ژئوگرید
ژئوگریدها گروهی دیگر از خانواده ژئوسینتتیکها از جنس پلی استر و پلی اتیلن یا ترکیبی از این مواد یا سایر مواد مشابه هستند. ژئوگریدها در ضخامت، سایز و ابعاد مختلف به صورت شبکههای سه بعدی تولید میشوند. به عنوان تقویت کنندههای مناسب مورد استفاده قرار میگیرند زیرا آنها دارای مقاوت کششی بالا و قفل شدگی قابل توجهی در ساختار شبکه هستند. این دسته از ژئوسنتتیکها معمولاً در مناطقی که خاکها اشباع یا نمدار هستند، در بالا و پایین لایه ژئوتکستایل قرار میگیرند. مزایای بکارگیری ژئوگریدها در پروژههای عمرانی تقریباً مشابه با مزایای بکارگیری ژئوتکستایلها است.
کاربرد ژئوگریدها
- جداسازی مواد مختلف مثل تفکیک ماسه از گراول
- جداسازی و فیلتراسیون
- ایجاد سطح تفکیکی کننده بین مواد آلوده کننده و مواد غیر آلوده
- بالا بردن مقاومت مکانیکی
- بالا بردن مقاومت کششی
- بالا بردن مقاومت و تقویت بستر جادهها
- برای تفکیک لایههای قدیمی و جدید در جادهها برای ایجاد لایه و روکش جدید در جاده
- برای تقویت شیبها
کاربرد ژئوگرید با جنس فایبر گلاس
ژئوگریدها با جنس فایبرگلاس یک نوع ژئوگرید با کیفیت بالاست که به عنوان تقویت کنندههای مهمی در جادهها مورد استفاده قرار میگیرند. این نوع از ژئوگرید با پوششی از PVC برای تقویت اسفالت سطحی، زیر اساس با خصوصیات کششی بالا به صورت ژئوگریدهای دو محوره استفاده میشود که دارای خصوصیات دیگری مثل مدول بالا، دوام دراز مدت و طویل شدگی کم هستند. همچنین این نوع از ژئوگرید در بستر سازی مسیر راه آهن، فرودگاه، و پایدارسازی شیب به کار میرود. از خصوصیات مهم دیگر این نوع از ژئوگرید میتوان به پایداری دما، پایداری شیمیایی و فیزیکی اشاره کرد.
میکرو گریدهای لایه لایه
میکروگریدهای لایه لایه از جنس پلی استر بافته شده ریز است که در آن سلولهای تشکیل دهنده شبکهها از هم فاصله مشخص و تعریف شدهای دارند. میکروگریدها، قفل شدگی بالایی را با خاک ایجاد میکنند و همچنین نفوذپذیری بالایی را نشان میدهند.
این نوع از ژئوگریدها برای تقویت خاکهایی استفاده میشوند که وزن ملکولی بالایی دارند و برای استحکام بیشتر آنها احتیاج به یک پوشش اشباع UV با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی با دوام بالاست و این خصوصیت در میکروگریدها وجود دارد. دقت بافت دو سویه در میکروگریدها بسیار بالاست و در فاصله بین سلولهای شبکه، لایهای با جنس PVC قرار گرفته است. از مهمترین ویژگیهای این نوع ژئوگرید میتوان به تولید آسان و نصب راحت آنها اشاره کرد. میکروگریدها یک نوع ژئوگرید دو محوره هستند که در هر دو محور آن مقاومت کششی برابر است.
شکافهای کوچک میکروگرید میتواند یک نگهدارنده عالی برای بافتهای خاکی باشد. همچنین نفوذ پذیری بالای این شبکهها عملکرد بهتر آنها را نسبت به استفاده از گیاهان برای پایدار سازی شیبها نشان میدهد.
نکات مهم در استفاده از ژئوگریدها
- دیوارهای بلند؛ ژئوگرید معمولاً حدود ۷۰ درصد ارتفاع دیوار را شامل میشود.
- رمپها و شیبهای دو طرفه؛ ژئوگرید معمولاً در تمام عرض خاکریز قرار داده میشود.
