ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Design and Construction of Driven Pile Foundations – Lessons Learned on the Central Artery Tunnel Project

هدف از این گزارش بیان کردن مشکلات مربوط به طراحی و ساخت شمع های کوبشی در تونل می باشد. مشکلات ساختی که ارائه شده است شامل بلند شدگی شمع و بلند شدگی ساختمان های مجاور در حین کوبش شمع می باشد. روش هایی که برای مقابله با این مشکل اجرا می شوند مانند نصب زهکش ها و استفاده از پیش حفاری غیرموثر گزارش شده است. نتیجه ی 15 آزمایش بارگذاری استاتیکی و دینامیکی نیز ارائه شده است که نشان می دهد ظرفیت باربری شمع ها بیشتر از مقداری است که برای آن طراحی می شود. اطلاعات ارائه شده در این گزارش مورد توجه مهندسین ژئوتکنیک که با سیستم های شمع کوبشی کار می کنند می باشد.

چکیده

پنج پروژه ای که در رابطه با حفاری تونل در بوستون انجام شده اند بررسی شدند تا مشکلات و موارد مربوط به طراحی و ساخت شمع های کوبشی در آن ها بررسی شود. با توجه به رس دریایی نرم و تراکم پذیر در منطقه ی مورد بررسی شمع های کوبشی برای پایدارسازی سازه های مخصوص مانند دیوارهای حائل، پی و پایه ی پل ها، سازه های انتقالی و رمپ ها استفاده شده است. این گزارش بر روی ارزیابی داده های به دست آمده از آزمایش های استاتیکی و دینامیکی و بررسی موارد و مطالعات موردی جابجایی های قابل توجه ساختمان های مجاور محل شمع کوبی تمرکز دارد.

معرفی

شمع ها به طور گسترده ای برای پایداری ساختمان ها و پل ها و دیگر سازه ها و برای انتقال ایمن بارهای سازه ای به زمین بدون نشست های اضافی و جابجایی جانبی استفاده می شوند. هنگامی که خاک موجود روی سطح زمین سست و تراکم پذیر است استفاده از شمع برای انتقال بار از روی زمین به عمق که دارای خاک با کیفیت بهتر و مقاومت بیشتر است کاربردی می باشد. شمع های کوبشی نوعی از شمع می باشند که در آن ها اعضای سازه ای با استفاده از یک چکش بزرگ در زمین کوبیده می شوند. شمع ها عموما از چوب، بتن های پیش ساخته و فولاد ساخته می شوند.

به دلیل خاک سست و تراکم پذیر موجود در ناحیه ی بوستون استفاده از شمع ها بسیار متداول است. شمع های کوبشی نیز به علت هزینه ی کمتر و اجرای ساده تر بیشتر در این منطقه استفاده شده است.

نقش شمع های کوبشی در پروژه ها

در یکی از پروژه های بزرگی که در بوستون اجرا شد، یک بزرگراه در زیر زمین به همراه دو پل اجرا شد. عملیات به شکلی وسیع بود که مدت زمان ساخت از سال 1991 تا 2005 به طول انجامید.

شمع های کوبشی در این پروژه استفاده شدند تا پایداری جاده، تونل، پایه های پل، دیوارها و تجهیزات را تامین کنند. به دلیل وسیع بودن پروژه ساخت توسط 73 پیمانکار مختلف صورت گرفت. در این راهنما 5 قسمت از این پروژه که شامل تعداد زیادی شمع و 15 آزمایش بارگذاری بوده است، توضیح داده شده است.

  1. اولین قسمت پروژه در کنار فرودگاه شرقی بوستون قرار داشت و شامل طراحی و ساخت شبکه ی راه فرودگاه لوگان می شد. راه های جدید، رمپ های خروجی، خاکریزها، پل ارتباطی و دیوارهای حائل در این قسمت ساخته شدند که برای تامین پایداری آن ها از شمع های کوبشی استفاده شد.
  2. قسمت دوم نیز در کنار فرودگاه قرار داشته و سازه های اصلی آن شامل قسمت هایی از بزرگراه، پل های ارتباطی و ورودی ها بودند که توسط شمع پایدار شدند.
  3. قسمت سوم پروژه در شمال فرودگاه انجام شد و سازه های اصلی آن راه های اصلی، خاکریز و ساخت یک ایستگاه متروی جدید بودند که در این قسمت از شمع های قائم و شیب دار برای پایدارسازی استفاده شده است.
  4. قسمت چهارم در غرب کانال در مرکز شهر قرار داشت. سازه های اصلی این بخش ورودی ها، راهسازی، تونل و پل بود که از شمع برای پایداری آن ها استفاده شد.
  5. قسمت پنجم پروژه در شمال رودخانه ی چارلز قرار داشت. در این پروژه سازه های اصلی، سازه های انتقالی، دیوارهای حائل و ایستگاه پمپ آب بود که توسط شمع پایدار شدند.

