انواع خاک های مسئله دار، یکی از مشکلات اساسی در پروژه‌های عمرانی هستند که آنها را با پیچیدگی های فنی و مهندسی زیادی روبه‌رو می‌کند. این موضوعات شامل ریزش و یا ترک‌خوردگی ساختمان‌ها، نشست ناهمگون ساختمان و بالا آمدن سطح آب زیرزمینی در نقاط پست بوده که ممکن است به دلیل ایجاد تورم ساختگاه، موجب مشکلاتی برای پی ساختمان‌ها گردند.
علاوه بر این، روانگرایی خاک در زمان زلزله و استقرار شهرک‌ها بر روی خاک‌های مسئله‌دار نیز باعث مشکلات زیادی شده که همین امر اهمیت اطلاع از ویژگی‌های زمین‌شناسی و مطالعات ژئوتکنیکی منطقه را اجتناب‌ناپذیر می‌کند.
در دهه‌های اخیر، با افزایش جمعیت و تقاضای بیشتر برای مسکن و توسعه صنعت ساختمان، ساخت‌وساز در شهرهای بزرگ بدون رعایت مسائل زمین‌شناسی و ژئوتکنیکی، باعث مشکلات فنی و مهندسی زیادی شده است. خاک‌های مسئله‌دار به‌عنوان یکی از مهم‌ترین این مشکلات مطرح هستند. درواقع این خاک‌ها به‌طورکلی به انواعی گفته می‌شود که احداث سازه بر روی آنها مطمئن نیست و همچنین تحت تأثیر شرایط آب و هوایی قرار دارند. این خاک‌ها در انواع مختلفی در طبیعت یافت می‌شوند که در ادامه به بررسی برخی از آنها می‌پردازیم.
خاک متورم شونده
خاک‌های متورم شونده، از دیدگاه فیزیکی و شیمیایی، به خاک‌هایی گفته می‌شوند که به دلیل جذب آب، حجیم شده و اصطلاحاً به حالت متورم درآمده‌اند. در تعریف، تورم به معنی واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی بین خاک و محیط است که میزان آن، به‌شدت نیروهای جاذبه و دافعه فیزیکی و شیمیایی بستگی دارد. همچنین، میزان تورم خاک به نوع کانی‌های رسی و پیوند مولکولی موجود در آن نیز وابسته است.
ویژگی‌های خاک متورم شونده
ویژگی متورم شدن خاک، در طراحی و اجرای پروژه‌های عمرانی و مهندسی به‌عنوان یک عامل مهم برای ارزیابی و کنترل پدیده‌های مرتبط با حجم و تورم خاک اهمیت دارند.
در حال حاضر کانی‌های مونتموریلونیت نسبت به ایلیت، کائولینیت و سایر انواع آنها، به‌عنوان نوعی از کانی‌های رس که به‌شدت متورم شونده هستند، شناخته می‌شوند. این مدل‌ها در پدیده تورم نقش بسزایی ایفا کرده و ازنظر ساختمان توده رس، ساختمان شبکه بلوری و ظرفیت تبادل کاتیونی، به‌عنوان مهم‌ترین عوامل در این پدیده تأثیرگذار هستند.
هر چه ذرات خاک بیشتر و چگال‌تر باشند، پتانسیل تورم‌پذیری آنها افزایش می‌یابد. فشار ناشی از تورم خاک‌ها ممکن است به خرابی کامل ساختمان‌های سبک، ازجمله پوشش کانال‌های آبیاری، کف سازه‌ها و جاده‌ها، منجر شود. این مسئله نشان‌دهنده اهمیت بررسی دقیق و مدیریت صحیح خواص و ویژگی‌های خاک‌های متورم شونده در طراحی و اجرای پروژه‌های عمرانی است.
همچنین خاک‌های متورم شونده به‌شدت به تغییرات رطوبتی حساس هستند. این موضوع باعث می‌شود که با جذب رطوبت از منابع مختلف مانند آب تحت‌الارضی و نشتی و یا حتی رطوبت ناشی از آبیاری گل و گیاه‌های اطراف سازه، به‌سرعت متورم شوند. این خصوصیت، با توجه به سربار کم سازه‌های سبک، می‌تواند به بالا آمدن پوشش کف، ایجاد ترک در کف گودال‌ها و دیوارهای ساختمان، بروز ترک در جدارهای کانال‌ها و پوشش آسفالتی جاده‌ها، منجر گردد.
