بنام خدا
روند ساخت و تولید شمع های بتنی پیش تنیده، بتنی درجا و CFA
عنوان:
روند ساخت و تولید شمع های بتنی پیش تنیده ی پیش ساخته و نحوه ی نصب آنها
فهرست:
مراحل ساخت و تولید
مزایای شمع های پیش تنیده بتنی و مقایسه آن با سایر شمع های مورد استفاده در ساختمان
تشریح روند نصب شمع
معرفی انواع شمعکوب
وصله و برش شمع های بتنی پیش تنیده
منابع
مقدمه
یکی از مهمترین مسائل روز در سازه ها بحث پایداری آنها در طول مدت بهره برداری می باشد که اهمیت این موضوع در سازه های دریایی به دلیل عوامل مخرب دریا و هزینه ساخت و نگهداری بالا، بیشتر جلوه می کند. استفاده از شمع های بتنی پیش تنیده که بصورت پیش ساخته تهیه می شوند از جمله روشهای افزایش طول عمر سازه های دریایی است.
شمع های پیش تنیده بیش از ۵۰ سال است که در پروژه های مختلف در ژاپن مورد استفاده قرار می گیرد و از سال ۱۹۷۵ وارد کشور مالزی شده است. در کشور ما در گذشته از این نوع شمع ها استفاده می شده ولی تا مدت ها بکارگیری آنها در کشور به دلایلی چند متوقف بوده است، خوشبختانه هم اکنون مجددا مورد توجه قرار گرفته است.
حمل و نقل شمع ها از مرحله ساخت تا استقرار و همچنین تنش های ایجاد شده در هنگام کوبش از مهمترین عوامل ایجاد تنش های کششی در شمع ها هستند. به دلیل ضعف ذاتی بتن در کشش، وقوع ترک های عرضی در شمع های پیش ساخته معمولی (بدون پیش تنیدگی) بسیار محتمل است. پیدایش ترک در شمع بتنی خصوصا در شرایط خورنده جنوب ایران به معنای از بین رفتن بتن و آرماتور در اثر نفوذ یون کلر ، حمله سولفات، واکنش های قلیائی و … می باشد. پیش تنیدگی علاوه بر جلوگیری از وقوع ترک های حین نصب، از باز ماندن ترک های مقطعی ناشی از بیش بارگذاری (Overloading) نیز ممانعت بعمل می آورد.
مراحل ساخت و تولید
برش میلگردها
در شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده سه نوع آرماتور مسلح کننده استفاده می شوند:
آرماتورهای طولی پیش تنیدگی
آرماتورهای طولی معمولی
آرماتورهای عرضی اسپیرال
آرماتورهای پیش تنیدگی و نیز آرماتورهای طولی معمولی که به شکل حلقوی انبار شده اند توسط دستگاههای مکانیکی به حالت مستقیم در آمده و به اندازه های مورد نظر بریده می شوند.
تغییر شکل انتهای آرماتورهای پیش تنیدگی
یکی از مراحل مهم، کشش آرماتورهای پیش تنیدگی به اندازه مطلوب می باشد. برای ممکن نمودن این گام، تغییر شکل انتهای آرماتورهای پیش تنیدگی ضروری است. بدین منظور انتهای آرماتورهای پیش تنیدگی با استفاده از دستگاههای ویژه ای گرم شده و پس از نرم شدن، تحت فشار گرد می شوند. اندازه برجستگی سر آرماتورها می بایست متناسب با اندازه سوراخهای تعبیه شده در صفحات فولادی انتهائی شمع باشد. این تناسب با استفاده از
شابلون های ویژه ای کنترل می گردد.
ساخت قفسه آرماتور
آرماتورهای طولی از داخل دستگاه خودکار ساخت قالب عبور داده می شوند. در این دستگاه که به منظور تسریع عملیات و جلوگیری از خطاهای انسانی طراحی شده، همزمان با حرکت میلگردها کابلهای مسلح کننده عرضی، بطور مارپیچ و خودکار در نقاط مشخص به دور آنها جوش می شوند. همواره حداقل یک نفر بر کیفیت عملکرد دستگاه نظارت می کند. نوع و بعد جوش به گونه ای طراحی می شود که اثری بر عملکرد آرماتورهای طولی نداشته باشد. این موضوع توسط سیستم کنترل کیفیت و از طریق انجام آزمایش های مشخص شده در استانداردها مستمراً کنترل می گردد.
اتصال صفحات انتهائی به قفسه آرماتور
در این مرحله حلقه های فولادی انتهائی و صفحات مورد استفاده در کشش آرماتور ها به قفسه های تکمیل شده متصل می شوند. حلقه های انتهائی علاوه بر ممکن نمودن عملیات پیش تنیدگی، موجب سهولت و سرعت اتصال شمع ها در کارگاه از طریق جوش می شوند. حلقه های فولادی انتهائی بوسیله پوشش های مناسب در برابر خوردگی محافظت می شوند.
تمیز کردن قالبها
از آنجا که شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده به شیوه گریز از مرکز تولید می شوند استفاده از قالب های فلزی یکنواخت و بادوام با قابلیت استفاده متعدد حائز اهمیت است. از طرفی این قالب ها می بایست به خوبی نگهداری شوند تا در اثر استفاده مجدد کیفیت آنها تحت تاثیر قرار نگیرد. بدین منظور پس از هر مرحله استفاده، قالبها کاملاً از هرگونه قطعات بتنی باقیمانده از بتن ریزی قبلی تخلیه شده و همانگونه که در شکل های زیر دیده می شود با کمک فشار آب کاملاً تمیز می شوند. درصورت بروز تغییر شکل یا هرگونه نقصی که چرخش یکنواخت قالب با سرعت بالا را تحت تاثیر قرار دهد، آن قالب توسط سیستم نظارت از چرخه تولید خارج شده و قالب دیگری جایگزین آن می گردد.
قراردادن قفسه آرماتور در نیمه قالب
هر قالب شمع PSC از دو نیم استوانه تشکیل شده که با استفاده از پیچ و مهره به یکدیگر متصل شده و یک استوانه کامل را تشکیل می دهند. در این مرحله قفسه آرماتور بهمراه صفحات انتهائی به کمک جرثقیل سقفی از چند نقطه بلند شده و در داخل نیمه قالب مستقر می گردد.
بتن ریزی
مواد مصرفی در بتن:
۱.سنگدانه : استاندارد BS 882:1992 "-" مصالح با سایز بین ۱۰الی۲۰ mm"-"ماسه تمیز رودخانه ای یا شسته
۲.سیمان: استاندارد MS 522:1989 or ASTM C150-72 "-" سیمان معمولی پرتلند
۳.آرماتور پیش تنیدگی: منطبق با استاندارد JIS G3137:1994 ۴.دیگر آرماتورها :منطبق با استاندارد BS 4449 or ASTM A82-97 مقاومت بتن در هنگام تولید باید حداقل ۳۰ نیوتن بر میلیمتر مربع و بعد از ۲۸ روز باید حداقل ۶۰ الی ۷۵ نیوتن بر میلیمتر مربع باشد.
