ژئوتکستایل, ژئوممبران

عایق بندی سد ها

عایق بندی سد

کاربرد ژئوممبران در سد سازی

از ورق های ژئوممبران برای ارائه، تقویت یا عایق بندی سدها از سال ۱۹۵۹ استفاده می‌شود. در ساخت‌وسازهای جدید، این ورق ها روی سدهای خاکی، سدهای بتن غلتکی (RCC)، و سد‌های موقتی نصب می‌شوند، در حالی که در ترمیم‌ها، روی انواع سدها استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها می‌توانند به عنوان یک پوشش کامل، یا برای پوشاندن قسمت‌هایی از سد که احتمال نفوذ بیشتری دارد نصب شوند. یا به عنوان یک مانع آب بیرونی در درزهای اطراف و عمودی و در درزهای انقباض نصب می‌شوند. این سیستم‌ها ممکن است در معرض آب مخزن قرار گیرند یا توسط یک لایه بالاست پوشانده شوند. عایق بندی با استفاده از ورق ژئوممبران برای تمامی نواحه میتوانید از نشت آب جلوگیری کند. مانع آبی ژئوممبران، یک راه‌حل پایدار از نظر فنی و اقتصادی مقرون به صرفه است. در ادامه در مورد طراحی راه‌حل‌های پیشرفته، مزایای فنی و اقتصادی، جنبه‌های نصب، عملکرد، و ارجاعات، با نمونه‌های مهم از تمام گزینه‌های موجود می‌پردازد. 

مزیت استفاده از ژئوممبران در عایق بندی سد ها

جلوگیری یا کاهش نفوذ آب از مخزن برای سد ها بسیار مهم است، زیرا با گذشت زمان، نشت مداوم می‌تواند باعث انحراف سد از شرایط طراحی شده و در نهایت به خطر افتادن یکپارچگی آن شود. برای اطمینان از عملیات ایمن در طول عمر مفید خود، سدها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که بومی ضدآب باشند یا دارای مانع آبی بالادستی یا داخلی باشند.

در سال ۱۹۵۹، برای اولین بار مواد ضدآب مصنوعی در سدها به جای موانع آبی سنتی مانند بتن یا رس مورد استفاده قرار گرفتند. با چند استثناء (ژئوتکستایل‌های آغشته شده در محل با قیر)، این مواد مصنوعی به صورت ورق‌های نازک، مداوم و انعطاف‌پذیر در کارخانه تولید می‌شوند. در سال ۱۹۷۷، دکتر جی. پی. ژیرو پیشنهاد داد که آنها را "ژئوممبران" نام گذاری کنند، که این اصطلاح از آن زمان به طور بین‌المللی پذیرفته شده است. زمانی که در سدها نصب می‌شوند، ضخامت ژئوممبران‌ها بین ۲ تا ۳.۵-۴ میلی‌متر است.

انواع ژئوممبران برای عایق بندی دیواره سد ها

انواع مختلفی از ژئوممبران‌ها موجود هستند، با خصوصیات و رفتار متفاوت، بسته به اجزای تشکیل‌دهنده، فرمولاسیون، و نوع تقویت‌کننده که کمیسیون بین‌المللی سدهای بزرگ (ICOLD) به طور گسترده‌ای به این مسائل پرداخته است. همچنین اطلاعاتی در مورد تعداد، نوع و سال‌های نصب برای انواع مختلف ژئوممبران‌های مورد استفاده در سدها ارائه داده است. ژئوممبران‌های پلی‌وینیل کلراید پلاستیسایز شده (PVC) به طور قابل توجهی بیشترین کاربرد را در سدها داشته‌اند. در اکثر کاربردها، ژئوممبران PVC به ژئوتکستایل نبافته در تولید حرارتی متصل می‌شود تا یک "ژئوممبران مرکب" تشکیل دهد، که به طور گسترده اما نادرست به عنوان "ژئوکامپوزیت" شناخته می‌شود. اگرچه اصطلاح "ژئوکامپوزیت" یک اصطلاح عمومی است که نشان‌دهنده یک ژئوسنتتیک مرکب از دو ماده مختلف است، که لزوماً شامل یک ژئوممبران نمی‌شود، 

ژئوکامپوزیت‌ها و ژئوممبران‌های PVC به دلیل رفتار کششی مطلوب و مقاومت در برابر سوراخ شدن در میان انواع دیگر ژئوممبران‌ها برای سدها ترجیح داده می‌شوند. به‌ویژه، زمانی که صحبت از مقاومت در برابر ته‌نشینی‌های دیفرانسیل می‌شود، مطالعه‌ای توسط ژیرو و سودرمن نشان داده است که ترکیب مناسب قدرت کششی و کرنش ضروری است. این ترکیب بهینه به شکل منحنی تنش-کرنش ژئوممبران بستگی دارد، که باید رفتاری یکنواخت نشان دهد و به احتمال زیاد بدون قله ایجاد کند، مدولز(modulus) کم و ظرفیت انبساط بزرگ داشته باشد. قابلیت یک ژئوممبران برای مقاومت در برابر ته‌نشینی‌های دیفرانسیل را می‌توان از نظر کو-انرژی، یک معیار تعریف شده توسط ژیرو ، اندازه‌گیری کرد. کو-انرژی توانایی یک ژئوممبران را برای تحمل ترکیبی از تنش و کرنش نشان می‌دهد، که می‌تواند نمایانگر یک رخداد در میدان از ته‌نشینی‌های دیفرانسیل باشد. کو-انرژی با مساحت بین منحنی تنش-کرنش و محور تنش (یعنی محور عمودی) تعیین می‌شود و به صورت انرژی به ازای هر واحد مساحت ژئوممبران بیان می‌شود. هرچه مساحت بیشتر باشد، توانایی بیشتری برای مقاومت در برابر ته‌نشینی‌های دیفرانسیل وجود دارد. شکل ۱ تعریف کو-انرژی را در بخش افزایشی یکنواخت منحنی تنش-کرنش دو ژئوممبران در نظر گرفته شده نشان می‌دهد: یک ژئوکامپوزیت SIBELON به ضخامت ۳ میلی‌متر (ژئوممبران PVC SIBELON حرارتی به یک ژئوتکستایل غیر بافته متصل شده)، تا تنش شکست ژئوتکستایل، و یک ژئوممبران پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) به ضخامت ۳ میلی‌متر، تا نقطه خاصیت ایجاد شده.

عایق بندی سد

شکل ۱.

مقایسه کو-انرژی یک ژئوممبران پلی‌اتیلن با چگالی بالا به ضخامت ۳ میلی‌متر - ناحیه تاریک‌تر - و ژئوکامپوزیت SIBELON CNT 4400 (ژئوممبران PVC SIBELON به ضخامت ۳ میلی‌متر که حرارتی به یک ژئوتکستایل غیر بافته با 500 گرم بر مترمربع در طول تولید متصل شده) - ناحیه قرمز.

شکل ۱ به وضوح نشان می‌دهد که حداکثر کو-انرژی مجاز مرتبط با ژئوکامپوزیت SIBELON به طور قابل توجهی بیشتر از کو-انرژی مرتبط با ژئوممبران پلی‌اتیلن با چگالی بالا است. به عبارت دیگر، ضریب ایمنی نسبت به یک ته‌نشینی دیفرانسیل پتانسیلی برای یک ژئوکامپوزیت SIBELON به مراتب بالاتر از یک ژئوممبران پلی‌اتیلن با چگالی بالا است. مهم است بدانیم که ضخامت متفاوتی از ژئوممبران نتیجه متفاوتی را تولید نمی‌کند.

