مفهوم سد

مفهوم سد

مفهوم سد در فرهنگ فارسی و عربی آنقدر روشن است که از بنائی که بخشی را از بخش دیگر جدا می کند و غالباً به مفهوم دیوار یا سازه ای است که از حرکت آب ( کلاً یا جزئاً ) جلوگیری نماید تا آب ذخیره گردد یا انحراف بیابد .برای معادل فارسی این کلمه ، گاهی « بند » به کار برده می شود مانند بند امیر ، و در حال حاضر بند به سدهای کوتاه گفته میشود . معادل انگلیسی کلمه سد است .

از دیدگاه مقررات اجرائی ، ارزیابیها و رده بندیها سدها را به دو گروه کوتاه و بزرگ تقسیم نموده اند:

سد بزرگ بر اساس تعریف پذیرفته شده « آی کلد » سدی است که :

1 ) ارتفاع آن ( فاصله بین پائین ترین سطح پی عمومی آن تا تاج آن ) بیش از 15 متر باشد .

2 ) اگر ارتفاع آن بین 10متر تا 15 متر است ، یکی از شرایط زیر را داشته باشد :

الف ـ طول تاج آن 500 متر کمتر نباشد ، ب ـ ظرفیت دریاچه حاصل از آن سد از 1000000 مترمکعب کوچکتر نباشد ، پ ـ حداکثر تخلیه سیلاب آن از 2000 متر مکعب در ثانیه کمتر نباشد ، ت ـ سد دارای مسائل پیچیده یا مشکل در شالوده باشد به طوری که نیاز به مطالعات و راه حلهای خاص داشته باشد ، ث ـ در طراحی سد مسئل خاص غیر معمول وجود داشته باشد .

انواع سدها

انواع سدها را می توان از دیدگاه مصالح فرم ساختمانی ، هدف از احداث سد ، نوع سر ریز یا ویژگی های دیگری رده بندی نمود .آنچه معمولاً درنامگذرایهای مشاهده می شود عبارت است از ، سد بتنی وزنی که پایداری آن بر اساس وزن آن است ، سد بتنی قوسی که ممکن است تک قوسی یا دو قوسی باشد سد بتنی پایه دار و پشت بند دار ، سد پاره سنگی (که سنگی و سنگریزه های هم گفته می شود ) و سد خاکی که عمده مصالح آن مواد خاکی و پاره سنگی است ، در مقیاسهای کوچک و موقت ممکن ، اخیراً از سدهای کوتاه لاستیکی نیز یاد می شود و ساخت آب بندهای پرده سپری به منظور نگهداری ارتفاعهای کم آب نیز معمول است .

چنانچه سد نسبتاً بزرگ باشد و هدف از آن ایجاد آن ذخیره آب باشد ، سد مخزنی نامیده می شود و در صورتی که هدف از احداث آن انحراف مسیر رودخانه یا تقسیم آب به صورت موقت یا دائم باشد آن را سد انحرافی یا بند انحرافی می نامند . ارتفاع بعضی بندهای انحرافی ممکن است به 8 متر و حتی 10 متر هم برسد . در گونه های مختلف سدها ممکن است سریز سد از تاج سد بگذرد و یا مسیردیگری پیش بینی شود درمورد سدهای بتنی عبور سرریز از تاج سد معمولی مشکلی ندارد ولی در خصوص سدهای خاکی و پاره سنگی ، پیش بینی مسیر سریز از تاج سد خاکی ، متضمن قبول خطر فوق العاده زیادی است و به همین علت تقریباً همیشه سر ریز سد خاکریز در مسیر دیگری جز روی بدنه سد طراحی می شود . استثنائاً تعدادی سدهای خاکی که سریز آنها روی آنهاست گزارش شده است .

سدهای خاکی بیش از سدهای بتنی در معرض تخریب بوده اند و براساس گزارشهای مثلاً آی کلد ( مثلاً گزارش 1983 ) از میان 14700 سد بررسی شده ، 1150 سد ( یعنی 5/7 درصد ) دارای نواقص جدی بوده اند و 107 مورد یعنی  7/0) تخریب شده اند بیش از 50 درصد خرابیها یا آسیب دیدگی سدهای خاکی در ضمن ساخت یا در اولین پر شدن بوده است . احتمال تخریب سدهای خاکی که قبل از 1930 ساخته شده اند ، 5 مرتبه بیش از احتمال تخریب سدهای ساخته شده بعد از 1960 است در بین علتهای تخریب سدها ، درصد تخریبهای حاصل از سر ریز آب از روی سد در رتبه اول قراردارد . حدود 80 درصد تمام سدهای از نوع خاکریز با ارتفاع کمتر از 30 متر است و سدها نیز عمدتاً در همین گروه قرار داشته اند ، در عین حال سدهای بلند تر تخریب کمتری داشته اند ، ولی آسیب دیدگی بیشتری نشان داده اند.

بعضی اطلاعات آماری

در یک بحث فنی ، حتی به صورت نمونه و اجمال ، روشنگر ویژگی های مهندسی طرحها در مقایسه با یکدیگر ونشانگر اهمیت نسبی بعضی پروژهها خواهد بود دراین جا بعضی از اطلاعات در دسترس از مأخذهای مختلف نقل می شود ، هرچند نمی توان ادعا نمود که حق مطلب در مورد کلیه رکوردهای زمانی یا ابعادی بیان شده باشد.

قدیمی ترین سد دنیا

احتمالاً قدیمی ترین سد دنیا سد « الکفره ـ در 16 کیلومتری جنوب شرقی « هلوان » در مصر است که بین سالهای 2750 و 2950 قبل از میلاد ( 5000 سال قبل ) با طول 115 متر و ارتفاع 12 متر ساخته شده است بعضی از مورخین اولین سدی را که درتاریخ ثبت شده است مربوط به4000 سال قبل از میلادی ، با طول 475 مترو عرض 15 مترمی دانند که 4500 سال از آن بهره برداری می شده است . همچنین سدی به طول 2/3 کیلومتر و 36 متر ارتفاع و 150 متر عرض در یمن ساخته شده بود است که آن را مربوط به 1700 سال قبل از میلاد می دانند و در قرن سوم میلادی بر اثر سیلاب منهدم گردیده است سد داریوش روی رودخانه کرکه عمر بیش از 2500 سال است و سد بهمن شیر دارای عمری بیش از 2000 سال و بند میزان در شوشتر با عمر1700 سال و بند امیر روی رودخانه کر که 1000 سال عمر دارد و هنوز در حال بهره برداری از بندها یا سدهای باستانی محسوب می گردند .

حجیم ترین سد دنیا

احتمالاً پر حجم ترین سد تا سال 1973 ،‌یک سد خاکی است در آریزونای امریکا که ارتفاع آن 33 متر ، طول 85/10 کیلومتر و حجم مصالح آن 1/2 *100000000 متر مکعب است .

بزرگترین سد بتنی

در واقع بزرگترین سازه بتنی ، سد « گراند کولی » روی رودخانه کلمبیا درواشینگتن است . طول تاج آن 1391 متر و ارتفاع 183 متر ، حجم آن 05/8 میلیون متر مکعب و وزن آن 6/21 میلیون تن است ، نیروگاه آن توانایی تولید 9780 مگا بایت را دارد . مطالعه این سد در 1933 شروع شده در مارچ 1941 ساخت آن آغاز گردیده و در 1942 پایان یافته است . هزینه احداث آن 56 میلیون دلار گزارش شده است .

بلند ترین سد بتنی دنیا

سد خاکی « نورک » در روسیه با بلندی 300  متر و با طول تقریباً 730 متر و حجم 8/53 میلیون متر مکعب بلندترین سدهای خاکی دنیا تا تاریخ 1980 بوده است ( شروع ساخت سد 1961 و اتمام آن 1979 بوده است ) البته سد دیگری از نوع خاکی با ارتفاع 335 متر در کشور روسیه در دست اقدام و مطالعه بوده است که ممکن است تا کنون احداث شده باشد . حجم سدهای خاکی « نورک » تقریباً 10 برابر حجم سد « گراند دیکسن » است . درصورتی که ارتفاع آن فقط 10 درصد بیشتر و طول آن فقط 5 درصد بیشتر از آن است .

« طولانیترین سد دنیا »  

طویلترین سد دنیا به نام سد « کی یف » با ارتفاع 20 متر و طول 54 کیلومتر در کشور روسیه در سال 1964 تکمیل گردیده همچنین ساخت سدی به طول 99 کیلومتر با ارتفاع متوسط درکشور چنین گزارش شده است که ساخت آن در قرن 17 بوده است .

طولانی ترین بند در یایی با طول 3/32 کیلومتر و ارتفاع 6/7 متر در شمال هلند قرار دارد .

هدف از ایجاد سدها و انتخاب نوع سد

اصولاً سدها به منظورذخیره آب و تامین آب شرب و کشاورزی و صنعت ساخته
می شوند هرچند مهار سیلابها و ایجاد ارتفاع آب به منظور تامین انرژی پتانسیل برای ایجاد نیروگاه نیز می توانند از اهداف اولیه احداث سدهای بلند باشد . در مورد بندهای انحرافی آب و یا تقسیم آن هدف اصلی را تشکیل می دهد . البته پس از احداث سد ، دریاچه آن می تواند فواید دیگری از قبیل قایق رانی ، پرورش ماهی ، زیبایی طبیعت در برداشته باشد در انتخاب نوع سد می توان انواع سدها را ابتدا به دو گروه رده بندی نمود . سدهای بتنی و سدهای خاکریز ، ویژگی سدهای خاکریز که ممکن خاکی یا پاره سنگی باشند عبارت است از این است که این سدها را می توان بر شالوده های غیر سنگی نیز بنا نمود، از این رو محدودیتی از دیدگاه استحکام زمین مانع احداث آنها نمی شود . به طور کلی اگر عرض منطقه آبگیر ( پهنای دره ) خیلی وسیع باشد . یا شالوده آن محل غیر سنگی باشد ساختن سد بتنی معمولاً مقدور نیست یا در صورت امکان ، اقتصادی نخواهد بود . در صورتی که درهمین شرایط احداث سد خاکریز بدون مشکل است مزیت دیگر سدهای خاکی ارزان بودن مصالح آنهاست که معمولاً در فاصله کمی از محل احداث سد ، دردسترس می باشد و این مصالح ارزانتر از مصالحی چون بتن و فولاد تمام می شود . در مواردی که عرض دره کم است و سنگهای شالوده و تکیه گاهها استحکام کافی دارند ممکن است ساخت سد بتنی ارجح باشد هر چند در همین شرایط نیز سد خاکریز هم مقدور می باشد و جای بررسی دارد ، مواردی نیز وجود دارد که مزایا و معایب هردو نوع سد ( خاکریز و بتنی ) ممکن است تقریباً مساوی باشد در این شرایط تشیخص ارجحیت یکی بر دیگری به عهده کارشناسان با تجربه است ، بدیهی است طرح بهینه و تصمیم نهایی هنگامی قابل دفاع است که جمیع عوامل موثر از قبیل عوامل اقتصادی ، وضعیت زمین شناسی ، محل کارایی نوع سد برای هدف مورد نظر ، امکان ایجاد و حمل مصالح مورد نظر، مدت زمان ساخت و گاهی مدت زمان انحراف آب ، امکان دسترسی به نیروی انسانی ، مساله هزینه سرریز و حفاظت آن ، مسائل مربوط به زیر آبها و دریچه ها و حتی مساله زیبایی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته باشد .

احداث سد اعم از کوچک و بزرگ و اعم از بتنی یا خاکریز باید با اطمینان بسیار زیاد طراحی و اجرا گردد زیرا هزینه های اضافی که برای اجرای صحیح و دقت در کار صرف می شود درصد زیادی را تشکیل نمی دهد .درصورتی که وقوع حادثه و تخریب سد تنها سرمایه مادی ساخت آن را از بین می برد بلکه تلفات جانی زیادی را در بردارد که قابل جبران نخواهد بود . برای سدهای کوتاه می توان با افزایش ضریب اطمینان را در حد معمول در نظر گرفت به عبارت دیگر درصد هزینه ای که صرف شناخت دقیق مباحث مربوط به طراحی می شود به مراتب کمتر از هزینه هایی است که باید برای افزایش ضریب اطمینان در ساخت سد مصرف شود .

مطالعات کلی جهت احداث سدها

صرف نظراز نوع سد که در یک منطقه ساخته می شود مطالعات و بررسیهای ضرورت می یابد که بستگی به شرایط ناحیه ، وضعیت آبگیری ، وسعت حوزه آبگیر و وسعت دریاچه ای که تشکیل می شود ، وضعیت مصرف آب در پایین دست دارد .اهمیت مباحث مربوط به این مطالعات ضعف و شدت دارد .

این مباحث معمولاً شامل موضوعهای زیر است :

هواشناسی و هیدرولوزی ، زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی ، هیدرولوژی ژنوتکنیک و لرزه شناسی مسایل دیگری که جدا از مباحث فنی فوق العاده غالباً مورد توجه طراحان و کارفرمایان احداث سد در یک منطقه می باشد از مسایلی است که به نحوی مربوط به شرایط اقلیم شناسی ، کشاورزی و نوع آن ، مباحث اجتماعی منطقه ، موضوع زیست محیطی ناحیه است . به هر حال ، احداث سد ، در یک جمله ، وضعیت زیست محیطی را نسبت به آنچه که قبل از احداث سد بوده است تغییر می دهد قدرمسلم این است که زمینهای وسیعی زیر آب مستغرق می شوند و زمینهای بسیاروسیعتری سر سبز و حاصلخیز می شوند در بخش هواشناسی و هیدرولوژی ، وضعیت بارندگیهای سالانه ، سیلهای دوره ای و مقدار آّی که تبخیر می شود و سرانجام ارقام مربوط به طراحی از قبیل ذخیره مسلم ، ظرفیت تونل ، انحراف آب برای زمان احداث سد ظرفیت لازم برای سرریز سد،و وضعیت بادها ، سرعت و امتداد آنها مشخص می شود . در مبحث زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی باید وضعیت لایه های تشکیل دهنده منطقه ،‌نوع سنگها ، سن آنها ، وضعیت چین خوردگی ها ، گسلها ، روی راندگیها ، نوع رسوبات به لحاظ قدمت ، طرز تشکیل و ارتباط لایه های موجود در آن محل با لایه های محلهای مجاور مشخص گردد . همچنین وضعیت آبهای زیر زمینی آبهایی که به حوضه محل سد وارد می شوند و آبهایی که ممکن است بعد از احداث سد و پر شدن دریاچه از آن خارج شوند ، ارتباط چشمه های ناحیه با حوزه سد ، شرایط تغییرات زمانی آب چشمه ها ، و حرکت آبها در سوهای مختلف ،‌تغییرات زمانی سطح آب زیر زمینی ، نفوذ پذیری لایه های مختلف تخلخل و آبخروی لایه های مختلف ، آبگذری در گسلها و درزها ، همه ازمواردی است که باید در بخش هیدروژئولوژی با استفاده از وضعیت کار دستی ، درزهای آبگذران و منطقه های خرد شده گسلی نیز از مسئولیتهای شناختهای زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی است .

در مبحث ژئوتکنیک و زمین شناسی مهندسی ، وضعیت ژئومکانیکی لایه ها مثل مقاومت سنگها ، تغییرات استحکام آنها ، وضعیت پایداری شیبها یا عدم آن در بخشهای مختلف دریاچه یا محور سد ، پیش بینی امکان ناپایداری بعد از پر شدن دریاچه ، شناخت و مشخص کردن سنگ لغزهاشی قدیمی یا متحمل جدید ، مشخص نمودن لایه های محتمل جابه جایی مثل مارنها ، واریزها پس از اشباع شدن ، بررسی تاثیر گسلهای درناحیه و پیش بینی امکان حرکت آنها و شناخت ومحاسبه خواص مکانیکی و دینامیکی لایه های زیرمحل احداث سد بررسی می شود . تشخیص محلهای مستعد روانگرایی ، واگرایی ، و حساسیت ، خاکهای نیز باید در این بخش انجام گیرد . معمولاً تکمیل مطالعات ژئو فیزیک وگاهی شناخت دقیق چینه شناسی ولایه بندی منطقه و نیز در مواردی بررسی دقیق مبحث هیدرولوژی نیاز به مطالعات ژئو فیزیکی مانند لرزه نگاری و ژئوتکنیک و گاهی ثقل سنجی دارد تا مجموعه دیدگاههای زمین شناسی سطحی و ژئوفیزیکی و به کمک حفاری گمانه ای اکتشافی بتواند وضعیت زمین شناسی مهندسی و هیدروژئولوژی را برای آن ناحیه کاملاً معلوم نماید .

حفر گمانه های اکتشافی و مغزه گیری از آنها جهت شناخت لایه ی تحت الارضی ، تعیین خواص ژئو مکانیکی آنها از کارهای بسیار معمول در مرحله مطالعات اولیه جهت احداث سد در یک منطقه است است عمق گمانه ها غالباً در محل محور سد تا حداقل 5/1برابر ارتفاع محتمل سد برنامه ریزی می شود مگر اینکه به لحاظ زمین شناسی سنگهای زیرین بسیار مشخص و یکنواخت باشد . در مبحث لرزه شناسی و مطالعات زلزله از یک سو باید وضعیت لرزه زمین ساخت آن ناحیه و تعیین گسلهای فعال بزرگ ناحیه ای و کوچک محلی مشخص گردد که ریسک لرزه خیزی آن محل و نیز ریسک اثر زلزله های چه حد پیش بینی می گردد و در صورتی که احتمال تاثیروقوع زلزله ها برسد زیاد باشد چه مسیلی را در طراحی سد باید مورد نظر قرار دارد . در تمام مطالعات اولیه و نیز در طراحیهای احداث سد ،‌نیاز به در دست داشتن نقشه های توپوگرافی با مقیاس مناسب
( مثلاً 5000/1 و 2000/1 و گاهی 1000/1 ) می باشد . معمولاً نقشه زمین شناسی و زمین شناسی مهندسی و هیدرولوژی و باتوجه به وضعیت و نقشه توپوگرافی و هیدروژئولوژی ، و انتخاب گزینه های محتمل برای احداث سد درآنها محلها ، می توان حجم آب قابل ذخیره را تعیین نمود و ارتفاع سد را مشخص کرد درصورتی که حجم رواناب بسیار زیاد باشد ، ارتفاع سد بر اساس ملاحظات دیگری مانند وضعیت توپوگرافی منطقه ، امکانات اقتصادی و امکان فنی ایجاد سد و مسایل محتمل دیگر تعیین می شود .

ترسیم نمودار حجم ـ ارتفاع و سطح دریاچه ، ارتفاع ، از مقدماتی ترین تخمینهای است که قبل از طراحی سایر قسمتها و انتخاب نوع سد باید مشخص گردد،زیرا بر این اساس ، حجم قابل ذخیره آب ، مقدار مصرف ارتفاع نهایی سد،و رقم سر ریز مشخص
می گردد . از آنجا که بررسی تفصیلی مبحثهایی ذکر شده در بالا بسیار تخصصی و دقیق است . معمولاً برای تبیین و مطالعه هر مبحث نیاز به کارشناس متخصص همان مبحث است هرچند سرانجام به منظور تلفیق این نتایج با یکدیگر باید هماهنگی مشترکی بین کلیه نتیجه گیریهای مجزا صورت گیرد .

آمار سدهای دنیا

تا سال 1950 ، کلاً حدود 5200 سد بزرگ ( طبق تعریف استاندارد ) در دنیا وجود داشته است ، این رقم در سال 1982 به 35000 بالغ گردیده است که از این تعداد 54 % آن مربوط به کشور چین است . بنابراین تا آن تاریخ حدود 19 هزار سد بزرگ ( با 82 % آنها با ارتفاع بین 15 و 30 متر و عمدتاً از نوع خاکی ) کشورچین احداث شده است .

سدهای ایران

بحث در مورد سدهای ایران از دیدگاه تاریخی و یا از دیدگاه آمار سدهای موجود و یا پیشرفت احداث سدها در سالهای اخیر ، مبحث مفصلی است که در وسع محدوده این نگارش نیست ، اما شایسته است این فصل با ارائه آمار کلی و اطلاعات اجمال درمورد سدهای کشور عزیزمان زینت داده شود ، تا مهندسان و کارشناسان و دانشجویان که این مطالب را مطالعه می نمایند کم و بیش از وضعیت گسترش این فن چه در گذشته و چه در حال و در سالهای اخیرمطلع گردند . بر اساس بعضی گزارشها مانند کتاب ( آب و فن آبیاری درایران باستان ) از انتشارات ( وزارت آب و برق سابق ) در زمانهای گذشته حدود 60 بند یا سد کوتاه در نقاط مختلف کشور وجود داشته است که آثار آنها هنوز باقی است و بعضاً هنوز مورد استفاده هستند .

