روزنامه جهان صنعت نوشت: حدود ۸ میلیون واحد مسکونی و ۲۴ میلیون نفر در کشور در معرض خطرات و آسیب‌های فرونشست قرار دارند. فرونشست در ایران ۵ تا ۷ برابر متوسط و با نرخ سالانه ۲۵ تا ۳۰ سانتیمتر در سال (هر ۵ سال ۱ متر) فرونشست در کشور رخ می‌دهد.
با توجه به گسترش افزایش اثر پدیده فرونشست در کشور و بحرانی که این معضل زیست‌محیطی در ابعاد مختلف اقتصادی، عمرانی، محیط‌‌زیستی، اجتماعی و…، در کشور ایجاد کرده است، مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی به بررسی ابعاد فرونشست و ارائه راهکارهایی در این خصوص پرداخته است.
در گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی درباره فرونشست آمده است:
آثار فرونشست به دو شکل مستقیم و غیرمستقیم بروز می‌کند؛ ازجمله آثار مستقیم می‌توان به ترک خوردن، کج شدن، فروریختگی، فرسودگی بناها و تخریب و آسیب به شریان‌های حیاتی شامل خطوط حمل و نقل (مترو، جاده، راه‌آهن)، خطوط انتقال برق و مخابرات، شبکه فاضلاب، لوله‌های آب و گاز و نفت، کانال‌های دفع آب‌های سطحی، سازه‌های زیرزمینی (تونل و خطوط مترو)، پایه پل‌ها و شمع‌های مدفون در خاک و توسعه شکاف‌های زمین، شکست زمین یا گسیختگی آن اشاره کرد.
از طرفی وقوع فرونشست آثار غیرمستقیم اقتصادی نیز به جای می‌گذارد. افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری زیرساخت‌ها، کاهش ارزش زمین و اموال، رها کردن ساختمان‌ها و اماکن، اختلال در فعالیت‌های اقتصادی، توقف کسب‌و‌کار به دلیل آسیب به ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها، از دست دادن نیروی کار مولد با تلفات و صدمات و هزینه‌های تحمیل‌شده برای امدادرسانی ازجمله تبعات مالی وارده به شبکه زیرساخت در اثر فرونشست هستند.
با توجه به اینکه روش‌های معقول مقابله با فرونشست مستلزم برنامه‌ریزی بلندمدت اجتماعی و مدیریتی است، در کوتاه‌مدت قابل دستیابی نیستند و لذا باید راهکارهای طراحی و تعمیر و مقاوم‌سازی زیرساخت‌ها نیز مورد بررسی قرار گیرد.
وضعیت فرونشست و آسیب به زیرساخت‌ها در ایران و جهان
نتیجه تحقیقات نشان می‌دهد که استان‌های اصفهان، تهران، کرمان و خراسان رضوی در معرض خطر شدید فرونشست قرار دارند. در اصفهان حدود ۱۰ هزار کیلومترمربع شامل ۳۰۳۰۰ واحد مسکونی، به‌طور ویژه پالایشگاه نیروگاه برق شهید منتظری، ورزشگاه نقش‌جهان، فرودگاه بین‌المللی شهید بهشتی، پست‌های خطوط انتقال نیرو فشارقوی، شهرک صنعتی محمودآباد، خطوط انتقال سوخت به فرودگاه نائین و سگزی، خطوط قطار شهری به‌ویژه خط اصفهان به شاهین‌شهر، ابنیه تاریخی مانند پل روی رودخانه زاینده‌رود به‌شدت در معرض تهدیدهای ناشی از فرونشست هستند.
