نشریه شماره ۳۸۶
نشریه شماره ۳۸۶ با همکاری پژوهشکده حمل و نقل مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی و بهرهمندی از توان علمی و تخصصی جمعی از کارشناسان با تجربه کشور تهیه شده است. در تدوین نشریه شماره ۳۸۶ سعی بر آن شد تا از تجارب موجود داخلی و همچنین مراجع مختلف داخلی و خارجی بهره گرفته شود. با توجه به نوع شمع مورد استفاده، شرایط پروژه و با کمک مطالب مندرج در این نشریه میتوان مشخصات فنی ویژه هر پروژه را تهیه کرد.
شمعها یا پیهای عمیق در پروژههای مهم و شریانهای حیاتی کشور مانند توسعه و بازسازی بنادر، احداث پلها، پالایشگاهها و مجتمعهای پتروشیمی، فونداسیون ماشین آلات صنعتی، نیروگاهها، مخازن و ساختمانهای مرتفع استفاده میشوند. لذا وجود مشخصات فنی و عمومی اجرای شمع که دربردارنده ملزومات و مراحل تهیه و اجرای انواع شمعهای کوبشی و درجاریز است، نقش عمدهای در بهبود و کیفیت اجرای شمعها خواهد داشت.
دامنه کاربرد نشریه شماره ۳۸۶
مشخصات فنی نکات مربوط به نحوه ساخت، حمل و نصب شمعهای کوبشی فولادی، بتنی پیش ساخته، بتنی پیش- تنیده و شمعهای بتنی درجاریز را شامل میشود. چگونگی شناسایی شمعهای مردود و مقررات مواجه با آنها نیز مشخص شده است. همچنین به منظور حصول اطمینان از ظرفیت باربری شمعها در حین و پس از اجرا، روشهای مختلفی ارائه گشته و چگونگی برنامهریزی شمعهای آزمایشی در نشریه شماره ۳۸۶ ارائه شده است.
شرایط اجرا شامل اجرای شمع در خشکی، ساحل و نزدیک ساحل است و نکات مربوط به اجرای شمع در شرایط دور از ساحل را در بر نمیگیرد. از لحاظ نوع خاک، محدودیت خاصی وجود ندارد و انواع خاکهای معمول و خاکهای خاص مانند خاکهای کربناته، تورمزا و فرو ریزشی را در بر میگیرد. جنس شمع فولاد یا بتن یا ترکیبی از هر دو است. این مشخصات فنی در برگیرنده شمعهای چوبی، ریز شمعها، شمعهای مکشی و پیهای صندوقهای نیست.
برنامهریزی مطالعات ژئوتکنیک
قبل از تعیین نوع پی و محاسبات طراحی، انجام مطالعات ژئوتکنیک و بررسیهای میدانی الزامی است . طبق نظر کارشناس ژئوتکنیک مشاور طرح تعدادی گمانه جهت شناسایی لایهها حفر میشود. تعداد، عمق و محل گمانهها، نوع حفاری، تعداد و نوع نمونه برداری و همچنین آزمایشهای صحرایی لازم از مواردی است که باید در برنامه عملیات صحرایی لحاظ شود. علاوه بر این در صورت برخورد به سطح آب در حین عملیات حفاری باید عمق و تغییرات آن در روزهای متوالی قرائت و ثبت شود. شناسایی ژئوتکنیکی بدون نظارت فاقد اعتبار کافی است در گزارش شناساییهای ژئوتکنیکی باید نحوه نظارت دستگاه نظارت و میزان حضور ناظر در کارگاه درج شود.
اطلاعات مورد نیاز جهت طرح شمع
اطلاعات مورد نیاز جهت طرح شمع به چهار دسته کلی تقسیم میشوند.
