انواع شمع ها

انواع شمع ها

اسلاید 1: انواع شمع ها

اسلاید 2: مقدمهطراحی شمع ها هم جنبه های هنری دارد و هم جنبه های علمی. هنر طراحی در انتخاب مناسب ترین نوع شمع و روش نصب آن با توجه به شرایط بارگذاری و ساختگاهی است. جنبه های علمی طراحی شمع به پیش بینی و تخمین درست عملکرد شمع مستقر در خاک در حین نصب و بار گذاری دوران بهره برداری کمک می کند. این عملکرد بطور مؤثر بستگی به روش نصب شمع بستگی داشته و به تنهایی نمی تواند توسط خصوصیات فیزیکی شمع و مشخصات خاک دست نخورده پیش بینی شود. دانستن انواع شمع ها و روش های ساخت و نصب شالوده های شمعی مستلزم فهم علمی رفتار آنهاست.

اسلاید 3: bored pileشمع درجا معرفی : شمع درجا از خانواده شمع های بتنی می باشد و نام های دیگر آن شمع درجا ، شمع ساخته شده در محل، شمع ریختنی، شمع جایگزینی و شمع بدون تغییر مکان می باشد. شمع درجا به دلیل نامحدود بودن در قطر و عمق حفاری دارای بیشترین کاربرد و تنوع در بین تکنولوژی های اجرای پی های عمیق می باشد.  در شمع های درجا ابتدا توسط ماشین آلات حفاری یک چاه با مقطع و عمق مورد نظر در زمین حفر شده و سپس در داخل آن اقدام به بتن ریزی با مصالح مرغوب می نمایند که البته این بتن می تواند مسلح یا غیر مسلح باشد .

اسلاید 4: بسته به شرایط  ممکن است ترکیبی از روش های بالا اجرا شود.

اسلاید 5: مراحل اجرای شمع درجای بتنی در یک نگاه2.کیسینگ گذاری تا عمق عبوری از لایه ریزشی 1.حفاری اولیه همراه با تزریق گل بنتونیت

اسلاید 6: مراحل اجرای شمع درجای بتنی در یک نگاه4.ایجاد انباره در انتهای شمع(ویژه شمع های (پدستالی3.از سرگیری حفاری از درون کیسنگ

اسلاید 7: مراحل اجرای شمع درجای بتنی در یک نگاه6.جاگذاری ترمی و قیف و انجام بتن ریزی 5.جاگذاری قفسه آرماتور

اسلاید 8: مراحل اجرای شمع درجای بتنی در یک نگاه8 .اتمام اجرای شمع 7.بیرون کشیدن کیسینگ

اسلاید 9: انواع دستگاه های حفاری شمع درجا Rotary rigs۱. روتاری هیدرولیک چرخ زنجیری Hidraulic Rotary Rigs-mounted on crawler unit۲. روتاری هیدرولیک قابل نصب بر روی کامیون Truck Mounted Hydraulic Rotary Rigs۳. روتاری هیدرولیک یا مکانیکی قابل نصب بر روی جرثقیل Crane Attachment Rigs

اسلاید 10: مشخصات کلی دستگاه روتاری

اسلاید 11: ۱.روتاری هیدرولیک چرخ زنجیری

اسلاید 12: ۲.روتاری قابل نصب بر روی کامیون

اسلاید 13: ۳.روتاری قابل نصب بر روی جرثقیل

اسلاید 14:

اسلاید 15: Kelly Barمیله کلی حرکت چرخشی وقائم هد دستگاه روتاری را به مته های حفاری منتقل میکند مته ها و باکت های حفاری به انتهای کلی متصل می شوند. گشتاور چرخشی: ۱۰۰ الی ۴۰۰ کیلو نیوتن عمق حفاری: ۱۰ الی ۱۰۰ متر

اسلاید 16:

اسلاید 17: مته حفاریاوگر ها فقط برای حفاری در خاکهای چسبنده و لایه های سنگی دارای کارایی مناسب هستند . در حین حفاری ، خاک بوسیله دندانه های اوگر کنده شده و بر روی پره های آن قرار می گیرد و به بیرون از چاه حفاری منتقل می شود و با تکان دادن کلی تخلیه می شوداوگرها معمولا به سه گروه تقسیم می شوند: ۱- اوگر با کابرد حفاری در خاک(ریزدانه) ۲- اوگر با کابرد حفاری در لایه سنگی ۳- اوگرهای پیوسته (CFA)