بتن دقیقاً منطبق بر مشخصات فنی و طرح اختلاط از پیش تعیین شده در یک بچینگ مدرن با سیستم کنترل رایانه ای ساخته می شود. کیفیت مصالح اولیه، طرح اختلاط و مشخصات بتن ساخته شده بر اساس نمونه های اخذ شده توسط سیستم کنترل کیفیت، بطور مستمر تحت آزمایش قرار می گیرد. همزمان با انتقال نیمه قالب حاوی قفسه آرماتورها به محل بتن ریزی، بتن تازه نیز به یک محفظه تغذیه کننده متحرک قابل برنامه ریزی که در بالای قالب قرار گرفته منتقل می گردد. محفظه تغذیه کننده حاوی بتن تازه با سرعت یکنواختی که متناسب با ابعاد قالب و نوع بتن تعیین شده در طول قالب حرکت کرده و بتن را با دبی مشخص و یکنواختی در قالب تخلیه می کنند. جاگیری مناسب بتن در داخل قالب و آرماتورها توسط گروه بتن ریزی کنترل می شود.
اتصال دو نیمه قالب به یکدیگر
پس از اتمام بتن ریزی، نیمه قالب محتوی آرماتورها و بتن تازه از طریق سیستم ریلی از محل بتن ریزی خارج شده و نیمه بالائی قالب به کمک جرثقیل سقفی بر روی آن قرار داده می شود. کارگران بلافاصله و با استفاده از ابزار بادی نسبت به محکم کردن پیچ و مهره ها اقدام می کنند. از آنجا که قالب با سرعت بسیار زیاد چرخانده می شود، اتصال مناسب و یکنواخت دو قطعه قالب به یکدیگر بسیار اهمیت دارد.
کشش آرماتورهای پیش تنیدگی
پس از اتمام اتصال دو نیمه قالب به یکدیگر و در حالیکه گیرشی در بتن اتفاق نیفتاده، سیستم هیدرولیکی کشش آرماتورها شامل یک میله محور مرکزی و یک صفحه تنش فولادی در انتهای قالب استوانه ای مستقر شده و با نیروی یکسان آرماتور های پیش تنیدگی را به اندازه معین می کشد.
میزان پیش تنیدگی متناسب با نوع شمع و کاربری آن توسط طراح تعیین می گردد.
چرخاندن قالب
قالب حاوی بتن و قفسه آرماتورها با استفاده از جرثقیل سقفی برروی دستگاه چرخش قرار داده می شود. این دستگاه قالب را با سرعت های مختلفی که میزان و روند آنها متناسب با ابعاد قالب و نوع بتن طراحی شده، می چرخاند. سرعت چرخش قالب در برخی مراحل به بیش از 1500 دور در دقیقه نیز می رسد. در اثر چرخش با چنین سرعتی، بتن در اثر نیروی گریز از مرکز به بدنه داخلی قالب چسبیده و مقطع لوله ای یکنواختی تشکیل می گردد. علاوه بر این، چرخاندن با سرعت بالا منجر به فشرده شدن بتن و بیرون زدن آب اضافی از
قالب می شود. این امر منجر به کاهش
نسبت آب به سیمان، افزایش مقاومت
بتن و کاهش نفوذپذیری آن می گردد.
عمل آوری با بخار
پس از اتمام مرحله چرخش، قالبها به محفظه های بخار منتقل می شوند. این نوع عمل آوری موجب آزاد شدن سریعتر قالبها می گردد. تنظیم دما و فشار حوضچه بخار بر اساس استاندارد های معتبر تعیین و کنترل می شوند.
باز کردن قالبها و بیرون آوردن شمع
پس از جداسازی دو نیمه قالب و انتقال نیمه بالائی، بیرون آوردن شمع از درون قالب و انتقال آن با استفاده از بالابرهای مکشی انجام می پذیرد.
عمل آوری اتوکلاو
در موارد لزوم شمع ها به طور مضاعف با استفاده از فن آوری اتوکلاو عمل آوری می شوند. این شمع ها بلافاصله پس از اتمام عمل آوری، قابل حمل و کوبش می باشند.
انبارکردن و حمل
شمع ها باید هنگام جابجایی از چند نقطه مهار شوند.
شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده از لحاظ مصالح اولیه، مشخصات طراحی وشیوه ساخت، مزایای قابل توجهی نسبت به انواع دیگر شمع ها دارند. این مزایا عبارتند از:
مقاومت بالای بتن
مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در ساخت شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده در مرحله انتقال تنش از میلگردها به بتن برابر با 25 مگاپاسکال و مقاومت 28 روزه آن برابر با 78.5 مگاپاسکال می باشد. در نتیجه، این شمع ها تنشهای قابل ملاحظه کششی و فشاری را در شرایط کوبش سخت و حمل ونقل، بدون ایجاد هیچ گونه ترکی، تحمل می کنند.
مزایای شمع های پیش تنیده بتنی و مقایسه آن با سایر شمع های مورد استفاده در ساختمان
عواملی که منجر به دستیابی به چنین بتن پر مقاومتی می شوند را می توان بشرح ذیل برشمرد:
1. میزان سیمان بیش از 500 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن می باشد.
۲. نسبت آب به سیمان کمتر از 0.32 است.
۳. در ترکیب بتن از سنگدانه های گرانیتی استفاده می گردد که از با کیفیت ترین سنگدانه ها می باشد. سیلیس موجود در این سنگدانه ها در پروسه اتوکلاو با سیمان واکنش داده و ترکیب بسیار مقاوم و نفوذ ناپذیری را بوجود می آورد.
۴. در طراحی و اجرای طرح اختلاط از ابزار آزمایشی و کنترلی مطابق با استاندارد های دنیا استفاده می گردد.
پیش تنیدگی
ناگفته پیداست که ضعف اصلی بتن مقاومت کششی آن است. شمع بتنی در هنگام حمل ونقل و کوبش در معرض تنش های کششی قابل ملاحظه ای قرار می گیرد و لذا برای افزایش مقاومت کششی آن روش های مختلفی مورد نظر قرار گرفته است. یکی از روش ها پیش تنیدگی است. منظور از پیش تنیدگی، اعمال نیروی کششی به آرماتور های فولادی قبل از گیرش بتن است که باعث می شود پس از اتمام گیرش اولیه در بتن نیروی فشاری بوجود آید. وجود تنش های فشاری در بتن، باعث خنثی شدن تنش های کششی ناشی از بارگذاری خمشی یا کششی می شود. این مفهوم، کاربرد اعضای بتنی کوچکتر و سبکتر را ممکن می سازد. پیش تنیدگی سختی عضو را افزایش داده و این امکان را به طراح می دهد که از مزیتهای فولاد پر مقاومت استفاده نماید. بدلیل اینکه در اعضای پیش تنیده بتن در فشار قرار دارد، بارهای قابل اعمال به شمع های پیش تنیده، بزرگتر از بار قابل اعمال به شمع بتن مسلح هم اندازه است. این واقعیت بدان معنا است که احتمال بروز ترک در شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده در حین جابجائی یا کوبش، بسیار کمتر از شمع های بتنی معمولی می باشد.