عملکرد موفق یک سیستم ژئوممبران به ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی ژئوممبران بستگی دارد، اما همچنین به طراحی و کیفیت نصب نیز بستگی دارد. بخش‌های زیر، مرور به‌روز انواع مختلف برنامه‌های کاربردی در ساخت‌وسازهای جدید و ترمیمی را ارائه می‌دهد.

۲. ملاحظات طراحی

طراحی یک سیستم ژئوممبران به‌طور مستقیم به ویژگی‌های سد و محیط آن مربوط است. علاوه بر شایستگی‌های خاص مربوط به ژئوممبران‌ها، طراح سیستم ژئوممبران باید دانش و فهم کاملی از رفتار سد و بارهایی که بر ژئوممبران عمل خواهند کرد را دارا باشد  و احتمالاً در همکاری با طراح سد در صورت ساخت‌وسازهای جدید و با مالک در صورت ترمیم کار کند.

بارهای "محیطی"، مانند تابش فرابنفش، حمله شیمیایی توسط مواد محلول در آب مخزن یا توسط گیاهان و جانوران، و ویرانگری، بر انتخاب نوع، ضخامت و تقویت ژئوممبران تأثیر می‌گذارند و تا حدی انتخاب اینکه ژئوممبران را انکار کنیم یا آن را پوشش دهیم. بارهای مکانیکی پایه‌ای برای محاسبه سیستم مهار شناوری هستند که به دور نوع و ضخامت ژئوممبران انتخاب شده تأثیر می‌گذارد.

عایق بندی سد ها

شکل ۲. نمایش تصویری از یک ژئوممبران بلند شده (از ژیرو، ۱۹۹۵ و ۱۹۹۷). بر اساس طرح شکل ۲، با توجه به L طول ژئوممبران بی‌شکل (ژئوممبران قبل از بلند شدن) بین نقاط مهار A و B، و ۲θ زاویه قوس ژئوممبران شکسته (ژئوممبران پس از بلند شدن)، معادلات برای تخمین نیروی Se که بر روی یک واحد عرضی از روکش بین دو نقطه مهار مجاور اعمال می‌شود، جابجایی و کشش تجربه شده توسط روکش ژئوممبران و تنش‌های عمودی و موازی ناشی از بارهای اعمال شده به نقاط مهار مورد استفاده است.

زمانی که سیستم‌های مهار صورت برای سدهای واقع در مناطق بسیار زلزله‌ای طراحی می‌شود، بدترین حالت ممکن می‌تواند رویداد زلزله بیشینه مورد انتظار باشد که باعث باز شدن/گسترش یک شکاف هنگامی که مخزن پر است، و فشار آب باعث بلند شدن ژئوممبران از تنظیمات اولیه "پشتیبانی شده" آن به یک تنظیمات شکسته می‌شود، که باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که تنش‌های موجود در ژئوممبران در حدود مقبول باقی می‌مانند. یک رویکرد استفاده شده توسط طراحان سیستم‌های ژئوممبران، پدیده شکستگی ناشی از فشار آب را به پدیده شکستگی ناشی از آپلیفت باد مشابه می‌کند. این همان رویکردی است که برای اطمینان از قابلیت مقاومت در مقابل جابجایی در انتقال بین بلوک‌های یکپارچه در سدهای RCC و در نقاط محیطی و نقاط عمودی بین تیغه‌های سطح در سده‌های CFRD استفاده می‌شود.

یک مؤلفه دیگر بسیار حیاتی، مهره‌های محیطی است که باید ضدآبی بوده و در برابر فشار آب اعمال شده، تحت هر شرایط کاری، مقاومت خود را حفظ کند. روش‌هایی برای اطمینان از ضدآبی بودن مهره‌های محیطی در شرایط استاتیک در آزمایشگاه و در میدان موجود است. در صورتی که منطقه مهره قابلیت ته‌نشینی‌های دیفرانسیل (به عبارت دیگر، در شرایط پویا) را داشته باشد. زیرا تا کنون یک آزمون برای اطمینان از ضدآبی بودن در شرایط پویا توسعه داده نشده است، طراحی باید از روش‌های محاسبات موجود استفاده کند تا اطمینان حاصل شود که مهره با رویداد مورد انتظار سازگار است و ژئوممبران قادر به پل کردن ته‌نشینی‌های دیفرانسیل بدون تحمل تغییرات و تنش‌های اولیه ناشی از آن، بلکه تنها تغییرات و تنش‌های ناشی از فشار هیدرواستاتیک باشد. برای تحلیل بهتر این که ژئوممبران کدام موارد را بهتر انجام می‌دهد، مفهوم کو-انرژی می‌تواند استفاده شود، همانطور که در بخش ۱ ذکر شده است.

مهره‌های محیطی از نوع توکار نیاز به رویکرد متفاوتی دارند: ضدآبی بودن مهره نمی‌تواند تایید یا محاسبه شود و باید بر روی سواد مهندسی طراح برای ابعاد‌دهی مهره و بر روی تجربه، صنعت و روش‌های کنترل کیفیت نصب‌کننده برای انجام مهره صحیح تکیه کند. برای دستیابی به یک مانع ضدآبی، در صورت استفاده از یک گودال پر شده با مواد با نفوذپذیری پایین (برای مثال، خاک گلی) لازم است که حفاری، پر کردن و فشرده‌سازی درستی از گودال انجام شود، در حالی که در صورت استفاده از یک شکاف پر شده با رزین ضدآب، آزمون برای خروج، و کنترل پر کردن درست شکاف و پلیمریزه درست رزین، لازم خواهد بود.

۲.۲. ژئوممبران‌های پوشش دهنده

ژئوممبران‌های کاملاً پوشیده به طور نظری از بارهای محیطی محافظت می‌شوند، به استثنای حمله‌های شیمیایی. برای ژئوممبران‌های پوشش دهنده جزئی، به طور کلی به دلایل زیبایی یا برای محافظت در برابر افتادن سنگ‌ها در انتهای جاده‌ها یا ویرانگری در مناطق قابل دسترس انتخاب می‌شوند، ممکن است نیاز به یک سیستم مهار صورت باشد که ژئوممبران به اثر باد معرض است، بسته به میزان منطقه برخوردار از پوشش و سرعت باد.

نوع و ضخامت لایه پوشش، که بستگی به نوع سد دارد، در بخش ۳ بحث می‌شود. طراحی باید عملیات آپلیفت را در نظر بگیرد و در مورد سد‌های کمپوست، بارهای سوراخ شدنی که توسط لایه پوشش اعمال می‌شوند و پایداری لغزشی سیستم کل پوشش، مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای مهره‌های محیطی، ملاحظاتی که برای سیستم‌های انکار شده ارائه شده است به طور کلی مربوط می‌شود.

۳. کاربردهای عایق سد ها

بخش‌های ۳.۱ تا ۳.۳ به آب‌بندی دسته‌های مختلف سدها می‌پردازند. از آنجا که مفاهیم و اجزا به طور اساسی یکسان هستند، آنچه در اینجا برای آب‌بندی کامل صورت می‌پذیرد، همچنین برای آب‌بندی قسمت‌هایی از سد که نشت مورد انتظار/تجربه می‌شود، صدق می‌کند. بخش ۳.۴ به آب‌بندی انشعاب‌ها پرداخته و بخش ۳.۵ یک راه‌حل ویژه برای قرارگیری زیر آب را بررسی می‌کند.