اسلاید 18: اوگر با کابرد حفاری در خاک(ریزدانه)قطر : ۴۰ الی ۲۰۰ سانتیمتر طول : ۱۳۰ الی ۲۳۰ سانتیمترمناسب برای حفاری در: خاکهای ریزدانه مانند ماسه های لای دار ، لای های آلی و غیر آلی ، انواع خاک های رس ، زغال سنگ نارس ، لجن ها ، مخلوطهای ماسه رسی ، ماسه خاک دار نکته: اوگرها در خاک های غیر چسبنده و درشت دانه مانند شن های تمیز ، شن های خاک دار ، ماسه های تمیز و خاکهای آبکی دارای کارایی مناسب نمی باشد .

اسلاید 19: Rock Augerمناسب برای  حفاری و شکستن لایه های سنگی نرم ، نسبتا نرم و نسبتا سختتفاوت اوگر های با کاربرد حفاری در خاک و سنگ :  تفاوت آنها در شکل و نوع دندانه ها می باشد. در اوگرهای با کاربرد در خاک از دندانه های نوک پهن و در اوگرهای با کاربرد در سنگ از دندانه های تیزی با تکه های الماس تعبیه شده در نوک آنها استفاده می شود . شکل دندانه ها در قسمت معرفی آنها آورده شده است.نکته : در حفاری ها لایه های سنگی با مقاومت فشاری کمتر از ۱۰۰ مگاپاسکال قابل شکستن می باشند.

اسلاید 20: Continue Flight Auger CFA قطر: ۳۵ الی ۱۴۰ سانتیمتر قطر لوله درونی : ۱۰ الی ۱۵سانتی متر طول: ۱۰ الی ۳۵ متراوگرهای پیوسته نسبت به اوگرهای معمولی دارای طول بیشتر و محور استوانه ای توخالی می باشند . این اوگرها دارای محور توخالی و با درپوش بازشو انتهایی می باشند که بعد از باز کردن درپوش انتهایی ، بتن با عبور از این محور می تواند به اعماق چاه حفاری پمپاژ شود .قابل ذکر می باشد که اوگرهای پیوسته بصورت قطعه های مجزای قابل اتصال به یکدیگر طراحی می شوند. کاربرد اوگرهای پیوسته در شمع های موسوم به CFA می باشد که تشریح کامل این نوع شمع در قسمت مربوطه آورده شده است.

اسلاید 21:

اسلاید 22: Bucketمعمولا در خاکهای درشت دانه از باکتهای حفاری استفاده می شود. در حین حفاری خاک بوسیله دندانه های زیر باکت کنده شده و به کمک بازوهای تعبیه شده در زیر آن به درون باکت رانده می شود و بعد از پر شدن ، به بیرون از چاه منتقل می شود و با باز شدن اتوماتیک بازوها خاک تخلیه می شود. باکت ها معمولا به سه گروه تقسیم می شوند: ۱- باکت با کاربرد در حفاری خاک ۳- باکت با کاربرد حفاری در لایه های سنگی

اسلاید 23: Bucketقطر: ۶۰ الی ۲۰۰ سانتیمتر طول: ۱۲۰ الی ۱۶۰سانتیمترمناسب برای حفاری در : انواع خاک ها بخصوص خاک های درشت دانه با چسبندگی پایین و خاک های آبکی

اسلاید 24: Rock Bucket قطر: ۶۰ الی ۲۰۰ سانتیمتر طول: ۱۲۰ الی ۱۸۰سانتیمترمناسب برای شکستن لایه های سنگی نرم ، نسبتا نرم و نسبتا سخت تفاوت باکت های با کاربرد حفاری در خاک و سنگ :  تفاوت آنها در شکل و نوع دندانه ها می باشد. در باکت های با کاربرد در خاک از دندانه های نوک پهن و در باکت های با کاربرد در سنگ از دندانه های تیزی با تکه های الماس تعبیه شده در نوک آنها استفاده می شود .شکل دندانه ها در قسمت معرفی آنها آورده شده است.نکته : در حفاری ها لایه های سنگی با مقاومت فشاری کمتر از ۱۰۰ مگاپاسکال قابل شکستن می باشند. 

