ماشین آلات تراکم خاک (Soil Compaction Equipment)

به مجموعه تجهیزات مورد استفاده برای افزایش چگالی خاک، ماشین آلات تراکم خاک یا اصطلاحا کمپکتور (Compactor) می‌گویند. این ماشین‌آلات بر اساس ابعاد و مقیاس عملکرد به دو نوع اصلی ماشین سبک و سنگین تقسیم می شوند. در ادامه این نوشتار به انواع غلتک و کمپکتور و کاربرد هر کدام پرداخته می شود.

• ماشین آلات سبک تراکم خاک:

• کمپکتور رامر یا کمپکتور قورباغه ای
• کوبنده ارتعاشی یا کمپکتور صفحه ای

• انواع ماشین‌آلات سنگین و غلتک تراکم خاک:

• غلتک صاف
• غلتک پاچه‌ بزی
• غلتک پاچه‌ فیلی
• غلتک پنوماتیک یا چرخ لاستیکی
• غلتک ضربه ای
• غلتک شبکه ای
• غلتک کفشک دار

ماشین آلات سبک تراکم خاک

کمپکتور رامر

کمپکتور رامر یا قورباغه ای (Rammer)، یکی از دستگاه های تراکم خاک می باشد که به منظور تراکم خاک های موجود در نواحی کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه دارای ابعاد نسبتا کوچکی است که با اعمال ضربه بر روی لایه خاک، ضخامت آن را کاهش می‌دهد. به دلیل سبک بودن وزن رامرها، این تجهیزات توسط یک نفر جابجا و به کار گرفته می شوند.

ابعاد سطح متراکم کننده کمپکتور رامر معمولا بین 25×25 تا 20×20 سانتی‌متر مربع است. وزن این دستگاه نیز از 30 کیلوگرم تا 10 تن تغییر می کند. رامرها، تجهیزات مناسبی برای متراکم کردن خاک‌های چسبنده مانند رس ‌ها در نواحی کوچک نظیر ترانشه‌ ها و پی ساختمان‌ ها هستند.

کمپکتور صفحه ای

کمپکتور صفحه ای یا ارتعاشی، یکی دیگر از ماشین آلات سبک با نحوه به کارگیری مشابه با کمپکتور قورباغه ای است. انواع کوچک این دستگاه با وزن بین 50 تا 100 کیلوگرم به منظور تراکم انواع خاک در نواحی محدود مورد استفاده قرار می گیرند. کمپکتورهای صفحه ای بزرگ با سطح تراکم 0/16 تا 1/6 متر مربع و وزن 100 تا 2000 کیلوگرم، گزینه مناسبی برای تراکم خاک‌های درشت دانه با حدود 4 تا 8 درصد ذرات ریز هستند.

ماشین آلات سنگین تراکم خاک

غلتک چرخ صاف

غلتک چرخ صاف (Smooth Wheel Roller)، یکی از شناخته‌ شده ‌ترین و پرکاربردترین ماشین آلات سنگین مورد استفاده برای تراکم خاک در پروژه های راهسازی و سدسازی است. این دستگاه با اعمال فشار ثقلی توسط وزن غلتک، خاک زیر خود را متراکم می کند. غلتک‌های چرخ فولادی صاف برای تراکم خاک های دانه ‌ای و بستر درشت دانه مسیر جاده ‌ها، پیاده روها و فرودگاه‌ ها مناسب است.

غلتک ‌های ماشین آلات ساختمانی، به عنوان چرخ‌ های دستگاه نیز عمل می کنند. در برخی از انواع غلتک ها، یک غلتک در جلو و دو چرخ لاستیکی در عقب تعبیه شده است. انواع دیگر از یک غلتک بزرگ در جلو و دو غلتک کوچک در عقب بهره می برند. وزن غلتک‌های فولادی صاف معمولا بین 6 تا 10 تن است. این ماشین آلات می توانند با سرعت 3 تا 6 کیلومتر بر ساعت و 8 پاس (چرخه تراکم)، یک لایه 20 سانتی‌متر از خاک را به خوبی متراکم کنند. برخی از انواع غلتک فولادی صاف دارای ساز و کار ارتعاشی برای تراکم خاک هستند.