ورق های ژئوممبران بهترین فناوری آب‌بندی پایدار برای سدها هستند: برای همه انواع کاربردها، اجزا حجم کم و سبک وزن دارند و نصب آن‌ها نیاز به تجهیزات سنگین ندارد. بنابراین برای سازماندهی محل کار، ساخت و ساز یا کارخانه‌های پردازش مواد، نیازی به مساحت‌های بزرگ نیست. محیط و جوامع تحت تأثیر حفاری‌ها یا حمل و نقل سنگین قرار نخواهند گرفت و حمل و نقل به مناطق دوردستی که قابل دسترسی با وسایل نقلیه نیستند، حتی با هلیکوپتر به هزینه‌های پایدار امکان‌پذیر خواهد بود. از آنجا که نصب سریع است و می‌تواند تقریباً در هر شرایط آب و هوایی انجام شود، پروژه، سده به بهره‌برداری درآید و محل به شرایط نهایی مشخص شده خود بازگردانده خواهد شد. یا در صورت ترمیم، در زمان‌های کوتاهتر به شرایط اولیه خود بازگردانده خواهد شد.

۳.۱ سدهای RCC در سدهای جدید RCC، ژئوممبران‌ها به عنوان یک عایق برای سدها با استفاده از مخلوط RCC با محتوای کمانی اتخاذ می‌شوند، با فرض اینکه RCC پایداری را فراهم می‌کند. ژئوممبران قرار داده شده در سطح بالادست به طور دائمی عایق بودن  را به مواد RCC بالادست، به اتصالات لایه‌ها و اتصالات ساختمانی و هرگونه شکاف‌های حرارتی یا شکاف‌هایی که ممکن است به دلایل دیگر ایجاد شود، ارائه می‌دهد. با این فلسفه جداسازی وظیفه استاتیک از وظیفه آب بندی، محتوای سیمانی کاهش می‌یابد، پوزولان و خاک پرنده حتی حذف می‌شوند، و الزامات برای قرار دادن و کنترل کیفیت بدنه RCC به طور کلی می‌تواند شل شود. کاهش محتوای سیمان منجر به کاهش تولید حرارت هیدراتاسیون می‌شود، بنابراین نیاز به کنترل دما با دستگاه‌های خنک کننده گران قیمت کاهش می‌یابد. GEVC (بتن لرزان تقویت شده با گروت) یا GE-RCC (بتن لرزان تقویت شده با گروت) یا CVC (بتن لرزان معمولی) در سطح بالادست می‌توانند از طراحی حذف شوند. لذا پردازش اتصالات افقی یا مخلوط تخته‌بندی روی نواحی سطح لایه را می‌توان کاهش داد. بنابراین امکان قرار دادن یک مخلوط RCC بر روی کل مقطع سده بدون مشکلاتی که ناشی از قرار دادن مخلوط تخته‌بندی/CVC است، وجود دارد. درمان اتصالات لایه هنوز ممکن است لازم باشد اما تنها برای استحکام برشی و پایداری سد. واتراستاپ‌های عمودی و دفاتر زهکشی همچنین می‌توانند حذف شوند زیرا در آب‌بندی ژئوممبران و سیستم زهکشی کامل صورت گرفته‌اند. مواد محلی که به راحتی در دسترس هستند و سنگ‌های خرد شونده با ویژگی‌های کمتر دقیق می‌توانند برای مخلوط RCC استفاده شوند. و روش‌های ساخت و ساز و QA/QC کمتر دقیق می‌توانند اجرا شوند. نتیجه نهایی این است که هزینه‌های ساخت و زمان ساخت به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، و پر کردن و بهره‌برداری سریع از تسهیلات قابل دستیابی است.

ژئوممبران می‌تواند در سطح بالادست کامل شده و در تماس با آب مخزن قرار داده شود (ژئوممبران بیرونی، اولین پروژه در سال ۱۹۹۰)، یا ژئوممبران می‌تواند در پانل‌های بتن پیش‌ساخته جای داده شود که به عنوان قالب‌های دائمی برای ساخت سد استفاده می‌شود (ژئوممبران پنهان در میان بتن پانل‌ها و RCC، اولین کاربرد در سال ۱۹۸۴).

۳.۱.۱ ژئوممبران بیرونی پایگاه داده‌های کارکردهای ژئوممبران نشان می‌دهد که تنظیمات بیرونی بیشترین فراوانی را در سراسر جهان دارند و در سدهای بسیار بلند مانند Miel I (۱۸۸ متر، کلمبیا)، Balambano (۹۹.۵ متر، اندونزی)، Olivenhain (۹۷ متر، ایالات متحده)، و Susu (۹۰ متر، مالزی) نصب شده‌اند. لایه ژئوممبران باید پایدار و کشیده شده در سطح بالادست نگه داشته شود تا جلوی بلندی بردن آن توسط باد و موج‌ها گرفته شود و چین‌ها و چروک‌ها حداقل شود. سیستم مهار از دو پروفیل استیل ضدزنگ، اولین مورد به شکل یک U است که به سطح بالادست متصل می‌شود، و دومین مورد به شکلی مشابه حرف یونانی اومگا است که در همپوشانی دو ورق ژئوممبران عمودی مجاور نصب می‌شود. به پروفیل U زیرین متصل شده و توسط نوار ژئوممبران کاوری که با حرارت روی لاینر شده‌اند، ضدآب می‌شوند. در پروژه‌های قدیمی، پروفیل U در لایه‌های RCC به هنگام قرار دادن آن‌ها قرار داده شده بود. به طوری که یک جزء از سیستم مهار به زمانی که بدنه سد به پایان رسیده بود، قبلاً در محل بود. با این حال، این روش برخی مشکلاتی داشت، و به تدریج جایگزین شد: از سال ۲۰۰۷ به بعد، پروفیل‌های U به طور کلی پس از اتمام قرار دادن RCC نصب می‌شوند. تاریخچه موردی که در ادامه بحث می‌شود، جزئیات معمول برای مهار چهره، مهار پیریفرال، و سیستم‌های زهکشی و نظارت را بر روی یک پروژه اخیر در یک سد RCC بلند را مورد بحث قرار می‌دهد.

