شرح کلی پروژه شهرک صنعتی قرچک – اشتغال:
پروژه پست برق 63 کیلووات شهرستان قرچک در شهرک صنعتی قرچک قرار دارد. زمین این پروژه که در مجاورت خیابان اشتغال چهارم و در نزدیکی رودخانه جاجرود قرار دارد، دارای مساحت تقریبی به مقدار 5800 متر مریع می باشد. مطابق با گزارش مطالعات ژئوتکنیک ارائه شده توسط کارفرمای محترم و با توجه به بالا بودن سطح آب زیرزمینی و ضعیف بودن جنس خاک منطقه و نیز الزامات مربوط به تاسیس سازه های انتقال برق، طراحی سیستم بهسازی خاک مناسب با خاک بستر پروژه توسط شرکت ایستاسازه انجام گردید. در این پروژه در حین انجام مطالعات ژئوتکنیک تکمیلی (آزمایش بارگذاری صفحه –Plate load test) بالا بودن سطح آب زیرزمینی موجب تغییر مقدار ظرفیت باربری و ضریب عکس العمل بستر ارائه شده نسبت به مطالعات ژئوتکنیک اولیه گردید و این موضوع موجب الزام کارفرما به انجام عملیات بهسازی بستر پروژه پست برق 63 کیلووات شهرستان قرچک با هدف تامین ظرفیت باربری مورد نیاز، کنترل مقدار نشست و تامین الزامات مربوط به اجرای سازه های انتقال برق گردید. پس از بررسی وضعیت خاک زیرسطحی و شرایط موجود و به منظور انجام عملیات بهسازی بستر زمین پروژه و ضمن بررسی چندین روش بهسازی مختلف زمین، در نهایت اجرای ستون های اختلاط عمیق (Deep soil mixing) به طول 2400 متر توسط همکاران دفتر فنی و طراحی به منظور تامین ظرفیت باربری و محدود کردن نشست برآورد گردید.
چالش های پروژه شهرک صنعتی قرچک – اشتغال:
با توجه به مجاورت محل احداث پروژه پست برق 63 کیلووات قرچک با رودخانه جاجرود سطح آب زیرزمینی در این محل بالا است. جنس خاک محل پروژه نیز عمدتا رسی می باشد که به طور کلی در اعماق کمتر نرم و در اعماق زیاد سخت می شود. با توجه به وسعت نسبتا زیاد زمین انتظار می رود که شاهد تغییراتی در ضخامت و متغیرهای لایه های خاک باشیم که نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (Standard penetration test) در دو گمانه حفاری شده در مطالعات ژئوتکنیک اولیه نیز بیانگر این موضوع است. کارفرمای پروژه قصد احداث هفت تیپ ساختمان با کاربری مختلف را در محل پروژه داشت. روش های مرسوم مانند اجرای شمع معمولا هزینه زیادی به کارفرما تحمیل می کنند و امروزه روش های نوین بهسازی زمین مناسب و اقتصادی تری جایگزین روش های مرسوم گردیده که با توجه به شرایط حاکم بر هر پروژه می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. با توجه به جنس رسی خاک محل پروژه، ظرفیت باربری مورد انتظار توسط اجرای روش ریزشمع (Micropile) زیاد نیست. همچنین با توجه به تغییرات نسبتا شدید اعداد نفوذ استاندارد و زیاد بودن عدد نفوذ استاندارد در اعماق پایین، اجرای ستون اختلاط عمیق خاک با عمق ثابت دارای چالش اجرایی است. این موضوع به علت محدودیت توان دستگاه های موجود برای اجرای ستون اختلاط عمیق در اعماق زیاد و در خاک هایی با عدد نفوذ استاندارد بالا است. اجرای ستون اختلاط عمیق در خاک رسی نرم امکان پذیر است ولی با توجه به ثابت نبودن ضخامت این لایه رسی نرم در محدوده زمین پروژه طول طراحی ستون ها نیز می بایست متغیر در نظر گرفته شود. این موضوع با توجه به اینکه پروژه دارای هفت تیپ ساختمان (شامل ساختمان های Control، Capacitor، FND 1، FND 2، PTR، Guard House و LA2-CT2) دارای سربارهای مختلفی نیز هستند به پیچیدگی امر طراحی افزوده است.