تولید به روش گریز از مرکز
تولید به شیوه گریز از مرکز موجب خروج بیشتر آب بتن و افزایش تراکم مصالح می گردد. این موضوع علاوه بر تاثیر قابل ملاحظه بر مقاومت فشاری بتن، باعث کاهش نفوذ پذیری و افزایش دوام آن می گردد.
نفوذ ناپذیری
شمع های بتنی معمولی از لحاظ نفوذپذیری شرایط مطلوبی نداشته و لذا در محیط های شیمیائی بسیار خطرناکی مانند نواحی اطراف خلیج فارس دوام چندانی نخواهند داشت . در حالیکه در شمع های بتنی پیش تنیده عیار بالای سیمان، نسبت پائین آب به سیمان، استفاده از سنگدانه های گرانیتی، خروج آب و تراکم در حین عملیات گریز از مرکز منجر به تولید بتنی با نفوذ پذیری بسیار اندک می گردد. هر چه نفوذ پذیری بتن کمتر باشد، مقاومت آن در برابر نفوذ عوامل مخربی مانند یون کلر و سولفاتها بیشتر بوده و لذا دوام آن بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد.
وزن کم
از آنجا که شمع های بتنی لوله ای بصورت پیش تنیده و با استفاده از بتن مقاومت بالا تولید می شوند، وزن واحد طول آنها در مقایسه با شمع های بتنی پیش ساخته معمولی با باربری یکسان بسیار کمتر است. بعنوان مثال شمع لوله ای با قطر 45 سانتیمتر که تقریباً معادل شمع بتنی مربعی 40*40 است وزنی در حدود 250 کیلوگرم (60 درصد سبک تر) دارند. هرچه وزن شمع کمتر باشد به تجیزات سبک تری برای حمل و نقل و کوبش آنها نیاز بوده و لذا هزینه ها و صعوبت اجرا کاهش می یابد.
کنترل دقیق ساخت و تضمین کیفیت
در کارخانه تولید شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده علاوه بر آزمایش های دقیقی که به طور مداوم بر روی مصالح اولیه صورت می گیرد، تمامی مراحل ساخت توسط ناظرین ذیصلاح تحت نظر گرفته شده و مصالحی که حداقل کیفیت موردنظر را نداشته باشند برگشت داده می شوند. از طرفی شرکت ICP، در زمینه مصالح مصرفی و روشهای ساخت و کنترل کیفیت، دارای گواهینامه های معتبر بین المللی MS ISO 9001 می باشد.پس از ساخت نیز تعدادی از شمع ها بطور اتفاقی انتخاب شده و تحت آزمایشهائی نظیر بارگذاری محوری و جانبی و آزمایش ضخامت بتن و… قرار می گیرند.
امکان وصله آسان و سریع
با توجه به نصب صفحات فلزی در دو انتهای هر قطعه شمع، براحتی و با سرعت می توان چندین قطعه را به یکدیگر متصل نموده و به شمعی با طول دلخواه دست یافت.
قالب بندی و بتن ریزی
برای تولید شمع های بتنی معمولی از قالب هائی با سه وجه بسته و یک سمت باز استفاده می گردد. بتن از بالا در این قالب ها ریخته شده و تراکم بتن با استفاده از ویبراتورهای معمولی انجام می گیرد. دستیابی به تراکم بتن بالا و تخلخل کم در این روش ممکن نیست. برای تولید شمع های بتنی لوله ای از قالب های استوانه ای استفاده می گردد. پس از بتن ریزی در نیم استوانه پائینی، قالب بسته شده و با سرعت بسیار بالا حول محور مرکزی خود چرخانده می شود. تولید به شیوه گریز از مرکز موجب خروج بیشتر آب بتن و افزایش تراکم مصالح می گردد. این موضوع علاوه بر تاثیر قابل ملاحظه بر مقاومت فشاری بتن، باعث کاهش نفوذ پذیری و افزایش دوام آن می گردد.
حمل و نقل
حمل و نقل شمع های بتنی معمولی معمولاً منجر به ایجاد ریز ترک هائی در مناطق کششی می گردد و لذا نقاط ضعیفی را در شمع ایجاد می نماید که در حین اعمال تنش های کوبش کاملاً تخریب می گردند. در مقابل مقاومت بالای بتن و پیش تنیدگی، موجب حفظ سلامت شمع بتنی لوله ای پیش تنیده در حین جابجائی می گردد. لازم به یادآوری است که اصولاً شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده بدلیل مقطع توخالی، سبکتر از شمع بتنی معمولی معادل بوده و لذا تنش های فشاری-کششی ایجاد شده در اثر وزن شمع در حین جابجائی آنها، به مراتب کمتر می باشد.
سهولت، سرعت و هزینه اجرا
وزن واحد طول شمع های لوله ای پیش تنیده کمتر از شمع بتنی معمولی معادل است. لذا برای کوبش شمع لوله ای به تجهیزات سبکتری نیاز است. این مزیت علاوه بر سهولت اجرا، هزینه های ماشین آلات را به شدت کاهش می دهد. از طرفی در برخی شرایط ژئوتکنیکی می توان شمع های لوله ای را بدون ایجاد تغییر در باربری، با انتهای باز کوبید. در چنین شرایطی با چکش سبکتر و در زمان بسیار کوتاهتری می توان شمع را کوبید که چنین امکانی برای شمع های بتنی معمولی، بدلیل بسته بودن مقطع، وجود ندارد.
دوام و پایائی
امروزه مهمترین شاخص در تعیین دوام و پایائی بتن، نفوذ پذیری آن است. شمع های بتنی لوله ای بدلیل عیار بالای سیمان (بیش از 500 کیلوگرم در متر مکعب)، نسبت بسیار پائین آب به سیمان (کمتر از 0.32) و تراکم ایجاد شده در حین عملیات گریز از مرکز، نفوذ پذیری بسایر اندکی داشته و تقریباً می توان گفت که نفوذ ناپذیرند. درجه نفوذ پذیری این شمع ها به حدی پائین است که حتی در شرایط دریائی و در ناحیه جذر و مدی نیز نیازی به پوشش های مرسوم ندارند. در مقابل شمع های بتنی معمولی واجد چنین مشخصات فنی خاصی نیستند، نفوذ پذیری آنها به مراتب بیشتر از شمع های بتنی لوله ای پیش تنیده بوده و لذا عمر مفید کمتری دارند. لذا در صورتی که استفاده از شمع های بتنی معمولی در منطقه جنوبی کشور با ترکهای ناشی از حمل و کوبش نیز همراه گردد، قطعاً در مدت کوتاهی از بین رفته و کارائی خود را از دست خواهند داد.