آمار و اطلاعات جداول زیر سیمای کلی سد سازی در ایران را تا اواخر سال 1374 نشان می دهد البته امکان اینکه پاره ای از این اطلاعات دقیق نباشند یا نواقصی داشته باشد مطمئناً وجود دارد .

بطوری که جدول ( 1 ـ 1 ) نشان می دهد حدود 50 درصد از سدهای ساخته شده تا کنون از نوع خاکی یا پاره سنگی است و 50 درصد کل سدها از نوع بتنی است اما برنامه های در دست اجرا و دردست مطالعه نشان می دهد که این نسبت در سمت سدهای خاکی رو به فزونی است علاوه بر جدول فوق تعدادی سدهای انحرافی و تنظیمی با ارتفاعهای از 5 متر تا 15 متر و تعدادی بلندتر از 15 متر در سراسر کشور احداث شده که در جدول ذکر نگردیده است .

بر اساس گزارشهای مدون تا سال 1374 بیش از 70 مورد سد بلند دردست مطالعه یا در دست اجرا بوده است که حدود 65 مورد از آنها از نوع خاکریز طراحی شده است

	نام سد	محل سد	نوع سد	ارتفاع ( m ) از شالوده از عمق	طول تاج (m)	عرض تاج (m) در قاعده	سال اتمام
1	گلپایگان	گلپایگان	پاره سنگی	56/51	340	15	39
2	کرج	کرج	بتنی قوسی	180/165	390	30/82	40
3	دز	شمال دزفول	بتنی قوسی	203/190	212	27/5/4	41
4	سفید رود	منجیل	بتنی با پشتبند	106	425	100/5/10	41
5	اکباتان	همدان	بتنی وزنی پایه دار	54/33	286	36/5	42
6	لتیان	شمال تهران	بتنی پایه دار	107/80	450	99/9	46
7	زاینده رود	اصفهان	بتنی دو قوسی	100/88	450	29/5/6	49
8	زرینه رود	بوکان	خاکی	52/50	720	245/10	50
9	وشمگیر	گرگان	خاکی	28/8/17	430	12	49
10	ارس	قزل قشلاق	خاکی	46/38	945	182/8	49
11	مهاباد	مهاباد	پاره سنگی	5/47/46	700	215/8	49
12	درود زن	شمال شیراز	خاکی	60/55	700	400/10	52
13	کارون	مسجد سلیمان	بتنی دو قوسی	200/177	380	5/31/6	56
14	چاه نیمه	سیستان	خاکی	17	170	168/6	60
15	میناب	میناب	بتنی قوسی	60/5/52	450	58/5/2	62
16	لار	شمال تهران	خاکی	105/105	117	100/12	59
17	قشلاق	سنندج	پاره سنگی	90/80	330	260/10	62
17	سد دوم کوهرنگ	فارسان	بتنی وزنی	22	73		64
18	کارده
19	طرق	کارده ( مشهد )	بتنی دوقوسی	67/50	144	2/3و 5/8	66
20	جیرفت	طرق ( مشهد )	بتنی دو قوسی	81/74	330	125/ 8 / 4 17/5	67
21	خمیران	جیرفت	بتنی دو قوسی	133/127	250	48 و 11	70
22	چغاخور	بالا نجف آباد	خاکی	31/5/25	185	100 ، 10	71
23	پیشین	بروجن	خاکی	13/6	200	255 ، 10	71
24	ساود	پیشین	خاکی	64/63	400	20 ، 6	72
25	١٥ خرداد	ساوه	بتنی قوسی	128/88	265	265 ، 10	72
26	حنا	دلیجان	خاکی	68/54	310	175 ، 10	73
		سمیرم	خاکی	36	235		75

بدیهی است مجموع گزارشهای مختلف  تعداد کل سدهای در دست مطالعه را بیش از این ارقام نشان می دهد بطوری که بعضی از گزارشها آمار سدهای دردست مطالعه را بیش از 100 مورد نشان میدهد از جمله سدهای خاکی در دست اقدام عبارتند از:

سد مارون در بهبهان به ارتفاع 165 متر ، سد کرخه در اندیشمک به ارتفاع 135 متر ، سد کوار ( میرزای شیرازی ) در شیراز به ارتفاع 60 متر ، سد طالقان در سنگبان به ارتفاع 125 متر ، سد گاومیشان در کامیران به ارتفاع 136 متر از پی ، علویان مراغه به ارتفاع 70 متر ، سد سولگان 4 در آق بلاغ به ارتفاع 85 متر از جمله سدهای بتنی در دست اقدام می توان سدهای زیر را نام برد :

سد قیر در تنگه قیر به ارتفاع 134 متر ، و سد کارون 3 در ایذه به ارتفاع 200 متر

اسم های بعضی سدهای دیگر که دردست اقدامند عبارتند از : بارون ، جعفر مشهدی ، سیوند ، آلا گل ، قوری چای ، قره آقاج ، کیفته ، کوهرنگ 3 ، کوثر ، زمزم ، صلاح الدین کلا ، سنبل رود ، الیمان ، خدا آفرین ، چم گردلان ، تهم ، تجن ، گدار لندر ، جره ، و آغچه سد ، تنظیمی مارون ، چم مانی ، کوچری ، و بیش از 40 مورد دیگر .

باید دانست ، که در سدهای احداث شده بزرگترین طول تاج مربوط به سد لار ( 1170 متر ) بلندترین ارتفاع متعلق به سد دز ( 203 متر ) بیشترین حجم مصالح مربوط به سد دودزن ( با حجم 7/5 میلیون متر مکعب ) بیشترین گنجایش مخزن متعلق به سد دز
( 339 ، 3 بیلیون متر مکعب ) بزرگترین ظرفیت سر ریز در سد شهید عباسپور یا کارون ( 22500 تا 16000 متر مکعب در ثانیه ) بیشترین سطح زیر کشت مربوط به سد چاهنیمه ( 450 هزار هکتار ) و بیشترین قدرت تولیدی متعلق به نیروگاه سد شهید عباسپور که یک میلیون کیلو وات می باشد بدیهی است سدهای در دست اقدام که در سال جاری یا در سالهای آینده به اتمام می رسند نیز در بر دارنده رکوردهای جدیدی در صنعت سد سازی می باشد که می توانند پاره ای از ارقام ذکر شده در بالا را با ارقام بزرگتر جایگزین سازند .

انواع بر آورده ها

برای تخمین هزینه پروژه های مهندسی سد سه نوع اساسی از برآورد وجود دارد که به عنوان برآورد تقریبی ، برآورد مقدماتی و برآورد تفصیلی دسته بندی می شوند ، هر یک از این برآوردها بسته به دقت مورد نظر جای خود را دارا است .

برآوردهای تقریبی

از برآوردهای تقریبی زمانی استفاده می شود که ارزیابی بزرگی یک پروژه مورد نظر باشد این برآورد با حداقل آمادگی انجام می شود ودر حقیقت یک حدس هوشمندانه با دقتی در حدود 20 تا 25 درصد است پایه این نوع بیآورد هزینه های کلی شناخته شده پروژه های مشابه است .

برآوردهای مقدماتی

از برآوردهای مقدماتی برای ارزیابی هزینه های نسبی طرحهای دیگر ، قبل از آمادگی جزئیات نهایی یا برای تخمین دقیق تر بزرگی پروژه استفاده می شود این برآوردها با توجه به مقادیر اصلی و هزینه های جاری هر دسته از کارهای پروژه تدوین می شوند ودقت آنها درحدود 10 تا 15 درصد هزینه نهایی کارها است .

برآوردهای تفصیلی

برآوردهای تفصیلی برای ارزیابی نهایی هزینه  یک پروژه به کار می روند این برآوردها از صورت کامل مقادیر براساس نقشه های کار و مشخصات فنی تهیه می شوند دو روش برای آماده سازی این برآوردها وجود دارد ، روش نرخ واحد و روش هزینه های پایه . در روش اول که اغلب به خاطر تعدد اقلام موجود در برآورد ساختمانهای مورد استفاده قرار می گیرد. نرخ هزینه واحد برای هر یک از اقلام صورت بر پایه تجارب قبلی و هزینه های جاری تعیین می شود .

این نرخ نرخ واحد شامل هزینه تمامی نیروی کار ، مصالح و ماشین آلات هر مورد مشخص است . از طرف دیگر روش هزینه های پایه شامل تخمین جداگانه مقادیر نیروی کار ، مصالح و تجهیزات مورد نیاز هر یک از عملیات جداگانه در پروژه مورد نظراست و سپس این هزینه ها برای عملیات مختلف هر یک از اقلام صورت با هم جمع می شوند . این روش از برآورد نرخ واحد دقیق تر است اما زمان بیشتری می گیرد به طور کلی برآوردهای ساخت سازه های مهندسی (از طریق روش هزینه های پایه آماده می­شوند )

برآورد ساخت سد

درجه موفقیت هر کار ساختمانی به توانایی پیش بینی هرچه دقیق تر شرایط مختلف و بروز حوادث احتمالی در زمان ساخت بستگی دارد . بدین ترتیب می توان با توجه به این عوامل روشهای انجام کار و ماشین آلات و تجهیزات مورد نیاز را موثرترین شکل انتخاب کرد .

اکثرکارها ساختمانی در بردارنده خطراتی است که قبل از روبرو شدن واقعی با آن باید بدرستی آنها را پیش بینی کرد . خطرات آب و هوایی ،  آتش و سیلاب ، خطر آسیبهای فیزیکی ، خرابی ماشین آلات ، دسترسی به نیروی کار ، مصالح و امکانات مالی ، ارزیابی این احتمالات به تجربه و بررسی صحیح اطلاعات موجودبستگی دارد . یک طراح ساختمانی موفق کسی است که توانایی تجزیه و تحلیل این مسائل را به روشی صحیح و منطقی دارا باشد .

انتخاب روش واقعی انجام یک پروژه ویژه مستلزم بررسی صحیح و تجزیه و تحلیل منطقی دارد در این رابطه نه تنها مطالعه نقشه ها ومشخصات فنی امری اساسی است ، بلکه بررسی تمامی عوامل موضعی و شرایط فیزیکی محل نیز حائز اهمیت است و همگی درانتخاب بهترین انجام کار موثرند . منابع تأمین برق ، سوخت و آب ، جاده های دسترسی ، زمین شناسی و توپوگرافی منطقه  شرایط آب و هوایی ، امکانات سکونت ، هزینه نیروی کار و مصالح ، همین طور مشخصات فنی کار همگی تاثیر مشخصی در ماشین آلات و روشهای مناسب هر کار می گذارد .

درمرحله و تمامی علمیات کل پروژه به ترتیب اجرا فهرست می شوند . سپس هر کدام از عملیات اساسی با توجه به مشخصات فنی مورد نظر از جهت مقدار کار موجود ، ماشین آلات و مصالح مورد نیاز ، نیروی کار و زمان ، مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرد . هماهنگی این عملیات با کل زمان لازم برای تکمیل کارها و بررسی روشهای ساختمانیدیگر مستلزم مطالعه زیادی است تا بدین ترتیب مشخص شود که چگونه می توان کار را با بهترین شکل و با کمترین هزینه به انجام رساند  این مرحله را می توان به عنوان برنامه ریزی اولیه دانست واز طریق آن برنامه ساختمانی و فهرست ماشین آلات را مشخص کرد به دنبال این کار برنامه ریزی تفصیلی صورت می گیرد .

باید خاطرنشان کرد که این اصول را می توان درمورد هر دو پروژه هایی ک. ک و بزرگ بکار بست ، چرا که درتجزیه و تحلیل نهایی ، یک پروژه بزرگ مجموعه ای است از عملیات کوچک ، این اصول را هم چنین می توان در نورد برآوردهای هر دو شکل کار روز مزدی یا پیمانی ( کنتراتی ) بکار برد چنانچه برنامه ریزی اولیه بطور کامل انجام شده باشد ، تصویر کاملی از پروژه بدست می آید و هزینه ها با اطمینان بیشتری مشخص می شود . به علاوه با در دست داشتن یک برنامه درست و کامل ، کار ساختمانی را می توان در مدت کوتاهتری آغاز کرد .

ساخت سدهای موقت

سد موقت دیوار یا سازه ای موقتی است که ضرورتاً به طورکامل آب بندی نیست و هدف از آن دور نگه داشتن آب و خاکهای مستغرق از آن دسته ازکارهای ساختمانی « معمولاً فونداسیونها است که در محدوده حفاظت شده های موقت انجام می شوند . بنابراین سد موقت را باید برای ثبات در شرایط حداکثر بودن سطح آب طوری طراحی کرد که در برابر ترکیدن ، لغزش و واژگونی ایمن باشد . از آنجا که سدهای موقت سازه هایی صرفاً موقتی هستند . صرفه اقتصادی متناسب با ایمنی مهمترین عامل محسوب می گردد . انتخاب نوع سد موقت به عواملی همچون وسعت منطقه مورد نظر ، عمق آب ، احتمال سیل گرفتگی و ماهیت موادی که سد موقت در آن احداث می شود « که البته باید نسبتاً نفوذ ناپذیر باشند » بستگی دارد . درآبهای جاری احتمال فرسایش ناشی از کاهش مسیرآب توسط موقت و تأثیرفشار جریان بر روی سطح سد را نباید از نظردور داشت .

تخته بندی

از تخته بندی می توان به عنوان دیوار سد استفاده کرد ، این دیوار همانند شمع بندی از مهار بندی و تیرهای حایل برخوردار است . غشاء آببند معمولاً از نرم چوب و با اتصالات V شکل یا کام و زبانه ساخته می شود . این نوع سد موقت برای عمقهای حداکثر 5 متری زمینهای پر آب یا آبهای بازی مناسب است که برای آب بندی پاشنه تخته بندی دارای کفی رسمی باشند . تخته ها را قبل از کوبیدن باید پخ یک طرفه زد تا پاشنه آنها بر روی تخته بندی قبلاً کوبیده شده فشار وارد کند در ضمن کام لبه تخته باید بر روی زبانه تخته مجاور قرار گیرد مهاربندی و تیرهای حایل یا نگهدار معمولاً از سخت چوب تهیه می شوند برای سطوح آب بالاتر از چند دریف تخته بندی با اتصالات همپوشانی استفاده می شود ، اما در این حالات استفاده از انواع دیگر سد موقت اغلب نتیجه بهتری می دهد . سدهای موقتی که برای احداث پایه های پلهای « کاوزوی Causeway » در « پرث » استرالیای غربی در آبی به عمق 3/3 متر مورد استفاده قرار گرفتند .همگی از چوبهای محلی ساخته شده بودند ، و بسیارموفقیت آمیز عمل کردند . در پل « بیرکن هد B ikenhead » در استرالیای جنوبی از تخته بندی «صنوبر داگلاس » در عمق 5/4 متری آب استفاده شد .

دیوارهای گلی ناتراوا

این دیواره ها برای عمقهای حداکثر 7 یا 8 متری و در آبهای موثراند که جریان آهسته و کف سنگی یا خاکی دارند . دراین روش پس از کوبیدن دو ردیف تخته بندی موازیآنها را به کمک قابها و قیدها از هم جدا نگه می دارید و فضای میانی آنها را با گل خمیری رس یا دیگر خاکهای نفوذ ناپذیر پر می کنند . تخته بندی گاهی اوقات از سخت چوب و با اتصال کام وزبانه ساخته می شود ، اما تخته های لبه صاف نیز کاملاً مناسب اند . این نوع سد موقت به خاطر سادگی ساخت خود تا عمق تقریباً 6 متری نیز کاملاً اقتصادی است ، قابها تخته بندی را می توان به صورت قطعه قطعه بر روی کرجی مونتاژ کرد و همراه با پیشرفت کار در آب پایین برد ، بدین ، ترتیب دیگر نیازی به غواصی نیست . این قابها درمرحله بعد با خاک رس و غیره پر می شوند تا علاوه بر ایجاد آب بندی کامل در کف ، ثبات لازم نیز به دیواره داده شود .

زمانی که تخته بندی را بتوان به اندازه کافی در کف نرم بستر کوبید تا در برابر فشار خارجی خاکریز مقاومت کند ، سیستم قاب بندی تا اندازه قابل توجهی ساده می شود . به عنوان یک قانون ، پهنایی در حدود چهار پنجم کل ارتفاع سد به یک طراحی اقتصادی منجر می گردد .

سپرهای فولادی

سپرهای­فولادی مصالح به­مراتب متداولتری در ساخت­سدهای موقت محسوب می­شوند . سپرها علاوه بر مقاومت بالا امکان استفاده مجدد نیز دارند . به جز مواردی که کف از سنگ خالص باشد ، دیواری از سپرهای فولادی معمولاً موثرترین سد موقت برای عمقهای 5 تا 20 متری به شمار می آید . حتی در سنگ خالص نیز چنانچه سطح سنگ به قدر کافی نرم باشد که امکان نفوذ حداقل 3/0 متری را فراهم سازد . از سپرهای فولادی می توان با موفقیت استفاده کرد .

برای سپرهای فولادی پروفیلهای زیادی طراحی شده است که دو نمونة آنها نوع
« لاکاوانا Lackawanna » و « لارسن Larssen » هستند . نوع اول سپر تختی است که در طول هر لبه، گیرهای قفل و بستی مناسبی دارد و برای سدهای موقت محفظه ایی
 ( سلولی ) در مکانهایی که سپر کوبی در محل قفل و بست تحت تنش سنگین قرار دارد بسیار مناسب است . نوع دوم پروفیل ذوزنقه شکلی با لبه های قفل و بستی است و مونتاژ سپر کوبی طوری انجام می شود که قفل و بستها در خط مرکز دیوار و ذوزنقه ها یک در میان در دو طرف سپر قرار گیرند،بدین ترتیب غشایی با مقاومت و صلبیت بالا به وجود می آید . جدول ١ ویژگی های دو پروفیل لارسن را که در استرالیا نورد شده اند و دو پروفیل لاکاوانای وارداتی را نشان می دهد . پروفیلهای بسیار مختلفی از سپرهای فلزی از جمله Z و H شکل نیز وارد می شوند . یک مزیت بزرگ سپرهای فلوادی آن است که آنها را می توان تا پائین تر از کف گوبیده تا علاوه بر قطع آب ، مواد نرم و بی ثبات را نیز نگه دارند . در این حالت عمق آب بندی باید حداقل نصب ارتفاع آبی باشد که بر روی سد موقت عمل می کند .

یک دیوار منفرد سپرهای فلزی با استفاده از قاب راهنما کوبیده می شود در آبهایی با عمق مناسب ، این کار را می توان به کمک شمعهای چوبی با پشت بندهای افقی انجام داد که با پیچ شدن در محل خود راستای دیوار را مشخص می کنند .

در آبهای عمیق ، معمولاً برای مهار کردن سپر کوبی پس از تخلیه سد موقت ، از قاب بندی استفاده می شود . برای کوبیدن سپرها چکشهای دوعمله بسیار مناسب اند . در این حالت بلوک سندان چکش در بالای سپر می نشیند و بدین ترتیب در سپرها که معمولاً زوجی کوبیده می شوند کوفتگی پدید نمی آید . به ویژه اگر سپرها از پروفیلهای نوع لارسن باشند . نکته بسیار مهم در این مورد قائم نگه داشتن سپرها است و این کار با ایجاد یک ردیف طولانی از سپرها و کوبیدن کوتاه آنها را در هر بار به براحتی ممکن می گردد . بدین ترتیب کل ردیف سپرها به صورت تدریجی تا عمق مورد نظر کوبیده می شود .

نکته مهم دیگر گریسکاری کامل محل گیری های قفل و بستی سپرها قبل از مونتاژ آنها است این کار نه تنها موجب جلوگیری از زنگ زدگی می شود ، بلکه خارج کردن بعدی سپرها نیز به مراتب ساده تر می گردد .

خارج کردن سپرهای فولادی به کمک چکشهایی که به گیرهای مخصوص مجهز اند انجام می شود اغلب سعی بر این است که سپرها کیپ هم کوبیده شوند تا از هر گونه نشتی جلوگیری شود . این کار علاوه بر دشوار ساختن خارج کردن سپرهای کاری غیر ضروری است ، چرا که یک نشتی جزئی آسیب دیدن سپرها ترجیح دارد . برای تخلیه آب سدهای موقت وموارد اضطراری ، پمپ های وجود دارد که استفادة متناوب از آنها برای نشتی های کوچک هزینة کمی در بر دارد . ریختن سرباره وخاک اره در داخل آب نزدیک به سطح خارجی سپر کوبی اغلب به متوقف ساختن نشت آب از میان دیوار کمک می کند .