- شناخت عمومی، جنس و خواص فیزیکی لایهها مانند دانهبندی، حدود اتربرگ، طبقهبندی نوع خاک، دانسیته و درصد رطوبت طبیعی خاک و سطح آب زیرزمینی
- پارامترهای مقاومتی خاک شامل زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی در دو حالت زهکشی شده و زهکشی نشده
- پارامترهای نشست پذیری همچون مدول الاستیسیته،ضرایب تحکیم، تورم، تخلخل اولیه و همچنین نسبت بیش (OCR) تحکیمی
- تعیین غلظت کلر و ،pH آزمایشهای شیمیایی جهت بررسی و کنترل خوردگی مصالح شمع مانند آزمایشهای تعیین سولفات
آزمایشهای برجا
با توجه به اینکه در آزمایشهای برجا شرایط طبیعی خاک کمتر تغییر میکند، استفاده از نتایج این آزمایشها در تعیین ظرفیت باربری شمعها مناسبتر است. استفاده از آزمایش نفوذ استاندارد و حتی الامکان آزمایش نفوذ مخروط در برنامه مطالعات توصیه میشود. آزمایش نفوذ مخروط بخصوص اگر همراه با اندازهگیری فشار آب منفذی باشد، نتایج دقیق و مفیدی را در اختیار طراح قرار میدهد. علاوه بر آزمایشهای مذکور طبق نظر مشاور ژئوتکنیک میتوان از آزمایشهای دیگر، نظیر پرسیومتر، دیلاتومتر مسطح و برش پره در لایههای رسی نرم و اشباع نیز بهره جست.
طبقهبندی شمعها بر اساس روش نصب
شمعها از لحاظ روش نصب در سه گروه زیر طبقهبندی میشوند.
- شمعهای با جابجایی بزرگ
- شمعهای با جابجایی کوچک
- شمعهای بدون جابهجایی
معیارهای انتخاب نوع شمع
نوع شمع و روش اجرا باید توسط مشاور ژئوتکنیک یا مشاور طراح و در نظر گرفتن چهار معیار اساسی زیر تعیین میشود.
- مشخصات روسازه اعم از نوع بارگذاری، کاربری، درجه اهمیت سازه، توجیه اقتصادی و زمان بندی پروژه
- تجهیزات و امکانات استقرار شمع و شرایط اجرایی پروژه
- شرایط بستر شامل نیمرخ خاک محل، خصوصیات لایهها و همچنین آب زیرزمینی و نوسانات آن
- میزان خورندگی محیط، عملکرد و دوام مصالح شمع
محافظت در برابر خوردگی
جهت محافظت شمع در برابر خوردگی بر حسب نظر دستگاه نظارت با توجه به شرایط پروژه و توجیه اقتصادی طرح باید از یکی از روشهایی مانند افزایش وخامت شمع، اندود قیری، اپوکسی، رنگ زدن، افزایش پوشش بتنی، آبکاری فلزی یا حفاظت کاتدی بهره جست.
با توجه به سرعت خوردگی در محیط و طول مدت سرویس دهی، میتوان وخامت بدنه شمع را افزایش داد. این مقدار افزایش وخامت به وخامت فداشونده موسوم است. قبل از آنکه اندود کردن انجام شود، سطح فولاد باید کاملا تمیز شود اندود قیری (به عنوان روش حفاظت) باید مورد تایید مشاور یا دستگاه نظارت باشد.
شمعهای فولادی بدون کلاهک بتنی باید توسط یک اندود قیری به اندازه ۱ متر پایین و ۳۲۲ میلیمتر بالای سطح نهایی زمین پوشیده شوند. شمعهایی که به کلاهک بتنی متصل هستند باید تا یک متر زیر تراز کلاهک قیر اندود شوند. اندودهای حفاظتی پایینتر از حداقل تراز سطح آب، با احتساب نوسانات جزر و مد و ناحیه اغتشاشی آب، نیاز نخواهد بود.
توصیههای فوق مربوط به شرایط متعارف زمان اجرا و تنظیم طول شمع است.