تشریح روند نصب شمع
گام اول:
نصب بالشتک ضربه گیر و کفشک تحتانی جهت جلوگیری از صدمه دیدن قسمت فوقانی شمع بر اثر ضربات چکش شمعکوب و نیز کاستن آلودگی صوتی معمولا از بالشتک هایی از جنس هوا ، لاستیک یا چوب استفاده می شود.
معمولا برای اینکه شمع براحتی در زمین فرو برود از کفشک هایی از جنس فولاد و یا بتن استفاده می شود که این کار از صدمه وارد شدن به شمع نیز جلوگیری می کند. این کفشک ها در بیشتر شمع های بتنی پیش ساخته در هنگام تولید تعبیه می شود.
گام دوم:
انتقال شمع پیش ساخته به محل نصب.
گام سوم:
نصب شابلون فولادی در محل نصب شمع در صورتیکه شمعکوب دارای شبکه فضایی نگهدارنده شمع و چکش نباشد.این شابلون ها جهت نگهداری شمع در امتداد مورد نظر بطور دقیق نصب می شود. شابلون ها بهتر است در دو ردیف متوالی در نظر گرفته شوند تا شمع در راستای مورد نظر کاملا دقیق حفظ شود. باید دقت شود که شابلون ها در اطراف کاملا گیردار شوند تا بر اثر نیرو های وارده هیچ گونه حرکتی نداشته باشد.شکل و ابعاد شابلون با توجه به شکل و ابعاد شمع در نظر گرفته می شود. نمونه هایی از شابلون ها را در شکل ها می بینید.
گام چهارم:
قرار دادن شمع در محل مورد نظر و کنترل راستای آن بوسیله دوربین.
گام پنجم:
شروع عملیات کوبش
معرفی انواع شمعکوب:
شمعکوب بخاری
شمعکوب های بخاری مشابه سیستم سیلند و پیستون بوده که در شمعکوب های بخاری یک ضربه ای ، چکش تحت فشار بخار ورودی بالا رفته و سپس تحت اثر ثقل خود سقوط می کند و با اعمال ضربه بر شمع سبب فرو رفتن آن در زمین می شود و در شمعکوب های بخاری دو ضربه ای بعد از صعود چکش تحت فشار بخار تحتانی ، فشار بخار از
دریچه فوقانی نیز وارد شده و در نتیجه چکش تحت
اثر وزن خود و فشار بخار با انرژی بیشتر و تعداد ضربات
بالاتر سقوط می کند.
شمعکوب دیزلی در شمعکوب های دیزلی سقوط چکش باعث فشردگی هوا در قسمت تحتانی سیلندر شده و با پاشیدن سوخت ، انفجار رخ می دهد و چکش بعد از اعمال ضربه به شمع به سمت بالا رانده می شود و گازهای سوخته شده نیز از فضای بالای چکش خارج می شود. شمعکوب های دیزلی در زمین های سست و نرم کاربرد نداشته و استفاده بدون مطالعه از آنها در شرایط تغییر لایه (یک لایه نرم و ضعیف مجاور لایه سخت) ممکن است باعش شکستن شمع های بتنی شود.
شمع کوب هیدرولیکی در شمع کوب های هیدرولیکی ، آثار صوتی و ارتعاش کمتر از چکش های دیزلی بوده و دود و بخار نیز تولید نمی کند. چکش شمعکوب با فشار هیدرولیکی مایع، صعود نموده و تحت اثر وزن خود سقوط نموده و با بار خود را به شمع وارد می کند.
شمعکوب ارتعاشی شمعکوب ارتعاشی دارای دو وزنه متحرک می باشد که در خلاف جهت هم می چرخند و دامنه ارتعاش بحدی می باشد که بر مقاومت اصطکاکی خاک اطاف شمع غلبه نموده و لذا شمع تحت بار استاتیک و لرزش حاصله در خاک فرو میرود. از این نوع شمعکوب ها در خاک های دانه ای یا ریزدانه غیر متراکم بکار می رود و بیشتر در کوبیدن شمع های لوله ای فولادی استفاده می شود.
وصله و برش شمع های بتنی پیش تنیده جهت وصله دو شمه به یکدیگر ، صفحات فولادی پرمقاومت دو سر شمع را توسط جوش به متصل می کنیم . بعد از پایان وصله کاری باید محل آن کاملا ضد زنگ زده شود. جهت برش شمع ها می توان از اره الماسی استفاده کرد.
معرفی
شمع درجا از خانواده شمع های بتنی می باشد و نام های دیگر آن شمع درجا ، شمع ساخته شده در محل، شمع ریختنی، شمع جایگزینی و شمع بدون تغییر مکان می باشد. شمع درجا به دلیل نامحدود بودن در قطر و عمق حفاری دارای بیشترین کاربرد و تنوع در بین تکنولوژی های اجرای پی های عمیق می باشد.
در شمع های درجا ابتدا توسط ماشین آلات حفاری یک چاه با مقطع و عمق مورد نظر در زمین حفر شده و سپس در داخل آن اقدام به بتن ریزی با مصالح مرغوب می نمایند که البته این بتن می تواند مسلح یا غیر مسلح باشد .
انواع شمع بتنی درجا
a: شمع درجای معمولی
b: شمع انباره ای یا کف پهن(پدستالی)
بسته به شرایط ممکن است ترکیبی از روش های بالا اجرا شود.
مراحل اجرای شمع درجای بتنی در یک نگاه
2- کیسینگ گذاری تا عمق عبوری از لایه ریزشی
1- حفاری اولیه همراه با تزریق گل بنتونیت
4- ایجاد انباره در انتهای شمع(ویژه شمع های پدستالی)
3- از سرگیری حفاری از درون کیسنگ
6- جاگذاری ترمی و قیف و انجام بتن ریزی
5- جاگذاری قفسه آرماتور
7- بیرون کشیدن کیسینگ
8- اتمام اجرای شمع
ابعاد
عمق معمول: ۱۰ الی 40 متر
حداکثر عمق: حدود 90 متر
قطر معمول: ۴۰ الی 150 سانتیمتر
حداکثر قطر: حدود ۳ متر
توجه: صورتیکه قطر چاه از ۷۶ سانتیمتر بیشتر شود به آن پایه عمیق می گویند.
نوع زمین مناسب
امروزه با پیشرفت تکنولوژی،شمع های درجا در اکثر زمینهای دارای خاک با پایداری و ایستایی نسبی قابل اجرا می باشند.
