هدف اصلی انکراژ مهار دیواره در پروژه های بزرگراهی و برای پایدارسازی خاکبرداری ها وشیب ها بوده است .ولی امروزه به صورت روز افزون در پایدارسازی دیواره خاکبرداری ها در محیط های شهری نیز مورداستفاده قرار می گیرد.
در این روش پس از حفر گمانه و جایگذاری مهاری، بخشی از انتهای گمانه تزریق گردیده و مهارها با جک کشیده میشوند.
اولین تفاوت نیلینگ و انکراژ در این زمینه، فعال (Active) بودن انکر، در مقابل مقاوم (Passive) بودن نیلینگ است. یعنی که پس از اجرای انکر، اقدام به کشیدن آن شده و نیرو در تسلیح ایجاد شده و به گوه ای از خاک که تمایل به حرکت دارد در بدو امر، نیرو وارد می شود اما با توجه به اینکه پس از اجرای نیلینگ هیچ نیرویی در تسلیح ایجاد نمی شود، تا گوه ای از خاک که تمایل به حرکت دارد، جابجا نشود، به آن نیرو وارد نمی شود.
تفاوت دیگر این است که در انکراژ، فرض بر این است که گوۀ کولومبی که زاویه آن با افق برابر چهل و پنج درجه به اضافۀ نصف زاویۀ اصطکاک داخلی خاک است، مهار شده و بدین سان گود پایدار می ماند. اما در نیلینگ مفهومی که از مفهوم خاک مسلح تاثیر پذیرفته و کل مجموعۀ نیلینگ را یک دیوار عریض وزنی درنظر می گیرد، مفروض است.
اجزای اصلی در پایدارسازی با استفاده از انکراژ عبارتند از:
- استرند :کابل تنیده شده از چند رشته مفتول فولادی میباشد .این مفتول های فولادی دارای مقاومت بالا (حدود ۱۸۶۰ مگاپاسکال) میباشند .میتوان به جای استرند از فولاد نیز استفاده نمود که در این حالت نیرو یپیش تنیدگی قابل اعمال با توجه به مقاوت پایین تر فولاد (حدود ۴۰۰ مگاپاسکال) نسبت به انکر کمتر میباشد. استفاده از استرند یا فولاد با توجه به شرایط پروژه تعیین میشود.
- فاصله نگهدار :برای دسته کردن چند رشته استرند در یک مهار و ثابت نگهداشتن آنها نسبت به یکدیگر و رعایت حداقل فاصله مجاز بین رشته های استرند از فاصله رنگهدارها استفاده میشود.
- شلنگهای تزریق :برای اطمینان از پر شدن گمانه با دوغاب در حین تزریق گمانه از یک یا چند شلنگ با طولی حداقل برابر با طول مهار استفاده میشود.
- پکر :برای تزریق تحت فشار از پکر استفاده میشود .دوخت های پکر باید به گونه ای باشد که تحمل فشارهای تزریق را داشته باشد. آب بندی ابتدا و انتهای پکر باید به صورت مناسبی انجام گیرد تا در هنگام پرکردن پکر توسط دوغاب و یا تزریق تحت فشارِ طول گیردار مهار، نشت اتفاق نیافتد.
- غلاف استرند :به منظور جلوگیری از چسبیدن و درگیر شدن استرندها به دوغاب و اطمینان از عدم انتقال نیروی مهار به خاک در طول آزاد، استرند در طول آزاد مهار در داخل غلاف نگهداشته میشوند.
- سر انکر: سر انکر یک استوانه دارای چند سوراخ مخروطی شکل در قاعده آن میباشد که به منظور انتقال نیروی کششی مهار از استرند بر روی مهار در سر گمانه نصب میشود.
- گوه: قطعات فولادی مخروطی شکل تو خالی که در اطراف هر رشته استرند در داخل سوراخ سر انکر و به منظور قفل کردن استرند استفاده میشود. لازم به ذکر است که در صورت استفاده از میگلرد به جای استرند در انکر نیاز به بعضی از اجزای فوق نمیباشد.
