شناخت اولیه
زمین مناسب برای ساخت ساز از نظر مقاومت و نوع خاک مهمترین مسئله ایست که قبل از احداث بنا و شروع هر پروژه ساختمانی به اجبار باید در نظر گرفته شود. در صورتی که به این موضوع کم توجهی و یا بی توجهی شود، ممکن است باعث بروز خسارات جانی و مالی جبران ناپذیری شود.
١- خاک دستی
زمینهای خاک دستی به دو صورت کنترل شده و یا کنترل نشده وجود دارند:
خاکهای دستی کنترل شده
از خاکهای کنترل شده معمولا در زیر سازی راهها و باند فرودگاه ها یا سایر عملیات ساختمانی (مثل سدهای خاکی) استفاده می شود.
خاک دستی کنترل نشده
این نوع زمین ها معمولا از اضافات حاصل از تخریب ساختمان های قدیمی و یا خاک حاصل از گودبرداری و همچنین زباله و مواد زائدی که در بعضی نقاط روی هم انباشته می شود و حتی بقایای ساختمان هایی که در اثر عواملی چون زلزله، سیل بر جای می ماند، بوجود می آیند. این زمینها هرگز مانند زمینهای طبیعی مقاوم نخواهد بود و ساخت و ساز در چنین زمین هایی توصیه نمی شود.
در صورتی که بنا بر ضرورت نیاز به احداث ساختمان در چنین زمین هایی باشد، باید بیها آنقدر گودبرداری شود تا به زمین طبیعی و سفت برسد. این نوع زمینها جزء زمین سست محسوب می شوند و از مشخصه های کلی آنها می توان به ریزشی بودن در هنگام عملیات گودبرداری و وجود مواد و ذرات غیر طبیعی در آنها اشاره نمود.
۲- زمین های ماسه ای
مقاومت اینگونه زمین ها، چنانچه خشک و متراکم بوده و لایه های ماسه در سطح افق قرار گرفته باشد، در حدود ۱/۵ تا ۲ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع خواهد بود و قادر است تا بار وارده از ساختمانها را تحمل کند. لكن در صورتی که لایه ها نسبت به سطح افق دارای شیب بوده و ماسه کاملا مرطوب بوده و اطراف آن باز باشد، زمین حالت لغزندگی پیدا کرده و در اثر بار وارده، ماسه ها در زیر پی حرکت می کند. در نتیجه پی خالی شده و باعث انهدام حتمی بنا می شود. لذا حتی المقدور باید از ساختن بنا روی چنین زمین هایی اجتناب شود.
نمونه چنین زمین هایی را می توان به وفور در کناره های دریا مشاهده کرد. بر روی زمین های ماسه ای ریز دانه بی خاک رس نمی توان بار گذاشت، زیرا سطح دانه های آن صاف است و به همدیگر گیر نمی کنند. برای آنکه بتوان روی آن بار گذاشت، آن را غرقاب می کنند تا متراکم شود. با غرقاب کردن این گونه زمینها دور دانه های آن با آب اندود می شود، آب زبری سطح آنها را می پوشاند و سایش دانه هایشان به همدیگر کم میشود. دانه های ریزتر همراه آب به سوی پایین می لغزند و میان دانه های درشت تر جا می گیرند. پس از غرقاب کردن ماسه های ریزدانه (مانند ماسه بادی های کنار دریا و کویر) و فرونشستن آب، سطح ماسه غرقاب شده با غلتک زده می شود تا متراکم شود.
٣– زمین های دج
زمین دج به زمینی اطلاق می شود که از شنهای ریز و درشت و خاک تشکیل شده باشد چون عناصر تشکیل دهنده این گونه زمینها دارای ابعاد و قطرهای مختلفی است، زمین کاملا فشرده و دارای تراکم زیادی است زیرا دانه های ریز، فضای خالی بین دانه های درشت تر را پر کرده و باعث متراکم شدن زمین می شوند.
مقاومت فشاری زمینهای دج معمولا در حدود ۴/۵ کیلو گرم بر سانتیمتر مربع بوده ولی تا ۳۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نیز دیده شده است. این گونه زمینها که به رنگهای مختلف زرد، سرخ و سیاه است، برای احداث ساختمان بسیار مناسب است. زمین دج به علت اینکه دانه های آن خیلی خوب به همدیگر چسبیده اند، به سختی کنده می شود (با کلنگ، پتک، مته دستی و کمپرسور) و حجم آن پس از کنده شدن ۲۵ تا ۳۰٪ زیاد می شود.