مزایا
عدم محدودیت قطر ، امکان افزایش مقطع شمع در قسمت انتهایی و افزایش توان باربری ، تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی ، مناسب بودن برای استفاده در محیطهای شهری به دلیل سر و صدای کمتر ، تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری
معایب
عدم امکان کنترل کیفیت بتن مصرفی بخصوص وقتی که سطح آب زیرزمینی بالاست ، ضرورت استفاده از لوله غلاف و گل حفاری ، احتمال جابجایی محور مرکزی شمع در حین اجرا ، احتمال جا ماندن لوله غلاف بعد از بتن ریزی ، تاثیر شرایط جوی بر روند اجرا ، آلوده شدن محیط حفاری و بتن ریخته شده در چاه به دلیل استفاده از گل حفاری
شکل قرارگیری شمع های گروهی در زیر سر شمع
شمع گروهی
1. انجام مطالعات ژئوتکنیک
بر اساس مطالعات ژئوتکنیک ما به نتایج زیر دست می یابیم :
a: تعیین تکلیف استفاده و یا عدم استفاده از پی های شمعی b: شرایط زیر سطحی و محیطی c: ملاحضات اقتصادی :dانتخاب نوع پی عمیق(درجا یا کوبیدنی) :e جنس شمع :f تجهیزات و امکانات ساخت و اجرا :g عمق شمع … :h
نمونه برداری
2. آماده سازی محل حفاری
: a محل حفاری باید کاملا مسطح بوده و با مصالح دارای قابلیت زهکش مناسب متراکم گردد و دارای صلیبت کافی جهت انجام عملیات باشد.
: b از فضای کافی جهت مانور دستگاه حفاری و بتن ریزی برخوردار باشد. : c در طول عملیات حفاری ، خاک حاصل از حفاری مرتبا از روی سطح پلاتفرم برداشته شود.
: dدر بستر رودخانه ها و در جاهای که در معرض آبهای سطحی می باشند با استفاده از سپر کوبی در اطراف محل حفاری باید از ورود آبهای سطحی به محل حفاری جلوگیری شود.
3. نشانه گذاری محل اجرای شمع
در این مرحله محل دقیق شمع توسط اکیپ نقشه برداری مشخص و نشانه گذاری می شود.
عملیات نقشه برداری
نشانه گذاری محل دقیق شمع
4. انتخاب مدل دستگاه حفاری
مشخصات انواع مدل های دستگاه ها و مته های حفاری شمع درجا در قسمت معرفی این تجهیزات آورده شده است.
5. استقرار دستگاه حفاری
پس از آماده سازی محل اجرای شمع دستگاه حفاری در محل مستقر می گردد. استقرار دستگاه حفاری بنحوی تعیین می گردد که شرایط زیر را تامین نماید :
تا پایان حفاری یک شمع نیاز به جابجایی نداشته باشد زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می شود.
کمترین ضربه دینامیکی را حتی الامکان به شمع های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید.
– حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر، لودر و …) ایجاد نماید.
تراز کردن مته حفاری با محل شمع
6. تامین امکانات لازم برای جلوگیری از ریزش دیواره محل حفاری
در صورتیکه امکان ریزش دیواره های محل حفاری شمع ، در اثر فشار خاک و یا آب وجود داشته باشد ، باید با به یکی از روش های زیر از ریزش جداره جلوگیری نمود:
a: استفاده از گل بنتونیت یا مواد مشابه
با توجه به میزان آب منفذی و همچنین ساختار مکانیکی مصالح عمدتا دیواره شمع حین حفاری پایداری لازم را نداشته و استفاده مصالح تثبیتی مانند بنتونیت با ویسکوزیته حداقل 30 ثانیه و حداکثر 50 ثانیه در لیتر لازم الاجرا می باشد . دوغاب بنتونیت مخلوط یک نوع رس نرم در آب بصورت تعلیق می باشد که باید با استفاده از همزن از ته نشینی آن جلوگیری شود ، با انتقال دوغاب بنتونیت به درون چاه و بنابه خاصیت تیکسوتروپی گل رس ، پوسته ای روی جدار شمع نقش بسته که از ریزش دیواره یا نفوذ آب جلوگیری می کند. بنتونیت باید کاملا با آب مخلوط شود تا مخلوط حالت کلوخه ای نداشته باشد. گل بنتونیت باید قابلیت ایجاد پوشش یا کیک صافی را بر روی جداره چاه داشته باشد و ذرات حفاری شده کوچکتر (حدود ۶mm) رابه حالت معلق نگه دارد.
گل بنتونیت با غلظت مناسب در حوضچه ها و یا در دستگاههای ویژه ساخت گل بنتونیت ، ساخته می شود و توسط لوله و پمپ به چاه حفاری منتقل می گردد. برای جلوگیری از هدر رفتن گل بنتونیت هنگام سر ریز شدن چاه حفاری می توان با تعبیه کردن یک حوضچه در نزدیکی محل حفاری آن را به حوضچه هدایت و با جدا کردن ذرات معلق بزرگتر با سرند دوباره به چاه برگرداند.
در مراحلی از انجام عملیات حفاری اگر ریزش به علت برخورد با لایه های آبرفتی با ساختار ریزدانه ماسه ای باشد که از چسبندگی لازم برخوردار نباشد دوغاب بنتونیت به تنهایی جوابگوی تثبیت نبوده و اضافه کردن دوغاب سیمان با عیار 400 کیلوگرم به دوغاب بنتونیت در محل چاه حفاری توصیه می گردد که پس از اضافه نمودن دوغاب سیمان ، عملیات اجرایی به مدت گیرش اولیه سیمان (حدودا 25 تا 35 دقیقه) متوقف گردیده و بعد از آن عملیات حفاری ادامه می یابد.
باید به این نکته نیز توجه داشت که در مواقعی که برای نگهداری دیواره چاه حفاری از بنتونیت و یا مواد مشابه استفاده می شود ، این مواد چنانچه غلظت زیاد داشته باشند ، می توانند در قسمت هایی از بتن ریزی با ایجاد یک لایه پوشاننده برروی بتن موجب قطع پیوستگی بتن شمع شوند .
دستگاه بنتونیت ساز
b: استفاده از لوله غلاف (کیسینگ)
از کیسینگ در زمین های استفاده می شود که امکان فرو ریزی و یا تغییر شکل جانبی زیاد خاک به درون فضای خالی چاه وجود دارد. همچنین در مواردی که آب بندی کردن دیواره چاه از ورود آبهای زیر زمینی مورد نظر است نیز از کیسینگ استفاده می شود.الزامی ندارد که ما در تمام طول چاه از کیسینگ استفاده کنیم در صورتیکه فقط عمق خاصی از چاه دارای خاک ریزشی باشد می توانیم کیسینگ تا عمقی که از آن لایه عبور کنیم ادامه دهیم.
در بیشتر مواقع از یک لوله کیسینگ ۳ الی ۵ متری در عمق اولیه شمع برای جلوگیری از ریزش دهانه چاه حفاری استفاده می شود.
نحوه نصب کیسینگ:
1. ابتدا چاه را تا عمقی که از لایه ریزشی عبور کنیم ، حفر می کنیم و بعد از آن لوله کیسینگ را در آن جاگذاری می کنیم. ادامه حفاری از دون لوله کیسینگ انجام می شود.