اسلاید 25: Coer Barrelنوعی مغزه گیر می باشد که علاوه بر شکستن لایه سنگی (نسبتا سخت)  قادر به نمونه گیری از آن نیز می باشد. قطر: ۶۰ الی ۲۰۰ سانتیمتر طول: ۱۵۰ الی ۱۷۰سانتیمتر

اسلاید 26: Belling bucket باکت های زنگوله ای برای افزایش مقطع قسمت انتهایی شمع ها در شمع های خزانه ای(کف پهن) استفاده می شوند. این باکت ها دارای بازوهای مفصلی مجهز به دندانه های برنده ای می باشند که بعد از رسیدن باکت به انتهای شمع با باز شدن خود خاک را بصورت مخروطی در می آورند و هنگام بالا آمدن باکت جمع می شوند.

اسلاید 27: Teeth در انتهای مته ها و باکت های حفاری یکسری دندانه تعبیه شده که معمولا از جنس فولاد سخت و یا الماس (برای شکستن لایه های سنگی) می باشند.

اسلاید 28: در دندانه های با کاربرد حفاری در سنگ در نوک آنها یکسری تکه های الماس تعبیه شده است. با کاربرد حفاری در لایه سنگی با کاربرد حفاری در خاک

اسلاید 29: نوع زمین مناسب امروزه با پیشرفت تکنولوژی،شمع های درجا در اکثر زمینهای دارای خاک با پایداری و ایستایی نسبی قابل اجرا می باشند.  مزایا عدم محدودیت قطر ، امکان افزایش مقطع شمع در  قسمت انتهایی و افزایش توان باربری ، تدارک آسان تر ماشین آلات حفاری نسبت به شمع کوبی ، مناسب بودن برای استفاده در محیطهای شهری به دلیل سر و صدای کمتر ، تکمیل مطالعات و شناسایی خاک حین حفاری معایب عدم امکان کنترل کیفیت بتن مصرفی بخصوص وقتی که سطح آب زیرزمینی بالاست ، ضرورت استفاده از لوله غلاف و گل حفاری ، احتمال جابجایی محور مرکزی شمع در حین اجرا ، احتمال جا ماندن لوله غلاف بعد از بتن ریزی ، تاثیر شرایط جوی بر روند اجرا ، آلوده شدن محیط حفاری و بتن ریخته شده در چاه به دلیل استفاده از گل حفاری 

اسلاید 30: 2. آماده سازی محل حفاری a: محل حفاری باید کاملا مسطح بوده و با مصالح دارای قابلیت زهکش مناسب متراکم گردد و دارای صلیبت کافی جهت انجام عملیات باشد . b: از فضای کافی جهت مانور دستگاه حفاری و بتن ریزی برخوردار باشد. c: در طول عملیات حفاری ، خاک حاصل از حفاری مرتبا از روی سطح پلاتفرم برداشته شود. d: در بستر رودخانه ها و در جاهای که در معرض آبهای سطحی می باشند با استفاده از سپر کوبی در اطراف محل حفاری باید از ورود آبهای سطحی به محل حفاری جلوگیری شود.

اسلاید 31: 3. نشانه گذاری محل اجرای شمع نشانه گذاری محل دقیق شمع عملیات نقشه برداری

اسلاید 32: 4. انتخاب مدل دستگاه حفاری مشخصات انواع مدل های دستگاه ها و مته های حفاری شمع درجا در قسمت بالا اشاره شده است

اسلاید 33: 5. استقرار دستگاه حفاری پس از آماده سازی محل اجرای شمع دستگاه حفاری در محل مستقر می گردد. استقرار دستگاه حفاری بنحوی تعیین می گردد که شرایط زیر را تامین نماید : - تا پایان حفاری یک شمع نیاز به جابجایی نداشته باشد زیرا در صورت جابجایی دستگاه حفاری و استقرار مجدد باعث اختلال در تراز و شاقول بودن دستگاه حفاری می شود. - کمترین ضربه دینامیکی را حتی الامکان به شمع های اجرا شده در مراحل قبلی وارد نماید.  - حداقل موانع کاری را نسبت به تردد ماشین آلات مرتبط با عملیات حفاری (جرثقیل، تراک میکسر،  لودر و ...) ایجاد نماید.