- در طراحیهای مرتبط با بحث زمین لرزهها؛ فاصله بین ژئوگریدها در طراحی، مد نظر قرار میگیرد. ولی جایی که از نظر لرزهخیری منطقه آرامی است فاصله ژئوگریدها به طور مشخصی بیشتر است.
- پایدارسازی شیبها بسته به شیبهای مختلف این فاصله (فاصله بین ژئوگریدها) تغییر میکند، مثلاً در شیب با نسبت ۱:۸ فاصله هر ردیف ژئوگرید ۸ اینچ است و در دیوارها و مناطق با شیب عمودی فاصله ژئوگریدها حتی به ۱ اینچ میرسد.
- انواع ژئوگریدها بین دماهای ۵۰ – تا ۱۰۰۰۰ درجه سانتیگراد مقاوم بوده و در هر نوع آب و هوایی قابل استفاده است.
کاربرد ژئوگرید در پروژههای مختلف
کاربرد ژئوگرید جهت حفاظت از لولههای انتقال نفت، گاز و آب
محافظ لوله (راک شیلد) بهترین محاففظ برای لولههای فولادی انتقال نفت، آب و گاز در قسمتهایی از لوله که از نقاط صخرهای و سنگلاخی عبور مینماید، است. در این نقاط نوار خارجی لوله باید با یک لایه از محافظ لوله (راکشیلد) پوشش داده شود. در بخشهائی از مسیر خط لوله که زمین صخرهای انفجاری بوده و یا لولهها با لایه بتنی وجود دارد، بایستی از ورقهای مشبک پلی اتیلنی (راک شیلد) جهت حفاظت مکانیکی پوشش اصلی لوله استفاده شود. راکشیلد ضمن جلوگیری از عبور سنگها با عبور دادن خاکهای نرم در اطراف لوله مانع از صدمه دیدن محافظ خارجی لوله شده و بدین ترتیب به حفاظت کاتدیک لوله کمک میکند.
مزایای استفاده از راک شیلد (محافظ لوله)
- سرعت کار بالا و بتن ریزی یکنواخت
- هزینه کمتر، در مقایسه با حمل و نقل خاک سرند شده و ماسه
- استفاده از خاکهای محلی در دور لوله
- تسهیل در محافظت کاتدیک لوله
زیر سازی لوله
در مواردی که لوله از مناطق باتلاقی دارای خاک سست و ضعیف با میزان آبهای زیر زمینی بالا عبور میکند، با استفاده از یک لایه از شبکههای مهندسی (ژئوگرید) بستری مناسب و مقاوم در لوله ایجاد میشود.
مزایای استفاده از ژئوگرید برای زیر سازی لوله
- ایجاد بستری مقاوم و بدون نشست در زیر لوله
- کنترل و تخلیه آبهای سطحی
- استفاده از خاکهای محلی
کاربرد ژئوگرید در جلوگیری از فرسایش شیبها
فرسایش شیروانیهای خاکی توسط باد و باران به عدم پایداری و نهایتاً گسیختگی شیروانیهای خاکی منتهی میشود و نگهداری از این شیروانیها بدون استفاده از ژئوگریدها بسیار پر هزینه خواهد بود. با کارگذاری یک لایه شبکه پلیمری که رشد پوشش گیاهی را تسهیل و تسریع مینماید از فرسایش خاک با استفاده از شرایط طبیعی موجود جلوگیری میشود.
سه عمل اصلی شبکههای پلیمری
- با ایجاد حفاظ لازم برای چمنهای تازه کاشته شده، محیط مناسبی برای رشد بهتر ریشه گیاه در شیروانی خاکی مهیا میشود.
- باعث گیرایی و چسبندگی پوشش گیاهی در مقابل بارانهای سیل آسا میشود.
- باعث کاهش تأثیر بارش بر سطح خاک و هدایت آبهای سطحی در امتداد شبکه میشود.
کاربرد ژئوگریدها در جلوگیری از ریزش کوه، صخرههای سنگی و شیروانیهای خاکی
فرسایش صخرههای سنگی، پتانسیل و موقعیت مناسبی را برای فرو ریختن قطعات سنگی که بوسیله هوازدگی سست و آماده ریزش هستند بوجود میآورد. به کمک استقرار شبکههای پلیمری که در روی سطوح لغزنده و صخرههای سنگی تثبیت میشوند میتوان از بروز فاجعه یا آسیب دیدگی سازهها (جاده، پل، ساختمان و …) جلوگیری نمود. این راهبرد به خصوص در نقاط کوهستانی و سرد سیر کشور که قطعات بزرگ سنگی بعلت یخ زدن و تغییرات شدید حرارت خرد شده یا به علت بارندگی زیر آنها شسته شده و ناپایدار میشوند بسیار مؤثر خواهد بود.
