خاک مسلح

معرفی

تسلیح خاک با المان‌های مسلح کننده از دیرباز مرسوم بوده است. در دیوار خاک مسلح با استفاده از وسایلی چون نوارها، میله‌های فلزی، تسمه‌ها و شبکه‌های ژئوتکستایل یا شبکه‌های سیمی، خاک را مسلح می‌کنند. نقش المان‌های مسلح کننده، مانند آرماتور در بتن مسلح، تحمل نیروی کششی می­باشد. ولی تفاوت آنها در این است که عامل مسلح کننده خاک با استفاده از نیروی اصطکاکی بین خاک و فلز نیروی کششی را تحمل می‌کند. یک دیوار خاک مسلح دارای سه جز اصلی است:

۱- خاکریز

معمولاً از خاک دانه‌ای با کمتر از ۱۵% عبوری از الک نمره ۲۰۰، بدلیل وجود اصطکاک بالا در این نوع خاک‌ها استفاده می‌شود.

۲- عوامل مسلح کننده

مصالح گوناگونی به عنوان تسلیح بکار می‌رود که از آنها می‌توان به میلگرد، تسمه‌های فولادی و با مواد مصنوعی با دوام بیشتر مانند ژئوتکستایل‌ها اشاره کرد.

۳- قطعات نما

این مواد نقش سازه‌ای نداشته و از آن برای زیبا سازی و پایداری سطحی استفاده می‌شود.

دیوار خاک مسلح

طراحی

توده خاک مسلح متشکل از مصالح خاکی مناسب و جوشن‌های فلزی است. نمای خارجی، سازه پوسته‌ای یا فلزی است که جهت جلوگیری از ریزش خاک طراحی و ساخته می‌شود. نوع فلزی جوشن‌های نواری بر‌حسب مورد، آجدار گالوانیزه با روکش قیر و یا اپوکسی است. در اغلب موارد جوشن‌ها که نوار­های فلزی هستند بطور افقی قرار می‌گیرند و نیروی کشش قابل ملاحظه‌ای را تحمل می‌کنند. خاک مسلح نظیر بتن مسلح خواص مکانیکی خاک را در جهتی که خاک بیشتر در معرض نیرو‌ها قرار گرفته بهبود می‌بخشد.

عامل اصلی در خاک مسلح اصطکاک بین خاک و جوشن‌ها است. خاک بوسیله اصطکاک، نیرو‌های وارده را به جوشن‌ها منتقل می‌کند و جوشن‌ها تحت کشش قرار می‌گیرند. به این ترتیب خاک در جهاتی که جوشن‌ها قرار گرفته‌اند دارای چسبندگی می‌شود (چسبندگی مجازی) که میزان آن با مقاومت کششی جوشن‌ها نسبت مستقیم دارد. لذا خاک مورد استفاده باید دارای اصطکاک داخلی مناسبی بوده و از نوع مصالح دانه‌‌ای غیر چسبنده و زهکش انتخاب شود. استفاده از خاک‌های چسبنده ریزدانه یا خاک‌های جاذب آب منجر به ایجاد فشار آب حفره‌ای در حین بارگذاری شده و موجب کاهش مقاومت خاک می­گردد. در یک سازه خاک مسلح لازم است که در نمای خارجی آن پوسته‌ای جهت جلوگیری از ریزش خاک بین جوشن‌های پیشگیری شود. شکل ۲ طرح دیوار خاک مسلح را بصورت شماتیک نشان می­دهد.

شماتیک از طرح دیوار مسلح

از جمله نرم افزارهای مورد استفاده در مدلسازی خاک مسلح می‌توان بهABAQUS, PLAXIS,GEOSTUDIO اشاره نمود.

مدلسازی خاک مسلح در نرم افزارهای مختلف

اجرا

ساخت یک توده خاک مسلح در مراحل پی‌در‌پی صورت می‌گیرد. هر مرحله شامل کار گذاشتن یک ردیف قطعات پوسته و خاکریزی پشت آن و نصب یک ردیف جوشن است. ساخت دیوار خاک مسلح همواره از طرف داخل یعنی طرف خاکریزی صورت می گیرد. جزئیات اجرایی سیستم دیوار خاک مسلح در زیر ارائه شده است:

آماده سازی بستر

در این مرحله هر گونه مصالح نا مناسب از محیط محل انجام پروژه برداشته می‌شود. و پس از آن بستر مورد نظر متراکم می‌گردد. در نواحی با بستر ضعیف، روش‌های خاص بهسازی از قبیل تراکم دینامیکی، ستون سنگی و یا روش‌های بهسازی یا تثبیت پی قبل از اجرای دیوار خاک مسلح مدنظر قرار می‌گیرند.

اجرای بتن تراز

به منظور جایگذاری اجزای نما و تراز کردن سطح اجرا می‌گردد.

– جایگذاری اولین ردیف پانل‌های نما بر روی بتن تراز

اولین ردیف نما بصورت پانل‌های کامل یا نیمه بصورت یک در میان اجرا می‌شوند. پانل‌ها در جای خود ثابت نگه داشته می‌شوند تا عملیات خاکریزی در پشت آن انجام شود.

جایگذاری پانل‌های نما

– خاکریزی تا تراز تقویت کننده‌ها و تراکم آن

پس از جایگذاری پانل‌ها، مصالح مناسب خاکی در پشت آن ریخته شده و متراکم می‌گردد. ضخامت خاکریزی با توجه به موقعیت اتصال تقویت‌ها با پانل تعیین می‌گردد.

– جایگذاری اولین لایه تقویت کننده‌ها بر روی خاک متراکم

تسمه‌ها در تراز اتصال موجود در پشت پانل‌ها قرار داده شده و به آن متصل می‌گردند.

– اجرای خاکریز و متراکم ساختن خاک در تراز‌های بالاتر

مراحل ذکر شده در فوق برای لایه‌های فوقانی نیز تکرار می‌گردد.

از مزایای استفاده از روش دیوار خاک مسلح جهت پایدارسازی گود می‌توان به هزینه کم آن اشاره نمود. زیرا المان اصلی آن خاک بوده و اجرای آن نیز با استفاده از ماشین آلات معمول راهسازی انجام پذیر است. از معایب این روش مشکل اجرای آن از پایین به بالاست. به همین دلیل برای دیواره گودبرداری شده باید یک دیوار خاک مسلح به عنوان یک دیوار حائل خاکی در جلوی دیواره اصلی اجرا شود و در حین اجرا نیز به اندازه طول تسمه‌های فولادی به فضا نیار دارد. بنابراین با توجه به این که در جلوی دیوار گودبرداری شده امکان پیش روی و خاکریزی مجدد وجود ندارد، استفاده از این روش برای پایدارسازی دیوارها امکان پذیر نمی‌باشد. در شکل زیر  حفاظت جداره توسط خاک مسلح را نشان داده شده است.

 اجرای سیستم دیوار مسلح جهت پایدارسازی گود

به منظور ایجاد جلوه‌های زیباشناسی در نما می‏توان از نمای گلدانی نیز استفاده نمود

نمونه‌ای از نمای گلدانی در دیوار خاک مسلح