تراکم ضربه ای سریعتراکم ضربه ای سریع، یک روش متوسط بین تراکم سطحی مرسوم و تراکم دینامیکی عمیق است. این روش با استفاده از یک چکش هیدرولیکی که بر روی یک بیل مکانیکی قرار گرفته و به صورت متوالی بر روی خاک رها می شود.
مقدمه
تراکم ضربه ای سریع، یک روش متوسط بین تراکم سطحی مرسوم و تراکم دینامیکی عمیق است. این روش با استفاده از یک چکش هیدرولیکی که بر روی یک بیل مکانیکی قرار گرفته و به صورت متوالی بر روی خاک رها می شود مانند تصویر زیر خاک را متراکم می نماید. وزن چکش به طور معمول بین 5 تا 12 تن می باشد که به صورت آزادانه از ارتفاع 1.2 متری بر روی یک پاشنه ی دایره ای با قطری بین 1 تا 1.5 متر رها می شود. دستگاه تراکم ضربه ای سریع می تواند بین 40 تا 60 ضربه در دقیقه تولید نماید که بسیار سریع تر از دستگاه تراکم دینامیکی عمیق می باشد. یک سیستم کنترل بر روی دستگاه قرار دارد تا انرژی ضربه و میزان نفوذ پاشنه را ذخیره نماید. عمق بهسازی تابعی از نوع و خواص خاک، سطح آب زیرزمینی و انرژی اعمال شده می باشد. این تکنولوژی از زمان نخستین استفاده های آن در دهه 90 میلادی در بریتانیا تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است.
سازگاری: این روش به طور کلی برای خاک های دانه ای شامل شن، ماسه، لای، خاکریزهای مخلوط های کنترل نشد ( به طور مثال مخلوطی از ماسه، لای و رس) و پسماندهای صنعتی و معدنی مناسب است. این روش همچنین جهت کمینه کردن پتانسیل تخریب لس ها مورد استفاده قرار گرفته است. این روش به طور کلی می تواند خاک را تا عمق 6 متر متراکم نماید.
کاربردها: تراکم ضربه ای سریع جهت افزایش ظرفیت باربری و سختی خاک برای تقویت پی ساختمان ها، مخازن، بزرگراه ها، خطوط راه آهن و باند فرودگاه ها به منظور کاهش پتانسیل روانگرایی و تخریب، مورد استفاده قرار می گیرد. این روش همچنین برای متراکم نمودن خاکریزهای دانه ای با بهره گیری از ارتفاع سقوط بیشتر، مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین در شرایطی که نیاز به خاکریزی (به طور مثال در راه ها، راه آهن و ...) باشد، می توان عملیات خاکریزی را تا ارتفاع 4 الی 5 متر انجام داده و سپس با استفاده از این روش خاکریز را متراکم نمود.
مزایا و معایب: عملیات تراکم ضربه ای سریع در مقایسه با تراکم دینامیکی عمیق بسیار سریع تر و تحت کنترل تر می باشد. به دلیل انرژی ضربه ی کمتر نسبت به تراکم دینامیکی عمیق، ارتعاشات کمتری را القا می نماید، در نتیجه توان عملیاتی شدن در فواصل نزدیک تری به سازه های موجود را دارا است. از آن جایی که پاشنه ضربه در تمام مدت با سطح زمین در تماس است، خطر تولید ریزگرد را از بین می برد. همانند تراکم دینامیکی عمیق، توانایی شناسایی مناطق ضعیف در هنگام اجرای عملیات را دارد. همچنین این روش تحرک بیشتری داشته و می تواند در محیط هایی که دسترسی به آنها سخت تر می باشد نیر فعالیت نماید.
نکته ی کلیدی در رابطه با این تکنولوژی ، عمق کمتر بهسازی خاک نسبت به تراکم دینامیکی عمیق است.
