HHWA(MSEW) Vol I 2009

30 آذر 1404

HHWA(MSEW) Vol I 2009

Design and Construction of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes – Volume I

«طراحی و اجرای دیوارهای خاک مسلح پایدارشده مکانیکی و شیب‌های خاک مسلح، جلد اول»

معرفی و هدف

این راهنما یکی از مراجع مهم در زمینه طراحی و اجرای دیوارهای خاک مسلح پایدارشده مکانیکی (MSE) و شیب‌های خاک مسلح (RSS) است. تمرکز اصلی آن بر سیستم‌هایی است که در آنها برای افزایش مقاومت و پایداری توده خاک، از عناصر مسلح‌کننده مانند ژئوگرید، ژئوتکستایل یا نوارهای فلزی استفاده می‌شود.
ایده اصلی در این سیستم‌ها این است که خاک به‌تنهایی مقاومت کششی بسیار کمی دارد، اما با قرار دادن عناصر مسلح‌کننده در داخل توده خاک، یک سیستم مرکب از خاک و مسلح‌کننده ایجاد می‌شود. در نتیجه، توده خاک می‌تواند در برابر نیروهای ناشی از وزن خود، بارهای خارجی و شرایط محیطی مقاومت بیشتری داشته باشد.
این راهنما تلاش می‌کند مراحل مختلف یک پروژه خاک مسلح را از مطالعات اولیه و انتخاب سیستم مناسب تا طراحی، انتخاب مصالح، جزئیات اجرایی و کنترل کیفیت پوشش دهد.
اهمیت این سند برای پروژه‌های دیوار حائل مدولار نیز زیاد است، زیرا بسیاری از دیوارهای بلوکی مدولار مسلح با ژئوگرید از نظر رفتار کلی، در گروه سیستم‌های MSE قرار می‌گیرند. در این سیستم، بلوک‌های نمای دیوار، ژئوگرید و خاک مسلح پشت دیوار در کنار یکدیگر یک سیستم سازه‌ای تشکیل می‌دهند.

کاربرد

مهم‌ترین کاربرد این راهنما در طراحی و اجرای سیستم‌های خاک مسلح است. از آن می‌توان برای پروژه‌هایی مانند دیوارهای حائل، دیوارهای کنار راه، کوله‌های پل، شیب‌های مسلح و سایر سازه‌هایی که برای افزایش پایداری خاک از مسلح‌کننده استفاده می‌شود بهره گرفت.
در طراحی دیوار MSE معمولاً دو نوع پایداری باید بررسی شود:
پایداری خارجی:در این حالت، توده مسلح‌شده تقریباً مانند یک بلوک بزرگ در نظر گرفته می‌شود و مواردی مانند لغزش، واژگونی، ظرفیت باربری و پایداری کلی بررسی می‌شوند.
پایداری داخلی:در این بخش رفتار خود سیستم مسلح‌کننده بررسی می‌شود. برای مثال، باید مشخص شود که ژئوگرید در اثر نیروهای ایجادشده دچار گسیختگی نمی‌شود و از داخل خاک بیرون کشیده نخواهد شد. همچنین اتصال مسلح‌کننده به نمای دیوار باید ظرفیت کافی داشته باشد.
این تفکیک یکی از نکات مهم در طراحی MSE است، زیرا ممکن است یک دیوار از نظر پایداری خارجی مناسب باشد، اما از نظر مقاومت داخلی ژئوگرید یا اتصال آن به نمای دیوار مشکل داشته باشد.

نقش مصالح و ژئوسنتتیک‌ها

یکی از بخش‌های مهم طراحی MSE، انتخاب صحیح مصالح است. عملکرد دیوار فقط به نوع ژئوگرید وابسته نیست و کیفیت خاک مسلح، دانه‌بندی، مقاومت برشی، تراکم و شرایط زهکشی نیز اهمیت زیادی دارند.
در سیستم‌های ژئوسنتتیکی، مشخصات ژئوگرید باید متناسب با شرایط پروژه انتخاب شود. مقاومت کششی، رفتار خزشی، آسیب حین اجرا، دوام و نحوه انتقال نیرو بین خاک و ژئوگرید از جمله مواردی هستند که باید مورد توجه قرار گیرند.
این موضوع برای دیوارهای بلوکی مدولار اهمیت بیشتری دارد، زیرا اتصال ژئوگرید به بلوک یکی از اجزای اصلی سیستم است. بنابراین نمی‌توان عملکرد کل دیوار را فقط بر اساس مقاومت کششی ژئوگرید ارزیابی کرد. نحوه انتقال نیرو از خاک به ژئوگرید و سپس از ژئوگرید به نمای دیوار نیز باید بررسی شود.