در مواردی که نیروی تورم زیاد نباشد، ممکن است باعث ایجاد ترک و شکستگی شود که با گذر زمان و عدم نگهداری و ترمیم صحیح، به آسیب دائمی در سیستم ختم می‌شود. به همین دلیل، در طراحی و اجرای سازه‌ها، مدیریت دقیق و کنترل تغییرات رطوبتی در خاک‌های متورم شونده، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
راه‌های بهسازی خاک متورم شونده
بهسازی خاک‌های متورم شونده از اهمیت بسیاری برخوردار است و درصورتی‌که خاک موردنظر در دسته‌ی خاک‌های آماسی قرار گیرد، اقدام به بهسازی آن ضروری می‌شود. عدم انجام بهسازی با استفاده از روش‌های مناسب ممکن است باعث تخریب سازه‌های قرار گرفته روی آن گردد.
روش‌های مختلف بهبود خواص خاک‌های متورم شونده، شامل استفاده از پایدار کننده‌های شیمیایی، تعویض خاک متورم شده زیر فونداسیون، استفاده از عایق‌های رطوبتی، پیش رطوبت دهی به خاک، اعمال تراکم با غلتک، ساخت سازه انعطاف‌پذیر به‌جای سازه‌های صلب روی خاک و احداث شمع روی خاک برای تسلیح و تقویت آن می‌باشند. این روش‌ها با هدف بهبود خاک و افزایش پایداری سازه‌های قرار گرفته روی آن صورت می‌گیرد.
خاک واگرا
یکی از انواع خاک های مسئله دار، نوع واگرا هستند. واگرایی، یک پدیده فرسایشی است که در آن خاک‌های رسی، در کنار آب، چسبندگی خود را ازدست‌داده و یکدیگر را دفع می‌کنند. اصلی‌ترین عامل مؤثر در ایجاد فرسایش رس‌ها به علت پدیده واگرایی، فزونی نیروی دافعه بین ذرات و غلبه آن بر نیروی جاذبه است. بر اساس تحقیقات انجام شده، یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در پدیده واگرایی، غلظت یون سدیم در آب منفذی خاک و تک‌ظرفیتی بودن کاتیون است.
خاک‌های حاوی کلسیم، منیزیم و آلومینیوم به دلیل بیشتر بودن ظرفیت کاتیون‌ها و کاهش نیروی دافعه واگرا، معمولاً تحت تأثیر این پدیده نیستند. این موضوع حتی در خاک‌های غیر چسبنده ریز هم رخ می‌دهد، اما با این تفاوت که در ماسه و سیلت، ناشی از پدیده‌های مکانیکی است، درحالی‌که در خاک‌های رسی، به دلیل تغییرات فیزیکی-شیمیایی خاک، به وجود می‌آید. این درک از واگرایی اهمیت آن را در مطالعات مرتبط با فرسایش و رفتار خاکی تأیید می‌کند.
معمولاً، فرم اصلی خسارت در سازه‌های بنیان‌گذاری شده بر روی خاک‌های واگرا، به دلیل فرسایش و مهاجرت فزونی ذرات خاک از زیر بستر سازه، ناشی می‌شود. این فرآیند می‌تواند به خالی شدن پشت پوشش‌های سخت و خرد شدن قطعات بتنی، فونداسیون سازه یا سایر پوشش‌های مقاوم، انجام پذیرد.
عدم وجود تکیه‌گاه مناسب به‌عنوان یکی از عوامل اصلی در این خسارت‌ها، مطرح است. ایجاد فضاهای بزرگ به علت فرسایش خاک واگرا و بروز نشست‌های ناهمسان، باعث تشکیل ترک‌خوردگی شدید در سازه شده که در جهات مختلف ایجاد می‌گردد. این ناهمسانی‌ها می‌توانند به شکل قابل‌توجهی از پایداری و کارایی سازه‌ها کاسته و نیاز به ترمیم و تقویت جدی را برای بازسازی و بهسازی سازه‌ها ایجاد کنند.