به عبارتی لایه سخت و باربر عمق مشخصی ندارد و با توجه به مجزا بودن شالوده هر تیپ سازه، طراحی می بایست با توجه به سربار آن ساختمان و وضعیت خاک تحت الارضی آن انجام گردد. در اجرای ستون اختلاط عمیق با توجه به مضرات سولفات موجود در خاک و آب محل پروژه بایستی به اثر آن بر کیفیت ستون اجرا شده توجه گردد. بالا بودن میزان سولفات بر کیفیت ستون اختلاط عمیق اجرا شده تاثیر منفی دارد و می بایست نتایج آزمایشگاهی برای میزان سولفات موجود در محل با آیین نامه بتن ایران و سایر مراجع و دستورالعمل های فنی موجود کنترل گردد. جهت اجرای بهینه و سریع ستون های اختلاط عمیق، وجود زمین هموار و امکان جابجایی دستگاه و استقرار آن در موقعیت مناسب بسیار حائز اهمیت است. فلذا ایجاد هرگونه گودبرداری موضعی و ناهمواری در زمین پروژه موجب ایجاد محدودیت برای جابجایی دستگاه و کند شدن عملیات اجرایی خواهد گردید. وجود ساختگاه رسی به طور کلی به لحاظ ظرفیت باربری و میزان نشست عملکرد مناسبی نداشته و حتی پس از بهسازی ساختگاه رسی با ستون اختلاط عمیق، مقاومت فشاری تک محوری (Unconfined Compression Test) ایجاد شده نسبت به ساختگاه ماسه ای کمتر خواهد بود. به منظور تامین مقاومت فشاری تک محوری میزان سیمان مصرفی مورد استفاده باید افزایش داده شود تا به مقاومت فشاری تک محوری مورد نیاز که متغیر تعیین کننده در مقاومت سازه ای ستون اختلاط است دست پیدا کنیم.
راهکار های ارائه شده:
پس از بررسی و ارزیابی تمامی حالات ممکن و بهینه برای انتخاب و طراحی روش بهسازی بستر پروژه پست برق 63 کیلووات شهرک صنعتی قرچک، اجرای شمع به علت هزینه بالا منتفی گردید. همچنین روش ریز شمع (میکروپایل) نیز به علت ظرفیت باربری ناکافی ریزشمع (میکروپایل) اجرا شده در خاک رسی و به تبع آن بهینه نبودن طرح مورد استفاده قرار نگرفت و در نهایت استفاده از روش ستون اختلاط عمیق خاک جهت بهسازی بستر انتخاب گردید. از این رو، همکاران دفتر فنی و طراحی پس از دریافت نقشه ها و فایل های مربوط به طراحی سازه، اقدام به طراحی سیستم بهسازی بستر با استفاده از روش ستون اختلاط عمیق کردند و هفت الگوی بهسازی متفاوت به منظور تامین ظرفیت باربری کافی و کنترل مقدار نشست هر شالوده ارائه گردید. همانطور که قبلا نیز به آن اشاره گردید نتایج دو گمانه ماشینی حفاری شده حاکی از تغییرات ضخامت لایه نرم و غیر باربر رسی موجود در بخش های مختلف زمین بود به نحوی که اعداد نفوذ استاندارد در بخش شمالی و جنوبی زمین متفاوت بود. طبق بررسی انجام گرفته و با توجه به ظرفیت ژئوتکنیکی ستون های اختلاط عمیق با طول های مختلف به منظور بهینه سازی طرح بهسازی و مصالح مصرفی مورد استفاده، مقاومت فشاری تک محوری ستون اختلاط عمیق، 3 مگاپاسکال در طراحی سازه ای ستون اختلاط عمیق فرض شد.
