، حفر حداقل 2 گمانه ماشینی و 3 گمانه دستی در دستور کار قرار گرفت.
چالش های پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک:
به طور کلی آنچه که در اکثر پروژه های پایدارسازی و گودبرداری شهری در مرحله نخست و پیش از شروع هر فرآیند دیگری اعم از طراحی، تأمین مصالح و اجرا بسیار مهم و حائز اهمیت می باشد، انجام مطالعات ژئوتکنیک مطمئن و با کیفیت است تا بتوان بر اساس معیارها و پارامترهای گزارش شده در آن، طراحی ژئوتکنیکی سیستم پایدارسازی دیواره های گود صورت پذیرد. این موضوع می بایست مستقل از عوامل گوناگونی همچون نوع گمانه اکتشافی اعم از دستی یا ماشینی و روش حفاری گمانه اکتشافی اعم از مغزه گیری ممتد یا آبشویی برای هر نوع گزارش خاک (مطالعات ژئوتکنیک) تنظیم شده برقرار باشد. در این خصوص، آنچه که بیش از انجام آزمایشات آزمایشگاهی و آزمایش های برجا و نتایج به دست آمده از آنها اهمیت دارد، شواهد توصیفی از وضعیت کلی سنگ و خاک در محل می باشد که می تواند بیش از نتایج آزمایش های مکانیک خاک معتبر بوده و حتی نتایج آزمایش های مکانیک خاک را رد یا تأیید نماید. زیرا در برخی از موارد، استفاده از تخصص و تجربیات فنی همکاران طراحی و اجرایی شرکت ایستا سازه در پروژه های مشابه علاوه بر پیشگیری از صرف هزینه های مازاد و اضافی، می تواند نتایج واقع بینانه تری را به منظور انتخاب و طراحی سیستم پایدارسازی دیواره ها و تعیین روش های اجرایی به دست دهد. این امر بیشتر ناشی از دست خوردگی نمونه خاک گرفته شده از محل پروژه و استفاده از نمونه بازسازی شده جهت انجام آزمایش های مکانیک خاک در آزمایشگاه می باشد. این در حالی است که خاک بکر در محل پروژه مشخصات طبیعی خود را دارا می باشد و قابل انتظار هست پارامترهای شاخص به دست آمده از نمونه دست خورده در آزمایشگاه با پارامترهای شاخص طبیعی نمونه دست نخورده خاک بکر محل پروژه یکسان نبوده و متفاوت باشد.
در پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم نیز با توجه به قرار گرفتن زمین آن در منطقه نیاوران و بر اساس تخصص همکاران اجرایی بخش مطالعات ژئوتکنیک شرکت ایستا سازه و تجربه کاری آنها در پروژه های مشابه در این منطقه، وضعیت و جنس لایه های خاک محل پروژه به صورت خاک دژ و سنگ هوازده و در برخی از نقاط به صورت بستر سنگی سخت برآورد می شد. از این رو، ابتدا با حفر گمانه های اکتشافی دستی در چند نقطه از زمین پروژه به بررسی کلی و اجمالی وضعیت لایه های خاک و جنس غالب آن پرداخته شد. در این پروژه، با حفاری 4 گمانه دستی به عمق های 1 الی 2/5 متری مشاهده گردید جنس غالب خاک به صورت سنگ درشت (بولدر) و خاک درشت دانه عمدتاً به صورت شن (پس از خرد کردن در آزمایشگاه مکانیک خاک) می باشد. پس از آن، همکاران اجرایی بخش مطالعات ژئوتکنیک شرکت ایستا سازه با بررسی و جانمایی محل جدید گمانه ها، اقدام به حفاری گمانه های اکتشافی ماشینی نمودند. این دو گمانه اکتشافی ماشینی که به عمق های 5 و 14 متر حفاری گردید، یافته ها و مشاهدات به دست آمده از گمانه های دستی را تصدیق می نمودند. لازم به ذکر است در کنار انجام عملیات حفاری گمانه های اکتشافی، 8 عدد آزمایش نفوذ استاندارد نیز انجام شد.