خاک رمبنده از انواع خاک های مسئله دار
پدیده رمبندگی فرایندی است که در آن، به علت جذب آب توسط ذرات خاک، نیروهای مولکولی بین ذرات به‌وسیله مکانیزم‌های مختلفی چون نرم شدگی، از بین رفتن نیروی موئینگی بین ذرات، حذف نیروی مکش به دلیل اشباع شدن، یا افزایش تنش برشی نسبت به مقاومت از بین می‌روند. نتیجه این فرآیند، فروپاشی ناگهانی و تخریب ساختمان طبیعی خاک است. این پدیده مربوط به خاک‌هایی است که ساختار متخلخل داشته و ذرات آنها اتصالات ضعیفی دارند.
به‌طور خاص خاک‌های سیلتی و ماسه با ساختار لانه زنبوری و قطر کمتر از ۰٫۰۲ میلی‌متر و بیشتر از ۰٫۰۰۲ میلی‌متر دارای این ویژگی هستند. باد، منبع اصلی تشکیل خاک‌های رمبنده در مناطق خشک و نیمه‌خشک محسوب می‌شود.
خسارت‌های ناشی از رمبندگی در سازه‌ها، عمدتاً به دلیل جریان یافتن آب و اشباع شدن بستر خاک رخ می‌دهد و معمولاً به‌صورت نشست بستر و ترک‌خوردگی بی‌نظم در پوشش‌های بتنی، سطوح سخت کف و دیوارها و سازه‌های دیگر ظاهر می‌شود. نشست ناگهانی و قابل‌توجه در کف سازه، به‌عنوان نمایش‌های احتمالی حضور خاک رمبنده در بستر، در نظر گرفته می‌شود.
این خسارات معمولاً باعث نقصان جدی در ساختار سازه و کاهش پایداری و کارایی آن می‌گردند. به همین دلایل، اهمیت مانیتورینگ و بررسی دقیق وضعیت خاک و بستر سازه‌ها در مواجهه با انواع خاک های مسئله دار توصیه می‌شود.
مثالی از خاک رمبنده
به‌عنوان‌مثال، یکی از چالش‌هایی که در فرایند ساخت و گسترش ناحیه شهری و خطوط حمل‌ونقل در استان یزد ایجاد شده، وجود گسیختگی‌های متعدد در سطح زمین در مناطق میان شهرهای یزد و اردکان است. گسیختگی‌ها به شکل نشست و ترک‌های بزرگ در سطح جاده‌ها، ساختمان‌های مسکونی و اداری، شکستن لوله‌های آب‌رسانی و سوخت‌رسانی، خلوت شدن دکل‌های انتقال برق و ترک‌های باز در زمین‌های کشاورزی، آشکار است.
بررسی‌ها نشان می‌دهد که سیلت به‌عنوان بخش اصلی خاک یزد- اردکان به‌طور عمده باد درفتی بوده و با داشتن مواد چسباننده، نمکی و رس‌های موجود، ساختمان خاک را تشکیل می‌دهند.
نتایج آزمایش‌ها گویای این موضوع است که نفوذپذیری خاک در منطقه بسیار بیشتر از خاک‌های ریزدانه مشابه بوده و خاک‌ها به‌سرعت در آب متلاشی می‌شوند. همچنین در آزمایش‌های تعیین رمبندگی مشخص شده است که در بیشتر موارد، خاک منطقه رمبنده بوده و باعث شکسته شدن لوله‌های آب به دلیل نشت آب یا درنشست اطراف چاه‌های منطقه شده و به‌راحتی باعث فرسایش آن در حاشیه‌های مختلف آب می‌گردد.
لازم به ذکر است که میزان بارندگی در دشت یزد-اردکان در حدود ۶۱ میلی‌متر در سال بوده که به‌صورت چند رگبار شدید حاصل می‌شود. در شرایط خاص دشت‌هایی مانند یزد-اردکان، به دلیل جریان‌های ناشی از بارندگی با شیب کم، آب‌ها ممکن است به‌صورت محلی جمع شده و به شکل استخرها و مانداب‌های طبیعی در طی یک دوره زمانی نسبتاً طولانی تبخیر شوند.
روشن است که در صورت پیدا کردن مسیرها یا حفره‌های پیوسته برای جریان‌های سطحی، مستقیماً به جریان آب زیرزمینی خواهند پیوست. در مسیر حرکت خود، آب به عمق ساختمان خاک وارد شده و به دلیل حل شدن مواد نمکی، خاک را به هم می‌زند و ترک‌های موجود در آن را افزایش می‌دهد.
هر یک از این ترک‌ها در بارندگی‌های آتی به‌عنوان زهکش عمل کرده و فرسایش را در بارندگی‌های بعدی افزایش می‌دهند.
