خانه - خدمات إیستاسازه - التحسین التربة - ما هو خلط التربة العمیق أو DSM ؟ (Deep Soil Mixing)

خلط التربة العمیق أو DSM هو أحد الطرق المؤثرة علی تحسین التربة في العالم ، والتي تنتج أعمدة أسمنتية وتعديل التربة عن طريق إستخدام مواد المثبتة مثل الأسمنت أو الجير باستخدام حفار جوفاء ميكانيكيًا في التربة. في هذه الطريقة ، يتم تحسين التربة عن طريق خلط التربة بالمواد الأسمنتية بواسطة خلاطات عميقة وإنشاء أعمدة تربة أسمنتية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إنشاء جدران مستمرة تحت الأرض خلال تداخل الأعمدة قبل الإعداد الكامل.

في هذه الطريقة ، خلال إنشاء الأعمدة و التداخل بينها متوالیاً ، يمكن إنشاء جدران مانعة للتسرب أو أی ترتيب تحت أساس البناء ، وبعد الحصول على مقاومة كافية ، يمكن بناء أساس الهيكل على الأعمدة. قد تدفع بروفیل فولاذي مزدوج أو وحید أ في التربة ، لإنشاء الجدران الاستنادية ، قبل تماسک مزیج التربة والأسمنت ، وبالتالي توفر القوة المطلوبة وحمایة الحفرة محمي ضد القوى الجانبية في الحفريات بجانب استخدام إرساء التربة (أنکراج).

 لجهاز الخلط مثقاب واحد بقطر من 0.6 الى مترین و من حیث الإرتفاع تم تنفيذ هذه الاعمدة في الولايات المتحدة لعمق 20 متر وفي اليابان الى عمق 60 متر.

تنتمي مقاومة العمود المنتجة إلی العوامل التالیة:

• نوع المادة المضادة
• جنس التربة
• طریقة التنفیذ

خلفیة خلط التربة العمیق (DSM)

تستخدام طریقة خلط التربة العميق لأول مرة في عام 1971 بالقرب من مطار هاندا في اليابان لتحسين التربة. في هذا المشروع ، یستخدام الجير كمثبت للتربة. لكن شاع إستخدام الأسمنت کمادة مضافة بمرور الأیام لأسباب التالیة:

• التعرف علی أثرات الدسمنت علی التربة
• توافر الأسنت

انتشرت طريقة خلط التربة العميق من شمال أوروبا في هذه القارة منذ منتصف السبعينيات. تستخدام هذه الطريقة في الولايات المتحدة بسبب وجود المقاولین اليابانيين المتخصصين. تم تنفيذ أول مشروع عن طریق خلط التربة العميق في الولايات المتحدة سنة 1986 تحت سد في بحيرة جاكسون. بعد تنفيذ هذا المشروع ، تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع لتحسين التربة في هذا البلد ، بحیث أن الجمعیة الفيدرالية للطرق السریعة (Federal Highway  Administration) ) سنة 1997 تناولت بتدوین اللوائح )  (FHWA-RD-99-138) ومعايير لتنفيذ خلط التربة العميق.

أصول التصمیم لطریقة خلط التربة العمیق (DSM)

تُستخدم أعمدة خلط التربة العميقة لزيادة قدرة تحمل التربة في الضغط والقص ، والتحكم في الاستقرار ، مقابلة السیولة ، وتقليل النفاذية وأيضًا في السياقات البيئية للتحدید المواد الكيميائية الضارة في التربة أو إصلاحها ، ويتم إجراء الحسابات وفقًا مع العلاقات المرتبطة بالأهداف المذکورة آنفاً.

مبادئ تصميم الأعمدة عن طریق خلط التربة العميق کمبادئ تصميم أعمدة الحقن بالضغط العالي إلی حد ما قوة ضغط التربة الأسمنتية ترتبط بنوع التربة وكمية الأسمنت المستخدمة في الخلط ارتباطًا مباشرًا.