کاربرد ژئوگریدها در احداث راههای دسترسی به مناطق باتلاقی
ژئوگرید برای کار بر روی نقاط باتلاقی بسیار مناسب است. معمولاً در این نقاط نیاز به حمل و نقل مصالح زیادی وجود دارد ولی به علت کیفیت نامطلوب خاک، این امر تنها با تحمل مشقات و هزینه سرسام آور امکان پذیر است. شبکههای ژئوگرید بدلیل وجود دریچه، حرکت یکنواخت آب را نسبت به سطح خود تنظیم نموده و سکوی محکمی برای جاگیری و استقرار مصالح و مواد پر کننده فراهم میآورند. این عمل بخصوص در نقاط باتلاقی باعث کاهش قابل توجه نشست شده و پیوستگی لازم مصالح را برای پیشرفت عملیات ممکن مینماید.
استفاده از ژئوگرید در زمینهای باتلاقی دارای مزایای دیگری نیز است که از آن جمله میتوان به جلوگیری از تغییرات سطحی زمین در موقعیتهای مختلف اشاره کرد. بکارگیری ژئوگرید در این زمینها باعث یک دست کردن زمینآن مناطق و استفاده بهینهتر از این زمینها میشود. اگر احداث خطوطی مثل راه آهن، جاده ماشین رو و از این دست موارد در مناطق باتلاقی الزامی باشد، بهترین روش برای احداث چنین خطوطی، استفاده از ژئوگریدهای مناسب برای این موارد است.
کاربرد ژئوگریدها در خاکریزها، آب بندها و ساخت سازههای مهار کننده
کنترل سیلاب و حفاظت از رودخانهها در برابر فرسایش
اکثر آبراههها شامل قسمتهایی نظیر سازههای کنترل کننده از قبیل آب بند، آبر یز، حوضچههای آرامش هستند که تمامی آنها را میتوان با استفاده از گابیونهای ساخته شده از ژئوگرید به بهترین نحو طراحی کرد. عمر زیاد این محصولات و سهولت کار با آنها از فواید استفاده در این گونه موارد است. استفاده از ژئوگرید در ساخت گابیونهای لولهای نیز به عنوان روشی آسان و مؤثر در جلوگیری از فرسایش بستر رودخانهها شناخته شده است.
احداث دیوار ساحلی
با استفاده از گابیونهای پلیمری میتوان انواع دیوارهای ساحلی را طراحی و اجرا نمود. از خصوصیت این دیوارها سهولت نصب، استحکام فوق العاده و هزینه بسیار ناچیز نسبت به سایر روشها است. گابیونهای پلیمری که بخش روکش آنها از ژئوگرید است کمک زیادی به جلوگیری از فرسایش قسمتهای ساحلی میکند و استفاده از لایههای ژئوگرید که محتوی سنگدانههای درشت هستند به عنوان بهترین روش در جلوگیری از فرسایش ساحلی در بین کلیه روشهای حفاظت از سواحل در نظر گرفته میشود.
کاربرد ژئوگرید در زهکشی و لاینینگ
یک نوع خاص از شبکه پلیمری (ژئوگرید) در ز هکشی زونهای خاکی و سنگی تحت گرادیانهای مختلف کاربرد داشته و با توجه به هندسه مناسب آن، قابل کارکرد در سازههای مختلف از جمله تونلها، ترانشهها و کانالهای زهکش است. از جمله پروژههای مهم اجرا شده با استفاده از محصولات این در ایران میتوان به زهکشی پشت دیوارهای حائل در مصلی بزرگ تهران، زهکشی سطوح سنگر بندی شده در تونل کندوان و چندین پروژه دیگر اشاره کرد.
از کاربردهای دیگر ژئوگرید میتوان به استفاده از آنها در دیوارههای نگهدارنده تونلها و معادن اشاره کرد که تحت عنوان لاینینگ قابل شناسایی هستند. در عمل لاینینگ معمولاً از دو روش برای نگهداری و ایمنی در برابر ریزش دیوارهها استفاده میکنند. در یک روش از بتن با یک ضخامت مشخص و معمولاً ضخیم استفاده میکنند و در روش دیگر که قابلاطمیانتر و با صرفهتر است (البته بسته به شرایط پروژه) از بتن مسلح با ضخامت کمتر استفاده میشود. معمولاً سازه مسلح بتن از جنس میلگرد است که ژئوگرید به دلیل برتریهایی که نسبت به میلگرد دارد میتواند جایگزین خوبی در این زمینه باشد.
کاربرد ژئوگرید در مسلح کردن دیوارهای گچی و سیمانی
توری زیر گچی جهت مسلح کردن اندودهای گچی و سیمانی در دیوارهها، سقفها و ستونها کاربرد داشته و با توجه به انعطاف پذیری و دوام آن، مزایای اقتصادی و فنی فراوانی به همراه دارد. این شبکهها همچنین جهت مسلح نمودن پانلهای پیش ساخته گچی استفاده شده و در محل اتصال دیوارهای پیشساخته به کف و سقف، عمل اندود نمودن را تسهیل و باعث ایجاد درگیری و یکپارچگی بیشتر میشود. توری زیر گچی جایگزین مناسب توری مرغی فلز ی بوده و بدون زنگ زدگی و خوردگی، خواص اولیه خود را در محلحفظ نموده و باعث افزایش یکنواخت مقاومت میشود. توری زیر گچی در عرض ۸۴ سانتیمتر و به شکل رول ۱۰۰۰ متری تولید میشود.
کاربرد ژئوگرید در مسلح کردن خاک
تقویت زیرسازی
ژئوگریدها میتوانند مشکلاتی را که احداث سازههای سنگین و خاکریزها روی خاکهای ضعیف دارند، بدون نیاز به شمع کوبی و یا عملیات خاکبرداری یا خاکریزی (جایگزینی مصالح نامقاوم با مصالح مقاوم و دانه درشت) حل نمایند. این عمل با قرارگیری لایههای ژئوگرید بر روی خاک سست و لابه لای آن در فواصل مناسبی که سطوح گسیختگی را قطع مینماید میسر میشود. همچنین میتوان خاکریز را بر روی یک صندوقچه پر از مواد دانه درشت که به کمک شبکههای پلیمری ساخته شده باشد احداث نمود. با این کار ضمن تقویت زیر ساخت خاکریز، عمل زهکشی بخوبی انجام پذیر بوده و از پدیده نشست نامتقارن که سبب وارد شدن صدمات زیادی به پیهاست، بنحو قابل توجهی کاسته میشود.
کاربرد ژئوگرید در حفاظت عایق سولهها و حریم ایمنی اسکلت فلزی ساختمانها
انواع شبکههای پلیمری جهت حفاظت از عایقهای سقف سولهها، انبارها، سالنهای تولید، سالنهای ورزشی و غیره جایگزین مناسبی برای توری فلزی هستند. شبکههای پلیمری بادشکن به خوبی باعث کاهش سرعت باد، بدون ایجاد تلاطم تا حدود ۶۰ % میشود و علاوه بر حصار بادشکن به عنوان حریم ایمنی اسکلت فلزی ساختمانها استفاده و کاربرد وسیعی یافته است. شبکههای فوق، زیبا، ضد زنگ، قابل شستشو و در رنگهای مختلف تولید شده و در برابر اشعه خورشید و مواد شیمیایی مقاوم هستند.
کاربرد ژئوگرید در پوشش کفها و قطعات بتنی
به لحاظ سبک بودن شبکههای ژئوگرید و مقاوم بودن آنها در برابر عوامل خورنده، میتوان شبکهها را نزدیک به سطح بتن در عملیات مستمر قالب بندی استفاده و نصب نمود. این عمل سبب استحکام بتن و کنترل ترک خوردگی در بتن میشو.
مزایای استفاده از ژئوگرید در بتن
- مسلح کردن بتن
- نیاز به حداقل پوشش بتن
- مقرون به صرفه بودن نسبت به مصالح مشابه نظیر آرماتور
- مصونیت کامل در برابر کلیه عوامل خورنده موجود در آب که عامل از بین رفتن آرماتور است.
- قابلیت نصب سریع و آسان
کاربرد ژئوگرید در کانالهای انتقال آب و تونلها
یکی از روشهای مقرون به صرفه در ساخت کانالهای بتنی آب و فاضلاب، استفاده از ترکیب شبکههای ژئو گرید و شاتکریت سیمان است. مقاومت شیمیایی شبکهها در برابر مواد خورنده موجود در آب که میتوانند بداخل بتن نفوذ کنند از جمله ویژگیهای مهمی است که قابلیت شبکهها را در اینگونه موارد نشان میدهد. خصوصیت مهم دیگر این شبکهها، مقاومت کششی فوق العاده زیاد، وزن کم و انعطاف پذیری مناسب آنهاست که کار با آنها را بسیار آسان مینماید. از این شبکهها در پایداری اولیه سطوح تونلهای متروی تهران نیز استفاده شده است.
کاربرد ژئوگرید در بتن
در مورد کاربرد ژئوگرید در بتن ریزی میتوان گفت، امتیازاتی از قبیل مقاومت کششی زیاد، مقاومت در برابر خوردگی و جذب و توزیع تنش، استفاده از این شبکهها را در بتن مقرون به صرفه مینماید. نفوذ رطوبت به داخل بتن هیچگونه تأثیر منفی بر روی شبکه نداشته و بدین ترتیب میتوان از ضخامت پوشش بتنی به نحو قابل ملاحظهای کاست.
کاربرد ژئوگرید در احیاء اراضی ساحلی
یکی از موارد مهم استفاده از شبکههای ژئوگرید احیاء اراضی و بازیافت زمین از دریا است. این عملیات به منظور پیسازی جهت احداث سازه یا دیواره دریایی و حفاظت سواحل و تثبیت اراضی ساحلی امکان پذیر است.
کاربرد ژئوگرید در زیر سازی جادهها و معابر
یکی از مهمترین عوامل موثر در طراحی و ساخت مسیرهایی که از زمینهای سست عبور میکنند، تقویت و تثبیت بستر راه (Subgrade) است که در صورت عدم دسترسی به بستر مناسب، روسازی راه (Pavement) نیز به تدریج از بین خواهد رفت.
بدین منظور میتوان از شبکههای در حد فاصل بستر (Subgrade) و زیر اساس (Subbase) استفاده نمود که بدلیل مشخصات فنی مناسب این شبکهها، توزیع بارهای ترافیکی بر روی بستر بهتر صورت پذیرفته و موجب جلوگیری از نشستهای موضعی و نامتقارن میشود. از عمدهترین محسنات استفاده از ژئوگریدها در زیر سازی آسفالت و جلوگیری از پدیده فرورفتگی سریع آسفالت (Rutting) است که در اثر بارر ترافیکی زیاد و بخصوص عبور وسایط نقلیه سنگین ایجاد میشود. همچنین کاربرد این شبکهها از پدیده شایع و مخرب دیگری بنام ترک خورد گی (Reflection Cracking) کاملاً ممانعت بعمل خواهد آورد.
امتیازات ژئوگرید جهت ارائه پی پایدار
- از فرار مصالح Subgrade و تداخل Subbas و Subgrade جلوگیری مینمایند
- با توزیع یکنواخت بار بر روی سطح وسیع خود نشست را به حداقل میرساند
- ضمن افزایش مقاومت کششی به کمک اصطکاک بین شبکه و خاک، به مقاومت برشی خاک نیز میافزاید.
- به علت شکل مشبک خود سبب کاهش و حذف فشار آب منفذی میشود.
کاربرد ژئوگرید در تقویت زیرسازی راه آهن و فرودگاه
با استفاده از ژئوگرید ضمن احداث سریع و مطمئن خطوط راه آهن در زمینهای سست و ضعیف، نگهداری از این مسیرها ارزانتر و بسیار آسانتر است. مرمت زیر سازی خطوط راه آهن یا یکی از متداولترین عملیات سیستم راه آهن هر کشور است که سالیانه مخارج عمدهای را به خود اختصاص میدهد. به کمک شبکههای ژئوگرید مصالح مربوط به زیر سازی در شبکه قفل شده و ضمن بالابردن ظرفیت باربری زیر اساس و کاهش هزینههای نگهداری آن، از بروز مشکلاتی نظیر نشست نامتقارن جلوگیری میشود.
مزایای استفاده از شبکه ژئوگرید در پروژههای احداث و نگهداری خطوط راه آهن
- بالابردن ظرفیت باربری قطارها
- افزایش سرعت قطار
- کاهش هزینهای نگهداری زیر اساس خط راه آهن
- آسایش و امنیت بیشتر مسافران
- افزایش عمر مفید خطوط راه آهن
تقویت آسفالت به کمک ژئوگریدهای نتلون
با استفاده از شبکههای ژئوگرید میتوان ضمن افزایش عمر آسفالت به میزان چند برابر، از بروز عوارضی مانند خستگی زودرس، ترک خوردگی و موج افتادگی در آسفالت جلوگیری به عمل آورد. این شبکهها با داشتن مقاومت کششی زیاد میتوانند کمبود مقاومت کششی آسفالت را تا حد مطلوبی جبران نموده و نهایتاً تغییر شکل آن در نتیجه اعمال بارهای دینامیکی مداوم را کاهش دهند. از این ژئوگرید میتوان در روشهای ترمیم آسفالت در نقاطی که پدیدههای موضعی مخرب وجود دارند نیز استفاده نمود.
کاربرد ژئوگرید در پایدار سازی دیوارهای سنگی
از ژئوگریدها برای حفاظت و پایدار سازی و جلوگیری از سقوط سنگهای دیوارهای سنگی مشرف به جادهها نیز استفاده میشود. ژئوگریدهای دومحوره از جنس پلی اتیلن جهت پایدارسازی شیبهای سنگی استفاده میشود. ژئوگرید دومحوره باعث بالا رفتنخصوصیات کششی آنها میشود. ژئوگرید با مقاومت کششی و مدول بالا، باعث مقاومت فوق العادهای در برابر خرابیهای ساختاری و محیطی میشود. استفاده از این نوع ژئوگرید یک ضمانت طولانی مدت را ایجاد میکند.
ژئوگریدهای دو محوره چند لایهای
این دسته از ژئوگریدها یک ترکیب از پلی پروپلینها هستند که از ترکیب تعداد معینی لایه که بیشتر از جنس ژئوگرید است، تشکیل شدهاند. این نوع از ژئوگرید دارای مقاومتهای متفاوت و قابل تغییری برای استفاده در پروژههای مختلف است. نوع استاندارد از این دسته دارای ۵ لایه با انعطاف پذیری بالا و وزن کم است. ترکیب تعدادی لایه با یکدیگر برای تشکیل یک نوع ژئوگرید میتواند اثر زیادی بر روی بالا بردن مقاومت آن داشته باشد. این نوع از ژئوگرید به دلیل خصوصیات ویژهای که دارند، برای مناطقی که مقاومت بالایی احتیاج است یا مقاطعی که امکان ایجاد حفره در آنها وجود دارد مثل خاکهای کارستی، مناطق معدنی یا مناطق یخزده بسیار کاربرد دارد. از کاربردهای دیگر این نوع ژئوگرید میتوان به استفاده آن در مسیرها و جادههای سنگفرشی و غیر سنگفرشی اشاره کرد. همچنیناین نوع ژئوگرید در مسیر خطوط راه آهن و فرودگاهها و مناطق با بارگذاری بالا مورد استفاده قرار میگیرد.
سیستم ژئوگرید در اتصال با بلوکهای بتنی
این سیستم در ایجاد دیوارههای حائل کاربرد فراوانی دارد و نوع و شکل ساختهای مورد استفاده در این روش بسیار متنوع است. در پشت این بلوکها از خاک استفاده میشود و هر کدام از این بلوکها توسط راههای متنوعی به هم اتصال داده میشوند. این سیستم حتی ممکن است برای پروژههای زهکشی نیز مورد استفاده قرار گیرد. اتصال پوشش قسمت پشتی این بلوکها توسط فشار هیدرولیکی انجام میشود.