اصول
تراکم ضربه ای سریع به طور کلی برای خاک های دانه ای مورد استفاده قرار می گیرد. اصل اساسی آن متراکم سازی دینامیکی است که مشابه تراکم دینامیکی عمیق در هنگام متراکم سازی خاک های دانه ای می باشد. به دلیل اینکه تراکم ضربه ای سریع انرژی پرتاب کمتری با تعداد ضربه ی بیشتری دارد، فرآیند تراکم یه فرآیند پیش رونده و تجمعی محسوب می گردد. در تراکم دینامیکی عمیق، ابتدا خاک هایی که در عمق بیشتری قرار دارند به وسیله ی کوبش در فواصل بیشتر، متراکم می گردند و سپس خاک هایی که در سطح قرار دارند بوسیله ی کوبش در فواصل نزدیک تر متراکم می گردند که به این سیستم، فرآیند متراکم سازی از پایین به بالا گفته می شود. در تراکم ضربه ای سریع، اگرچه در ابتدا در اثر ضربات اولیه، یک توده خاک متراکم در زیر پاشنه فولادی شکل می گیرد. ضربات بعدی، خاک متراکم شده به عنوان یک بلوک صلب به اعماق بیشتر فشار وارد می نماید و موجب متراکم شدن لایه های زیرین تا جایی که دیگر نفوذی در داخل خاک رخ ندهد، می شود. از این فرآیند به عنوان فرآیند بالا به پایین یاد می شود. این فرآیند تراکم می تواند برای توجیه این پدیده که چرا تراکم ضربه ای سریع علیرغم میزان انرژی بسیارکمتر تک ضربه ی آن نسبت به تراکم دینامیکی عمیق می تواند اعماق بیشتر را متراکم نماید، مورد استفاده قرار گیرد. توجه به این نکته بسیار مهم است که در تراکم ضربه ای سریع، انرژی ضربه ای تجمعی تاثیر بیشتری در مقایسه با انرژی تک ضربه بر روی عمق بهسازی دارد. به دلیل آن که تراکم ضذبه ای سریع می تواند مستقیما خاک زیر پاشنه فولادی را متراکم نماید، نقاط ضربه باید در فواصل نزدیک مورد استفاده قرار گیرد.
ملاحظات طراحی
عمق بهسازی: به دلیل فرآیندهای تراکم متفاوت تراکم دینامیکی عمیق و تراکم ضربه ای سریع، فرمول تخمین میزان عمق بهسازی برای تراکم دینامیکی عمیق نمی تواند برای تراکم دینامیکی سریع مورد استفاده قرار گیرد. BRE(2003) و SAICE(2006) دستورالعمل های جهت تخمین عمق بهسازی برای تراکم ضربه ای سریع مطابق جدول های زیر ارائه نمودند.
عمق بهسازی معمول با تراکم ضربه ای سریع
| خاک | انرژی اعمال شده (ton-m/m2) | عمق بهسازی (m) |
| نخاله ساختمانی | 150 | 4 |
| خاکستر | 150 | 3.5 |
| خاک دانه ای منتخب | 150 | 4 |
| ماسه سیلتی | 80 | 2 |
| لای ماسه ای | 190 | 3 |
| خاک | عدد SPT N بعد از بهسازی | عمق بهسازی معمول (m) |
| ماسه | 20-30 | 6 |
| ماسه سیلتی | 15 | 4.5 |
| لای ماسه ای | 10-15 | 3.5-4.5 |
| خاکریز کنترل نشده | >10 | 3 تا 5 |
الگوی نقاط ضربه: به طور معمول تراکم ضربه ای سریع دارای سه الگوی نقاط ضربه می باشد:
- الگوی کمانی، که در آن نقاط اصلی ضربه به صورت کمانی اطراف مرکز مانند شکل 1. نقاط ضربه ثانویه میان نقاط ضربه اولیه چیده شده اند.
- الگوی مربعی، که در آن نقاط ضربه اولیه در فواصل 6متر در 6متر یا 9متر در 9متر مطابق شکل 2. چیده شده اند. میان هر محدوده ضربه، دومین و سومین نقاط ضربه قرار دارند که به صورت یکنواخت توزیع شده اند.
- الگوی مثلثی
سطح آب زیرزمینی: درجه ی بالای اشباع خاک های سطحی بر روی موثر بودن تراکم ضربه ای سریع، تاثیر گذار است. عمق آب زیر زمینی در 1 متری سطح زمین، از حداقل شرایط مورد نیاز جهت اجرای تراکم دینامیکی ضربه ای می باشد. اگر سطح آب زیر زمینی بیش از حد به سطح زمین نزدیک باشد، زهکشی یا خاکریزی اضافی باید پیش از شروع تراکم، انجام گیرد.
شکل1. الگوی کمانی نقاط ضربه
شکل2. الگوی مربعی نقاط ضربه
روند اجرایی زیر جهت اجرای تراکم ضربه ای سریع می باشد:
- پیش از آماده سازی ماشین آلات، سایت پروژه را آماده نمایید، زمین را همسطح سازی کنید، زهکشی نموده و حفرات موجود را پر نمایید. اگر سطح آب زیر زمینی در 1 متری از سطح زمین باشد، باید بوسیله ی زهکشی یا خاکریزی کاهش یابد. سایت باید به گونه ای تسطیح شود که ضربه ها به آب منتقل نشود. هر گونه نخاله های بزرگ در حین تسطیح که در عملیات تراکم مداخله نماید باید به وسیله ی مصالح دانه ای سست جایگزین شود.
- اگر در نزدیکی محل عملیات، ساختمان و یا خطوط تاسیساتی وجود داشته باشد، یک ترانشه ی ایزولاسیون جهت کمینه کردن ارتعاش و جابجایی های جانبی مورد نیاز است. ترانشه باید حداقل 2 الی 3 متر عمق و یک متر عرض داشته باشد.
- سندان ها را بر اساس الگوی نقاط ضربه جایگذاری نمایید.
- پاشنه فولادی و چکش را بر روی نقطه مورد نظر قرار دهید.
- عملیات را تا زمان دستیابی به شرایط از پیش تعیین شده مانند تعداد ضربه یا عمق نفوذ ادامه دهید.
- پس از هر گذر، محل کار را همسطح سازی نمایید و نقاط جهت عبور دوم را تعیین نمایید.
- اگر مشخص گردد که زمین بسیار سخت و یا نرم است، باید آن را حفاری مجدد نموده و با خاکریزهای دانه ای جایگزین نمود
- پس از آخرین عبور، تمامی چاله ها را مسطح نموده و به وسیله ی غلتک های ویبره ای، سطح را متراکم نمایید.
- بررسی نهایی جهت تخمین میزان نشست پس از تراکم را انجام دهید.
در حین اجرای تراکم ضربه ای سریع، کنترل کیفیت می تواند به وسیله ی یک سیستم جمع آوری داده که بر روی دستگاه نصب شده است، انجام گردد. سیستم جمع آوری داده، پارامترهای عملیاتی از جمله تعداد کلی ضربه ها، کل انرژی وارده، و کل عمق نفوذ پاشنه فولادی را می تواند جمع آوری نماید. این پارامترها بوسیله ی سیستم جمع آوری داده در حین عملیات کنترل شده و به عنوان پدیده ی پایان عملیات برای هر نقطه ضربه مورد استفاده قرار می گیرد.
آزمایش های تضمین کیفیت باید پس از اتمام عملیات تراکم کل سایت پروژه جهت تایید کارایی تراکم ضربه ای سریع در دستیابی به عمق بهسازی مورد نظر، انجام گیرد. آزمایش های معمول برجا، آزمایش های SPT و CPT هستند و گاهی اوقات از آزمایش بارگذاری صفحه نیز استفاده می گردد.
شایان ذکر است شرکت مهار شالوده پیمانکار تخصصی اجرای تراکم دینامیکی ضربه ای (RIC) می باشد.
تراکم ضربه ای سریع بهسازی خاک ریز شمع تسلیح خاک خاک مسلح روش تزریق تراکم سطحی تراکم ویبره ای پیش فشردگی پیمانکار تراکم ضربه ای سریع پیمانکار اختلاط عمیق خاک پیمانکار بهسازی خاک جا به جایی خاک زهکشی RIC