حفاری اولیه تا عبور از لایه ریزشی
کیسینگ گذاری تا عمق عبوری از لایه ریزشی
جاگذاری کیسینگ
ادامه حفاری از درون کیسینگ
تعبیه دستک و محل عبور لوله بنتونیت
ادامه حفاری از درون کیسینگ
2. قبل از شروع حفاری ، لوله کیسینگ را توسط ویبراتور تا عمق مورد نظر (عبوری از لایه ریزشی) در زمین می کوبیم و در مرحله بعد از داخل لوله شروع به حفاری می کنیم. این روش بیشتر در خاک های سست و ضعیف مانند سواحل دریا کاربرد دارد .
امروزه دستگاه های روتاری خود قابلیت کوبش (بصورت دورانی) لوله کیسینگ در زمین را دارا می باشند ونیازی به ویبراتور نمی باشد.
بعد از جاگذرای کیسینگ حفاری از درون لوله ادامه پیدا می کند و در صورت لزوم تزریق گل بنتونیت نیز در چاه ادامه می یابد. در قسمت فوقانی کیسینگ باید تکیه گاههای لازم جهت نگه داشتن آن در دهانه چاه حفاری و بیرون کشیدن آن تعبیه شود.
کیسینگ را می توان در جای خود باقی گذاشت یا آن را بیرون کشید (بیشتر مواق بیرون کشیده می شود بجز در حالتی که به دلیل مشکلات اجرایی غیر قابل بیون کشیدن باشد.)
لوله کیسینگ را باید بعد از اتمام بتن ریزی و قبل از گیرش اولیه بتن بیرون کشید. در مواقعی که ابعاد کیسینگ بزرگ می باشد معمولا کیسینگ همزمان با آخرین مراحل بتن ریزی بیرون کشیده می شود.شکل هر دو حالت در قسمت بتن ریزی آورده شده است.
روتاری با قابلیت کوبش کیسینگ
کوبش کیسینگ توسط ویبراتور
حفاری
شروع حرکت مته حفاری بصورت دورانی
دستگاه روتاری
حفاری
تزریق دوغاب بنتونیت به چاه در حین حفاری
پیگیری ادامه حفاری بعد از کیسینگ گذاری
قرارگیری کیسینگ در دهانه شمع
تخلیه مدوام خاک حفاری از محل
تخلیه باکت بعد از هر بار پر شدن
c. ایجاد انباره در انتهای شمع (ویژه شمع های پدستالی)
در صورتیکه قطر مقطع انتهایی شمع از قطر چاه بیشتر باشد به آن شمع انباره ای یا کف پهن (پدستالی) گفته می شود.
انباره را می توان در خاک های پایدار و غیر ریزشی و در صورت پایین بودن سطح آب زیر زمینی جهت افزایش ظرفیت باربری شمع ایجاد نمود.
از شمع های پدستالی در مواقعی استفاده می شود که در انتهای شمع یک لایه مقاوم خاک یا یک لایه ضیف سنگی موجود باشد وگرنه در شمع هایی که انتهای آنها بر روی لایه سنگی سخت قرار دارد اکثرا ظرفیت باربری آنها به اندازه مقاومت بتن شمع می باشد و نیازی به خزانه انتهایی ندارند.
در شمع های پدستالی ، برای افزایش مقطع قسمت انتهایی شمع از باکت های زنگوله ای ( Belling bucket) استفاده می شود. به انتهای این باکت ها بازوهایی مفصلی مجهز به دندانه های برنده تعبیه شده که خاک را به صورت مخروطی در می آورند. در هنگام بالا آمدن باکت، بازوها جمع می شوند. به دلیل مشکلات اجرایی بتن قسمت کناری خزانه بصورت غیر مسلح در نظر گرفته می شود.
باکت مخصوص ایجاد انباره
ایجاد انباره در انتهای شمع
شمع با اتکای انباره ای
شمع با اتکای انباره ای زاویه دار(۳۰ یا ۴۵ درجه)
8. فولادگذاری (قفسه آرماتور یا هسته فولادی)
قفسه آماتور
در این مرحله در صورت مسلح بودن بتن شمع ، قفسه های آرماتور طبق مشخصات فنی بافته شده و با جرثقیل حمل و به داخل چاه حفاری شده منتقل می شود . معمولا طول هر قفسه 12 متر می باشد که با توجه به عمق شمع در صورت نیاز به اضافه کردن قفسه های بیشتر ، قفس اول در دهانه چاه حفاری نگه داشته می شود و با توجه به مشخصات آرماتور همپوشانی لازم انجام و توسط آرماتور بند به هم متصل می شوند و بعد از اتصال ، قفسه ها در چاه حفاری کارگذاری می شود.
توجه داشته باشید که قفسه آرماتور هرگز نباید تا کف چاه پایین رود زیرا رعایت حداقل پوشش بتنی بین قفسه و کف چاه الزامی می باشد. جهت رعایت پوشش بتنی بین قفسه و دیوار شمع نیز از غلطک های بتنی نصب شده بر روی آرماتورهای عرضی استفاده می شود.
تهیه قفسه آرماتور
جاگذاری قفسه آرماتور
تعبیه غلتکهای بتنی جهت رعایت فاصله طولی
همپوشانی قفسه های آرماتور
هسته فولادی
گاهی بجای قفسه آرماتور از پروفیل های فولادی (در محور شمع) استفاده می شود.
جاگذاری پروفیل
نصب پروفیل در چاه
شاقول کردن پروفیل برای قرار گرفتن در مرکز شمع
9. بتن ریزی
آماده کردن بتن مصرفی
برای کاهش قطر چاه ، مقاومت بتن مصرفی در شمع اغلب در حدود ۲۸ الی ۳۵ مگاپاسکال در نظر گرفته می شود. بتن مصرفی در شمع های درجا باید حدود ۱۳ الی 21 سانتیمتر روانی (اسلامپ) داشته باشد (اسلامپ بهینه=حدود ۱۵ سانتیمتر) . جهت بهبود کارایی بتن مصرفی از روان کننده استفاده می شود.
فواصل زمانی ما بین اتمام تخلیه هر تراک میکسر با شروع تخلیه تراک میکسر بعدی نباید بیشتر از 10 دقیقه باشد.
عملیات بتن ریزی
بتن ریزی در محل حفاری شده شمع بصورت پیوسته و مداوم ، به وسیله لوله مخصوص (ترمی) انجام می گیرد ، بدین شکل که لوله های ترمی در متراژهای مختلف 2 الی 5 متری و قطر 10 الی 20 سانتی متری را به اندازه عمق شمع به هم متصل نموده و در داخل چاه حفاری کارگذاری می شود و در قسمت فوقانی آن یک قیف برای ورود بتن نصب می گردد حال شروع به ریختن بتن در قیف می کنیم و با بالا و پایین کردن لوله ترمی بوسیله جرثقیل بتن از لوله ترمی تخلیه و به درون چاه حفاری ریخته می شود . برای جلوگیری از ورود گل حفاری (دوغاب بنتونیت و مواد مشابه) به درون بتن باید همیشه انتهای لوله ترمی در بتن باقی بماند با این کار گل حفاری به دلیل سبکتر بودن نسبت به بتن بر روی بتن باقی می ماند و از نفوذ آن در بتن جلوگیری می شود.
