استفاده از گابیون ها در جهت کنترل فرسایش

فرسایش خاک یک مشکل شایع در مناطق روستایی و شهری است. اگر کنترل نشود، می تواند منجر به از دست دادن خاک سطحی شود که برای کاشت و رشد پوشش گیاهی حیاتی است. یکی از موثرترین راه های کنترل فرسایش خاک استفاده از دیوارهای گابیونی است.

دیوارهای گابیون چیست؟

دیوارهای گابیون سبدهای سیمی جعبه ای شکل هستند که از مش شش ضلعی از سیم فولادی گالوانیزه ساخته شده اند. “جعبه ها” با قطعات سنگی بادوام پر شده و روی هم چیده شده اند تا دیوار گرانشی را تشکیل دهند.

دیوارهای گابیون در درجه اول به فشردگی قطعات سنگ برای حفظ پایداری داخلی و وزن آنها برای مقاومت در برابر نیروهای هیدرولیکی و زمین بستگی دارد.

گابیون ها برای چه مواردی مناسبند؟

دیوارهای گابیون عمدتاً به گونه ای ساخته می شوند که به آرامی سرعت رواناب را در حین الک کردن خاکی که حمل می کند کاهش دهند. آنها همچنین برای کاهش مشکلات نشت در شیب ها استفاده می شوند. این عمدتا در خاک های سست رخ می دهد. آنها همچنین می توانند در مناطقی با مشکلات آب و خاک استفاده شوند، جایی که شرایط زمین، سرعت آب، تلاطم آب و پوشش رویشی مورد انتظار به گونه ای تنظیم شده است که ممکن است خاک را در شرایط جریان طراحی فرسایش دهد.

گابیون ها همچنین نقش محوری در ساخت و ساز جاده ایفا می کنند. در ساخت و ساز جاده، دیوارهای گابیونی جاده را تثبیت می کنند، عمدتاً زمانی که جاده بر روی یک شیب ساخته می شود.

تاریخچه گابیون ها

قدمت دیوارهای گابیون به 7000 سال پیش باز می گردد، زمانی که مصریان از آن برای کنترل آب های سیلاب رودخانه نیل استفاده می کردند. آنها سبدهای گابیون را با استفاده از نی می بافتند، آنها را با سنگ های کوچک پر می کردند و آنها را در امتداد رود نیل می چیدند. نتیجه کاهش قابل توجهی در فرسایش رودخانه و جلوگیری از جاری شدن سیلاب بود که محصولات آنها را در فصل بارندگی از بین می برد.

کاربرد گابیون ها

استفاده نظامی

در قرون وسطی، گابیون ها به عنوان سنگر معکوس استفاده می شد که سربازان را از آتش دشمن محافظت می کرد. این روش در زمان جنگ داخلی آمریکا نیز مورد استفاده قرار گرفت. این طرح‌های گابیون اولیه دارای بالا و پایین باز بودند. آنها از حصیری ساخته شده بودند و با خاک پر می شدند تا به عنوان استحکامات نظامی عمل کنند.

دیوارهای گابیون برای محافظت از توپخانه های محاصره کننده و اسکراپرها استفاده می شد. استوانه های حصیری نسبتاً سبک بودند و به راحتی در قطار مهمات حمل می شدند. در میدان نبرد، می‌توان آن‌ها را در انتها ایستاد، روی هم قرار داد و با خاک پر کرد تا دیواری مؤثر در اطراف تفنگ تشکیل دهد. آنها همچنین می توانند به عنوان جان پناه ضد گلوله همراه با شیره استفاده شوند.

وقتی جنگ کریمه شروع شد، چوب برس کم بود. این امر باعث شد تا سربازان از ضایعات آهن حلقه ای به دست آمده از عدل یونجه استفاده کنند. این طرح الهام بخش ایجاد دیوارهای گابیون پر از آهن بود.

امروزه، ارتش از دیوارهای گابیون برای محافظت از پایگاه های خود در برابر آتش تکه تکه، مواد منفجره، خمپاره یا توپخانه استفاده می کند. نمونه‌هایی از پایگاه‌های عملیاتی حمل و نقل (FOB) که از دیوارهای گابیونی استفاده می‌کنند، سالن‌های غذاخوری، اتاق‌های خواب، و هر قسمت دیگری که تجمع زیادی از سربازان محافظت‌نشده را در خود جای داده‌اند، هستند.

