عمليات تزريق حدود دويست سال قبل توسط يک مهندس فرانسوي آغاز شده و با وسايل بسيار مقدماتي انجام­گرديد. از آن زمان به طور پيوسته تکميل­تر شده و گسترش­يافته و امروزه به عنوان يک روش استاندارد در مهندسي در آمده­است.

تزريق روشي است که توسط آن ماده تزريق به خلل و فرج، درز و شکاف و يا حفره های تشکيلات سنگي و خاکي تزريق شده و موجب بهبود مشخصات تشکيلات مي­گردد. به طوري که در اثر آن نفوذپذيري لايه ­ها کم، مقاومت لايه­ها زياد و تغييرات شکل پذيري آنها کم مي­شود. براي اين منظور گمانه­هايي حفر شده، سپس ماده تزريق با فشار در تشکيلات تزريق مي­گردد تا فضاي خالي اطراف مقطع تزريق شده پر و شرايط مورد نياز طراحي به وجود آيد.

کاربردها:

- کاهش نفوذپذيري تشکيلات واقع در زير پي سازه هاي آبي براي کنترل تراوش و کاهش آب مخزن

- کنترل نيروي زير فشار (Uplift) سازه يا جلوگيري از خطر فرسايش پي.

- افزايش مقاومت مصالح زير پي سازه­هاي سنگين و يا کاهش تغيير شکل پذيري مصالح شالوده.

- ارتباط عناصر ساختماني مجزا در يک سازه همگن به کمک تزريق

- پر نمودن حفره­هاي بين سنگي و پوشش تونل­ها

- بالا آوردن و قائم نمودن ساختمان­ها و سازه­هاي مايل.

- نوسازي و تقويت ساختمان­هاي تاريخي آسيب ديده.

تزریق تماسی

هدف از انجام اين نوع تزريق برداشتن فاصله و پر نمودن شکاف بين سازه و شالوده آن مي­باشد. به نحوي که اين دو بتوانند به صورت يک واحد ساختماني عمل نمايند. در تزريق تماسي تنها درزه­هايي مد نظر هستند که در ضخامتي از سنگ بين 5/0 تا يک متر وجود دارند.

تزريق با ايجاد شکاف

هدف از انجام اين نوع تزريق، افزايش خواص فيزيکي و مکانيکي خاک پي سازه­ها مي­باشد. در اين روش آميزه تزريق با فشار زياد در خاک شالوده تزريق مي­شود. فشار زياد باعث ايجاد شکاف در خاک شده که با آميزه تزريق پر مي­شود و باعث افزايش مقاومت آن مي­گردد.

تزریق با فشار بالا

تزریق با فشار بالا

تزريق با فشار بالا در سنگ­هاي ضعيف و نيز در انواع آبرفت (­ريز تا درشت­دانه) قابل استفاده­است. بافت سنگ ­ضعيف يا خاك بعد از متلاشي ­شدن با سيمان مخلوط شده (­يا سيمان جايگزين آن مي­شود) و مخلوط خاك- سيمان به صورت ستون (ديواره يا قطاعي) در محل باقي مي‌ماند.

در اين روش هم پارامترهاي مقاومتي بهبود مي­يابند و هم با اجراي پيوسته آن مي­توان ديوار آب­بند ايجاد نمود.

انواع سامانه­ هاي تزريق با فشار بالا

سامانه­هاي تزريق با فشار بالا به سه دسته تك مرحله­اي، دو مرحله­اي و سه مرحله­اي تقسيم مي­شوند.

روش اجرا به طور خلاصه براي سامانه تك مرحله‌اي بدين ترتيب است كه ابتدا گمانه­اي با عمق مورد نياز حفر مي­شود، سپس دستگاه تزريق با فشار بالا (JG) به محل گمانه منتقل شده و راد تزريق تا عمق انتهاي گمانه فرستاده مي­شود (امکان اجراي حفاري با خود دستگاه تزريق نيز در بعضي شرايط وجوددارد). دوغاب سيمان (­يا سيمان – بنتونيت) با استفاده از پمپ ويژه با فشار بالا (بين 30 تا 50 مگاپاسكال) به رادهاي تزريق هدايت شده و در عين حال سرعت دوران و بالا آمدن راد تنظيم مي­شود. دوغاب سيمان از انتهاي راد و از داخل دو افشاننده (نازل) به بيرون پمپ مي­شود.

فشار بالاي تزريق و قطر كم افشاننده انرژي تخريبي فراواني به دوغاب مي­دهد به طوري كه با حركت دوراني و رو به بالاي راد تزريق به مرور خاك اطراف گمانه متلاشي شده و با دوغاب سيمان مخلوط مي­شود. بدين ترتيب و به مرور از پايين به بالا ستوني از مخلوط خاك و سيمان تشكيل مي­گردد.

