ایستاسازه
En Ar

خانه - کتابخانه - Evaluation and Guidance Development for Post-Grouted Drilled Shafts for Highways

اصطلاح پست گروتینگ (post-grouting)، تزریق نوک یا تزریق پایه، به انواع روش های مربوط به تزریق دوغاب تحت فشار برای بهبود عملکرد در هنگام بارگذاری محوری فشاری زیر نوک شفت حفاری شده اشاره دارد. اگر چه تقریباً چهار دهه است که در اروپا پست گروتینگ شفت های حفاری شده انجام می شود اما در ایالات متحده کاربرد محدودی از آن وجود دارد. به دنبال تحقیقات انجام شده تحت حمایت وزارت حمل و نقل فلوریدا (FDOT) در اوایل دهه 2000، تغییرات پست گروتینگ در بخش های خصوصی و دولتی ایالات متحده افزایش یافته است. اخیراً تحقیقات دیگری نیز برای سایر بخش های ایالتی حمل و نقل (DOT) انجام شده تا اثربخشی پست گروتینگ برای بهبود عملکرد شفت های حفاری شده به عنوان پی های سازه ای ارزیابی شود.

پست گروتینگ معمولاً با استفاده از یک سیستم دوغاب رسانی که در حین ساخت در یک شفت حفاری شده قرار داده شده است، انجام می شود. سیستم دوغاب رسانی عموماً شامل یک یا چند لوله است که از بالای شفت به دستگاه پخش دوغاب در نوک شفت منتقل می شود. به طور کلی می توان دستگاه های توزیع دوغاب را به دو نوع سیستم های باز یا سیستم های بسته طبقه بندی کرد. سيستم هاي نوع باز سيستم هايي هستند كه در آن ها دوغاب هنگام تزريق در نوك شفت به طور مستقيم با ​​زمين تماس دارد. در سیستم های نوع بسته، گروت در یک محفظه با حجم متغیر قرار دارد و مستقیماً با زمین در تماس نیست. اکثر کاربردهای پس-تزریق شامل تزریق دوغاب سیمان تمیز (به عنوان مثال، سیمان پرتلند و آب) تحت فشار زیر نوک یک شفت حفاری شده برای بهبود سختی و مقاومت اسمی شفت در برابر بارگذاری از بالا به پایین است. در برخی موارد تزریق جانبی شفت های حفاری شده برای بهبود مقاومت جانبی در طول شفت استفاده شده است اما چنین تکنیکی خارج از محدوده کار این گزارش است.

در ایالات متحده، شفت حفاری شده با استفاده از تکنیک مناسب برای شرایط زمین ساخته می شود و بعد از گیرش بتن، دوغاب تحت فشار زیر نوک شفت حفاری شده تزریق می شود. در مواردی که فشار دوغاب در حین تزریق اولیه به «فشار گروت مورد نظر» نرسد، ممکن است تلاش های مکرری برای استفاده از روش «تزریق مرحله ای» انجام شود. هم چنین، پست گروتینگ برای ترمیم شفت های حفاری شده که دارای نقص های ساخت هستند استفاده شده است. در چنین مواردی، دستگاه های مخصوص تزریق در دسترس نیستند و عموماً عملکرد متداول شامل مغزه گیری شفت برای تراز کردن و تزریق قسمت غیرقابل قبول شفت یا تزریق دوغاب در نوک شفت است. ترمیم و اصلاح عیوب شفت حفاری شده از طریق پست گروتینگ خارج از محدوده کار این گزارش است. ادعاها در مورد پست گروتینگ در نوک شفت های حفاری شده عبارت است از:

  • افزایش مقاومت نوک شفت های حفاری شده که در نتیجه باعث کاهش طول طراحی آن می شود.
  • پیش بسیج کردن مقاومت جانبی و نوک یک شفت، پاسخ بار – تغییر شکل آن را سخت می کند.
  • بررسی مقاومت باربری «حد پایین» یک شفت حفاری شده به عنوان تابعی از حداکثر فشار دوغاب تحمل شده.
  • کاهش اثرات و ریسک مربوط به تمیزی کف و شرایط بالقوه «انتهای نرم».