- چنانچه شمع به مدت طولانی به علت تاخیرات اجرایی در مجاورت ساحل باقی بماند، با توجه به قابلیت بالای شرایط محیطی، باید تدابیر لازم با هماهنگی دستگاه نظارت اندیشدیده شود.
- چنانچه از عمق دقیق نفوذ شمعها در خاک اطمینان وجود ندارد، باید قبل از عایقکاری و حفاظت شمعها در برابر خوردگی، نسبت به تعیین عمق قابل نفوذ توسط شمعهای آزمایشی اقدام شود. در صورتیکه به علت شرایط اضطراری این امکان وجود نداشته باشد، لازم است نسبت به افزایش طول قسمت حفاظت شده اقدام و یا تدابیر دیگری اندیشیده شود.
آزمایشهای شمع
بطورکلی آزمایشهای شمع بمنظور کنترل کیفیت و یکپارچگی شمع، بررسی تنشهای کوبشی، ارزیابی تجهیزات و ملحقات کوبش، تعیین معیار توقف کوبش و تعیین ظرفیت باربری شمع صورت میگیرند. این آزمایشها ممکن است در زمان طراحی، در حین اجرا یا پس از اجرای شمع انجام شوند.
شمعهای آزمایشی
برحسب تشخیص و صلاحدید مشاور یا دستگاه نظارت، بر حسب شرایط ساختگاه یا پروژه، شمعهای آزمایشی در محدوده ساختگاه اجرا و آزمایش میشوند. بر روی این شمعها آزمایشهای استاتیکی و دینامیکی به منظور تدقیق ظرفیت باربری طرح، ارزیابی روش و تجهیزات اجرا، تدقیق طول مورد نیاز و قابل اجرا و سایر جنبههای اجرایی بر حسب تشخیص دستگاه نظارت انجام میشود.
شمعهای اجرایی
تعدادی از شمعهای اصلی در زمان اجرا آزمایش بارگذاری یا کنترل یکپارچگی میشوند. تعداد یا درصد آزمایشها و نوع آنها را میتوان در اسناد قرارداد مربوط به اجرا منعکس کرد. تعداد این آزمایشها و معرفی شمعهای مربوطه برای آزمایش باید بر اساس یافتههای ثبت شده در زمان اجرا و تشخیص دستگاه نظارت تدقیق و نهایی شود.
ملاحظات زیست محیطی
به منظور کاهش اثرات زیست محیطی و آسیبهای احتمالی ناشی از عملیات شمع کوبی بر محیط اطراف باید فواصلی به عنوان مقادیر حداقل از مناطق مسکونی، بیمارستانها، ساختمانهای عمومی و صنعتی و ساختمانهای دارای تاسیسات حساس، تعیین و رعایت شود. تعیین این فواصل به انرژی چکش، طول و ابعاد شمع و همچنین جنس لایههای خاک بستگی خواهد داشت. علاوه بر این باید به میزان ارتعاش حاصله از عملیات شمعکوبی نیز توجه شود و در صورت لزوم بها نصب ابزار دقیق مانند ژئوفون در فواصل مشخص نسبت به کنترل میزان ارتعاشات اقدام نمود.
شمعهای بتنی پیش ساخته باید به گونهای طراحی شوند که بخش دورریز آن به حداقل برسد. قسمت اوقافی و دور ریز شمعها باید توسط پیمانکار به مکان مناسب انتقال داده شود. در انتخاب گل حفاری باید ملاحظات زیست محیطی در نظر گرفته شود تا میزان آلودگیهای مضر به حداقل یا مقادیر مجاز معرفی شده توسط سازمانهای مربوطه محدود شود.
