Jet Grouting – Technology, Design and Control

روش جت گروتینگ در سراسر جهان به عنوان ابزاری کاربردی برای حل چندین مشکل ژئوتکنیکی، بسیار رایج شده است. گاهی اوقات، استفاده نامناسب از این روش منجر به نتایج ناموفق می شود و به تبع سبب ایجاد نگرانی هایی در مورد کارایی روش تزریق پر فشار می شود. چرا که بسیار از این موارد ناموفق نیز ناشی از عدم آگاهی در مورد امکانات و محدودیت های موجود در روش جت گروتینگ می باشند.

در واقع، برای مدیریت یک پروژه تزریق پرفشار، داشتن دانش دقیق از روش‌ها و فناوری های مختلف و مهم ‌تر از همه، درک تأثیرات احتمالی جت گروتینگ بر روی خاک ‌های طبیعی مختلف ضروری است. در سال‌های اخیر، مطالعات متعددی در این زمینه صورت گرفته است و از نتایج حاصل از این مطالعات می توان به افزایش قابل توجه دانش در زمینه اندرکنش بین دوغاب و خاک اشاره نمود.

یکی دیگر از مسائلی که در ارائه روش‌های طراحی منطقی و معرفی جت گروتینگ به عنوان یک فناوری بالغ و قابل اعتماد، از اهمیت بالایی برخوردار است موضوع تجزیه و تحلیل سازه های بهسازی شده با جت گروتینگ است که به عبارت دیگر این امر به معنی استفاده از مجموعه های مختلفی از ستون های تزریق پرفشار برای تامین خواسته ژئوتکنیکی مورد نیاز می باشد. نکته ای که می تواند قدری نگران کننده باشد این است که با وجود اینکه راه حل های خوبی در اختیار مهندسین قرار دارد، مهندسین مجرب تمایل دارند تا همچنان بر تجربه خود از پروژه های مختلف تکیه کنند و عمدتاً تصمیم بر اساس تجربه شخصی نوعی روش آزمون و خطا محسوب می شود.

به منظور تلاش برای پر کردن این شکاف ها، این کتاب سعی کرده است تا با هدفی شاید کمی بلند پروازانه مروری بر روش های مهندسی و فعالیت های تحقیقاتی در مورد جت گروتینگ داشته باشد و آن ها را در یک چارچوب منحصر به فرد، پیوسته و سازگار با یکدیگر قرار دهد. برای چنین هدفی، نویسندگان سعی کرده اند مسائل مربوط به تکنولوژی در روش جت گروتینگ، تفسیر مکانیسم های رخ داده در حین تزریق جت، پیش بینی کمی اثرات آن ها، طراحی بهسازی سازه ها با جت گروتینگ و در نهایت رویه های کنترل آن را با نتایج واقعی تزریق به هم گره بزنند.

نویسندگان به خوبی می دانند که ممکن است در رسیدن به اهداف خود برای این کتاب کوتاهی کنند. واضح است که برخی از موضوعات پرداخته شده را می توان بیشتر اصلاح کرد، در حالی که برخی دیگر ممکن است اضافه شوند. علاوه بر این، برخی از راه حل های پیشنهادی ممکن است سوالاتی را ایجاد کنند و نیاز به بحث بیشتر با توجه به روش های طراحی داشته باشند. در نهایت در موارد خاصی نویسندگان به اشکالاتی اشاره کرده اند اما هنوز نتوانسته اند پاسخ مناسبی ارائه دهند. بنابراین، کتاب تکنولوژی، طراحی و کنترل جت گروتینگ ممکن است به عنوان یک اثر در حال پیشرفت در نظر گرفته شود که با تکنیکی همیشه در حال تغییر سر و کار دارد که انتقادات، بحث و مشارکت در آن بسیار مورد استقبال قرار می گیرد و به پر کردن شکاف های احتمالی کمک می کند. نویسندگان خود به خوبی از این حقیقت آگاه هستند که بسته به اقتضای شرایط کتاب ممکن است در برخی فصل ها به همه اهداف مد نظر خود نرسند. اما مانند هر کتاب دیگری با گذشت زمان و دریافت پیشنهادات بهتر امکان اصلاح مطالب و بهبود محتوای کتاب وجود دارد.

محبوبیت روش‌های بهسازی خاک به طور فزاینده ای در مهندسی ژئوتکنیک برای حل مشکلات ساخت‌ و ساز و ارائه راه حل های طراحی جدید افزایش یافته است. در واقع، در سال های اخیر، تحقیقات صنعتی قابل توجهی برای توسعه و اصلاح چندین روش بهسازی زمین انجام شده است. در نتیجه، فناوری‌ ها، مواد و کاربردهای جدید به طور مرتب در بازار پیشنهاد می شوند.

