دیوار خاک مسلح

خاك مسلح در مقایسه با سایر روش‌های بهسازی خاک روش نسبتا جدیدي است که نخستین بار توسط یک مهندس فرانسوي، در سال 1963 ابداع شد. دیوار حائل پران‌یر نخستین نمونه خاك مسلح بود که در سال 1965 در فرانسه بنا شد و پس از آن در سال 69-1968 اجراي پروژه‌ي بلندمدت دیوارهاي حائل بر روي شیب هاي ناپایدار در جنوب فرانسه، فرصت انجام بررسی هاي تحقیقاتی و پیشرفت هاي فنی را فراهم نمود.

خاك مسلح مجموعه‌اي از مصالح خاکی و عناصر مسلح کننده و عناصر نما می‌باشد. در خاك مسلح وجود عناصر مسلح کننده کششی باعث بهبود مقاومت خاك می شود.

تاریخچه تسلیح خاک

تاریخچه استفاده از خاک مسلح توسط انسان به چهار تا پنج هزار سال قبل از میلاد مسیح که از کاه برای مسلح کردن خاک رس و آجر‌های رسی استفاده می‌کردند بر می‌گردد. کاربرد‌های خاک مسلح در برج‌های بلند و چند طبقه هرمی شکل پلکان داری که به زیگورات مشهورند و همچنین در بخش‌هایی از دیوار چین نیز مشاهده شده است. ورقه‌های بامبو، پوست بز، کاه، نی و پوست درختانی همانند خرما از جمله مسلح‌کننده‌های قدیمی می‌باشد.

تکنیک خاک مسلح مدرن و روش تحلیل و طراحی آن در سال 1966 توسط مهندس فرانسوی هنری ویدال (Henri Vidal) ارائه شد و بعد از او توسط داربین (Darbin) در سال 1970 و بوسیله شوسر (Schosser) در سال 1974 پیگیری شده که در این تحقیقات از مته‌های فولادی به عنوان عناصرمسلح‌کننده استفاده شده است. در سال 1960 مرکز تحقیقات راه فرانسه مطالعات کاملی در خصوص فواید استفاده از خاک مسلح انجام داد. در 30 سال گذشته بسیاری از دیوار‌های حائل و خاکریز‌هایی که با استفاده از خاک مسلح اجرا شده عملکرد خوبی داشته است.

امروزه تسلیح خاک توسط مسلح‌کننده‌هایی از قبیل فلز، پلیمر و یا مصالح طبیعی صورت می‌گیرد. با توجه به اینکه خاک در برابر کشش ضعیف است، ایده خاک مسلح در حقیقت راه حلی برای رفع این نقطه ضعف می‌باشد.

ترکیب مسلح‌کننده و و خاک مناسب، مصالح ویژه‌ای را بوجود می‌آورد که دارای خواصی کاملاً متفاوت با خواص اجزاء تشکیل‌دهنده آن است.

نحوه عملکرد خاک مسلح و مزایای آن

خاک مسلح با توجه افزایش مقاومت کششی خاک، افزایش مقاومت برشی به علت اصطکاک موجود در سطح تماس خاک و مصالح مسلح‌کننده و جلوگیری از نفوذ مصالح در خاک سست باعث افزایش ظرفیت باربری و کاهش نشست خاک و همچنین باعث افزایش پایداری خاکریز‌ها و بسیاری موارد دیگر می‌شود، استفاده از خاک مسلح چه از نظر فنی و چه از نظر اقتصادی در اغلب اوقات بر دیگر روش‌ها برتری دارد. از نظر سازه خاک مسلح به علت انعطاف‌پذیری و میرایی بالایی که دارد در مقابل بار ناشی از زلزله عملکرد خوبی نشان می‌دهد از نظر اقتصادی نیز با توجه به سهولت در اجرا، عدم نیاز به کارگران با مهارت‌های فنی بالا، کم بودن زمان اجرا این روش می‌تواند در ردیف اول اولویت‌های انتخابی قرار گیرد.

انواع مسلح کننده‌ها

شبکه‌های مسلح‌کننده

در اینگونه سیستم‌ها به جهت تسلیح خاک از المان‌هایی از جنس پلیمر استفاده می‌شود که مقاومت کششی بالایی دارند. این المان‌ها بصورت افقی در لایه‌های مختلف خاک کوبیده شده قرار می‌گیرند.

شبکه‌های مسلح‌کننده خاک که از جنس پلیمر هستند را ژئوگرید می‌نامند. ژئوگریدها می‌توانند از انواع مختلف پلیمرها از جمله پلی‌استر، پلی‌اتیلن یا پلی‌پروپیلن تولید شوند.

تسمه‌هاي مسلح کننده:

تسمه‌های مسلح‌کننده از جنس فلز یا پلیمر سخت به صورت افقی و در فواصل مشخص از یکدیگر هستند که بر روی لایه‌های خاک استفاده می‌شود. در این روش پس از اجرای تسمه یک لایه خاک ریخته و متراکم می‌گردد و تسمه‌های دیگر ردیف‌ها به همین شکل تا تراز فوقانی خاکریز ادامه می‌یابد.

استفاده از ژئوسنتتیک‌ها جهت تسلیح خاک

از جمله پرکاربردترین مصارف ژئوسنتتیکها، ساخت دیوار حائل به صورت خاک مسلح است. در این روش دیگر نیازی به احداث دیوار‌های حائل بتنی، طره‌ای یا سنگی نیست و تنها با استفاده از سیستم خاک و ژئوگرید پایداری دیوار تامین می‌گردد.