فرونشست فروچاله، بحران‌های محیط‌زیست
فرونشست در تهران به‌صورت مستقیم زندگی ۲ میلیون و ۳۰۰ هزار نفر را تحت تاثیر قرار داده و مناطق ۱۷، ۱۸، ۱۹، ۲۰ و ۲۱ را به‌طور جدی تهدید می‌کند. از مهمترین زیرساخت‌هایی که در تهران در معرض خطر فرونشست هستند شامل فرودگاه امام‌خمینی(ره)، مهرآباد و خطوط انتقال انرژی در بخش جنوب‌غرب و خطوط قطار شهری و مترو هستند. به‌صورت کلی حدود ۸ میلیون واحد مسکونی و ۲۴ میلیون نفر در کشور در معرض خطرات و آسیب‌های فرونشست قرار دارند. در ایران ۵ تا ۷ برابر متوسط و با نرخ سالیانه ۲۵ تا ۳۰ سانتیمتر در سال (هر ۵ سال یک متر) فرونشست رخ می‌دهد.
خسارت ناشی از فرونشست در چین ۵/۱ میلیارد دلار برآورد شده است که حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد آن خسارت‌های غیرمستقیم بوده است. شانگهای در سال ۲۰۰۱ تا ۲۰۱۰ دچار ۲ میلیارد دلار خسارت ناشی از فرونشست شده است.
در بانکوک نیز بر اثر فرونشست خسارت‌های فراوانی به زیرساخت‌هایی مانند جاده‌ها، پیاده‌روها، زیرساخت‌های زیرزمینی و ساختمان‌های خصوصی، پایه پل‌ها و قطارهای شهری وارد شد. میزان خسارت ناشی از فرونشست در سال ۲۰۰۶ در هلند ۵/۳ میلیارد یورو در سال برآورد شده است. در آمریکا نیز حدود ۳/۴ تا ۷/۸ میلیون نفر در نواحی مرزی و ساحلی تحت‌تاثیر خسارات فرونشست قرار دارند که در همین راستا عملیات ویژه‌ای جهت مقابله و کنترل فرونشست در بیشتر ایالت‌های آن در حال اجراست.
راهکارهای حفاظت از زیرساخت‌ها در مقابل فرونشست
اگرچه تلاش اصلی باید بر مدیریت مصرف و احیای سفره‌های آب زیرزمینی باشد، اما مقاوم‌سازی به‌عنوان یک روش علاج‌بخش میان‌مدت باید در دستور کار قرار گیرد. به بیان دیگر با ایجاد تغییراتی در ساختار خاک یا طراحی زیرساخت‌ها از آسیب و خرابی زیرساخت‌ها جلوگیری کنیم. این دسته از راهکارها شامل همان روش‌های بهسازی زمین به‌وسیله تغییر در خصوصیات و جنس خاک (با مخلوط نمودن مصالح مناسب- اختلاط عمیق و تراکم سطحی یا استفاده از مواد افزودنی) و یا اضافه کردن المان‌های غیرخاکی به خاک (مانند تزریق با فشار بالا، یا ژئوسنتتیک‌ها، ستون‌های شنی، شمع‌های عمیق و ریزشمع‌ها، انکراژ یا میخکوبی، ژئوفوم) است.
همچنین در برخی از راهکارها، تغییر در روند طراحی سازه براساس فرونشست یا اضافه کردن المان‌های تقویتی پیشنهاد می‌شود. از مهمترین روش‌های بهسازی خاک عبارتند از: روش تزریق، روش ﻣﯿﮑﺮوﭘﺎﯾﻞ، روش ﺷﻤﻊﮔﺬاری، روش ﻧﯿﯿﻨﮓ، ﺑﻬﺴﺎزی ﺑﻪ کمک ژئوگرید و ژئوتکستایل، ﺑﻬﺴﺎزی با هدایت و تزریق آب‌های سطحی به داخل زمین و بهسازی پی زیرساخت‌ها و ساختمان‌های در معرض فرونشست.
در ادامه تعدادی از روش‌های پیشنهادی بیان می‌شود که در شرایط مختلف استفاده شده است.