يمكن تنفيذ أعمدة خلط التربة العميقة بأشکال مختلفة:

طریقة تنفیذ خلط التربة العمیق (DSM)

وفقاً للشکل التالي یتم الحفر أولاً بواسطة مثقب إلى العمق المطلوب. فی طریقة تنفیذ خلط التربة العمیق ثم يتوقف الحفر ويتحرك مثقب ببطء إلی الأعلى وأثناء الحركة ، يصبّ الملاط علی التربة من الفتحات المثبتة أعلی الذراعين بالضغط العالي. تتم هذه الحركة والصبّ خلال مراحل وبعد متر واحد فصاعداً يدور في هذا المستوى لمدة دقيقة ویصبّ الملاط ویواصل هذا العمل حتى يصل إلى مستوى الأرض الطبيعية. بالطبع تختلف الفواصل والأوقات المذكورة حسب نوع الجهاز والتربة. إضافة إلیه يمكن تنفیذ طريقة الصبّ من أعلى إلى الأسفل وفقًا لظروف المشروع وموقع فتحات الصبّ.

إضافات لطريقة خلط التربة العميق (DSM)

يعتبر ملاط ​​الأسمنت أو الأسمنت جافاً أكثر المواد المضافة شيوعًا في طريقة خلط التربة العميق. یصل حجم الطين المستخدم ، إلی حوالي 20 إلى 30 ٪ من حجم التربة غير المعدل نظراً إلی الحالة وظروف التربة. يعتبر الجير أيضًا مادة مضافة مناسبة يتم خلطها أحيانًا مع الأسمنت واستخدامها متزامناً بعضها بالبعض. في هذه الحالة ، تكون نسبة وزن الأسمنت إلى الجير حوالي 1 إلى 4 ويضاف إجماليها إلى حوالي 100 إلى 200 كجم لكل متر مكعب من التربة غير المعدلة. يمكن أيضًا استخدام مواد مضافة أخرى مثل رماد البركان وخبث الفرن والمواد الكيميائية الأخرى إن کان من الممکن.

أقسام الخلط في طریقة مزج التربة العمیق (DSM)

1. الطريقة الرطبة: الطريقة الشائعة هي الخلط العميق للتربة والتي تم وصفها في الأقسام السابقة.
2. الطريقة الجافة: إذا كانت هناك رطوبة كافية لإجراء تفاعل كيميائي بين الخليط المحقون والتربة ، فيمكن إستخدام الطريقة الجافة. في هذه الطريقة ، يصبّ الخليط (الأسمنت أو الجير أو مزيج منهما) بشکل المسحوق وخلیطة بالتربة. يتم خلط المادة الجافة مع التربة عن طريق ضغط هواء عالي بالضغط العالي ، والذي يتم تفريغه من خلال فوهات في الطرف السفلي لأنبوب الحفر. فلذلک ، تتفاعل المادة المحقونة مع رطوبة التربة ويتم إنشاء أعمدة مماثلة بها. قطر الأعمدة التي تم إنشاؤها بالطريقة الجافة أصغر من الطريقة الرطبة ويتراوح بين 60 إلى 80 سم ، ويصل الحد الأقصى لعمق معالجة التربة بهذه الطريقة إلى 25 مترًا

خلط التربة السطحي  (Shallow soil mixing)

في الحالات التي تحتوي الأمتار القليلة الأولى لسطح الأرض على كميات كبيرة من التربة الضعيفة أو الملوثة ذوی الرطوبة العالي مثل الرواسب والرواسب المجروفة ، أو المزيد من التربة الرطیبة أو تربة الحمأة ، يمكن تعديل هذه الأمتار القليلة باستخدام خلط سطح التربة.  في هذه الطريقة ، تستخدام أداة خلط خاصة التی تصل إلی معظم الحالات بذراع آلة الحفر.

يتم الخلط في هذه الطريقة أفقياً أو قائماً بواسطة مثقب الدوارة والمخروطیة ويتم تركيب فوهة في وسطها للخروج من خليط الحقن. يتم حقن خليط الحقن في التربة خلال جهاز منفصل المتکون من وعاء تحت قوة ضغط الخلط والضاغط ومجفف هواء ووحدة التحكم. نظراً إلی مواصفات الأدوات المستخدمة ، يمكن معالجة التربة بهذه الطريقة حتى عمق 4 أمتار علی الأکثر. بعد حقن الحجم المطلوب من الخليط ، یواصل الخلط للحصول على مواصفات التصميم المطلوبة.

مواضع إستعمال طریقة خلط التربة العمیق (DSM)

علی حسب التصویر تُستخدم طريقة الخلط العميق لتحسين التربة في نطاق واسع من التربة الناعمة غير العضوية والتربة التي لیس طرق التحسين الأخرى مناسبة فيها ، حول حالة التربة العضوية يمكن تحسین خواص التربة نظراً إلی إتخاذ تدابير مثل إضافة الرمل إلى الخليط.

