پیش بارگذاری

پیش بارگذاری

شرح روش و مبانی آن:

در این روش بار معادل روسازه یا بیشتر از آن بر زمین اعمال میگردد. تحکیم خاک در اثر پیش بارگذاری موجب افزایش مقاومت برشی و کاهش نشست پذیری آن تحت بار روسازه می شود. اغلب، مقدار بار در پیش بارگذاری بیشتر از بار روسازه می باشد زیرا موجب کاهش زمان نشست و اثرات نشستهای ثانویه می گردد. اعمال بار با استفاده از احداث خاکریز، بارگذاری با آب، مکش و یا پایین آوردن سطح آب زیرزمینی انجام می گیرد. اما استفاده از خاکریز، بیشتر متداول است. پس از برداشتن بار، مقداری تورم قابل انتظار است. اما مقدار تورم ناشی از باربرداری به طور معمول بسیار کوچک می باشد. 

دامنه کاربرد:

در خاکهایی که نفوذپذیری آنها بیشتر از حدود 10 ^-6 متر بر ثانیه است. به طور معمول نشست به سرعت به وقوع می پیوندد و پیش بارگذاری فقط چند ماه به طول می انجامد. در خاکهای نفوذ ناپذیرتر ممکن است از زهکش قائم برای تسریع تحکیم استفاده شود. اگر لایه ریزدانه نشست پذیر، نازک باشد و نیز وجود داشته باشد، میتوان از پیش بارگذاری بدون زهکش قائم استفاده کرد. پیش بارگذاری در خشکی و دریا قابل استفاده است. البته برداشتن خاکریز در دریا پرهزینه میباشد و به طور معمول، زمانی این روش در دریا به کار می رود که خاکریز بخشی از سازه اصلی است و نیاز به برداشتن آن نمی باشد.

معایب و مزایا:

اگر زمان و مصالح لازم برای پیش بارگذاری دارای محدودیت نباشد، پیش بارگذاری روشی بسیار ساده است و به تجهیزات ویژه نیاز نیست. در ضمن روشی بی سر و صدا می باشد. معایب پیش بارگذاری این است که احتمال دارد در عمل مدت نشست، بیشتر از مدت محاسبه شده باشد. زمان طولانی نیز می تواند یک عیب باشد که باید به روشهای مختلف مثل نصب زهکش قائم برطرف گردد.

تجهیزات و ملاحظات اجرا :

معمولاً نمی توان کل بار لازم برای پیش بارگذاری رس سست را در یک مرحله اعمال کرد، زیرا موجب گسیختگی می شود. بنابراین در صورت نیاز اعمال بار در چند مرحله انجام می گیرد. اگر اعمال بار با استفاده از احداث خاکریز انجام شود، ماشین آلات عملیات خاکی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. چنانچه اعمال بار با استفاده از پایین بردن آب زیرزمینی انجام شود، استفاده از چاه، پمپاژ و گاهی تجهیزات چاه نقطه ای متداول است.

ملاحظات طراحی

طراحی پیش بارگذاری با مفروضاتی در مورد میزان افزایش مقاومت برشی مورد نیاز، نشست مجاز و محدوده و عمق مورد نیاز برای اصلاح آغاز می شود. این مفروضات باید به گونه ای انجام شود که از نظر فنی و اقتصادی قابل توجیه باشد. مقدار نشست و زمان آن در پیش بارگذاری باید محاسبه گردد و در طراحی برنامه پیش بارگذاری مورد توجه باشد. سپس در عمل با توجه به نتایج رفتارسنجی باید محاسبات را اصلاح کرد. اگر خاک خیلی نرم باشد، باید پایداری خاکریز بررسی شود. این نکته ممکن است موجب استفاده از پله های خاکریزی در طرفین محدوده پیش بارگذاری یا اجرای مرحله ای ارتفاع خاکریز شود. ( Tavenas و همکاران 1978) 

مساحت محدوده تحت پیش بارگذاری باید چنان تعیین شود که اضافه تنش ناشی از پیش بارگذاری درهر عمق بیشتر یا مساوی با تنش ناشی از ساختمان در کناره ها باشد.

کنترل و نظارت

در هر پروژه پیش بارگذاری باید برنامه مناسب رفتارسنجی پیش بینی و اجرا شود. رفتارسنجی در تمام مراحل ساخت خاکریز، مدت انتظار و برداشتن خاکریز انجام میگردد. گاهی رفتارسنجی ساختمان نهایی تا چند سال پس از ساخت توصیه می شود. در خاکهای نفوذپذیر، اندازه گیری نشست چند نقطه از تراز نهایی پی کفایت م ی کند. اما در خاکهای رسی، اندازه گیری نشست در نقاط و اعماق مختلف، انداز هگیری فشار آب حفره ای برای مطالعه پیشرفت تحکیم توصیه م یگردد. انحراف سنج نیز ممکن است در کناره ها نصب شود تا تغییر مکانهای افقی اندازه گیری گردد. در پروژ ههای معمولی، استفاده از وسایل رفتارسنجی در دریا مشکل است و به طور معمول به اندازه گیری نشست بسنده می شود. برای اندازه گیری نشست سطحی از صفحات نشست سنج استفاده می شود. این صفحات فولادی، چوبی یا بتنی روی سطح زمین قبل از خاکریزی قرار داده می شوند. سپس صفحه به لوله ای وصل میگردد. که ارتفاع آن با افزایش ارتفاع خاکریز افزوده می شود. قرائت نوک لوله بیانگر نشست صفحه خواهد بود. برای اندازه گیری نشست یک نقطه زیر سطح زمین، نقاط مهاری در درون گمانه در عمق مورد نظر نصب می شوند. سپس میله اتصالی به مهار وصل می گردد و سپس مشابه صفحات نشست در درون لوله های محافظ تا بالای خاکریز آورده می شوند (Abramson.1994)

 برای اندازه گیری فشار آب حفره ای از پیزومتر استفاده میشود.