زهکشی و آب بندی در گودبرداری چیست؟ (Drainage- Dewatering & Waterproofing)

یکی از چالش های بزرگ مهندسی عمران مجاورت آب با سازه های مهندسی است. برای رفع این مشکل آب را باید از محل ساخت سازه ها دور کنیم تا بعد از ساخت سازه، آب به آنها نفوذ نکند. هدایت و دور کردن آب از محل ساخت سازه را اصطلاحاً زهکشی می گویند. زهکشی در لغت به معنی “خشکاندن آبی که از زمین یا از سنگ تراوش می کند” می باشد. معمولاً زهکشی، جلوگیری از نزدیک شدن آب به کف گود و دیواره های گود و آب بندی جلوگیری از ورود آب به کف گود و دیواره های گود را گویند.

روش الکترو اسمز جهت زهکشی

جهت رفع مشکل تأمین پارکینگ در سازه های بلند، تخریب و خاکبرداری و گودبرداری عمیق امری اجتناب ناپذیر است. غالباً هنگام پایدارسازی گودبرداری عمیق امکان برخورد به مسائل و مشکلات زیر وجود دارد:

• سفره‎‌ های آب زیرزمینی
• مجاورت با خاک‌ های نیمه اشباع و اشباع
• شرایط شیمیایی مهاجم

این مشکلات باعث آسیب های جدی از قبیل

• تراوش آب به داخل سازه
• نشست زمین و تخریب پی ها (شالوده یا فونداسیون ‎ها) و اسکلت سازه
• خوردگی فولاد و بتن در اثر وجود سولفات یا کلر و حتی پدیده کربناسیون
• افزایش زمان انجام و هزینه پروژه
• تخریب پیشانی خاکی گود
• کاهش ظرفیت باربری پی خاک زیر شالوده (فونداسیون)
• ریزش گمانه های حفاری شده
• مشکلات جانبی در حین اجرای شاتکریت و یا مشکلات اجرایی مثل گیر افتادن ماشین آلات

برخی ازمشکلات و آسیب های وجود آب در پروژه های عمرانی

تاریخچه زهکشی

از گذشته تاکنون روش های مختلفی مثل ایزوگام یا قیرگونی جهت زهکشی و آب بندی گودها استفاده می شده است. ولی به علت:

• بررسی آسیب پذیری این محصولات در برابر شرایط محیطی
• عدم اطمینان از نحوه عملکرد آنها در بلند مدت (عمر این عایق رطوبتی کوتاه بوده و پس از حدود ۵ سال دچار ترک‌خوردگی می شود)

سبب گردیده که امروزه این روش ها کمتر مورد استفاده قرار گرفته و روش های جایگزین و قاعدتاً بهتری برای زهکشی و آب بندی گود ساختمانی استفاده شود.

روش های مختلف زهکشی

1) پمپ از چاهک (Sump Pumping)

راحت ترین روش زهکشی کف گود، روش پمپ از چاهک می باشد که با جمع آوری آب در یک چاهک (که معمولاً در گوشه ای از زمین تعبیه می گردد) و پمپ کردن آن به خارج از گود انجام می گردد.

روش پمپ از چاهک جهت زهکشی کف گود

2) چاه عمیق (Deepwell)

این روش متشکل از تعدادی میله (چاه) با پمپ غوطه ور می باشد. آب از هر یک از میله ها به سمت بالا پمپ شده و با جوی یا لوله هایی به نقطه ای خارج از پروژه هدایت می گردد.

3) سامانه چاهک ها (Well Point System)

مجموعه ای از چاه با قطر کم (چاهک) که به یک لوله در بالا متصل هستند و این لوله در انتها به پمپ وصل می باشد که توسط این پمپ، تراز آب در چاهک ها پایین می آید.

زهکشی کف گود توسط اتصال چاهک ها و پمپ آب آنها

4) هدایتگر (Educators)

در خاک های با نفوذپذیری کم با استفاده از ایجاد خلأ در هر چاهک، آب از کف گود دور نگه داشته می شود.

زهکشی کف گود با استفاده از ایجاد خلأ در چاهک ها

5) چاهک های خلأ (Vacuum Wells)

این روش از روش چاه عمیق (روش 2) اقتباس گردیده است. آب توسط پمپ های غوطه ور، پمپ می گردد و قدرت پمپ ها توسط پمپ های خلأ بالای چاهک ها ایجاد می گردد.