سپس برای هر یک از ساختمان های موجود با توجه به سربار سازه ای آن سازه، طول و تعداد ستون اختلاط عمیق مورد نیاز جهت برآورد کردن ضوابط مربوط به تامین ظرفیت باربری خاک، کنترل مقدار نشست به نشست مجاز تعیین گردید. مدلسازی توسط نرم افزار Safe و Plaxis انجام گردید. برای مثال در بخش ساختمان مربوط به واحد کنترل که دارای شالوده نواری می باشد با توجه به مدلسازی اولیه موجود (مطابق با نتایج ظرفیت باربری و مدول عکس العمل بستر ارائه شده در گزارش مطالعات ژئوتکنیک تکمیلی) مقدار نشست پی بدون انجام عملیات بهسازی در محدوده 6 تا 14 سانتیمتر و بیش از حد مجاز است. همچنین تنش زیر خاک نیز در حدود 1/4 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و بیش از ظرفیت باربری مجاز خاک محل بدون بهسازی یا 0/6 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. به همین منظور با استفاده از 105 عدد ستون اختلاط عمیق 11 متری، ظرفیت باربری خاک بهسازی شده افزایش داده شد. نتایج مدلسازی عددی توسط نرم افزار اجرای محدود Plaxis نیز حاکی از کاهش مقدار نشست ایجاد شده در خاک تحت سربار اعمالی از ساختمان موجود تا حد مجاز می باشد. درصد بهسازی مورد استفاده در خاک زیر شالوده ساختمان واحد کنترل در حدود 13% بوده که نشان دهنده بهینه بودن طرح بهسازی می باشد. روند طراحی اشاره شده برای سایر سازه های موجود نیز انجام گردید و در نهایت طراحی بهسازی بستر محل پروژه حدودا توسط 2400 متر طول ستون اختلاط عمیق انجام گرفت.
پروژه شهرک صنعتی قرچک – اشتغال
شرح کلی پروژه شهرک صنعتی قرچک – اشتغال:
پروژه پست برق 63 کیلووات شهرستان قرچک در شهرک صنعتی قرچک قرار دارد. زمین این پروژه که در مجاورت خیابان اشتغال چهارم و در نزدیکی رودخانه جاجرود قرار دارد، دارای مساحت تقریبی به مقدار 5800 متر مریع می باشد. مطابق با گزارش مطالعات ژئوتکنیک ارائه شده توسط کارفرمای محترم و با توجه به بالا بودن سطح آب زیرزمینی و ضعیف بودن جنس خاک منطقه و نیز الزامات مربوط به تاسیس سازه های انتقال برق، طراحی سیستم بهسازی خاک مناسب با خاک بستر پروژه توسط شرکت ایستاسازه انجام گردید. در این پروژه در حین انجام مطالعات ژئوتکنیک تکمیلی (آزمایش بارگذاری صفحه –Plate load test) بالا بودن سطح آب زیرزمینی موجب تغییر مقدار ظرفیت باربری و ضریب عکس العمل بستر ارائه شده نسبت به مطالعات ژئوتکنیک اولیه گردید و این موضوع موجب الزام کارفرما به انجام عملیات بهسازی بستر پروژه پست برق 63 کیلووات شهرستان قرچک با هدف تامین ظرفیت باربری مورد نیاز، کنترل مقدار نشست و تامین الزامات مربوط به اجرای سازه های انتقال برق گردید. پس از بررسی وضعیت خاک زیرسطحی و شرایط موجود و به منظور انجام عملیات بهسازی بستر زمین پروژه و ضمن بررسی چندین روش بهسازی مختلف زمین، در نهایت اجرای ستون های اختلاط عمیق (Deep soil mixing) به طول 2400 متر توسط همکاران دفتر فنی و طراحی به منظور تامین ظرفیت باربری و محدود کردن نشست برآورد گردید.
