اختلاط عمیق خاک (DSM)

اختلاط عمیق (Deep Soil Mixing) خاک یکی از روش های بهسازی خاک به منظور افزایش مقاومت و سختی آن است. در روش اختلاط عمیق خاک از تزریق مصالح به درون خاک استفاده می شود که در نهایت موجب تولید ستون هایی از خاک و دوغاب می گردد. در واقع در این روش ، با اختلاط دوغاب با خاک مصالحی ساخته می شود که با گذشت زمان سخت تر شده و مقاومت آن افزایش می یابد. بدین منظور مواد پایدار کننده همچون سیمان و آهک توسط یک محور توخالی که از پیش توسط مته های حفاری کنده شده است، تزریق و با آن مخلوط می گردد.

کشور ژاپن از اولین کشورهای اجرا کننده اختلاط عمیق به منظور بهسازی خاک بوده است. به طور کلی از روش های بهسازی خاک به منظور بهبود پارامترهای ژئوتکنیکی خاک، کاهش هزینه ها، کوتاه شدن زمان اجرا و همین طور افزایش طول عمر بهره برداری استفاده می شود. مقاومت خاک بهسازی شده به این روش وابسته به عواملی همچون نوع ماده افزودنی، نوع خاک و روش اجرا می باشد.

 

 اختلاط عمیق خاک

 

انواع روش اختلاط عمیق خاک

به طور کلی اختلاط عمیق خاک به دو روش خشک و تر انجام می شود. در ادامه به معرفی هر یک از این روش ها پرداخته شده است.

اختلاط عمیق خاک به روش تر

در روش اختلاط عمیق خاک به شیوه تر، ماده افزودنی با توجه به میزان رطوبت اولیه خاک با آب ترکیب شده و سپس با استفاده از تجهیزات مخصوص، دوغاب با خاک مخلوط می گردد. عمده کاربرد این روش در رس های نرم، لای و ماسه ریز با درصد رطوبت کمتر می باشد.

اختلاط عمیق خاک به روش خشک

از روش خشک غالبا برای بهسازی خاک های نرم با درصد رطوبت بالا استفاده می شود. در این روش به جای دوغاب از پودر خشک استفاده می گردد. مخلوط پودری که سیمان، آهک و یا ترکیبی از این دو است با استفاده از هوای فشرده به خاک تزریق می شود. پس از آن پودر خشک تزریق شده با رطوبت خاک واکنش داده و ستون تشکیل می شود.

از دیگر تفاوت های روش خشک و تر، در قطر ستون ها است. ستون های تشکیل شده در اختلاط عمیق خاک به روش خشک، کوچکتر از روش تر بوده و قطری بین ۶۰ تا ۸۰ سانتی متر دارند.

 

 نمونه هایی از الگوی اختلاط عمیق خاک

 

اجرای اختلاط عمیق خاک

در اولین گام برای انجام DSM ، حفاری باید انجام شود. عملیات حفاری توسط اوگر و تا عمق مورد نظر انجام می شود. پس از آن حفاری متوقف شده و اوگر به صورت معکوس حرکت خود را آغاز کرده و آهسته به سمت بالا حرکت می کند. همزمان با این حرکت، دوغاب از نازل های موجود در نوک بازوها و با فشار زیاد به درون خاک تزریق می شود.

حرکت دستگاه حفاری به سمت بالا به صورت مرحله ای است. به صورتی که پس از حرکت به اندازه ۱ متر به سمت بالا، مدتی در همان تراز باقی مانده و می چرخد. شایان ذکر است که با توجه به نوع خاک و دستگاه، این فاصله ها با یکدیگر متفاوت بوده و متغیر هستند.

ستون های تشکیل شده در این روش به دو صورت منفرد و به هم پیوسته می باشد. از ستون های به هم پیوسته به منظور آب بندی استفاده می شود.

 

 شماتیک مراحل اجرای اختلاط عمیق خاک

 

کنترل کیفیت

به منظور کنترل عملکرد ستون ها غالبا از آزمایش تک محوری استفاده می شود. این آزمایش بر روی نمونه های خاک-سیمان که به سه صورت نمونه های آزمایشگاهی، نمونه تر و یا نمونه های گرفته شده از ستون پس از عمل آوری آن می باشد، انجام می شود.

نمونه تر به نمونه هایی گفته می شود که در حین اجرای ستون ها و پیش از آغاز عمل آوری آن، اخذ می گردد. نمونه گرفته شده باید با توجه به استانداردها عمل آوری شده و سپس آزمایش کنترل کیفیت انجام شود. زمان مغزه گیری از ستون های عمل آوری شده وابسته به نوع خاک منطقه بوده و این زمان با توجه به ریزدانه و درشت دانه بودن خاک متفاوت است.

 

 ستون های خاک-سیمان تشکیل شده

 

کاربرد روش اختلاط عمیق خاک

با کمک این روش می توان نشست خاک را کنترل کرد. از دیگر کاربردهای روش اختلاط عمیق خاک ، مقابله با روانگرایی و کاهش نفوذپذیری خاک است. با استفاده از این روش می توان مواد شیمیایی مضر در خاک را محدود و یا تثبیت کرد. با کمک اختلاط عمیق خاک می توان پی سازه را تقویت کرد و یا فونداسیون سازه موجود را مقاوم نمود.

از دیگر کاربردهای این روش می توان به تقویت پی در راهسازی، پایدارسازی تونل، امکان ایجاد دیوار آب بند، حفاظت شیب خاکبرداری و نیز توسعه بنادر اشاره کرد. با کمک روش اختلاط عمیق در پل سازی، از حرکت جانبی و لغزش خاک جلوگیری شده و همچنین نشست در خاک اطراف پل و زیر آن به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می یابد.

 

دستگاه حفاری

 

مزایای روش DSM

این روش یکی از اقتصادی ترین روش های بهسازی خاک است. هزینه اجرا و همین طور هزینه تجهیز کارگاه ارزان تر از سایر روش های مشابه است. استفاده از روش DSM افزایش مقاومت فشاری و برشی خاک را در پی دارد. اختلاط عمیق خاک بدون هیچ گونه ارتعاش و آسیب به سازه های مجاور قابل اجرا است. سرعت اجرای این روش بالا بوده و از نظر زیست محیطی ایده آل است.