با توجه به برخورد گمانه های اکتشافی دستی و ماشینی به سنگ سخت و خاک با تراکم بالا، ادامه عملیات حفاری تا عمق مورد نظر (47 متر) ممکن و میسر نبود. زیرا علاوه بر تحمیل هزینه مازاد و اضافی از نظر استهلاک و خرابی ماشین آلات حفاری و خطر جانی برای مقنی های گمانه های دستی از نظر ریزش جداره گمانه ها، ادامه عملیات حفاری گمانه ها را بسیاز زمان بر و پیشرفت پروژه را طاقت فرسا می نمود.
راهکارهای ارائه شده در پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک:
تعیین نوع خاک زمین پروژه یا به عبارت بهتر جنس و طبقه بندی زمین ساختگاه پروژه از نظر نوع سنگ و خاک با استفاده از روابط و ضوابط آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله موسوم به استاندارد 2800 ایران صورت می پذیرد. نخستین و اصلی ترین روشی که این آیین نامه پیشنهاد می کند، استفاده از سرعت موج برشی (Vs) در لایه های مختلف خاک تا عمق 30 متری از تراز پایه می باشد. این پارامتر از نتایج آزمایشی تحت عنوان آزمایش درون چاهی دانهول (Downhole Seismic Testing) به دست می آید. روش دیگری که در صورت دسترسی نداشتن به سرعت موج برشی، توسط استاندارد 2800 پیشنهاد می گردد استفاده از تعداد ضربات نفوذ استاندارد (N1(60)) در خاک های دانه ای با اندازه کوچکتر از شن متوسط و مقاومت برشی زهکشی نشده (MASW) در خاک های چسبنده می باشد. این روش پس از ویرایش چهارم استاندارد 2800 به آن افزوده گردید و پیش از آن موجود نبود. این آیین نامه برای توصیف جنس خاک و لایه بندی زمین، ساختگاه پروژه را به چهار نوع (گروه) زمین تقسیم می کند:
- زمین نوع یک: سنگ و شبه سنگ شامل سنگ های آذرین، دگرگونی و رسوبی و خاک های سیمانته بسیار محکم با حداکثر 5 متر مصالح ضعیف تر تا سطح زمین
- زمین نوع دو: خاک خیلی متراکم یا سنگ سست شامل شن و ماسه خیلی متراکم، رس بسیار سخت با ضخامت بیشتر از 30 متر که مشخصات مکانیکی آن با افزایش عمق به تریج بهبود یابد، سنگ های آذرین و رسوبی سست مانند توف و یا سنگ متورق و یا کاملاً هوازده
- زمین نوع سه: خاک متراکم تا متوسط شامل شن و ماسه متراکم تا متوسط یا رس های سخت با ضخامت بیشتر از 30 متر
- زمین نوع چهار: خاک متوسط تا نرم شامل لایه های خاک غیر چسبنده با تراکم متوسط تا کم، لایه های خاک کاملاً چسبنده نرم تا محکم
همان طور که اشاره شد در پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم به علت برخورد به لایه های سنگی و خاک دژ با تراکم بالا، پیشروی حفاری گمانه های اکتشافی به چالش کشیده شد و عملیات مطالعات ژئوتکنیک متوقف گردید. از طرفی با توجه به اینکه آزمایش درون چاهی دانهول (Downhole Seismic Testing) می بایستی درون یکی از گمانه های اکتشافی انجام بگیرد، استفاده از سرعت موج برشی جهت تعیین نوع زمین ساختگاه پروژه ملغی گردید. بدین سان در چنین شرایطی، واحد ژئوتکنیک سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران پیشنهاد می دهد آزمایش MASW جهت تعیین نوع زمین در ساختگاه های سنگی مشابه زمین پروژه جمشیدیه – سی و دوم انجام شود.