روش اجرا
اجرای روش انکراژ و نیلینگ برای پایدارسازی گودها به هم شبیه است و تنها تفاوت آن ها پیش تنیده کردن میل مهارها در روش انکراژ است. روش اجرای انکراژ به شرح زیر است :
۱- گودبرداری مقطعی
مشابه روش میخ گذاری (نیلینگ) ابتدا حدود ۲ یا ۳ متر از عمق گود با توجه به آزمایش های مکانیک خاک و گمانه زنی خاکبرداری می شود. عمق خاکبرداری در هر مرحله به عوامل مختلفی نظیر جنس خاک، پارامترهای مقاومت برشی، ظرفیت باربری، میزان نفوذ آب های سطحی و میزان سربار متغیر آن بستگی دارد
۲- حفاری گمانه ها
بعد از خاکبرداری مرحله اول چاله هایی به کمک دستگاه دریل واگن حفاری می شود. شیب، قطر، طول و تعداد چاله ها مطابق محاسبات مربوط به پایداری ترانشه و نقشه های اجرایی انکراژ می باشد. معمولاً شیب چاله ها نسبت به افق زاویه ۱۰ تا ۱۵ درجه دارد. قطر چاله ها ۱۰ تا ۱۵ سانتی متر و طول آن ها ۵ تا ۱۵ متر است که در فواصل یک تا دو متری اجرا می شوند
در مواردی که گود به خیابان نزدیک است و احتمال آسیب زدن به تاسیسات شهری وجود دارد از اجرای عملیات حفاری و قرار دادن میل مهارها در چند متر ابتدایی عمق گود اجتناب شود. هم چنین پیش از شروع به حفاری چاله ها از ساختمان های مجاور بازدید کرده و احتمال ورود میل مهارها به زیرزمین، قنات و چاه های فاضلاب ساختمان کناری را بررسی کنید. گاهی بی دقتی در حفاری، سبب تخریب چاه فاضلاب ساختمان مجاور و بروز مشکلات بسیاری می شود.
۳- نصب میل مهار ها
برای تسلیح خاک در روش انکراژ از دو نوع میل مهار میله ای با تنش تسلیم تقریبی ۴۰۰ مگاپاسکال و کابل مهاری با تنش تسلیم تقریبی ۱۸۰۰ مگاپاسکال استفاده می شود.به دلیل بیشتر بودن تنش تسلیم کابل های مهاری نسبت به میلگردها معمولاً استفاده از کابل در روش انکراژ رایج تر است. کابل شامل چند استرند بوده که هر استرند از چندین مفتول فولادی تشکیل شده است. استرند به معنای رشته بوده و کابل ها معمولاً ۵ رشته ای یا ۷ رشته ای هستند. در مورد کابل ها محدودیت طول وجود نداشته و بهتر است برای طول های زیاد از کابل به جای میله های فولادی استفاده شود. در شکل زیر ۱۲ استرند در یک غلاف PVC نشان داده شده است.
در صورتی که میل مهار از نوع میله ای باشد (برای مثال میلگرد با قطر ۴۰ میلی متر باشد) نکات زیر را برای پایدارسازی گود به روش انکراژ در نظر بگیرید:
- حداقل طول بخش آزاد ۳ متر
- حداقل طول بخش گیرداری ۶ متر
- رزوه یک سر میلگردها برای بستن صفحه باربر به طول حداقل ۱۰ سانتی متر
- استفاده از پوشش رزین اپوکسی روی آرماتورها در خاک های خورنده
- وصله میل مهارهای با طول بیش از ۱۲ متر تنها به روش کوپلینگ یا فورجینگ
- استفاده از میلگردها آجدار ازنوع AIII با قطر حداقل ۲۵ میلی متر. (قطر معمول میلگردها برای انکراژ ۲۸، ۳۲ و ۴۰ میلی متر است.)
- استفاده از اسپیسر پلاستیکی (فاصله گذار) برای قرار گیری آرماتور در وسط چاله در فواصل حداکثر ۳ متری
در صورتی که میل مهار از نوع کابلی باشد نکات زیر در پایدارسازی گود به روش انکراژ در نظر گرفته شود :
- حداقل طول بخش آزاد ۴٫۵ متر
- حداقل طول بخش گیرداری ۶ متر
- استفاده از سنترالایزر ( مرکز نگهدارنده) برای قرار گیری کابل در وسط چاله در فواصل حداکثر ۳ متری
۴- تزریق گروت سیمان
بعد از قرار دادن میل مهارهای میله ای یا کابل درون چاله ها نوبت به تزریق گروت می رسد. گروت به وسیله پکر با فشار ۵ تا ۸ بار به انتهای گمانه تزریق شده تا پیوستگی بین میل مهار و خاک ایجاد شود. پکرها شیلنگ های چندلایه با قابلیت تحمل فشارهای بالا هستند.