سد Susu در مالزی قسمتی از پروژه هیدرو الکتریک Ulu Jelai است که توسط Tenaga Nasional Berhad (TNB)، بزرگترین ابزار برق در مالزی، برای برآورده کردن افزایش تقاضای برق در ساعات اوج روز طراحی شده است. سد RCC Susu، با ارتفاع ۹۰ متر و طول حدود ۵۱۲ متر در سر، با مخلوط RCC با محتوای متوسط-کمانی (۱۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب سیمان و ۸۰ کیلوگرم بر مترمکعب خاک پرنده) و یک ژئوممبران PVC بالادست در بتن‌های پیش‌ساخته جای داده شده به عنوان قالب‌های دائمی برای قرار دادن RCC طراحی شده است (سیستم ژئوممبران پنهان). این راه‌حل ژئوممبران پنهان برای اولین بار در سده Winchester در کنتاکی در سال ۱۹۸۴ استفاده شده بود. بزرگترین مزیت این سیستم ژئوممبران پنهان این است که ژئوممبران به طور دائمی در طول عمر خدماتی خود در برابر آسیب‌های محیطی احتمالی محافظت می‌شود. با این حال، ژئوممبران در طول ساخت به ریسک آسیب‌ها در واقع به عنوان بالاترین ریسک برای صحت ژئوممبران، محافظت نمی‌شود، و پیکربندی بیرونی برخی مزایای اضافی نسبت به پیکربندی پنهان دارد: سیستم زهکشی موثر آن در مرحله طراحی امکان کاهش بلندی بلندی را فراهم می‌کند، و در زمان خدمت، اجازه می‌دهد تا آب نفوذی و آب اشباع پشت لاینر ضدآبی حذف شود، به طوری که سطوح اشباع و فشارها در سد کاهش می‌یابند، با اثرات مفید بر فشارهای بلندی، بر عوامل ایمنی، بر پدیده‌های AAR، و بر ظاهر در سطح بالادست. سیستم زهکشی، از طریق اندازه‌گیری آب زهکشی، امکان نظارت بر عملکرد سیستم آب بندی را به صورت مداوم فراهم می‌کند و می‌تواند با سایر سیستم‌ها (کابل‌های الیاف نوری، اندازه‌گیری‌گرهای فشاری) به منظور بهبود ارزیابی رفتار کلی مانع ژئوممبران همراه باشد. یک لاینر ژئوممبران بیرونی قابل بازرسی، کنترل و در صورت لزوم تعمیرات از آسیب‌های تصادفی، حتی آسیب های احتمالی از جانب آب، در طول عمر خدمت خود است. با توجه به این دیدگاه‌ها، طراحی اصلی به یک سیستم ژئوممبران بیرونی زهکشی تغییر یافت، که این امکان را فراهم کرد که محتوای سیمانی کاهش یابد و خاک پرنده حذف شود.

لاینر ژئوممبران یک ژئوممبران کامپوزیت SIBELONCNT 4400 است، که توسط یک ژئوممبران    3SIBELON میلی‌متری که در طول ساخت با یک ژئوتکستایل پلی پروپیلنی غیر بافته و با سوزن‌گیری تراشه‌ای ۵۰۰ g/m®®۲ گرم گرم شده است، تشکیل شده است. ژئوکامپوزیت به سطح سد از طریق خطوط عمودی سیستم کشش پروفیل‌های استیل ضد زنگ معروف و مورد بحث، در فواصل منظم ۵.۷۰ متری نصب می‌شود؛ مانند همه پروژه‌های اخیر، پروفیل U توسط استخرهای شیمیایی جاسازی شده با عصای فولادی درون زمین فعال می‌شوند. سیستم‌های زهکشی سپس نصب می‌شوند: یک ژئونت زهکشی با انتقال‌پذیری بالا بر روی کل سطح بالادست سد قرار می‌گیرد، و یک باند اضافی از ژیونت، به ارتفاع ۱ متر، در طول بخش های افقی اضافه می‌شود، تا به عنوان یک جمع‌آوری زهکشی عمل کند. لوله‌های تخلیه زهکشی و لوله‌های تهویه هوا ساخته شده‌اند تا به گالری‌های زهکشی در ارتفاعات ۴۷۰ متر بالای سطح دریا و ۵۱۸ متر بالای سطح دریا، و در کرست برسند. در کل ۱۰ بخش زهکشی، ۱۳ لوله زهکشی و ۳۰ لوله تهویه هوا زهکشی ژئونت را در فشار جوی نگه می‌دارند. لاینر ضدآب روی ژئونت قرار داده می‌شود و با پروفیل‌های اومگا محکم شده‌است، همانطور که در شکل ۳ نشان داده شده‌است.

عایق بندی سد ها

شکل 3. سد RCC سوسو. از راست به چپ، پروفیل‌های U عمودی که به سد بسته شده‌اند، ژئونت زه کشی سیاه بین آن‌ها روی صورت بالادست، لاینر ضدآبی که روی ژیونت قرار داده می‌شود، برخی از پروفیل‌های اومگا که ارتکاب موقتی علیه بالابری باد فراهم می‌کنند، و در سمت چپ ترین اومگا پروفیل‌هایی که به طور دائمی بسته شده‌اند. سیستم زهکشی، مانیتورینگ رفتار لاینر ژئوممبران را برای سوسو تشکیل می‌دهد.

سیستم ژئوممبران، که از کرست در ارتفاع ۵۴۷.۹۰ متر از سطح دریا تا سطح اساس گریزکننده است، به سه بخش افقی تقسیم شده است که در ارتفاع ۵۱۹.۰۰ متر از سطح دریا، در ارتفاع ۴۷۱.۰۰ متر از سطح دریا و در تلاقی با سطح اساس گریزکننده به پایان می‌رسد. در بخش زیر ارتفاع ۴۷۴ متری از سطح دریا، که با پس‌زمینه پوشیده شده است، لاینر ژئوممبران با یک لایه دو لایه ژئوتکستایل برای جلوگیری از آسیب در طول قرارگیری پس‌زمینه محافظت شد.

لاینر ژئوممبران باید در حواشی با یک قفل ضدآب تا زیر لاینر نفوذ آب توسط آب بفشار تحت تاثیر باشد. این مهره در مقابل آب در فشار حول حاشیه‌های قابل غوطه‌وری ضد آب است،و در برابر امواج باران و ذوب برف در کرست هم مقاوم است. در سدهای RCC، مهره‌های غوطه‌وری از نوع اتصال محکم هستند و بر روی بتن معمولی ساخته شده‌اند: به طور معمول، آن‌ها شامل یک نوار بسته استیل ضد زنگ است که با فاصله ۱۵۰ میلی متری با همدیگر بسته شده‌اند، دونده‌های لاستیکی و رزین اپوکسی بین نوارهای باتن و زیرسطح، و پلاک‌های اتصال استیل ضد زنگ در بتن اتصال‌های دونده به یکدیگر هستند - در سوسو، آن‌ها ۸۰×۸ میلی متر در بخش بوده و در اطراف آب‌رویی، سطح اساس گریزکننده، دیواره‌های کانال انحرافی و دور مشبک قرار گرفته‌اند. در کرست، مهره‌ها نوارهای بسته استیل ضد زنگ  ۳۰×۳ میلی متری انعطاف‌پذیرتر هستند که با فاصله ۲۰۰ میلی‌متری با انکوره‌های گسترشی بسته شده‌اند، با یک گسکت نئوپرن بین زیرسطح و لاینر ژئوممبران ضد آب - در سوسو، آن‌ها در کرست از بخش آب‌رویی خارج شده‌اند و در دو اتصال بین بخش‌های افقی مجاور، جایی که لاینر با یک نوار پوشش از لایه ضخامت ۳.۰۰ میلی متری ژئوممبران SIBELON C ۳۹۰۰ فراهم شده‌است.

قرار دادن RCC، برای مجموعاً ۷۳۱،۰۰۰ متر مکعب، در مارس ۲۰۱۴ شروع شد و در سپتامبر ۲۰۱۵ به پایان رسید. نصب ورق ژئوممبران در ژوئن ۲۰۱۵ شروع شد و در ژانویه ۲۰۱۶ به پایان رسید. به پایان رسیدن سیستم ژئوممبران، برای مجموعاً ۲۷،۵۱۰ متر مربع، بیش از حد معمول طول کشید زیرا نصب برنامه‌ریزی شده بود تا با برنامه ساخت سد هماهنگ شود، بنابراین در سه مرحله جداگانه انجام شد: در مرحله اول، قبل از شروع ساخت بدنه سد، سنگ بنای ابقایی با یک ژئوکامپوزیت ضدآب کف بندی شد که بعداً به صورت ضدآب به لاینر بالادستی متصل شد، تا یک حاجز متراکم و پایدار را تا ستون گریزکننده ایجاد کند؛ در مرحله دوم، پس از اتمام ساخت بدنه سد، سیستم ژئوممبران روی صورت سد نصب شد؛ در نهایت، در مرحله سوم نصب سیستم ژئوممبران در داخل آب گذرگاه انجام شد، با ساخت کرست بتنی اوجی (شکل ۴ در چپ). مخزن به زودی پس از اتمام کارهای ضدآبی سد امتیازی شد.