همکاران اجرایی پس از پیگیری و انجام مکاتبات با سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران و بازدیدهای صورت گرفته کارشناسان محترم آن سازمان، نسبت به انجام آزمایش MASW مطابق با شیوه نامه ابلاغی آن سازمان مبادرت ورزیدند. از انجایی که این آزمایش بیشتر در پروژه های مطالعاتی معادن و بسترهای سنگی مورد استفاده قرار می گیرد، برای به دست آوردن پارامترهای شاخص مکانیک خاک برای ساختگاه پروژه جمشیدیه – سی و دوم می بایست پس از تبدیل نمونه های سنگی به نمونه های خاک جهت آزمایش در آزمایشگاه، با استفاده از روابطی مقادیر به دست آمده را به پارامترهای شاخص خاک نسبت داد. این فرآیند به طور کامل انجام گردید و پارامترهای ژئوتکنیکی مورد نیاز برای طراحی سیستم پایدارسازی دیواره های گود پروژه همچون زاویه اصطکاک داخلی مؤثر، ضریب چسبندگی مؤثر خاک، مدول الاستیسیته و ضریب پوآسون در قالب گزارش کامل مطالعات ژئوتکنیک به کارفرمای محترم ارائه گردید.
پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک
شرح کلی پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک:
پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم یکی از پروژه های مطالعات ژئوتکنیک شرکت ایستا سازه در منطقه 1 شهرداری تهران می باشد. این پروژه در زمینی به مساحت 1280 متر مربع و با زیربنای 11000 متر مربع قرار داشت. بر اساس طراحی سازه ای و معماری انجام شده و نقشه های ارائه شده توسط کارفرمای محترم پروژه، سازه ساختمان، دارای 4 طبقه زیر زمین و 5 طبقه روی همکف می باشد که در مجموع به همراه طبقه همکف، 10 طبقه خواهد شد. با توجه به اینکه عرض زمین 22 متر و حداکثر عمق گود پروژه 14 متر می باشد، حداکثر عمق گمانه اکتشافی ماشینی مورد نیاز بر اساس رابطه ابلاغی واحد ژئوتکنیک سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران، 47 متر می باشد. این عدد از مجموع یک و نیم برابر عرض زمین و حداکثر عمق گود به دست می آید. همچنین حداقل تعداد گمانه های اکتشافی اعم از ماشینی و دستی بر اساس ضوابط و آیین نامه های ابلاغی سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران، تعیین می گردد که با توجه ابعاد هندسی و تعداد طبقات سازه آن، حفر حداقل 2 گمانه ماشینی و 3 گمانه دستی در دستور کار قرار گرفت.
چالش های پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک:
به طور کلی آنچه که در اکثر پروژه های پایدارسازی و گودبرداری شهری در مرحله نخست و پیش از شروع هر فرآیند دیگری اعم از طراحی، تأمین مصالح و اجرا بسیار مهم و حائز اهمیت می باشد، انجام مطالعات ژئوتکنیک مطمئن و با کیفیت است تا بتوان بر اساس معیارها و پارامترهای گزارش شده در آن، طراحی ژئوتکنیکی سیستم پایدارسازی دیواره های گود صورت پذیرد. این موضوع می بایست مستقل از عوامل گوناگونی همچون نوع گمانه اکتشافی اعم از دستی یا ماشینی و روش حفاری گمانه اکتشافی اعم از مغزه گیری ممتد یا آبشویی برای هر نوع گزارش خاک (مطالعات ژئوتکنیک) تنظیم شده برقرار باشد. در این خصوص، آنچه که بیش از انجام آزمایشات آزمایشگاهی و آزمایش های برجا و نتایج به دست آمده از آنها اهمیت دارد، شواهد توصیفی از وضعیت کلی سنگ و خاک در محل می باشد که می تواند بیش از نتایج آزمایش های مکانیک خاک معتبر بوده و حتی نتایج آزمایش های مکانیک خاک را رد یا تأیید نماید. زیرا در برخی از موارد، استفاده از تخصص و تجربیات فنی همکاران طراحی و اجرایی شرکت ایستا سازه در پروژه های مشابه علاوه بر پیشگیری از صرف هزینه های مازاد و اضافی، می تواند نتایج واقع بینانه تری را به منظور انتخاب و طراحی سیستم پایدارسازی دیواره ها و تعیین روش های اجرایی به دست دهد. این امر بیشتر ناشی از دست خوردگی نمونه خاک گرفته شده از محل پروژه و استفاده از نمونه بازسازی شده جهت انجام آزمایش های مکانیک خاک در آزمایشگاه می باشد. این در حالی است که خاک بکر در محل پروژه مشخصات طبیعی خود را دارا می باشد و قابل انتظار هست پارامترهای شاخص به دست آمده از نمونه دست خورده در آزمایشگاه با پارامترهای شاخص طبیعی نمونه دست نخورده خاک بکر محل پروژه یکسان نبوده و متفاوت باشد.
در پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم نیز با توجه به قرار گرفتن زمین آن در منطقه نیاوران و بر اساس تخصص همکاران اجرایی بخش مطالعات ژئوتکنیک شرکت ایستا سازه و تجربه کاری آنها در پروژه های مشابه در این منطقه، وضعیت و جنس لایه های خاک محل پروژه به صورت خاک دژ و سنگ هوازده و در برخی از نقاط به صورت بستر سنگی سخت برآورد می شد. از این رو، ابتدا با حفر گمانه های اکتشافی دستی در چند نقطه از زمین پروژه به بررسی کلی و اجمالی وضعیت لایه های خاک و جنس غالب آن پرداخته شد. در این پروژه، با حفاری 4 گمانه دستی به عمق های 1 الی 2/5 متری مشاهده گردید جنس غالب خاک به صورت سنگ درشت (بولدر) و خاک درشت دانه عمدتاً به صورت شن (پس از خرد کردن در آزمایشگاه مکانیک خاک) می باشد. پس از آن، همکاران اجرایی بخش مطالعات ژئوتکنیک شرکت ایستا سازه با بررسی و جانمایی محل جدید گمانه ها، اقدام به حفاری گمانه های اکتشافی ماشینی نمودند. این دو گمانه اکتشافی ماشینی که به عمق های 5 و 14 متر حفاری گردید، یافته ها و مشاهدات به دست آمده از گمانه های دستی را تصدیق می نمودند. لازم به ذکر است در کنار انجام عملیات حفاری گمانه های اکتشافی، 8 عدد آزمایش نفوذ استاندارد نیز انجام شد.
با توجه به برخورد گمانه های اکتشافی دستی و ماشینی به سنگ سخت و خاک با تراکم بالا، ادامه عملیات حفاری تا عمق مورد نظر (47 متر) ممکن و میسر نبود. زیرا علاوه بر تحمیل هزینه مازاد و اضافی از نظر استهلاک و خرابی ماشین آلات حفاری و خطر جانی برای مقنی های گمانه های دستی از نظر ریزش جداره گمانه ها، ادامه عملیات حفاری گمانه ها را بسیاز زمان بر و پیشرفت پروژه را طاقت فرسا می نمود.