معمولا از سیمان پرتلند برای تزریق استفاده می شود. نسبت آب به سیمان بین ۰٫۴ تا ۰٫۵ به همراه استفاده از روان کننده ها می باشد. سایر افزودنی ها شامل زودگیر کننده ها، کندگیر کننده ها، منبسط کننده ها و عوامل کاهنده آب می تواند در صورت نیاز استفاده شوند.
۵- پیش تنیدگی میل مهارها
پس از رسیدن گروت به مقاومت مطلوب (حدود ۷ تا ۱۰ روز پس از تزریق) میل مهار ها کشیده شده تا پیش تنیده شوند.
در صورتی که میل مهار میله ای باشد، صفحه باربر به کمک مهره شش گوش به میلگرد رزوه شده و بسته می شود. صفحه باربر یک صفحه فولادی به ضخامت تقریبی ۲ سانتی متر و ابعاد حدود ۲۵ در ۲۵ سانتی متر است که مشخصات دقیق آن در نقشه های اجرایی ذکر می شود. این صفحه مشابه همان صفحه ای است که در روش نیلینگ با عنوان سر نیل از آن نام برده شد با این تفاوت که معمولا از صفحه سر نیل ضخیم تر است. سپس میل مهارها به کمک جک کشیده می شوند. نیروی کشش جک متناسب با قطر و جنس آرماتورها محاسبه می شود.
در صورتی که میل مهار کابل باشد، برای کشیدن کابل ها علاوه بر صفحه باربر به صفحه گوه و گوه نیاز است. استرندها از صفحه باربر و صفحه گوه رد شده و به وسیله گوه قفل می شوند. صفحه گوه یا سر انکر یک استوانه فولادی است که روی آن سوراخ های مخروطی شکل تعبیه شده است. گوه ها نیز قطعات مخروطی شکل توخالی هستند داخل صفحه گوه قرار گرفته و برای ممانعت از حرکت استرندها پس از کشیدن آن ها استفاده می شوند.
۶- اجرای پوشش رویه
به منظور جلوگیری از فرسایش و هوازدگی خاک، جلوگیری از ریزش خاک در فضاهای بین میل مهار ها و حفظ یکپارچگی میل مهار ها، بعد از تزریق گروت در چاله ها، روی سطح خاک مش گذاری شده، با بتن شاتکریت پوشانده شده و با شمشه کشی صاف می شود.
در برخی موارد به دلیل سست بودن خاک و احتمال ریزش دیواره گود در اثر ایجاد لرزش های ناشی از حفاری چاله ها در عمق های محدود و کم، ابتدا دیواره گود را بتن پاشی موقت نموده و سپس شروع به حفاری چاله ها می کنند.
در مواردی که احتمال دارد آب از هر طریقی مثل برف و باران به خاک نفوذ کند و سبب ناپایداری خاک شود و یا به دلیل بالا بودن تراز آب های زیرزمینی لازم است پیش از مش گذاری و اجرای شاتکریت سیستم زهکشی توسط نوارهای زهکش یا زهکش های لوله ای عمقی تعبیه شود.
برای جلوگیری از رانش خاک میتوان از شمعهای فولادی نیز استفاده نمود .برای اجرای این شمع ها ابتدا عملیات حفاری چاه در فواصل ارائه شده توسط مهندس طراح انجام میگیرد .عمق این چاهها برابر با عمق گود به اضافه مقداری برای اجرای شمع بتنی میباشد .شمع های بتنی برای تامین گیرداری پروفیل ها بوده و طول آن به میزان ۲۵ تا ۳۵ درصد عمق گود، پایین تر از رقوم کف گود در نظر گرفته میشود. پس از بتن ریزی در محل مورد نظر در انتهای چاه حفر شده، شمع های فولادی در چاه قرار داده شده و به این صورت شمع فولادی با انتهای گیردار بوجود می آید. سپس میتوان گودبرداری را به صورت مرحله به مرحله آغاز نمود.
