شرح کلی پروژه پروژه بندر انزلی – منطقه آزاد:

پروژه بندر انزلی یکی از پروژه های شرکت ایستاسازه می باشد که این شرکت مسئولیت طراحی و اجرای بهسازی خاک، پایدارسازی دیواره های گود، زهکشی و انجام عملیات خاکبرداری را در این پروژه عهده دار بوده است. زمین 500 متر مربعی این پروژه که در منطقه آزاد بندر انزلی واقع در استان گیلان قرار دارد، مطابق با نقشه های سازه و معماری و همچنین گزارش مطالعات ژئوتکنیک و مکانیک خاک ارائه شده توسط کارفرمای محترم، مستعد روانگرایی می باشد. پس از بررسی های انجام شده و برآورد اولیه توسط همکاران دفتر فنی و مهندسی متشکل از بخش پایدارسازی گودهای عمیق و بهسازی خاک، روش ستون اختلاط عمیق یا DSM جهت بهسازی بستر و حل مشکل روانگرایی ساختگاه پروژه و همچنین پایدارسازی دیواره های گود جهت حصول تراز نهایی کف گود به کارفرمای محترم ارائه گردید. پس از طی مراحل فنی و قانونی و تصویب و تأیید طرح نهایی توسط کارفرمای محترم پروژه و پیشروی عملیات اجرایی از قبیل تجهیز کارگاه، ستون های اختلاط عمیق (DSM) در دیواره های گود و بستر پروژه اجرا گردید. طول کل ستون های اختلاط عمیق اجرا شده 6 الی 9 متری حدود 5400 متر می باشد.

چالش های پروژه بندر انزلی – منطقه آزاد:

همان طور که پیش تر اشاره شد، این پروژه در منطقه آزاد انزلی و همجوار دریا واقع شده است در نتیجه سطح بالای آب زیرزمینی یکی از چالش هایی است که از ابتدای پروژه، وجود داشت. وجود آب در پروژه های ژئوتکنیکی می تواند مشکلات زیادی پدید آورد و می تواند خصوصیات خاک پروژه را تحت تاثیر قرار دهد، به همین دلیل است که باید در مطالعات خاک پروژه، سطح آب زیرزمینی لحاظ شده و تاثیر آن بررسی گردد.

از دیگر چالش های موجود در این پروژه، وجود خاک رس در سایت بود که باعث شد اسپویل حاصل از تزریق دوغاب افزایش یابد. خاک رس با توجه به ماهیت و ساختاری که دارد از خاک های مسئله دار در بهسازی خاک محسوب می شود و لازم است که در مرحله مطالعات اولیه، خصوصیات مکانیکی، فیزکی و شیمیایی خاک، به طور کامل شناخته شده و متناسب با این ویژگی ها روش بهسازی انتخاب گردد، از مشکلات رایج در خاک های رس می توان به خاصیت تورمی، نشست های نامتقارن و همچنین تغییر خصوصیات خاک در حضور آب اشاره کرد. به همین دلیل است که دفتر فنی و مهندسی شرکت ایستاسازه با دقت به خصوصیات خاک پروژه، در مورد روش بهسازی و پایدارسازی آن تصمیم گیری کرد.

یکی از عمده مشکلاتی که خاک رس در پروژه های بهسازی می تواند پدید آورد، تولید اسپویل در روش های تزریق است. دلیل اصلی افزایش تولید اسپویل در این پروژه وجود خاک رس و افزایش فشار و چسبندگی بین تیغه های دستگاه اختلاط عمیق و خاک رس می باشد که باعث می شود خورند دوغاب خاک به طرز محسوسی کاهش یافته، درنتیجه باید برای جمع آوری دوغاب مازاد و برگشتی (اصطلاحا اسپویل) تدابیر خاصی اندیشیده شود که مانع ادامه کار نگردد.

راهکارهای ارائه شده در پروژه بندر انزلی – منطقه آزاد:

در پروژه اداری تجاری اوراسیا – منطقه آزاد انزلی که یکی از پروژه های پایدارسازی گود و بهسازی بستر مربوط به شرکت ایستاسازه می باشد. مسئولیت طراحی، انتخاب و اجرای سیستم پایدارسازی گود و روش بهسازی خاک، انجام عملیات خاکبرداری، بارگیری و حمل خاک به این مجموعه محول گردید. با توجه به مطالعات خاک انجام شده توسط کارفرمای محترم مشخص شد که خاک محل پروژه مستعد روانگرایی بوده و با تصمیم تیم فنی و مهندسی شرکت ایستاسازه، روش ستون اختلاط عمیق یا DSM جهت بهسازی خاک پروژه منطقه آزاد انزلی و پایدارسازی دیواره های گود استفاده گردید.

در بهسازی خاک به روش DSM پس از مطالعات خاک پروژه و تعیین نمودن مشخصات مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی آن و مشخص شدن بار وارده به پی پروژه بسته به نوع کاربری آن، مقاومت مورد انتظار برای ستون های خاک – سیمان انتخاب می گردد، سپس برای هر ستون خاک – سیمان طراحی سازه ای و ژئوتکنیکی توسط مهندس ژئوتکنیک انجام می شود.