گوشه ها با استفاده از سپرهای مخصوص ساخته می شود که بهتر است برای تطابق با کار در محل ساختمان ساخته شوند برای این منظور با برش طولی استاندارد ،دوتکه آن را به یکدیگر جوش می دهند تا پروفیل مورد نظر گوشه به جود آید .

سپر کوبی تک خطی باید به کمک مهاربندی مناسب با تیرهای حایل یا با خاکریزی یا سنگریزی مورد حمایت قرار گیرد . از روش دوم برای احداث سد موقت محیطی اصلی در بارانداز« کاپیتان کوک » در سیدنی استفاده شد این روش در مواردی استفاده می شود که منطقه مورد نظر بیش از اندازه برای مهار بندی بزرگ باشد . در کفهای سنگی می توان با کوبیدن دو ردیف سپر فای میانی آنها را با گل خمیری روس پر کرد تا آب بندی مناسبی به وجود آید . این ردیف ها به کمک پیچهای مهار و پشت بندهای افقی به یکدیگر بسته می شوند ، گرچه این کار مستلزم سوراخ کردن سپرها است ، دیوارهای گلی ناتراوا می توان با یک ردیف سپر فلزی در طرف آب و یک ردیف تخته بندی در طرف داخلی سد موقت نیز ایجاد کرد .این روش در سدهای « ماندو Mundoo » و
« گولواGoolwa  » به کار گرفته شد .

سدهای موقت مهار شده

سدهای موقت مهار شده طوری طراحی می شوند که با روی پشت بندهای متوالی یکسان باشد تا اندازه اعضاء را بتوان استاندارد کرد . چنانچه پشت بند فوقانی در سطح آب و عمق پشت بند دوم h باشد ، بنابراین عمق های متوالی از بالا به پائین تا پشت بندهای تحتانی عبارتند از :

از بالا تا ـ

دومین پشت بند
دومین پشت بند .......................h سومین پشت بند......................h 6/1 چهارمین پشت بند......................h 03/1 پنجمین پشت بند......................h 38/2 ششمین پشت بند......................h 69/2	هفتمین  پشت بند .......................h هشتمین پشت بند......................h 6/1 نهمین پشت بند......................h 03/1 دهمین پشت بند......................h 38/2

عمق h از روی ویژگی های سپر مورد استفاده تعیین می شود . در سپر کوبی حداکثر ممان خمشی در بین بند فوقانی و پشت بند دوم وجود می آید و تقریباً برابر است با :

نیوتن ـ متر برای هر متر خطی از دیوار 

مقادیرw برای هر متر مکعب از ماسه ، شن و خاک رس مستغرق ١٦٠٠ تا ٢٠٠٠ کیلوگرم ، برای زمین خشک ١٤٥٠ ، برای آب دریا ١٠٢٥ و برای آب شیرین ١٠٠٠ است. تنشهای مجاز را در سپرهای فولادی می توان Mpa ١٦٠ گرفت .

بار روی پشت بند افقی را با آویزان کردن از قاب راهنما می توان مستقر کرد .

با روی پشت بند افقی فوقانی حدود یک چهارم بار هر یک از پشت بندهای تحتانی است این بندها بار یکنواخت زیر را تحمل می کنند :

نیوتن برای هر متر خطی wh 65/7 = T

در صورتی که برای پشت بندهای افقی در دهانه های L متری ، تیرهای نگهدار زده شود و این پشت بندها بر روی بیش از دو دهانه امتداد داشته باشند ، ممان خمشی یک پشت بند تقریباً برابر است با :

نیوتن ـ متر

و بار هر تیر نگهدار ( بر حسب نیوتن ) عبارت است از :

L٢ wh 65/7 = P

چون تیرهای نگهدار در معرض صدمات ناشی از بیلهای حفاری قرار دارند ، در هنگام طراحی اضافه مجازی در نظر گرفته می شود و معمولاً این تیرها را در فواصل مناسب به کمک مهارتها و دیرکها حمایت می کنند تا طول حایل نشدة آنها به عنوان ستون کاهش پیدا کند . ضمناً آرایش این تیرهای نگهدار باید طوری باشد که تا حد امکان از درگیری با سازه دائمی اجتناب شود شکل ١ برشی از سپر فولادی موقت را نشان میدهد که در کار احداث پایه پل بتونی مورد استفاده قرار می گیرد .

دیواره چوب بستی

دیوارة چوب بستی جعبه یا سلولهای کف بازی است که پس از قرار گرفتن در آب با خاکریزی یا سنگریزی تحکیم می شود . این دیواره ها را باید درمقابل لغزش و واژگونی طراحی کرد .دیوارة چوب بستی پس از تکمیل ، دور تا دور منطقه فونداسیونی را احاطه می کند وضعیت آب بندی دیواره های چوب بستیرا می توان با روکش کردن طرف آب بندی یا با کوبیدن سپرهای فولادی بهبود بخشید . چنانچه جریان آب بیش از حد سریع نباشد با ریختن خاک بتون در نقطه A می توان حفاظت اضافی برای آب بندی کف ایجاد نمود .در بسترهای سنگی لخت یا در مواردی که جریان آب برای سدهای موقت بیش از اندازه سریع است.از دیوارهای چوب بستی می­توان تا عمقهای١٠ تا٢٠ متری نیز استفاده کرد برای این منظور کف بستر را باید قبل از همواره کرد « یا قاعده دیوار چوب بستیرا متناسب با آن شکل داد» و دیواره چوب­بستی را که معمولاً در ساحل ساخته­می­شود با شناوری به محل خود منتقل و پس از غرق کردن آن را پر نمود .

سدهای موقت محفظه ای

سدهای موقت محفظه ای « سلولی » در اصل شبیه دیوارهای چوب بستی هستند . در این مورد پس از کوبیدن محفظه های استوان ای سپر فولادی در بستر جریان وپر کردن آنها با سنگ یا خاک،محفظه­های مجاور با قوسهای­کوتاه سپری­با یکدیگرمتصل­می شوند . این نوع سد موقت ساخت دشوار و هزینه بالایی دارد ، اما مزیت آن این است که محفظه ها از ثبات مستقلی برخوردارند و بنابراین کار ساخت را به طور همزمان
می توان از چندین نقطه آغاز کرد . سد موقت محفظه ای برای ارتفاع ١٠ تا ٢٠ متری مناسب است و محفظه ها که حدود ١٠ تا ١٦ متر قطر دارند ، در فواصل ١٢ تا ١٨ متری یکدیگر قرار می گیرند حفظ حالت قائم بودن سپرها امری ضروری است ، برای این منظور معمولاً آنها را در اطراف یک شابلون مونتاژ می کنند .

کار ساخت این سدها موقت را تحت سرعتهای رودخانه ای بالا نیز می توان آغاز کرد. برای ایجاد انحنای لازم در راستای سپر کوبی جهت ایجاد مشکل استوانه ای برای سد موقت از توانایی گیرهای قفل و بستی در ایجاد انحراف از سپری تا سپر دیگر استفاده می شود ( برای حداقل شعاع انحنای قابل دسترس به جدول ١ نگاه کنید ) تمامی سپرهای یک سلول را پیش از آغاز کوبش باید مونتاژ کرد .

در طراحی سدهای موقت محفظه ای باید مقاومت قفل و بستها را در پذیرش تنشهای محیطی مورد بررسی قرار داد . مقاومت کششی نهایی سپر کوبی سنگین لاکاوانا به ٥ مگا تن در هر متر خطی می رسد . اما پروفیلهای معمولی با تنه ای به ضخامتm ١٠ و m١٣ که در جدول ١ نشان داده شده اند ، در کشش مستقیم مقاومت قفل و بستی ٥/٢ مگا تن در هر متر برخوردارند . در طراحی محفظه ها تنش قفلو بست معمولاً به 5/1 مگا تن در هر متر محدود می شود . برای صرفه جویی در فولاد ،ضرورتی وجود ندارد که سپر کوبی قسمت داخلی تا ارتفاع کامل ضروری در سپر کوبی طرف آب امتداد داشته باشد . سپر کوبی خارجی می تواند به عنوان یک طرة  کوتاه در قسمت فوقانی عمل کند در قوسهای اتصالی باید از سپرهای کافی استفاده کرد تا در هنگام کوبیده شدن به صورت خود تنظیم عمل کنند و با بی نظمیهای موجود در راستای موازی میان دو محفظه مجاور تطبیق حاصل کنند .

١ ـ بندها

بندها پشته های خاکریز یا سنگریزی هستند که به عنوان سد وزنی طراحی می شوند . اینها ساده ترین نوع سد موقت به شمار می روند ،اما نباید اجازه داد که آب از روی آنها سرریز شود ، مگر آنکه به طرز مناسبی مورد حفاظت قرار گرفته باشند .از خاک در آبهای آرام و از سنگ در جریانهای متلاطم تر استفاده می شود .

آب بندی مورد اول اغلب کار دشواری است ، اما برای این منظور می توان سمت طرف آب بندی را با کیسه های خاک رس پوشاند . بندها معمولاً برای دوره های محدود و به ویژه در مواقعی مورد استفاده قرار می گیرند که هدف ایجاد یک سد موقت دائمی تر در پشت آنها باشد .

بندهایی که با کیسه های خاک رس پوشش می شوند برای ارتفاع های کوتاه مفید اند ، در این حالت کیسه های منفرد خاک رس همانند آجر چینی به صورت ردیفی چیده می شود . بندهای بزرگتر در واقع سدهای خاکی هستند سیل بندهای کناره رودخانه در اصل سدهای موقت نوع بندی هستند که حالت دائمی دارند . به طور کلی پهنای رأس بند باید حداقل یک متر و شیب جانبی آن برای نوع خاکریز ١ :٢ تا ١ : ٣ و برای نوع سنگریز ١ : 5/1باشد در بندهای خاکی حفاظت در برابر فرسایش امری حیاتی است .

سدهای موقت خاک انجمادی 

سد موقت خاک انجمادی نوع متکامل ویژه ای است که در ماسه روان و لای های پر آب با پایداری کم مورد استفاده قرار می گیرند در این جا زمین با سرد سازی منجمد
می شود تا دیوار یخی پایداری ایجاد گردد و ابتدا تعدادی لوله عمودی در خارج از منطقه فونداسیون طوری در زمین کار گذاشته می شوند که آن را به طور کامل با چنان عمقی احاطه کنند که به یک چینه نفوذ ناپذی در زیر زمین مزاحم دسترسی پیدا شود . لوله ها در فواصل یک متری کار گذاشته می شوند و هر لوله از یک لوله فولادی خارجی با انتهای مسدود به همراه یک لوله فولادی داخلی یا انتهای باز تشکیل می گردد . سپس جریان ثابتی از شور آب یا دی اکسید کربن سرد شده از لوله داخلی پائین می رود و از فضاهای حلقوی باز می گردد .

این امر به انجماد زمین اطراف و در نهایت به ایجاد یک دیوار اببند به ضخامت تقریبی ٢٥/١ متر منجمد می شود برای ایجاد ضخامت بیشتر از چند ردیف لوله موازی استفاده می شود چنین سدهای موقتی در بلژیک ، بریتانیا ، شوروی و آمریکا مورد استفاده قرار گرفته اند .

در سد « گراند کولی Grand Coulee » در ایالات متحده ٣٧٧ نقطه انجماد مستقر شد تا سد موقتی به طول ٣٠ متر ، به ضخامت ٦ متر و به ارتفاع تقریبی ١٥ متر بر روی یک دره باریک سنگی پر از لای ایجاد گردد . تکنیک خاک انجمادی به ویژه در زمانی سودمند است که پرهیز از جمع شدگی و نشست سطحی ناشی از پمپاژ لایهای اشباع شده مجاور سازه های موجود امری حیاتی باشد این تکنیک در سال 1370 با استفاده از شور آب کلسیم کلرید برای دو چاه فاضلاب به عمق ٣٣ متر در .ملبورن استرالیا به کار گرفته شد . در این جا لوله های انجماد mm ١٠٠ قطر و حدود ٢/١ متر از یکدیگر فاصله داشتند .

سدهای موقت بتونی

سدهای موقت بتونی معمولاً سدهای وزنی کوچک بتونی هستند . سد موقتی که برای احداث سد « گاتگا » در کوهستان « اسنویی » نیوساوث ویلز مورد استفاده قرار گرفت یک سازه بتون مسلح قوسی به ارتفاع تقریبی ٩ متر بود که می توانست در برابر آب گرفتگی ناشی از جریانهای سیلابی به حجم ٢٨٠ متر مکعب در ثانیه مقاومت کند . برای این منظور از سپرهای بتون مسلح نیز می توان استفاده کرد . سپرهای پیش ساخته بتونی با لبه های جفت شونده مناسب به روشی مشابه با سپرهای فولادی کوبیده می شوند . بتون مورد استفاده باید از کیفیت خوب و طراحی صحیح برخوردار باشد و در این مورد تنشهای مجاز را برای بارگذاری موقت می توان ٢٥ درصد بیتشر از سازه های معمولی فرض کرد . سدهای موقت بتون مسلح گران تمام می شوند ، اما در مکانهایی که به عنوان بخشی از سازه دائمی به کار می روند نباید از وجود آنها چشم پوشی کرد .

سدهای موقت معلق

سدهای موقت معلق زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که کلاهک شمعها صندوقه در زیر عمق کمی از آب قرار می گیرند و عمق آب تا بستر رود نیز زیاد است در این حالت یک جعبه اب بندی ـ معمولاً چوبی ـ ساخته می شود . در کف این جعبه سوراخهای مناسبی وجود دارد که بر روی سر شمعها یا صندوقه قرار می گیرند با پائین بردن جعبه بر روی کار ، یک غواص عمل آب بندی جعبه را انجام می دهد و کل سد موقت از طریق شمعهای چوبی جانبی مورد حمایت قرار می گیرد . از چنین سد موقتی در پل
« گری استریت Gray street » در « بریس بین » استفاده شد . در این مورد هر یک از ٥٢ شمع حایل باید در مراحل مختلف کار در برابر نیروی زیر فشار ١٠٠ کیلونیوتنی یا بار مرده ١٧٠ نیوتنی مقاومت می کردند .

تخلیه آب سدهای موقت

تخلیة آب سدهای موقت را باید با دقت توجه زیادی انجام داد . به محض مسدود شدن سد موقت باید کار پمپاژ آب را به صورت مرحله ای به همراه بررسی دقیق نفوذ آب در بین زمانهای پمپاژ آغاز کرد . آب بندی نشتیهای بد و استقرار مهاربندی در صورت ضرورت ، در فواصل این مراحل انجام می شود . پمپهای سد موقت معمولاً از نوع سانتریفوژ یا مرکز گریز با فضای زیاد هستند ، چرا که این پمپها بالای و دیگر مواد خارجی سر و کار دارند .اندازه پمپ بر حسب حجم آبکشی موجود ، نشتیهای قابل انتظار و ملاحظات هزینه ای تعیین می گردد ،اما داشتن ظرفیت ذخیره کافی امری اساسی است . در ابکشی محوطه بار انداز « کاپیتان کوک» دار سیدنی ، ٨٠٠ میلیون لیتر آب در هفت مرحله و طی هفت هفته با استفاده از پنج پمپ mm ٣٠٠ ، سه پمپ mm ٢٥٠ و هفت پمپ mm ١٥٠ تخلیه شد . در این مورد نشتی منطقه آبکشی به طور متوسط ١٣ لیتر در ثانیه بود .

زمانی که داخل سد موقت خشک شد آن را باید به همان صورت باقی نگه داشت ، مگر آنکه در اثر فشار آب از خاج و بالا آمدن کف ، آب به داخل صندوقه هجوم آورد . در چنین حالاتی در زیر پاشنه سپر کوبی آببند کافی وجود ندارد و برای آب بندی بهتر ، کوبیدن بیشتر سپرها امری ضروری است . در منطقه فونداسیون باید همواره مراقب علائم ضعفی بود که ممکن است به هجوم آب منجر گردد و در صورتی که احتمال بروز خطر وجود دارد نباید به اشخاص اجازه ماندن در محل داده شود . با اولین نشانه نشت شدید یا ضعف باید آب را بر روی منطقه باز کرد و تدابیری برای آب بندی بهتر اندیشید در کفهای بتونی تزریق دو غاب می تواند در مسدود ساختن نشتی شکافها موثر باشد . چنانچه این کار ممکن نباشد یا سد موقت را نتوان به طور کامل آبکشی کرد ،کار حفاری را باید در زیر اب ادامه داد و بر روی کف تمام شده ، آبند بند بتونی ( متناسب با زیر فشار ) ایجاد کرد تا بتوان با پمپاژ سد موقت آن را خشک کرد و کار ساختمانی را مطابق برنامه ادامه داد .

در صورت امکان باید از زیر آب رفتن سدهای موقت جلوگیری کرد . خطر سیلاب را باید به درستی مورد بررسی قرار داد و ارتفاع سد موقت را باید تخمین و تعیین کرد ارتفاع اقتصادی مناسب ارتفاعی است که هزینه حفاظت اضافی آن بیش از هزینه تأخیر و خسارات ناشی از آب گرفتگی  سیلاب باشد چنانچه سد موقت در معرض خطر ناشی از آب گرفتگی قرار دارد باید اقدام مشابهی همچون موارد هجوم آب از کف و نشتیهای جدی به عمل آورد ـ آب را باید به محل کار پمپ کرد تا از خطر آب منطقه مجدداً تخلیه می شود .

به طور کلی پس از پایان آبکشی سد موقت باید کار را تا حد امکان سریع به انجام رساند و منطقه کار تا حد ممکن خشک نگه داشت .

برداشتن سدهای موقت

طراحی سد موقت را باید با توجه به مسئله برداشتن نهایی آن انجام داد . این موضوع اغلب توسط مهندسین طراحی و ساختمان به دست فراموشی سپرده می شود در این مورد نه تنها باید داخل سد موقت فضای کافی جهت برداشتن آن بدون آسیب دیدن سازه دائمی تکمیل شده وجود داشته باشد بلکه باید امکان انجام کار و دسترسی به تمامی قسمتهای سازه در طول عملیات ساختمانی نیز موجود باشد .

مقوعیت مهار بندی را باید وری به دقت انتخاب کرد که آنها را بداون درگیری بتوان برداشت . زمان جای دادن قطعات مهاربندی از میان سوراخهایی که موقتاً در سازه دائمی باقی گذاشته شده اند ضروری باشد . قبل از برداشتن مهارها و انتقال فشارهای مهاربندی به کار تکمیل شده باید تدابیر پیش گیرانه ای اتخاذ کرد . این سوراخها را پس از برداشتن قطعات مهاربندی بدون به خطر افتادن پایداری سد موقت می توان پر کرد در نهایت پس از پایان کار ساختمانی­منطقه به آب بسته می­شود و در این زمان می توان سد موقت را خارج ساخت .

سپرهای فلزی را می توان به کمک چکشهای مخصوص بیرون کشید البته باید مراقب بود که به سپر آسیب نرسد تا امکان استفاده مجدد از آن کاهش پیدا نکند .

بیشترین تلاش لازم برای لق کردن سپره دار زمین و در محل قفل و بستها انجام
می شود . سپرها سر سخت را می توان تا زمانی بیرون کشیدن سپرهای مجاور به حال خود رها کرد در غیر این صورت امکان تابیدگی گیرهای سپر وجود دارد . جداره دیواره های چوب بستی سنگریز و دیواره های گلی ناتراور را طوری می توان طراحی کرد که به سرعت توسط یک غواص پیاده شوند ، البته در این مورد ابتدا قسمت پر شده میانی به کمک چنگک یا تجهیزات مناسب دیگر تخلیه می شود .

انواع سدها

سد دیواره یا آببندی است که با نگهداری جریان آب رودخانه در پشت خود دریاچه یا مخزن به وجود می آورد . برای اینکه این سد حالت دائمی داشته باشد باید تحت تمامی شرایط بارگذاری پایدار بماند . سد باید در برابر نیروهای هیدرواستاتیک وارد بر طرف بالا رود خود و تاثیرات مخرب تراوش و زیر فشار مقاومت کند .به همین جهت تمامی سد باید از ساختی با کیفیت بالا برخوردار باشد .

سدها بر اساس مصالح مورد استفاده به انواع خاکی ، خاکی ـ سنگی ، سنگریز و بتونی تقسیم می شوند . سدهای سنگریز دارای هسته های غیر قابل نفوذ یا غشاهای آببند خارجی هستند و سدهای بتونی را می توان به انواع دیگری همچون سد وزنی ، تک قوسی ، چند قوسی ، سد با پشت بند و تاوة تخت ( سد آمبورسن ) و سد پشت بند دار وزنی ( با پشت بندهای سرگرد یا مخروطی ) تقسیم بندی کرد .