غلتک پاچه بزی

غلتک پاچه بزی (Sheep Foot Roller)، یکی از انواع غلتک با مشخصات و توانایی های مشابه غلتک فولادی صاف است. با این تفاوت که سطح غلتک از برجستگی های متعدد تشکیل می شود. غلتک‌های پاچه بزی دارای ابعاد مختلف با قابلیت تراکم متفاوت هستند. غلتک پاچه بزی معمولا به منظور تراکم خاک های چسبنده مورد استفاده قرار می گیرد. در برخی از موارد، از این تجهیزات برای تراکم اولیه نواحی دارای خاک های نرم و نرم کردن خاک های خشک (مخلوط کردن آنها) به کار برده می شوند. انواع ارتعاشی این غلتک ها برای تراکم خاک های ماسه ای، مخلوط کردن میزان زیادی آب با خاک و افزایش بهره وری تراکم مناسب هستند.

غلتک پاچه فیلی

غلتک پاچه فیلی (Elephant Foot Roller)، یکی از انواع غلتک مشابه با غلتک پاچه بزی است. با این تفاوت که به جای برخی از برجستگی های غلتک پاچه بزی، تعدادی ورق 20 تا 25 سانتی‌متری بر روی غلتک جوش داده می شود. غلتک پاچه فیلی، گزینه مناسبی برای تراکم خاک های لای دار با چسبندگی پایین است. افزایش سطح اعمال فشار در این غلتک، میزان تراکم را بهبود می بخشد.

غلتک پنوماتیک یا غلتک چرخ لاستیکی

غلتک چرخ دار پنوماتیک (Pneumatic Tired Roller)، دستگاهی است که از دو محور با چرخ های لاستیکی تشکیل می شود. مجموع عرض این چرخ ها، حدود 80 درصد از عرض کل غلتک را در بر می گیرند. غلتک‌های پنوماتیک کاربرد زیادی برای تراکم خاک ندارند و بیشتر در سطوح زبر یا شیب دار جاده های آسفالتی مورد استفاده قرار می گیرند. البته استفاده از این ماشین آلات برای متراکم کردن خاک های بدون چسبندگی یا با چسبندگی بسیار پایین نظیر شن، ماسه، خاک لای دار یا حتی رس های ماسه دار گزینه مناسبی است؛ چرا که زیاد بودن سطح فشار اعمال شده در غلتک پنوماتیک از ریزش خاک جلوگیری می کند.

غلتک ضربه ای

غلتک ضربه ای (Impact Roller) ، ترکیب تراکتور و یک وزنه منشوری شکلی است که معمولا از فولاد یا بتن ساخته می‌شود. چرخش منشور سبب وارد شدن ضربه به زمین و انتقال انرژی قابل توجه به آن می شود. غلتک ضربه ای برای تراکم خاک تا اعماق متوسط (چند متر) مورد استفاده قرار می گیرد. شن و پرکننده های سنگی از گزینه های مناسب برای به کارگیری این نوع ماشین آلات هستند.

غلتک شبکه ای

غلتک شبکه ای (Grid Roller)، از یک سطح استوانه مشبک تشکیل می شود. این سطح، یک شبکه متشکل از میله های فولادی با حفره های مربعی است. وزن شبکه با پرکردن موادی نظیر بالاست (لایه ای از مصالح سنگی شکسته با قطر متوسط ۲۰ تا ۶۰ میلی متر) افزایش می یابد. وزن این غلتک ها به همراه بالاست درون آن ها معمولا بین 5/5 تا 15 تن است. غلتک های شبکه ای اغلب جهت تراکم سنگ های هوازده و خاک های ضخیم مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از این تجهیزات در خاک های رس دار، لای دار و یکنواخت مناسب نیست. غلتک شبکه ای اغلب در ساخت زیراساس پروژه های راهسازی استفاده می شود.

