Soil improvement Prefabricated Vertical Drain Techniques

یکی از رایج ترین روش های اصلاح و بهسازی خاک ها استفاده از زهکش های عمودی همراه با پیش بارگذاری است. در سال 1925، از زهکش های عمودی ماسه ای برای تثبیت خاک در پل خلیج سانفرانسیسکو اوکلند استفاده شد. زهکش های شن و ماسه در سال 1926 در ایالات متحده ثبت اختراع شدند در حالی که زهکش های نواری پیش ساخته در اواخر دهه 1930 در سوئد به ثبت رسید. Kjellman در سال 1948 زهکشی های ساخته شده از چوب و مقوا را معرفی کرد. از آن زمان، پیشرفت های بیشتر منجر به پیدایش زهکش های نواری با هسته های پلاستیکی موج دار شد که توسط فیلترهای ژئوتکستایل احاطه شده بودند. در مجموع می توان گفت که بیش از پنجاه سال است که از زهکش های عمودی برای بهبود رس های نرم استفاده می شود. در ابتدا زهکشی های شن و ماسه به دو روش جابجایی یا غیر جابجایی نصب انجام می شد. چندین سال بحث در مورد مزایا و معایب این روش های نصب سبب تکامل نظریه های زهکشی شده است. پس از مدت کوتاهی انواع زهکش ها از جمله بسیاری از انواع زهکش های پیش ساخته معرفی شدند. با این حال، در طول دو دهه گذشته، زهکش های نواری پیش ساخته عمدتاً به دلیل هزینه رقابتی تولید این زهکش ها و بهبود تجهیزات و روش نصب، شروع به تسلط بر بازار کردند. در حال حاضر بیش از صد نوع زهکش مختلف در بازار موجود است. استفاده از زهکش های شن و ماسه در ژاپن، کره و چین ادامه یافته است زیرا پیمانکاران در تجهیزات گران قیمتی که برای نصب آنها استفاده می شود سرمایه گذاری کرده اند. با این حال، زهکش های نواری پیش ساخته از اواسط دهه 1980 محبوبیت زیادی پیدا کردند و استفاده از آنها عمدتاً به دلیل پیشرفت های گسترده در ماشین آلات نصب و راه اندازی و دانش فنی، از زهکش های شن و ماسه پیشی گرفت. هزینه تولید زهکش ها نیز بسیار مقرون به صرفه و رقابتی شده است.
با توجه به گسترش روز افزون تعداد پروژه هایی که در آن، زمین نیاز به بهسازی دارد، روش های مختلف بهسازی خاک، به ویژه زهکش های قائم مورد توجه کارفرمایان این پروژه ها قرار گرفته اند. از طرفی با توجه به کوتاه شدن دوره قرارداد ها، موضوع سرعت اجرا نیز اهمیت دو چندانی پیدا کرده است. به طور معمول، در زهکش های قائم دستیابی به سرعت 1500 متر در ساعت امری شدنی است. این موضوع سبب شده است تا استفاده از زهکش های قائم نسبت به دیگر روش ها مزیت هایی داشته باشد و به تبع مورد استفاده قرار گیرد.
علاوه بر این، فضای محدود زمین نیز یکی دیگر از چالش هایی است که مانع استفاده از برخی روش ها می شود. در این مورد نیز زهکش های قائم دارای مزیت و برتری می باشند و برای مصارف مختلف نظیر مسکن، پارک ها، توسعه سواحل و بنادر و یا حتی فرودگاه ها که در زمین آنها خاک های ضعیف مانند خاک رس نرم با ظرفیت نشست قابل توجه وجود دارد، می تواند برای بهبود شرایط زمین استفاده شود. زهکشی عمودی اغلب برای تسریع فرآیند تحکیم نصب می شود تا نشست خاک سریع تر رخ دهد. این امر سبب می شود تا امکان توسعه زیرساخت های لازم برای پروژه فراهم شود.
پروژه های بهسازی خاک در بندر تیانجین، بهسازی چانگی شرق، فرودگاه کانسای، فرودگاه هاندا، فرودگاه چک لاپ کوک، احیای اسکله شمالی جاکارتا و فرودگاه اینچئون چند نمونه از پروژه های بهسازی هستند که در آن ها از زهکش های قائم برای بهبود وضعیت خاک استفاده شده است. استفاده گسترده از این روش نیز سبب شده است تا مطالعات گسترده و البته تجربیات ارزشمندی در زمینه زهکش های قائم چه در زمینه نظری و چه در زمینه عملی به دست آید. پیشرفت های صورت گرفته به ویژه در زمینه هایی مانند تعیین مشخصه های طراحی خاک، انجام آزمایش های تضمین کیفیت برای زهکش ها و روش های پایش به خوبی مشهود بوده است.
کتاب روش های زهکشی قائم پیش ساخته در بهسازی خاک ها به معرفی طراحی و اجرای پروژه های بهسازی خاک با استفاده از این زهکش ها می پردازد. طراحی زهکش ها به طور سنتی بر اساس نظریه بارون است که متعاقباً توسط دیگرانی مانند ریچارت و هانسبو اصلاح و ساده شد. هدف این کتاب خلاصه کردن تجربیات عملی و طراحی به دست آمده در دهه گذشته در شرق و جنوب شرق آسیا است. علاوه بر این، این کتاب سعی کرده است تا مهندسانی که قصد اجرای پروژه های بهسازی دارند را به استفاده از زهکش های عمودی ترغیب نماید. نویسنده امیدوار است که توانسته باشد منبعی مناسب و تخصصی برای مهندسان را تهیه و تنظیم کرده باشد به نحوی که آنها بتوانند از آن به عنوان مرجع در پروژه های خود استفاده نمایند. برای تفهیم بهتر مطالب، سعی شده است تا از مثال های متعدد همراه با ذکر مطالعات موردی استفاده شود.
برنامه های رایانه ای متعددی در بازار برای تجزیه و تحلیل فرآیند تحکیم در حضور زهکش های قائم وجود دارد. این برنامه ها نیز نقش قابل توجهی در کمک به مهندسین امر ایفا می کنند. با این وجود، بینش و درک مفهومی از نتایج برنامه ها زمانی رخ می دهد که مهندسین با روند محاسبات و فرضیات آشنا بوده و دید نسبتاً مناسبی نسبت به مسئله داشته باشند. متغیرها و مشخصات مختلفی در رابطه با مواد زهکشی عمودی وجود دارد که در پروژه های مختلف بهسازی خاک استفاده شده است. دیدن این مشخصات بدون درک کامل منطق پشت هر عدد فرض شده برای آنها، می تواند در پروژه های آتی دردسر ساز شود. کتاب روش های زهکشی قائم پیش ساخته در بهسازی خاک ها سعی کرده است تا در این زمینه با ذکر روندهای محاسباتی و نظریه های حاکم بر مسئله با ذکر مثال های عملی به مهندسان کمک نماید. علاوه بر این آزمون های آزمایشگاهی و برجای مختلفی نیز وجود دارد که می تواند در انتخاب هر چه مناسب تر مشخصه های تاثیر گذار در طراحی زهکش های قائم کمک نماید. اغلب، هنگامی که متغیر با روش های مختلف تعیین می شود، مقادیر متفاوتی برای یک متغیر به دست می آید. در این کتاب، منطق حاکم بر دلایل هر یک از الزامات زهکشی عمودی توضیح و شرح داده شده است. مجموعه ای از آزمایش های مختلف در این زمینه به همراه ذکر روش و دستگاه های مورد نیاز در فصل هایی از کتاب ارائه گردیده است تا خواننده آشنایی خوبی نسبت به آنها به دست آورد.
این کتاب از هشت فصل تشکیل شده است. فصل 2 نظریه تحکیم به عنوان یکی از پایه ای ترین مبانی ذکر شده است. محاسبات و روش های طراحی، از جمله چندین روش محاسباتی مبتنی بر برنامه های محاسبات عددی مورد بحث قرار گرفته است. رفتار تحکیمی رایج در رس نرم و مشخصه های اساسی خاک حاکم بر مسئله تحکیم در فصل 3 مورد بحث قرار گرفته است. در همان فصل، روش های آزمایشگاهی و برجا که برای تعیین مشخصه های خاک مربوطه استفاده می شود به طور خلاصه توضیح داده شده است. محاسن و کاستی های هر روش برجسته شده و روش های مختلف با هم مقایسه می شوند. ویژگی های زهکش های عمودی پیش ساخته، عواملی که کیفیت زهکش های عمودی را کنترل می کنند و آزمایش های کنترل کیفیت در فصل 4 به تفصیل توضیح داده شده است. بخش های باقی مانده کتاب به جنبه های اجرایی می پردازد. اجرای پروژه های بهسازی خاک که از زهکش های عمودی استفاده می کنند در فصل 5 مورد بحث قرار گرفته است. برای کنترل مشکلات ژئوتکنیکی در یک فرآیند قابل مدیریت، نیاز به ابزارهای ژئوتکنیکی است و موارد زیر باید در طول فرآیند احیا و اصلاح خاک اندازه گیری شوند:

الف) اندازه گیری رفتار زمین در طول ساخت و ساز برای کنترل فرآیند ساخت
ب) نظارت بر عملکرد زمین در حین بارگیری، تخلیه و فرآیند اصلاح خاک

شیوه های ابزارگذاری دقیق، پایش و ارزیابی عملکرد زهکش های قائم نیز در فصل های 6 و 7 ارائه شده است. سه مطالعه موردی در شرق آسیا نیز در فصل پایانی کتاب مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.
در مجموع یک رویکرد کلی نگر برای اجرای زهکش های عمودی برای بهسازی خاک های نرم مورد نیاز است. روش‌ های طراحی پیشنهادی باید همراه با مشاهدات میدانی دقیق و تفسیر داده های به دست آمده از آزمایش‌ های برجا و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گیرند. باید به تحقیقات و ارزیابی های محلی از شرایط خاک و روش های اجرا شده در پروژه های مشابه پیشین در آن منطقه توجه شود. تفسیر معقول از معیارهای پذیرش اصلاح خاک و تضمین کیفیت زهکش ها ملاحظات مهمی هستند که اهمیت شایانی در پیشبرد پروژه دارد. مانند تمام پروژه های عمرانی، یک رابطه کاری خوب بین مهندسان ناظر و پیمانکارانی که مسئولیت نصب زهکش ها را بر عهده دارند برای اطمینان از موفقیت نهایی پروژه ضروری است.