امروزه روش های بهسازی زمین، راهکارهای مهمی در تلاطم راه حل ‌های طراحی مهندسین ژئوتکنیک هستند و تعداد کمی از پروژه ‌های بزرگ، بدون استفاده از حداقل یکی از آن ها انجام می شوند. در واقع، در دسترس بودن چنین فناوری های جدیدی به طور قابل توجهی محدوده کاربرد جایگزین های طراحی را گسترش داده است. تقریباً می توان گفت هر پروژه ای یک مسئله جدید محسوب می شود و پیشرفت و تکامل، همواره سبب می شود تا مهندسین با زوایای پنهان بیشتری از مسائل ژئوتکنیکی آشنا شوند. این امر مثال خوبی است که نشان می دهد همواره تجربیات گذشته نمی تواند به تنهایی کافی باشد. در بسیاری از موارد مسائل بهسازی زمین تنها در مرحله طراحی به طور تقریبی در نظر گرفته می شود و حل آنها تا حد زیادی به پیمانکار متخصص واگذار می شود. در نتیجه، طراح ممکن است تا حدی کنترل کل فرآیند ژئوتکنیکی را از دست بدهد.

چرا یک کتاب در مورد تزریق پرفشار؟

اگرچه ممکن است تزریق پر فشار راهی سریع و آسان برای حل اکثر مشکلات ژئوتکنیکی به نظر برسد، لکن استفاده از این تکنولوژی باید در معرض قضاوت دقیق قرار گیرد. در واقع، یک ارزیابی کامل، در مقایسه با سایر روش ‌های ژئوتکنیکی مرسوم، کمبود مطالعات تجربی دقیق بر روی اثرات جت گروتینگ، که به عنوان ابعاد ستون‌ ها و خواص فیزیکی و مکانیکی آن ها در نظر گرفته شده است، را آشکار می‌کند. نتیجه این است که به عنوان یک قاعده، ویژگی های ستون های حاصل از تزریق پر فشار توسط طراح کم و بیش خود سرانه تعیین می شود و سپس اثرات آن به طور آزمایشی در ابتدای کار، بر اساس نتایج به اصطلاح آزمایش های میدانی بررسی می شود. بدیهی است که چنین فرآیندی عدم اطمینان در مورد سازگاری فرضیات طراحی و ویژگی های واقعی ستون های تزریق شده را به دنبال خواهد داشت. این مسئله همچنین می تواند مسائل اقتصادی و همچنین زمان پروژه را تحت تاثیر قرار دهد.

از طرف دیگر، در برخی از پروژه ها با وجود راه حل های مناسب تر، از جت گروتینگ استفاده شده است و به تبع پروژه را با مشکلات مختلفی مواجه نموده است. این اشتباهات که منشا بسیاری از آن ها عدم آگاهی کامل از این روش است، سبب می شود تا ارزش این روش در مقایسه با سایر روش ها کاهش یابد. برای مدیریت هرچه راحت تر این موارد بهتر است میزان درک و شناخت خواننده نسبت به روش جت گروتینگ و البته اثرات آن بر روی خاک های مختلف افزایش یابد. این موضوع در حقیقت هدف اصلی نویسنده از نوشتن این کتاب است.

بر خلاف نشریات مختلف که غالباً بر روی مزیت ها و البته کاربردهای موفق این روش تاکید داشته اند، این کتاب سعی کرده است تا با دیدی بی طرفانه نسبت به این روش، ضعف های آن را نیز بیان کند. با تکیه بر این موضوع، سعی کرده است تا مروری بر تحقیقات مختلف صورت گرفته در زمینه جت گروتینگ داشته باشد.

در ادامه به طور خلاصه نحوه چینش فصول کتاب تکنولوژی، طراحی و کنترل جت گروتینگ و موضوع هر فصل شرح داده شده است:

فصل اول مقدمه کتاب است که با دیدی کلی به جت گروتینگ نگاه می کند. در فصل 2 نویسنده به طور خاص، با بیان جزئیات روش های مختلف جت گروتینگ مخاطب را با پیشرفت های صورت گرفته در این زمینه آشنا می کند. فصل 3 کتاب به بررسی اندرکنش بین دوغاب و خاک می پردازد و مکانیزم های مختلف و تاثیر آن ها بر روی خاک را مورد بررسی قرار می دهد. فصل 4 گزارشی در مورد نتیجه قابل انتظار از تزریق خاک با جت گروت را و هم چنین مشخصات هندسی ستون ها، خواص مکانیکی و هیرولیکی خاک بهسازی شده ارائه می دهد. در فصل 5 نویسنده به کاربردهای رایج روش تزریق پر فشار اشاره کرده است. تمرکز این فصل بیشتر بر روی بحث آرایش مختلف ستون های جت گروتینگ است. در فصل 6 مقدمه ای بر اصول طراحی این روش بیان گردیده است. در این فصل نویسنده برای مدیریت تغییر پذیری خواص هندسی و مکانیکی ستون ها، راهکار ها و جایگزین هایی را ارائه می دهد. در ادامه، اصول طراحی با جزئیات بیشتر و به شکلی مستقیم در فصل 7 از کتاب تکنولوژی، طراحی و کنترل جت گروتینگ با در نظر گرفتن طرح های مختلف و البته مثال های عددی برای کاربردهای مختلف مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در نهایت نیز در فصل 8 آزمایش ها و روش های موجود برای کنترل پروژه های جت گروتینگ شرح داده شده است.