عایق بندی سد بتنی

شکل ۴. نمایی از صورت بالادست سد RCC سوسو در پایان سیستم ژئوممبران در سیلاب (چپ) و در ابتدای روانشدن آب (راست). ۳.۱.۲ لاینرهای ژئوممبران پوشیده شده تنظیمات پوشیده شده، اصالتا در ایالات متحده استفاده می‌شود که ابتدا ابداع شده است. در زمان ساخت پانل‌های بتن پیش‌ساخته که به عنوان قالب‌های دائمی برای قرار دادن RCC استفاده می‌شوند، ژئوکامپوزیت ضدآب بر روی بتن تازه قرار می‌گیرد، طرف ژئوتکستایل در تماس با پانل و لرزانده می‌شود (شکل ۵ در سمت چپ) تا بتن ژئوتکستایل را نفوذ کند و به این ترتیب ژئوکامپوزیت را به پانل بچسباند. ژئوتکستایل همچنین وظیفه ضد اصطکاک را در صورت حرکات تفاضلی دارد، زمانی که استرس‌ها بالا باشد، می‌تواند از لایه ژئوممبران جدا شود و از آسیب ممکن به مانع آب جلوگیری کند.

عایق بندی سدها با ژئوممبران

شکل ۵. لرزاندن بتن برای اتصال ژئوکامپوزیت به پانل پیش‌ساخته (سمت چپ)، و سد RCC Rizzanese دیده شده از بالادست: بخش محیطی پایین هنوز پوشیده نشده است، قرار دادن RCC در برابر پانل‌ها با ژئوکامپوزیت جاسازی شده + ژئوتکستایل محافظ در بخش عمودی ادامه دارد (سمت راست). بعد از اینکه ردیف اولیه از پانل‌های شروع کننده، به طور ضدآب به بخش پایینی متصل شده‌اند، چند ردیف از پانل‌های قالب‌گیری بلند می‌شوند، و اتصالات آن‌ها با ورق ژئوممبران از همان نوع استفاده شده برای پانل‌ها، ضدآب شده است. پس از آن، ژئوتکستایل محافظ بر روی ژئوکامپوزیت قرار می‌گیرد، و پخش و فشرده‌سازی RCC + لایه‌های اضافی بالادست (GEVC، COV، یا سایر) اگر وجود داشته باشد، شروع می‌شود. یک مثال جالب، با تنظیم مخلوط مختلط به دانش نویسنده که برای اولین بار بکار رفته است، Rizzanese است، یک سد RCC به ارتفاع 40.5 متر در جزیره کرسیکا متعلق به EDF و برای تولید انرژی هیدرولیک استفاده می‌شود. سد یک بخش منحنی مرکزی برای سیلاب دارد که از RCC تا ارتفاع 534 متر و از CVC در سد و کانال استفاده شده‌است، و دو بخش جانبی کاملاً از RCC تا ارتفاع 546.5 متر بلند است. صورت بالادست با زاویه 1H/1V در بخش پایین تا ارتفاع 520 متر می‌باشد و تا نقطه اوج عمودی است. EDF یک مخلوط RCC با 80 کیلوگرم بر متر مکعب از سیمان و یک ژئوکامپوزیت PVC را به عنوان مانع آبی بالادستی در کل صورت بالادست طراحی کرده است. در بخش مماس با زاویه زیر ارتفاع 520 متر، صورت بالادستی با عناصر بتن پیش‌ساخته ساخته شد، روی که ژئوکامپوزیت SIBELON CNT 3750 (ژئوممبران SIBELON 2.5 میلیمتری با دمبل فابریکاسیون گرم شده به ژئوتکستایل پلی‌پروپیلن با پانچ نخی 500 گرم بر متر مربع) قرار گرفت و توسط بازسازی در مقابل پشتیبانی از یک ژئوتکستایل ضدپارگی با گرمایی 1000 گرم بر متر مربع پوشش داده شد. در بخش عمودی بالاتر از ارتفاع 520 متر، صورت بالادست با پانل‌های بتن پیش‌ساخته که قبلاً بحث شده است، تشکیل شده بود، ژئوکامپوزیت SIBELON CNT 2800 (ژئوممبران SIBELON 2 میلیمتری + یک ژئوتکستایل پلی‌پروپیلنی با پانچ نخی 200 گرم بر متر مربع) جاسازی شده بود. یک لایه 30 سانتیمتری CVC بین پانل‌ها و RCC قرار گرفت. در محل سیلاب، سیستم ضدآب‌سازی به منظور ضدآب کردن بخش‌های عمودی و کناره‌های سیلاب، جایی که تحت تاثیر تقویت سنگین و بتن‌زنی قرار می‌گیرد، تمدید شده است. پایه به شیوه نیمه مایل از پایین و کناره‌های افقی خود را با SIBELON C 3250، یک ژئوممبران با ضخامت 2.5 میلیمتر، ضدآب کرده است، و در بخش عمودی فقط در اتصالات با یک سیستم ارائه دهنده آب خارجی کرپی براوردن ابزارهای آبی بتن استفاده شده است. به دلیل مشکلات ساخت اصلی، سیستم ضدآب‌سازی در بخش مماس باید پس از اینکه بخش عمودی تکمیل شده است نصب شود. به همین دلیل کارهای ضدآب‌سازی در سال ۲۰۱۱ در پایه و بخش عمودی (شکل ۵ در سمت راست) و در سال ۲۰۱۲ در بخش مماس (شکل ۶ در سمت چپ) انجام شد.

عایق سد

شکل ۶. سد ریزانسه. قرار دادن ژئوکامپوزیت در بخش مماس قبل از پوشش آن با ژئوتکستایل ضدپارگی و پس‌ از کردن (سمت چپ)، و سد پرشده. در کل، سیستم عایق بندی شامل 1162 متر مربع در بخش مماس و 2124 متر مربع در بخش عمودی است.

3.2. سد‌های ساخته شده از سدماسه و سدماسه سفت در سدهای ساخته شده از سدماسه، مفاهیم طراحی این گونه است که یک مانع آبی بالادستی سخت (مانند بتن) یا یک هسته سنتی (مانند خاک رس) را با یک ژئوممبران بسیار قابل تغییر جایگزین کند، به طوری که یک سد با سطح ژئوممبران یا یک سد دارای هسته ژئوممبران ساخته شود. به دلیل خواص کششی آن‌ها، ژئوممبران‌ها می‌توانند پروژه‌هایی را که با سیستم‌های دیگر امکان‌پذیر نبودند، اجرا کنند، به عنوان مثال از نظر قابلیتشان برای تحمل تغییر شکل‌هایی که ممکن است مقاومت یک مانع آبی سخت را فراتر برود، یا مقاومت در مقابل حرکات تفاضلی که در بین بدنه انعطاف‌پذیر سد و سازه‌های جانبی سخت به عنوان مانع آبی اتفاق می‌افتد.

