جت گروتینگ
جت گروتینگ
جت گروتینگ (Jet grouting) یکی از شیوه‌های بهسازی و افزایش مقاومت و توان باربری خاک بصورت درجا میباشد. در این روش که با ابزار پیشرفته قابل اجراست، ستون‌هایی مدفون از مخلوط خاک و سیمان بوسیله پمپ ترزیق مخصوص با سرعت بالا (800 تا 900 کیلومتر بر ساعت) و همچنین فشار بسیار بالای (30 تا 70 مگا پاسکال) درمحل تولید میشود.
ستون‌های جت گروتینگ
اجرای ستون جت گروتینگ به قطر 70 سانتی‌متر در بندرعباس (عمران ایستا)
چند نمونه از ستون‌های جت گروتینگ پس از اتمام مراحل اجرا
چند نمونه از ستون‌های جت گروتینگ پس از اتمام مراحل اجرا
چند نمونه از ستون‌های جت گروتینگ پس از اتمام مراحل اجرا
نحوه‌ی اجرا
در روش جت گروتینگ ابتدا راد یا میله‌ی حفاری با قطر کم با سرعت زیاد در زمین حفاری میکند. هنگامی که راد به عمق مورد نظر رسید از طریق نازل‌های موجود در نوک و جداره‌ی راد، هوا، آب و مخلوط تزریق بوسیله پمپ با سرعت و فشار بالا به درون خاک تزریق میشود. در این روش راد در هنگام تزریق با سرعت زیاد در حال چرخش است و با سرعت کم به طرف بالا حرکت میکند. این عملیات باعث شکستن ساختار خاک و اختلاط کامل با مخلوط ترزیق می‌گردد. از طرفی در این روش، فشار بالای تزریق باعث افزایش تراکم خاک نیز میشود و محیطی همگن و صلب در خاک بوجود می‌آورد. تغییر در فشار تزریق، سرعت چرخش راد و سرعت حرکت رو به بالای راد باعث تغییر در ستون ایجاد شده میشود.
مراحل اجرای
کاربردهای روش جت گروتینگ
روش جت گروتینگ طی سال‌های گذشته کاربرد وسیعی در حوزه‌های مختلف مهندسی ژئوتکنیک یافته است که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود.
• دیوار آببند سد و خاکبرداری
• دیواره شفت و خاکبرداری به عنوان سازه نگهبان
• به عنوان پی سازه در خاکهای سست
• بهسازی و افزایش ظرفیت باربری پی‌های سازه‌های موجود
• استفاده به جای شمع
• کنترل وکاهش خطر روانگرایی در خاکهای سست و اشباع
• پایدارسازی شیروانی‌ها
• تثبیت خاک و سنگ اطراف تونل
استفاده از جت گروتینگ برای اجرای دیواره شفت ورودی تونل و تثبیت دیواره
پایدارسازی دیوار با استفاده از جت گروتینگ
کاربرد جت گروتینگ در underpinning پی سازه‌های موجود
محدودهی کاربرد
از جمله روش‌هایی است که در بازه‌ی وسیعی از خاکهای مختلف کاربرد دارد. در شکل زیر محدوده‌های عملکرد بهینه روشهای مختلف بهسازی و پایدارسازی خاک نشان داده شده است.
محدودهی تأثیر جت گروتینگ در انواع خاک
شعاع تأثیر عمل جتگروتینگ در خاکهای مختلف یکسان نیست و بسته به نوع خاک، شیوه‌ی عملکرد دستگاه و نوع و غلظت مخلوطی که تزریق میشود، فشار تزریق، سرعت چرخش و سرعت حرکت رو به بالای راد، مقدار محدودهی تأثیر نیز فرق میکند. شعاع تأثیر عملیات جت گروتینگ گاه تا 5/3 متر نیز می‌رسد.
در صورتیکه علاوه بر بهسازی خاک از نظر مقاومتی، آببند کردن آن نیز موردنظر باشد میتوان به مخلوط تزریق مقداری بنتونیت نیز اضافه نمود.
انواع روشهای جت گروتینگ
1- روش تک جزئی (Single fluid)
در این روش در انتهای عملیات حفاری دریچه‌های تخلیه بسته شده و مخلوط تزریق با فشار بسیار بالا (تا 600 بار) از طریق نازل‌ها به داخل خاک تزریق میشود. همزمان با این عمل راد می‌چرخد و بالا می‌رود. جت دوغاب ترزیق با سرعت و انرژی بالا، خاک اطراف راد را مخلوط میکند.
2- روش دو جزئی (Double fluid)
در این روش هنگامی که مخلوط ترزیق با فشار تا 600 بار به داخل خاک تزریق می‌گردد، یک مخروط از هوای فشرده با فشار تا 12 بار انرژی و قدرت عمل نفوذ مخلوط ترزیق را افزایش می‌دهد.
روش Double fluid
3- روش سه جزئی (Triple fluid)
در این روش جت آب به همراه هاله هوای فشرده‌ی اطراف با فشار بالا جهت بازکردن فضای حفرات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش Triple fluid
مقاومت فشاری جت گروتینگ
یکی از پارامترهای مهم در طراحی این روش، مقاومت فشاری محصور نشده‌ی ستون‌های حاصل از مخلوط خاک و سیمان میباشد. بدین منظور میتوان پس از اجرای آزمایشی یک ستون در خاک پروژه و نمونه‌گیری از عمق‌های مختلف این ستون، مقاومت 28 روزه‌ی نمونه‌ها را بدست آورد و طراحی اولیه را بر این اساس اصلاح نمود. مقاومت فشاری خاک- سیمان رابطه مستقیمی با جنس خاک و میزان سیمان بکار رفته در مخلوط تزریق دارد.
فرم‌های مختلف ایجاد شده توسط جت گروتینگ
فرم‌های اصلی که بوسیله روش جت گروتینگ بوجود می‌آیند، شامل فرم‌های ستونی و صفحه‌ای می‌باشند. فرم هندسی بوجود آمده به چگونگی حرکت و دوران لوله‌‌ی حفاری و سرعت بالا آمدن آن و فشار و سرعت تزریق بستگی دارد. بالا کشیدن لوله حفاری بدون چرخش و همزمان با تزریق دوغاب، باعث ایجاد فرم صفحه‌ای و پانل مانند میشود. با استفاده از چند نازل میتوان پانل‌های مضاعف تولید نمود. چرخش لوله حفاری هنگام بالاکشیدن و همزمان با تزریق دوغاب باعث ایجاد فرم ستونی با مقطع دایره می‌گردد. با چرخش ناقص میتوان فرم‌های ستونی با مقاطع نیم‌دایره و حتی ربع‌دایره نیز ایجاد نمود.
فرم‌های مختلف
فرم‌های مختلف
تجهیزات مورد نیاز برای جت گروتینگ
تجهیزات اصلی برای اجرای این روش عبارتنداز:
1. سیلو
2. تجهیزات اختلاط
3. پمپ با فشار بالا
4. پمپ مخلوط تزریق (Single fluid, Double fluid)
5. کمپرسور (Double fluid, Triple fluid)
6. تجهیزات حفاری
تجهیزات مورد نیاز – منبع تصویر Keller