تصور می شود که زمانی که به اندازه کافی تجهیز شده و کنترل به درستی صورت گیرد، فرآیند پست گروتینگ، قابلیت اطمینان بیشتری را در مقایسه با شفت های حفاری شده معمولی (بدون گروت) ایجاد می کند، زیرا این فرآیند نشانه قابل اندازه گیری از عملکرد ارائه می کند.

با وجود مزایای بالقوه پست گروتینگ، نگرانی ها در مورد وابستگی به بهبود عملکرد شفت های حفاری شده پست گروت (PGDS) باقی می ماند. این نگرانی ها به دلایل مختلفی ایجاد می شوند که عبارتند از:

  • عدم اجماع در مورد میزان و تنوع بهسازی که ممکن است از پست گروتینگ مورد انتظار باشد.
  • عدم اجماع در مورد سازوکارهای خاصی که به بهبود عملکرد کمک می کنند.
  • سوالات مربوط به شرایط ژئوتکنیکی مناسب برای پست گروتینگ.
  • عدم وجود الزامات خوب بررسی شده کنترل کیفیت و تضمین کیفیت که توسط سازمان های معتبری مانند اداره بزرگراه فدرال (FHWA) یا انجمن مقامات دولتی بزرگراه و حمل و نقل آمریکا  (AASHTO)  تأسیس یا تأیید شده است.
  • نیاز به ابزارهای بهتر برای پیش بینی فشارهای قابل حصول تزریق در مرحله طراحی، از جمله در نظر گرفتن پتانسیل ترک هیدرولیکی ناشی از تزریق.
  • نگرانی ها در مورد اثرات مخرب بالقوه جابجایی رو به بالا شفت های حفاری شده حین پست گروتینگ و عدم وجود معیارهای تعیین شده برای مقادیر قابل قبول جابجایی های رو به بالا.
  • نگرانی از تبدیل شدن پست گروتینگ به یک بخش معمول در مشخصات به عنوان جایگزینی برای کنترل کیفیت مناسب، حتی در پروژه هایی که به آن نیاز نیست.
  • ایجاد این امکان برای طراحان که پست گروتینگ را به عنوان جایگزینی برای طرح ژئوتکنیکی مناسب تعیین کنند.

کار توصیف شده در این گزارش برای رفع این سوالات و ارائه توصیه هایی برای طراحی و ساخت PGDS انجام شده است. این کار شامل مرور کامل ادبیات موجود، مرور و ارزیابی نتایج آزمایش بار موجود و نمونه های موردی، انجام آزمایش بارگذاری میدانی و مشورت با طراحان و سازندگان با تجربه در زمینه شفت های حفاری شده معمول و پست گروت شده است.

توجه

این سند تحت حمایت اداره‌ی حمل ‌و نقل آمریکا منتشر شده است و هدف از ارائه‌ی آن تبادل اطلاعات است. دولت ایالات متحده آمریکا مسئولیتی در قبال محتوا و استفاده از این سند بر عهده نمی گیرد. این گزارش یک استاندارد، مجموعه الزامات یا قوانین نیست.

دولت ایالات متحده تولیدات یا تولید کنندگانی را تأیید نمی کند و نام های تجاری یا نام تولیدکنندگان فقط به دلیل ضروری بودن در مورد موضوع، در سند حاضر ذکر شده است.

چکیده

هدف از این گزارش ارائه توصیه ای برای طراحی و ساخت مقرون به صرفه شفت های حفاری شده پست گروت شده در کاربردهای مناسب حمل و نقل است. این کار شامل مرور ادبیات فنی موجود و مشورت با کسانی که در حال حاضر درگیر پست گروتینگ، جمع آوری و تفسیر نتایج آزمایش بارگذاری مقیاس کامل در شفت های پست گروت شده و معمولی هستند، بررسی و ارزیابی مکانیسم های انتقال بار و بهبود برای PGDS با استفاده از مدل های عددی، انجام آزمایش های بارگذاری میدانی که به منظور ارزیابی بهبود تنها به دلیل پیش بسیج کردن و توسعه توصیه هایی برای طراحی و ساخت PGDS بر اساس کار جمعی است. این گزارش وضعیت فعلی عملکرد شفت های حفاری شده پست گروت را در ایالات متحده خلاصه می کند، تجزیه و تحلیل ها و ارزیابی های انجام شده برای ارزیابی مکانیسم های بهبود جایگزین برای PGDS را مستند می کند و یافته ها و توصیه هایی را که بر اساس کار انجام شده ارائه شده است، توصیف می کند. این گزارش با توصیه هایی برای کارهای آینده مورد نیاز برای بهبود شیوه های پست گروتینگ برای زیرساخت های حمل و نقل خاتمه می یابد.