خاک انحلال‌پذیر
وجود مواد قابل انحلال مانند نمک طعام و گچ در تماس با آب، باعث می‌شود که این مواد، حل شده و بخشی از ذرات جامد در توده خاک با انحلال خارج شوند. این پدیده در صورت ادامه، ممکن است تخلخل و پوکی خاک را افزایش داده و درنهایت با ایجاد نشست‌های چشم‌گیر، به تخریب ساختمان خاک و فروپاشی آن منجر گردد.
یکی از مشکلات دیگر این است که انحلال و خروج ذرات جامد گچ، باعث جایگزینی آن با ذرات آب و درنتیجه افزایش رطوبت خاک می‌شود. این امر نهایتاً باعث کاهش مقاومت برشی خاک خواهد شد.
این خاک‌ها ممکن است در شرایط عادی (خشک) مقاومت و خصوصیات مکانیکی مطلوبی داشته باشند تا جایی که به نظر، برخی قابلیت استفاده در پروژه‌های عمرانی را نیز دارند؛ اما در اکثر موارد، در مواجهه با رطوبت به دلیل آبدوستی بیشتر خاک‌های شور نسبت به خاک‌های رسی معمولی، مقاومت آنها به‌طور چشم‌گیری کاهش می‌یابد و حتی در مقابل بارهای بسیار کوچک نیز ممکن است فروریزش رخ دهد؛ بنابراین، به مقاومت ظاهری این خاک‌ها در حالت خشک نمی‌توان اطمینان کرد.
فرآیند شستشوی گچ از خاک یک پدیده چندجانبه و وابسته به عوامل متعدد است. مواردی چون بافت خاک، نفوذپذیری، اندازه و شکل ذرات گچ، توزیع ذرات گچ در خاک، سطح مخصوص ذرات و شیب هیدرولیکی اعمال شده، تأثیرات قابل‌توجهی در فرآیند شستشو این ماده دارند. تاکنون، نظرات متفاوت و ضد نقیضی درباره درصد گچ موجود در خاک و تأثیر آن بر وقوع خسارت ارائه شده است.
خسارات ناشی از شستشوی گچ یا مواد قابل انحلال دیگر از خاک، شامل ایجاد حفره‌ها یا نشست در بستر خاکی، تخریب پوشش بستر و دال و ایجاد ترک و نشست در سازه هستند. این پدیده چندوجهی نشان‌دهنده پیچیدگی و تأثیرگذاری متغیرهای مختلف در فرآیند شستشوی گچ از خاک است.
خاک دستی یکی دیگر از انواع خاک های مسئله دار
خاک دستی یکی از انواع خاک های مسئله دار بوده که به‌طور عمده از بقایای تخریب ساختمان‌های قدیمی یا خاک حاصل از گودبرداری‌ها به وجود می‌آیند و در بیشتر موارد شامل زباله و مواد زائد نیز می‌شوند.
احداث ساختمان بر روی این خاک‌ها به‌هیچ‌عنوان توصیه نمی‌گردد، زیرا مشخصات مکانیکی آنها قابل‌اعتماد نیست. مهم‌ترین مشخصات این خاک‌ها شامل سستی و ریزش زیاد و وجود مواد زائد و غیرطبیعی است. تشخیص این دسته از خاک‌ها به هنگام حفاری با گمانه ماشینی چالش‌برانگیز بوده و معمولاً از چاهک دستی برای شناسایی استفاده می‌شود.
خاک خورنده
خاک خورنده، نوعی از خاک است که به دلیل وجود مواد شیمیایی خاص، بر روی فلزات درون خود تأثیر گذاشته و ضخامت آنها را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. یکی از فلزاتی که معمولاً در خاک‌ها وجود دارد، لوله‌ها و تأسیسات ساختمانی هستند. زمانی که این لوله‌ها در خاک‌های خورنده جا‌گذاشته می‌شوند، جداره آنها، به‌مرورزمان نازک‌تر شده و در نهایت سوراخ می‌گردند.
این سوراخ شدن لوله‌های تأسیساتی، می‌تواند به خسارات جدی منجر شود. خاک‌های خورنده دارای ویژگی‌های قلیایی بوده و میزان PH در آنها بالاست. همچنین به دلیل بالا بودن غلظت املاح سولفات و کلر در این خاک‌ها، آزمایش‌های شیمیایی این مواد، برای تشخیص خورندگی خاک، کافی است. این خصوصیت خاک‌های خورنده در ایران عمدتاً در استان‌های ساحلی مشاهده می‌شود.