اسلاید 34: تراز کردن مته حفاری با محل شمع

اسلاید 35: 6. تامین امکانات لازم برای جلوگیری از ریزش دیواره محل حفاری الف) استفاده از گل بنتونیت یا مواد مشابه ب) استفاده از لوله غلاف (کیسینگ)

اسلاید 36: استفاده از گل بنتونیت یا مواد مشابهبا توجه به میزان آب منفذی و همچنین ساختار مکانیکی مصالح عمدتا دیواره شمع حین حفاری پایداری لازم را نداشته و استفاده مصالح تثبیتی مانند بنتونیت با ویسکوزیته حداقل 30 ثانیه و حداکثر 50 ثانیه در لیتر لازم الاجرا می باشد . دوغاب بنتونیت مخلوط یک نوع رس نرم در آب بصورت تعلیق می باشد که باید با استفاده از همزن از ته نشینی آن جلوگیری شود ، با انتقال دوغاب بنتونیت به درون چاه و بنابه خاصیت تیکسوتروپی گل رس ، پوسته ای روی جدار شمع نقش بسته که از ریزش دیواره یا نفوذ آب جلوگیری می کند. بنتونیت باید کاملا با آب مخلوط شود تا مخلوط حالت کلوخه ای نداشته باشد. گل بنتونیت باید قابلیت ایجاد پوشش یا کیک صافی را بر روی جداره چاه داشته باشد و ذرات حفاری شده کوچکتر رابه حالت معلق نگه دارد. گل بنتونیت با غلظت مناسب در حوضچه ها و یا در دستگاههای ویژه ساخت گل بنتونیت ، ساخته می شود و توسط لوله و پمپ به چاه حفاری منتقل می گردد. برای جلوگیری از هدر رفتن گل بنتونیت هنگام سر ریز شدن چاه حفاری می توان با تعبیه کردن یک حوضچه در نزدیکی محل حفاری آن را به حوضچه هدایت و با جدا کردن ذرات معلق بزرگتر با سرند دوباره به چاه برگرداند. در مراحلی از انجام عملیات حفاری اگر ریزش به علت برخورد با لایه های آبرفتی با ساختار ریزدانه ماسه ای باشد که از چسبندگی لازم برخوردار نباشد دوغاب بنتونیت به تنهایی جوابگوی تثبیت نبوده و اضافه کردن دوغاب سیمان با عیار 400 کیلوگرم به دوغاب بنتونیت در محل چاه حفاری توصیه می گردد که پس از اضافه نمودن دوغاب سیمان ، عملیات اجرایی به مدت گیرش اولیه سیمان (حدودا 25 تا 35 دقیقه) متوقف گردیده و بعد از آن عملیات حفاری ادامه می یابد . باید به این نکته نیز توجه داشت که در مواقعی که برای نگهداری دیواره چاه حفاری از بنتونیت و یا مواد مشابه استفاده می شود ، این مواد چنانچه غلظت زیاد داشته باشند ، می توانند در قسمت هایی از بتن ریزی با ایجاد یک لایه پوشاننده برروی بتن موجب قطع پیوستگی بتن شمع شوند .

اسلاید 37: دستگاه بنتونیت ساز

اسلاید 38: کیسینگاز کیسینگ در زمین های استفاده می شود که امکان فرو ریزی ویا تغییر شکل جانبی زیاد خاک به درون فضای خالی چاه وجود دارد. همچنین در مواردی که آب بندی کردن دیواره چاه از ورود آبهای زیر زمینی مورد نظر است نیز از کیسینگ استفاده می شود.الزامی ندارد که ما در تمام طول چاه از کیسینگ استفاده کنیم در صورتیکه فقط عمق خاصی از چاه دارای خاک ریزشی باشد می توانیم کیسینگ تا عمقی که از آن لایه عبور کنیم ادامه دهیم.در بیشتر مواقع از یک لوله کیسینگ ۳ الی ۵ متری در عمق اولیه شمع برای جلوگیری از ریزش دهانه چاه حفاری استفاده می شود