چالش های پروژه شهرک صنعتی قرچک – اشتغال:
با توجه به مجاورت محل احداث پروژه پست برق 63 کیلووات قرچک با رودخانه جاجرود سطح آب زیرزمینی در این محل بالا است. جنس خاک محل پروژه نیز عمدتا رسی می باشد که به طور کلی در اعماق کمتر نرم و در اعماق زیاد سخت می شود. با توجه به وسعت نسبتا زیاد زمین انتظار می رود که شاهد تغییراتی در ضخامت و متغیرهای لایه های خاک باشیم که نتایج آزمایش نفوذ استاندارد (Standard penetration test) در دو گمانه حفاری شده در مطالعات ژئوتکنیک اولیه نیز بیانگر این موضوع است. کارفرمای پروژه قصد احداث هفت تیپ ساختمان با کاربری مختلف را در محل پروژه داشت. روش های مرسوم مانند اجرای شمع معمولا هزینه زیادی به کارفرما تحمیل می کنند و امروزه روش های نوین بهسازی زمین مناسب و اقتصادی تری جایگزین روش های مرسوم گردیده که با توجه به شرایط حاکم بر هر پروژه می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. با توجه به جنس رسی خاک محل پروژه، ظرفیت باربری مورد انتظار توسط اجرای روش ریزشمع (Micropile) زیاد نیست. همچنین با توجه به تغییرات نسبتا شدید اعداد نفوذ استاندارد و زیاد بودن عدد نفوذ استاندارد در اعماق پایین، اجرای ستون اختلاط عمیق خاک با عمق ثابت دارای چالش اجرایی است. این موضوع به علت محدودیت توان دستگاه های موجود برای اجرای ستون اختلاط عمیق در اعماق زیاد و در خاک هایی با عدد نفوذ استاندارد بالا است. اجرای ستون اختلاط عمیق در خاک رسی نرم امکان پذیر است ولی با توجه به ثابت نبودن ضخامت این لایه رسی نرم در محدوده زمین پروژه طول طراحی ستون ها نیز می بایست متغیر در نظر گرفته شود. این موضوع با توجه به اینکه پروژه دارای هفت تیپ ساختمان (شامل ساختمان های Control، Capacitor، FND 1، FND 2، PTR، Guard House و LA2-CT2) دارای سربارهای مختلفی نیز هستند به پیچیدگی امر طراحی افزوده است.
به عبارتی لایه سخت و باربر عمق مشخصی ندارد و با توجه به مجزا بودن شالوده هر تیپ سازه، طراحی می بایست با توجه به سربار آن ساختمان و وضعیت خاک تحت الارضی آن انجام گردد. در اجرای ستون اختلاط عمیق با توجه به مضرات سولفات موجود در خاک و آب محل پروژه بایستی به اثر آن بر کیفیت ستون اجرا شده توجه گردد. بالا بودن میزان سولفات بر کیفیت ستون اختلاط عمیق اجرا شده تاثیر منفی دارد و می بایست نتایج آزمایشگاهی برای میزان سولفات موجود در محل با آیین نامه بتن ایران و سایر مراجع و دستورالعمل های فنی موجود کنترل گردد. جهت اجرای بهینه و سریع ستون های اختلاط عمیق، وجود زمین هموار و امکان جابجایی دستگاه و استقرار آن در موقعیت مناسب بسیار حائز اهمیت است. فلذا ایجاد هرگونه گودبرداری موضعی و ناهمواری در زمین پروژه موجب ایجاد محدودیت برای جابجایی دستگاه و کند شدن عملیات اجرایی خواهد گردید. وجود ساختگاه رسی به طور کلی به لحاظ ظرفیت باربری و میزان نشست عملکرد مناسبی نداشته و حتی پس از بهسازی ساختگاه رسی با ستون اختلاط عمیق، مقاومت فشاری تک محوری (Unconfined Compression Test) ایجاد شده نسبت به ساختگاه ماسه ای کمتر خواهد بود. به منظور تامین مقاومت فشاری تک محوری میزان سیمان مصرفی مورد استفاده باید افزایش داده شود تا به مقاومت فشاری تک محوری مورد نیاز که متغیر تعیین کننده در مقاومت سازه ای ستون اختلاط است دست پیدا کنیم.
