بهسازی خاک | انواع روش بهسازی خاک

تمام ساخت و سازهایی که روی زمین انجام می شود بر روی خاک استوار است. در واقع خاک بنیان و اساس سازه ها به حساب می آید. توجه به نوع خاک و کیفیت آن در محل احداث امری اجتناب ناپذیر است. اگر در ساخت و ساز ها، سازه ای با استحکام بالا بخواهیم باید ابتدا مرغوبیت خاک را بررسی کنیم. در غیر این صورت در اثر حوادث ناگهانی سازه دچار مشکل خواهد شد و آسیب های شدیدی را بوجود خواهد آورد. برای جلوگیری از این خطرات، مهندسان ژئوتکنیک اقدام به بررسی و آزمایش خاک می کنند و با انجام مطالعات لازم روی خاک مجوز ساخت و ساز را صادر می کنند. مهندسان با انجام آزمایش ژئوتکنیک خاک برای ایجاد ثبات اقدام به بهسازی خاک می کنند که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.

بهسازی خاک چیست؟

بهسازی خاک ارتقای شرایط ژئوتکنیکی خاک است. در واقع بهسازی راهکاری برای افزایش کیفیت خاک بستر به حساب می آید. با تکیه بر علم ژئوتکنیک می توان پروژه های بزرگی را پایه ریزی کرد. زیرا با بهسازی خاک خواص مکانیکی خاک بهبود می یابد و آماده‌ اجرای سازه‌های مهندسی می شود. فرآیند بهسازی طول عمر خاک را افزایش می دهد.

تاریخچه بهسازی خاک

در دوران باستان ساخت خانه های کاه گلی با روش های متعددی برای استحکام بخشیدن به سازه ها صورت می گرفت که به هزاران سال پیش بر میگردد. این روش ها از اصول اولیه بهسازی خاک در آن دوران به حساب می آیند، برای مثال افزودن چوب و کاه به گل یا اضافه کردن شاخه درختان و حصیر بافته شده به خاک باعث استحکام و افزایش ظرفیت تحمل بار سازه های گلی آن دوران بوده است.

همچنین در تمدن چین حدود 4 تا 5 هزار سال پیش نوشته هایی مبنی بر استفاده از سنگ و الوار چوبی برای استحکام دادن به خاک وجود دارد. ترکیب خاک با آهک و ترکیب خاک با دانه بندی ریز و سنگدانه های درشت نیز یکی از راه های بهسازی خاک در دوران گذشته بوده است. به تدریج با گذشت زمان و پیشرفت علوم مهندسی مواد جدیدی برای ایجاد استحکام خاک و روش های نوینی بوجود آمد. به طور کلی می توان گفت بهسازی خاک از دوران باستان یکی از روش های استحکام بخشیدن به سازه ها بوده است.

اکثر روش های نوینی که امروزه در ساخت و ساز ها به کار می رود قدمت بالایی ندارند و برخی از این روش ها ترکیبی از علم مهندسی و تکنولوژی های تجربی هستند.

خاک هایی که برای ساخت و ساز مناسب نیستند

خاک های سست: این نوع خاک ها مقاومت کافی ندارند مانند خاک زمین هایی که در آنجا دفن زباله انجام شده و یا زمین های باتلاقی جزو خاک های سست هستند. این نوع خاک ها به دلیلی سستی و مقاومت پایین مناسب ساخت و ساز نیستند.

خاک های حجیم شونده: این نوع خاک زمانی که آب جذب می کند متورم و حجیم می شود و هنگامی که آب از دست می دهد جمع می شود. به همین دلیل فونداسیون هایی که روی این نوع خاک بنا شوند تحت تاثیر نیروهای برکنش بالایی قرار می گیرند و فشار وارده موجب ترک خوردن و شکستن اجزای فونداسیون می شود.

خاک های واگرا: این نوع خاک غیر اشباع بوده و مسلما زمانی که اشباع شود تغییر حجم خواهد داد. زمانی که در چنین خاک هایی به دلیل رطوبت، اشباع رخ می دهد سازه های روی این خاک دچار زیان و خسارت می شوند.