راهکارهای ارائه شده در پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم – مطالعات ژئوتکنیک:
تعیین نوع خاک زمین پروژه یا به عبارت بهتر جنس و طبقه بندی زمین ساختگاه پروژه از نظر نوع سنگ و خاک با استفاده از روابط و ضوابط آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله موسوم به استاندارد 2800 ایران صورت می پذیرد. نخستین و اصلی ترین روشی که این آیین نامه پیشنهاد می کند، استفاده از سرعت موج برشی (Vs) در لایه های مختلف خاک تا عمق 30 متری از تراز پایه می باشد. این پارامتر از نتایج آزمایشی تحت عنوان آزمایش درون چاهی دانهول (Downhole Seismic Testing) به دست می آید. روش دیگری که در صورت دسترسی نداشتن به سرعت موج برشی، توسط استاندارد 2800 پیشنهاد می گردد استفاده از تعداد ضربات نفوذ استاندارد (N1(60)) در خاک های دانه ای با اندازه کوچکتر از شن متوسط و مقاومت برشی زهکشی نشده (MASW) در خاک های چسبنده می باشد. این روش پس از ویرایش چهارم استاندارد 2800 به آن افزوده گردید و پیش از آن موجود نبود. این آیین نامه برای توصیف جنس خاک و لایه بندی زمین، ساختگاه پروژه را به چهار نوع (گروه) زمین تقسیم می کند:
- زمین نوع یک: سنگ و شبه سنگ شامل سنگ های آذرین، دگرگونی و رسوبی و خاک های سیمانته بسیار محکم با حداکثر 5 متر مصالح ضعیف تر تا سطح زمین
- زمین نوع دو: خاک خیلی متراکم یا سنگ سست شامل شن و ماسه خیلی متراکم، رس بسیار سخت با ضخامت بیشتر از 30 متر که مشخصات مکانیکی آن با افزایش عمق به تریج بهبود یابد، سنگ های آذرین و رسوبی سست مانند توف و یا سنگ متورق و یا کاملاً هوازده
- زمین نوع سه: خاک متراکم تا متوسط شامل شن و ماسه متراکم تا متوسط یا رس های سخت با ضخامت بیشتر از 30 متر
- زمین نوع چهار: خاک متوسط تا نرم شامل لایه های خاک غیر چسبنده با تراکم متوسط تا کم، لایه های خاک کاملاً چسبنده نرم تا محکم
همان طور که اشاره شد در پروژه مسکونی جمشیدیه – سی و دوم به علت برخورد به لایه های سنگی و خاک دژ با تراکم بالا، پیشروی حفاری گمانه های اکتشافی به چالش کشیده شد و عملیات مطالعات ژئوتکنیک متوقف گردید. از طرفی با توجه به اینکه آزمایش درون چاهی دانهول (Downhole Seismic Testing) می بایستی درون یکی از گمانه های اکتشافی انجام بگیرد، استفاده از سرعت موج برشی جهت تعیین نوع زمین ساختگاه پروژه ملغی گردید. بدین سان در چنین شرایطی، واحد ژئوتکنیک سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران پیشنهاد می دهد آزمایش MASW جهت تعیین نوع زمین در ساختگاه های سنگی مشابه زمین پروژه جمشیدیه – سی و دوم انجام شود.
همکاران اجرایی پس از پیگیری و انجام مکاتبات با سازمان نظام مهندسی ساختمان استان تهران و بازدیدهای صورت گرفته کارشناسان محترم آن سازمان، نسبت به انجام آزمایش MASW مطابق با شیوه نامه ابلاغی آن سازمان مبادرت ورزیدند. از انجایی که این آزمایش بیشتر در پروژه های مطالعاتی معادن و بسترهای سنگی مورد استفاده قرار می گیرد، برای به دست آوردن پارامترهای شاخص مکانیک خاک برای ساختگاه پروژه جمشیدیه – سی و دوم می بایست پس از تبدیل نمونه های سنگی به نمونه های خاک جهت آزمایش در آزمایشگاه، با استفاده از روابطی مقادیر به دست آمده را به پارامترهای شاخص خاک نسبت داد. این فرآیند به طور کامل انجام گردید و پارامترهای ژئوتکنیکی مورد نیاز برای طراحی سیستم پایدارسازی دیواره های گود پروژه همچون زاویه اصطکاک داخلی مؤثر، ضریب چسبندگی مؤثر خاک، مدول الاستیسیته و ضریب پوآسون در قالب گزارش کامل مطالعات ژئوتکنیک به کارفرمای محترم ارائه گردید.