کم کم با بالا آمدن بتن در چاه حفاری برای کوتاه کردن لوله ترمی از قسمت فوقانی و بدون خارج شدن انتهای لوله ترمی از بتن ، قطعه ابتدایی آن را جدا می کنیم و با نصب دوباره قیف شروع به بتن ریزی می کنیم.
زمان خاتمه حفاری تا شروع بتن ریزی، نباید بیش از 6 ساعت به طول انجامد. در صورتی که این مدت به دلایل غیر قابل پیش بینی بیشتر شد، به دلیل رسوب مواد معلق و یا ریزش جداره چاه، ممکن است مواد آلوده کننده را در ته چاه جمع شود که باید قبل از شروع بتن ریزی با وسایل مناسب تخلیه گردند.
برای اطمینان از پیوستگی بتن شمع باید حجم چاه و بتن مصرفی را بعد از اتمام بتن ریزی کنترل کرد.
بتن ریزی باید تا بالاتر از سطح نهایی بتن شمع ادامه یابد. ارتفاع بتن ریزی اضافی، در صورتی که بتن ریزی در زیر سطح آب انجام شود، معادل 5/1 الی 3 متر و در صورتی که بتن ریزی در محل خشک انجام شود، معادل 5/7 الی 30 سانتیمتر خواهد بود(به دلیل مخلوط شدن گل حفاری با بتن قسمت پایانی). ارتفاع بتن ریزی اضافی باید در نقشه ها و مشخصات فنی خصوصی تعیین گردد.
جاگذار لوله ترمی
نگه داشتن ترمی در دهانه چاه جهت نصب قیف
نصب قیف بتن ریزی
بالا و پایین کردن ترمی جهت تخلیه بتن درون آن
انتهای لوله ترمی نباید از درون بتن خارج شود
کوتاه کردن لوله ترمی به دلیل بالا آمدن بتن
اتمام بتن ریزی
سر ریز شدن بنتونیت بعد از بالا آمدن بتن در هنگام بکاربری گل بنتونیت
خارج کردن کیسینگ همزمان با اتمام بتن ریزی
خارج کردن کیسینگ بعد از اتمام بتن ریزی
۱۰. تخریب بتن اضافی
پس از اتمام عملیات بتن ریزی شمع، روی شمعها باید برای مدت 7 روز، خیس نگهداری شود و سپس سر کلیه شمعها به اندازه مورد لزوم تخریب شود . تحت هیچ شرایطی نباید بتن اضافی روی شمع قبل از 7 روز تخریب شود.
تخریب بتن کثیف روی شمع بعد از ۷ روز
شمع های CFA Continuous flight auger piles
شمع های CFA از خانواده شمع های بتنی درجا ولی دارای روش حفاری و بتن ریزی متفاوتی نسبت به شمع های درجای معمولی می باشند .این نوع شمع ها به دلیل روش خاص اجرایی ، از نظر عمق و قطر دارای محدودیت می باشند.
در این نوع شمع ها حفاری به کمک یک مته حفاری حلزونی شکل پیوسته با محور خرطومی توخالی (Continuous flight auger) انجام می شود و بعد از رسیدن مته به عمق مورد نظر ، حین بیرون کشیدن مته حفاری بتن از طریق محور مته حفاری به عمق چاه پمپاژ می شود . در شمع های CFA معمولا بتن های غیر مسلح (بیشتر مواقع بتن پلاستیک) بکار گرفته می شود و استفاده از قفسه آرماتور فقط تا عمقی حدود ۱۲ متر مجاز می باشد.
در این روش به دلیل بسته بودن محیط حفاری بوسیله مته ، نیازی به گل حفاری جهت تثبیت دیواره چاه وجود ندارد که این امر باعث می شود که دیگر معضل آلودگی بتن بوسیله گل حفاری را نداشته باشیم و از طرف دیگر کاهش در تجهیزات مورد نیاز جهت حفاری را نیز در پی دارد.
مراحل اجرای شمع CFA در یک نگاه
ابعاد
عمق: حداکثر حدود 35 متر
قطر: حدود 40 الی 140 سانتی متر
نوع زمین مناسب
خاکهای ریزدانه و با چسبندگی نسبی مانند ماسه های لای دار ، لای های آلی و غیر آلی ، انواع خاک های رس ، زغال سنگ نارس ، لجن ها ، مخلوطهای ماسه رسی ، ماسه خاک دار این نوع شمع بهترین روش برای زمین های با لایه های خاکی متنوع می باشد و امروزه پیشرفت روش خاص اجرایی این نوع شمع باعث افزایش دامنه کاربرد آن در بیشتر خاکها شده است.
مزایا
تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی ، مناسب بودن برای استفاده در محیطهای شهری به دلیل سر و صدای کمتر ، تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری ، عدم نیاز به گل حفاری و نداشتن معضلات اجرایی مربوطه ، کاهش تجهیزات حفاری به دلیل حذف استفاده از گل حفاری ، کمتر بودن زمان اجرا نسبت به شمع دجای معمولی
معایب
تاثیر شرایط جوی بر روند اجرا ، محدودیت در قطر و عمق شمع
شکل قرارگیری شمع های گروهی در زیر سر شمع
شمع گروهی
انجام مطالعات ژئوتکنیک
بر اساس مطالعات ژئوتکنیک ما به نتایج زیر دست می یابیم :
: a تعیین تکلیف استفاده و یا عدم استفاده از پی های شمعی : b شرایط زیر سطحی و محیطی : c ملاحضات اقتصادی : d انتخاب نوع پی عمیق(درجا یا کوبیدنی) : e جنس شمع : f تجهیزات و امکانات ساخت و اجرا : g عمق شمع … :h
نمونه برداری
آماده سازی محل حفاری
: a محل حفاری باید کاملا مسطح بوده و با مصالح دارای قابلیت زهکش مناسب متراکم گردد و دارای صلیبت کافی جهت انجام عملیات باشد . : b از فضای کافی جهت مانور دستگاه حفاری و بتن ریزی برخوردار باشد. : c در طول عملیات حفاری ، خاک حاصل از حفاری مرتبا از روی سطح پلاتفرم برداشته شود. : d در بستر رودخانه ها و در جاهای که در معرض آبهای سطحی می باشند با استفاده از سپر کوبی در اطراف محل حفاری باید از ورود آبهای سطحی به محل حفاری جلوگیری شود.
