بهسازی زمین معمولاً روشی یا تکنیکی است که برای بهبود زمینی که در شرایط نامناسب از نظر مقاومت فشاری قرار دارد، استفاده میشود. از تکنیکهای مختلف ژئوتکنیکی برای تقویت مجدد خاک موجود و همچنین بهبود ویژگیهای آن استفاده میشود.
بهسازی خاک معمولاً برای برآورده کردن الزامات نوع سازهای که قرار است در آن قطعه زمین خاص ساخته شود، انجام میشود.
بهسازی زمین به دلایل زیر انجام میشود:
روشهای بهسازی زمین، خاکهای ضعیف و همچنین خاکهای نامناسب و آلوده را بهبود میبخشند. بهسازی خاک مزایای مختلفی دارد، از جمله:
تکنیکهای مختلفی برای بهسازی خاک وجود دارد . روشهای بهسازی خاک بر اساس نوع خاک طبقهبندی میشوند.
1- شناورسازی ارتعاشی
2- کاوشگر زمینی
3- شمعهای تراکمی
پیش فشردگی روشی برای بهسازی خاک است که برای خاکهایی مانند رس و لای استفاده میشود. همچنین به عنوان پیش بارگذاری یا سربارگذاری شناخته میشود.
در این روش، سطح زمین اختصاص داده شده برای ساخت و ساز، به طور موقت قبل از ساخت و ساز با سربار پوشانده میشود. این سربار تا ارتفاع مناسبی پر میشود تا باعث پیش فشردگی خاک زیرین شود.
این سربار برای مدت طولانیتری روی خاک نگه داشته میشود تا خاک زیرین تثبیت شود. ارتفاع سطح به طور کلی از 3 متر تا 10 متر متغیر است.
سربار درست قبل از شروع ساخت سازه برداشته میشود. از طرف دیگر، این روش مقرون به صرفه است اما زمانبر نیز هست. ساخت و ساز را به تأخیر میاندازد، بنابراین زیاد ترجیح داده نمیشود.
این روش بهسازی زمین همچنین برای بهبود خواص زمین با خاکهای چسبنده مانند رس و لای استفاده میشود.
زهکشهای شنی، ستونهای شنی هستند که طبق محاسبات سازه در عمق مورد نیاز ساخته میشوند. این ستونها برای تأمین مقاومت و تقویت خاکهای ضعیف استفاده میشوند.
زهکشهای شنی عمدتاً برای تحکیم خاکزیر فونداسیون افزایش تراکمپذیری و افزایش سرعت زمان نشست برای کنترل نشستهای پس از ساخت و ساز استفاده میشوند. عیب اصلی زهکشهای شنی این است که روشی بسیار گران است.
زهکشهای فتیلهای به عنوان جایگزینی برای زهکشهای ماسهای استفاده میشوند، زیرا ساخت زهکشهای ماسهای بسیار گران است. زهکش فتیلهای یک تکنیک بهسازی زمین است که اخیراً توسط مهندسان ژئوتکنیک توسعه یافته است. زهکشهای فتیلهای، زهکشهای عمودی پیشساختهای هستند که از نوارهای پلاستیکی موجدار پوشیده شده با غشای ژئوسنتتیک تشکیل شدهاند.
یک زهکش سرریز در بالای زهکشهای فتیلهای تعبیه شده است تا آب منفذی را تخلیه کند. زهکشهای فتیلهای، زهکشهای نواری شکل با عرض ۱۰۰ میلیمتر و ضخامت تقریبی ۵ میلیمتر هستند.
زهکشهای فتیلهای تقریباً جایگزین زهکشهای ماسهای شدهاند، زیرا در مقایسه با زهکشهای ماسهای، روشی ارزانتر است. زهکشهای فتیلهای با استفاده از لولهها در خاک قرار میگیرند.
پس از اینکه زهکشهای فتیلهای به داخل خاک فشار داده شدند، لولههای آزمایش به تدریج خارج میشوند و زهکشهای فتیلهای در زمین باقی میمانند. اخیراً، برخی از ماشینآلات نیز برای نصب آسان زهکشها توسعه یافتهاند.
خاکهای نرم را نیز میتوان با استفاده از ستون شنی، به عنوان روشی برای بهسازی زمین، اصلاح کرد. ستونهای شنی با ایجاد سوراخهایی تا عمق مورد نظر در زمین و پر کردن سوراخ با شن یا سنگهای کوچک به ترتیب ساخته میشوند.
اندازه سنگها ممکن است از ۶ میلیمتر تا ۴۰ میلیمتر متغیر باشد. سوراخ ستونهای شنی با استفاده از تجهیزاتی به نام ویبروفلوت حفاری میشود.
این دستگاه شامل یک لوله بلند به طول حدود ۲ تا ۳ متر و عرض ۲۰۰ تا ۵۰۰ میلیمتر است. این لوله از بالا و پایین با جت پر میشود.
جرمهای که ویبروفلوت را میچرخاند به حفاری خاک کمک میکند. پس از انجام حفاری، سوراخ با سنگ یا شن پر میشود.
