بخشی از مقاله
چکیده:
پهنه شمالی ایران از جمله مناطق با ریزشهای جوی بالا در تمام طول سال و همچنین فصل کاری محدود و کوتاه مدت می باشند. رطوبت طبیعی مصالح ریزدانه در این مناطق بطور نسبی بالا و اغلب بیش از حد در صد اب بهینه می باشد. بدلیل مشکلات اجرایی عملا عمل آوری اینگونه مصالح، همچنین کاربرد آنها در ساخت سدهای خاکی با هسته رسی همواره موردتوجه بوده است: این مصالح عمدتا دارای رطوبت بیش ار بهینه هستند و نمیتوان با ماشین آلات سنگین متداول در سدسازی آنها را متراکم کرد در این مناطق پر باران بخصوص اجرای بخش نفوذ ناپذیر سد با مشکل تراکم وکاهش میزان رطوبت به میزان لازم همراه است.. در این مقاله ضمن پرداختن به روشهای کنترل رطوبت در مصالح هسته روش دیگری به نام روش سوئدی بررسی شده است.
ایده کلی در این روش استفاده از حداقل مصالح چسبنده و سازگاری طراحی بدنه با شرایط اقلیمی یا مصالح اجرا شده در شرایط واقعی اجرا می باشد.در این روش شرایط اجرایی بر طراحی حاکم بوده و بایستی در طراحی حداکثر انعطاف پذیری با شرایط اقلیمی محل طرح منظور گردد. روش سوئدی در کشورهای متعددی با موفقیت اجرا و استفاده شده است و به نظر می رسد چنانچه استفاده از بتن یا آسفالت به عنوان المانهای آب بند با محدودیتهایی همراه باشد می توان از این روش در کشور استفاده نمود.
-1مقدمه:
در مناطق پر باران کشور - بخصوص پهنه شمالی البرز - اجرای هسته سدهای خاکی خصوصا زمانی که درصد ریزدانه مصالح قابل توجه باشد باعث مشکلات متعددی همچون تاخیر اجرا و سختی حصول به مشخصات فنی در طرح می گردد.از همین رو رویکرد استفاده از گزینه سدهای سنگریز با المان آب بند آسفالت یا بتن مورد توجه طراحان قرار گرفته است. باید در نظر داشت عموما در این مناطق مشکل تامین منابع قرضه ریزدانه وجود نداشته و با استفاده حداکثری از مصالح ریزدانه در مجاورت محور و مخزن این سدها ضمن پاکسازی و کنترل زمین لغزش داخل مخزن از انباشت رسوبات ناشی از آبگیری حین بهره برداری کاسته می شود.
از سوی دیگر عملکرد و رفتار دراز مدت سدهای خاکی با هسته رسی کاملا شناخته شده بوده و با انجام پژوهش های بیشمار در این نوع سدها ابهامات بسیار کمتری نسبت به سدهای با هسته یا رویه بتن و آسفالت وجود دارد. بنابراین با توجه به ضعف کیفیت اجرا در این گزینه های جدید در کشور ، می توان گفت اجرای گزینه هسته رسی نگرانی های بسیار کمتری در بر دارد. صرفنظر از تغییر گزینه سد به انواع دیگر سد سنگریز در این حالت ، دو راهکارکلی در برخورد با مساله اجرای هسته رسی در مناطق پرباران وجود دارد.
- 1-1 استفاده از روش معمول تراکم خاک با کاهش رطوبت به روش هوادهی و اجرا در روزهای خشک با پذیرفتن مسایل و تاخیرات مربوط که برای سدهای بزرگ چندان مناسب نمی باشد. در این روش با اتخاذ تمهیداتی می توان تاحدی مشکلات را با روشهای ذیل تخفیف داد.
· استفاده از مصالح مخلوط با حداقل ممکن عبوری از الک 200 - استفاده ازگزینه اختلاط مصالح -
· خاکبرداری به صورت دیواره های قائم در محل قرضه ریزدانه
· استفاده از درام صاف به جای پاچه بزی یا فیلی در غلتک جهت جلوگیری از مانداب روی سطح اجرا
· شیب بندی سطح اجرا به میزان 8 تا 10 درصد در جهت مخزن جهت زهکشی سطحی
· تراکم لایه بلافاصله بعد از پخش دپو ولی چنانچه میزان و شدت بارندگی ها بازدهی اقدامات فوق را کاهش دهد ناگزیر بایستی تدابیر دیگری اندیشید.
- 2-1 اکتفا به حداکثر تراکم ممکن با استفاده از مصالح مخلوط با رطوبت بالا حتی اگر عمل تراکم باغلتک سنگین در تمام لایه امکان پذیر نبوده یا بزبان ساده تر سازگاری با شرایط اقلیمی طرح. این روش در بسیاری از سدهای کشورهای سوئد و نروژ استفاده شده است.در این مقاله این روش یا روش سوئدی به صورت جزیی تری بررسی می گردد. - - 4
-2مرور ادبیات فنی
از زمانهای بسیار دور بنای سدهای خاکی به منظور کنترل و ذخیره آب معمول بوده است. اما به علت امکانات محدوده و عدم شناخت قوانین مکانیک خاک و هیدرولیک، ارتفاع سدها و بندهای خاکی از یک مقدار محدودی بیشتر نمی شده است، هرچند از نظر وسعت و طول سد چنین محدودیتی وجود نداشته است. امروزه با پیشرفت علم مکانیک خاک و توسعه امکانات تکنولوژی و مطالعات دقیق تر توانسته اند سدهای خاکی را با ارتفاعات قابل ملاحظه احداث نمایند، بطوریکه در زمان حاضر از مرتفع ترین سدهای دنیا سدهای خاکی و پاره سنگی هستند.