فواید انجام بهسازی خاک

یکی از ملزومات قبل از از شروع پروژه های عمرانی بهسازی خاک است. این موضوع چنان اهمیت دارد که امروزه به عنوان یک اصل مهم برای ساخت و ساز به حساب می آید. مزایایی که بهسازی خاک دارد باعث شده است تا این فرآیند اهمیت ویژه ای داشته باشد از جمله دلایل انجام بهسازی موارد زیر است.

• با بهسازی نفوذپذیری خاک بیشتر خواهد شد.
• بهسازی سبب افزایش چگالی خاک و افزایش کیفیت آن می شود.
• بهسازی باعث جلوگیری از فرونشت خاک و تخریب سازه می گردد.
• میزان باربری و ظرفیت خاک با بهسازی بیشتر می شود.

انواع روش های بهسازی خاک

در اجرای پروژه های عمرانی ابتدا محل مورد نظر از نظر کیفیت خاک بررسی می شود در صورتی که خاک محل سازه کیفیت و مرغوبیت خوبی از نظر مهندسان ژئوتکنیک نداشته باشد، در صورت وجود گزینه های دیگری برای ساخت، می توان محل اجزای پروژه را تغییر داد. اما در صورتی که هیچ گزینه دیگری وجود نداشته باشد و یا تامین هزینه های آن مشکل باشد، ممکن است گاهی اوقات به کنار گذاشتن کل پروژه بیانجامد. اما در اکثر مواقع با انجام یکی از روش های بهسازی خاک می توان پروژه را پیش برد. از جمله روش های بهسازی خاک عبارتند از :

تعویض کردن خاک

در اجرای برخی پروژه ها، خاک بسترهایی که پارامترهای مقاومتی مورد نیاز را ندارند و شرایط به گونه ای است که راهی جز تعویض خاک نباشد، خاک محل اجرای پروژه را با خاک مناسب جایگزین می کنند. بسته به نوع و شرایط پروژه معمولا تا عمق دو متر یا بیشتر خاک برداری می شود و این خاک در مکانی دیگر تخلیه می شود سپس با خاک با کیفیتی جایگزین می شود که ظرفیت باربری بالایی داشته باشد.

بهسازی خاک با انجام تراکم سطحی

یکی از روش های بهسازی خاک برای انجام پروژه های عمرانی روش تراکم سطحی خاک است. در این روش لایه های خاک در ضخامت معین ریخته شده و مرطوب می شوند، سپس این لایه های قرار گرفته تحت رطوبت با غلتک های سنگین فشار داده شده و متراکم می شوند. با این روش باربری خاک افزایش می یابد و تخلخل خاک کاهش چشمگیری خواهد داشت.

روش دینامیکی برای بهسازی خاک

روش دینامیکی یکی دیگر از روش های بهسازی خاک است که در آن با استفاده از ضربه به تراکم خاک کمک می شود. در این روش برای تراکم خاک از وزنه های چند تنی به شکل استوانه ای یا مکعبی استفاده می شود. وزنه از ارتفاع مشخصی رها و در محل مورد نظر کوبیده شده و حدود سه بار در هر محل تکرار می شود. شدت و قدرت تراکم خاک بسته به جنس خاک و نوع پروژه متفاوت است. انتخاب وزنه، ارتفاع پرتاب و فواصل نقاط برخورد وزنه بر زمین به جنس خاک و هدف پروژه بستگی دارد.

بهسازی خاک با انفجار

انفجار یکی از روش های بهسازی خاک است که باعث تراکم خاک می شود. این روش یکی از روش های سریع و کم هزینه است. در روش تراکم انفجاری در مرحله اول لوله ای با حفاری در زمین برای جایگذاری مواد منفجره نصب می شود. سپس مواد منفجره در عمق مد نظر کار گذاشته می شود و با پر کردن گودال حفر شده و بیرون کشیدن لوله مواد منفجر می شود. شوک ناگهانی وارد شده به خاک باعث می شود دانه های خاک به هم متراکم تر شوند.