مهندسی عمران

رایج ترین استفاده از دیوارهای گابیون در مهندسی عمران در اواخر دهه 1800 به منظور تثبیت خطوط ساحلی، شیب ها و سواحل رودخانه ها در برابر فرسایش خاک انجام شد. از دیگر کاربردهای این حوزه می توان به دیوارهای حائل، دیوارهای سیلابی موقت، موانع صوتی، فیلتراسیون سیلت از رواناب، آموزش رودخانه، پوشش کانال و ساخت سدهای موقت اشاره کرد.

در طول سال ها، استفاده از دیوارهای گابیون متنوع شده است زیرا در پروژه های نظامی و مهندسی عمران استفاده می شود. برخی از معماران دیوارهای گابیونی را نیز در طرح های خود گنجانده اند. دیوارهای گابیون طراحی ساختمان را برجسته می‌کنند و حسی محکم به آن می‌بخشند، بدون در نظر گرفتن جذابیت زیبایی شناسی که ارائه می‌کنند.

انواع گابیون

نوع گابیون مورد استفاده در هر پروژه به هزینه و عملکرد بستگی دارد. همانطور که گفته شد، چهار نوع گابیون وجود دارد. آنها عبارتند از:

سبدهای گابیون

سبدهای گابیون معمولاً از مش سیم ساخته می شوند و به شکل جعبه ساخته می شوند. اندازه آنها متفاوت است و عمدتاً در پروژه های بزرگراه و راه آهن استفاده می شود. سبدهای گابیون یک انتخاب اقتصادی برای هر پروژه ای هستند، به خصوص اگر مواد پرکننده در محل موجود باشد.

تشک گابیون

تشک های گابیون که به تشک های رنو نیز معروف هستند نسبت به انواع دیگر ارتفاع کمتری دارند. این نوع گابیون ها بیشتر در پوشش کانال برای جلوگیری از فرسایش استفاده می شوند. آنها با کاهش سرعت آب با فرسایش ناشی از امواج و فرسایش مقابله می کنند.

گونی گابیون

این نوع گابیون از سازه های متخلخل و انعطاف پذیر از جمله سازه های مشبک سیمی استوانه ای ساخته شده است. آنها عمدتاً در کارهای هیدرولیک در مواقع اضطراری استفاده می شوند زیرا می توانند به سرعت ساخته شوند.

مش سیم گابیون

این نوع طراحی گابیون برای محافظت از سطوح راه آهن و بزرگراه در برابر ریزش سنگ استفاده می شود. آنها پایداری شیب را در مجاورت راه‌آهن و بزرگراه‌ها حفظ می‌کنند و همچنین با ایجاد پوششی تقویت‌شده روی مواد سست، به عنوان عوامل ضد فرسایش استفاده می‌شوند.

کاربردهای دیوارهای گابیون

دیوارهای گابیون اغلب به عنوان سازه های نگهدارنده مانند روکش و دیوارهای برج، دیوارهای حائل و خاکریزها و برش ها استفاده می شوند. آنها همچنین می توانند به عنوان موانع صوتی، دیوارهای سیلابی موقت یا برای اهداف زیبایی شناسی از جمله عناصر منظره و روکش استفاده شوند. پدافند ساحل رودخانه، دیواره های دریا، سدها، سواحل کانال ها، کشاله ران ها و سرریزها کاربردهایی برای جلوگیری از فرسایش و محافظت از کنار دریاچه ها و مخازن هستند. همچنین می توان از دیوارهای گابیون برای منحرف کردن نیروی سیلاب در اطراف سازه های ضعیف یا در ساخت سدها و فونداسیون ها استفاده کرد. در نهایت، می‌توان از آن‌ها برای افزایش اتلاف انرژی در کانال‌ها استفاده کرد، همانطور که در مورد ساختارهای گابیونی پلکانی وجود دارد.

مزایای گابیون ها نسبت به سایر روش های کنترل فرسایش

ماندگاری

گابیون ها با دوام ترین روش های کنترل فرسایش خاک هستند. آنها همچنین مقاومت بالایی در برابر خوردگی جوی دارند که توسط پوشش روی چسبانده شده روی مش سیم و پوشش اختیاری PVC ایجاد می شود. دیوارهای گابیون همچنین می توانند از رشد رویشی در بالا حمایت کنند، که به عنوان سپری در برابر عناصر عمل می کند و با در هم تنیدگی با خاک های محل، تقویت بیشتری را فراهم می کند.