یک ژئوممبران می‌تواند طراحی یک پروژه سد ساخته شده از سدماسه را به شدت ساده‌تر کند: سد می‌تواند بر روی پایه‌های بسیار قابل تغییر ساخته شود، تقسیم‌بندی سد می‌تواند تا حدودی تغییر یابد، صورت بالادستی می‌تواند با شیب بیشتری ساخته شود تا حجم پر شده کمتر باشد، تونل انحراف می‌تواند کوتاه‌تر و کوچک‌تر باشد، خطوط چندگانه‌ای از واتراستاپ‌ها (مورد سدهای CFRD) می‌توانند کاهش یابند یا حذف شوند، اتصالات به سازه‌های بتنی می‌توانند به گونه‌ای طراحی شوند که حرکات تفاضلی بزرگ را جا بیاندازند. همچنین، یک ژئوممبران یک دارایی است زمانی که مواد مناسب با هزینه‌های قابل قبول در محل در دسترس نیستند (مورد سدهای دارای هسته خاک رس).

ژئوممبران‌ها از لحاظ کاهش زمان‌ها، محدودیت‌ها و هزینه‌ها از مزایای اضافی برخوردارند. به عنوان مثال، نصب/ساخت قرنیز‌های بتن مسلح در یک CFRD و قرار دادن واتراستاپ‌های مس و PVC می‌تواند تاثیر قابل توجهی در برنامه کلی ساخت داشته باشد. در سدهای دارای هسته خاک رس یا بتومینوز، از آنجا که ساخت بدنه سد و هسته به طور مستقیم مرتبط هستند، محدودیت‌های ایجاد شده توسط شرایط آب و هوا یا هرگونه اختلال در قرارگیری مواد فیلتر یا در قرارگیری/تراکم هسته بسیاری از ساخت سد را تحت تاثیر قرار خواهند داد. آن طور در عکس مشخص است، نصب یک سیستم ژئوممبران به طور عملی تحت تاثیر هوا نیست و می‌تواند طبق برنامه ساخت و عملیات سد زمان‌بندی شود: ژئوممبران می‌تواند هنگامی که سد تکمیل شده است نصب شود، یا در بخش پایینی که تکمیل شده است در حالی که ساخت پرشده در بخش بالاتر است. در صورت وقوع سیلاب در طول ساخت، بخش پایینی از سد که از پیش ضدآب شده است، مانعی در برابر سیلاب خواهد بود و ایمنی پروژه را افزایش می‌دهد.

3.2.1. ژئوممبران‌های لایه بالایی در یک سیستم بالادستی، زون‌بندی لزومی ندارد، یک ماده تک‌پرشی می‌تواند استفاده شود، ضخامت لایه زهکشی به طور کلی کاهش می‌یابد و بسته به طراحی سد، می‌تواند همچنین به عنوان یک لایه پایه/مهره‌گیری برای ژئوممبران ضدآب عمل کند. برای حفظ پایداری لاینر بر روی صورت بالادستی سه تنظیمات موجود برای سیستم آنکور شده صورت گرفته است، بسته به اینکه آیا سده با کرب‌های بتنی خروجی استخراج شده ایجاد شده است (روش آیتا) یا آیا یک سده امبنکمنت ساخته شده است.

وقتی که لایه پایانی بالادستی توسط کرب‌های بتنی خروجی استخراج شده ساخته می‌شود، سیستم آنکور سیستم توسط دفن در کرب‌ها، در حالی که آن‌ها بر می‌آیند، به ساخته می‌شود و شریط‌های آنکور ژئوممبرانی از همان نوع که لاینر ضدآب را تشکیل می‌دهند، جاسازی می‌شود. یک شریط آنکوری که به یک کرب ثابت شده است، با شریط آنکوری که به کرب قبلی ثابت شده است، همپوشانی دارد و برای ایجاد خطوط آنکوری پیوسته، به هم دمیده می‌شوند. وقتی که سده به ارتفاع نهایی یا پیش‌تعیین شده ایجاد شده است (مورد ساخت مرحله‌ای)، شیت‌های ژئوممبرانی ضدآب بر روی نوارهای آنکوری پخش می‌شوند و به آن‌ها همدم گرمی می‌شود تا یک پوشش ضدآب پیوسته شکل دهند (شکل ۷).

عایق بندی سد ها

شکل ۷. پیچیدگی صورت با نوارهای مربوطه جیوکامپوزیت SIBELON CNT که در مرتبه‌های دیگر قرار گرفته‌اند. در سمت راست، جیوکامپوزیت بر روی نوارهای مربوطه در سد سنگی با ارتفاع ۸۸ متر Nam Ou VI در لائوس قرار داده شده است. این سیستم در چندین پروژه اعمال شده است، از جمله Nam Ou که در زیر نشان داده شده است، GFRD لاس بامباس در پرو، که نصب مرحله‌ای آن تا کنون به ۱۷۳ متر رسیده است، در قسمت بالای GFRD Runcu با ارتفاع ۹۱ متر در رومانی، در بخش بالای حصار Rogun در تاجیکستان که نصب مرحله‌ای آن تا کنون به ۸۰ متر رسیده است و که در سد سنگی با ارتفاع ۳۳۵ متر استفاده خواهد شد.

عایق سد

شکل ۸. نصب مرحله‌ای در مراکب در سد لاس بامباس، که اکنون به ۱۷۳ متر رسیده است. در سدهایی که لایه پایانی آن‌ها از محورهای سخت نیست وابسته به روش‌های ساخت محلی و نوع لایه‌های پایین‌دست حمایتی است، سیستم پیچیدگی صورت می‌تواند توسط گوده‌ها یا توسط انکورهای عمیق (شکل ۹) تشکیل شود، که بسته به روش‌های ساخت محلی و نوع لایه‌های حمایتی می‌تواند شکل بگیرد. اگر از گودها استفاده شود، باندهای انکور ژئوکامپوزیت در گودهایی که در لایه پایه فشرده‌شده کنده شده‌اند، جای‌گذاری می‌شوند و خطوط پیچیدگی مداوم شکل می‌گیرند. گودها به طور کلی با مواد دفعی پر شده (بتن مخصوص یا مواد دانه‌ای) پر می‌شوند و ژئوکامپوزیت ضدآب با باندهای انکور جوش خورده می‌شود. سیستم پیچیدگی صورت عمیق از انکورهای سیمانی یا انکورهای "بیلابیل" خاکی تشکیل شده است که در بارگیری سد به مقاومت بیرون کشیدگی مورد نیاز را فراهم می‌کنند. جیوکامپوزیت ضدآب به صورت پانچ/ کلمپ بر روی صورت سد با استفاده از انکورها پیچیده می‌شود. یک دیسک استنلس استیل، یک جیوتکستایل ضد سوراخ و یک نوار پوشش ژئوممبران تضمین می‌کنند که در محل عبور انکورها از ژئوکامپوزیت ضدآب ضد نفوذ باشد.

عایق بندی سدها

شکل ۹. پیچیدگی صورت توسط گودها و انکورهای عمیق سیمانی. سیل‌های محیطی که از نفوذ آب زیر لایه جلوگیری می‌کنند، همانند سد‌های سیمانی وقتی روی بتن قرار داده می‌شوند به شرح زیر هستند. سیل پایین‌دست همچنین می‌تواند توسط ژئوکامپوزیت ضدآبی که در یک گود جای‌داده شده است ساخته شود. سیستم زهکشی به صورت محلی و همچنین به تابع روش ساخت سد است.