نشانه گذاری محل اجرای شمع
در این مرحله محل دقیق شمع توسط اکیپ نقشه برداری مشخص و نشانه گذاری می شود.
عملیات نقشه برداری
نشانه گذاری محل دقیق شمع
انتخاب مدل دستگاه و تجهیزات حفاری
معرفی دستگاه روتاری CFA
نمای دستگاه روتاری CFA
جزئیات دستگاه روتاری CFA
معرفی مته حلزونی شکل پیوسته Continuous flight auger
نمایی از درپوش بازشو اوگر (محل خروج بتن)
نمایی از محور خرطومی اوگر پیوسته (توخالی)
انواع سرمته های اوگر پیوسته
توجه: سر مته های حفاری به انتهای اوگر پیوسته متصل می شوند تا اوگر قابلیت فرو رفتن در زمین را پیدا کند.
سرمته مخصوص حفاری در لایه های سنگی (با در پوش بازشو انتهایی)
سرمته مخصوص حفاری در لایه های خاکی (با در پوش بازشو انتهایی)
استقرار دستگاه حفاری
پس از آماده سازی محل اجرای شمع دستگاه حفاری در محل مستقر می گردد. استقرار دستگاه حفاری بنحوی تعیین می گردد که شرایط زیر را تامین نماید :
– تا پایان حفاری یک شمع نیاز به جابجایی نداشته باشد زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می شود. – کمترین ضربه دینامیکی را حتی الامکان به شمع های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید.
– حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر، لودر و …) ایجاد نماید.
عملیات اجرای شمع به روش CFA
۲ . حفاری بدون وقفه تا عمق پایانی شمع
۱. استقرار دستگاه روتاری CFA
۴ . اتمام بتن ریزی
۳. پمپاژ بتن همزمان با خروج آهسته اوگر
نحوه حرکت اوگر حین حفاری
۵.جاگذاری قفسه تحت وزن خود در چاه پر از بتن
گام اول) شروع حفاری
در این مرحله اوگر پیوسته با حرکت چرخشی و بدون وقفه تا عمق مورد نظر در زمین فرو برده می شود. حفاری در شمع های CFA بر خلاف شمع های درجای معمولی بدون وقفه صورت می پذیرد بدین معنی که هیچگاه اوگر تا قبل از رسیدن به نقطه پایانی شمع ، از چاه خارج نمی شود. این امر باعث می شود تا دیگر نیازی به گل حفاری جهت تثبیت دیواره چاه نباشد (چون هنگامی که در مرحله پایانی اوگر بیرون کشیده می شود بطور همزمان بتن نیز در چاه تزریق می شود).
گام دوم) بتن ریزی
مشخصات بتن مصرفی:
اندازه مصالح درشت دانه: حداکثر 15 میلیمتر
اندازه مصالح ریزدانه: 0.4 الی 0.5 میلیمتر
مقدار سیمان مصرفی: 350 الی 450 کیلوگرم بر متر مکعب
نسبت آب به سیمان: 0.45
حد روانی(اسلامپ): 19 الی 21 سانتیمتر
نحوه بتن ریزی:
بعد از رسیدن اوگر به انتهای چاه (نقطه انتهایی شمع) ، بطور آهسته و با حرکت دورانی معکوس شروع به بالا آمدن می کند و همزمان با آغاز بالا آمدن اوگر درپوش انتهایی اوگر باز می شود و بتن توسط پمپ به درون لوله خرطومی محور اوگر تزریق می شود و از درپوش انتهایی به درون چاه پمپاژ می شود . پمپاژ بتن همزمان با بالا آمدن اوگر ادامه می یابد تا اینکه به کد پایانی برسیم.
قابل ذکر می باشد که خاک حفر شده بروی پره های اوگر قرار می گیرد و همزمان با بالا آمدن اوگر ، به بالا منتقل و در دهانه چاه بوسیله کلینر اوگر تخلیه می شود.
پمپاژ بتن باعث می شود تا بتن بخوبی تمام خلل و فرج چاه را پر کند.البته جهت اطمینان از پیوستگی بتن ریزی شمع می توان حجم بتن مصرفی و حجم چاه را با هم کنترل کرد.
تخلیه خاک روی پره های اوگر
همزمان با بالا آمدن اوگر ، خاک حفر شده نیز در بین پره های اوگر قرار گرفته است به بالا منتقل و توسط کلینر اوگر تخلیه می شود.
کلینر اوگر یک حلقه یا صفحه فلزی می باشد که بوسیله زبانه های خود خاک قرار گرفته در لابه لای پره های اوگر را تخلیه می کند (شکل آن در قسمت معرفی دستگاه حفاری آورده شده است).
کلینر خاک بالا آمده بر روی پره های اوگر را در اطراف دهانه چاه می پاشد به همین دلیل خاک باید مرتبا توسط بیل مکانیکی برداشته شود و به نقطه دیگری منتقل شود.
گام سوم) جاگذاری قفسه آرماتور در چاه (در صورت مسلح بودن شمع)
معمولا از روش CFA برای شمع های با بتن پلاستیک (غیر مسلح) استفاده می شود به دلیل اینکه قفسه آرماتور در این روش باید توسط وزن خود در چاه پر از بتن فرو رود. این امر باعث شده که آیین نامه های مختلف استفاده از قفسه آرماتور را فقط تا عمق 12 متری مجاز بدانند.
دلیل اصلی این محدودیت طول قفسه آراماتور این است که در صورت افزایش طول قفسه از این حد ، مجری مجبور می شود جهت فرو رفتن قفسه در بتن از بتن با اسلامپ بیشتر از 21 سانتی متر استفاده کند که این امر کاهش شدید مقاومت بتن را در پی دارد.
قابل ذکر می باشد که در یکی از فاز های پروژه متروی شیراز ، پیمانکار جهت تسریع در کار در یکی از شمع ها با بالا بردن اسلامپ بتن به 25 سانتی متر ، یک قفسه 23 متری را در چاه جاگذاری کرد ولی بعد از روشن شدن نتیجه آزمایش مقاومت بتن معلوم شد که مقاومت بتن حدود 35 درصد کاهش یافته که این امر باعث شد پیمانکار مجبور شود در کنار شمع مورد نظر یک شمع کمکی اجرا نماید.
تخریب بتن اضافی
پس از اتمام عملیات بتن ریزی شمع، روی شمعها باید برای مدت 7 روز، خیس نگهداری شود و سپس سر کلیه شمعها به اندازه مورد لزوم تخریب شود . تحت هیچ شرایطی نباید بتن اضافی روی شمع قبل از 7 روز تخریب شود.
تخریب بتن کثیف روی شمع بعد از ۷ روز
منابع
دومین کنفرانس بین المللی سواحل بنادر و سازه های دریایی (مقالاتی از دکتر علی اکبر رمضان پور، مهندس ناصر صدرایی و مهندس طیبه پرهیزکار)
سایت تخصصی مرکز عمران
سایت آرک نویز
پایان
با تشکر