مزایا

مهم‌ترین مزیت روش MSE، امکان ساخت دیوارهای نسبتاً بلند با استفاده از مصالح معمول خاک و عناصر مسلح‌کننده است. این روش در بسیاری از شرایط می‌تواند نسبت به سازه‌های صلب سنتی، انعطاف‌پذیری بیشتری در برابر تغییر شکل‌های زمین داشته باشد.
از مزایای دیگر، امکان اجرای نسبتاً سریع و مرحله‌ای سیستم است. در دیوارهای ژئوسنتتیکی، لایه‌های خاک و ژئوگرید به‌صورت متوالی اجرا می‌شوند و با افزایش ارتفاع دیوار، ناحیه مسلح نیز توسعه پیدا می‌کند.
انعطاف‌پذیری سیستم باعث می‌شود MSE در شرایطی که نشست‌های موضعی یا تغییر شکل زمین وجود دارد، عملکرد مناسبی داشته باشد. این ویژگی به‌خصوص در پروژه‌های راه‌سازی و محل‌هایی که شرایط زمین پیچیده است، اهمیت دارد.
همچنین امکان استفاده از نمای بلوکی مدولار باعث می‌شود ظاهر دیوار قابل کنترل باشد و سیستم بتواند علاوه بر نقش سازه‌ای، نیازهای معماری و منظر پروژه را نیز تأمین کند.

معایب و محدودیت‌ها

با وجود مزایای زیاد، عملکرد دیوار MSE به کیفیت اجرای پروژه وابستگی زیادی دارد. اگر خاک مسلح به‌درستی انتخاب یا متراکم نشود، عملکرد واقعی دیوار می‌تواند با طراحی تفاوت داشته باشد.
اجرای نامناسب ژئوگرید نیز می‌تواند مشکل‌ساز باشد. چین‌خوردگی، آسیب‌دیدگی هنگام خاکریزی و تراکم، قرارگیری نادرست ژئوگرید، عدم رعایت طول مهاری و اجرای نامناسب اتصال به نمای دیوار می‌تواند ظرفیت سیستم را کاهش دهد.
آب و زهکشی نیز یکی از عوامل مهم است. ورود و تجمع
آب در توده خاک مسلح می‌تواند شرایط تنش و فشار آب حفره‌ای را تغییر دهد و در برخی شرایط باعث کاهش پایداری سیستم شود. بنابراین طراحی و اجرای مناسب سیستم زهکشی باید هم‌زمان با طراحی دیوار انجام شود.
محدودیت دیگر این است که طراحی MSE به اطلاعات مناسب از شرایط زمین نیاز دارد. بدون شناخت کافی از خاک، سطح آب زیرزمینی، بارهای وارد بر دیوار و شرایط زمین‌شناسی، نمی‌توان طراحی قابل اعتمادی انجام داد.

جایگاه این راهنما در طراحی دیوارهای مدولار

برای پروژه‌های دیوار حائل بلوکی قطعه‌ای (مدولار) مسلح با ژئوگرید، این راهنما از نظر شناخت رفتار کلی سیستم اهمیت زیادی دارد.
در چنین دیواری، بلوک‌ها به‌تنهایی تمام بارهای ایجادشده را تحمل نمی‌کنند. خاک مسلح، ژئوگرید و نمای بلوکی در کنار یکدیگر عمل می‌کنند و یک سیستم مقاوم تشکیل می‌دهند. بنابراین برای ارزیابی صحیح دیوار باید رفتار کل سیستم بررسی شود.
به‌طور خلاصه، این راهنما کمک می‌کند مهندس به چهار سؤال اصلی پاسخ دهد:
آیا توده مسلح از نظر خارجی پایدار است؟آیا ژئوگریدها از نظر کشش و بیرون‌کشیدگی ظرفیت کافی دارند؟آیا اتصال ژئوگرید به نمای دیوار ظرفیت لازم را دارد؟آیا مصالح، زهکشی و روش اجرای سیستم برای رسیدن به عملکرد طراحی مناسب هستند؟
به همین دلیل، Design and Construction of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes – Volume I را می‌توان یکی از مراجع مهم برای شناخت اصول طراحی و اجرای دیوارهای خاک مسلح و شیب‌های خاک مسلح دانست و در پروژه‌های دیوار حائل بلوکی قطعه‌ای (مدولار) نیز کاربرد قابل توجهی دارد.