بهسازی خاک با شمع گذاری

شمع گذاری یکی از روش های مسلح کردن خاک است که باعث بهسازی خاک و به تبع آن استحکام سازه می شود. از آنجایی که لایه های زیرین خاک نسبت به سطوح بالایی خاک مقاومت و ظرفیت باربری بیشتری دارند به همین دلیل با شمع گذاری، بار ناشی از سازه را به لایه های زیرین خاک انتقال می دهند. تراکم و اصطحکاک در سطوح زیرین بیشتر است و سازه را نسبت به تخریب و نشست مقاوم می سازد. شمع ها دو نوع هستند، یا به صورت پیش ساخته و یا در جا ساخته می شوند. شمع پیش ساخته در کارگاه ها ساخته می شود و حاوی میلگرد است. این شمع توسط شمع کوب داخل زمین جاگذاری می شود. اما در استفاده از روش شمع درجا، چاه هایی حفاری می شود و قفسه آرماتور داخل گودال جاگذاری می شود و درون آن بتن ریزی می شود.

بهسازی خاک با روش نیلینگ

یکی از روش های متداول در محیط های شهری برای بهسازی خاک، روش میخ کوبی یا نیلینگ است. در این روش بعد از خاک برداری چاله هایی برای نصب میخ ها حفر می شود. این روش از بهسازی خاک به افزایش ظرفیت باربری خاک، پایداری شیب ها و دیواره های حفاری کمک می کند.

عملیات تزریق برای بهسازی خاک

در ابتدا چاله هایی با فاصله های معین حفر می شود و مواد سیال مانند دوغاب سیمان، دوغاب آهک، رزین و مواد سیمانی دیگر برای تزریق استفاده می شود. این روش هزینه بالایی دارد. انتخاب نوع مواد سیال به نوع خاک، عمق عملیات و هزینه پرداختی بستگی دارد.

سیستم های حرارتی

از روش های دیگر بهسازی خاک روش های حرارتی، اعم از گرما و سرما است. حرارت دادن به دو روش در بهسازی خاک انجام می شود. در روش اول چاله ای در زمین ایجاد می شود و در بالای آن مشعلی قرار می گیرد. مواد اشتعال زا و هوای فشرده داخل چاله تزریق می شود و به طور همزمان توسط یک دستگاه مرکزی چاله های مجاور مشتعل می شوند. خاک تحت این شرایط  متراکم می شود و حرارت باعث کاهش تورم و افزایش مقاومت خاک می شود. در روش دوم برای ایجاد حرارت از جریان الکتریسیته استفاده می شود. در این روش توسط حرارت بالا، خاک مجاور چاله ها به یک توده سفت و سخت تبدیل می شود.

بهسازی خاک با روش یخ زدگی نیز می تواند به توقف جریان آب های زیرزمینی کمک کند. همچنین به تثبیت خاک های نرم منجر شود.

بهسازی خاک به روش میکروپایل

از مدرن ترین روش های بهسازی خاک استفاده از میکروپایل است. قطر میکروپایل حدود 30 سانتی متر است و بارهای دینامیکی و استاتیکی را به لایه های زیرین خاک انتقال می دهد. میکروپایل مقاومت خاک را بالا می برد همچنین با تزریق دوغاب سیمان ویژگی های مکانیکی خاک را تصحیح می نماید.

روش پیش بارگذاری

روش پیش بارگذاری در واقع وارد کردن فشار به محل ساخت قبل از شروع پروژه است. این فشار باید شدیدتر از فشاری باشد که فونداسیون سازه قرار است بر خاک وارد سازد. این روش با کمک پایین بردن سطح آب زیر زمینی با زهکشی، خاک ریزی، و مکش و اعمال فشار صورت می گیرد. کاهش تخلخل خاک، کاهش رطوبت، کاهش نشت و افزایش مقاومت برشی خاک از مزایای این روش است.

