تکنولوژی جت گروتینگ

جت گروتینگ

جت گروتینگ (Jet grouting) یکی از شیوه‌های بهسازی و افزایش مقاومت و توان باربری خاک بصورت درجا می‌باشد. در این روش که با استفاده از ماشین‌آلات پیشرفته قابل اجرا است، شمع‌های خاکی و سیمانی مدفون از مخلوط خاک و سیمان بوسیله پمپ ترزیق مخصوص با سرعت بالا (800 تا 900 کیلومتر بر ساعت) و فشار مناسب (400 تا 700 بار) درمحل تولید می‌شود.

نحوه‌ی اجرا (روش تک سیاله)

در این روش ابتدا عملیات حفاری گمانه درون زمین با استفاده از راد یا میله حفاری با قطر مشخص و با سرعت بسیار بالا انجام می‌گیرد. هنگامی که راد به عمق مورد نظر رسید از طریق نازل‌های موجود در جداره‌ی راد، دوغاب بوسیله پمپ با سرعت و فشار بالا به درون خاک تزریق می‌شود. در این روش راد در هنگام تزریق با سرعت در حال چرخش بوده و با سرعت کم به سمت بالا حرکت می‌کند. این عملیات باعث شکستن ساختار خاک و اختلاط کامل آن با مخلوط ترزیق می‌گردد. از طرفی در این روش، فشار بالای تزریق باعث افزایش تراکم خاک اطراف نیز می‌شود و محیطی همگن و صلب در خاک بوجود می‌آورد. تغییر در فشار تزریق، سرعت چرخش راد و سرعت حرکت رو به بالای راد باعث تغییر در مشخصات ستون ایجاد شده می‌گردد.

مراحل اجرای جت گروتینگ

کاربردهای روش جت گروتینگ
استفاده از روش جت گروتینگ طی سالیان اخیر به طرز چشم‌گیری در حوزه‌های مختلف مهندسی ژئوتکنیک افزایش یافته است که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره نمود.

دیوار آب‌بند سد و خاکبرداری
دیواره شفت و خاکبرداری به عنوان سازه نگهبان
به عنوان پی سازه در خاک‌های سست
بهسازی و افزایش ظرفیت باربری پی‌های سازه‌های موجود
استفاده به جای شمع
کنترل وکاهش خطر روانگرایی در خاک‌های سست و اشباع
پایدارسازی شیروانی‌ها
تثبیت خاک و سنگ اطراف تونل

محدوده‌ی کاربرد
روش جت گروتینگ را می‌توان جهت بهسازی در طیف وسیعی از انواع خاک‌ها به کار برد. در شکل زیر محدوده‌ عملکرد بهینه روش های مختلف بهسازی و پایدارسازی در خاک‌های گوناگون نشان داده شده است.

محدوده‌‌ی تأثیر جت گروتینگ در انواع خاک در مقایسه با سایر روش‌ها

شعاع تأثیر بهسازی به روش جت گروتینگ در خاکهای مختلف یکسان نبوده و وسعت آن بسته به نوع خاک، شیوه‌ی عملکرد دستگاه، نوع و غلظت مخلوط تزریق، فشار تزریق، سرعت چرخش و سرعت حرکت رو به بالای راد متفاوت است. شعاع تأثیر عملیات جت گروتینگ بعضاً به 5/3 متر نیز می‌رسد.
در صورتیکه علاوه بر بهسازی پارامترهای مقاومتی خاک، آب بند کردن آن نیز موردنظر باشد، می‌توان به مخلوط تزریق مقداری بنتونیت نیز اضافه نمود.

انواع روش‌های جت گروتینگ

روش تک سیاله (Single fluid) در این روش در انتهای عملیات حفاری، دریچه‌های تخلیه بسته شده و مخلوط تزریق با فشار بسیار بالا (تا 600 بار) از طریق نازل‌ها به داخل خاک تزریق می‌شود و به طور همزمان، راد درحال چرخش به سمت بالا حرکت می‌کند. بدین وسیله دوغاب تزریق شده با سرعت و انرژی بالا با خاک اطراف مخلوط می‌گردد.

روش Single fluid

روش دو سیاله (Double fluid) شیوه اجرای ستون جت گروتینگ در این روش مشابه حالت اول بوده با این تفاوت که هنگام انجام عملیات تزریق با فشار بالا (تا 600 بار) غلافی از هوای فشرده تحت فشار 12 بار که در محیط دوغاب قرار دارد، همزمان با دوغاب به درون خاک تزریق شده که در نتیجه باعث بالا رفتن انرژی تزریق و افزایش شعاع نفوذ مخلوط می‌گردد و در نهایت قطر به دست آمده بالاتری در خاک های مختلف خواهیم داشت.

روش Double fluid

روش سه سیاله (Triple fluid)در این روش ابتدا آب تحت فشار بالا (تا 600 بار) در شرایطی که غلاف هوای فشرده تحت فشار 8 الی 12 بار در اطراف آن قرار دارد، جهت شکستن ساختار خاک به درون آن تزریق می‌شود. سپس دوغاب با فشار 40 الی 70 بار از یک نازل دیگر در محدوده مورد نظر تزریق شده و با خاک مخلوط می‌شود.

روش Triple fluid

مقاومت فشاری جت گروتینگ

یکی از پارامترهای مهم در طراحی این روش، مقاومت فشاری محصور نشده‌ی ستون‌های حاصل از مخلوط خاک و سیمان می‌باشد. بدین منظور می‌توان پس از اجرای آزمایشی یک ستون در خاک پروژه و نمونه‌گیری از عمق‌های مختلف این ستون، مقاومت ( 28، 56 یا 90 روزه) نمونه‌ها را بدست آورد و طراحی اولیه را بر این اساس اصلاح نمود. مقاومت فشاری خاک- سیمان رابطه مستقیمی با جنس خاک و میزان سیمان بکار رفته در مخلوط تزریق دارد.

اشکال مختلف ایجاد شده توسط جت گروتینگ

اشکال اصلی که بوسیله روش جت گروتینگ بوجود می‌آیند، به صورت ستونی و صفحه‌ای می‌باشند. فرم هندسی بوجود آمده به چگونگی حرکت و دوران لوله‌‌ی 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 و 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 می‌گردد. با چرخش ناقص می‌توان فرم‌های ستونی با مقاطع نیم‌دایره و حتی ربع‌دایره نیز ایجاد نمود.

فرم‌های مختلف در جت گروتینگ

تجهیزات مورد نیاز برای جت گروتینگ

تجهیزات اصلی برای اجرای این روش عبارتنداز: