فصل هفتم – عملیات آببندی و بهسازی پی

7-1- آب بندی

7- 1-1- کلیات

پیمانکار باید نیروی کار مناسب، تجهیزات موردنیاز و مصالح کافی برای انجام عملیات آببندی پی را فراهم نماید. این عملیات شامل حفاری و تزریق به‌منظور اجرای پرده آب بند در روبارهها و سنگ‌ها است.

پرده آب بند باید نفوذپذیری را به‌طور چشمگیری کاهش دهد و برای این‌که بتواند روی شبکه خطوط پتانسیل جریان و جریان زه مؤثر باشد، باید به‌اندازه کافی عریض طراحی شود. انتهای آن ترجیحاً باید به لایههای با نفوذپذیری کم‌تر برسد تا بتواند جریان و شیب زه خروجی را شدیدا کاهش دهد.

دیواره آب بند در سنگ‌های ضعیف یا نهشته‌های آبرفتی اجرا می‌شود و میزان تراوایی این دیواره باید حداکثر در حدود 6−10 تا

7−10 سانتیمتر بر ثانیه باشد.

7- 1-2- تعاریف و اصطلاحات

آزمایش فشار آب: این آزمایش شامل تزریق آب تحت فشار در یک قطعه از گمانه، به‌منظور تعیین میزان آب خوری سنگ است.

آزمایش لوژن1: آزمایش اندازه‌گیری آب خوری در سنگ است. میزان آب خوری در سنگ با واحد لوژن (Lu) بیان می‌شود.

آزمایش لفران2: آزمایش تعیین نفوذپذیری در روباره‌ها و مصالح آبرفتی است. نفوذپذیری خاک‌ها و نهشته‌ها ی آبرفتی به‌وسیله رابطه دارسی تعیین‌شده و برحسب سانتی‌متر برثانیه بیان می‌شود.

تزریق آببندی: نوعی از تزریق است که به‌منظور بستن درزه و شکاف سنگ و حفره‌های درون روبارهها و مصالح آبرفتی برای ایجاد یک پرده آب بند مناسب پیشنهاد می‌شود.

تزریق آزمایشی: در مراحل مطالعاتی، پیمانکار موظف است آزمایش تزریق را مطابق دستورالعمل مهندس ناظر انجام دهد. هدف از

این آزمایش تعیین روش حفاری، تعیین نفوذپذیری، بررسی تجهیزات در ارتباط با انجام تزریق پرده آب بند، بررسی روش‌های مختلف تزریق، انتخاب فشار و طرح اختلاط تزریق است. محل آزمایش تزریق می‌تواند بر روی خط پرده تزریق یا در قسمتی از محل سازه‌های دیگر و یا محلی کاملاً جدا از محل سازه‌ها باشد.

حفاری با نمونهگیری: شامل حفاری دورانی توأم با نمونهگیری توسط نمونهگیر یک جداره یا دوجداره است (برحسب نظر مهندس ناظر).

حفاری دورانی: عبارت است از حفاری پیوسته یک گمانه، به روش دورانی با سرمته الماسی و یا تنگستن کار باید (برحسب جنس مصالح).

حفاری ضربهای: شامل حفاری پیوسته یک گمانه، با ضربات سرمتههای چکشی توأم با تغییر محل سرمته است.

حفاری ضربهای- دورانی: شامل حفاری پیوسته یک گمانه، با ضربات سرمتههای چکش توأم با دوران سرمته است.

حفاری مجدد: شامل حفاری مجدد قطعهای از گمانه است که قبلاً تزریق شده باشد.

1- Lugeon Test

2- Lefranc Test

دوغاب تزریق: ترکیبی از آب و موادی چون سیمان، سیمان و خاک یا مواد شیمیایی است که با نسبت‌های کنترل شده به درون درز و شکاف سنگ‌ها و یا به درون حفره‌های روباره آبرفتی از طریق گمانههای حفاری پمپ می‌شود.

شستشو: شامل عملیاتی است که مصالح باقیمانده درانتهای گمانه و یا مصالحی که از دیواره‌های گمانه به داخل آن ریزش نموده را با تزریق آب خارج می‌نماید.

شستشو برای تزریق: شامل شستشو و تمیز کردن یک قطعه از گمان ه پیش از شروع تزریق است.

قطعه: قسمتی از طول کلی یک گمانه است که در آن آزمایش فشار آب انجام گرفته و یا در آن عمل تزریق انجام می‌شود.

گمانههای اولیه: شامل اولین سری گمانههای تزریق است که بیش‌ترین فاصله را درامتداد خط پرده تزریق از یکدیگر دارند.

گمانههای سری دوم و سوم و...: شامل گمانههایی است که بین هر دو گمانه سریهای قبلی حفر و تزریق می‌شود. این روش به نام روش نیمه کردن1 معروف است.

لوژن: واحدی است قراردادی و عبارت است از عبور یک لیتر آب در یک دقیقه از طول یک متر گمانه (با قطر بین 66 تا 133 میلیمتر) در فشار یک مگا پاسکال. پی با آب خوری یک لوژن تقریبا آب بند است و به تزریق و پرده آب بند نیاز ندارد. غالباً پی با آب خوری بیش از 5 واحد لوژن مستلزم تزریق سیمان برای آب بندی است. در این صورت معیارهای مندرج در نشریه شماره 31 منتشر شده از سوی ICOLD می‌تواند معیار آب بندی قرار گیرد.

7- 1-3- پرده آب بند (پرده تزریق)

7- 1- 3-1- کلیات

هدف از تزریق، پرنمودن درزهها، شکاف‌ها و حفرههای ایجاد شده در سنگ‌ها و روبارهها از طریق حفاری و تزریق با فشار جهت آب بندی پی است. چون حدود عملیات تزریق پرده آب بند تقریبی بوده، بنابر این مهندس ناظر مجاز است هر قسمت از عملیات حفاری و تزریق را برحسب شرایط طرح، افزایش یا کاهش دهد.

عملیات ایجاد پرده تزریق به شرح زیر است:

1- حفاری گمانههای تزریق با نظارت و تائید مهندس ناظر

2- ترکیب و ساخت دوغاب با نظارت و تائید مهندس ناظر

3- پمپاژ دوغاب از ظرف مربوط به درون گمانه تزریق با نظارت و تائید مهندس ناظر

پیمانکار موظف است برنامه کامل عملیات حفاری و تزریق را حداقل یک ماه قبل به مهندس ناظر ارائه نماید. این برنامه باید حاوی اطلاعات ضروری شامل جدول زمان‌بندی، تجهیزات اجرایی، نیروی کار و مصالح مصرفی باشد. انجام عملیات طبق مشخصات فنی باید ازنظر زمانی با برنامه کلی اجرای عملیات هماهنگ باشد.

1- Splitting

7- 1- 3-2- مصالح

برای تهیه دوغاب سیمان غالباً از ترکیبی از سیمان، آب، بنتونیت، ماسه، رس، افزودنی‌ها (سیلکات ها، کربنات‌ها و...)، پرکنندهها

(خاک اره، پوشال و...) و رزین‌ها استفاده می‌شود. این مواد بسته به شرایط زمینشناسی منطقه طرح و خصوصیات پرده تزریق پس از تائید مهندس ناظر، توسط پیمانکار تهیه و با نظارت مهندس ناظر مورد مصرف قرار می‌گیرد.

پیمانکار موظف است قبل از شروع عملیات تزریق مشخصات کامل سیمان، ماسه و رس مصرفی، افزودنی ها، پرکنندهها و رزینها را تهیه و به مهندس ناظر تسلیم نماید.

همچنین باید آب تمیز و زلال بدون مواد معلق یا مواد مضر به میزان کافی توسط پیمانکار تهیه و در دسترس باشد.

الف- سیمان

سیمان مصرفی جهت تهیه دوغاب باید از سیمان پرتلند بوده و کیفیت آن باید با استاندارد موردنظر مهندس ناظر منطبق باشد.

درصد باقیمانده سیمان روی الک 200 نباید بیش از 2 درصد باشد. سیمان باید عاری از هرگونه کلوخه بوده و ریزدانگی آن بهتر است از 3400 سانتی‌مترمربع بر گرم کم‌تر باشد. به‌هرحال ریزدانگی سیمان وابسته به نوع درزه و شکاف مورد تزریق است.

‌ب - آب

آب مصرفی برای تهیه دوغاب باید تمیز، زلال و مبرا از هرگونه فضولات، روغن، اسید، مواد قلیایی، نمک‌های محلول، لای، موادآلی، گچ، سولفورها و دیگر ناخالصی‌ها باشد.