مثال‌هایی از کاربردهای پیچیدگی توسط گودها، قسمت پایینی سد Runcu ارتفاع ۹۱ متری در رومانی، سد Murdhari ارتفاع ۳۶ متری در آلبانی، سد Pico da Urze ارتفاع ۳۱ متری در پرتغال (شکل ۱۰)، سد Bulga ارتفاع ۱۷ متری در استرالیا، و مخزن‌های جدید برای طرح‌های ذخیره‌سازی پمپ‌ها در خاورمیانه و مراکش هستند. مثال‌های کاربردی از انکورهای عمیق شامل سد سخت Filiatrinos ارتفاع ۵۵ متری در یونان، سد سخت Ambarau ارتفاع ۲۱ متری در کنگو و بخشی از آبشار ذخیره آب پاناما ارتفاع ۱۸ متری است.

عایق بندی سد خاکی

شکل ۱۰.

نصب لاینر ضدآب بر روی گودهای انکور در سد Pico da Urze. ۳.۲.۲. ژئوممبران‌های پوشش داده شده در سیستم پوششی، ژئوممبران می‌تواند در صورت مخاطره به صورت مستقیم در جلوب سد واقع شده و با بتن یا ماسه گرانولی که به عنوان پیچیدگی صورت عمل کند پوشیده شود، یا می‌تواند به عنوان هسته مرکزی یا هسته شیب‌دار در سد جاسازی شود. طراحی باید اجازه دهد تا ژئوممبران ضدآب بطور آزادانه تغییر شکل دهد و تنش‌های ناشی از حرکت در زیرگروهی که ژئوممبران روی آن قرار دارد حداقل شود. باید بارهای له شونده توسط لایه پوشش، و پایداری سیستم پوشش کل مد نظر قرار گیرند. ژئوممبران به طور کلی بین دو لایه ژئوسنتتیک قرار داده می‌شود که به عنوان لایه‌های ضد-اصطکاک عمل کرده و محافظت ضد-سوراخی از مواد مجاور را فراهم می‌کنند.

مثال‌هایی از سیستم‌های پوشش داده شده در سد‌های بالادستی عبارتند از سد ۹۱ متری Bovilla در آلبانی (شکل ۱۱ در چپ، پوشش بتنی بدون تقویت)، و سد و مخزن Adret des Tuffes-Les Arcs ۲۱ متری در فرانسه (پوشش گرانولی). در سد مخزن سنگی Gibe III ارتفاع ۵۰ متری در اتیوپی، هسته ژئوممبرن (شکل ۱۱ در راستا) که به جای هسته خاکی و یا یک صفحه بتن یا آسفالت برای عدم وجود مواد مناسب برای یک هسته نافذ محلی، به دلایل ایمنی، سادگی (اجازه می‌دهد ساخت یک بنیاد همگن از مخزن سنگی با بهینه‌سازی در زمان و هزینه‌های ساخت) و زمان‌بندی انتخاب شد، چرا که این امکان را فراهم می‌کند تا ساخت به طور کامل در یک دوره ساخت کوتاه به پایان برسد. هسته شیب‌دار بالادستی زیرین ۶۵ متری در سد ترخونی در تاجیکستان نصب شده است.

عایق بندی سد

شکل ۱۱. سد بوویلا در سمت چپ و سد کافردم گیبه سه در ارتفاع ۵۰ متر در سمت راست.

سدهای بتنی و سنگی در سدهای بتنی و سنگی، ژئوممبران‌ها برای بازیابی همبندی ضدآب استفاده می‌شوند. آن‌ها همیشه در صورت مواجهه با شرایط محلی که نیاز به یک لایه پوششی جزئی دارند، در سطح بالادست نصب می‌شوند. سیستم پیچیدگی آب‌بندی سطح، سیستم کششی است که برای ژئوممبران‌های برخوردار از آب‌بندی در سدهای RCC توصیف شده است. آنچه قبلاً برای این سدها در مورد مهر و موم محیطی و سیستم‌های زهکشی و نظارت بحث شده، نیز برای این پروژه‌ها صدق می‌کند. سیستم‌های ژئوممبران که می‌توانند در زیر آب نصب شوند برای تعمیر کلی یا جزئی در دسترس هستند. آن‌ها می‌توانند در هر عمقی نصب شوند و راه‌حل‌های بلندمدت را در صورتی که تخلیه کلی یا جزئی امکان‌پذیر یا بسیار هزینه‌بر باشد، فراهم می‌کنند.

اتصالات سیستم‌های ژئوممبران همچنین می‌توانند برای بستن محلی، به شکل "ضربدر آب بندی خارجی"، در ساخت و سازهای جدید و به عنوان یک روش تعمیر، طراحی شوند.

در ساخت و سازهای جدید، ضربدرهای آب بندی خارجی بر روی اتصالات تک‌تک سد‌های RCC و اتصالات حاشیه‌ای و عمودی CFRDs نصب می‌شوند. مزیت فنی اصلی نسبت به ضربدرهای آبگرفته توکار سنتی این است که به دلیل وجود یک عرض معمولی ۴۰-۵۰ سانتیمتری از ژئوممبران ضدآب، آزاد برای لغزش و توزیع تنش‌ها، می‌توانند از بازشدگی‌های بزرگ عایق شده و حفاظت دائمی را در برابر نشت محلی فراهم کنند.

طراحی ضربدرهای آب بندی خارجی معمولاً شامل یک یا چند لایه ژئوسنتتیک است، با نوع‌ها و ضخامت‌های مختلف که بسته به میزان حرکات مورد انتظار توسط طراحان سد و فشار حداکثر آب در نظر گرفته می‌شود. یک ضربدر آب بندی خارجی معمولاً شامل:

  1. سیستم حمایتی/ضد لغزش/زهکشی مخصوص موقعیت مورد نظر است که بر روی اتصالات نصب می‌شود، معمولا در محدوده باز شدگی

  2. لایه آب‌بندی، به طور معمول ژئوممبران مورد بحث در بخش‌های قبلی، بر روی لایه حمایتی قرار می‌گیرد و مستقل از آن مهار می‌شود تا اتصال را پوشش دهد، در یک مساحت حداقل ۲۰۰-۲۵۰ میلی‌متر در هر طرف از مساحت بازشدگی ممکن اتصال

  3. یک مهر آب بندی خارجی نهایی و ضدآب

عایق نایلونی سد

شکل ۱۲. طرح ضربدر آب بندی خارجی (گزیده از بولتن ICOLD 135).

لایه‌های حمایتی/ضد لغزش/زهکشی (شکل ۱۳) جلوگیری می‌کنند تا لایه ژئوممبران ضدآب که در تماس با آب مخزن است، توسط فشار آب به داخل اتصال باز فشرده شود. در سدها واقع در مناطق لرزه‌ای، میزان و فراوانی چرخه‌های لرزه اهمیت دارد زیرا ممکن است منجر به افزایش فشار آب شود که باید در زمان طراحی ضربدر آب بندی در نظر گرفته شود، تا کشیدگی ژئوممبران قابل قبول در طول و پس از وقوع زمین لرزه اتفاق نیفتد.

عایق بندی سد

شکل ۱۳. جزئیات و نمایی از ضربدرهای آب‌بندی خارجی که در اتصالات یکپارچه سد بتنی Platanovryssi به ارتفاع ۹۵ متر در یونان نصب شده است.