6) چاهک های افقی (Horizontal Wells)

در این روش از لوله های افقی سوراخ دار منعطف استفاده شده است که توسط دستگاه مخصوصی نصب گردیده است.

روش چاهک های افقی جهت زهکشی کف گود

روش های دیگری برای زهکشی وجود دارد که کمتر استفاده می گردد:

7) چاهک های کمکی (Relief Wells) 

روش چاهک های کمکی جهت زهکشی کف گود

8) پر کردن مصنوعی (Artificial recharge)

روش پر کردن مصنوعی جهت زهکشی کف گود

9) زهکشی لوله ای (Siphon drains)

10) تحکیم شیمیایی خاک (Chemical Consolidation of Soil)

11) زهکش ماسه ای (Dewatering by Constructing Sand Drains)

روش زهکش ماسه ای جهت زهکشی کف گود

12) یخ زدگی (Dewatering by Freezing Process)

13) الکترو اسمز (Dewatering by Electro-Osmosis) 

روش الکترو اسمز جهت زهکشی

روش های مختلف آب بندی دیواره گود

1) روش آب بند غشائی با محصولات ژئوسنتتیک

در این روش یک پرده آب‎ بند بین سازه و محیط پیرامونی با استفاده از لایه های آب بند غشایی ژئوسنتتیک نظیر ژئوممبران، جی سی ال (GCL) و … ایجاد می گردد. ضخامت لایه بر اساس فشار هیدرواستاتیک آب محاسبه می گردد. چند مورد از محصولات ژئوسنتتیکی مناسب آب بندی غشایی را می توان به صورت زیر نام برد:

• ورق های ژئوممبران با خاصیت آب بندی با ضخامت های مختلف نظیر PVC/ VLDPE / HDPE/ LLDPE
• ورق جی سی ال (GCL) بنتونیتی با خاصیت آب بندی
• ورق دیمپلد شیت شانه تخم مرغی (Dimpled sheet) با خاصیت زهکشی و هدایت آب
• ژئوتکستایل ها با خاصیت زهکشی و هدایت آب و محافظت از ژئوممبران ها

در هر پروژه بر اساس کارایی و ویژگی های محصولات ژئوسنتتیکی، از یک محصول و یا ترکیبی از انواع مختلف محصولات ژئوسنتتیکی جهت آب بندی و زهکشی دیواره ‎های گود و سازه‎ های زیرزمینی استفاده می گردد.

2) روش آب بندی با استفاده از اعضای سازه ای (بتن نفوذ ناپذیر)

روش های مختلف پایدارسازی گود دو رویکرد متفاوت نسبت به آب بندی دارند:

• پایدارسازی با قابلیت آب بندی: دیوار دیافراگمی آب بند، سپر کوبی (شیت پایل) و …
• پایدارسازی بدون قابلیت آب بندی: میخ کوبی، شمع کوبی و …

در روش های پایدارسازی غیر آب بند با فرض بالاتر بودن تراز آب از تراز کف گود، غالباً لازم است شالوده و دیوار حائل به صورت آب بند اجرا گردد.

جهت آب بند کردن بتن به کار رفته در شالوده و دیوار حائل، دو نکته حائز اهمیت است:

1) کیفیت بتن

از عوامل مؤثر بر کیفیت بتن ریزی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• کنترل و کاهش نسبت آب به سیمان (W/C)
• طرح اختلاط مناسب
• استفاده از مصالح با دانه بندی پیوسته و درصد فیلتر مطلوب
• کنترل اسلامپ مناسب برای بتن
• استفاده از سیمان با کیفیت مناسب

2) مواد افزودنی

مواد افزودنی با کاهش منافذ مویینه و ترک های بتن منجر به آب بند شدن بتن می گردند. چند مورد از افزودنی های مناسب، جهت آب بند کردن بتن در زیر ارائه می گردد:

• انواع کاهنده های آب و فوق روان کننده های بتن
• دوغاب و ژل میکروسیلیس
• کریستال شونده های حجمی بتن

نحوه آب بند کردن بتن

لازم به ذکر است که به منظور آب بندی کامل سازه موارد زیر نیز حائز اهمیت می باشد:

• نصب صحیح و اصولی واتر استاپ ها
• شلنگ تزریق در درزهای اجرایی
• طراحی مناسب قطع بتن ها
• کنترل های لازم در آرماتور بندی و قالب بندی
• انتخاب روش بتن ریزی مناسب به منظور جلوگیری از درز سرد