نفوذپذیری

دیوارهای گابیون زهکشی آسان و آنی را فراهم می کنند. این امر نیاز به لوله های زهکشی را در اکثر کاربردها از بین می برد.

انعطاف پذیری

دیوارهای گابیون می توانند ته نشین شده و بدون از دست دادن کارایی خود تغییر شکل دهند. این باعث می شود که آنها به ویژه در هنگام جابجایی آب و زمین ناپایدار یک نگرانی مناسب باشند.

مقرون به صرفه

دیوارهای گابیون از نظر کار و مصالح مقرون به صرفه تر از سایر گزینه ها هستند، به خصوص زمانی که مواد پرکننده در محل موجود باشد.

استحکام – قدرت

دیوارهای گابیون بسیار محکم و پایدار هستند. این باعث می شود آنها به ویژه برای مقاومت در برابر نیروی سیل آسا، نیروهای سیل، فشار زمین و یخ مناسب باشند.

سازگار با محیط زیست

مواد بازیافتی را می توان به عنوان پرکننده استفاده کرد و در قفس گابیون قرار داد. خاک در شکاف بین مواد پرکننده به گیاه اجازه می دهد تا در طول زمان رشد کند. همچنین مصالح به کار رفته در ساخت گابیون تحت تأثیر عناصر قرار نمی گیرند و در نتیجه بر محیط زیست تأثیر نمی گذارند.

تعمیر و نگهداری گابیون

سازه‌های گابیون از شبکه‌های سیمی فولادی تشکیل شده‌اند که با یک عامل ضد خوردگی پردازش شده و با مواد دانه‌ای پر شده و ساختار گرانشی را تشکیل می‌دهند. وزن سازه آن را قادر می سازد در برابر فشار وارد شده از پشت به آن مقاومت کند. اگرچه دیوارهای گابیون بسیار بادوام هستند، اما همچنان در معرض آسیب های مکانیکی ناشی از ضربه و تغییر شکل هستند.

تعمیر و نگهداری گابیون شامل بازرسی بصری است که معمولاً سالانه انجام می شود. هر گونه آسیبی که در حین بازرسی مشاهده شود باید با توجه به هدف گابیون برخورد شود. دیوارهای گابیون که اهداف اساسی مانند سدسازی را انجام می دهند باید فوراً تعمیر شوند تا آسیب بیشتر متوقف شود و خطری که در آن حالت آسیب دیده ایجاد می کند به حداقل برسد.

ناهنجاری هایی که در طول بازرسی بصری دیوارهای گابیون مشاهده می شوند ممکن است شامل موارد زیر باشد: اجزای شکسته، برآمدگی موضعی صورت، پوشش گیاهی در صورت، آسیب ناشی از خرابکاری یا ضربه، یا آب بیش از حد.

هنگام بازرسی گابیون باید به چه نکاتی توجه کرد؟

آسیب ضربه جزئی محلی

تک تک قطعات شکسته، شکافته یا آسیب دیده قفس بر یکپارچگی ساختاری گابیون تأثیر نمی گذارد و در صورت نیاز می توان آن را در محل تعمیر کرد. با این حال، اگر چندین جزء گابیون در یک ناحیه شکسته شود، این ممکن است یکپارچگی نواحی دیگر روی دیواره گابیون را تحت تأثیر قرار دهد. افراد حرفه ای باید آسیب را ترمیم کنند.

آسیب عمده برخورد

این ممکن است یک خطر بزرگ برای یکپارچگی ساختاری دیوار گابیون باشد و بنابراین باید توسط متخصصان تعمیر شود زیرا ممکن است نیاز به بازسازی با پشتیبانی محلی برای محل دفن زباله یا بدنه آب در پشت دیوار گابیون داشته باشد.

حفاری در نزدیکی دیوار

وجود یک گودبرداری در نزدیکی دیوار گابیون ممکن است بر یکپارچگی سازه تأثیر بگذارد. با این حال، میزان خطر بودن حفاری به عمق و نزدیکی آن به دیوار گابیون بستگی دارد. هرگونه گودبرداری در عمق بیش از 0.5 متر در نزدیکی دیوار ممکن است بر پایداری پی تأثیر بگذارد و منجر به ریزش دیوار گابیون شود.

زندگی گیاهی

قفس‌های گابیون با سنگ‌های خرد شده بی‌اثر پر شده‌اند، بنابراین نسبت به رشد گیاهی از داخل دیوار حساس نیستند. پوشش گیاهی در بالای دیوار به هیچ وجه بر ساختار تأثیر نمی گذارد. با این حال، هر گونه پوشش گیاهی که از داخل گابیون رشد می کند باید فورا حذف شود.