برای حل مشکل خورندگی خاک، دو راه‌حل وجود دارد؛ الف(استفاده از سیمان ضد سولفات برای ساخت سازه‌های که مستقیماً در جوار خاک های خورنده هستند. ب) محافظت از لوله‌ها و تأسیسات فلزی با استفاده از قیرگونی.
روش های بهسازی خاک های مسئله دار
در حال حاضر، علم ژئوتکنیک با تکیه‌بر تجربیات چند صدساله خود، امکان اجرای متعدد پروژه‌های عظیم را به وجود آورده است. یکی از جنبه‌های اساسی این پیشرفت، انجام پروژه‌های عمرانی بر روی انواع خاک های مسئله دار بوده و بهسازی خاک به‌عنوان یک روش نوین برای ایجاد بستری مناسب جهت اجرا معرفی می‌شود.
درواقع ارتقاء شرایط ژئوتکنیکی خاک، با توجه به شرایط خاص پروژه و به‌صورت کنترل شده، به بهسازی خاک معروف است. این بهسازی درنهایت منجر به کاهش هزینه و زمان اجرا و افزایش طول عمر بهره‌برداری می‌گردد. ازجمله روش‌های کاربردی و مؤثر در بهسازی خاک، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
بهسازی به روش تزریق
بهسازی خاک با استفاده از روش تزریق یکی از راه‌های کارآمد برای ارتقاء خواص خاک به‌منظور افزایش ظرفیت باربری، تقویت مقاومت بارگذاری جانبی شمع‌ها و جلوگیری از نشت آب و نشست در سازه‌ها است. در این روش ابتدا چاله‌هایی در خاک به فواصل مشخص ایجاد شده و در این فضا فرآیند تزریق دوغاب با اعمال فشار و سرعت بالا انجام می‌شود. این روش به‌عنوان یک رویکرد پرهزینه محسوب شده و در شرایط خاصی برای بهسازی خاک به کار می‌رود. روش‌های تزریق به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
تزریق تراکمی در خاک
در این تکنیک بهسازی خاک، ابتدا دوغاب با ویسکوزیته و فشار زیاد به مراحل مختلف تزریق می‌شود. طی این فرایند، حباب‌هایی در دوغاب تشکیل شده که منجر به جابه‌جایی خاک و افزایش چگالی آن می‌گردد. این روش، به‌خصوص برای بهسازی خاک در محیط‌های کارستی و همچنین خاک‌های بسیار نرم و فروریزشی با ساختار ماسه‌ای و ریزدانه‌ای، کاربرد بیشتری دارد.
تزریق نفوذی در خاک
روش تزریق نفوذی، یکی از قدیمی‌ترین و مؤثرترین روش‌های تزریق در خاک های مشکل دار است. هدف اصلی آن کاهش نفوذپذیری، کنترل جریان آب زیرزمینی، ایجاد توده منسجم و افزایش مقاومت خاک است. در این متد، از دوغاب با حداقل فشار و بدون ایجاد اختلال در ساختار خاک یا سنگ، برای پر کردن درزها، شکاف‌ها و فضاهای خالی در خاک‌ها، استفاده می‌شود. تزریق نفوذی نسبت به سایر روش‌های تزریق، گران‌تر بوده و معمولاً در خاک‌هایی با نیاز به افزایش چسبندگی یا در برخی خاک‌های درشت‌دانه، اجرا می‌گردد.
تزریق جت گروتینگ در خاک
در روش جت گروتینگ که به‌منظور افزایش کیفیت و خصوصیات خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد، پس از انجام حفاری به عمق موردنظر، با استفاده از جت‌های تعبیه‌شده در انتهای سیستم حفاری، آب یا دوغاب با فشار زیاد وارد خاک می‌شود. هم‌زمان با چرخش جت و خروج آن به سطح، یک ستون از خاک اصلاح‌شده به وجود می‌آید.
