جت گروتینگ

پایدارسازی و افزایش باربری خاک با روش جت گروتینگ (Jet-Grouting)

جت‌گروتینگ (Jet-Grouting) یکی از شیوه‌های پایدارسازی و افزایش مقاومت و توان باربری خاک بصورت درجا می‌باشد. در این روش پس از حفاری گمانه تا عمق موردنظر، سوسپانسیون تزریق بهمراه آب و هوای فشرده تحت فشار بسیار زیاد (بین ۳۰ تا ۲۵۰ بار) و با سرعت بیش از یکصد متر بر ثانیه از نازل انتهای میله حفاری خارج شده و همزمان با دوران میله حفاری، خاک اطراف محل خروج مخلوط تخریب گشته و با آن آمیخته می‌شود (شکل ۱). راد یا میله حفاری همگام با این عمل بآرامی بالا کشیده می‌شود و بدین ترتیب ستونی متشکل از مصالح تخریب شده درجا و سوسپانسیون تزریق شده در داخل آن، تشکیل می‌گردد و تا ارتفاع موردنظر ادامه پیدا می‌کند. (شکل ۲)

جت گروتینگ

شکل ۱- سرمته حفاری و نازل

شکل ۲- مراحل انجام عملیات جت گروتینگ

جت‌گروتینگ از جمله روش‌هایی است که در بازه بزرگی از خاک‌های مختلف کاربرد دارد. در شکل شماره ۳ محدوده‌های عملکرد بهینه روش‌های مختلف بهسازی و پایدارسازی خاک نشان داده شده‌است.

شکل ۳- محدوده خاکهای مناسب روشهای مختلف بهسازی خاک

شعاع تأثیر عمل جت‌گروتینگ در خاک‌های مختلف یکسان نیست و بسته به نوع خاک، شیوه عملکرد دستگاه و نوع و غلظت مخلوطی که تزریق می‌شود، مقدار محدوده تأثیر نیز فرق می‌کند. شعاع تأثیر عملیات جت‌گروتینگ گاه تا ۳.۵ متر نیز می‌رسد.

در صورتیکه علاوه بر بهسازی خاک از نظر مقاومتی، آببند کردن آن نیز موردنظر باشد می‌توان به مخلوط تزریق مقداری بنتونیت نیز اضافه نمود.

انواع متدهای عملیات جت گروتینگ

سه روش عمده در عملیات جت‌گروتینگ بکار برده می‌شود که عبارتند از:

۱- روش یک جزئی (Single Fluid Process)

در این روش مخلوط تزریق و آب و هوای فشرده همگی از طریق لوله حفاری (راد) وارد گمانه شده و بوسیله یک نازل در انتهای راد تزریق می‌شوند.

۲روش دو جزئی (Dubble Fluid Process)

در این روش مخلوط تزریق و هوای فشرده هرکدام از یک لوله مجزا در داخل راد حفاری عبور کرده و در انتهای آن از طریق یک نازل واحد خارج می‌شوند. این شیوه باعث افزایش میزان نفوذ مخلوط تزریق شده و در احداث دیوارهای آب بند کاربرد دارد.

۳روش سه جزئی (Triple Fluid Process)

در این روش مخلوط تزریق، آب و هوای فشرده هر کدام از یک لوله مجزا در داخل راد حفاری عبور کرده و در انتهای راد، آب و هوای فشرده از یک نازل و مخلوط تزریق از نازل دیگری که اندکی پایین‌تر قرار گرفته خارج می‌شوند. همزمان با بالا کشیده شدن راد حفاری ابتدا فشار آب و هوا باعث تخریب خاک اطراف شده و سپس دوغاب در داخل آنها تزریق می‌شود. این شیوه به کارایی بیشتر عمل گروتینگ کمک شایانی می‌کند و بخصوص در خاک‌هایی که چسبندگی بیشتری دارند بهتر و کارسازتر است.

جت گروتینگ

شکل ۴- روش سه جزئی

فرم های مختلف ایجاد شده توسط جت گروتینگ

فرم‌های اساسی که بوسیله عمل جت‌گروتینگ بوجود می‌آیند عبارتند از :

۱- فرم ستونی

۲- فرم صفحه‌ای

فرم هندسی به چگونگی حرکت و دوران لوله حفاری و سرعت بالا آمدن آن و فشار و سرعت تزریق بستگی دارد. بالا کشیدن لوله حفاری بدون چرخش و همزمان با تزریق دوغاب باعث ایجاد فرم صفحه‌ای و پانل مانند می‌شود. با استفاده از چند نازل می‌توان پانل‌های مضاعف تولید نمود.

چرخش لوله حفاری هنگام بالاکشیدن و همزمان با تزریق دوغاب باعث ایجاد فرم ستونی با مقطع دایره می‌شود. با چرخش ناقص می‌توان فرم‌های ستونی با مقاطع نیم دایره و حتی ربع دایره نیز ایجاد نمود. (شکل ۵)

شکل ۵ – فرمهای اصلی

از ترکیب فرم‌های اصلی می‌توان اشکال متنوعی ایجاد نموده و در موقعیت‌های مختلف بکار برد. مانند نمونه‌هایی که در شکل زیر مشاهده می‌شوند.

کاربرد های عمل جت گروتینگ

جت‌گروتینگ علیرغم اینکه روش جدیدی در مبحث بهسازی خاک بشمار می‌رود، کاربردهای بسیار متنوعی دارد که نمونه‌هایی از آن در شکل‌های زیر نشان داده شده است.

کاربرد های عمل جت گروتینگ

یک کارگاه جت‌گروتینگ متشکل از تجهیزات و عوامل اصلی زیر است:

  • دستگاه حفاری
  • پمپ‌های تزریق
  • کمپرسور هوای فشرده
  • مخازن آب و افزودنی، سیلوی سیمان و انبار بنتونیت
  • مخلوط کننده (میکسر) و همزن
  • سیستم ثبت اطلاعات کامپیوتری یا دستی
  • وسایل ارتباطی بین ایستگاه دوغاب سازی و محل تزریق

شکل ۷ بصورت شماتیک اجزای اصلی کارگاه جت‌گروتینگ را نشان می‌دهد:

کنترل و آزمایش

پس از اتمام عملیات تزریق، با توجه به حساسیت و نیازهای طراحی، برای کنترل صحت و دقت انجام عمل گروتینگ، گمانه‌هایی با مغزه گیری ممتد در محدوده تزریق شده حفاری و با بررسی نمونه‌های حاصله بصورت چشمی یا میکروسکوپی در خصوص صحت و کفایت عملیات اظهار نظر می‌شود. در صورتیکه در برخی نقاط مخلوط تزریق بخوبی نفوذ نکرده باشد، بصورت موضعی اقدام به انجام عملیات تکمیلی می‌شود.