به‌هرحال آب قابل شرب می‌تواند در تزریقها استفاده شود. پیمانکار باید قبل از شروع عملیات تزریق کیفیت آب مصرفی خود را به تائید مهندس ناظر برساند.

همچنین پیمانکار موظف است تائید میزان آب و نسبت اختلاط را همواره از مهندس ناظر درخواست نماید و کیفیت دوغاب ساخته‌شده تحت نظارت مهندس ناظر قبل از تزریق عملیات باید تائید گردد.

‌ج - بنتونیت

بنتونیت مصرفی باید نسبتاً خالص و فعال، به‌صورت پودر و باکیفیت موردنظر مشخصات فنی خصوصی و تائید شده توسط مهندس ناظر باشد.

بنتونیت باید 24 ساعت قبل از استفاده، طبق دستورالعمل صادر شده از سوی مهندس ناظر در مخزنی خیس گردد. درصد بنتونیت افزودنی به دوغاب تزریق همواره بر اساس نظر مهندس ناظر و برحسب نیاز طرح تعیین می‌گردد.

د- ماسه

ماسه مصرفی برای تهیه دوغاب سیمان باید از کلیه ناخالصی‌های آلی و مطابق استاندارد ASTM C33 مشخصات شن و ماسه بتن مبرا باشد. درصد عبوری از الک استاندارد شماره 200 نباید بیش از 4 درصد باشد. درهنگام وزن نمودن و قبل از ساخت دوغاب، رطوبت آن باید تعیین گردد.

دانه بندی ماسه باید مطابق مشخصات زیر باشد:

درصد وزنی عبوری شماره الک (ASTM)

 100 نمره 30

40 تا 60 نمره 50

10 تا 30 نمره 100

ماسه باید ضریب نرمی بین 5/1 تا 2 داشته باشد.

ه - رس

در عملیات تزریق باید از رسی که حد خمیری و روانی آن توسط مهندس ناظر تعیین‌شده و بیش از 90% اجزای آن ریزتر از 08/0 میلی متر باشد، استفاده کرد. رس را باید از منابع قرضهای که ذخیره آن حداقل 12% از مقدار لازم برای پروژه بیش‌تر باشد، تهیه نمود. این ماده می‌تواند در کارگاه به‌صورت دوغاب تهیه شود. رس پودر شده و خشک به‌صورت وزنی و دوغاب آن به‌صورت حجمی مشخص می‌شود. کیفیت رس پودری یا دوغابی باید به‌طور منظم در حضور مهندس ناظر کنترل گردد و قبل از استفاده به تائید مهندس ناظر برسد.

و- افزودنی ها

مواد افزودنی چون سیلیکات ها، کربنات یا بیکربنات سدیم و... بر اساس نظر مهندس ناظر و حسب مورد، به ترکیب اصلی دوغاب افزوده خواهد شد. مهندس ناظر با هماهنگی آزمایشگاه پیمانکار، نسبت بهینه اختلاط این مواد رامشخص می‌نماید و پیمانکار باید نسبت‌های اختلاط ابلاغ شده را رعایت کند.

ز - پرکنندهها

از خاک اره، پوشال، رشته‌های سلوفان، پلی وینیل یا پلی استر و خردههای اسفنج مصنوعی در دوغاب تزریق، برای مسدود کردن شکاف‌های باز و حفره‌ها (با نظر مهندس ناظر و برحسب مورد) استفاده خواهد شد.

ح- رزین ها

از رزینها نیز بنا به نظر مهندس ناظر در شرایط مختلفی چون محیط‌های خورنده، اسیدی، قلیایی و مواد آلی استفاده می‌شود.

7- 1- 3-3- تجهیزات حفاری و تزریق1

پیمانکار موظف است قبل از شروع عملیات اجرایی پرده آب بند، فهرست کاملی از دستگاه‌ها و تجهیزات حفاری و تزریق با مشخصات فنی و ظرفیت دستگاه‌های حفاری، مخلوط کن ها، پمپ‌های تزریق و کلیه تجهیزات ضروری را تهیه و تحویل مهندس ناظر نماید. مهندس ناظر این فهرست را کنترل و جهت اطمینان از کیفیت کار و زمان پیمان، پیشنهاد اصلاحی را ارائه می‌نماید. آغاز عملیات تزریق منوط به کسب مجوز از مهندس ناظر است که به منزله تائید تجهیزات و روش اجرای حفاری‌ها است.

1- Drilling and Grouting Equipment