۴- زمین های سنگی
زمین های سنگی را بیشتر می توان در دامنه کوه ها مشاهده کرد. اینگونه زمینها چنانچه از تخته سنگهای بزرگ و یکپارچه تشکیل نشده باشد، برای ساختمان بسیار مناسب و مقاومت آن تا حدود ۴۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
باید توجه داشت که تمام زمینشای سنگی نیز برای ساختمان مناسب نیستند. هر چند که به ظاهر مستحکم و مقاوم باشد مانند زمینهای متشکل از سنگهای گچی، زیرا اینگونه سنگها چنانچه در مجاورت آب قرار گیرند، آب را جذب کرده و حجمش اضافه می شود. این عمل نیروی زیادی ایجاد می کند که باعث خرابی ساختمان خواهد شد. البته لازم به یادآوری است که پی کنی بر روی زمینهای سنگی مشکل بوده و هزینه آن بسیار سنگین خواهد بود.
خاکبرداری در زمینهای سنگی باید بر اساس نقشه های اجرایی و دستورالعمل های دستگاه نظارت تا رقم های خواسته شده و ابعاد مورد نظر انجام شود. عملیات در مناطق سنگی باید به نحوی انجام شود که بافتهای سنگی در زیر خطوط تراز تعیین شده، برای ادامه عملیات ساختمانی دست نخورده باقی مانده و در بهترین و مناسب ترین حالت ممکن حفظ شود.
۵- زمین های رسی
زمینهای رسی اگر خشک و بی آب و فشرده باشد، می توان آن را برای ساخت ساختمان، زمین مناسبی به حساب آورد و چنین زمینی، فشاری در حدود ۴ تا ۵ کیلو گرم بر سانتیمتر مربع را تحمل می کند. لکن اگر رس آبدار یا مرطوب بوده بخصوص لایه های آن نسبت به افق دارای شیب باشد، باید از احداث بنا بر روی آن جدا خودداری کرد، زیرا در اثر نشست فوری، نقاط مختلف آن ترک برداشته و باعث انهدام ساختمان خواهد شد. چنانچه ساختمانی بر روی رس آبدار با لایه های افقی نیز ساخته شود، وجود فشاری، به نام فشار آبهای حفره ای (فشاری که آب در اثر بار وارده از ساختمان تحمل می کند باعث به وجود آمدن دو اثر نامطلوب خواهد شد. نخست اینکه آب، فشار وارده از ساختمان را در جهات مختلف به تمام نقاط منتقل کرده در نتیجه فشارهای افقی حاصل، بر دیوارهای کم ضخامت اثر کرده باعث خرابی آنها می شود. دیگر اینکه آب به تدریج در اثر تبخیر یا رانش (خارج شدن آب از زیر فشار) از زیر پی خارج شده و از خود فضای خالی به جا می گذارد که این نیز باعث نشست پی و انهدام بنا خواهد شد.
مقاومت زمینهای رسی با ازدیاد رطوبت شدیدا کاهش می یابد و حتی چنین خاکهایی در اثر ازدیاد رطوبت ممکن است از حالت جامد به حالت شبیه به مایع تبدیل شده و شروع به روان شدن کنند. برخی از انواع زمینهای رسی با تر و خشک شدن به مقدار قابل توجهی متورم و منقبض می شوند در حالی که انواع دیگر اینطور نیستند.
۶- زمین های مخلوط
این نوع زمینها از سنگ درشت، شن، ماسه و خاک رس تشکیل شده و چنانچه عناصر متشکله آن کاملا در هم فشرده و متراکم شده باشند، مقاومت فشاری آن در حدود ۲/۵ تا ۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است، ولی در صورتی که متراکم بوده و در هم فشرده نباشد، برای ساختمان مناسب نیست.
۷- زمین های نامناسب
زمین هایی را شامل می شوند که با تکنیک قدیمی به هیچ وجه احداث بنا بر روی آن امکان پذیر نیست. لكن چنانچه ضرورت ایجاب کند، با وسایل و ماشین آلات جدید و تکنیک پیشرفته امروزی می توان از آن بهره برداری کرد. از انواع زمینهای نامناسب می توان زمینهای باتلاقی، جنگلی هوموسی (خاک و برگ) و لجن زار را نام برد.
روش های بررسی محل و روش های نمونه برداری (سونداژ یا گمانه زنی)
بررسی وضعیت زمین پی و نوع خاک آن: قبل از شروع به طرح پی و عملیات ساختمانی و یا بنای هرگونه تاسیساتی، ضروری است که محل بهره برداری از هر لحاظ به دقت مطالعه گردد و وضعیت، ضخامت و جنس لایه های خاک موجود در محل بررسی شود. بدیهی است هر چه پروژه مربوط به آن بزرگتر و مهم تر باشد ناحیه مورد بررسی وسیع تر خواهد بود و در مورد بناهای سنگین تا عمق بیشتری باید مورد مطالعه قرار گیرد. معمولا به ندرت اتفاق می افتد که در ناحیه ای نیاز به بررسی زمین تا عمقی حدود ۱۰۰ متر باشد اما بررسی عمق زمین تا حدود ۲۰ متر کاملا معمول است. اگر چه غالب تأسیسات بر قشر خاکی زمین بنا می گردد، اما سازه های عظیم مانند سدهای بزرگ و پلها بر توده های سنگی گذاشته می شوند. از این ر و شناخت انواع سنگ ها و مقاومت آنها نیز ضروری است.
بنابراین در هر مکانی که ایجاد یک بنا یا ساختمان یا هر نوع تاسیسات مهندسی مورد نظر باشد، قبل از هر اقدامی باید مرحله شناسایی خاک و عوارض موجود و همچنین تهیه نمونه برداری از خاک که به نام اكتشاف خاک نامیده می شود انجام گیرد که در حقیقت این عملیات مقدمه طرح پی است. عملیات اکتشاف خاک با حفر یک سری چاههای شناسایی موسوم به چاه گمانه و با بررسی گودال ها و مناطق حفاری شده موجود انجام می پذیرد. معمولا برای پی سازی ساختمان در نقاط مشخصی عمل سنداژ (میله زدن) انجام می گیرد و با استخراج خاک از زمین به وسیله مته های مختلف و یا لوله های حفاری و قشرهای زمین مشخص می شود و نوع خاک نیز تعیین می گردد. از وسایل اولیه سنداژ برای نمونه برداری تا عمق ۴ متر استفاده می شود. وسایل این مرحله از سنداژ انواع مته ها به نامهای ونتیلی قاشقی، چنگالی، گیرهای و پیچشی است که خاک در مخازن این قلمها واقع شده و پس از استخراج نوع خاک معلوم می شود. تعداد، عمق و فاصله گمانه ها از یکدیگر و نوع آزمایشات در هر یک از اکتشافات به طور کلی بستگی مستقیم به نوع زمین، نوع ساختمان و احتياجات موجود دارد. به نحوی که هیچ مشاوری نمی تواند یکی خط مشی معین برای این عوامل تعیین نماید. گمانه ها باید به اندازهای عمیق باشد که نشست لایه های پایینتر، تاثیر نامطلوبی در وضعیت ابنیه مورد نظر نداشته باشد. شکل (۱) طبقات زمین را در عمل سنداژ با مته های آن نشان می دهد.
آماده سازی پی
قبل از انجام یک پروژه بسته به محل آن روشهای آماده سازی متفاوت می باشد. در صورتی که زمین پروژه محدود بوده و در بافت شهری واقع شده باشد و یا ساختمان بر روی بقایای ساختمان قدیمیتری احداث می شود می توانیم پس از گودبرداری و پاک کردن گود از هر گونه مواد زائد با اجرای بتن نظافت (مگر) کف گود را تسطیح و آماده پی سازی نماییم. معمولا عیار بتن مگر را ۱۵۰ (۱۵۰ کیلوگرم سیمان در یک متر مکعب بتن) انتخاب می کنند. این بتن که از سیمان و شن های نسبتا درشت تهیه میشود به ضخامت متوسط ۱۰ سانتیمتر در زیر پی های بتنی ریخته می شود. وظیفه بتن مگر پر کردن حفره هایی است که هنگام پی کنی در زمین به وجود آمده است و در پی های با سایر مصالح بنایی کف پی به وسیله کمپکتور یا غلتک متراکم شده و با شفته ریزی در ضخامت کم تسطیح می شود.
در صورتی که زمین پروژه نامحدود بوده و در بافت شهری و یا خارج شهر واقع شده باشد باید نسبت به قطع درختان موجود در محل اجرای پروژه (به غیر از درختانی که قطع آنها در پروژه پیش بینی شده اقدام نمود. در برخی موارد زمین محل اجرای پروژه نیاز به خاکریزی پیدا می کند که این امر باید با ریختن مصالح مرغوب صورت پذیرد. باید سعی شود از ریختن خاکهای نباتی (خاکهایی که برای تحمل بارهای وارده از طرف سازه مناسب نبوده و حاوی مواد آلی شامل ریشه های پوسیده گیاهان و درختان و نظایر آنها باشد) برای خاکریزها اجتناب شود. زمینهای چمنی با پوشش نازک علفی را می توان با برداشت تا ۱۵ سانتیمتر خاک نباتی تسطیح نمود، اما این تسطیح در زمین های جنگلی تا برداشت کامل ریشه و کنده درختان و رسیدن به بستر مناسب ادامه می یابد. برای تثبیت هرچه بیشتر خاکهای ریخته شده در محل و هر چه نزدیکتر شدن به مشخصات یک زمین خوب باید خاکریزی به صورت مرحله به مرحله انجام پذیرد. در خاکریزی پروژه های کوچک برای تثبیت خاک می توان از ویبراتورهای دستی استفاده نمود.