۱ بهسازی خاک به روش تزریق
ﺑﻬﺴﺎزی ﺧﺎک ﺑﻪ روش ﺗﺰرﯾﻖ ﺟﻬﺖ اﻓﺰاﯾﺶ ﻇﺮﻓﯿﺖ ﺑﺎرﺑﺮی ﺧﺎک، اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﺑﺎرﮔﺬاری ﺟﺎﻧﺒﯽ شمع‌ها، جلوگیری از ﻧﺸﺖ آب و ﻧﺸﺴﺖ در ﺳﺎزه ﺑﻪﮐﺎر می‌رود. در اﯾﻦ روش، اﺑﺘﺪا چاله‌هایی ﺑﻪ ﻓﻮاﺻﻞ ﻣﻌﯿﻦ ﺣﻔﺮ ﮐﺮده، ﺳﭙﺲ درون چاله‌ها را ﺑﺎ دوﻏﺎب ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ ﻓﺸﺎر و سرعت‌بالا ﭘﺮ می‌کنند.
در کشورهایی مانند چین با استفاده از روباره تولیدشده در منطقه، دوغاب تهیه و با فشار بالا به داخل گمانه تزریق می‌شود که باعث ایجاد ستون‌های قوی می‌شود. با پر شدن فضای خالی یک لایه سخت میانی به‌وجود آمده و ناحیه ایزوله و محافظت‌‌شده ایجاد می‌شود که باعث کاهش نرخ فرونشست و حفظ زیرساخت‌های منطقه می‌شود. اﯾﻦ روش، ﭘﺮﻫﺰﯾﻨﻪ ﺑﻮده و در ﻣﻮاﻗﻊ ﺧﺎص ﺑﻪ ﮐﺎر می‌رود و ﺑﻪ ﭼﻬﺎر دﺳﺘﻪ ﺗﺰرﯾﻖ ﺗﺮاﮐﻤﯽ در ﺧﺎک، ﺗﺰرﯾﻖ ﻧﻔﻮذی در ﺧﺎک، ﺗﺰرﯾﻖ ﺟﺖ در ﺧﺎک و ﺗﺰرﯾﻖ ﺷﮑﺴﺖ ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ در ﺧﺎک ﺗﻘﺴﯿﻢ می‌شوند.
۲ بهسازی خطوط انتقال گاز
در این روش، نگهداری و بررسی‌های دوره‌ای برای کنترل فرونشست و اندازه‌گیری آن پیشنهاد شده است. همچنین مقادیر آنالیز المان محدود نشان داده که هنگام فرونشست، لوله‌ها وارد تغییر شکل پلاستیک می‌شوند. اگرچه لوله‌ها کارایی خود را حفظ می‌کنند، اما بررسی دقیق‌تر تاثیر نگهداری‌های دوره‌ای و کنترل دوره‌ای تنش‌های وارده بر لوله بر کاهش تغییر شکل پلاستیک آن در اثر فرونشست پیشنهاد شده است.
۳ بهسازی فرونشست با انحراف مسیر آب
پکن کلانشهری است که با کمبود جدی منابع آب همراه است و سرانه منابع آبی ۸/۱ سرانه ملی چین است و دو‌سوم منابع آبی آن از آب‌های زیرزمینی تامین می‌شود. به همین علت بر خلاف سایر نقاط چین که فرونشست عمدتا در اثر استخراج معادن ایجاد شده، برداشت منابع آب زیرزمینی از عمده دلایل فرونشست در پکن است که طی سال‌ها با یک روند افزایشی در حال توسعه بود. در نهایت با اجرای طرح انحراف آب از جنوب به شمال، میزان استخراج آب‌های زیرزمینی تغییر پیدا کرد و باعث کاهش نرخ فرونشست شد.
۴ استفاده از شمع برای بهسازی خطوط راه‌آهن
یکی از راه‌های کنترل فرونشست در خطوط راه‌آهن بریتانیا، ساخت یک راه انحرافی به طول ۸/۱کیلومتر بود که روی شمع‌های بتنی ساخته شود. با توجه به نتایج مدل‌سازی، اثر پارامترها نیز بررسی شد. یکی از نتایج قابل توجه مدل‌سازی اثر منفی افزایش سطح آب زیرزمینی بر ناپایداری شرایط فعلی بود.