در اجرای تقاطع های غیر هم سطح، دیوارهای ژئوگریدی را می توان در رمپ، دیوارهای برگشتی یا حتی به صورت باربر برای زیر کوله پل ها طراحی کرد. همچنین جهت کنترل رانش خاک و پایداری ترانشه های خاکی دیوارهای خاک مسلطح قابلیت کاربرد دارند.

کاربرد ژئوگرید در خاک مسلح

امروزه خاک‌های مسلح شده با ژئوگرید در بسیاری از فعالیت‌های عمرانی یک کشور مورد استفاده قرار می‌گیرد. از خاک‌ مسلح شده با ژئوگرید در دیوار‌های حایل، ایجاد پایداری و حفظ خاکریزی‌ها با شیب‌های تند تا 110 درجه، استفاده می‌گردد. همچنین در کوله پل‌ها و سازه‌های کنترل‌کننده آلودگی‌های صوتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. (راهنمای خرید ژئوگرید)

ژئوگریدها بعنوان تقویت کننده خاک در لایه های مختلف خاک کوبید شده قرار می‌گیرند و میزان مقاومت کششی و برشی خاک را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند.

دیوار خاک مسلح در زیرگذر محمدشهر استان البرز

مزایا و معایب دیوار‌های ژئوسنتتیک

مزایا:

• صرفه اقتصادی در مقایسه با سایر روش‌های اجرای دیوار حائل
• سرعت اجرای بالا و سهولت در اجرا
• امکان استفاده از مصالح موجود در محل
• دیوار‌های ژئوسنتتیک انعطاف پذیرتر هستند و عملکرد بسیار مناسبی در مقابل زلزله و دیگر نیرو‌های وارد بر سازه دارند.
• امکان استفاده از نما‌های متنوع
• سازگاری با محیط زیست
• طول عمر بالاتر نسبت به سازه‌های مشابه
• پدیده خوردگی که در مسلح‌کننده‌های فولادی کنترل‌کننده است در ژئوسنتتیک‌ها مشاهده نمی‌شود.
• مسلح‌کننده‌های ژئوسنتتیک سبک هستند و به راحتی حمل و نقل می‌شوند.
• امکان استفاده از پوشش گیاهی در نما

معایب:

• پدیده خزش در ژئوسنتتیک‌ها باعث کاهش مقاومت درازمدت آن‌ها می‌شود. همچنین بسیاری از انواع ژئوسنتتیک‌ها باید همواره در برابر پرتو فرابنفش محافظت شوند.
• اجرای این دیوار‌ها به خصوص در نواحی خاکبرداری نیاز به فضای بیشتری نسبت به دیگر انواع دیوار حائل دارد.
• امکان خاکبرداری از خاکریز‌های مسلح شده وجود ندارد.

برخی از کاربرد‌های دیوار خاک مسلح ژئوگریدی

• احداث رمپ و دیوارهای برگشتی در پل‌ها
• احداث دیوار‌های خاک مسلح ژئوگریدی
• احداث و تعریض جاده‌ها و خطوط آهن
• احداث دیوار حائل ژئوگریدی در مسیر رودخانه‌ها و کناره سواحل به منظور جلوگیری از آبشستگی و فرسایش
• امکان طراحی دیوارهای برگشتی با قابلیت تحمل بار کوله پل به عنوان جایگزین ستون‌های بتنی
• قابلیت اجرای دیوار با زاویه قائم
• عدم محدودیت در ارتفاع
• امکان اجرای نما‌های متنوع متناسب با موقعیت پروژه
• کاهش هزینه‌های پروژه نسبت به روش‌های مشابه

مبانی طراحی خاک مسلح

آیین‌نامه FHWA در نشریه NHI-10-024 ضوابط عمومی برای طراحی خاک مسلح ارائه نموده است. طراحی دیوار‌های خاک مسلح ژئوگریدی ژئوپارسیان بر اساس آیین‌نامه‌های به روز جهانی از جمله FHWA، AASHTO و با استفاده از نرم‌افزار‌های MSEW، ReSSA، PLAXIS وSlide انجام می‌شود. همچنین به منظور اجرای دقیق و بدون نقص پروژه‌های ژئوسنتتیک، ژئوپارسیان خود را متعهد به پشتیبانی و ارائه مشاوره به کارفرمایان و پیمانکاران در فرآیند اجرایی پروژه‌ها می‌داند.

انواع نما‌های قابل اجرا

با توجه به جدا بودن عملکرد نما از دیوار حائل، انواع مختلف نما‌ها در دیوار‌های مسلح ژئوگریدی بنا به نظر کارفرما قابل اجرا است.

کاربرد ژئوتکستایل در دیوار  خاک مسلح

ژئوتکستایل‌ها در دیوارهای مسلح ژئوگریدی به منظور جلوگیری از مخلوط شدن دانه‌بندی خاک، حفظ هندسه آن و ایجاد زهکشی مناسب به کار برده می‌شوند.
ژئوتکستایل در حد فاصل بین زهکشی جلوی دیوار و خاک داخل دیوار جهت جلوگیری از شسته شدن مصالح دانه‌ای به داخل زهکش استفاده می‌شود. همچنین در شرایطی که احتمال بالا آمدن سطح آب داخل دیوار وجود دارد، لایه‌هایی از دیوار که امکان بالا آمدن سطح آب در آن‌ها وجود دارد به طور کامل داخل ژئوتکستایل قرار می‌گیرند.

 

نمونه برخی پروژه‌های شرکت ژئوپارسیان در اجرای خاک مسلح