ژئوتکستایل ها

ژئوتکستایل ها مواد نساجی نیمه تراوا هستند که برای بهبود خصوصیات خاک استفاده می شوند. آنها می توانند فیلتر، جداسازی، تقویت، محافظت و زهکشی در صورت استفاده همراه با خاک باشند. ژئوتکستایل ها برای طیف گسترده ای از کارهای زیرساختی مانند جاده ها، محل های دفن زباله، بنادر و سایر پروژه های مهندسی عمران ایده آل هستند.

انواع ژئوتکستایل

ژئوتکستایل ها از پلیمرهایی مانند پلی استر و پروپیلن ساخته می شوند. بر اساس نحوه ساخت آنها به سه دسته طبقه بندی می شوند. آنها عبارتند از:

• ژئوتکستایل پارچه بافته شده
• ژئوتکستایل های بافتنی
• ژئوتکستایل های غیر بافته شده

ژئوتکستایل های پارچه ای بافته شده

اینها برخی از متداول ترین ژئوتکستایل ها هستند. آنها با استفاده از تکنیک های مشابهی که برای تولید منسوجات لباس معمولی استفاده می شوند، تولید می شوند. فرآیند بافندگی شامل نخ های فیلم شکافی، نخ های چند رشته ای یا تک رشته ای است که در جهت دستگاه و متقاطع دستگاه بافته می شوند. نخی که در امتداد طول کشیده می شود تار و نخی که عمود بر آن کشیده می شود پود نامیده می شود. پارچه های بافته شده را می توان با پلی استر یا پلی پروپیلن یا ترکیبی از این دو ساخت.

ژئوتکستایل های بافتنی

ژئوتکستایل های بافتنی با در هم تنیدگی یک سری حلقه نخ به یکدیگر ساخته می شوند. آنها با استفاده از تکنیک بافندگی همراه با سایر روش‌های تولید ژئوسنتتیک، مانند بافندگی، تولید می‌شوند و عموماً از پلی استر ساخته می‌شوند.

ژئوتکستایل غیر بافته

ژئوتکستایل های غیر بافته از یک الیاف اصلی کوتاه یا یک فیبر پلی استر رشته ای پیوسته یا الیاف پلی پروپیلن ساخته می شوند. پیوند فیبر از طریق تکنیک های مکانیکی یا شیمیایی یا ترکیبی از هر دو از جمله ساخت پانچ سوزنی انجام می شود.

ضخامت ژئوتکستایل هایی که از طریق اتصال مکانیکی یا اتصال حرارتی تولید می شوند 0.5 تا 1 میلی متر هستند، در حالی که ژئوتکستایل های با پیوند شیمیایی تا 3 میلی متر ضخامت دارند.

کاربرد ژئوتکستایل ها

جدا سازی

در طول ساخت جاده ها از ژئوتکستایل ها برای جلوگیری از اختلاط دو خاک مجاور استفاده می شود. رویکرد مشابهی در دیوار گابیون و سایر کاربردهای دیوار حائل با جداسازی خاک از پرکننده گابیون یا سنگ زهکشی از مواد پرکننده خاک استفاده می‌شود. یک مثال عالی از این کاربرد در جاده ها زمانی است که خاک زیربنایی در مجاورت یک خاک درشت سنگدانه وجود دارد. در این مورد، از ژئوتکستایل برای حفظ ویژگی های مقاومتی خاک و زهکشی خاکدانه استفاده می شود.

فیلتراسیون

ژئوتکستایل ها به حفظ خاک کمک می کنند و به آب اجازه می دهند آزادانه از طریق خاک با اتلاف محدود خاک تخلیه شود. تخلخل و نفوذپذیری ژئوتکستایل به این عمل کمک می کند.

تقویت

معرفی ژئوتکستایل ها در خاک یکپارچگی ساختاری خاک را تقویت می کند، دقیقاً مانند کاری که فولاد با بتن انجام می دهد.

آب بندی

در حین ساخت و ساز و تعمیر راه، لایه ای از ژئوتکستایل نبافته بین لایه های آسفالت موجود و جدید قرار می گیرد. سپس آسفالت را جذب می کند، بنابراین به عنوان یک لایه غشایی ضد آب عمل می کند که جریان آب را به داخل روسازی به حداقل می رساند.