راهکار های ارائه شده:
پس از بررسی و ارزیابی تمامی حالات ممکن و بهینه برای انتخاب و طراحی روش بهسازی بستر پروژه پست برق 63 کیلووات شهرک صنعتی قرچک، اجرای شمع به علت هزینه بالا منتفی گردید. همچنین روش ریز شمع (میکروپایل) نیز به علت ظرفیت باربری ناکافی ریزشمع (میکروپایل) اجرا شده در خاک رسی و به تبع آن بهینه نبودن طرح مورد استفاده قرار نگرفت و در نهایت استفاده از روش ستون اختلاط عمیق خاک جهت بهسازی بستر انتخاب گردید. از این رو، همکاران دفتر فنی و طراحی پس از دریافت نقشه ها و فایل های مربوط به طراحی سازه، اقدام به طراحی سیستم بهسازی بستر با استفاده از روش ستون اختلاط عمیق کردند و هفت الگوی بهسازی متفاوت به منظور تامین ظرفیت باربری کافی و کنترل مقدار نشست هر شالوده ارائه گردید. همانطور که قبلا نیز به آن اشاره گردید نتایج دو گمانه ماشینی حفاری شده حاکی از تغییرات ضخامت لایه نرم و غیر باربر رسی موجود در بخش های مختلف زمین بود به نحوی که اعداد نفوذ استاندارد در بخش شمالی و جنوبی زمین متفاوت بود. طبق بررسی انجام گرفته و با توجه به ظرفیت ژئوتکنیکی ستون های اختلاط عمیق با طول های مختلف به منظور بهینه سازی طرح بهسازی و مصالح مصرفی مورد استفاده، مقاومت فشاری تک محوری ستون اختلاط عمیق، 3 مگاپاسکال در طراحی سازه ای ستون اختلاط عمیق فرض شد.
سپس برای هر یک از ساختمان های موجود با توجه به سربار سازه ای آن سازه، طول و تعداد ستون اختلاط عمیق مورد نیاز جهت برآورد کردن ضوابط مربوط به تامین ظرفیت باربری خاک، کنترل مقدار نشست به نشست مجاز تعیین گردید. مدلسازی توسط نرم افزار Safe و Plaxis انجام گردید. برای مثال در بخش ساختمان مربوط به واحد کنترل که دارای شالوده نواری می باشد با توجه به مدلسازی اولیه موجود (مطابق با نتایج ظرفیت باربری و مدول عکس العمل بستر ارائه شده در گزارش مطالعات ژئوتکنیک تکمیلی) مقدار نشست پی بدون انجام عملیات بهسازی در محدوده 6 تا 14 سانتیمتر و بیش از حد مجاز است. همچنین تنش زیر خاک نیز در حدود 1/4 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و بیش از ظرفیت باربری مجاز خاک محل بدون بهسازی یا 0/6 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است. به همین منظور با استفاده از 105 عدد ستون اختلاط عمیق 11 متری، ظرفیت باربری خاک بهسازی شده افزایش داده شد. نتایج مدلسازی عددی توسط نرم افزار اجرای محدود Plaxis نیز حاکی از کاهش مقدار نشست ایجاد شده در خاک تحت سربار اعمالی از ساختمان موجود تا حد مجاز می باشد. درصد بهسازی مورد استفاده در خاک زیر شالوده ساختمان واحد کنترل در حدود 13% بوده که نشان دهنده بهینه بودن طرح بهسازی می باشد. روند طراحی اشاره شده برای سایر سازه های موجود نیز انجام گردید و در نهایت طراحی بهسازی بستر محل پروژه حدودا توسط 2400 متر طول ستون اختلاط عمیق انجام گرفت.
