ملاحظات انتخاب نوع شمع
شمعها یا پیهای عمیق در پروژههای مهم و شریانهای حیاتی کشور مانند توسعه یا بازسازی بنادر، احداث پلها، پالایشگاهها و مجتمعهای پتروشیمی، فونداسیون ماشین آلات، نیروگاهها، مخازن و ساختمانهای مرتفع استفاده میشوند. لذا وجود مشخصات فنی و عمومی اجرای شمعهای کوبشی و درجاریز، نقش عمدهای در بهبود و کیفیت اجرای شمعها خواهد داشت.
طبقه بندی شمعها بر اساس روش نصب
شمعها از لحاظ روش نصب در سه گروه زیر طبقه بندی میشوند.
شمعهای با جابجایی بزرگ
شمعهای با جابجایی بزرگ که نصب آنها در زمین همراه با جابجایی زیاد در خاک مجاور (و وقوع پدیده انبساط حفره) است و شامل موارد زیر است.
شمع فولادی یا بتنی پیش ساخته و نوک بسته (ته بسته)
شمع توخالی که در حین کوبش توده خاک در داخل آن قفل شود و مانع ورود خاک شود.
شمعهای با جابجایی کوچک
شمعهای با جابجایی کوچک که نصب آنها در زمین، خاک اطراف را زیاد جابجا نمیکند و شامل موارد زیر است.
شمع فولادی یا بتنی جدار نازک پیش ساخته یا پیش تنیده با مقطع توخالی نوک باز که به هنگام نصب، توده خاک درون آن قفل نشود.
شمع بتنی درجا همراه با غلاف فولادی
چنانچه غلاف فولادی نوک باز ابتدا به صورت کوبشی اجرا و سپس داخل آن تخلیه و بتن ریزی شود.
شمع فولادی با مقطع H و I شکل
شمعهای بدون جابجایی
شمعهای بدون جابجایی که نصب آنها در زمین، خاک اطراف را جابجا نمیکند و شامل موارد زیر است.
شمع بتنی درجاریز
قرار دادن شمع بتنی پیش ساخته در داخل چاه حفر شده و پر کردن اطراف آن بتن ریزی یا تزریق ملات سیمان.
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 شود.
- مشخصات روسازه اعم از وضعیت و 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 لایههای تحت الارضی و همچنین وضعیت آب زیرزمینی و نوسانات آن
- میزان خورندگی محیط، عملکرد و دوام مصالح شمع
مزایا و محدودیتهای شمعهای مختلف
| نحوه اجرا | نوع شمع | مزایا | محدودیتها |
|---|---|---|---|
| شمع کوبشی | انواع شمع کوبشی | در بارهای متوسط یا کم در پروژههای بزرگ اقتصادیترند.
نتایج کوبش میتواند برای تخمین ظرفیت باربری و تعیین عمق استقرار بهینه به کار رود. افزایش تراکم در خاکهای ماسهای شل افزایش سرعت در اجرا |
ایجاد لرزش و سر و صدا
اثرات منفی زیست محیطی محدودیت اجرا در خاکهای حاوی قلوه سنگ هزینه اولیه در پروژههای کوچک |
| بتنی | امکان کنترل کیفیت در حین ساخت نسبت به شمع بتنی درجاریز
امکان ایجاد مقاومت در برابر خوردگی یکپارچگی با روسازه بتنی |
احتمال آسیب دیدگی به هنگام حمل و نقل
مشکلات وصله کاری و افزایش طول |
|
| فولادی | مناسب برای شمعهای اتکایی روی سنگ و سازههای دریایی در آبهای عمیق (با مقطع لولهای)
سهولت حمل، وصله کاری و افزایش طول تغییر شکل کم خاک در مقطع جدار نازک توانایی نفوذ از میان موانع کم ضخامت |
آسیب پذیری در برابر خوردگی در توالی خشک و تر شدن
کمانش شمعهای H شکل در برخورد به لایه سخت |
|
| چوبی | کاربرد برای شمعهای اصطکاکی در مصالح دانهای، کارهای موقت و آبهای کم عمق
هزینه اولیه نسبتاً پایین در صورتی که دائماً در آب غوطهور باشند در مقابل پوسیدگی مقاوم هستند. سهولت حمل و نقل |
ظرفیت باربری محدود
دشواری وصله کردن آسیب پذیری در برابر کوبش سخت دشواری بیرون کشیدن و تعویض در صورت آسیب دیدگی در حین کوبش خوردگی در بالای تراز آب کاهش ظرفیت باربری بعد از وصله |
|
| بدون غلاف فولادی | امکان اجرای قطرهای بزرگ و نوک پافیلی یا زنگولهای در خاکهای چسبنده سخت
امکان بازرسی چشمی از تنوع و جنس لایههای خاک در حین حفاری راحتی اجرا در خاکهای چسبنده سخت هزینه اولیه نسبتاً پایین |
در صورت عدم تراکم و کنترل مناسب بتن ریزی در مقابل عوامل مهاجم آسیب پذیر است.
مشکل وصله بعد از بتن ریزی ریزش جدار حفاری در خاکهای غیر چسبنده نیاز به استفاده از گل حفاری در زمینهای خیلی نرم یا شل و تبعات زیست محیطی آن |
|
| با غلاف | در این نوع شمع علاوه بر مزایای نوع قبل، کیفیت اجرایی شمع افزایش مییابد
|
مشکل وصله بعد از بتن ریزی در صورت قطع بتن ریزی
غلاف نازک در حین کوبش در خاکهای غیر چسبنده یا نصب با چکش لرزهای ممکن است صدمه ببیند در خاکهای ریزشی در حین بیرون کشیدن غلاف، سطح بتن دچار افت میشود که مرتبط با ریزش خاک پشت غلاف است. |