بهسازی قبل از شروع ساخت سازه

همواره پیشگیری بهتر از درمان بوده است. در خصوص بهسازی خاک نیز اگر پیش از شروع عملیات اجرایی، اقداماتی بر روی محل احداث انجام شود از نظر اقتصادی و موفقیت آمیز بودن پروژه بسیار رضایت بخش خواهد بود. از موارد بهسازی که در مطالب فوق ذکر شد مانند شمع کوبی و تزریق دوغاب و غیره می توان قبل از شروع ساخت انجام داد. همچنین انجام زهکشی و تغییر مسیر جریان های هیدرولیکی و متراکم کردن خاک از مواردی است که باید انجام شوند.

بهسازی خاک در حین ساخت

بهسازی برخی از سازه ها مانند شیب، دیوار حائل و یا جاده ها حین ساخت قابل اجرا است. روش های بهسازی حین عملیات معمولا به یکی از اجزای دائمی سازه تبدیل می شوند. از روش های بهسازی حین ساخت می توان مواردی مانند نیلینگ، انجماد خاک و ستون های شنی متراکم  را نام برد.

بهسازی خاک پس از ساخت

این نوع بهسازی که بعد از پایان پروژه انجام می شود معمولا برای ترمیم و یا بازسازی صورت می گیرد. هزینه انجام این بهسازی نسبتا بالا است. می توان در این موارد برای رفع مشکلات پیش آمده و سازه های در حال ریزش از روش نیلینگ و زهکشی و تزریق دوغاب استفاده کرد تا به پایداری سازه کمک شود.

بهسازی هیدرولیکی خاک

یکی از روش های بهسازی خاک که در محل ساخت و ساز باید به آن بسیار توجه شود بهسازی هیدورلیکی خاک است. در این روش تلاش می شود تا سطح آب زیر زمینی توسط آبکشی و زهکشی چاه های اطراف محل کاهش یابد. همچنین در این روش ایجاد دیوار هیدرولیکی و کنترل شیب هیدرولیکی تراوش انجام می شود. این روش به کاهش نشست های احتمالی در آینده کمک می کند. بهسازی هیدرولیکی در کنار سایر روش های بهسازی قابل اجراست.

شرکت معتبر برای انجام بهسازی خاک

در زمان های گذشته کیفیت و تیپ خاک برای اغلب ساخت و سازها مورد بررسی قرار نمی گرفت. به همین دلیل در اثر حوادث ناگهانی سازه ها آسیب های جدی و شدیدی را به خود می دیدند. اما امروزه با پیشرفت علم در زمینه عمران و آبادانی قبل از اقدام به ساخت و ساز، خاک محل مورد نظر توسط افراد متخصص در زمینه علوم ژئوتکنیک آزمایش می شود و در صورتی که ویژگی های یک خاک مطلوب با مقاومت بالا را داشته باشد مجوز ساخت و ساز صادر می گردد. قابل ذکر است که انتخاب یک شرکت که در زمینه بهسازی خاک، مهندسان ماهر و باتجربه ای داشته باشد بسیار مهم است. بهسازی خاک مسئله بسیار مهمی در زمینه ساخت و ساز به حساب می آید زیرا سازه با بهسازی از حملات رانش زمین و آسیب های زلزله در امان می ماند همچنین عمر مفید سازه و پایداری آن افزایش می یابد. تمام این مزایا در کنار بهینه بودن هزینه ها و کاهش تخریب محیط زیست از ویژگی های مثبت بهسازی خاک است. بنابراین برای انجام اصولی بهسازی نیازمند کادری مجرب و با دانش کافی است. ژئوکاو یکی از شرکت های معتبر در زمینه بهسازی خاک است. این شرکت دارای کادری مجرب و با سابقه است که می توانید انجام پروژه های بهسازی خاک را با اطمینان به آنها بسپارید.