غلتک کفشک دار

غلتک کفشک‌ دار (Pad Foot Roller)، یکی از انواع غلتک مشابه با غلتک پاچه بزی است که از یک بخش استوانه ای با چندین برآمدگی (کفشک) تشکیل می‌شود. کفشک های این نوع غلتک، مساحت بیشتری را نسبت به غلتک پاچه بزی پوشش می‌دهند. غلتک کفشک دار، فشار استاتیکی بین 15 تا 40 تن را به زمین وارد می کند. به طور کلی، این تجهیزات از سرعت عملیاتی، ضریب تراکم و بهر‌ه وری بیشتری نسبت به غلتک پاچه بزی بهره می برند. خاک های چسبنده از گزینه های مناسب برای به کارگیری غلتک‎‌های کفشک دار هستند.

انتخاب ماشین آلات تراکم خاک

انتخاب مناسب ترین ماشین آلات تراکم خاک و تصمیم گیری راجع به خرید یا اجاره آنها، از فعالیت‌های مهم در پروژه های عمرانی است که به متغیرهایی نظیر هزینه خرید یا اجاره، هزینه تعمیر و نگهداری، مدت زمان پروژه، نوع خاک محل اجرای پروژه و غیره بستگی دارد. انتخاب ماشین آلات می تواند تاثیر بسیار زیادی بر روی روند اجرای پروژه و اقتصادی بودن آن داشته باشد.

نوع خاک

انتخاب بهترین ماشین آلات و نوع غلتک برای تراکم خاک، مسئله ای است که بیشتر از هر مشخصه ای به نوع خاک محل بستگی دارد. بهترین ماشین آلات برای تراکم خاک های زیر عبارتند از:

• رس: کمپکتور رامر، کمپکتور صفحه ای،  غلتک پاچه بزی، غلتک پنوماتیک، غلتک کفشک دار
• خاک لای دار: غلتک پاچه فیلی،  غلتک شبکه ای
• ماسه: کوبنده ارتعاشی، غلتک صاف
• سنگ: کوبنده ارتعاشی، غلتک پاچه بزی، غلتک ضربه ‌ای، غلتک شبکه ای
• سطح آسفالت: غلتک پنوماتیک

در صورتی که دسترسی به ماشین آلات محدود باشد، می توان از جدول زیر کمک گرفت:

تعداد ماشین آلات

هر چه تعداد ماشین آلات مورد استفاده بر روی یک سطح بیشتر باشد، میزان تراکم نیز بیشتر خواهد بود. البته برای انتخاب تعداد بهینه ماشین آلات باید به نکات زیر توجه کرد:

• تعداد ماشین آلات بعد از یک عدد مشخص، تاثیری بر روی افزایش تراکم خاک نخواهد داشت.
• افزایش تعداد ماشین آلات به معنی افزایش هزینه سرمایه گذاری در پروژه است. از این‌رو، این تعداد باید با در نظر گرفتن مسائل اقتصادی انتخاب شود.

یکی از مهم‌ترین فعالیت های مهندسان، تعیین تعداد ماشین آلات عبوری از روی خاک دارای رطوبت بهینه است. به این منظور، آزمایش برجای تراکم خاک برای بررسی جنبه های اقتصادی فرآیند تراکم و دستیابی به سطح چگالی مورد نظر انجام می گیرد.

سرعت ماشین آلات

سرعت ماشین آلات از دو منظر بر روی تراکم خاک تاثیر می‌گذارد:

• هر چه سرعت ماشین آلات تراکم بیشتر باشد، طول ناحیه متراکم شده در یک مرحله بیشتر خواهد بود.
• هر چه سرعت ماشین آلات بیشتر باشد، میزان و کیفیت تراکم کمتر خواهد بود. در این حالت، احتمال نیاز به تکرار فرآیند تراکم یا تعداد ماشین آلات مورد نیاز افزایش می‌ یابد.