در سيستم دو مرحله­اي علاوه بر دوغاب، از هواي فشرده نيز جهت كمك به تخـريب و خروج مـواد زائد استفاده مي­شود. در سيستم سه مرحله­اي عامل مهم ديگري نيز كه آب با فشار بالا است به سامــانه مربوطه اضــافه مي­شود (فشار بين 30 تا50 مگاپاسكال).

اجراي هر تک ستون به­ صورت مقطع دايره کامل، نيم دايره يا قطاعي امکان­پذير است. معمولاً بيشتـرين قطر ستون­ها از سامانه سه مرحله­اي و بيشترين مقاومت از سامانه تك مرحله­اي به دست مي­آيد. تنظـيم پارامـترها از قـبيل سرعت­هاي چرخش و بالا آمدن راد تزريق، عيار سيمــان در دوغــاب، عيار بنتونيت (­براي شرايط آب­بندي)، مقادير فشارهاي آب، هوا و دوغاب به همراه دبي­هاي مربوطه، قطر افشاننده­ها و … همگي با توجه به پارامترهاي هدف و شرايط و بافت خاك بكر محل به همراه نيازهاي طرح تعيين مي­شوند. دامنه گسترده­اي از مقاومت­هاي 5/1 تا 30 مگاپاسكال براساس شرايط خاک، سامانه مورد استفاده و آنچه در طراحي مورد نياز باشد قابل دسترسي است.

قطر ستون­ها بسته به بافت خاك از 4/0 تا 3 متر متغير است (در خاك­هاي ريز­دانه معمولاً در شرايط مساوي قطـرهاي كـمتر حـاصل مي­شـود). پس از اجـرا، نفوذپذيري­هاي بين 4-10 تا 6-10 سانتي­متر بر ثانيه بسته به دانه­بندي خاک مورد انتظار است.

کنترل کيفيت

کنترل کيفيت ستون­هاي اجرا شده به چند طريق صورت مي­پذيرد. در ساختگاه­هايي که امکان کندن خاک اطراف ستون وجود دارد، با برداشت خاک اطراف ستون، قطر، يکپارچگي، بافت خاک – سيمان و ساير موارد به صورت عيني کنترل مي­شود.

اخذ نمونه مونوليت نيز بعضي مواقع در اين مرحله امکان پذير است (با توجه به دانه­بندي خاک – سيمان) که امکان ارسال به آزمايشگاه، اخذ مغزه از نمونه و انجام آزمايش بر روي آن وجود دارد.

تزریق درزه ای

هدف از انجام تزريق درزه­اي برقراري ارتباط عناصر ساختماني مجزا در يک سازه همگن مانند سدهاي بتني وزني و يا سد قوسي مي­باشد. در اين حال در هـر مرحله از بـتن­ريـزي لـوله­هايي در سـازه بتـني نصـب مي­گردند که با تزريق آميزه تزريق از طريق اين لوله­ها ارتباط هر مرحله از بتن­ريزي با مراحل بعدي برقرار مي­گردد.

تزریق شیمایی

هدف از انجام اين نوع عمليات آب­بندي کامل مصالح آبرفتي و کاهش نفوذپذيري پي مورد نظر مي­باشد. از تزريق شيميايي معمولاً در عمليات تزريق چند مرحله­اي و به عنوان مرحله ثانويه استفاده مي­شود. در آب­بندي شالوده­هاي آبرفتي، معمولا ابتدا تزريق سيمان انجام مي شود، سپس با توجه به مشخصات سيمان تزريق شده و مصالح موجود از تزريق مواد شيميايي خاص براي آب بندي کامل استفاده مي­گردد.

تزریق تحکیمی

هدف از انجام تزريق تحکيمي، بهبود بخشيدن و يکنواخت نمودن خواص دگرشکلي سنگ­هاي سستي است که در زير شالوده واقع بوده و يا بر اثر انفجارهايي که به منظور گودبرداري و حفاري تونل­ها انجام شده، سست گرديده است. عمق تزريق تحکيمي به خواص سنگ، ابـعاد سازه و فـشاري که به وسـيله سـازه به آن وارد مي­شود، بستگي دارد.

تزریق تراکمی

هدف از انجام اين نوع تزريق متراکم نمودن و تغيير مکان خاک شالوده در اثر آميزه تزريق و فشار اعمال شده مي باشد. در اين روش آميزه تزريق شده تحت فشار مي­تواند در زمين نفـوذ کرده و با کاهـش تخـلخل، خاک­هاي ضعيف را تحت فشار قرار دهد و يا سطح زمين يا پي را بالا آورد و يا اينکه اين دو مکانيسم به طور هم زمان و با نسبت­هاي متفاوت انجام شود.