۵ کاهش نشست پایه پل با تزریق مصالح مناسب (رزین)
براساس بررسی‌های انجام شده، مراحل و میزان نشست پایه‌های پل مشخص شد و جهت کنترل و علاج‌بخشی فرونشست در پایه‌های پل از طریق تزریق آب به آبخوان‌ها پیشنهادهایی ارائه شده است.
۶ مقاوم‌سازی خطوط لوله انتقال آب یا گاز در برابر فرونشست
برای کاهش اثر فرونشست بر لوله‌ها در جابه‌جایی افقی لوله‌های باریک، کافی است حداقل نصف بالای مسیر لوله‌ها پر نشود و اجازه حرکت کوتاهی را به لوله بدهد، اما در لوله‌های بزرگ انتقال آب یا گاز لازم است در چاله خط لوله، آب ریخته شود، زیرا آب باعث کاهش اصطکاک خاک و لوله خواهد شد. برای جلوگیری از آسیب رسیدن به لوله‌ها در اثر نشست زیاد در راستای قائم، باید لوله‌ها با مقداری فاصله از سطح (رواداری ۵/۲ الی ۵ سانتیمتر) اجرا شود.
۷ بهسازی پی ساختمان‌ها در برابر فرونشست
فاخر و همکاران در سال ۱۴۰۰ برای حفاظت از ساختمان‌های موجود در مناطق دارای فرونشست و همچنین طراحی پی ساختمان‌های جدید روشی را مبتنی‌بر ریسک ارائه دادند. در نتایج این تحقیقات پیشنهاد شده است که در مناطق دارای فرونشست تا زمانی که آیین‌نامه‌ای برای طراحی پی در دسترس نیست باید فرونشست مجاز برمبنای بررسی محلی تعیین شود.
در طراحی و انتخاب پی در مناطق دارای فرونشست توصیه شده که پی منفرد به کار نرود و برای ابعاد بیش از ۲۰ متر از درز جدایی استفاده شود، همچنین در مناطق با احتمال شکاف از پی عمیق استفاده شود. به‌طور کلی در متغیرهای ژئوتکنیکی عدم قطعیت‌های مختلفی وجود دارد، اما مهمترین متغیر نامطمئن در طراحی پی در مناطق دارای فرونشست، میزان مصرف آب زیرزمینی در یک منطقه و تغییرات تراز آب زیرزمینی در آینده است، به همین دلیل طراحی پی براساس ریسک توصیه شده است.
اداره کل بنیاد مسکن انقلاب اسلامی استان اصفهان در سال ۱۴۰۰ مطالعات موردی روی نواحی با خطر بالای فرونشست در این استان انجام داده‌اند که در گزارش نهایی موارد زیر را برای طراحی و اجرای فونداسیون ساختمان به‌عنوان زیرسازه مهمترین بخش ساختمان در مواجهه با پدیده فرونشست، ارائه داده‌اند.
با شناسایی حوزه‌های فرونشست و تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی که به‌صورت دوره‌ای به‌روزرسانی می‌شوند، ترجیحا این مناطق به‌عنوان پهنه‌های ممنوعه توسعه و ساخت اعلام شود. حتی‌الامکان در طرح‌های توسعه شهری و ملی از احداث سازه‌های مهم و دارای اهمیت بالا در مناطق با احتمال فرونشست زیاد خودداری شود.
استفاده از سیستم‌های ساختمانی و با جزئیات اجرایی جهت سبک‌سازی سازه بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.
در مناطق با احتمال خطر بالای فرونشست و مشاهده سوابق این پدیده، حتی‌الامکان از احداث ساختمان‌های بلندمرتبه با تعداد طبقات زیاد اجتناب شود.
از به‌کارگیری پی‌های منفرد با شناژ پرهیز شود و از پی‌های نواری دوطرفه در کلیه مناطق به‌جز شهرها یا روستاهای با سابقه فرونشست که در آنها توصیه بر طراحی پی گسترده با صلبیت کافی است، حداقل استفاده شود.
ضمن شناسایی خاک‌های مساله‌دار از جمله خاک‌های واگرا، رم‌بنده و حساس به آب‌شستگی، با اتخاذ تدابیر لازم از تشدید مخاطرات ژئوتکنیکی جلوگیری به‌عمل آید.
برای افزایش صلبیت روسازی حتی‌الامکان از به‌کارگیری سیستم صرفا قاب خمشی در اسکلت صرف‌نظر شده و از سیستم‌های ترکیبی و با دیوارهای باربر استفاده شده و تعداد ستون‌ها افزایش یابد.
در ساختمان‌های دارای طبقات زیرزمین حتی در صورت وجود یک طبقه مدفون، می‌توان جهت افزایش صلبیت سازه از دیوارهای حائل محیطی استفاده کرد.
درز انقطاع با فواصل مناسب جهت جابه‌جایی هر یک از بخش‌های ساختمان‌های با پلان بزرگ تعبیه شود.
۸ استفاده از بتن یا مصالح متخلخل در پیاده‌روها و خیابان‌ها جهت هدایت آب‌های سطحی
به‌منظور هدایت نزولات جوی و جلوگیری از هدررفت و خروج آنها از منطقه، استفاده از مصالح با درصد تخلخل بالا مانند بتن‌های متخلخل یا آسفالت متخلخل در اجرای پیاده‌رو یا خیابان‌های شهری در کشورهای پیشرفته درحال گسترش است. به کمک این روش می‌توان روان‌آب‌های سطحی و حتی فاضلاب‌های خاکستری را جمع‌آوری و در محل‌های مورد نظر به لایه‌های زیرین خاک تزریق کرد.
۹ استفاده از ژئوگرید در لایه‌بندی بستر و روسازی
به‌منظور جلوگیری از نشست در جاده‌ها، باند فرودگاه، خطوط راه‌آهن و پی‌های گسترده و سطحی از ژئوگریدها در لایه‌بندی بستر و روسازی راه‌ها و پی‌ها استفاده می‌شود.
۱۰ استفاده از مصالح نوین مانند باکتری‌ها و رزین‌ها برای تزریق و استحکام‌بخشی بستر زیرساخت‌ها
فناوری‌های پیشرفته، غیرتهاجمی و مقرون‌به‌صرفه هستند و بهره‌برداری کامل از جاده یا پل را می‌توان به کمک آنها در طول پایدارسازی حفظ کرد. عملیات بهسازی را می‌توان در طول شب و در صورت نیاز بین ساعات شلوغی ترافیک انجام داد. همچنین وسایل نقلیه می‌توانند بلافاصله روی ناحیه اصلاح‌شده حرکت کنند. این روش تثبیت نیازی به حفاری ندارد و عملیات بهسازی را می‌توان در زمان کوتاهی انجام داد.
در آمریکا از این روش برای جبران نشست تا میزان ۳/۱ متر استفاده شده است. از تزریق رزین‌های ویژه می‌توان برای بهسازی و جبران نشست در خطوط راه‌آهن، شمع‌ها، زیرساخت فرودگاه‌ها، تراز کردن سریع دال‌ها، پایه پست‌های انتقال برق و غیره استفاده کرد. همچنین می‌توان لوله‌های زیرزمینی مدفون در زمین را که تحت تاثیر آسیب‌های ناشی از فرونشست قرار گرفته‌اند، بهسازی کرد.
MICP یک روش نوآورانه و امیدوارکننده برای بهبود زمین است که از فاز باکتریایی خاک برای رسوب کلسیم در محل استفاده می‌کند. فرآیند هیدرولیز شامل هیدرولیز اوره در حضور آنزیم اوره است که از طریق باکتری‌های بومی تولیدکننده اوره موجود در خاک ترشح می‌شود.
- 15
- 2