در نتیجه، هنگام بررسی این عامل باید حد تعادل بین سرعت و کیفیت را در نظر گرفت. معمولا محدودیت سرعت 5 کیلومتر در ساعت برای تمام انواع غلتک ها اعمال می شود. در غلتک‌های ارتعاشی، سرعت، عامل بسیار مهمی است؛ چرا که بسامد (فرکانس) ارتعاش این ماشین آلات به سرعت پیشروی آن‌ها بستگی ندارد. در نتیجه، هر چه سرعت پیشروی کمتر باشد، تعداد تکرار چرخه تراکم برای دستیابی به چگالی مورد نظر کاهش می یابد.

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :

• تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
• ریزشمع یا میکروپایل چیست؟ (Micropile & Underpinning)
• پیش بارگذاری چیست؟ (fill surcharge preloading method)
• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)
• تراکم دینامیکی یا DC چیست؟ (Dynamic Compaction)
• ستون شنی ارتعاشی یا تراکم ارتعاشی چیست؟ (Vibro Stone Column)
• شمع ساختمان ، طراحی و اجرای شمع بتنی و شمع فلزی (Concrete Pile , Steel Pile)
• مدل سازی عددی تراکم دینامیکی (Numerical Modeling of Dynamic Compaction)
• بررسی دو روش تراکم دینامیکی و اختلاط عمیق در بهسازی بستر سواحل (DSM & DC)
• مقایسه دو روش تزریق با فشار بالا و اختلاط عمیق در بهسازی خاک (Jet Grouting & DSM)
• بررسی موردی عملکرد ستون های جت گروتینک در بهسازی بستر پی گسترده
• بهسازی خاک به روش میکروپایل یا ریز شمع (Micropile & Underpinning)
• بررسی عملکرد ستون های شنی در بهسازی خاک
• تنش های موضعی در تک شمع مجاور گودبرداری با سیستم های سازه نگهبان خرپایی، سپری فلزی و روش شمع
• اختلاط عمیق خاک (Deep Soil Mixing)
• تراکم خاک چیست؟ (?What is Soil Compaction)
• ماشین آلات تراکم خاک (Soil Compaction Equipment)

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)
• ژئوفیزیک (Geophysics)
• زمین شناسی (Geology)
• آزمایش سه محوری خاک (Triaxial Compression Test)
• انواع آزمایش های المانی بررسی رفتار روانگرایی خاک ها Different Types of Element Test for Soil) Liquefaction Assessment)
• روانگرایی خاک (Soil Liquefaction)
• روش های مقابله با روانگرایی خاک (Soil Liquefaction Mitigation)
• تحقیقات محلی در پروژه های ژئوتکنیک دریایی (Offshore geotechnical Site Investigation)
• آزمایش برش مستقیم (Direct Shear Test)
• آزمايش بارگذاری صفحه ای (Plate Loading Test or Plate Bearing Test)
• آزمایش برش مستقیم برجا In Situ Direct Shear) Test)
• معایب و خطاهای آزمایش برش مستقیم Disadvantages of) Direct Shear Test)
• پدیده فروچاله چیست؟ (?What is The Phenomenon of Sinkhole)
• نشست غیر یکنواخت (Differential Settlement)
• خاک ‌های رمبنده (Collapsible Soil)
• آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)
• آزمایش دیلاتومتری (DMT: Dilatometer Test)
• مدل سازی فیزیکی در مهندسی ژئوتکنیک (Physical Modeling in Geotechnical Engineering)
• آزمایش های تعیین درصد رطوبت و شاخص دوام وارفتگی در سنگ ها (Water content of rock)
• آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ (Experiment to determine the porosity and dry density of rock)
• دستورالعمل آزمایش تعیین مقاومت فشاری تک محوری (نامحصور) ماده سنگ (Unconfined Compression Test)
• دستورالعمل تعیین مقاومت کششی سنگ به روش غیر مستقیم (آزمایش برزیلی) (Tensile strength of stone)
• دستورالعمل آزمایش مقاومت فشاری سه محوری سنگ (Triaxial compressive strength test of stone)
• دستورالعمل آزمایش تعیین میزان سایش سنگ دانه ها با استفاده از ماشین لس آنجلس (Los Angeles Abrasion Test)
• دستورالعمل اندازه گیری بر جای تغییر شکل سنگ با آزمایش بارگذاری صفحه ای ((PLT) Plate Load Test)
• دستورالعمل تعیین تنش برجا و ضریب تغییر شکل پذیری با استفاده از روش جک تخت (Flat Jack Method)
• در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
• نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
• انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
• مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
• سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)
• خاک مسلح یا ژئوسنتتیک چیست؟ (Geosynthetict)
• سپرکوبی چیست؟ (Sheet Pile)
• دیوار دیافراگمی یا دیوار دوغابی چیست؟ (Diaphragm walls – Slurry walls)
• دیوار برلنی یا دیوار سولجر پایل چیست؟ (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)
• زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing )
• نقشه برداری یا مهندسی نقشه برداری چیست؟ (Surveying)
• پایش گود یا مانیتورینگ چیست؟ (Monitoring)
• دستورالعمل بهداشت، ایمنی و محیط زیست چیست؟ (HSE)
• آموزش گام به گام نقشه خوانی انواع روش های پایدارسازی و گودبرداری
• ژئوتکستایل چیست؟ (?What is a Geotextile)
• ژئوممبران چیست؟ (?what is geomembrane)
• ژئوفوم چیست؟ (What is Geofoam)
• فوم بتن چیست؟ (What is Foam Concrete)
• جی سی ال چیست؟ (?what is GCL)
• بررسی اثر مدل رفتاری مور کولمب اصلاح شده بر رفتار گود های مهار شده
• مدلسازی تأثیر پارامتر های هندسی روش انکراژ بر پایداری گود های عمیق شهری با نرم افزار آباکوس
• مطالعه طول بهینه نیل در روش نیلینگ با استفاده از رویکرد تعادل حدی
• استفاده از اعضای مارپیچ در فعالیت های ژئوتکنیکی (Helical Nails & Anchors)
• دستگاه و تجهیزات تزریق دوغاب سیمان (ست تزریق) (Cement Grouting Equipment)
• آزمایش تعیین تخلخل و چگالی خشک سنگ (Experiment to determine the porosity and dry density of rock)

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

• معرفی نرم افزار Plaxis
• معرفی نرم افزار GEOSLOPE
• معرفی نرم افزار AutoCAD
• معرفی نرم‌ افزار ETABS
• معرفی نرم افزار SAP2000
• معرفی نرم افزار SAFE
• معرفی نرم افزار ABAQUS
• معرفی نرم افزار FLAC
• معرفی نرم افزار MIDAS

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

• مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
• خاکبرداری چیست؟ (Excavation)
• رمپ و جمع آوری رمپ در گودبرداری (Ramp removal excavation)
• گودبرداری و خاکبرداری دو عملیات متمایز از یکدیگر
• گودبرداری غیر اصولی (Unprincipled Building Excavation)
• گودبرداری چیست؟ و اصول اجرای گودبرداری های ساختمانی (Excavation)

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
• قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
• نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
• مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
• مدیریت پیمان (Management Contracting)
• مدیریت طرح (Construction Management)
• انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
• مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
• آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
• مطالب مرتبط :
• sciencedirect , Soil Compaction
• machinesl , 11 Different Types Soil Compaction Equipment
• theconstructor , Different Types of Soil Compaction Equipments
• gharpedia , Various Types of Compaction Equipment