انتخاب نوع سد معمولاً با توجه به زمین شناسی ، آب شناسی و توپوگرافی محل به تعداد کمی محدود می شود ، اما تصمیم گیری نهایی بدون بررسی فونداسیون ها ممکن نیست و برای هر مورد ممکن ارزیابی های مقایسه ای صورت می گیرد .نکات مهم در انتخاب بهترین نوع سد عبارتند از :

هدف سد ، مشخصات مجرای سرریز و دریچه ها ، مسئله منحرف ساختن جریان . دسترسی محلی به مصالح و نیروی کار ، دسترسی به محل ساختمان و ( در برخی موارد ) تاثیر پذیری منطقه در برابر زمین لرزه . اینها البته مسایل طراح است ، اما وی نباید روشهای ساختمانی مناسب هر نوع سد و ماشین آلات ساختمانی مورد نیاز را به دست فراموشی بسپارد .

مناطق چندی وجود دارد که ساختن یک سد ایمنی و کارا در آن جا ممکن نیست ،اما ملاحظات هزینه های کلی را باید با پیوستگی منافع مورد نظر مرتبط ساخت . به همین دلیل نهایی یک نوع سد در مقایسه با انواع دیگر یا در واقع یک محل نسبت به محلهای دیگر ـ معمولاً بر پایه نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل مقایسه ای هزینه – سود در محدوده نوع سد مورد نظر با توجه به عوامل مختلف صورت می گیرد .

منحرف ساختن رودخانه

صرف نظر از نوع سد انتخاب شده ، مسیر موفقیت آمیز جریان آب در طول عملیات ساختمانی در موفقیت کار اهمیت حیاتی دارد . در واقع منحصر ساختن رودخانه و عبور سیلابها اغلب بحرانی ترین عملیات مربوط به سد سازی محسوب می شوند .

ظرفیت مجرای انحراف البته باید با اب شناسی رودخانه مربوط باشد این معمولاً مستلزم یک تصمیم گیری بحرانی در مسایل اقتصادی ساختمانی است : هزینه عملیات منحرف ساختن موقت جریان باید با هزینه خسارات احتمالی و تاخیر ناشی از سیلابهایی مقایسه شود که احتمالاً از سازه های انحرافی سرریز خواهند شد . کار فونداسیون را می توان برای زمانهای که جریان آب پائین است برنامه ریزی کرد تا تنها به سدهای موقت و مجاری انحرافی کوچک نیاز باشد و بدین ترتیب صرفه جویی اقتصادی قابل توجه صورت گیرد . اما به طور کلی باید برای برخی سیلابهای فصلی پیش بینی های لازم به عمل آید ، هر مورد ویژه مشکلات خاص خود را در ارتباط با تعیین ظرفیتی سیلابی جهت طراحی سازه های انحرافی مطرح می سازد .

برای مثال در سد « یارا Yarra » در ویکتورا بایگانیهای موجود به این نتیجه منجر شد که مجرای سرریز برای ٢٢٠٠٠٠٠ لیتر در ثانیه طراحی شود . اما برای منحرف ساختن رودخانه با توجه به اینکه سیل یک بار در هر دوازده سال اتفاق می افتاد ،جریان ٢٢٥٠٠٠ لیتر در ثانیه در نظرگرفته شد Lauriston .

در سد « لاریستون ویکتوریا ، سیلابهای شدید بسیار کوتاه مقدار آب را به حدود ٢٢٦٠٠٠ لیتردر ثانیه می رساندند ، در حالی که در طی دوازده سال آب تنها پانزده مرتبه از حد ٢٨٠٠٠ لیتر در ثانیه تجاوز کرده بود . علاوه بر این حد جریان طبیعی ٣٤٠٠ لیتر در ثانیه به ندرت بدون رسیدن به حد نهایی ٢٣٠٠٠ تا 25000 لیتر در ثانیه تجاوز شده بود . بنابراین مسئله روشن بود که توجهی برای ایجاد ظرفیت انحرافی بیش از جریان طبیعی 3400 لیتر در ثانیه وجود ندارد . مگر آنکه از ظرفیت ٢٥٠٠٠ بیش از جریان طبیعی ٣٤٠٠ لیتر در ثانیه استفاده شود ـ و توجهی نیز برای تجاوز از این ظرفیت وجود نداشت .

در دره های تنگ و عمیق با جریانهای سیلابی بالا ، برای منحرف ساختن رودخانه اغلب در اطراف محوطه ساختمانی از تونل استفاده می شود . به طوری دهانه آن کمی دورتر از بالا رود و خروجی آن در زیر محل سد قرار گیرد که خود در مرحله بعد در میان دو سد موقت عرض بستر جریان محصور می شود . سد موقت بالا رود به عنوان مانع عمل کرده با خارج کردن رودخانه از مسیر طبیعی خود ، آن ره به داخل تونل هدایت می کند از این روش به عنوان مثال در این موارد استفاده شد : سد « واراگامبا » در نیوساوث ویلز ، سدهای « تالبینگو » و « تامسون » در ویکتوریا و سدهای « هوور Hoover » ،
« هانگری هورس Hungry Horse » و « گاریزون Garrison » در ایالات متحده آمریکا در بساری از سدها یک تونل خروجی بخشی از کارهای دائمی را تشکیل می دهد که در این موارد می توان آن را در مراحل اولیه احداث و به عنوان تونل انحرافی مورد استفاده قرار داد .

روش کلی ساخت تونلهای انحرافی بدین ترتیب است که تونل را در پشت سدهای موقت دهانه های ورودی و خروجی احداث می کنند و در نهایت با برداشتن این دهانه های موقت ، رودخانه دو مسر دارد ـ یکی بست طبیعی و دیگری تونل .حال تنها کاری که باقی می ماند آن است که با احداث سد موقت اصلی بالا رود ، جریان به طور کامل از بستر طبیعی خود خارج گردد و با ایجاد سد موقت اصلی پائین رود از محلوطه ساختمانی در برابر پسرفت اب محافظت شود سپس محوطه ساختمانی با پمپاژ آب میان سدهای مقت از آب تخلیه می شود .

عملیات منحرف سازی جریان در سد « واراگامبا » در نیوساوث ویلز از تونلی با پوشش بتونی­به ارتفاع ٢٧/٤ متر به ظرفیت٥/٥ متر به ظرفیت١٠٢٠٠٠ لیتردر ثانیه تشکیل
می شد که در زیر پایه کناری شرقی حفاری گردید و به کمک دو دریچه بزرگ کنترل
می شد که امکان می داد از تونل بعداً به عنوان مجرای خروجی جهت آبرسانی و مقاصد هیدروالکترونیک استفاده شود وظیفه اولیه این تونل منحرف ساختن جریان طبیعی رودخانه ای از بالا سد موقت بالا رود و زیر سد موقت پائین رود بود .

سد موقت پائین رود که در آب نسبتاً کم عمق تری ساخته شده بود یک سد سنگریز با سطحی از خاک رس جهت ایجاد آب بندی بود و خاک رس به کمک چوب در برابر عملکرد امواج حفاظت می شد .نه این سد موقت و نه سد موقت بالا رود ( در آب به عمق ١٥ متر ) هیچ کدام برای سیلابهای بزرگ طراحی نشده بودند . سد موقت بالا رود از یک سد سنگریز دیوار آببندی از سپرهای  فولادی تشکیل می شد که در جریانی نسبتاً سریع تا زیر سطح آب کوبیده شده بود .

سد موقت بالا رود که در زمینه شکل ـ ١٩ دیده می شود ، ابتدا با ریختن لایه ای بتونی به ضخامت mm 600 به کمک ترمی بر روی کف سنگی جریان ساخته شد . این لایهی یک ترانشه مرکزی داشت که با گل خمیری رس پر شده بود . سنگریزی عمدتاً از شن رودخانه ای mm150 تشکیل می شد که با ضخامت ٦ متر با شیب ١ در 5/1 در سمت پائین رود و ١ در ١ در سمت بالا رود بر روی ترانشه بتونی و خاک رس تخلیه می شد . بر روی دو طرف سنگریز به کمک مسیر کابلی تورسنگهایی ( قابهایی از شکل سیمی گالوانیزه به شکل منشور مستطیلی ) پر از شن رودخانه ای mm 75 قرار داده شد سپس با کوبیدن سپرهای فولادی ، سطح فوقانی جهت جلوگیری از شسته شدن بتون ریزی گردید . در طول عملیات ساختمانی سیلابهای بزرگی رخ داد و یک بار محوطه ساختمانی برای 76 روز به زیر آب فرو رفت ، دو مرتبه نیز جریان سیلابی 6000000 لیتر در ثانیه ( حداکثر سیلاب احتمالی 14000000 لیتر در ثانیه بود ) تجاوز کرد . چند سیلاب بزرگتر دیگر نیز از سدها موقت عبور کرد و به کار را به تأخیر انداخت ، اما عملیات منحرف سازی به طور کلی رضایت بخش بود و در نظر گرفتن امکاناتی جهت سیلابهای بزرگتر از لحاظ اقتصادی به صرفه نبود .

رودخانه « اود Ord » در ناحیه « کیمبرلی شرقیEast Kimberley » در استرالیای غربی ، دارای یکی از بزرگترین جریانهای سیلابی دنا است : 30000000 لیتر در ثانیه . در طول احداث سد « اورد » به ارتفاع ٧٦ متر که یک سد سنگریز با هسته غیر قابل نفوذ خاک رس است رودخانه از طریق تونلی به قطر ٤/٤ متر و ظرفیت 452000 لیتر در ثانیه منحرف شد که برای جریانهای فصول خشک کفایت می کرد . آب سیلابی اضافی فصول بارانی را از روی بخش تکمیل شده دیواره عبور می دادند و در این مواقع برای حفاظت از هسته خاک رس آن را با لایه سنگی می پوشاندند .

زمانی که ظرفیت جریان بالا مورد نیاز نباشد ، مجرای انحراف را می توان همچون موارد زیر ایجاد کرد : کانال چوبی در سد « مونت بالد Mount Bold » در استرالیای جنوبی ، خط ولادة بتونی در سد « نپین » در نیوساوث ویلز ، آبگذر در سد « کرن کاران Cairn Curran  » در ویکتوریا ، خط لوله فولادی در سد « کلارک » در تاسمانیا که ١٤٠٠٠٠ لیتر آب را در هر ثانیه انتقال می دادند زمانی که جریان آب از طریق این مجزای هدایت شود ، فونداسیونهای سد و ارتفاع مناسبی از دیواره ـ از جمله خروجیهای اصلی را می توان به همراه پیش بینی های لازم جهت عبور سیلابهای آینده در طول عملیات ساختمانی ، احداث کرد .

سپس مجرای انحرافی مسدود می گردد و جریان از طریق خروجیهای اصلی یا دیگر معبرهای سیلاب عبور داده می شود . در سد « نپین » یک تونل سیلابی به ارتفاع ٧ متر و پهنای ٦/٤ متر در داخل دیوار باقی گذاشته شد تا سیلابهای دروان عملیات ساختمانی از طریق آن جریان یابند . این تونلها بعداً در دوره ای که جریان آب پائین بود و سد مجاری سرریز کامل شده بودند با بتون پر می شد .

در دره های عریض با جریانهای گسترده معمولاً هر بار بخشی از رودخانه را به کمک سدهای موقتی که محل ساختمان را محصور می کنند ،می بندند و رودخانه از طریق قسمتهای مسدود نشده به راه خود ادامه می دهد .همراه با پیشرفت کار جریان رودخانه که بخشهای دیگر کانال یا از میان سازه دائمی عبور داده می شود و قسمتهای جدیدی برای عملیات ساختمانی با سد موقت محصور می شود این روش به کرات برای ساخت آببندها و کانال های تغییر سطح کشتیرانی مورد استفاده قرار می گیرند و در سد « تالووا» در رودخانه « شوال هاون » نیوساوث ویلز نیز از آن استفاده شد . پیش از برنامه ریزی نهایی سدهای موقت ، باید تاثیرمسیر آبی محدود شده را بر فرسایش و شست و شوی احتمالی بسر رود مورد بررسی قرار داد مسایل منحرف ساختن رودخانه مستلزم داشتن بینش صحیح و تجربه است و بهترین طرح ممکن تنها پس از بررسی و مطالعه عوامل اصلی زیر به دست خواهد آمد :( a ) آب نگاری رودخانه و تغییرات آناز جمله توالی جریانهای سیلابی ،(b) خطر سیلاب واقعی و هزینه خسرات و تأخیرهای کار در طول عملیات ساختمانی ،( c) تعیین نقطه ای که ایجاد حفاظت اضافی غیر اقتصادی خواهد بود ، ( d )  بهترین نوع مجرای انحرافی و ابعاد لازم جهت هدایت جریان ،(e ) اقتصادی ترین ارتفاع و نوع سد موقت ، ( f ) روش مورد استفاده جهت مسدود ساختن سازه انحرافی ، و (g) اقتصادی ترین روش و برنامه جهت ساخت قسمتهای مختلف سازه دائمی .

برای جریانهای کمتر از٢٨٠٠٠ لیتر درثانیه ، ناوه ها و لوله ها به ویژه اقتصادی هستند ، اما برای تخلیه بزرگ هزینه تونلهای انحرافی بخش بزرگی از هزینه کلی کار را تشکیل می دهد . برای تعیین یک ظرفیت اقتصادی باید توجه زیادی مبذول داشت . سیلابهای دوران عملیات ساختمانی به سدهای بتونی و سدهای سنگریز خالص آسیب زیادی وارد نمی کنند . اما در پشته های خاکی نتیجه می تواند فاجعه بار شود ، مگر آنکه طرف پائین رود را بتوان با سنگ حفاظت کرد . یک آببند سرریز ایجاد گردد ، بخشی از سد عمداً به عنوان مسیر سیلابی پائین نگه داشته می شود ( روشی که در سدهای بتونی اجرا می گردد ) در مواقع ضروری ، ( وقتی که سرعت آبهای سیلابی زیاد باشد ) برای حفاظت منطقه سنگی پائین رود می توان آن را با شبکه های فولادی پوشاند که به بدنه سد مهار می شود . استفاده از یک مجرای نیمه دائمی در مین سد در طول عملیات ساختمانی اغلب به صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها منجر می گردد . تونلهای سیلابی و آبگذرهای بتونی نمونه هایی از این روش هستند . گاهی اوقات نیز از مجرای سیلابی دائمی در میان سازه استفاده می شود . همانند سد « لافینگ جک Laughing jack » در تاسمانیا که در سال ١٩٧٥ ساخته شد و در میان سنگریز سد پیش بینی لازم برای عبور دادن سیلاب به عمل آمد . در این مورد یک کلاهک بتونی در بالای هسته خاک رس مایل زیر تاج سد قرار دارد آبهای سیلابی از روی این کف داخلی عبور می کنند و قبل از خارج کردن از پاشنه پائین رود انرژی خود را در محدوده سنگریز از دست می دهند .منحرف ساختن رودخانه از بستر خود و انسداد شکاف نهایی اغلب کار بسیار دشواری است : برای این منظور از سنگریزی ، دیواره چوب بستنی ، تنه های مسدود کننده چوبی ، دریچه های انسداد و بلوکهای بتونی استفاده شده است . زمانی که جریان اصلی متوقف شد و رودخانه از طریق راه های انحرافی جریان پیدا کرد ، می توان به نشتهای سد موقف پرداخت . در زمان انسدادهای نهایی کارهای انحرافی نیز شرایط مشابهی به وجود می آید . برای این منظور اغلب از دریچه های انسداد استفاده می شود و در طراحی مجرای انحرافی پیش بینی لازم برای آنها صورت می گیرد .

پس از انسداد ، مجرا در نهایت به کمک یک توپی بتونی که به طرز مناسبی با دیواره های مجرا قفل و بست و دوغاب ریزی شده آب بندی می شود .

سدهای خاکی متراکم شده

در سدهای خاکی متراکم شده کار ساختمانی به صورت لایه هایی انجام می شود و ضخامت تقریبی این لایه ها پس از تراکم برای مواد نفوذ ناپذیر ١٥٠ میلی متر در نظر گرفته می شود . کار تراکم معمولاً به کمک غلتکهای پاچه بزی که با تراکتور زنجیره دار کشیده می شوند ، صورت می گیرند از غلتک زنی بیش از اندازه خاکهای چسبیده باید خودداری کرد ، چرا که احتمال ایجاد گسیختگی های برشی مجزا وجود دارد وبرای جلوگیری از این امر ، چنین خاکهایی را بیشستر باید خشک نگه داشت تا مرطوب ، از غلتک زنی خاک رس که رطوبت زیاد دارد نیز باید پرهیز کرد . در غلتک زنی زیاد مواد نفوذ پذیر مشکلی وجود ندارد چرا که تراکم زیاد مقاومت برشی را افزایش می دهد در این موارد آبپاشی نیز سودمند است و به تراکم ماسه و شن تا حد زیادی کمک می کند. ایجاد چگالی صحیح برای یک خاک مشخص به کمک روش اصلاح شده پروکتور کنترل می شود مواد خوب دانه بندی شده چگالی بالایی ایجاد می کنند و نسبت به تغییرات کوچک محتوای رطوبت به شدت از خود واکنش نشان می دهند و تغییرات مشخصی در چگالی آنها ایجاد می گردد . در مقابل خاکهای رس سنگین را می توان در حوزه وسیعی از رطوبت زیر مقدار بهینه با تغییرات نسبتاً کوچکی در چکالی آنها متراکم کرد . امروزه اهمیت تراکم و کنترل رطوبت کاملاً به رسمیت شناخته شده است . معمولاً برای متراکم ساختن خاکهای چسبنده از غلتک پاچه بزی دو استوانه ای ١٨ تا ٢٠ تن یا کامپکتور چرخ لاستیکی ٤٤ تن ( ١١ تن در هر چرخ ) استفاده می شود . با غلتک پاچه بزی و با تقریباً نصف دفعات عبور از انجام می شود . گفته می شود که کامپکتورهای بادی علاوه بر اقتصادی تر بودن ، تراکم بیشتری نیز ایجاد می کنند . به علاوه در خاکهای سنگ دار که جدا کردن سنگهای بزرگ آن گران تمام می شود این دستگاه سودمند است چرا که لایه های ضخیم تری را متراکم می سازد .

در بخشهای نفوذ ناپذیر سد « اوروویل o roville » در ایالات متحده آمریکا که ٢٢٨ متر ارتفاع دارد تراکم در لایه های mm ٢٥٠ و با چهار بار عبور یک کامپکتور بادی ١٠٠ تنی انجام شد . در مقابل ، متراکم ساختن انتقالی و نفوذ ناپذیر به ترتیب در لایه هایی به ضخامت 375 و mm 600 و با دوباره عبور یک غلتک استوانه ای صاف ارتعاشی صورت گرفت . برای به حداقل رساندن فرسایش لاستیکهای تجهیزات بارکش ، تمایل روز افزونی به استفاده از غلتکهای مقدار تراکم لازم در بخشهای نفوذ پذیر مورد بحث است و تعداد دفعات عبور غلتک به ویژه در قسمتهای مرتفعتر سدهای خاکی کاهش داده می شود . به طوری که نشست میان بخشهای نفوذ پذیر و هسته با هم سازگار باشند و از لحاظ اقتصادی نیز صرفه جویی شود .

در خاکریز ٤ میلیون متر مکعبی« نیوجرسی New jersey » در ایالات متحده آمریکا ، در سال ١٩٦٢ راه حل جالبی برای مسئله دشوار تراکم به دست آمد .

پیچیدگی مسئله به خاطر ماهیت متغیر مواد و محتوای رطوبت بالای آنها بود .

خاکهای تخلیه شده جدید ابتدا به کمک گریدر و بلدوزرهای چرخ لاستیکی در لایه هایی به ضخامت ٠٠ تا mm  150 تنی چند چرخه لاستیکی متراکم می شدند و تا ٩٥ درصد چگالی پروکتور متراکم می گردید .

یک سد خاکریز به طور کلی از خاک تشکیل می شود . سه نوع اصلی خاکریز وجود دارد. نوع (A) تماماً از مواد نفوذ ناپذیر تشکیل شده و بدین جهت ریزدانه است و پایداری متوسطی دارد . شیبهای این نوع خاکریز باید تخت باشد و سطوح آن نیز در مقابل فرسایش به حفاظت نیاز دارند .

