دانلود رایگان ترجمه مقاله متد جدید ساخت دیوارهای دیافراگم – ASCE 1999

جدید برای ساخت دیوارهای دیافراگمی

New Method for Construction of Diaphragm Walls

مقدمه
دیوار دیافراگمی با حفاری یک پی موقت توسط دوغاب پشتیبانی بنتونیت ساخته شده است. در سیستم های دیوار دیافراگمی معمولی، پی یک سری از عناصر گسسته تقویت شده است. وقتی خاک در داخل یک دیوار ثابت نباشند و یا بدون مهار بند باشد، دیوار به عنوان یک سری از پانل های کنسول فرد عمل می کند. مگر اینکه این پانل ها به شدت مسلح باشند، خطر جنبش دیفرانسیل، ترک خوردگی، و نشت آب وجود دارد. به تازگی، یک دیوار دیافراگم گرد، که گفته می شود یکی از بزرگترین آن ها تاکنون می باشد ، در مصر با تقویت افقی پیوسته ساخته شده است. به موجب تداوم تقویت، دیوار به عنوان یک سیلندر همگن عمل می کند، مقاومت در برابر فشار زمین و فشار آب از طریق توسعه تنش های کششی انجام می شود. بنابراین، روش ساخت جدید فرصت قابل توجهی برای کاهش نیاز به فولاد ارائه می دهد.
شکل ۱ یک طرح برای کتابخانه اسکندریه در مصر در ساحل دریای مدیترانه ساخته شده است. کتابخانه قدیمی اسکندریه، شامل بیش از ۷۰۰۰۰۰ کتاب، در ۳۰۰ سال قبل از میلاد ساخته شده است. متاسفانه، کتابخانه قدیمی اسکندریه در پایان قرن چهارم نابود شد. برای ساخت کتابخانه جدید اسکندریه با مساحت هر طبقه m2 40،۰۰۰ و حاوی چندین ساختمان تصمیم گیری شد. این ساختمان ها در خدمت فعالیت های فرهنگی، کتاب ها و مجموعه های دوره ای، خدمات اداری و فنی، یک مدرسه بین المللی برای مطالعه اطلاعات، و مرکز خدمات کمکی کنفرانس می باشند. ساختمان اصلی این پروژه یک کتابخانه است که متشکل از چهار زیر زمین و شش طبقه است. ساخت چهار زیرزمین برای کتابخانه نیاز به حفاری در حدود ۱۲ متر دارد. برای اولین بار جهت ساخت زیر زمین یک بستاب دایره در نظر گرفته شد ، اما به اندازه (۱۶۰ متر در قطر) رد تکیه داخلی. علاوه بر این، در قانون مصر استفاده از زمین تحت مجاورت ساختمان ممنوع است. در نتیجه دیوار دیافراگمی برای حمایت از حفاری کتابخانه استفاده شد. در مجموع حدود ۵۰۶ متر دیوار دیافراگمی با ۱٫۲ متر ضخامت و ۳۵٫۵ متر عمق ساخته شده است. محیط طرح کتابخانه یک دایره به قطر ۱۶۰ متر است. کتابخانه نزدیک به ساختمان های موجود بود، بنابراین در سمت جنوب غربی دیوار دیافراگمی یک خط راست تعریف شد، همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است. این بخش مستقیما توسط شبکه های خارجی سفت شده بود، و این شبکه از طریق پست کشش برای جلوگیری از هر گونه احتمال تنش ترک خوردگی و کنترل انحراف پیش تنیده شد. بخش گوشه ای از دیوار دیافراگمی به مقادیر بسیار زیادی از تنش های کششی و لنگر خمشی به دلیل تغییر ناگهانی در طرح دیوار قرار گرفت. پس از آزمایش های بسیار، تصمیم گرفته شد برای سفت کردن گوشه از دوغاب استفاده شود.
در این مقاله اساس روش ساخت جدید برای دیوار دیافراگمی مورد بحث واقع شده است. به تازگی در این روش تداوم تقویت افقی از طریق پانل های دیوار ، نسبت داده شده است. هدف ، از بین بردن استفاده از سیستم و یا مجریان تقویت زمین برای حمایت از دیوار دیافراگمی است. هدف از این مقاله جنبه قابل توجهی از ساخت است، به طوری که حفظ آگاهی و به اشتراک گذاری تجربه در میان سازندگان صورت گیرد.
روش ساخت و ساز
روش حفاری و تجهیزات
قبل از شروع ساخت ، سه پانل حکم همان ویژگی های پانل های دیوار دیافراگمی کتابخانه با عمق طراحی برای کالیبره روش ساخت را دارند. دیوار راهنمای حدود ۱٫۵ متر عمق زیر سطح زمین دارد، منطبق با محیط دیوار دیافراگم، قبل از شروع حفاری ساخته شده است. یک کاتر نوع هیدرومیل فوق پیشرفته توسط یک جرثقیل سنگین نگه داشته شده است که در شکل ۲ نشان داده شده ، برای فرآیند حفاری مورد استفاده قرار گرفت. پایه هیدرومیل مجهز به کاربید برش تنگستن است و دارای چرخش در جهت مخالف برای انجام حفاری خاک یا سنگ می باشد. نوع و ابعاد درام با توجه به خصوصیات مکانیکی مواد برای کاوش های باستان شناسی و انتخاب شده است. درست بالای آن، یک پمپ مکش برای استخراج سیال با قلمه وجود دارد و آن را به کارخانه شن زدایی از طریق خطوط گردش اتصال داده است. قبل از شروع حفاری از هر پانل، هیدرومیل در موقعیت صحیح با استفاده از یک قاب راهنمای فولاد ثابت به دیوار راهنمای واقع شده بود. قاب محکم به چهره درونی دیوار راهنمای توسط جک هیدرولیک کلمپ شد و در موقعیت در طول فرآیند برش و حفاری ثابت باقی مانده است. هیدرومیل با مبدل برای اندازه گیری عمق برش، تمایل به حفاری عرضی و طولی ، و گشتاور و سرعت چرخش درام مجهز شده است. این مبدل ها به یک دستگاه بازخوانی واقع در کابین اپراتور متصل می شود. در طول حفاری دیوار دیافراگم، دوغاب بنتونیت / پلیمر به طور مستمر برای حفاری تغذیه می شود. سطح دوغاب در سطح زمین نگه داشته شد، بنابراین اطمینان از سر مثبت در دو طرف پدید می آید.

INTRODUCTION

A diaphragm wall is constructed by excavating a trench that is temporarily supported by a bentonite slurry. In conventional diaphragm wall systems, the reinforcement is lowered into the trench as a series of discrete elements. When the soil inside an unanchored or unbraced wall is excavated, the wall acts as a series of individual cantilever panels. Unless these panels are very heavily reinforced, there is a risk of differential movement, cracking, and water leakage. Recently, a circular diaphragm wall, believed to be one of the largest ever built, was constructed in Egypt with a continuous horizontal reinforcement. By virtue of reinforcement continuity, the wall acts as a homogenous cylinder, resisting earth pressure and water pressure through the development of tensile stresses. Therefore, the new construction method offers substantial opportunity for reducing the steel reinforcement requirement. Fig. 1 shows a layout for the Bibliotheca Alexandrina, constructed in Egypt on the coast of the Mediterranean Sea. The old Bibliotheca Alexandrina, which contained more than 700,000 books, was built in 300 BC. Unfortunately, the old Bibliotheca Alexandria was destroyed at the end of the fourth century. It was decided to build a new Bibliotheca Alexandrina having a floor area of 40,000 m2 and containing several buildings. These buildings serve to house cultural activities, books and periodical collections, administrative and technical services, an international school for information studies, and conference center auxiliary services. The main building of the project is a library that consists of four basements and six floors. The construction of the four basements for the library required an excavation of about 12 m. It was first considered to construct the basement within a circular sheet pile cofferdam, but the size (160 m in diameter) ruled out internal propping. In addition, Egyptian law would have banned the use of ground anchors under the buildings in proximity. A diaphragm wall, believed to be one of the largest ever built, was thus used to support the excavation for the library. A total of about 506 linear meters of diaphragm wall 1.2 m thick was constructed down 35.5 m. The library layout perimeter is a circle having a 160 m diameter. The library was close to an existing building, so the southwestern side of the diaphragm wall was distorted into a straight line, as shown in Fig. 1. This straight section was stiffened by external webs, and these webs were prestressed by posttensioning to avoid any possibility of tension cracking and to control the deflection. The corner part of the diaphragm wall was subjected to very large values of tensile stresses and bending moments due to the sudden change in the layout of the wall. After many trials, it was decided to stiffen the corners with closed boxes filled with grout. This paper reports on a new construction method for the diaphragm walls. The novelty in this method is attributed to the continuity of horizontal reinforcement through the wall panels. The purpose is to eliminate the use of shoring systems or ground anchors to support the diaphragm wall. The objective of this paper is to document the significant aspects of construction so as to maintain awareness and share experience among constructors.

METHOD OF CONSTRUCTION

Excavation Method and Equipment

Before commencing construction, three trial panels having the same features as the library diaphragm wall panels were constructed down to the design depth to calibrate the construction procedures. A guide wall about 1.5 m deep below the ground level, conforming to the perimeter of the diaphragm wall, was built before commencing the excavation. A highly sophisticated hydromill-type cutter supported by heavy crawler crane, shown in Fig. 2, was used for the excavation process. The base of the hydromill has two drums fitted with tungsten carbide tipped cutters that rotate in opposite directions to perform the excavation for soil or rock. The type and dimensions of the drums are chosen according to the mechanical characteristics of the materials to be excavated. Just above the drums, a suction pump extracts the drilling fluid with cuttings and delivers it to the desanding plant through circulation lines. Before starting the excavation of each panel, the hydromill was located and maintained in the correct position by means of a steel guide frame fixed to the guide walls. The frame was tightly clamped to the inner faces of the guide walls by hydraulic jacks and remained fixed in position during the cutting and excavation process. The hydromill is equipped with transducers to measure the cutter depth, the inclination of the excavation in both the transverse and longitudinal directions, and the torque and rotational speed of the drums. These transducers are connected to a readout device located in the operator cabin. During the excavation for the diaphragm wall, bentonite/polymer slurry was continually fed into the excavation. The slurry level was maintained at ground level, thus ensuring a positive head on the sides of the trench.