تزریق شکست هیدرولیکی در خاک
با هدف فشرده‌سازی و تقویت زمین و به‌منظور دستیابی به حفراتی که به‌سختی قابل‌دسترسی هستند، از این تکنیک استفاده می‌شود. هنگامی‌که فشار تزریق بزرگ‌تر از مقاومت کششی خاک یا سنگ باشد، این فرآیند منجر به شکست هیدرولیکی، گسیختگی و تشکیل ترک شده و به‌سرعت، دوغاب به داخل ناحیه ترک‌خورده نفوذ خواهد کرد. استفاده از این روش در شرایطی مناسب است که تخریب ساختار خاک و جابه‌جایی تحت‌فشار تزریق در سطح زمین به مشکل خورده باشد.
در نظر داشته باشید که عمدتاً در فرآیند تزریق در مناطق شنی و ماسه‌ای، از موادی مانند دوغاب سیمان پرتلند، کانی رس و رزین‌ها بهره می‌برند. بااین‌حال، انتخاب نوع ماده تزریقی و تعیین غلظت آن، به عواملی چون اقتصاد، عمق عملیاتی پروژه و انواع خاک های مسئله دار بستگی دارد. این تصمیمات به‌منظور بهینه‌سازی فرآیند و افزایش کارایی اجرای پروژه صورت می‌گیرند.
بهسازی به روش میکرپایل
استفاده از میکروپایل یکی از روش‌های پیشرفته بهسازی خاک است که به نام روش ریز شمع هم شناخته می‌شود. این تکنیک، با اضافه کردن میکروپایل به‌عنوان یک عضو باربر، علاوه بر افزایش مقاومت خاک، با تزریق دوغاب سیمان، ویژگی‌های مکانیکی خاک را بهبود می‌بخشد. میکروپایل‌ها دارای قطر کمتر از 30 سانتی‌متر بوده و برای انتقال بارهای استاتیکی و دینامیکی به لایه‌های زیرین خاک استفاده می‌شوند.
روش تراکم سطحی
بهسازی خاک با استفاده از روش تراکم سطحی به این صورت انجام می‌شود که ابتدا لایه‌ها باضخامت خود ریخته شده و در شرایط رطوبت بهینه قرار می‌گیرند. سپس با توجه به خصوصیات خاک، غلتک‌های مختلف با وزن متفاوت، لایه‌های سطحی را متراکم می‌کنند. این روش از مزایای افزایش باربری خاک، کاهش تخلخل، افزایش وزن مخصوص و دیگر پارامترها و خواص خاک بهره‌مند است.
به روش تراکم دینامیکی
در روش تراکم دینامیکی بهسازی خاک، وزنه‌های سنگین 1 تا 100 تنی را از ارتفاع 10 تا 40 متری به حالت سقوط آزاد رها می‌کنند. این وزنه‌ها با توجه به وزن و ارتفاع سقوط، شدت و قدرت تراکم را کنترل کرده، به‌گونه‌ای که هرچه این مقادیر بیشتر باشند، نیروی تراکم نیز بیشتر خواهد بود. از این روش می‌توان برای شبیه‌سازی نیروهای زلزله نیز استفاده کرد. در این تکنیک ابتدا زمین را به سه قسمت تقسیم کرده و هر قسمت را در سه مرحله متراکم می‌کنند.
درواقع با تراکم دینامیکی می‌توان خاک‌های دستی، زباله‌ها، ماسه‌های سست و خاک‌های آهکی و متخلخل را متراکم کرد. این تکنیک از افزایش ظرفیت باربری خاک، کاهش نشست‌های ناخواسته، پایداری شیروانی‌ها و افزایش تراکم و کاهش حفره‌ها بهره می‌برد. باید در نظر داشت که این روش محدودیت‌هایی مانند عدم قابلیت اجرا در خاک‌های ریزدانه و ایجاد سروصدا و گردوغبار در محیط‌های مسکونی را نیز دارد.
روش پیش بارگذاری برای بهبود انواع خاک های مسئله دار
در روش پیش بارگذاری، جهت پیش فشرده نمودن بستر به کمک خاک‌ریزی، سطح آب زیرزمینی از طریق زهکشی، مکش و با اعمال فشاری بزرگ‌تر و شدیدتر از فشاری که فونداسیون سازه قرار است به خاک وارد کند، پایین می‌آید. این راه حل، باید بر اساس مقدار باری انجام گیرد که سازه قرار است به بستر انتقال کند.
ازجمله مزایای این تکنیک، می‌توان بهبود مقاومت برشی خاک، افزایش وزن مخصوص، کاهش تخلخل و رطوبت، کاهش نشست و عدم ایجاد سروصدا اشاره کرد. هرچند که این متد ممکن است با معایبی نظیر طولانی شدن زمان بهسازی، غیراقتصادی شدن خاک‌برداری و حمل مصالح به‌جای دیگر نیز همراه باشد.
روش انفجار
یکی دیگر از راه‌های بهسازی انواع خاک های مسئله دار روش تراکم انفجاری است. در این تکنیک، با جایگذاری مواد منفجره در اعماق مختلف و انفجار آنها، تراکم خاک به‌طور ناگهانی افزایش می‌یابد. این بار ناگهانی سبب شکستن پیوند چسبندگی بین دانه‌های خاک شده و درنهایت دانه‌ها به هم نزدیک و متراکم می‌شوند.
روش تراکم انفجاری به‌طورمعمول در شرایط خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. این راه حل، اغلب برای کاهش پتانسیل روانگرایی مصالح، به‌ویژه در مناطقی که با شرایط جوی سخت و محیطی چالش‌برانگیز مواجه هستند، کاربرد دارد. همچنین، جهت کاهش پتانسیل نشست زمین در اثر ارتعاشات زلزله، این روش توصیه می‌شود. به‌علاوه، با اجرای تراکم انفجاری، ظرفیت باربری فونداسیون‌ها نیز افزایش‌یافته که می‌تواند در ایجاد پایداری و ایمنی سازه‌ها نقش مهمی ایفا کند.
مواد افزودنی
از قدیم‌ترین مدل‌های بهسازی خاک، استفاده از مواد افزودنی بوده؛ که هدف اصلی آن بهبود یا کنترل پایداری حجمی و مقاومت خاک بستر است. در این متد، مواد غیر آلی نظیر آهک و سیمان و مواد آلی ازجمله رزین‌ها، پلی‌استرها و قیر به‌عنوان مواد افزودنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد افزودنی با اعمال واکنش‌های شیمیایی یا ترکیب مکانیکی، خاک را بهبود داده و ویژگی‌های مکانیکی و پایداری آن را تقویت می‌کنند.
تکنیک سیستم حرارتی
روش‌های حرارتی ازجمله سرمایی و گرمایی می‌توانند برای تثبیت خاک مورد استفاده قرار بگیرند. به‌عنوان‌مثال، اگر خاک‌های ریزدانه تا 100 درجه سانتی‌گراد حرارت داده شوند، خشک‌شده و مقاومتشان افزایش می‌یابد. البته باید توجه داشت که این عملیات به افزایش رطوبت خاک منجر نشود. در کل، حرارت دادن خاک در محدوده 6000 تا 10000 درجه سانتی‌گراد می‌تواند بهبود دائمی خواص خاک را ایجاد کند.
این تکنیک، افزایش حساسیت نسبت به آب را کاهش داده و تورم و تراکم‌پذیری را با بیشتر کردن مقاومت خاک کاهش می‌دهد. با وجود این ویژگی‌ها و مزایا، از محدودیت‌های این روش می‌توان به نیاز به انرژی زیاد برای ایجاد حرارت اشاره کرد.
تأمین این انرژی به دو شکل زیر انجام می‌شود:
روش اول: از گمانه‌هایی با مشعل، برای ایجاد حرارت استفاده می‌شود.
روش دوم: گرم‌کننده‌های الکتریکی درون گمانه برای تولید حرارت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
حفاری و برداشت
درصورتی‌که در پروژه‌های عمرانی، خاک بستر پارامترهای مقاومتی موردنیاز را فراهم نسازد و شرایط پروژه به‌گونه‌ای بوده که جایگزین دیگری غیر از خاک بستر ممکن نباشد، مجبور به جایگزینی خاک هستیم. برای انجام این روش، ابتدا لازم است خاک پروژه را با رعایت مقررات به یک مکان دیگر دپو کنیم که مشکلات زیست‌محیطی ایجاد نشود. سپس با استفاده از خاک مناسب، جایگزینی در عمق موردنظر با رعایت استانداردها و مقررات مربوطه صورت می‌گیرد.
به‌طور تجربی، عمق متوسط اصلاح، معمولاً حدود 5 متر است؛ البته این مقدار ممکن است با توجه به شرایط خاص پروژه متغیر باشد.