ضمناً برای به حداقل رساندن تراوش آب به بخش پائین رود باید یک سیستم زهکشی داخلی کافی ایجاد کرد . مواد نوع (B) حالت متقارن دارند و این برش عرضی در بیشتر سدهای خاکی مورد استفاده قرار می گیرد نوع (C) را برای مواردی می توان استفاده کرد که کاهش سریع سطح آب مخزن مورد نظر نباشد . در تمامی انواع خاکریزها ، سد فنداسیون آن باید به قدر کافی نفوذ ناپذیر باشند ،به طوری که سرعت آبی به داخل کرانه ها نفوذ می کند آنقدر زیاد نباشد که ذرات ریز خاک را جابجا کند . در خاکریزهای متقارن ـ هر دو نوع خاکی و خاکی ـ سنگی ـ ایجاد تراکم مناسب در هر بخش و به ویژه در بخشهای انتقالی از اهمیت درجه اول برخوردار است ، به طوری که نشست آینده خاکریز به صورت کلی تا حد امکان یکنواخت انجام شود .

در ساخت یک سد خاکریز هدف آن است که مواد انتخاب شده به شکل صحیح در داخل سازه ریخته شوند ، به طوری که مقاومت کافی در برابر عبور آب ایجاد گردد . به دست آوردن حداکثر چگالی اقتصادی با استفاده از مواد قابل دسترس و درجه نفوذ پذیری مورد نظر ، دو معیاری هستند که طراحی بر اساس آنها صورت می گیرد و دستیابی به این مشخصات تعیین شده در محل ساخت امری اساسی محسوب می شود . حداکثر چگالی از متراکم ساختن موادی با محتوای رطوبت بهینه حاصل می گردد که تقریباً برای هر خاکی متفاوت است بنابراین در طول ساخت خاکریز برای کنترل مقدار رطوبت مناسب ، انجام آزمایشهای منظم ضروری است دستگاه پروکتور برای این منظور وسیله استانداری محسوب می شود ، اما به یک متصدی ما هر نیاز دارد . چنانچه خاک بیش از اندازه خشک باشد با تسطیح و گستردن آن یا با مخلوط کردن با خاک خشک از رطوبت آن کاسته می شود رطوبت بسیار کم از تراکم خوب جلوگیری می کند و در نتیجه خاک اشباع شده بعداً در زیر بار دچار نشست خواهد شد . رطوبت اضافی نیز به فشار منفذی بالا منجر می گردد که می تواند ضریب ایمنی سازه را به طور جدی کاهش دهد « سپاه مهندسین ایالات متحده » با تجربه فراوانی که در ساخت خاکی دارد این نظر است که بخش نفوذ ناپذیر یک خاکریز باید با چنان محتوای رطوبت و چگالی ریخته شود که در زمان اشباع شدن­هیچ گونه تحکیم اضافی را نپذیرد.این امر معمولاً به این منجر می گردد که مواد هسته با رطوبتی بیش از مقدار بهینه ریخته شوند .

ایجاد فونداسیونهای آب بندی مناسب امری اساسی است و دقت در مراحل اولیه ساخت از بیشترین اهمیت برخوردار است . محل ساختمانی را باید از درخت ، علف  و دیگر مواد عالی تمیز کرد . بهتر است که در پایه سد پوششی از مواد مختلف وجود نداشته باشد و برای این منظور گاهی لازم است که لایه ای از مواد با گریدر برداشته شود . روش معمول بدین ترتیب است که خاک سطحی را برداشته و زمین را کاملاً شخم و مرطوب می کنند . سپس اولیه لایه خاک ریخته می شود و آن را کاملاً به داخل مواد اولیه شخم شده غلتک می زنند . نکته مهم آن است که از گسترش یک مسیر نشتی در طول اتصال میان مواد طبیعی و ریخته شده جلوگیری شود . چنانچه به آببند نیاز باشد آن را پس از برداشتن خاک سطحی محل دیواره احداث می کنند اما تغییر ناگهانی از بتون سخت به خاکریز انعطاف پذیر مناسب نیست و به همین جهت امروزه دیوارهای آببند بتونی چندان مورد استفاده قرار نمی گیرند .در مواردی که از این دیوار استفاده شده است ، دیوارهای بتونی یا گل خمیری خاک رس قسمت میانی تا حد زیادی کوتاه شده اند . ساخت این دیوارها مشکلات کمی ایجاد می کند ، اما خاکریز مجاور آنها را باید کاملاً متراکم کرد و برای این منظور از کوبه دست استفاده می شود .

هنگام ریختن مواد خاکریز باید حالت افقی لایه ها را حفظ کرد ، اما لایه از قسمت مرکزی به طرف کناره ها کمی به سمت پایین شیب پیدا می کند . این درست بر خلاف روش معمول جاده ها و خاکریزهای راه آهن است که کناره ها کمی بالاتر از قسمت مرکزی قرار می گیرند ، اما به هر حال کار نسبتاً سریع جهت جلوگیری از جمع شدن آب باران بر روی خاکریز حائز اهمیت است ، به ویژه در مواردی که مواد نفوذ ناپذیر باشند ، در زمان احداث خاکریز باید به ایجاد و حفظ شیبهای جانبی طراحی شده خاکریز توجه داشت .

حفاظت از طرف بالا رود سد در برابر عملکرد امواج همواره ضروری است نقطه ضعف پوشش بتونی عدم توانایی شکست احتمالی آن در زمان افت سریع آب است و این پدیده بیشتر در دیواره های کوچک رخ می دهد تا بزرگ ، پوشش سنگریز بهترین روش حفاظت در برابر عملکرد امواج است این سنگها را می توان به صورت ساده تخلیه و یا دست چین کرد . ضخامت معمول پوشش سنگریز حفاظتی ١ تا ٥/١ متر است و اغلب بر بستری از شن درشت قرار می گیرد از پوشش سنگریزه گاهی در طرف پایین رود سد
( برای حفاظت در برابر فرسایش ) و همواره در پاشنة خاکریز نیز استفاده می شود گاهی اوقات بخشهای خارجی سد از سنگریزه متراکم تشکیل می گردد که به عنوان بخشی از کرانه ریخته می شود در این حالت بهتر است سازه را با نام سد خاکی ـ سنگی بنامیم . در سال ١٩٥٣ برای حفاظت شیب بالا رود سد خاکی « گلن آن Glen Anne  »  در کالیفرنیای ایالات متحده آمریکا از بتون آسفالتی استفاده شد و این اولین مورد استفاده آسفالت برای این منظور بود . ضرورت کاربرد این ماده در اثر فقدان سنگ مناسب جهت پوش سنگریز حفاظتی به وجود آمد . در این مورد پس از آماده کردن بستر شیب بالا رود با بولدوزر و گریدر ، لایه ای از بتون آسفالتی به ضخامت mm 100 ریخته شد ، در شیب ١ در ٢ گریدر موازی با طرح شیب و هماهنگ با بلدوزری عمل می کرد که در طول جاده تاج سد حرکت می کرد و با کابل به آن متصل بود . در شیب ١ در ٤ به گریدر کمک نمی شد .

برای کمک به حفاظت طرف پایین رود سد در برابر فرسایش می توان از سکوهای خاکریز کمک گرفت . این فرسایش عمدتاً در اثر آب باران ایجاد می شود ، چرا که سد خاکی نباید در اثر تجمع آب دچار سر ریز شود و در این ارتباط رویش علف در شیب پایین رود معمولاً موثر است .

یکی از طویلیترین سدهای دنیا که در سال 1953 در هندوستان به پایان رسید . یکی کرانه خاکی متراکم شده بود . نام این سد « لور باوانی Lower Bhavani » است که طول کلی آن به ٩٠٠٠ متر می رسد و از یک مجرای سرریز مرکزی بتونی ( 465 متر ) و دو دیوار خاکی جانبی به طولهای 4890 و 3645 متر تشکیل شده است . این کرانه های خاکی ٣٣ متر ارتفاع و ٣٠٠ متر پهنا دارند . در زیر هسته نفوذ ناپذیر خاک متراکم شده ، ترانشه های آببند شبه ذوزنقه ای ( با کف متغیری به پهنای ٦ تا ٢٠ متر و شیبهای جانبی ٤٥ درجه ) در داخل سنگ ایجاد شده بود در خود سنگ نیز چال زنی و تزریق دوغاب صورت گرفته بود .شیبهای پایین رود از ١ در دو در قسمت فوقانی تا ١ در ٣ در کف متفاوت بود و در این قسمت فیلتر پنجه سد از یک لایه mm 450 سنگ شکسته در میان دو لایه mm 300 ماسه درشت تشکیل می شد که لایه هایی اضافی از ماسه ریز در بالا و زیر آن ریخته شده بود . خاکریز اصلی در لایه های mm200 به کمک درزها و گریدرها گسترده شد و با افزودن رطوبت لازم به کمک غلتکهای پاچه بزی و صاف با جرم حجمی ٢٢٤٠ کیلوگرم در هر متر مکعب متراکم گردید . برای اطمینان از چسبندگی میان لایه های متوالی ، سطح مواد ریخته شده ، قبل از گستردن لایه بعدی به کمک شانه زمین صاف کن خراشیده می شد .

مرتفعترین سد خاکی متراکم شده دنیا سد « آندرسون رانچ Anderson Ranch  » در آیداهوی آمریکا است این سد که در سال 1947 با ارتفاع 140 متر ، پهنای ١٢ متر ( در تاج سد ) و طول 427 متر ساخته شد از 7375000 متر مکعب مواد تشکیل شده است در میان بخش نفوذ ناپذیر پایین رود و هسته نفوذ ناپذیر مرکزی ، یک بخش انتقالی از مواد نیمه نفوذ پذیر ریخته شد تا از جابه جایی مواد ریز هسته در اثر هر نوع تراوش آب جلوگیری شود . در قسمت بالا رود پس از هسته مرکزی یک بخش انتقالی نیمه نفوذ پذیر و یک بخش نفوذ پذیر ، پایداری لازم را در طول تخلیه مخزن به شیب بالا رود سد می بخشیدند ، بر روی طرف بالا رود سد یک پوشش سنگریز حفاظتی به ضخامت یک متر وجود دارد مواد لازم برای هسته سد به کمک یک نوار نقاله از معدن قرضه ای در فاصله٣ کیلومتری با ظرفیت متوسط ٦٨٨ متر مکعب در ساعت حمل می شد . این مواد از انتهای سیستم نقاله بر روی پایه کناری چپ تخلیه و از آنجا از روی شیب به سطح خاکریز سرازیر می شدند . متراکم ساختن بخشهای نفوذ ناپذیر و نیمه نفوذ پذیر در
لایه های سست mm ٢٠٠ و با استفاده از دوازده بار عبور غلتکهای پاچه بزی ٢٠ تنی صورت می­گرفت و قبل از غلتک زنی ، تمامی سنگهای با قطر بیش ازmm  125 جدا
می شدند . مواد نفوذ پذیر در لایه های mm300 ریخته می شدند و تراکم آنها با حمل آبی مواد و حرکت ماشین آلات ساختمانی صورت می گرفت .

سدهای خاکریز آبی ( هیدرولیک )

سدهای خاکریز آبی با شستن مواد معدن قرضه مجاور به کمک نازلهای بزرگ در بالای سطح تاج ساخته می­شوند که آب را با سرعت بالایی به پنجه کرانه معدن قرضه
می رسانند و این مواد سست شده را به داخل ناوه ها و لوله ها هدایت می کنند تا به دیواره سد منتقل و در آن جا انبار می شود .

در موارد دیگر خاکریزی از طریق پمپاژ لایروبهای مکشی در رودخانه مجاور محل صورت می گیرد ، یا بستن را می توان با استفاده از وسایل متداول ( مانند بیلهای کششی ، بیلهای مکانیکی یا اسکریپرها ) حفاری کرد و مواد را با نقاله به جعبه مخلوط فرستاد تا درآن جا با اضافه کردن آب کافی ، آن را بتوان به داخل ناوه ها یا لوله ها فرستاد .مواد به کمک لوله ها یا ناوه های طول دیواره در هر دو طرف بالا رود و پایین رود سد تخلیه می شوند و از آن جا امکان جاری شدن به طرف مرکز سد را می یابند . در نتیجه مواد درشت تر در نقطه تخلیه باقی می مانند و مواد ریزتر به طرف یک استخر مرکزی جریان می یابند که بعداً هسته متراکمی از مواد ریز را تشکیل می دهند . مواد در مراحل تقریباً ٥/١ متری به طور متوالی در لبه های دیواره بر روی بخشهای انتخاب شده انبار می شوند . در همین زمان آب استخر مرکزی نیز به ارتفاع مشابهی بالا
می آید و در نتیجه بر روی ساحل گسترده می شود . با ادامه کار تخلیه ، استخر از مواد ریز پر می شود و آب بر روی ساحل عقب نشینی می کند تا اینکه در نهایت بر روی گل بخش ، خاکریزی کلی به ارتفاع 5/1 متر ایجاد می شود . سپس کار تخلیه مواد در بخش مجاور آغاز می گردد . روسازی نهایی دیواره با استفاده از روشهای معمول خاکریزی و غلتک زنی انجام می شود .

سد « فورت پک For peck » در ایالات متحده آمریکا بزرگترین سد خاکی دنیا است که با خاکریزی آبی ساخته شده است این سد در قسمت اصلی ٧٤ متر ارتفاع و ٣٢٣٠ متر طول دارد و طول کلی آن به حدود 5/6 کیلومتر (شامل96میلیون­متر مکعب مواد)می رسد شیب متوسط دیواره در قسمت بالا رود ١ در ٤ و در پایین رود در ٥/٨ است .

در قسمت مرکزی یک دیوار آببند از سپرهای فولادی ایجاد شده بود که 64 متر در شیست رسی نفوذ کرده بود و ٦ متر نیز بالای سطح طبیعی زمین امتداد داشت .تهیه مواد با استفاده از پمپهای بزرگ لایروبی از معدن قرضه کف سد صورت می گرفت و برای رسیدن به بخشهای مورد نظر نظر دیواره تا ٨ کیلومتر پمپ می شدند . چهار پمپ لایروبی روزانه به طور متوسط 85200 متر مکعب مواد را تخلیه می کردند . در حین عملیات ساختمانی در سال 1938 در فاصله ٦ متری سطح فوقانی دیواره ، لغزشی در طرف بالا رود سد روی داد که به جای به جایی 4000000 متر مکعب خاکریز و هلاکت ٨ نفر انجامید . بررسی بعدی نشان داد که لغزش از عدم توانایی شیست رسی هوا دیده و درزهای بتونی موجود در فونداسیون سد برای مقاومت در برابر نیروی برشی وارد بر فونواسیون ناشی شده است . به علاوه چنانچه شیب بالا رود ١ در ٨ بود ، این اتفاق رخ نمی داد . کار احداث مجدد سد با صاف کردن سمت بالا رود و ساخت دوباره هسته با خاکریز متراکم شده از سر گرفته شد .

شکل دیگری از روشهای خاکریزی آبی در سال 1953 برای ساخت سد خاکی رودخانه « شیب شاو ship shaw » در « کبک » کانادا مورد استفاده قرار گرفت . این سد 64 متر ارتفاع و ٣١٢ متر طول داشت که مستلزم ریختن 1000000 متر مکعب موادا به روشهای معمول خاکریزی ـ غلتک زنی بود .

مواد حاوی درصد زیادی ذرات ریز بودند . پس از تخلیه مواد در جوانب سد ، ذرات ریز آنها به کمک ١٠ پمپ mm150 به طرف هسته نفوذ پذیری مرکزی شسته شد .

پیشرفتهای مداوم در ماشین آلات جا به جایی خاک و تراکم ، هزینه سدهای خاکی متراکم شده را تا چنان درجه ای کاهش داد که خاکریزی آبی به جز در موارد ویژه توانایی رقابت نداشت .

سدهای خاکی ـ سنگی

زمانی که خاکریز از ترکیب بخشهای خاکی و سنگی طراحی شود . به طوری که بیش از ٥٠ درصد سد را بخشهای خاکی تشکیل دهند . آن را سد خاکی و سنگی می نامند . بسیاری از سدهای مهم دنیا از این نوع هستند .

هر دو بخشهای خاکی و سنگی به صورت لایه ای ریخته می شوند و تراکم آنها با غلتک زنی و با همان اصول سدهای خاکی متراکم شده صورت می گیرد . در حالی که برای متراکم ساختن مواد نفوذ ناپذیر وجود غلتکهای پاچه بزی یا بادی ضرورت دارد ، تراکم بخشهای سنگی معمولاً در لایه های ٣٠٠ تا mm ١٠٠٠ و به کمک غلتکهای ارتعاشی ١٠ تنی یا بالاتر صورت می گیرد .

قبل از ریختن خاکریز باید از تخریب پیوند میان مواد طبیعی و مواد ریخته شده جلوگیری کرد یک روش پوشاندن آن با قیر داغ یا نخاله سنگ است و در روش دیگر لایه نازک گل مرطوب سیمانی ( با بهترین محتوای رطوبت پروکتور ) به کمک غلتکهای صاف بر روی آن متراکم می شود . زمانی که سنگریزی بر روی فونداسیون نرم صورت می گیرد ، اغلب از لایه زیرینی از شن تراوانتن استفاده می شود .

برای چسباندن مواد نفوذ ناپذیر خاکریز به فونداسیونهای سنگی می توان ابتدا سنگ را با دوغاب سیمان پوشاند و در حالی که دوغاب هنوز نرم است ، مواد را ریخت و غلتک زد .

سد « ایلدون » بر روی رودخانه « گولبرن Goulburn» در ویکتوریا یکی از بزگترین سدهای نیم سدهای نیم کره جنوبی است . این سد از 10700000 متر مکعب خاک متراکم شده و 153000 متر مکعب بتون تشکیل شده است خاکریز این سد ٩١٥ متر طول ٨٠ متر ارتفاع ٣٢٠ متر پهنا در قسمت پایه ٩ متر پهنا در تاج دارد . در خط مرکز این سد یک دیواره پوششی تزریقی بتونی به پهنای ٤ متر و ارتفاع ١ متر وجود دارد . یک دیواره آببند بتونی نیز به پهنای ٢/١ متر و عمیق ٥/١ تا ٣ متر در ٣٧ متری بالا رود خط مرکزی در پاشنه هسته خاک رس در بخش مرکزی سد ایجاد شده و تقریباً ٣٠ متر بالای فونداسیون امتداد دارد.

در اطراف این هسته خاک رس تا ارتفاع تاج سد لوم ماسه ای ریخته شده است که لایه های خارجی از آن شن و سنگ سیلورین نرم است . خاک رس و لوازم ماسه ای از روتراشی محل سد و معادن قرضه بدست آمد . شن لازم نیز از معادن قرضه به دست آمد . شن لازم نیز از معادن قرضه به دست آمد  شیبهای بالا رود و پائین رود خاکریز با پوشش سنگریز حفاظتی به ضخامتی 5/1 متر پوشانده شدند که از تکه سنگهای سائیده و لاشه سنگ تشکیل می گردید .شیبهای خاکریز در سمت بالا رود ١ در 5/2 و در پائین رود ١ در ٢ است . خاکریزی در لایه های افقی پیوسته با حداکثر ضخامت mm ٣٠٠ انجام شد و قبل از تراکم ، سنگهای با قطر بیش از mm 100 خارج گردید . برای تراکم غلتکهای پاچه بزی دو استوانه ای استفاده شد که توسط تراکتورهای سنگین کشیده می شدند و طوری که در یک خط حرکت می کردند که دوباره عبور شش غلتک ، نواری به پهنای ٦/٣ متر را متراکم می ساخت . سنگ و شن بخشهای خارجی از طریق کامیونها عقب تخلیه در قسمت سینه خاکریز و تخلیه و کار می شد و متراکم ساختن آنها به عبور ماشین آلات بر روی خاکریز محدود می گردید .

سد « اوکامبین » در کوهستان « اسنویی » نیوساوث ویلز که در سال 1985 تکمیل شد ، نمونه دگیری از این نوع سد است .

تاج سد حدود ١١٥ متر بالاتر از پایه سد قرار دارد و طول آن به ٦٠٠ متر و پهنای پایه آن به ٦٧٠ متر می رسد . مقدار ناخالص سنگ و خاک به کار رفته در این سد ٧٠٠٠٠٠٠ متر مکعب بود و خاکریز به چهار بخش تقسیم می شد .حدود یک سوم کرانه سنگریز بود و اندازه آنها از قطر mm 6 تا 75/0 متر مکعب حجمی متفاوت بود و بقیه کرانه را خاکریز تشکیل می داد .

سه دره « چری Cherry » در کالیفرنیای ایالات متحده ابتدا به صورت یک سد سنگریز طراحی شده بود اما با کشف ذخیره مناسبی از گرانیت تجزیه شد که به عنوان هسته نفوذ ناپذیر مورد استفاده قرار گرفت به سد خاکی ـ سنگی تبدیل شد . این سد ٩٦ متر ارتفاع ٨٠٠٠ متر طول و هسته مرکزی نفوذ ناپذیری دارد که در هر دو طرف بالا رود و پائین رود ١ در ٢ است . در حالی که شیب بخش سنگی در هر دو طرف بالا رود به طور متوسط ١ در ٢ است و از پله هایی افقی به پهنای ٦ متر و در فواصل عمودی ٩ متر تشکیل شده است .