اهداف

هدف اولیه از کار توصیف شده در این گزارش توسعه توصیه هایی برای طراحی و ساخت PGDS بود که می تواند به DOT ​​ها و شرکای حمل و نقل دولتی ارائه شود تا استفاده مقرون به صرفه و مناسب از تکنیک های پست گروتینگ ارائه شود.

راهنمای فنی موجود برای شفت های حفاری پس از تزریق

نه FHWA و نه AASHTO روش های طراحی و ساخت توصیه شده ای را برای PGDS تعیین نکرده اند و شیوه فعلی برای کاربردهای بزرگراه عموماً از محل کار تأمین شده توسط FDOT و تجربه به دست آمده از آن زمان استنتاج شده است. با این حال، برخی از شناسایی های PGDS را می توان در اسناد راهنمای کلی تری یافت. در یک سند راهنمای فنی FHWA در مورد طراحی و ساخت پی های شفت حفاری شده، اونیل و ریز (1999) به طور مختصر پست گروتینگ را به عنوان روشی برای جبران تکنیک های ساخت توصیف کردند که منجر به شل شدن خاک های باربر دانه ای شد و باعث پاسخ بار – نشست نرم شد. همچنین، اونیل و ریز برنامه های اصلاحی با استفاده از پست گروتینگ را توضیح می دهند که می تواند برای رفع مشكلات مشکوک در نوك شفت به دلیل مسائل مختلف ساخت مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، در آن زمان استفاده از پست گروتینگ برای انجام کارهای معمول در ایالات متحده بسیار گران به نظر می رسید و تنها برای شرایط بحرانی توصیه می شد. همچنین، اونیل و ریز تأکید می کنند که پست گروتینگ نیاز به تخصص قابل توجهی از طرف پیمانکار دارد و ممکن است در همه موارد موفقیت آمیز نباشد.

مولینز و همکاران (2006) یک روش طراحی برای پیش بینی مقاومت نهایی نوک برای شفت های حفاری شده پست گروت شده در خاک های بدون چسبندگی معرفی کردند. به طور کلی، این روش مبنایی برای طراحی PGDS  در پروژه های بزرگراهی بوده که مقاومت نوک بهبود یافته به حداکثر فشار متحمل دوغاب مربوط می شود. با استفاده از این روش، مقاومت نوک برای یک شفت حفاری شده معمول (تزریق نشده) در یک ضریب ظرفیت نوک (𝑇𝐶𝑀) که برای یک سطح مطلوب جابجایی و فشار دوغاب متحمل ایجاد می شود، ضرب می شود.

در جدیدترین راهنمای فنی FHWA در مورد شفت های حفاری شده (بخشنامه مهندسی ژئوتکنیک 10)، براون و همکاران. (2010) استفاده محدود از پست گروتینگ برای شفت های حفاری شده را که در خاک های بدون چسبندگی (شنی) ایجاد شده است و در آنجا مقاومت جانبی کافی برای ایجاد فشار لازم دوغاب در نوک شفت وجود دارد، توضیح دادند. همچنین، براون و همکاران اظهار داشتند که بعید است که پست گروتینگ بهبود زیادی در مقاومت نوک شفت های حفاری شده در رس ایجاد کند، با این فرض که از شیوه ساخت خوب و کنترل کیفیت برای شفت های معمولی استفاده شود. همچنین، براون و همکاران به این نتیجه رسیدند که پست گروتینگ فایده قابل توجهی برای شفت های حفاری شده در سنگ ندارد، زیرا مقاومت نوک کافی بدون نیاز به پست گروتینگ موجود است.

سایر مقاله ها

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW چیست ؟ (Multichannel Analysis of Surface Waves)

آزمایش تحلیل چند کاناله امواج سطحی یا MASW یکی از [...]


بیشتر بخوانید

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