در این روش، مته حفاری یا میله اختلاط با نرخ مشخص تا عمق مورد نظر و طبق طراحی پیشروی می نماید، سپس عملیات تزریق آغاز گردیده و با چرخش تیغه، فرآیند اختلاط خاک موجود در محل پروژه و دوغاب صورت می پذیرد. با اختلاط مصالح تزریق با خاک، میله اختلاط بیرون آورده می شود. لازم به ذکر است اجرای ستون اختلاط عمیق خاک تا رسیدن به تراز مورد نظر که اغلب سطح زمین (در پایدارسازی گود) یا تراز زیر شالوده سازه (در بهسازی بستر) می باشد، ادامه پیدا می کند.

در روش اختلاط عمیق، اختلاط خاک می تواند در دو روش مرطوب و خشک انجام شود. اختلاط خاک مرطوب شامل مخلوط کردن دوغاب سیمان با خاک است در حالی که اختلاط خاک خشک شامل افزودن سیمان خشک به عنوان پودر است که توسط جت هوا انجام می شود.

در اکثر پروژه ها استفاده از روش اختلاط مرطوب بسیار متداول تر است. در ادامه تفاوت های بین هر یک از این دو روش را به اختصار بررسی می کنیم.

در مورد کیفیت اختلاط می توان گفت که فرآیند مرطوب معمولاً به دلیل توزیع مناسبتر دوغاب در سطح ستون و پیش هیدراتاسیون سیمان و زمان اختلاط طولانی‌ تر، همگنی بهتر در خاک تثبیت شده فراهم می کند.

در مورد مقاومت فشاری باید گفت که در روش مرطوب به دلیل همگنی بهتر بین دوغاب و خاک و همچنین پیش هیدراتاسیون سیمان، معمولا مقاومت فشاری بالاتری حاصل می شود، مضاف بر این که کیفیت آب زیرزمینی در روش خشک، می تواند بر مقاومت فشاری و به طور کلی خصوصیات مکانیکی ستون ها تاثیر منفی بگذارد.

همچنین در فرآیند مرطوب به دلیل روانکاری دوغاب تزریقی و گشتاور بالا، قابلیت نفوذ بالاتر است و همچنین در خاک های چند لایه به دلیل نفوذ و حرکت جزئی دوغاب در خاک، می توان کیفیت بالاتری را برای ستون ها تضمین کرد در حالی که در روش خشک کنترل کیفیت به طور کلی دشوارتر است.

با توجه به شرایط پروژه و مشورت با کارفرما و همچنین بررسی های صورت گرفته توسط تیم فنی شرکت ایستاسازه، تصمیم بر آن شد که از روش مرطوب در این پروژه استفاده شود.

مواد افزودنی برای اختلاط عمیق خاک (DSM)

دوغاب سیمان یا سیمان خشک رایج ترین افزودنی در روش اختلاط عمیق خاک است. حجم دوغاب مصرفی بسته به مورد و شرایط خاک حدود 20 تا 30 درصد حجم خاک اصلاح نشده است. آهک نیز افزودنی مناسبی است که گاهی با سیمان مخلوط می شود و به طور همزمان استفاده می شود. در این حالت نسبت وزنی آهک به سیمان حدود 1 به 4 است و مجموع آنها به مقدار حدود 100 تا 200 کیلوگرم در هر متر مکعب خاک اصلاح نشده اضافه می شود. در صورت امکان می توان از افزودنی های دیگری مانند خاکستر آتشفشانی، سرباره کوره و سایر مواد شیمیایی نیز استفاده کرد.

کنترل کیفیت در روش اختلاط عمیق خاک (DSM)

کیفیت در پروژه اختلاط عمیق از طریق دستورالعمل های نصب ستون و نتایج آزمایشگاهی و صحرایی مربوطه کنترل و تضمین می شود. هر ستون با یک سری داده شناخته می شود که معمولاً شامل موارد زیر است: کد شناسایی ستون، جزئیات ابزار اختلاط، عمق اختلاط، زمان اختلاط، مشخصات دوغاب، سرعت و فشار تزریق، حجم کل دوغاب مورد استفاده، سرعت اختلاط ابزار و دور در دقیقه در طول نفوذ و خروج و گشتاور شفت.

شایان ذکر است که انرژی اختلاط و مقدار سیمان مصرفی برای مطابقت با الزامات طراحی بررسی می شود.  نمونه گیری از ستون و سایر روش های آزمایش های صحرایی نیز می تواند برای به دست آوردن نمونه‌ ها و بازرسی تداوم، یکنواختی و سختی ستون ‌های اختلاط عمیق خاک استفاده شود. انتخاب روش‌های ارزیابی به دقت و کاربرد آنها در پروژه بهسازی خاک و ویژگی ‌های خاک تثبیت شده بستگی دارد.