سدهای سنگریز

تفاوت سدهای سنگریز با دیگر سدها در این است که بیش از ٥٠ درصد سازه را مواد سنگی نفوذ ناپذیری با اندازه های معمولاً متفاوت تشکیل می دهند . آب بندی سد یا به کمک هسته خاکی داخل سد یا به کمک غشاء نفوذ ناپذیر طرف بالا رود یا داخل سد ایجاد می گردد . سنگریزی را می توان با مسیرهای کابلی انجام داد ،اما این کار بیشتر توسط دستگاهها بارکش بغل تخلیه جاده ای یا ریلی انجام می شود بسته به تجهیزات مورد استفاده ،امکان ریختن سنگهای تا ٢٠ تن نیز وجود دارد . ریختن مواد از ارتفاع ٤٥ متری نیز ممکن است ، اما خرد شدن مواد مطلوب نیست سنگ را می توان تخلیه و با حمل آبی تحکیم کرد و آن را به صورت لایه ای با غلتک زنی متراکم ساخت .

سنگهای ریخته شده ای که قسمت اعظم سد را تشکیل می دهند با یک لایه سنگ چین جهت حمایت لایه نفوذ ناپذیر سمت بالا رود پوشانده شده اند .

نکته بسیار مهم تسلیم نشدن فونداسیون است و بدین جهت سازه را باید بر روی سنگ یا شن کاملاً تثبیت شده بنا کرد . قبل از سنگریزی باید تمام مواد سست را از محل سد روتراشی و فونداسیون را آب بندی کرد . عملیات سنگریزی را می توان از یک یا هر دو انتها به صورت لایه ای ، همراه با حمل آبی پیوسته خرده سنگها به داخل شکافها جهت کاهش نشست نهایی انجام داد این کار به ویژه دار سمت بالا رود که لایه آببند روی آن قرار می گیرد ضرورت دارد . با این حال لازم به تذکر است که حمل آبی مواد معمولاً در سنگهای بسیار سخت و متراکم تاثیر دارد .

مقدار آب مورد نیاز روش حمل آبی مواد معمولاً ٣٠٠٠ لیتر برای هر متر مکعب سنگ است ، یعنی با نسبت آب به سنگ ٣ . در موارد کمبود آب مانند مناطق داخلی استرالیا ، ابتدا مواد سنگی را در داخل کامیونهای تخلیه زیر آب می گیرند و آنها را به صورت خیس تخلیه می کنند . در سد رودخانه « لیچ هارت Leich hardt » در کویینزلند غربی با نسبت آب به سنگ یک ، تراکم رضایت بخشی حاصل شد .

در سد رودخانه « کورلا corella » در همسایگی این سد ، با به چرخش انداختن آب مورد استفاده ، نسبت آب به سنگ دو به دست آمد . در این مورد آبفشان مستقیماً بر روی مواردی که باید تخلیه می شدند ، گرفته می شد . در بیشتر کارهای بزرگ برای حمل ابی مواد و تمیز کردن فونداسیونها از آبفشانهایی با کنترل هیدرولیکی استفاده
می شود .

با استفاده از تجهیزات مدرن تراکم ، روش سنگریزی آب خورده غلتک زده نسبت به تخلیه و حمل آبی سنگ این مزیت را دارد که چگالی بیشتری در خاکریز به دست می آید و برای این منظور معمولاً از غلتکهای ارتعاشی استفاده می شود .

فیلتر معکوس یا لایه لاشه سنگ زیری در میان سنگهای تخلیه شده و سطح نفوذ ناپذیر بالا رود ، به دقت به صورتی دستی یا به کمک جرثقیل چیده می شود و یا بخش سنگی غلتک خورده ای ایجاد می گردد . حداقل ضخامت مناسب این لایه زیرین به جز در سدهای بسیار کوتاه ٣ متر است .

سطح نفوذ ناپذیر بالا رود که بر روی لایه زیرین قرار می گیرد از یک غشاء چوبی ، فلوادی رویه آسفالتی یا بتون مسلح ، یا یک لایه پوششی خاکی « پتو » تشکیل می شود . چوب و فولاد در تعدادی از سدها به خوبی کار کرده اند ، فولاد به ویژه در مناطق زلزله خیز بسیار مفید بوده است سد « سیرینومو Sirinunu » در نزدیکی « پورت موربسی Port Moresby » در گینه نو غشایی از فولاد جوش شده دارد که برای جلوگیری از خوردگی ، دو طرف آن با رزین اپکسی و قطران زغال سنگ پوشانده شده و در ضمن حفاظت کاتدیک نیز از آن به عمل آمده است دالهای بتون مسلح معمولاً بهترین نوع غشاء در نظر گرفته می شوند . ضخامت بتون حدود یک درصد ارتفاع دیواره است « با حداقل ضخامت mm 300 » در سنگریزه هایی که با غلتک متراکم شده اند ،بتون ریزی سطح را بهتر است با ارتفاع کامل و پهنای مناسب انجام داد ،اما در مورد سنگریزه هایی که با حمل آبی مواد متراکم شده اند ، بتون ریزی معمولاً به صورت دالهای مربع شکل ٢٠ متری با درزهای انبساط انعطاف پذیر صورت می گیرد ، به طوری که هر گونه نشست سنگریزی به گسیختگی و نشت آب منجر نشود در هر دو مورد ، بتون ریزی در سطح خارجی و با استفاده از قالب بندی لغزان انجام می شود در مواقعی که خاک مناسب در دسترس باشد از یک بخش خاکریز یا پتو نیز می توان برای ایجاد بخش بالا رود سد استفاده کرد . اما باید توجه ویژه ای به شیب مواد مجاور سنگریز معطوف داشت تا پتو به داخل بخش نفوذ ناپذیر رانده نشود .

یکی از سدهای مدرن اولیه ای که با غشاء بالا رود ساخته شد ، سد « سالت اسپرینگز Springs Salt » در کالیفرنیا است . ارتفاع این سد ١٠٠ متر است و از 2410000 متر مکعب سنگ با لایه ای به ضخامت تقریبی ٥ متر از لاشه سنگ بر روی سطح بالا رود تشکیل شده است . ضخامت غشاء بتون مسلح از mm 900 در پایین دیواره تا mm 300 در قسمت فوقانی متفاوت است و در مربعهای ١٨ متری ساخته شده است . از زمان اتمام این سد در سال 1931 مشکلات بسیار کمی در ارتباط با ترک برداشتن بتون در اثر نشست سنگریز بروز کرده است . بلندترین سد سنگریز خالص با غشاء بتونی بالا رود ، سد « نیواکس چکر New Exchequer » در کالیفرنیا است .

سد رودخانه « بیر Bear » در کالیفرنیا که در سال 1953 به اتمام رسید ، 70 متر ارتفاع دارد و از 1060000 متر مکعب سنگریزی تشکیل شده است . سنگهای بزرگی که به دقت به کمک جرثقیل در لایه ای در امتداد سطح بالا رود چیده شده اند یک لایه زیرین نسبتاً محکم از بنایی بدون ملات به وجود آورده اند و ضخامت آن بر خلاف ضخامت یکنواخت ٥ متری در سد « سالت اسپرینگز » از ٣ متر در بالا تا ٧ متر در کف متغیر است . هدف از این لایه انتقال بارهای آب از غشاء نازک بتونی سطح به سنگریز داخلی و همسان سازی نشست موضعی با توزیع این بارها به روی ناحیه بزرگتر از ضخامت دال بتونی از mm750 در پایه تا mm 300 در تاج متغیر است و در قطعات ١٨ متری ریخته شده است که با کمک درزهای انبساطی از نوارهای مسی تا شده و ماستیک از هم جدا شده اند و توسط تیرهای بتون مسلحی به پهنای ٢/١ متر و عمق ٦/٠ متر حمایت
می شوند که خود در ترانشه های ایجاد شده در سنگریز ریخته شده اند . این تیرها ساخت اتصالات را تسهیل می کنند و علاوه بر فراهم ساختن امکان حرکت درز از نشست بیش از حد در موقع شکست جزئی درز جلوگیری می کنند .

سدهای سنگریز با هسته خاکی نفوذ ناپذیر داخلی بر سرنوعند . هسته شیبدار ، هسته مرکزی نازک و هسته مرکزی ضخیم . در نوع اول هسته خاکی را می توان بین حد عمودی تا ٣/١ یا ٤/١ شیب دارد . از هسته عمودی همراه با سنگریزه های تخلیه شده در جا استفاده می شود . در هسته مرکزی نازک ضخامت بخش خاکی از ارتفاع سد کمتر است ، در حالی که ضخامت پایه هسته مرکزی ضخیم از ارتفاع بیشتر است .

در ساخت تمامی انواع هسته های خاکی داخلی ، خاک نفوذ ناپذیر همانند سد خاکریز متراکم شده ، به صورت لایه ای و با استفاده از غلتکهای پاچه بزی یا کامپکتورهای بادی ، متراکم می شود . مواد سنگریز و بخش های انتقالی از سنگهای حفاری شده یا استخراجی ، سنگ هوا خورده ، مواد واریزه یا سنگریزه تشکیل می شوند . این مواد را بر حسب نوع ، مقاومت و دانه بندی سنگ می توان به همان روش بخشهای سد خاکی ـ سنگی تخلیه و حمل آبی کرد یا ( آن طور که بیشتر متداول است ) به کمک غلتکهای ارتعاشی به صورت لایه ای متراکم نمود.موادهسته و بخش انتقالی را به راحتی می توان با واحدهای بارکش کف تخلیه تحویل و به صورت درجا ریخت .

سد « اوروویل » در کالیفرنیای شمالی ٢٢٨ متر ارتفاع دارد . در این سد با وجود تاجی به طول 1530 متر و حجم 59000000 متر مکعب حمل مواد مشکل اصلی را تشکیل
می داد . در نتیجه بررسی های جامع جه حمل مواد از معادن قرضه به فاصله ١٨ تا ٢٠ کیلومتری ، به جای سیستم نوار نقاله انتخاب شده اولیه حمل و نقل ریلی برگزیده شده ١٥ ترن هر کدام ٤٠ واگن ١١٠ تنی روزانه 76000 متر مکعب مواد را حمل می کردند . اما به هر حال در منطقه معادن قرضه از نوارهای نقاله استفاده شد تا با تمرکز مواد در ایستگاه های بارگیری ، خط آهن ، یک لدر جام چرخی بزرگ با هشت جام ٤/١ متر مکعبی « با بازده متوسط ٥٧٠٠ تن در ساعت » بتواند کار بارگیری را انجام دهد . در نقطه تحویل راه آهن مواد به داخل یک قیف تخلیه یم شدند و از آنجا به کمک نوارهای نقاله به سه انبار انتقال می یافتند . سنگریزه ، ماسه و مواد نفوذ ناپذیر ، مواد مجدداً از این نقاط به کمک نوارهای نقاله به داخل کامیونهای کف تخلیه ٤٨ متر مکعبی جهت انتقال به کرانه بارگیری می شدند و در آنجا پس از گسترده شدن توسط دوزها، به کمک غلتکهای ارتعاشی که در گروههای سه تایی با تراکتورهای زنجیر دار کشیده می شدند ، متراکم می شدند .

سد « دات ماوس » بر روی رودخانه « میتا میتا Mitta Mitta» در ویکتوریا ، یک سد سنگریز با هسته نازک مرکزی است که از ١٨٠ متر ارتفاع دارد « بلندترین سد در استرالیا » و از 14100000 متر مکعب خاک و سنگ تشکیل شده است .

در فونداسیون ها به حدود ٨/١ میلیون مترمکعب حفاری و به دنبال آن بتون ریزی برشها و درزهای هواخورده وایجاد پرده و لایه پوششی ( پتو ) تزریقی نیاز بود . مجرای سرریز نوع آبشاری ( با ١٥ متر ریزش ) 350 متر پهنا و 500 متر طول داشت این مجرا سنگ لازم را برای سنگریزی فراهم می ساخت و هسته خاکی از معادن قرضه خاک گرانیتی بالا رود سد تأمین می شد به خاطر سیلاب غیر منتظره ابتدای کار ، سد موقت بالا رود بالا آورده شده و پیش بینی هایی برای سرریز شدن آب از آن به عمل آمد . بارگیری و حمل مواد هسته سد توسط تراکتور ـ اسکریپرها انجام می شد و تراکم مواد در لایه ای m m 150 به کمک غلتکهای پاچه بزی خودرو صورت می گرفت . برای حمل سنگ از مجرای سرریز به سد ، آن را به کمک لوردهای بزرگ کمر شکن در داخل کامیونهای عقب تخلیه بارگیری می کردند . برای تراکم فیلترها ( در لایه های mm 500 ) و بخشهای سنگی ( a٣ در لایه های ١ متری و d ٣ در لایه های دو متری ) از غلتکهای ارتعاشی استفاده شد :

شیب سدهای سنگریز بسیار متفاوت است : ١ عمودی در ٣/١ افقی معمولاً به عنوان شیب طبیعی سنگریز در نظر گرفته می شود سد رودخانه «بیر » در سطح بتونی بالا رود شیب ١ در ٤/١ و با سطح بتونی ، سد « براگو B rogo » در نیوساوث ویلز است که در هر دو سمت بالا رود و پائین رود شیب ١ در ٣/١ دارد .

سد « تالبینگو » در کوهستان « اسنویی » نیوساوث ویلز ، یک سد سنگریز با هسته مرکزی نازک به ارتفاع ١٦١ متر است که دارای شیب بالا رود ١ در دو و پله های ٦ متری پایین رود با شیب ١ در ٨/١ است .سد « دارت ماوس » ویکتوریا در هر دو طرف پله های ٦ متری با شیب ١ در ٧/١ دارد.

سدهای بتونی

زمانی که مواد به راحتی در دسترس باشند ،سد خاکی یا سنگی اغلب ارزانتر از یک سد بتونی تمام می شود ، اما در برخی مکانها ایجاد یک سازه بتونی امری حیاتی است انتخاب نوع سد به توپوگرافی و زمین شناسی محل ،همچنین به اطلاعات فونداسیونهای بستگی دارد .سدهای پشت بندار ممکن است نسبت به دیواره های وزنی یکپارچه اقتصادی تر باشند ودر دره های تنگ ، سد قوسی از مزایای بیشتری برخوردار است . سدهای وزنی یکپارچه با وجودی که بیشترین حجم را دارند از مزایای بسیار زیادی بهره منداند : این سدها دائمی ترین نوعند و به حداقل نگهداری نیاز دارند . در مقایسه با سدهای نوع قوسی یا پشت بندار، این سدها می توانند از مخلوط بتون کم مایه تر و در نتیجه اقتصادی تری استفاده کنند ، در ضمن این سد به قالب بندی نیاز ندارند و بتون ریزی آن ساده است .

از طرف دیگر سد با پشت بند و تاوه تخت و به ویژه سد چند قوسی از بتون بسیار کمتری استفاده می کنند ، برای طولهای مشابه کمتر از ٣٥درصد نوع وزنی یکپارچه ، برای سادگی ، سدهای بتونی را می توان به سه نوع تقسیم بندی کرد ؛ وزنی یکپارچه ، قوسی و وزنی تو خالی ( شامل تمامی اشکال سد پشت بند دار )

سد وزنی یکپارچه پایداری خود را از وزن خود به دست می آورد و در ابتدا به صورت بنایی ساخته می شد سدهای بتونی اولیه ای از این نوع که از بلوکهای بزرگ سنگ در دیواره بتونی استفاده می کردند ،با نام سد « بنایی سایکلوپین » شناخته می شدند ، امروزه این سدها از بتون حجیم و با استفاده از سنگندانه هایی حداکثر اندازه ١٥٠ تا mm 225 ساخته می شوند .

سد بلوکهای عمودی مجزا با درزهای انقباض مناسب ساخته می شود که بعداً برای جلوگیری از نشت یا دوغاب ریزی می شوند و یا همچون سد « تالووا » در نیوساوث ویلز تنها به نوارهای آببند ( واتراستاث ) مناسب اتکامی شود . این بلوکها به شکل یک در میان احداث می شوند تا قبل از ریختن بلوک بعدی امکان جمع شدن بیابند . سد
« واراگامبا » در نیوساوث ویلز از این نوع است .

جاری سرریز را می توان در دیواره اصلی جای داد و یا به صورت سازه های جداگانه ای احداث کرد . سدهای قوسی سدهایی هستند که پایداری آنها کاملاً به قوس بندی میان پایه های کناری دو طرف دره بستگی دارد و بدین جهت سنگ باید از کیفیت عالی برخوردار باشد . زمانی که ارتفاع زیاد و دهانه کوچک باشد ، این سدها ایده آل هستند . ساخت این سدها در بلوکهای جداگانه با فاصله جمع شدگی و درزهای انقباض مناسب صورت می گیرد .

سد « گوردون G ordon » در تاسمانیا ، سد « تاموت پوند » در نیوساوث ویلز ،سد
« M areges » در فرانسه و در سد « مارو M orrow » در آمریکا نمونه هایی از این نوع سد هستند . مورد آخر که در سال ١٩٦٩ به پایان رسید از نوع قوس ـ نازک است . حجم بتون این سد 275000 متر مکعب است و ارتفاع آن به ١٤٢ متر و طول تاج 6/3 متر است . سدهای قوس ـ نازک آنهایی هستند که نسبت پایه به ارتفاع آنها از ٢/٠ تجاوز نکند ، در حالی که در سدهای قوس ـ ضخیم این نسبت ٣/٠ یا بیشتر است در مکانهایی که امکان پذیر باشد سدهای ـ نازک در مقایسه با دیگر انواع سدهای بتونی صرفه جویی زیاد در بتون ایجاد می کنند .

سدهای وزنی قوسی یک نوع سد مرکب اند ،اما به طور کلی یک سد وزنی منحنی شکل ساده محسوب می شوند . سدهای « هوور » و « گلن کانیون G len » در آمریکا و سد «‌گران دیکسانس Grand Dixence » در فرانسه ( به ارتفاع ٢٨٢ متر ) نمونه هایی از این نوع هستند . سدهای وزنی تو خالی برای پایداری به وزن خود و برای آب بندی به یک غشاء بتون مسلح نفوذ ناپذیر تکیه دارند و توسط پشت بندهایی که کاملاً در فونداسیونهای سنگی قفل و بست شده اند حمایت می شوند ،انواع معمول این سدها عبارتند از :

١ ـ سد با پشت بند و تاوه تخت که غشاء آن دال مایلی است بالابر و نوارهای نقاله شعاعی و ساخت بلوکی مجزا و شکافتهای میان آنها توجه کنید .

در روش مدرن به جای نوراهای نقاله شعاعی ، از خط لوله های سوار بر بازوهای گردان استفاده می شود ، به طوری که بتون ریزی را بتوان با پمپ انجام داد ، که بر روی پشت بندهای مثلثی شکل تکیه دارد.

سد « کیوا » در ویکتوریا و سد « O beron » در نیوساوث ویلز نمونه هایی از این نوع سازنده اند که ضمناً سد « آمبورسن A mbursen » نیز نامیده می شود .

٢ ـ سد دارای پشت بندهای حجیم که سر هر پشت بند برای تماس با پشت بند مجاور خود پهن می شود و بدین ترتیب از سد « لاریستون » در ویکتوریا با این طرح ساخته شده است .

٣ ـ سد شبه مخروطی که سطح بالا رود صاف و پشت بندهای حجیم یکسان دارد . قالب بندی این نوع دیگر سدهای پشت بند دار ساده تر بوده و به هیچ نوع آرماتوربندی نیاز ندارد.

٤ ـ سد چن قوسی که غشاء آن به جای تاوه از یک سری قوس تشکی لشده است . سد
« جولیوس Julius » بر روی رودخانه « لیچ هارت » در کویینزلند به ارتفاع ٣٦ متر از این نوع است حجم نسبی بتون این چهار نوع سد وزنی تو خالی در مقایسه با سد وزنی یکپارچه وجود تاوه صرف نظر می گردد.