قطر ستون سنگی از ۰.۵ متر تا ۰.۷ متر متغیر است و فاصله بین دو ستون مجاور معمولاً ۱.۵ متر تا ۳ متر است.
همانطور که در ستونهای شنی بحث شد، ویبروفلوت یک دستگاه لولهای استوانهای شکل است که از یک ویبراتور و جتهایی در قسمت بالا و پایین لوله تشکیل شده است.
این روش عموماً برای تراکم خاکهای سست استفاده میشود. همچنین برای کاهش احتمال نشست تفاضلی نیز استفاده میشود. ویبروفلوت با کمک جت آب یا هوا در زمین فرو میرود تا به خاک سست برسد.
هنگامی که دستگاه به خاک سست و سست میرسد، جت آب متوقف میشود و به دلیل لرزش دستگاه، خاک فشرده میشود و هوای اضافی و آب خارج شده و فضاهای خالی پر میشوند.
سپس ویبروفلوت به تدریج در مراحل 12 اینچی خارج میشود. هنگام خروج ویبروفلوت، مقداری خاکریزی باید انجام شود. ویبروفلوتاسیون تا عمق 20 متر مؤثر است. تراکم مورد نیاز در 70 درصد موارد حاصل میشود.
مانند شناورسازی ارتعاشی، این روش نیز تکنیکی برای تراکم ارتعاشی خاکهای غیرچسبنده است. کاوشگر ترا، که دارای یک لوله انتهای باز به قطر ۷۵ سانتیمتر است، در انتهای خود یک شمع ارتعاشی دارد.
کاوشگر ترا با استفاده از دستگاه شمعزن ارتعاشی درون کاوشگر ترا به داخل زمین نفوذ میکند. هنگامی که کاوشگر ترا به عمق مورد نظر رسید، در حالی که محرک ارتعاشی به کار خود ادامه میدهد، به آرامی خارج میشود.
خاک اطراف کاوشگر متراکم میشود. این روش در مکانهای مختلف در محل تکرار میشود. فاصله سوراخها حدود ۱.۵ متر است.
کاوشگر ترا را میتوان تا عمق ۲۰ متر استفاده کرد. این یک تکنیک ایدهآل برای بهبود زمین برای تراکم رسوبات شنی اشباع است.
خاکهای غیرچسبنده را میتوان با استفاده از شمعهای تراکمی درمان کرد. برای ساخت یک شمع تراکمی، یک لوله توخالی با انتهای بسته به زمینی که خاک نسبتاً ضعیف است، رانده میشود.
خاک با ارتعاشی که لوله هنگام فرو رفتن در خاک ایجاد میکند، متراکم میشود. سپس لولهها بیرون کشیده میشوند و سوراخها با ماسه پر میشوند تا یک شمع تراکمی تشکیل شود. شعاع تأثیر میتواند تا ۳ تا ۴ برابر قطر شمع باشد.
هنگامی که ضخامت لایه خاک ضعیف نسبتاً کمتر است، میتوان خاک ضعیف را حذف و آن را با یک لایه جدید از خاک با کیفیت خوب جایگزین کرد. این روش آسان و مقرون به صرفه است.
خاک با کیفیت خوب باید در منطقه نزدیک موجود باشد تا از هزینههای حمل و نقل غیرضروری جلوگیری شود. برای حفاری و پر کردن مجدد خاک، میتوان از نیروی کار یا تجهیزات خاکبرداری معمولی استفاده کرد.
بهسازی زمین را میتوان با مخلوط کردن سیمان یا آهک با خاک در اعماق زمین انجام داد. برای این عملیات، از نوع خاصی از مته با مته توخالی استفاده میشود.
مته با چرخاندن آن در داخل زمین تا عمق مورد نیاز، نفوذ میکند. در پایین آن یک ابزار مخلوط کن برای مخلوط کردن سیمان یا آهک با خاک تعبیه شده است.
سپس مته بیرون کشیده میشود و دوغاب سیمان یا آهک از طریق میله به ابزار مخلوط کن منتقل میشود. ابزار مخلوطکن، دوغاب را کاملاً با خاک مخلوط میکند و ستونهای عمودی از خاک تثبیتشده تشکیل میدهد.
دوغاب ریزی یکی از روشهای مورد استفاده برای بهبود زمین است. این روش برای ماسه، لای و سنگ نیز مؤثر است. دو نوع دوغاب وجود دارد که عبارتند از دوغاب سیمانی و دوغاب شیمیایی.
دوغاب با استفاده از یک انژکتور یا یک قطعه تجهیزات مناسب، به زمینی که خاک ضعیفی دارد تزریق میشود.
دوغابهای سیمانی در مقایسه با دوغابهای شیمیایی ارزانتر هستند. بنابراین، به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند. دوغابهای شیمیایی بیشتر در جایی استفاده میشوند که دوغابهای سیمانی چندان مؤثر نیستند، مانند رسوبات ماسه ریز یا لای.