اسلاید 39: 7. حفاری

اسلاید 40:

اسلاید 41: ایجاد انباره در انتهای شمع (ویژه شمع های پدستالی) در صورتیکه قطر مقطع انتهایی شمع از قطر چاه بیشتر باشد به آن شمع انباره ای یا کف پهن(پدستالی) گفته می شود.  انباره را می توان در خاک های پایدار و غیر ریزشی و در صورت پایین بودن سطح آب زیر زمینی جهت افزایش ظرفیت باربری شمع ایجاد نمود.  از شمع های پدستالی در  مواقعی استفاده می شود که در انتهای شمع یک لایه مقاوم خاک یا یک لایه ضیف سنگی  موجود باشد  وگرنه در شمع هایی که انتهای آنها بر روی لایه سنگی سخت قرار دارد اکثرا ظرفیت باربری آنها به اندازه مقاومت بتن شمع می باشد و نیازی به خزانه انتهایی ندارند.در شمع های پدستالی ، برای افزایش مقطع قسمت انتهایی شمع از باکت های زنگوله ای(‌‌Belling bucket) استفاده می شود. به انتهای این باکت ها بازوهایی مفصلی مجهز به دندانه های برنده تعبیه شده که خاک را به صورت مخروطی در می آورند. در هنگام بالا آمدن باکت، بازوها جمع می شوند. به دلیل مشکلات اجرایی بتن قسمت کناری خزانه بصورت غیر مسلح در نظر گرفته می شود.

اسلاید 42: تهیه قفسه آرماتور

اسلاید 43: جاگذاری قفسه آرماتور

اسلاید 44: تعبیه غلتکهای بتنی جهت رعایت فاصله طولی

اسلاید 45: هسته فولادیگاهی بجای قفسه آرماتور از پروفیل های فولادی (در محور شمع) استفاده می شود.

اسلاید 46: جاگذاری پروفیل

اسلاید 47: شاقول کردن پروفیل برای قرار گرفتن در مرکز شمع

اسلاید 48: نصب پروفیل در چاه

اسلاید 49:  آماده کردن بتن مصرفی برای کاهش قطر چاه ، مقاومت بتن مصرفی در شمع اغلب در حدود ۲۸ الی ۳۵ مگاپاسکال در نظر گرفته می شود .  بتن مصرفی در شمع های درجا باید حدود ۱۳ الی 21 سانتیمتر روانی (اسلامپ) داشته باشد (اسلامپ بهینه=حدود ۱۵ سانتیمتر ) . جهت بهبود کارایی بتن مصرفی از روان کننده استفاده می شود .

اسلاید 50:  عملیات بتن ریزیبتن‌ريزي در محل حفاري شده شمع بصورت پیوسته و مداوم ، به وسيله لوله مخصوص (ترمي) انجام مي‌گيرد

اسلاید 51: جاگذار لوله ترمی

اسلاید 52: نگه داشتن ترمی در دهانه چاه جهت نصب قیف

اسلاید 53: نصب قیف بتن ریزی

اسلاید 54: بالا و پایین کردن ترمی جهت تخلیه بتن درون آن

اسلاید 55: انتهای لوله ترمی نباید از درون بتن خارج شود

اسلاید 56: کوتاه کردن لوله ترمی به دلیل بالا آمدن بتن

اسلاید 57: اتمام بتن ریزی

اسلاید 58: سر ریز شدن بنتونیت بعد از بالا آمدن بتن در هنگام بکاربری گل بنتونیت

اسلاید 59: خارج کردن کیسینگ همزمان با اتمام بتن ریزی

اسلاید 60: خارج کردن کیسینگ بعد از اتمام بتن ریزی

اسلاید 61:

اسلاید 62: ۱۰. تخریب بتن اضافیپس از اتمام عمليات بتن‌ريزي شمع، روي شمعها بايد براي مدت 7 روز، خيس نگهداري شود و سپس سر كليه شمعها به اندازه مورد لزوم تخریب شود . تحت هيچ شرايطي نبايد بتن اضافي روي شمع قبل از 7 روز تخریب شود .