به علاوه زمین هائی را که سابقاً برای این منظور غیر مناسب تشخیص می دادند هم اکنون می توانند آنها را برای زیربنای احداث سد خاکی آماده سازند. - - 9 علی رغم این پیشرفت ها هنوز اجرای اینگونه سد ها در مناطق پر باران با دشواری همراه است. به منظور تأمین یک طرح دقیق و منطقی در اجرای سدهای خاکی لازمست که وضعیت مصالح قرضهکاملاً مورد بررسی و مطالعه اولیه قرار گرفته و اجرای سد با روش های کنترل شدهو دقیقاً مطابق برنامه پیشنهادی طراح انجام پذیرد.
به عنوان یک اصل، این دو نکته مسلم است که:
- سد به عنوان یک مخزن باید غیرقابل نفوذ باشد.
- در تمام وضعیت های ممکن - وضعیت بلافاصله پس از ساخت، ضمن ساخت، وضعیت های مخزن پر، طغیان، تخلیه سریع، بارندگی و حتی در مواقع سیلهای استثنائی چند هزار ساله - سد باید مقاوم باشد. روش ایجاد سدهای خاکی امروزه عمدتاً “با روش تراکم مکانیکی است، هرچند روشهای دیگری مانند روش های هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی هم وجود دارد که از این روشها کمتر استفاده می گردد، مگر در مورد سدهای باطله ضرورتاًکِ” هیدرولیکی است.
بخش اصلی سد خاکی که توده خاکی کوبیده شده است - در حقیقت سازه سد - به نام بدنه سد نامیده می شود، و زمینی که سد بر روی آن قرار گرفته تا آن حد که تحت تأثیر فشار حاصل از سد و نفوذ پذیری آب سد می باشد به نام شالوده - فونداسیون - است. به جز این دو بخش اصلی، اجزاء دیگری از قبیل آب بندها، زهکش ها، پوشش ها و غیره وجود دارد که اهمیت آنها به لحاظ حفاظت و ایمنی و عملکرد سد برای آن نقش حیاتی دارند. - - 8
از دیدگاه تکنیک و روش ساخت، سدهای خاکی به دوگروه هستند که تقریباً تمامی آنها در گروه غلتکی - کوبیدنی - قرار دارند و تعدادی در گروه هیدرولیکی و نیمه هیدرولیکی طبقه بندی می شوند. منظور از سدهای غلتکی اینست که ساخت سد با روش کوبیدن خاک که بوسیله غلتک است صورت می گیرد، که معمولاً در لایه های 15 تا 22 سانتیمتری در هر نوبت تراکم کوبیده می شوند. منظور از روش هیدرولیکی اینست که بنا شدن سد - جابجائی مواد و قرارگرفتن آنها در محل - با کمک آب انجام می گیرد و در ضمن جدا شدن آب از خاک، نوعی طبقه بندی طبیعی در دانه بندی خاک صورت می گیرد که برای سد مناسب می باشد، یعنی دانه های درشت تر در کناره ها و دانه های ریزتر در وسط سد قرار می گیرند. - - 6
- سد سنگریزه ای با پوشش بتنی - - CFRD به عنوان یک جایگزین سد سنگریزهای با هسته رسی - - CCRD هر چه مصالح مصرفی درشت دانه تر باشند، کاربرد آنها در مناطق مرطوب دارای دردسرهای - مرتبط با رطوبت بالا - کمتری می باشد. در صورت وجود بستر سنگی مناسب و دیگر شرایط، گزینه سد سنگریزه ای با پوشش بتنی یا بتن آسفالتی در چنین مناطقی حتما باید مد نظر قرار گیرد. چنین سدهایی در معرض کمترین مشکلات ناشی از رطوبت بالای محیط و مصالح در حین ساخت می باشند. عموما در صورت مساعد بودن شرایط ساختگاه برای چنین سدهایی، گزینه سد بتنی نیز می تواند در انتخاب نوع سد مد نظر قرار گیرد. - 11 -
- مصالح پیشنهادی مناطق مرطوب
برخی مصالح بطور طبیعی در مناطق مرطوب وجود دارند که دارای رطوبت طبیعی کمی هستند، و همچنین در بارندگیها و افزایش رطوبت احتمالی در حین ساخت نیز رطوبت بیشتری جذب نمی کنند: سنگهای نرم هوازده، یا مصالح دانه ای درشت مخلوط با درصد کمی از مصالح ریزدانه غیر چسبنده. مصالح درشت دانه این مخلوطها استحکام لازم جهت عبور وسایل نقلیه مربوطه را فراهم می سازد و مصالح ریزدانه - یا خرده سنگهای هوازده که در حین خاکریزی و تراکم بوجود می آیند - نیز نفوذناپذیری را تامین می نمایند.