نصب: برای نصب سیستم شمع و انکر، در ابتدا و قبل از شروع عملیات خاکبرداری چاههای مورد نیاز برای قرار دادن شمع های فولادی و یا بتنی تا تراز مورد نظر حفر شده و سپس شمع ها بصورت پیش ساخته و یا اجرای در جا در محل خود نصب میشوند. سپس کار خاکبرداری مرحله ای و نصب مهارها تا رسیدن به تراز مورد نیاز انجام میگیرد
چند نکته مهم در خصوص استفاده از این روش بایستی مد نظر قرار گیرد:
- در پاره ای موارد دیده شده است که دیواره گود به همراه میلگردهای داخل دیواره ریزش نموده است. این نوع ریزش به دلیل قرا گرفتن میلگردها داخل گوه گسیختگی رخ میدهد. بعبارتی اگر میلگردهای داخل گوه گسیختگی قرار گیرند، این میلگرد عملاً کاربردی نخواهد داشت و در این حالت اگر دیواره گود شروع به ریزش نماید، میلگردهای قرار داده شده در دیواره گود با توده خاک فرو خواهد ریخت. بر این اساس باید میلگردهای قرار داده شده داخل دیواره گود تا پشت ناحیه گسیختگی ادامه داشته باشند تا بتوانند نیروی حاصل از گوه لغزش را به ناحیه مقاوم خاک انتقال دهند.
- در موارد متعددی به دلیل عدم استفاده از پانلهای بین پروفیلهای قائم، خاک دیواره ریزش نموده است. جهت بیان اهمیت استفاده از این پانلها فرض نمایید که خاک دیواره از نوع خاک ماسه ای تمیز باشد در این حالت خاک بین پروفیلهای قائم ریزش مینماید و پروفیلهای قائم عملکردی از خود نشان نمیدهند. لذا جهت انتقال فشار خاک به پروفیل قائم لازم است که به وسیله یک عضو رابط فشار خاک بر پروفیلهای قائم وارد شود
مزایا روش مهار سازی انکراژ
- کنترل تغییر مکانها به وسیله پس تنیدگی.
- ایمنی بیشتر.
- کنترل کیفی بهتر به دلیل کشش انکرها.
- بارهای زیاد را میتوان در شرایط نسبتاً ضعیف زمین تحمل کند.
- از روش انکراژ در شرایط مختلف خاکی استفاده میشود.
- دوام بالا برای مقاومت در برابر خوردگی، مواد قلیایی‌ها و محلول‌های موجود در خاک که باعث افزایش عمر آنها و نیاز به نگهداری بسیار کاهش می‌یابد و در نتیجه هزینه‌های چرخه کار کاهش می‌یابد.
- روش انکراژ تأثیر محیطی کم ایجاد می‌کند.
معایب روش مهار سازی انکراژ
- نیاز به تجهیزات و ابزار پیشرفته.
- عدم کارایی در خاکهای مساله دار (حفرات زیر زمینی،چاه،انبار و…).
- به دلیل ضرورت اجرای عملیات به صورت مرحله به مرحله، به زمان زیادی نیاز دارد البته این امر ممکن است در پروژه های بزرگ مطرح نباشد بلکه بر عکس ممکن است زمان کلی اجرای کار نیز، به ویژه با مدیریت صحیح، کاهش یابد.
- هزینه اجرای عملیات به دلیل تکنولوژی پیشرفته تر، در مقایسه با روشهای ساده تر بیشتر است، ولی در پروژه های بزرگ و در احجام زیاد ممکن است این امر مطرح نباشد و برعکس هزینه کلی کار کاهش یابد
اصول کلی تحلیل و طراحی سیستمهای مهاربندی شده:
میزان کشش اولیه استرند و مونوبار برای طرح نهایی نباید بیشتر از ۶۰ درصد ظرفیت کششی این اعضا باشد FHWAبرای جلوگیری از این مود گسیختگی، بر اساس آیین نامه همچنین در حالت بارگذاری موقتی مانند انجام آزمایشهای حین اجرا این مقدار نباید به بیش از ۸۰ درصد ظرفیت کششی برسد .نوع دیگری از گسیختگی داخلی که باید به هنگام طراحی مد نظر قرار گیرد گسیختگی ناشی از عدم وجود مقاومت باند کافی میباشد .بر این اساس و با توجه به مقاومت باند خاک محل، طول قسمت تزریق شده باید به گونه ای در نظرگرفته شود تا کل مقاومت باند بسیج شده در طول مذکور بتواند پاسخ گوی نیروهای ایجاد شده حین و بعد از اجرای سیستم انکراژ باشد.