اصول ایمنی در مراحل مختلف اجرای شمع
در زمان اجرای شمعها، بخصوص شمعهای کوبشی پیمانکار موظف است کلیه شرایط لازم جهت تامین ایمنی کافی را فراهم نماید. کلیه پرسنل کارگاه باید از کفش و کلاه ایمنی استفاده نموده و نسبت به خطرات احتمالی مانند سقوط شمع هنگام جابجایی، پاره شدن کابلهای جرثقیل و ریزش روغن داغ بخصوص از چکش دیزلی آگاه شوند. در حین اجرای شمعهای کوبشی و درجا لازم است جهت پیشگیری از حوادث ناشی از واژگونی شمع کوب یا شمع و همچنین جلوگیری از رفت و آمدهای غیر وروری افراد غیر مسئول، با استفاده از نوار خطر حریم ایمن مشخص شود.
پیمانکار موظف است نسبت به تامین جعبه کمکهای اولیه به تعداد کافی در کارگاه اقدام نماید. همچنین وجود کپسول آتشنشانی نیز در کارگاه الزامی است. چنانچه در حین کوبش بالشتک شمع مشتعل شود یا دود کند، باید بلافاصله خاموش شده و به محل مناسب منتقل شود.
شمعهای بتنی پیش ساخته باید حتی الامکان در کمترین فاصله از کارگاه ساخته شوند تا فاصله حمل و نقل آنها به حداقل برسد. در زمان حمل شمعها باید توجه شود تا مقدار طول بیرون مانده از وسیله نقلیه باعث ایجاد خطر نشود. موقع تخریب شمعهای بتنی به علت پراکنده شدن گرد و غبار سیمانی باید از ماسک و عینک مناسب استفاده شود تا از بروز آسیبهای تنفسی و غیره جلوگیری شود.
فهرست مطالب نشریه شماره ۳۸۶
در تهیه نشریه شماره ۳۸۶، سعی شده که موارد خاص مرتبط با زمینشناسی و ژئوتکنیکی کشور در مناطق مبتلا به اجرای شمع از سوی دیگر، ملاحظات و تطابق لازم رعایت شود. در نشریه شماره ۳۸۶ نکات مربوط به نحوه ساخت، حمل و نصب شمعهای کوبشی فولادی، بتنی پیش ساخته، بتنی پیش تنیده و شمعهای بتنی درجاریز را شامل میشود. همچنین در مورد شرایط اجرا نیز نکات مربوط به اجرای شمع در خشکی، ساحل و نزدیک ساحل را پوشش میدهد و نکات ویژه مربوط به اجرای شمع در شرایط دور از ساحل را در بر نمیگیرد. از لحاظ نوع خاک محدودیت خاصی وجود ندارد و انواع خاکهای معمول و خاص را در بر میگیرد.
شرح مطالعات ژئوتکنیک قبل از طراحی و اجرای
- برنامه ریزی مطالعات ژئوتکنیک
- اطلاعات مورد نیاز جهت طرح شمع
- تعداد و عمق گمانهها
ملاحظات انتخاب نوع شمع
- طبقه بندی شمعها بر اساس روش نصب
- معیارهای انتخاب نوع شمع
نکات اجرایی شمعهای کوبشی
- تجهیزات کوبش شمع
- شمعهای بتنی پیش ساخته
- شمعهای فولادی
نکات اجرایی شمعهای درجاریز
- نوع مصالح و خصوصیات مورد نیاز
- تجهیزات و نحوه حفاری
- آماده سازی چاه حفاری شده
- ساخت و نصب قفسه آرماتور
- بتن ریزی
- بریدن راس شمع
- دستورالعمل شناسایی و مقررات مواجه با شمعهای مردود و آسیب دیده
- نحوه محاسبه متره – بر آورد و موارد پیمانی
آزمایشهای شمع
- آزمایش کنترل یکپارچگی و کیفیت شمع اجرا شده
- روابط و تحلیلهای دینامیکی
- تحلیل معادله موج
- آزمایش بارگذاری دینامیکی
- نحوه استقرار میلههای شاخص در شمع
احتراما با عرض سلام از زحمات شما تشکر میشود