در تمامی انواع سد پشت بند دار نصب صحیح آرمارتور بندی و حفظ راستای صحیح قالب بندی به دقت ویژه ای نیاز دارد . از ساخت بتون پیش تنیده نیز برای سدهای نوع پشت بنددار به ویژه توسط فرانسویها در آفریقای شمالی استفاده شده است . با استفاده از کابلهای پس ـ کشیده ،پشت بندها به فونداسیونها و دالهابه پشت بندها مهار می شوند .گفته می شود که با این طرح صرفه جویی اقتصادی قابل توجهی صورت می گیرد . با استفاده از واحدهای ساخته پیش تنیده در سطوح بالای سد « لاچ اسلوی Loch sloy » در اسکاتلند که نصب آنها به کمک مسیر کابلی صورت گرفت از قالب بندی پیچیده پرهیز شد .

 مرتفعترین سد بتونی پیش تنیده دنیا که بدین شکل طراحی شده است سد «کاتاگانیا     Catagunya» بر روی رودخانه « درونت Derwent» درتاسمانیا است.

این سد ٤٦متر ارتفاع دارد.کابلهای عمودی درنزدیکی سطح بالا رود قرار دارند و از ١٠٢سیم به قطر mm٥ تشکیل شده اند که بار بهره برداری آنها به ٢مگا نیوتن می رسد.این طرح در سال١٩٦٠به اتمام رسید ودر مقایسه با سد وزنی مرسومی که در همان محل قرار داشت ٤٥ درصد در حجم بتون ٢٠ درصد در هزینه صرفه جویی شد ضمناً در زمان افزایش ارتفاع سد « هیوم H ume » در نزدیکی « آلبری Alburv » در نیوساوث ویلز جهت بالا بردن پایداری سد از پیش تنش استفاده شد در این مورد کابلهای ٢٤ رشته سیم بافته به قطر m m ١٣ با بار بهره برداری ٣ مگا نیوتن تشکیل
می شدند .

روشهای سد سازی بسته به نوع سازه و محل متفاوت و به شکل لاینفکی به طرح ماشین آﻻت وابسته است . مهمترین مسئله روشن بتون ریزی است که می تواند به کمک مسیرهای کابلی ، نوارهای نقاله ، ناوه های شیب دار ( شوت ) ، جرثقیلهای مختلف ، جرثقیل مهار شده یا پمپهای بتون انجام ،شود . منابع ذخیره و امکانات جابه جایی مصالح بتون تاثیر مشخصی بر طرح دارد و قبل از تعیین طرح کلی باید بررسی وسیعی انجام داد . برای سطح های بزرگ بتونی از نوع قوسی یا وزنی یک پارچه ، مسیرهای کابلی معمولاً راه حل رضایت بخشی ارائه می کنند و گاهی از آنها به همراه جرثقیل استفاده می شود . اما در « کانینگ» در استرالیایی غربی ناوه های بتونی تجهیزات بسیار اقتصادی تری بودند در سد « گاتگا » د کوهستان « اسنویی » نیوساوث ویلز ،از مسیرهای کابلی با برجهای قابل تمایل استفاده شد هر دو برج پیشین و انتهایی قادر به ٤٥ درجه تمایل در تمام جهات بودند و از دکلهای شبکه ای کامل مهار شده ای تشکیل می شدند که با جابجایی آنها امکان استقرار قلاب مسیر کابلی در هر نقطه ای بر روی سد وجود داشت .

در سدهای روی رودخانه های گسترده که تاج طویلی دارند . استفاده از جرثقیلهای متحرک سوار بر خرک معمول است . این روش ساختمانی به ویژه در ایالات متحده آمریکا ـ با استفاده از جرثقیلهای گردان ) و اروپا ( با استفاده از جرثقیلهای برجی ) مورد توجه است در سدهای وزنی توخالی معمولاً جرثقلیهای متحرک بازو بلند و جرثقلیهای بازو مفصلی مفید اند ، اگرچه در برخی موارد مسیرهای کابلی یا جرثقیلهای برجی نیز راه حلی اقتصادی محسوب می شوند .

مزیت اصلی مسیرهای کابلی در توانایی فاصله گرفتن آنها از رودخانه در زمان سیلاب و تسلط بر کل منطقه عملیاتی نهفته است ، به همین جهت از آنها در بیشتر عملیات سد سازی با ابعاد مختلف استفاده می شود . برای کمک بکار بتون ریزی می توان از جرثقیلها کمک گرفت که همراه با پیشرفت کار توسط مسیرهای کابلی در اطراف کار حرکت داده می شوند . از طرف دیگر سد « گراند کولی » به طول ١٢٨٠ متر در ایالات متحده به کمک جرثقیلهای برجی برقی بازو تعادلی و جرثقیلهای گردان ساخته شد که در طول دو خرک فولادی در امتداد طول کامل سد حرکت می کردند . بتون در جامهای ٣ متر مکعبی بر روی کامیونهای ریلی تخت بالای خرکها انتقال داده می شد .

هر دو جرثقیلهای پایه ثابت و مهار شده در گذشته مورد استفاده زیادی داشتند ،اما عملکرد آنها از جرثقیلهای گردان یا برجی که امروزه جای آنها را گرفته اند ، آهسته تر بود . بزرگترین مزیت این جرثقیلها در سرعت بتون ریزی آنها است . در ضمن این جرثقیلها بسیار چند کاره اند و آنه را می توان برای موارد استفاده متعدد با هر نوع بالابری تغییر داد . در مقایسه با مسیرهای کابلی ، هزینه استقرار  و کارکرد این جرثقیلها کمتر است و به خاطر سازگاری آنها با دیگر انواع ساخت عمر مفید طولانی تری دارند .

قالب بندی از فولاد یا چوب تهیه می شود . در مواردی که استفاده مکرر و بدون تغییر ممکن باشد قالب بندی نوع اول اقتصادی تر است در برخی موارد تیرچه ها و پشت بندهای افقی فولاد یا استفاده می شود و قالب ها با پوششهای ویژه روکش می شوند .

در سدهای وزنی تو خالی قالب بندی جزئیات بیشتری دارند ، در حالی که برای سدهای وزنی یکپارچه و قوسی از پانل های طره ای دیواری استفاده می شود . درزهای ساخت باید کاملاً حالت زمخت و ناصاف داشته باشند تا از چسبندگی کار قدیم و جدید اطمینان حاصل شود و از تراوش آب نیز جلوگیری کردند برای این منظور معمولاً از آبفشان یا فشار هوا استفاده می شود .

تکنولوژی بتون در جریان عملیات ساختمانی انواع مختلف سدهای بتونی عمده در سالهای اخیر پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته است ماسه مصنوعی به کرات مورد استفاده قرار می گیرد و مواد افزودنی پوزولانی و مواد حباب ساز دارای اهمیت شده اند استفاده عمومی سابق از سیمانهای کم حرارت در سدهای وزنی امروزه جای خود را به مخلوط های کم مایه سیمان معمولی با مواد افزودنی داده است . ذکر این نکته کافی است که تنها تکنیکهای مدرن به عنوان روش استاندارد در هر پروژه سد سازی قابل قبولند .

عمل آوری بتون ریخته شده در سدهای بزرگ از اهمیت حیاتی برخوردار است . این کار بطور کلی دو مورد را شامل می گردد : خنک کردن بتون در حین و پس از کسب گرمای حاصل از آب گیری شیمیایی و جلوگیری از گرم شدن بتون در اثر تابش نور خورشید بر سطح آن .

در سد « وارگامبا » در نیوساوث ویلز تدابیر ویژه ای اتخاذ شد از آن جمله استفاده از یخ در عملیات مخلوط کردن بتون ، چرخش یخ ـ آب از طری لوله های داخل سازه بتونی برای مدت زمان قابل توجهی پس از بتون ریزی ، برای این منظور کارخانه یخ سازی و یخچالی بزرگی در مجاورت مرکز تهیه بتون ساخته شد . یخ برای مخلوط شدن با اجزای بتون به صورت دانه های mm 40 تولید می شد و یخ ـ آب از طریق سیستم لوله ای از کارخانه به کل سد پمپ می گردید دمای آب سد مورد استفاده در«واراگامبا » 7/7 بود . یخ بکار رفته در مخلوط سبب می شد تا دمای بتون تازه حتی در اواسط تابستان نیز از حد ٧/١٢ بالاتر نرود در این سد برای هر متر مکعب بتون از محیط ٢٢٥ کیلوگرم سیمان کم حررارت استفاده شد . هدف از این اقدامات پیش گیرانه در درجه اول کاهش دمای بتون ریزی و در درجه دوم کمک به تنظیم آهسته دمای توده بتون تا رسیدن به دمای ثابت نهایی بود امروزه چنین اقدامات شدیدی غیر ضروری است .

در مقابل در سد «تالووا» بر روی رودخانه «شوال هاول » در نیوساوث ویلز سنگدانه ها را با پاشیدن آب یخ تا دمای ١٠ درجه سانتی گراد خنک می کردند و دمای مخلوط کردن بتون نیز با افزودن نیتروژن مایع در مخلوط کن کاهش داده می شد . حداکثر دمای بتون ریزی این سد  18 بود . نیتروژن مایع در تانک سرمازای ویژه ای در محل سد ذخیره شده بود و درست قبل از ورود آب به داخل مخلوط کن به آن افزوده می شد .

سد « وارگامبا » که در سال 1962 به پایان رسید شامل بیش از 000/000/1 متر مکعب بتون بود و سطح حفاری تقریباً ١٢٠ متر ارتفاع داشت طول تاج سد به 336 متر می رسد و در مرکز دیواره سد مجرای سرریزی به پهنای ٩٥ متر شامل ٥ دریچه است که آب سرریز سد را کنترل می کند .

در قسمت جلو یک کف بندی به پهنای ٩٢ متر که در دو جناح و دیواره های راهنمایی ارتفاع 35 متر وجود دارد از سنگ پایه سد در مقابل فرسایش ناشی از آشفتگی های حاصل از آبهای سیل آبی که از ارتفاع ٩٠ متری سقوط می کنند حفاظت می کند .دیواره سد از نوع وزنی یکپارچه مستقیم است این دیواره از یک سری بلوک های بتونی حجیم به ابعاد بلانی تقریباً 15 در ١٨ متر با درزهای طولی و عرضی ساخته شده است .

بلوکهای به کمک قفل وبستهایی که در سطوح عمودی آنها ریخته شده به یکدیگر متصل می شوند : در درزهای عرضی قفل و بستها عمودی و در درزهای طولی قفل و بستها افقی هستند .

بلوکها در مراحل 5/1 متر ریخته می شدند و تمامی درزها در مرحله بعد کاملاً دوغاب ریزی می شدند تا از آب بندی ساز اطمینان حاصل گردد .

برای اطمینان از ایمنی ناهایی سد « واراگامبا» باید مقدار متنابهی دوغاب به داخل فونداسیونها تزریق می شد تأثیر هوا خوردگی در سنگهای نمایان تا عمق ٩ تا ١٠ متری نیز ادامه داشت اما بعد از آن سنگ به طور کلی خوب بود و فونداسیون مناسبی را تشکیل می داد اما به هر حال ماسه سنگ بستر حالت ذره ای وترک دار داشت .

کار تزریق به داخل درزها و ترکها به دو بخش تقسیم می شد :

یک لایه پوششی بر روی کل فونداسیون و پرده ای به عمق ٤٦ متر در زیر سطح بالا ورد .

در سد «‌تالووا » که یک سازه وزنی بتونی به ارتفاع ٤٣ متر است و در سال 1976 به پایان رسید ، فونداسیونها در کوارتزیتها و فیلیتهای کاملاً درزه ای قرار داشتند . برای کنترل نشت آب ، پیش از بتون ریزی لایه ای پوششی در شبکه های سه متری در عمق ٥ متری دوغاب ریزی شد  به دنبال تکمیل هر بلوک پرده ای تزریقی به عمق ٢٠ متر ایجاد گردید . طول سد به ٥١٨ متر و طول مجرای سر ریز مرکزی آن به ٣٥٠ متر می رسد این سد با ٣٣ بلوک با درزهای ساخت عرضی به فاصله تقریبی 8/16 متر از یکدیگر تقسیم می شوند . کل حجم بتون به حدود 3000000 متر مکعب می رسد و ارتفاع مراحل بتون ریزی هیچگاه از ٣/٢ متر تجاوز نکرد . برای کاهش گرمای ناشی از آبگیری بتون تازه ترکیب هر متر مکعب از مخلوط بتون عبارت بود از :١١٩ کیلوگرم سیمان کم حرارت و 5/59 کیلوگرم خاکستر آتشفشانی پوزولانی به همراه سنگدانه هایی با حداکثر اندازه mm 150 سد «‌تالووا» با نگه داشتن جریان رودخانه در یک کناره و ساخت بخشی از ارتفاع بلوک های ٦ تا ١٥ ( حداقل ارتفاع در بلوک ٩ درست به بالای بستر رود می رسد ) و ایجاد دو مجرای انحرافی از میان پایه بلوک ١٢ ساخته شد . سپس رودخانه ای به این بخش از کار نیمه تمام منتقل گردید و با ساخته شدن تمام بلوکهای دیگر ، بلوکهایی نیمه تمام به ارتفاع نیمه تمام کامل رسانده شدند . بتون ریزی به کمک جرثقیلها و از طریق چوب بست پایین رود دیواره انجام می شد .

سد « گلن کانیون » بر روی رودخانه « کلرادو Colorado » در آریزونای ایالات متحده آمریکا سازه وزنی قوسی به ارتفاع 216 متر است که حجم بتون آن به 3750000 متر مکعب و طول تاج آن به 476 متر و پهنای پایه آن به 92 متر می رسد نیروگاه مجاور سد نیز به 370000 متر مکعب بتون اضافی نیاز داشت . کار حفاری نیروگاه و تونلها جمعاص 25/4 میلیون متر مکعب سنگ بالغ می شود انحراف رودخانه به کمک دو تونل
( هر کدام در یک طرف سد ) هر یک به قطر ١٣ متر و طول ٨٠٠ متر صورت گرفت . بتون ریزی از طریق دو مسیر کابلی ٥٠ تونی با برجهای پیشین و انتهایی متحرک و با استفاده از جامهای ٩ متر مکعبی ( به ارتفاع ٤ متر ) انجام می شد و هر مسیر کابلی به تنهایی می توانست تمامی محدوده سد را پوشش دهد و این دو مسیر کابلی به کمک هم ١٠٠ تن وزن را جابجا می کردند دهانه مسیر کابلی بالاتر 625 متر و پایینی ٥٥٠ متر بود . حجم بتون ریزی روزانه از مرکز تهیه بتون متشکل از ٦ مخلوط کن محور متحرک ٣ متر مکعبی با ظرفیت کل ٣٦٠ متر مکعب در ساعت به 7000 تن می رسید . کارخانه سرد سازی برای حفظ دمای بتون در زیر  10 یخ و آب تولید می کرد . سد به صورت بلوکهای به پهنای ١٢ تا ٢٠ متر به طول حداکثر ٦٥ متر ساخته شد . بتون در لایه های mm 550 آن را ویبراتور می زدند . در هر متر مکعب از مخلوط مورد استفاده تنها ١٦٧ کیلوگرم سیمان و پوزولان وجود داشت . حداکثر دمای سخت شدن بتون
  24 بود .

روش ساخت « مراحل بتون ریزی بلند » سدهای بتونی در سال 1931 به هنگام احداث سد « چت فالز Chat Falls »  در کانادا به وجود آمد . این سد ١٥ متر ارتفاع و در نتیجه دیواره ای نسبتاً نازک داشت ، به طوری که برای بتون ریزی بلوک های کوچک در مراحل ٥/١ متری تنها به نصف شیفت کاری مرکز تهیه بتون نیاز بود و بدین ترتیب زمان میان بتون ریزیها به هدر می رفت به همین جهت تصمیم بر آن شد که هر بلوک را به شکل پیوسته از کف تا سر در یک مرحله ١٥ متری بتون ریزی کنند و برای این منظور قالب بندی نیز به طرز مناسبی محکم شد . بعدها توسط کمیسیون هیدروالکتریک « اونتاریو Ontario » چند سد دیگری نیز به همین روش ساخته شد . بسیاری از این سدها ارتفاع متوسطی دارند از بیست و پنج سد رودخانه « اوتاوا o ttawa »وشاخه های آن تنها ارتفاع دو سد از 60 متر تجاوز می کند و ارتفاع متوسط آنها تنها ٣٧ متر است دیگر سدهای آمریکایی ارتفاع بسیار بالاتر و در نتیجه پهنای بسیار بیشتری دارند به طوری که مسئله دما اهمیت بیشتری کسب می کند .

در ارتباط با مزیت ساخت ط مراحل بتون ریزی بلند » گفته می شود که دیواره بتونی نسبتاً نازک ( مثلاً 15 متر ) گرمای اضافه خود را از دست می دهد و به مراتب سریعتر از یک دیواره ضخیم می شود این یکی از دلایلی است که برای عدم وجود ترک در سدهای کانادایی که با این روش ساخته شده اند ، ارائه می شود اما مزیت اصلی این روش در کاهش تعداد درزهای ساخت افقی سازه است این درزها البته یکی از منابع اصلی ایجاد دردسر در سدهای بتونی هستند و برای ایجاد چسبندگی خوب باید کار زیادی در ارتباط با ناصاف کردن سطوح و جدا کردن مواد سطحی با آبفشان یا فشار هوا انجام داد . به هر حال استفاده از قالبهای مرتفع با مهارهای داخلی گران تمام می شود و بتون ریزی با مسیر کابلی را بسیار دشوار می سازد . در نتیجه در سالهای اخیر این روش متروک شده است .

٨ ـ « مجرای سرریز و سازه های خروجی »

ایجاد مجاری سرریز بدین منظور صورت می گیرد که سیلابهای بدون به خطر انداختن سد امکان پیدا کنند . مجاری سرریز را می توان در داخل خود سد یا بصورت سازه ای کاملاً جدا احداث کرد . تعیین نوع مجاری سرریز و ظرفیت آن ها یک مسئله طراحی است و بنابراین خارج از حوزه این کتاب قرار دارد ، اما در سد سازی چهار نوع کلی از مجاری سرریز وجوددارد که هر یک از آنها را با یا بدون دریچه می توان ایجاد کرد :

١ـ مجاری سرریز سطحی یک بخش ویژه سد را تشکیل می دهد تا امکان سرریز شدن آبهای سیلابی فراهم شود .

٢ ـ مجاری سرریز انحرافی از یک کانال سیلابی سرباز جداگانه مستقل از سد تشکیل شده است ( معمولاً از میان گردنه همسایگی عبور می کند )و در انتهای بالا رود آن یک آببند کوچک وجود دارد .

٣ ـ مجاری سرریز با ورودی جانی یک آببند سرریز دارد که به داخل یک کانال باریک تخلیه می شود و مسیر جریان داخل کانال موازی تاج آب بند است . این مجرا معمولاً در طرف شیب دره قرار میگیرد و یک ناوه شیبدار آبهای سیلابی را از پهلوی پایه کناری سد عبور داده و به بستر رودخانه بر می گرداند .

٤ ـ مجاری سرریز دودکشی مجرای بسته ای است که آب سیلابی از یک لبه افقی وارد آن می وشد . سپس آب از طریق یک چاه عمودی یا مایل به داخل یک تونل یا آبگذار کمابیش افقی وارد و از آنجا به طرف پایین سد جریان می یابد .

در مجاری سرریز به سه منظور از دریچه استفاده می شود :

کاهش هزینه سد ، کاهش وسعت زیر آب رفته گی زمین بالا رود مخزن سد و کاهش خسارت سیلابی پایین رود به زیر مقدار شرایط طبیعی در شرایطی که از پر بودن مخزن سد پس از اتمام سیلاب اطیمانان وجود دارد .

این دریچه ها به صورت دستی یا اتوماتیک کنترل می شوند ، اما دریچه های تمام اتوماتیک را در زمان سیلاب همواره باید به صورت دستی کنترل کرد به طوری که : (a ) بتوان قسمتی از مخزن سد را پیش از رسیدن بخش اعظم حجم سیلابی تخلیه کرد (b, ) تخلیه را در زمان سیلاب بتوان کنترل کرد ،(c ) مخزن با کاهش جریان سیلابی در سطح کامل پر باشد .

دریچه مجاری سرریز معمولاً سه نوع است که همگی از فولاد استفاده می شوند :

کشویی ، غلتکی و شعایی . دریچه های کشویی ( فولادی یا چوبی ) صرفاً پنجره هایی هستند که لبه های آن ها در شکاف ها حرکت می کنند . این پنجره ها به دو صورت عمودی یا مایل ساخته می شوند .

برای پرهیز از اصطکاک بالا ، دریچه ها را می توان به غلتک مجهز کرد که در این صورت به آنها دریچه غلتکی گفته می شود . دریچه « استونی  S toney » از یک قطار غلتکی مستقل استفاده می کند که در بین دریچه و قاب حرکت می کند .

