تزریق با فشار، روشی برای اصلاح خاک است که در آن دوغاب، با فشار بالا و سرعت زیاد از طریق نازل هایی به درون خاک تزریق شده و باعث تخریب ساختار خاک موجود می شود. طی این فرآیند، بخشی از ذرات خاک و دوغاب از درون گمانه حفاری بیرون آمده و بخش دیگر بصورت درجا با دوغاب مخلوط می گردد. در نتیجه این فرآیند، توده ای از خاک اصلاح شده بوجود می آید که به آن، اصطلاحاً توده خاک - سیمان اطلاق می شود.
ستون خاک- سیمان ایجاد شده از طریق روش تزریق با فشار در داخل خاک، دارای مقاومت بالا، تغییر شکلپذیری اندک و نفوذپذیری بسیار پایین هستند و باعث تقویت خصوصیات خاک محل میشوند. به عبارت دیگر عملیات تزریق با فشار افزایش و تقویت خصوصیات فیزیکی و مکانیکی خاک ساختگاه از جمله مقاومت فشاری ، چسبندگی و زاویه اصطکاک داخلی تا چندین برابر ارتقاء می یابد.
بطور خلاصه می توان مزایای این روش را بصورت ذیل لیست نمود:
1- افزایش ظرفیت باربری و توان خاک در حالت اشباع
2- نفوذناپذیر نمودن ساختگاه ترک ها در برابر نفوذ آب و جلوگیری از وقوع پدیده آب شستگی
3- تثبیت و تراکم لایه سست موجود در عمق ساختگاه مورد مطالعه
4- ترمیم و پر نمودن تمامی خلل و فرج موجود در درون ساختگاه
عملیات تزریق پر فشار که یکی از روشهای بهسازی و مقاوم نمودن خاک است، از طریق نفوذ مواد مناسب و تحت فشار به درون خاک و یا سنگ از طرق چاه ها و گمانه های حفر شده بوده و در اثر آن خصوصیات فیزیکی خاک یا سنگ بهبود یافته و ساختار آن تثبیت میگردد. نتیجه این عملیات، پر شدن درزه ها، حفرات، شکاف ها، لایه ها و شکستگی های موجود در سنگ و یا در خاک و در نهایت ایجاد تشکیلات با نفوذپذیری کمتر و مقاومت بالاتر میباشد.
تزریق پر فشار دارای انواع مختلفی است که هر یک برای منظور خاصی از بهسازی خاک استفاده میگردند. این اهداف بوسیله نوع پروژه و هدفی که در آن دنبال می شود، تعیین می گردد.
در هر حال بسته به نوع دوغاب، مقدار فشار تزریق و همچنین آرایش گمانه های حفاری، انواع روش های تزریقی وجود دارد که در ادامه به تفکیک مصالح ساختگاه اعم از خاک یا سنگ آورده شده است.
1 -انواع تزریق در خاک
انواع تزریق در خاک عبارتند از:
تزریق نفوذی (اسلاری)
تزریق تحکیمی (جابجایی)
تزریق تراکمی (جایگزینی)
تزریق شکست هیدرولیکی
تزریق تماسی یا تعادلی
2 -انواع تزریق در سنگ عبارتند از:
انواع تزریق در سنگ عبارتند از:
تزریق نفوذی (اسلاری)
تزریق تحکیمی (جابجایی)
تزریق شکست هیدرولیکی
تزریق تماسی یا تعادلیدر عملیات تزریق از مواد و مصالح مختلفی استفاده میگردد که نوع و مشخصات آنها به اهداف تزریق و نیز ویژگی های سنگ و یا خاکی که تحت تزریق قرار میگیرد، بستگی دارد. این مواد شامل مخلوط سیمان و آب همراه با مواد افزودنی، مخلوط های شیمیایی، ملات پلاستیک، رزین ها، فوم های مصنوعی و مواردی از این دست میباشد. مخلوط سیمان و آب بصورت غلیظ و یا رقیق در سنگ های درزه ها و شکافدار در مقیاس کوچک تزریق میشود. از رزینها برای افزایش نفوذپذیری مواد تزریقی استفاده میگردد. اگر در حین عملیات تزریق مشاهده گردید که خورند مصالح ساختگاه بالا میباشد، آنگاه برای پر کردن حفرات از ماسه نیز در مخلوط دوغاب استفاده میگردد.
برای مخلوط دوغاب تزریق، طرح اختلاط نیز طراحی میشود. این طرح اختلاط نیز بستگی به مشخصات توده سنگ و یا خاک منطقه و اهداف تعیین شده در عملیات تزریق دارد. مهمترین پارامتر در طرح اختلاط، نسبت وزنی آب به سیمان میباشد. هر چه مقدار آب در مخلوط بیشتر بوده آنگاه میزان نفوذپذیری دوغاب تزریقی افزایش یافته و در عوض از مقاومت و پایداری آن کاسته میگردد. به همین ترتیب اگر مقدار آب در مخلوط کمتر باشد، آنگاه مقدار نفوذپذیری آن پایین بوده و در عوض مقاومت و پایداری مخلوط افزایش پیدا میکند.
یکی از عوامل دیگر در کارایی عملیات تزریق و موفقیت آمیز بودن آن، فشار تزریق است. اگر فشار تزریق کم باشد مواد تزریق شده در محدوده گمانه و با فاصله کمی از آن متوقف شده و درزه ها و شکاف های خاک و سنگ بطور کامل پر نمی گردد. در صورت افزایش بیش از حد فشار و تزریق نیز ممکن است ترک ها و شکاف های ناخواسته در خاک و یا سنگ شکل بگیرد و موجب شکل گیری پدیده شکست هیدرولیکی گردد. در آنصورت لازم است هزینه ای اضافی صرف حفاری گمانه های بیشتر و انجام عملیات تزریق برای پرنمودن شکاف و درزه های ناخواسته گردد. در هر صورت لازم است فشار تزریقی میان این دو حد باشد تا هم اهداف از تزریق حاصل گردد و از طرف دیگر از صرف هزینه های اضافی جلوگیری شود.