تعتبر طريقة خلط التربة العميق من أكثر الطرق اقتصادیاً لتحسين التربة اللمرنة ، قد تسبب القيود الاقتصادية أو الزمنية أو البيئية ألاتکون طرق التحسين الأخرى ، مثل التحميل المسبق أو الأساليب الديناميكية اقتصادياً ، من جانب أخرى ، هاتان الطريقتان ليستا مناسبان للغاية في المناطق الحضرية بسبب الاهتزازات والضوضاء. أثبتت طريقة الخلط العميق قدرتها كبديل مناسب لهاتين الطريقتين وكذلك طريقة الأساس العميق (تنفيذ الأعمدة الفولاذیة).

قد إستخدمت هذه الطریقة قلیلا في إیران بعد مضی حوالي 50 عامًا من إنشاء هذه الطريقة ، نظرًا لنقص التكنولوجيا الضروریة لتنفيذها ، تم استخدام هذه الطريقة في حالات قليلة في إيران. نظرًا لوجود الأراضي الساحلية في شمال إيران وجنوبها ، فقد تظهر أهمية إستخدام هذه الطريقة. ، فإن استخدام هذه الطريقة يقلل من قدرة السیولة ومنع حدوث مشاكل خاصة في بلدنا بسبب  کثرة الزلزلة العالية وإمكانية حدوث السیولة في المناطق الساحلية . هناکد إمكانية تحسين التربة من البارجة في بناء الموانئ والهياكل البحرية ميزة أخرى لهذه الطريقة للاستخدام في المناطق الساحلية أیضاً.

يختلف معدل تحسین التربة في طريقة خلط التربة العميق علی حسب الأمور التالیة :

• نوع المضافات
• مقدار طاقة الخلط

يتم تصنيع المواد التي تصبح أكثر صلابة وأقوى بمرور الأیام في هذه الطريقة ، ويمكن استخدامها كمواد هندسية ذات خصائص جيوتقنية أفضل من التربة المحلية في التصميمات عن طريق خلط الملاط مع التربة

بعض مواضع إستخدام طريقة خلط التربة العميقة في تحسين القاع هي:

• تعزیز أساس الهياكل المختلفة

• تقليل قوة السیولة

• تقوية الأساس

• تقوية الأساس في بناء الطرق

• أساس خزانات النفط

• جدار مانع للتسرب

• تنفيذ الجدار الاستنادي العمودي

• حماية منحدرات الحفر

• تنمیة الموانئ

• تثبيت النفق

ضبط الجودة لطریقة خلط التربة العمیق (DSM)

الاختبارات المطلوبة لضبط جودة أعمدة الخلط العميق:

• ضبط الجودة للمیاه (طبقا لمواصفات وطنیة)
• مراقبة جودة الأسمنت المستهلکة (طبقا لمواصفات وطنیة)
• مراقبة جودة المضافات الاستهلاكية (طبقا لمواصفات وطنیة)
• مراقبة جودة ملاط ​​المستهلك
• مراقبة میاه الخارجة من الصرف الصحي
• إختبارات مراقبة الممیّزات الهندسية (القطر ، والامتداد ، والطول ، وما إلى ذلك)

يتم إجراء هذه الاختبارات كقياسات قائمة على الملاحظة عادة ما ، وتشمل علی:

• الانحراف في الخطة

• الانحراف في العمق

• إنحراف القطر في العمق

فوائد طریقة خلط التربة العمیق (DSM)

• هذه الطريقة مقارنة بأساليب التحسين المماثلة یحتسب إقتصادیاً
• تكلفة تجهيز الورشة منخفضة للغاية مقارنة بالطرق المماثلة مثل الضغط الديناميكي أو تنفيذ الأعمدة الفولاذیة
• تقلیل نفاذية التربة
• زيادة مقاومة التربة
• تقلیل هبوط التربة بسبب الثقل
• تجنب السیولة
• تعدیل الأرض فوراً
• تبدیل الأرض إلی جزءًا من نظام التربة- الهیکل
• القدرة على ضبط جودة العمل وتدییدها
• سرعة التنفيذ العالية للغایة
• الاهتزازات والتلوث الضوضائي منخفض جدًا مقارنة بطرق شائعة لتحسين التربة الحضري
• مثالي من جانب البیئة

المنشورات ذات الصلة :

•  FHWA
• Keller , Deep Soil Mixing