معمولاً حالات بحرانی بیشتر در اتصالات بین بدنه انعطاف‌پذیر سد خاکی و یک ضمیمه بتنی سخت، یا در اتصالات ساختمان‌های مجاور که ممکن است به جابجایی‌های تفاوتی تحت‌الشعاعی متاثر شوند. در CFRDs جدید که اتصال پیرامونی بین پایه و تیرهای سطح انتظار می‌رود که بازگشتهایی داشته باشد که از قدرت انباشته شده در آب‌بند قرار گرفته تجاوز کند و بنابراین یک آب‌بندی اضافی برای عملیات ایمن نیاز است. در مکان‌هایی مانند اینها، ممکن است لازم باشد طول اضافی از مواد را در نظر بگیرید تا لاینر ژئوممبران بتواند به اتصال بپردازد بدون اینکه تنش‌ها و تغییرات اولیه ناشی از بازگشت اتصال را تحمل کند، بلکه فقط تنش‌ها و تغییرات ناشی از فشار هیدرواستاتیک را تحمل کند. طول اضافی می‌تواند با قرار دادن زیر لایه ژئوممبران آب‌بندی یک ژئوتکستایل دوبل شده ضخیم، یا با درج ضربدر آب‌بندی خارجی در یک شکاف/خوار متشکل از اتصال ایجاد شود. طول اضافی کاهش تنش را بر روی لایه ژئوممبرین آب‌بندی می‌کند و تضمین می‌کند که آب‌بند تا حد کافی تغییر شکل می‌دهد تا در تماس با سطحی که بر روی آن استوار است، باقی بماند. در صورتی که بازگشتهای انتظاری بسیار بزرگ باشند، به عنوان مثال در مرتبه‌ی ده‌ها سانتیمتر، لایه حمایتی یک پارچه فناورانه (شکل ۱۴) با مدول الاستیسیته بالا و مقاومت کششی بالا است، که حداقل کشیدگی و تنش‌های بالایی را ایجاد می‌کند و به همین دلیل تغییر شکل را و در نتیجه تنش‌های در لایه‌ی بالایی ژئوممبرین آب‌بندی کاهش می‌دهد.

عایق بندی سد ها

شکل ۱۴. تکنولوژی پارچه حمایتی با کیفیت بالا و ژئوممبران آب‌بندی در سد خاکی با صورت بتنی به ارتفاع ۳۲ متر و طول ۱.۶ کیلومتر، آنگوستورا، شیلی. آب‌بندی خارجی بر روی اتصالات پیرامونی و عمودی طراحی شده است که می‌تواند بازگشتهای اتصال تا ۳۰۰ میلی‌متر را تحمل کند.

این تفاهم (لایه‌های حمایتی/ضد-سوراخ/زهکشی + لایه آب‌بندی + نوار محکم آب‌بندی پیرامونی) همچنین در تعمیر اتصالات ناکارآمد و تَرک‌ها استفاده می‌شود، جایی که روش‌های آب‌بندی سنتی، مانند گریوتاژ و تزریق‌ها، اغلب به مداخلات مکرر نیاز دارند و به هزینه‌های نگهداری فشار وارد می‌کنند و ممکن است مناسب نباشند در صورتی که بازگشتهای بزرگ، که برعکس سیستم‌های ژئوممبران قابل قبول است.

مشابه سایر روش‌های تعمیر با ژئوممبران، همچنین آب‌بندی خارجی برای کاربردهای زیرآبی نیز تنظیم شده است.

۳.۵ راه حل ویژه برای قرارگیری زیرآبی یک راه حل ویژه برای قرارگیری زیرآبی، به تازگی برای تعمیر کانال‌ها بدون توقف یا کاهش جریان آب، که در ساخت جدید هم قابل اجراست، توسعه یافته است. این سیستم نوآورانه، SIBELONMAT نامیده می‌شود و از دو ژئوممبران است که به‌منظور تشکیل یک تشک ترکیب شده‌اند، که زیر آب قرار گرفته و کل سد خاکی که باید آب‌بندی شود را پوشش می‌دهد، موقتاً معلق شده و سپس با ملافه سیمان پر می‌شود. ژئوممبرین پایینی ضدآبیت فراهم می‌کند، سیمان گریوت پایداری را از طریق بالاست فراهم می‌کند و ژئوممبران بالایی اندازه‌گیری بهینه را برای سیمان تازه و بهبود کارایی هیدرولیکی تشک به دلیل صاف بودن آن فراهم می‌کند. تشک‌ها، که پیش تولید شده‌اند به شکل پنل‌هایی با عرض ۱۰ متر و طول پیش‌تعیین شده (شکل ۱۵ در سمت چپ)، در زیر آب توسط زیپ‌های ضدآب و سنگین به هم متصل می‌شوند. این سیستم کارآیی خود را در چند پروژهٔ نمونه در آب‌های جاری ثابت کرده است (شکل ۱۵ در سمت راست)، که نشان می‌دهد که با کسب تجربه بیشتر، طراحی بهبود یافته می‌تواند توسعه یابد. در حال حاضر، اجزا و تجهیزات جدیدی برای بهبود و صنعتی‌سازی سیستم مورد بررسی قرار دارند، با هدف کاهش زمان و هزینه نصب. چنین سیستمی می‌تواند برای آب‌بندی زیر آبی سد‌های خاکی و برای بسته‌بندی، چشم‌اندازهای جدیدی را که احتمالاً صرفه‌جویی بزرگی را برای مالکان ایجاد می‌کند، باز کند.

عایق بندی سد

شکل ۱۵. پنل‌های SIBELONMAT در حال تولید (سمت چپ) و تزریق و مهر و موم در سد Kembs، بخشی از کانال ناوبری Grand Canal d’Alsace در فرانسه

هزینه عایق بندی سد ها با ژئوممبران

هزینه عایق‌بندی سدها با استفاده از ژئوممبران ممکن است متغیر باشد و به عوامل مختلفی مانند ابعاد سدها، نوع و مارک ژئوممبران مورد استفاده، شرایط محیطی و موقعیت جغرافیایی سدها، دسترسی به منابع و مواد اولیه، نیاز به نیروی کار و تکنولوژی مورد استفاده، و سایر عوامل وابسته بستگی دارد.

استفاده از ژئوممبران برای عایق‌بندی سدها ممکن است به طور اولیه هزینه‌بر باشد، اما این هزینه معمولاً با توجه به مزایای بلندمدتی که این روش فراهم می‌کند، می‌تواند به صرفه و اقتصادی تلقی شود. ژئوممبران‌ها به عنوان یک راهکار موثر برای جلوگیری از نشت آب، کاهش نیاز به تعمیرات مکرر و تأمین ایمنی برای سدها شناخته می‌شوند که می‌تواند در کلیه هزینه‌های مربوط به سدها تأثیر مثبتی داشته باشد.

به طور کلی، هزینه عایق‌بندی سدها با استفاده از ژئوممبران بسته به شرایط محیطی و فنی متفاوت است و برای هر پروژه ممکن است متفاوت باشد.

 

نتیجه‌گیری

سیستم‌های ژئوممبران طراحی شده‌اند تا اجازه دهند ساخت سد‌های ایمن، شامل سد‌های با ارتفاع قابل توجه، با روش‌های ساده‌ای که با سناریوها و زمان‌بندی‌های دشوار سازگار باشند. با راه‌حل‌های پایدار و محیط‌ زیستی. آن‌ها امکان اتمام سیستم عایق بندی سد را در زمان کوتاه‌تر و با هزینه کمتری نسبت به حواشی آب سنتی فراهم می‌کنند. 

منابع: مهندس محسن منظوری، گوگل، مقالات علمی عایق بندی در سد سازی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *