بخشی از مقاله
روش هاي نوين درآببندي پي و بدنه سدها
خلاصه
با ملاحظه وضعيت نووعع سدهاي در حال مطالعه , ساخت و بهره برداري کشور ايران مشخص مي شود که از تعداد ٥٣٦ سد بزرگ , وجود ٤٥ سد از نوع رويه بتني , هسته آسسفالتي يا بتن غلطکي گرايش دست اندرکاران صنعت سدسازي به سمت استفاده از تکنولوژي هاي جديد تا چه ميزان مي باشد. در اين ارتباط سد هايي در حال مطالعه , اجرا و بهره برداري موجود در ايران به شرح زير تقسيم بندي و گوياي همه موارد مي باشد :
خاکي ٥٥,٣ درصد که شاممل ل همگن ٦,٢ درصد و غير همگن ٤٩,١ درصد , سنگريزه اي ٢٥,٢ در صد که شامل ٢٢,٥ درصد هسته رسي و ١ درصد هسته اسفالتي و ١,٧ درصد ررويه بتني , بتني ١٩,٥ درصد که شامل ٥,٥ درصد بتن غلطکي و ١,٤ درصد پايه دار و٣,٨ درصد وزني و ٨,٨ درصد قوسي .
از طرف ديگر بيش از ١١٤٠ سد در ايران در حال مطالعه بوده که بعضا مي توان با اعمال تغييراتي بر روي بدنه , پي و سازه هاي آنها در جهت کاهش هزينه و اعمال روش هاي ججدديد اقدام نمود که بر اساس معيار هاي جديد تعيين شده از طرف وزارت نيرو اين تغييرات اجرايي نيز مي باشد. مي توان از سيستم هاي آببندي نوين بهرره برد و يا اينکه بدنه سد را به گونه اي طراحي نمود که از نظر آببندي دچار کمترين مشکل گردد.
کلمات کليدي : ژئوممبرين ن , هسته اسفالتي , جت گروتينگ ,RCC
١. مقدمه
همزمان با پيشرفت تکنولووژي در ساخت و تحول در تنوع ماشين آلات سنگين در جهان و از سال ١٩٥٠ به بعد , به طور تدريجي از اجراي سد هاي بتني در هر سال کاسته و تعداد سسد هاي خاکي رو به افزايش گذاشت . لذا با گذشت زمان و بتدريج تخريب در سد هاي خاکي نسبت به سد هاي بتني بيشتر و بنابراين باعث بروز نگراني ههايي گرديد بطوريکه تفکر جديدي در ذهن متخصصين ايجاد شد به نحوي که با کاربرد نوعي از مصالح , اولا سد هاي ساخته شده جديد ايمني سد هاي بتتني را داشته و ثانيا سرعت اجراي آنها همانند اجراي سد خاکي باشد. اين تحقيقات از سال ١٩٧٠ شرو ع شده و در نهايت سال ١٩٨٠ نوع جديدي از سد ررا به نام بتن غلطکي که نوع تحول يافته سد خاکي بوده مطرح نمودند بطوريکه با توجه به هزينه کم و ساخت سريع آن , به
سرعت در سراسر دنيا متداولل شده و در سال ١٩٨٢ اولين سد بتن غلطکي (RCC) ساخته شد.
به مرور زممان و در جهت سهولت ساخت و سازگاري با شرائط پي , بتدريج در روش RCC نيز تغييراتي بوجود آمده که حاصل آن روش ساخت FFSHD يا تقارن در شيب دو طرف بوده است . با اين روش سد هايي تا ارتفاع ١٠٥ متر نيز ساخته شد. در روش FSHD محدوديت قطر دانه و ضخامت لاييه ه کمتر و اجراي کار نيز سهل تر شده است . در کشور ايران نيز اجراي اولين سد FSHD در سال ١٣٩٢ آغاز گرديد. طي چند دهه اخير در کشوور ما در زمينه سد سازي اقدامات خوبي انجام گرديده به طوريکه در ٥٠سال گذشته تقريبا از روشها و متد هاي جديد در تکنولوژي و ساخت و آببندي سد نيز استفاده گرديده است . در اين مقاله ضمن معرفي روشهاي جديد در زمينه ساخت سد و آببندي در آنها در کشور هاي صاحب اين ن تکنولوژي , اقدامات انجام شده و يا در حال انجام در کشور ايران نيز ارائه ميگردد.
٢. روشهاي جديد سيستم هاي آببندي در سدها
ژئوممبرين در ببالادست يا استفاده از ژئوممبرين بازيا بدون پوشش (EXPOSED )در احيا و بازسازي سدها بسيار موثر و داراي کاربرد بوده بطوريکه تاکنون بيش ااز ٢٥٠ سد به سيستم آببندي با ژئوممبرين در بالادست بدنه تجهيز شده اند که البته ١٧٥ تاي آن از نوع خاکي يا سنگريزه اي بوده است . احيا و بازساازي سد MEIL از نوع RCC در کشور کلمبيا با١٨٨ متر ارتفاع بلندترين سد اجرا شده با اين روش آببندي است . استفاده از پوشش ژئوسنتتيکي ژئووممبرين در سد هاي CFRD به علت نصب آسان روي پانل هاي بتني و کاهش نشت , در سدهاي بتني وزني يا قوسي به علت کاهش نشت بداخل بدننه و لذا کاهش واکنش مصالح قليايي و بدنبال آن کاهش درز و ترک , در سدهاي RCC به علت کاهش نشت از درز افقي بين ليفت ها و به جهت ت عدم تداخل با اجراي RCC و در سد هاي سنگريزه اي در افزايش ارتفاع کاربرد دارد .در ايران نيز براي افزايش ارتفاع سد باطله سنگريزه اي مجتممع ع مس سرچشمه کرمان طي ٣ مرحله افزايش ارتفاع از ٨٠ متر ارتفاع اوليه به ٢١٠ متر , از پوشش ژئوممبرين در شيب بالادست در جهت آببندي سد اسستفاده شده است .
ژئوممبرين در ههسته با نام هسته زيگزاگي نيز ناميده شده و چون همگام باساخت بدنه اجرا مي شود لذا نسبت به پوشش بالادست داراي محاسن بيشتري خواهد بود. سد " گايب " به عنوان يکي از بزرگترين نيروگاه هاي برقابي آفريقا با توان ١٨٧٠ مگاوات در کشور اتيوپي واقع شده است .
اين سد از نوع بتن غلطکي وو داراي ارتفاع ١٤٠ متر مي باشد. فراز بند اين سد از نوع سنگريزه اي داراي ارتفاع ٥٠ متر با حجم ٥٠٠٠٠٠ متر مکعب بوده که بدليل سيلابي بودن رودخخانه که در فصل بارندگي تا ١٥٠٠ مترمکعب بر ثانيه نيز ميرسد مي بايستي در دوره ٦ ماهه فصل خشک رودخانه تکميل مي گرديد . به علت کمبود منابع ع رسي و لزوم تسريع در ساخت بدنه فراز بند در يک زمان کوتاه , لذا سيستم آببندي از نوع ژئوممبرين با ضخامت ٣,٥ ميليمتر و با روش نصب زيگزاگي اننتخاب گرديد. ژئوممبرين با دو لايه محافظ ژئوتکستايل از نوع ١٢٠٠ گرم در متر مربع در دو طرف از ترانشه خاکبرداري شده در فونداسيون شروع و به صصورت زيگزاگي تا تاج فرازبند و با شيب ١:١ نصب شده است . براي جلوگيري از هرگونه آسيب به ژئومبرين در دو طرف لايه هاي ژئوتکستايل , فيلتر ماسسه ه اي با ضخامت ٥ سانتي متر در نظر گرفته شده است . روش اجرا بدين گونه است که ابتدا تا ٦ متر از ارتفاع سنگريزه با شيب ١:١ اجرا شده و سپس فيلتر , ژئوتکستايل , ژئوممبرين , ژئوتکستايل و مجددا فيلتر بر روي آن قرار گرفته و سپس اين قسمت از بدنه تکميل و مجددا در طرف مقابل به صورت زيگززاگي عمليات تا ارتفاع مورد نظر ادامه يافته است .
تزريق با فشار بباالا يا جت گروتيتگ در واقع فرايندي است که با ايجادنيمه ديواره ها از اختلاط درجاي زمين با دوغاب ساخته شده و از آنجائيکه محل ديواره حفاريي نشده و شکل هندسي ديواره نامنظم است به آن نيمه ديواره گفته مي شود. در اين روش بافت خاک بعد از برخورد با مايعي با سرعت زياد و با بکارگيريي تخريب هيدروليکي متلاشي شده وسپس با اختلاط سيمان , بدنه خاک -سيمان به صورت درجا تشکيل شده و ضمن افزايش قدرت باربري پي , يک آببننددي نسبي در پي را هم فراهم ميکند. جت گروتينگ اولين بار در دهه ١٩٧٠ در ژاپن و سپس در اروپا و برزيل و دهه ١٩٨٠ در امريکا بکار گرفته شد. اولين ن بار در سال ٢٠٠٤در ايران و در فراز بند سد شهريار از اين روش استفاده شده و البته براي آببندي سد تنظيمي پاورود در استان زنجان نيز اين روش طراحي ي گرديده ولي تاکنون اجرا نشده است .کارايي جت گروتينگ به خصوصيات مصالح پي بستگي داشته و در شرائطي که کاربرد اين روش براي پي هاي با مصصالح ريزدانه و يا پي هاي با سنگ هاي درز و ترک دار با ابهام روبرو بوده ولي در شرائطي که پي از مصالح درشت دانه شني و قلوه سنگي تشکيل شده ,, کارايي کاملا رضايت بخش خواهد داشت .کاربرد موثر اين روش در رودخانه هاي شني با قلوه سنگ هاي بزرگ و تخته سنگ بوده به نحوي که پس س از اجراي يک کات آف توسط جت گروتينگ , تکه هاي بزرگ از خاک و سنگ در داخل کات آف محصور خواهد شد.
در ديوار آببند هاي حاصل ل از جت گروتينگ و با عمق کم , رسيدن به نفوذپذيري ٦-١٠ سانتي متر بر ثانيه امکانپذير بوده ولي با افزايش عمق , نفوذپذيري تا ٥-١٠ سانتي ممتتر بر ثانيه کاهش خواهد يافت . مي توان با پر کردن پنجره ها , کاهش فضا بين ستون ها و افزايش رديف ستون ها تا حد امکان نسبت به کاهش نفوذ پذيريي اقدام نمود.
يکي از پروژه ههايي که از جهات خصوصيات پي آبرفتي , مشابه سد تنظيمي پاورود بوده نيروگاه برقابي تيستا واقع در هندوستان مي باشد. اين سد شامل يک بدنه بتني وزنني با ارتفاع ٩٥ متر , يک تونل براي انحراف آب و دو فرازبند که هر کدام شامل ٥٠ متر خاکبرداري در محيط آبرفتي کاملا نفوذ پذير بوده مي باشد. روشش آببندي در فرازبند شامل ترکيبي از تزريق پر فشار و تزريق معمولي بوده تا بتواند ديوار آببند مطمئني در پي ماسه اي با بولدر هاي بسيار بزرگ ايجاد نماييدد. اين پروژه توسط شرکت سولتانژ از ژانويه ٢٠٠٢ تا ژوئن ٢٠٠٣ به مدت ١٦ ماه به طول انجاميده که در اين مدت ٨٥٠٠ متر
مربع پرده آببند , ٤٢٠ ستون خاک سيمان با حجم ١٤٥٠٠ متر مکعب اجرا گرديده است .
سد توتل کريک در آمريکا و در فاصله ٢٠٠ کيلومتري غرب شهر کانزاس واقع شده است . سد از نوع سنگريزه اي با ارتفاع ٤٢ متر و با طول تاج ٢٣٠٠ متر بوده و پي آن عمدتا تا عمق ق ٢٤ متري ابتدا مصالح ريز دانه و سپس از نوع ماسه درشت دانه و شني مي باشد. سد در دهه ١٩٥٠ ميلادي و بدون در نظر گرفتن ملاحظات لرزه خيزيي طراحي شده بودو لذا در زلزله ١٩٧١ دچار آسيب و در نتيجه نشت آب غير قابل کنترل گرديد.
جت گروتينگ به عنوان ترمميم پي سد از لحاظ آب بندي و افزايش مقاومت پي بعد از حفاري هاي اکتشافي در سال ١٩٩٠ در دستور کار قرار گرفت و به همين منظور ابتدا ٢٧ ستون خخاک سيمان توسط جت گروتينگ اجرا و بعد از خاکبرداري پيرامون آنها بازبيني و طراحي پرده آببند انجام شد. گرچه ستون هاي حاصل از جت گروتينگ گ و بعد از همپوشاني داراي کاربرد خوبي در آببندي بوده ولي باقي ماندن لنز هاي رسي در اين ستون ها همواره به عنوان يک نقطه ضعف در جت گروتينگ گ بايد بازرسي و کنترل شود.
سد تنظيمي پاوررود از سه قسمت تشکيل شده است : ١) يک سرريز بتني دريچه دار با ارتفاع ٣٣ متر , طول تاج ١٢٠ متر و حجم بدنه بتني به مقدار ١٥٠٠٠٠ متر مکعب ککه حدود١٥ ميليون متر مکعب را ذخيره سازي و ٢٠٠ ميليون متر مکعب را تنظيم مي نمايد. ٢) يک دايک خاکي با ارتفاع ٣٢ متر , طول تاج ٣٢٠ متر و ححجم بدنه خاکي به مقدار ٢٦٠٠٠٠ متر مکعب ٣) سيستم آببندي در پي بدنه خاکي که به صورت تلفيقي از دو قسمت به روش
ديوار آببند با بتون پلاستيکک تا عمق حدود ١٠متر و روش جت گروتينگ با ستون هاي خاک سيمان از عمق ٨ تا ٣٠ متر تشکيل شده است .