شمع گذاری برای بهسازی انواع خاک های مسئله دار
در صورت مواجهه با کمبود ظرفیت باربری خاک، بهتر است نیرو را به سطوح پایین‌تر خاک انتقال دهیم؛ زیرا در این سطوح، تراکم و اصطکاک بالاتر، به افزایش مقاومت خاک منجر می‌شود. به‌منظور انتقال بار ناشی از سازه به خاک زیرین، معمولاً روش شمع گذاری پیشنهاد می‌گردد.
انواع روش‌های شمع گذاری شامل:
- شمع درجا: این شمع‌ها از جنس بتن بوده و بدون تغییر مکان استفاده می‌شوند. در این روش، ابتدا حفاری صورت می‌گیرد و سپس بتن ریخته می‌شود.
- شمع پیش‌ساخته: این شمع‌ها معمولاً به‌صورت مربعی طراحی شده و دارای میلگردهایی برای مقاومت در برابر خمش و افزایش مقاومت فشاری هستند.
به روش نیلینگ
نیلینگ یکی از پرکاربردترین روش‌های بهسازی انواع خاک های مسئله دار، در محیط شهری است و همانند میخ‌کوبی در جدار دیوار عمل می‌کند. این تکنیک با نصب میلگردهای فولادی یک مقطع مسلح پایدار ایجاد شده و خاک پشت خود را نگهداری می‌کند. اجرای این روش به‌صورت زیر است:
ابتدا خاک‌برداری صورت گرفته و حفره‌های نصب میخ‌ها ایجاد می‌شود. سپس میخ‌ها نصب و در مرحله بعد دوغ ابریزی و اجرای پوسته موقت انجام می‌گردد. در نهایت سطح خاک‌برداری شده تراز و لایه نهایی پوسته اجرا خواهد شد.
ازجمله مزایای این متد می‌توان به افزایش ظرفیت باربری خاک، کاهش تغییر شکل، پایدارسازی شیب‌ها، ترانشه‌ها و شیروانی‌ها، امکان اصلاح طرح در طی اجرا و هم‌زمانی عملیات خاک‌برداری و پایدارسازی اشاره کرد. از جهت معایب، نیاز به نیروی کار متخصص، ایجاد آلودگی صوتی و نیاز به تجهیزات حفاری ویژه را می‌توان نام برد.
اجرای پروژه‌های تشخیص انواع خاک های مسئله دار
تشخیص مسائل خاک در پروژه‌های عمرانی امری حیاتی و پیچیده است که نیاز به استفاده از متدولوژی‌های متنوع دارد. در این راستا، انجام تحقیقات جغرافیایی جهت شناسایی نوع و ویژگی‌های ژئوتکنیکی خاک، آزمایش‌های لازم برای اندازه‌گیری ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاک، نظارت میدانی بر فرآیند حفاری و استفاده از فن‌آوری‌های پیشرفته مانند تصاویر ماهواره‌ای و مدل‌سازی عددی، همگی ابزارهایی هستند که به هوش انسانی و تجربه کارشناسان خبره نیاز دارند.
درواقع تجربه و دانش متخصصان در زمینه‌های ژئوتکنیک و مهندسی خاک، از اهمیت بالایی برخوردار بوده و استفاده از این موارد می‌تواند به تشخیص دقیق‌تر مشکلات خاک و انتخاب بهترین راه‌حل‌ها در اجرای پروژه‌های ساختمانی کمک کند.
در همین راستا سپردن پروژه‌های تشخیص انواع خاک های مسئله دار باید به شرکت‌های حرفه‌ای و باتجربه در این زمینه سپرده شود. یکی از این مجموعه‌ها، گروه مهندسی سانا پی است. این شرکت از لحظه تأسیس تاکنون، با تمرکز بر ارائه خدمات مهندسی مطابق با آخرین استانداردها و رویکردهای اجرایی و همچنین بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته، مشغول به فعالیت است.
سانا پی با ارائه کلیه خدمات مشاوره و اجرایی در زمینه ژئوتکنیک، به دنبال تضمین کیفیت بیشتر و ارائه راهکارهای مبتنی بر نوآوری است. تلاش برای برقراری ارتباطات حداکثری با دانشگاه‌ها و سایر مؤسسات علمی و حرفه‌ای نشان از تعهد به توسعه دانش و تبادل تجربه دارد. این شرکت به‌عنوان هدف اصلی خود ارتقا سطح کیفی ارائه خدمات مهندسی را مطرح کرده و به دنبال بهبود مستمر در کیفیت و نوآوری در زمینه فعالیت‌های خود است.