قصد نهایی این گزارش مستندسازی موارد دیده شده در کوبش و نصب شمع ها در پروژه ی مذکور است و با توجه به مواردی که ایجاد شدند چه راه حل هایی به دست آمده و باعث چه پیشرفت هایی شده است. برای رسیدن به این قصد ضوابط طراحی شمع، تجهیزات کوبش شمع، مشکلات به وجود آمده هنگام ساخت، داده های آزمایش های استاتیکی و دینامیکی و داده های مربوط به هزینه ی شمع های مختلف بررسی و تحلیل شده اند.

هدف

این گزارش شامل شش بخش می باشد که اولین بخش آن اطلاعات اولیه و تاریخچه ای در ارتباط با شمع های اجرا شده در پروژه می دهد. در بخش دوم ضوابط و موارد استفاده شده در طراحی و ساخت شمع بیان شده است. در فصل سوم اطلاعات تجهیزات و روش های کوبش شمع بیان شده است. مشکلات ایجاد شده هنگام انجام پروژه مانند بلند شدگی خاک و شمع ارائه شده است. در فصل چهارم داده های به دست آمده از آزمایش استاتیکی و دینامیکی شمع بر روی شمع های آزمایش و بررسی ظرفیت باربری محوری، پارامترهای دینامیکی خاک و ضوابط شمع کوبی توضیح داده شده است. فصل پنجم به بررسی هزینه های کوبش شمع و پیش حفاری پرداخته و در فصل ششم یافته های مهم این تحقیق را به شکل خلاصه ارائه کرده است.

شرایط زیر سطحی

در ادامه مشخصات فیزیکی و نوع خاک های موجود در محل توضیح داده شده است:

سنگ بستر: سنگ بستر در محل شامل سنگ آرژیلیت بوده که شرایط سنگ با توجه به موقعیت، تغییرات قابل توجهی دارد. ارزیابی نمونه های گرفته شده از سنگ بستر نشان می دهد که سنگ عموما در شرایط نرم و هوازده است و دارای مقادیر زیادی ترک می باشد. هرچند در برخی نقاط، سنگ سالم و سخت نیز وجود دارد.

خاک های یخچالی: خاک های یخچالی حدود 12000 سال قبل تشکیل شده اند. این خاک ها شامل اندازه های مختلف از ابعاد ذره های رس تا تخته سنگ می باشد. خاک های یخچالی به ذات خود عموما خاک های متراکم هستند که در آن ها آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) دارای عدد بالایی می باشد و عموما انتهای شمع ها در این لایه قرار گرفته است.

خاک های دریایی: خاک های دریایی بر روی خاک های یخچالی انباشته شده اند. لایه ی رس دریایی ضخیم تر از بقیه ی لایه ها می باشد اما تنها در محدوده ی کوچکی قرار دارد. رس در قسمت های بالایی عموما به صورت پیش تحکیم یافته است و دارای مقاومت بالایی می باشد. پیش تحکیمی نتیجه ی خشک شدن دریا و پایین آمدن سطح آب می باشد. به صورت نسبی رسی که در اعماق لایه قرار دارد سست تر بوده و دستگاه آزمایش نفوذ استاندارد تنها تحت وزن خود در آن نفوذ می کند.

خاک های غیر آلی: لای و ماسه ی غیر آلی بر روی لایه ی رس دریایی قرار دارند. این خاک ها خاک های آبرفتی هستند که در این منطقه انباشته شده اند.

خاک های آلی: خاک آلی که در زیر خاک دستی قرار دارد عموما شامل لای آلی می باشد و ممکن است در قسمت هایی دارای ماسه ی ریز و خاک گیاهی نیز باشد. این خاک ها نتیجه ی جزر و مد در موقعیت ساحلی می باشند.

خاک دستی: خاک دستی در مدت زمانی نزدیک تر در محل ایجاد شده است تا سطح منطقه ی شهری بالا آورده شود. ضخامت و ترکیب لایه ی خاک دستی بسیار متغیر بوده. دامنه این تغییرات شامل لای و رس و شن و ماسه می شود. همچنین استحکام و چگالی خاک نیز با توجه به اعداد به دست آمده از SPT متغیر است. تغییرات مشخصات خاک دستی به مشخصات و ویژگی های خاک مرجع وابسته است.

سایر مقاله ها

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

ابزار دقیق در مهندسی ژئوتکنیک (Instruments in geotechnical engineering)

ابزار دقیق در مهندسی ژئوتکنیک (Instruments in geotechnical engineering) ابزار [...]


بیشتر بخوانید