بسمه تعالی
روشهای بکار رفته جهت پایین آوردن سطح آب زیرزمینی
1
مقدمه :
امروزه با پیشرفت علوم سازه و لزوم ایجاد سازه های زیرزمینی در زیر سطح آب زیرزمینی ، مطالعه زمینشناسی و هیدروژئولوژی و ژئوهیدرولوژی از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است. با توجه به عمق استقرار پی و عمق سطح آب زیرزمینی در محل پروژه مجتمع گل شرق و لزوم پائین آوردن سطح آب در مرحله گودبرداری و بهره برداری، مطالعه رفتار آب زیرزمینی و هدایت آن از اهمیت فوق العاده ای برخودار است.
. به طور کلی شناسایی آبهای سطحی و زیر زمینی جزء مسائلی است که در هنگام احداث بنا بر اساس موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد:
نفوذ رطوبت از کف بنا، سازه را تحدید میکند که با شناسایی آنها میتوان از بنا در برابر رطوبت محافظت کرد.
بالا بودن سطح آبهای زیرزمینی خطر ریزش گود را افزایش میدهد.
در صورت وجو سفره آب زیرزمینی در عمقی کمتر از عمق گودبرداری، نیاز به پایین آوردن سطح آب زیرزمینی برای اجرای عملیات گودبرداری لازم میباشد.
2
برای مناطقی که با مشکل بالا بودن سطح آب زیرزمینی مواجه هستند، میتوان یکی از روشهای زیر را برای کنترل سطح آب زیرزمینی و یا جلوگیری از نفوذ آب به داخل ساختمان به کار میرود، استفاده کرد:
1 – استفاده از سیستم زهکشی
2 – استفاده از پوششهای نفوذناپذیر برای جلوگیری از نفوذ آبهای زیرزمینی به محدوده طرح ( آببندی کردن)
3 – ترکیب گزینه آببندی با زهکشی
زهکشی
به مجموعه عملیاتی که در آن آبهای زیرزمینی و سطحی جمع آوری شده و به بیرون از محوطه هدایت می شوند, زهکشی گفته میشود. انواع روشهای مرسوم زهکشی برای حالت موقت، روش چاه پمپاژ و ثقلی میباشد که در ادامه آورده شده است.
3
سیستم زهکش به روش چاههای پمپاژ
در این سیستم با استفاده از چاههای زهکش (چاههای پمپاژ)، اقدام به پایین آوردن سطح آب زیرزمینی کرده و سپس عملیات گودبرداری و سیستم پایدارسازی آن انجام میگیرد. برای اینکار، چاههایی را در عمقهای مشخص حفر کرده و با استفاده از پمپ، اقدام به پایین آوردن سطح آب زیرزمینی مینمایند.
4
سیستم زهکش به روش ثقلی چند مرحله ای
یکی دیگر از روشهای زهکشی، احداث کانالهایی در مجاورت و درون گود و هدایت آبهای زیرزمینی را به اینکانالها میباشد. عملکرد سیستم زهکشی بدین صورت است که آب وارد این کانال میشود و از آنجا به محل خروجی که شامل یک چاهک میباشد هدایت شده و از طریق پمپ به بیرون هدایت میگردد. در شکل 2 نمای شماتیک از این سیستم ارائه شده است.
5
معرفی پروژه گل شرق تبریز :
پروژه مورد بررسی واقع در تبریز، ضلع جنوب غربی میدان شهید فهمیده واقع می باشد که موقعیت آن در شکل صفحه بعد نشان داده شده است. ضلع شمالی که در مجاورت خیابان قرار دارد نسبت به ضلع جنوبی و غربی، در حدود 6 تا 8 متر بالاتر قرار دارد. عمق آب زیرزمینی بر اساس تراز خیابان، در عمق تقریبی 12 تا 13 متر قرار داشته و عمق گودبرداری 24 متر میباشد.
به فاصله تقریبی حدود 60 متر از ضلع جنوبی رودخانه فصلی قرار دارد، این رودخانه نسبت به تراز کف پی مجتمع گل شرق در حدود 4 الی 5 متر بالاتر قرار دارد. گودبرداری در این پروژه در مجاورت ضلع شمالی به صورت قائم و در مجاورت ضلعهای غربی و جنوبی به صورت شیبدار صورت خواهد پذیرفت.
6
معرفی پروژه گل شرق :
7
معرفی پروژه گل شرق تبریز :
8
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
ضلع شمالی
ضلع جنوبی
ضلع غربی
9
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
ضلع شمالی
ضلع جنوبی
ضلع غربی
10
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
مجاورت ضلع جنوبی
Peat and loose material
Gravelly Sand
SM: Fine Grained Sand
Marl, Hard, Light green Silty Clay
11
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
از وسط محدوده، از شمال به غرب
Peat and loose material
Gravelly Sand
SM: Fine Grained Sand
Marl, Hard, Light green Silty Clay
Silty Sand
12
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
مجاورت ضلع شمالی
Peat and loose material
Gravelly Sand
SM: Fine Grained Sand
Marl, Hard, Light green Silty Clay
Silty Sand
13
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
Peat and loose material
Gravelly Sand
SM: Fine Grained Sand
Marl, Hard, Light green Silty Clay
Silty Sand
14
بررسی مشخصات لایه بندی منطقه
مجاورت محدوده غربی
Peat and loose material
Gravelly Sand
SM: Fine Grained Sand
Marl, Hard, Light green Silty Clay
Silty Sand
15
در نتیجه با توجه به کف موقعیت کف گود، خاکهای زیر قرار می گیرند.
خاک ماسه ای
Marl, Hard, Light green Silty Clay
ضلع غربی
ضلع جنوبی
ضلع شمالی
16
با توجه به اینکه جهت حرکت آب از شمال به جنوب می باشد، می توان با زهکشی کامل ضلع شمالی از ورود آب از این ضلع خودداری نمود. در ضلع شمالی خاک ماسه ای بوده که در به لایه مارن نفوذناپذیر می رسد.
17
طرح آزمایش چاه پمپاژ:
قبل از طرح سیستم زهکشی، با استفاده از یک چاه پمپاژ و چند گمانه به عنوان پیزومتر، اقدام به انجام آزمایش چاه پمپاژ مینمایند.
استفاده از آزمایش چاه پمپاژ باعث طراحی دقیق و بهینه سیستم زهکشی موقت و سیستم زهکشی دائم میشود. استفاده از آزمایش چاه پمپاژ منجر به نتایج زیر میگردد:
میزان دبی خروجی لازم برای پایین آوردن سطح آب زیرزمینی به عمق مشخصی بدست میآید که هم در طراحی سیستم زهکش موقت و هم بعدها در طراحی سیستم زهکش دائم مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
با توجه به مشخص نبودن ضریب نفوذپذیری منطقه، لازم است در مرحله اجرا ابتدا یکی از چاه های پمپاژ حفاری و تجهیز شده و در آن اقدام به آزمایش پمپاژ گردد تا بر اساس مشخصات هیدرودینامکی واقعی سفره زیرزمینی در محل پروژه، عمق و فاصله چاه های پمپاژ تدقیق گردد.
18
طرح آزمایش چاه پمپاژ:
19
20
طرح چاه های پمپاژ جهت زهکشی ضلع شمالی:
با توجه به نبود اطلاعات لازم در مورد نفوذپذیری خاک، محدوده نفوذپذیری برای خاک محدوه گودبرداری از جدول زیر تخمین زده میشود.
21
22
طرح چاه های پمپاژ جهت زهکشی ضلع شمالی:
با فرض حفر چاه در ماسه و انتخاب لایه مارن با نفوذپذیری بسیار پایین به عنوان بستر نفوذناپذیر که در عمق متغیر 20 تا 55 متری قرار دارد، اقدام به بررسی عمق، فاصله و میزان دبی چاههای پمپاژ میگردد. پس از بررسی ها و آزمون خطاهای مختلف، مشخص گردید که به ازای دبی خروجی 15 تا 25 لیتر در ثانیه، شعاع تاثیر چاه در حدود، 40 متر خواهد بود و شکل تغییریافته سطح آب زیرزمینی برای پروژه مورد نظر مطابق شکل 9 خواهد بود.
23
24
طرح چاه های پمپاژ جهت زهکشی ضلع شمالی:
همانطور که دیده میشود با انجام عمل پمپاژ از یک چاه، تنها بخش کوچکی از سطح دیوار خشک خواهد شد، برای افزایش بیشتر عمق آب زیرزمینی نیاز به چاههای بیشتر که با یکدیگر اندرکنش داشته باشند دیده میشود. به عنوان مثال در شکل 10، دو چاه که در کنار یکدیگر قرار دارند نشان داده شده است، همانطور که مشخص است، حضور 2 چاه در مجاور هم باعث کاهش عمق آب زیرزمینی به مقدار دلخواه میگردد.
25
طرح چاه های پمپاژ جهت زهکشی ضلع شمالی:
26
طرح زهکش های ثقلی مرحله ای جهت زهکشی ضلع جنوبی و غربی:
برای اینکار در محدوده داخل گود و در مجاورت لبه های گود اقدام به حفر ترانشه هایی شده و آب زیرزمینی به این ترانشه ها هدایت خواهد شد، این ترانشه های در انتها به یک محل تحت عنوان Sump ریخته شده و از آنجا پمپاژ خواهد گردید. این امر در شکل 12 نشان داده شده است. در نتیجه در طی مراحل گودبرداری، این ترانشهها حفر شده، آب زیرزمینی به عمق دلخواه، پایین آورده شده و مرحله بعدی گودبردرای صورت میپذیرد.
27
طرح زهکش های ثقلی مرحله ای جهت زهکشی ضلع جنوبی و غربی:
28
29