دریچه شعاعی « تینتور T aintor » به ویژه برای کنترل سطح آب بسیار تطبیق پذیر است . این دریچه از طریق مکانیزم بالابری پل بالا سری ( مشابه با دریچه های کشویی وغلتکی ) بالا برده می شود و محورهای روی یاتاقانهای مفصلی افقی که فشار کامل آب را تحمل می کنند ، بدین ترتیب مقاومت کمی در برابر عملکرد دریچه از خود نشان میدهد  دریچه های تمام اتوماتیک « تینتور » درسد « هورس هو Horseho » در ایالات متحده هر یک 35 متر پهنا و ٨ متر ارتفاع دارند و وزن آنها به 125 تن می رسد . در سد
« جینداباین  J indeabyne I» در نیوساوث ویلز دو دریچه شعاعی تمام اتوماتیک هیدرولیکی وزنه تعادلی هر یک 20 متر پهنا و ٧ متر ارتفاع دارند .

گاهی اوقات مجاری سرریز به دریچه های استوانه ای مجهز می شوند شکل 12 مجاری سر ریز سد « وارگامبا» در سیوساوث ویلز را نشان می  دهد .

در بخش میانی مجاری سرریز یک دریچه استوانه ای 27 در 7 مار وجود دارد . در حالی که در ٤ بخش دیگر دریچه ها از نوعی شعاعی به ابعاد 12 در 12 متر هستند . دریچه های غلتکی با چرخش به سمت پایین در فرورفتگی زیر کف جای می گیرند . این دریچه همانند آب بند استوانه ای است .

دریچه های سر ریز فولادی را باید در کارگاه مونتاژ کرد و قبل از تحویل آنها را کنترل نمود. سپس برای سادگی حمل ، آنها را تا حدودی پیاده و مجدداً در مکان خود در سد مونتاژ می کنند . بنابراین راهنماها و تکیه گاه دریچه را باید به دقت در سازه مجاری سرریز مستقر کرد ، به طوری که برای سوار کردن دریچه به حداقل تنظیم در محل نیاز باشد . این کار مستلزم نقشه برداری دقیق به ویژه در استقرار خطوط کنترل است .

آبی که از مجاری سرریز یا قسمتهای خروجی جا نمی شود معمولاً سرعت زیادی دراد و. بنابراین وسیله ای جهت پراکنده ساختن این انرژی فراهم ساخت ، به طوری که از فرسایش فرود آب جلوگیری شود . شکل معمولاً حفاظت ایجاد یک استخر آرامش در قسمت پایین رود در مجاورت بلافصل سازه است .

برای این منظور یک آب بند کم عمق در کانال ساخته می شود که با پشتیبانی استخر اب ، بالشتکی برای ضربه های آب سقوط آزاد فراهم می سازد یا یک جهش هیرولیکی ایجاد می کند . برای تعیین اندازه و شکل استخر سکون مورد نیاز از نمونه های آزمایشی استفاده می شود که برای مقاومت در برابر فرسایش از بتونی با کیفیت بسیار عالی ساخته می شوند .

برای رها ساختن آب ذخیره شده در مواقع ضروری ، تمامی سدها به بخشهای خروجی نیاز دارند در سدهای خاک ریز یا سنگ ریز ایمنی اغلب با پایداری و کارایی مجرای خروجی بستگی دارد ، به ویژه زمانی که این مجرا از میان سد عبور می کند : در طول قسمت خارجی مجرا یا از میان ترکهای داخل آن نباید هیچ نشتی وجود داشته باشد . کنترل تخلیه از طریق سازه خروجی معمولاً به کمک یک یا چند شیر صورت می گرد ، مانند شیرهای کشویی ، شیرهای سوزنی یا شیرهای پروانه ای این شیرها را می توان در هر یک از دو انتهای مجرا کار گذاشت ، اما حداقل برای سدهای کارریز و سنگ ریز قرار دادن شیر کنترل در طرف بالا رود ارجحیت دارد تا بدین ترتیب مجرا تنها در زمان باز شدن دریچه تحت فشار آب باشد. البته مکانیزیم عملکرد دریچه باید در تمامی مواقع قابل قبول باشد .

خروجیهای غوطه ور را معمولاً می توان با ایجاد آشغال گیر ( شبکه درشت ) در مدخل ورودی مجرای خروجی و در سمت بالا رود تمامی شیرهای کنترل ، از گرفتگی توسط نخاله ها نجات داد . برای خارج ساختن این شبکه ها جهت نظافت باید وسیله مناسبی در طح گنجانده شود .

دریچه های مجاری سرریز شیرهای خروجی ، قابها ، بالابردها ، آشغال گیرها ، نردبانها ،صفحات کف ، نرده ها و تمامی کارهای فلزی باید به دقت ساخته و مستقر شوند . در هنگام مونتاژ رنگ یا دیگر پوششهای محافظ نباید آسیب ببینند و در پایان کار برپایی باید تمامی سطوح نمایان را به دقت بررسی و در صورت ضرورت مجدداً رنگ کرد .

٩ ـ « پیاده کردن نقشه سدها »

روشهای مورد استفاده برای پیاده کردن کارهای سد سازی ـ به ویژه دیواره های بتونی نوعی وزنی یا قوسی ـ به توجه ویژه ای نیاز دارند تا همراه با پیشرفت عملیات کار واقعی را بتوان با حداکثر سرعت ممکن و بدون تداخل بی مورد با عملیات ساختمانی به انجام رساند . نکته اساسی آن است که موقعیت سطوح سد گالریها ، لوله ها ، درزهای ساخت و دیگر قسمتهای همراه با رشد سازه ، در هر زمان ممکن به درستی قابل تعیین باشند . در سدهای خاکریز و سنگریز برای تنظیم خطوط و شیبهای تمام شده جهت مقاصد ساختمانی ، ارتفاع و پهنای سازه را از مقدار مشخص شده بزرگتر می گیرند تا امکان نشست در نظر گرفته شود .

برای سطوح معمولاً تلرانسهایی اختصاص داده می شود ، با این وجود کار را باید به دقت پیاده کرد و شکل سد را به کرات کنترل نمود .

با استفاده از مختصات سه بعدی کارتزین ، امکان استقرار نقاطی در فضا متناسب با نقطه از پیش تعیین شده ای برروی سازه وجود دارد و این روش معمولاً برای پیاده کردن سد مورد استفاده قرار می گیرد . یک شبکه افقی مستطیلی به همراه خطوط عرضی اصلی عمود بر خط مرکز رودخانه سد طوری بر روی زمین پیاده می شود که کل منطقه عملیاتی را پوشش دهد : این خطوط هماهنگ عرضی را میتوان رد فواصل ٦ متر در نظر گرفت . بروی این خطوط شبکه ای ، هدفهای دید و ایستگاه های دائمی ابزار در خارج از محل عملیاتی ـ بالا رود و پایین رود ـ و برروی دو پایه کناری مستقر می گردد . ایستگاه های موقت ابزار بعداً در مواقع ضروری در محدوده عملیاتی برپا می شوند . از این ایستگاه ها است که سد از دور و جدا از خطوط عرضی هماهنگ اصلی پیاده می شود . اخراجهای عمودی سطوح بالارود و پایین رود سد در دفتر محاسبه می شود و برای استفاده نقشه برداران در یک کتابچه جدول بندی می گردند . اخراجهای عمودی را می توان به راحتی برای هر ٢ یا ٣ متر از هر طرف خط و هم نیم متر از تراز جدول بندی کرد .

با استفاده از جدول هایی ،مقدار فواصل تا هر یک از دو سطح سد را در هر تراز معین می توان با استفاده از هر ایستگاه ابزار مناسب عمود بر خطوط عرضی شبکه به راحتی پیاده کرد . برای تنظیم قالب بندی بتون ، قسمت فوقانی قالبها برروی نشانه های ایجاد شده برروی بتون موجود زیرین شاقول می شوند . محدوده گود برداری همچنین موقعیت درزهای ساخت ، گالریها ، لوله ها و غیره نیز به روش مشابهی تعیین میگردد .

نشانه های نقشه برداری روی سدهای بتونی معمولاً میخهایی هستند که دقیقاً در نقطه مورد نظر یا با فاصله استاندارد کوتاهی از آن ( برای مثال MM 100 ) بروری سطح بتوان کوبیده می شوند . در مورد دیواره بتونی مستقیم یا شیبهای جانبی مستقیم ، یک ایستگاه ابزار بروری دیواره برروی یکی از خطوط عرضی شبکه ایجاد یم شود و از این نقطه موقعیت نشانه می توان با تئودولیت معین کرد . روش معمول برای ترتیب است که دو نشانه را به کمک تئودولیت برروی یک بلوک مشخص می کنند و نشانه های باقیمانده با نخ و متر تعیین می شوند .

در مورد دیواره هایی که پلان منحنی شکل دارند هر یک از نشانه ها را باید با تتودولیت معین کرد و بین مقادیرتراز ، فاصله واخراج عمودی همان طور که در جداول فهرست می شوند درون یابی کرد . در این مورد ( یعنی سدهای وزنی قوسی و منحنی شکل ) شکل دیواره به طور واقعی به صورت یک مجموعه وترهای واقع در یک سطح افقی ساخته می شود ، چرا که نشان ها معمولاص با موقعیت درزهای موجود در پانلهای قالب بندی پیاده می شوند . به علاوه ارتفاع عمودی در یک مرحله بتوان ریزی در سطوح مختلف دیواره و شیبهای مختلف تغییر می کند ، زیرا پانلهای قالب ندی یک طول ثابت بتنی برروی شیب به دست می دهند . با این حال کار همانند دیواره های مستقیم است ، اگر چه به محاسبات و عملیات صحرایی به مراتب بیشتری نیاز است .

نشانه های نقشه برداری یکتراز از جدول بندی شده مشخص پیاده می شوند ، ( که به ندرت با تراز از بالای یک مرحله بتون ریزی مطابقت دارد ) ، بنابراین نقشه بردار باید به گروه قالب بند « طول مشخص » بدهد ، این طول به فاصله ای از شیب در بین تراز شمشه ای قالب بندی تا تراز پیاده شده در بالا گفته می شود . با پیاده کردن این طول برروی چوبی که از بالای خارج شده و سپس با شاقول کردن این نقطه بروری نشانه ، قالب در موقعیت صحیح قرار می گیرد . قالب بندی را در نهایت می توان با تراز بندی نشانه ها و اندازه گیری ارتفاع عمودی تا نقطه روی چوب قالب بندی کنترل کرد به علاوه کنترل انحنای سطح منحنی شکل را می توان با اندازه گیری اخراجهای عمودی از قطعه وترهای از قطعه وترهای مناسبی که به طور افقی در طول قالبها کشیده شده اند ، انجام داد .

یک روش دیگر جهت پیاده کردن سدهای قوسی ، مثلث بندی از سه نقطه شناخته شده است ، نقاط میانی روی سد را میتوان به کمک تئودولیت از جداول از پیش محاسبه شده زوایای مربوط به دست آورد . از این روش برای قوس دو انحنای سد « M oogerah » در جنوب « ایپسویچ Ipswich » کوئیزلند استفاده شد .

روند امروزی به سمت استفاده از تجهیزات مسافت یابی الکترونیکی کوتاه برد جدید مجهز به تئودولیت است . برخی از این تجهیزات از دقت  میلیمتر برخوردارند .

نیاز به کنترل مکرر کار امری روشن است اشتباهات کشف نشده ممکن است نتایج وخیمی به بار آورد و میخهای مهم را چنانچه نزدیک ممکن نباشد باید با دو روش مختلف پیاده کرد . لازم به تذکر است که تجهیزات نقشه برداری را باید در فواصل منظم مکرر آزمایش و تنظیم نمود .

 10 ـ محافظت دامنه های سدها

فرسایش حاصل از آب ، باد و طوفانهای سیل زا ، یخ زدگی و سایر عوامل طبیعی قرار دارند و بنابراین نیاز به حفاظت دارند . نوع حفاظت تابع نوع مصالح در دسترس و اقتصاد است . در مورد دامنه بالادست بیشترین آسیب پذیری به علت اثر امواج است و حفاظت دامنه ها در برابر این عامل بخش عمده روشهای طراحی را در بر می گیرد . البته تخریب شدن لایه محافظ دامنه موجب تخریب سد نمی گردد اما زمینه اسیب پذیری و تخریب را آماده کرده و ناپایداری لایه ها زیرین را تشدید می کند . در هر صورت چنانچه طرح و اجرای حفاظت دامنه ضعیف باشد تعمیرات و بازسازیهای بعدی هزینه زیادتری خواهد داشت .

« حفاظت دامنه پایین دست »

دامنه پایین دست سدهای خاکی و پاره سنگی همواره در معرض هوازدگی و فرسایش بادی و در بیشتر موارد در معرض فرسایش ابی حاصل از بارندگی و جاری شدن سیل است . اثر یخ زدگی و احتمالاً تخریبهای حاصل از فعالیت حیوانات را نیز نباید از نظر دور داشت . در بارندگی های شدید آبراهه های باریک به هم پیوسته و تشکیل آراهه ها وکانالهای عریضتر و عمیقتر را می دهد که می تواند منجر به ریش بخشهایی از دامنه گردد و یا در صورت مساعد بودن ، فرسایشهایی را به تاج سد تحمیل کند .

به منظور حفاظت دامنه پایین دست ، در شرایط اقلیمی مناسب ، یک پوشش محکم و منظم گیاهی و چمن کاری می تواند کارآیی لازم را داشته باشد . ایجاد چنین پوشش گیاهی و روش بذر پاشی آن چگونگی داشت و آبیاری آن باید مناسب منطقه و شرایط دامنه سد باشد و بعد از ایجاد این پوشش مراقبتهای بعدی نیز لازم است . البته باید توجه داشت که بوته های بلند و درختکاری به هیچ وجه مناسب این نوع پوشش گیاهی نیست زیرا نه تنها رشد پوشش گیاهی اصلی را تضعیف می کند بلکه رشد عمیق بوته ها و درختها به آسیب پذیری دامنه سد کمک می کند و در طوفانها شدید که درختان از ریشه کنده می شود ، محل ریشه آنها به صورت گود شدگیهایی باقی می ماند که ممکن است منشاء تخریبهای بعدی گردد .

پوشش گیاهی ، به هر حال در مناطق خشک نتیجه خوبی نمی دهد ، مثلاً در آفریقای جنوبی در مناطقی حتی با بارندگی متوسط 750 میلیمتر در سال چندان موفق نبوده است ( 1973 ، ICOLD ) ارگ آبیری مقدور باشد ، پوشش گیاهی ، محافظ بسیار خوبی است .

در مواردی که سبزه کاری و ایجاد پوشش گیاهی مقدور نباشد ، باید لایه ای از شن و قلوه سنگ محافظ ، مواد حاصل از حفاری تونلها ، سنگ های خرد شده مشابه آنچه که در بالا دست به کار می رود برروی دامنه پایین دست پوشانده شود . در مواردی که ناهماهنگی سطح دامنه ، یا پوشش سنگریزه های باعث شود که به علت لایه نفوذ ناپذیر زیرین ، تجمعهایی از سنگریزه ها ( در اثر بارندگی و سیلابها ) از محلی به محلی منتقل شده و گودالهایی را ایجاد کند ، بهتر است ترمیم و پرشدگی گودالها را ایجاد کند ، بهتر است ترمیم و پرشدگی گودالها به وسیله همین مواد سنگریزه ای انجام گیرد تا اینکه از خاک بدنه سد استفاده شود .

لازم به یادآوری است که شیب عرضی تاج باید به سمت مخزن باشد تا آبهای بارندگی های شدید به سمت پایین دست جاری نگردد و موجب شستگی نگردد .

روش دیگر حفاظت دامنه پاینی دست ، ایجاد لایه های برم است . در این صورت لازم است شیب لایه ها به سمت بدنه سد باشد و مسیرها یا زهکشهایی در محل مناسب برای هدایت آبها به سمت پنجه پایین دست در آنها تعبیه گردد ، در غیر این صورت به تدریج هموار شده و در برابر حرکت آب و فرسایش آسیب پذیر خواهد شد . در عین حال باید توجه داشت که مسیرهای هدایت آب و زهکشی ،خود میتواند به تدریج عمیقتر شده و آبراهه ها و خرابیهای بعدی را موجب شود به این علت امروزه این روش چندان مورد توجه نیست .

از مواردی که در دامنه پایین دست باید به آن توجه بیشتری شود ، محلهای تماس دامنه پایین دست باید به آن توجه بیشتری شود ، محلهای تماس دامنه پاینی دست با تکیه گاه های سنگی دامنه های طبیعی است که در این محلها جریان آب های سطحی حاصل از بارندگی نسبت به سایر نقاط دامنه پایین دست بیشتر است زیرا نه تنها مسیر هدایت ابهای جالری شده بر دامنه پایین دست است بلکه آبهای جاری شده از تکیه گاه های سنگی طبیعی نیز در این مسیر تمرکز یافته و شدت و دبی حرکت آب افزایش می یابد و ممکن است فرسایش شدیدی را منجر گردد . به منظور جلوگیری از فرسایش شدید و تخری ، لازم است پوشش مناسبی به کار برده شود که معمولاً یک ردیف سنگ چین محکم از همان نوع مورد استفاده در بالا دست به کار برده می شود .سنگ چینی معمولاً در محلها به وسیله یک لایه فیلتر مناسب زیر سازی یم شود تا شدت جریان اب نتواند با شستشوی خاکهای ریدانه زیرین موجب تخریب آن بخش گردد . البته سنگچینهای سایر نقاط دامنه پایین دست غالباً نیاز به فیلتر ندارد .

مصالح لازم برای سنگچین حفاظت دامنه پایین دست ، چندان نیست و دانه بندی خاصی را لازم ندارد بطوری که یم توان از مواد حاصل از حفاریها وسنگهای باطله و سایر مصالحی که ارزش اقتصادی ناچیزی دارند ( یا اصلاً ندارند ) استفاده کرد .

« حفاظت دامنه بالا دست »

طرح وانتخاب حفاظت دامنه بالا دست ، تا کنون بیشتر براساس تجربه بوده است تجربه موفق در سدهای واقعی ،و آزمایشگاه ها روی مدلهای آزمایشگاهی هر کدام نطقه ای بر مجموعه نتایج تجربی آماری افزوده اند تا مهندسان طراح بتوانند انتخاب مناسبتر و کم هزینه تری را پیشنهاد کنند . مثلاً در فاصله سالهای 1946 تا 1947 گروه مهندسان ارتش آمریکا حدود 100 مورد خاکی را در آمریکا مورد بررسی قرار دادند و نوعی رده بندی را در این مورد پیشنهاد کردند .

از موارد مهمی که موجب آسیب پذیری دامنه بالا دست می شود ، اثر امواج است .اثر امواج به دوعلت اصلی می تواند دامنه بالا دست را شستشو داده و به دریاچه بریزد . این دو علت عبارت است از اثر ضربه موج که دانه ها را در یکدیگر حرکت می دهد و اثر شستشویی برگشت موج که نیرویی در جهت ثقل و برروی سطح شیبدار دامنه به قطعات و دامنه سد وارد می آورد .

بارندگی های شدید و سیلابهای حاصل از آنها از سمت تاج سد به طرف دریاچه ، یخ زدگی ، و سایر عوامل جوی و اقلیمی هر کدام به نحوی می تواند موجب تعضیف مقاوت بخش بالایی دامنه بالا دست گردد بدیهی است آن بخش از دامنه بالا دست که زیر سطح اب قرار دارد در معرض تأثیرعوامل ذکر شده نیست ، به همین علت محافظت دامنه تا چند متر زیرتر از پایینترین وضعیت آب دریاچه کافی است .

اهمیت محافظت دامنه بالا دست و هزینه آن تابع بزرگی سد ، بزرگی موج امواج ، شرایط اقلیمی از قبیل بارندگی ، طوفان ، یخ زدگی و غیره است ولیث انتخاب نوعی محافظ تابع شرایط اقلیمی و مصالح در دسترس است . از انواع محافظهایی که تا به حال به کرا برده شده است . می توان سنگچین پوشش خاک ـ سیمان ، پوشش بتنی ، آسفالتی ، فلزی و چوبی را نام برد .

در طراحی محافظت ، عواملی از قبیل طول و ارتفاع موج ، جهت باد ، سرعت باد ، عمق نسبی آب . زمان تناوب موج ، شکل دریاچه ، شیب دامنه ، زاویه میل موج در برخورد با دامنه ، میزان یخ زدگی ، میزان بارندگیهای شدید سیل زا ،و بعضی عوامل دیگر دخالت دارد . همچنین در صورتی که محافظ از نوع سنگچین باشد ، وزن قطعات سنگ ، وزن مخصوص آنها . دانه بندی ، زبری سطح آنها ، جنس و دوام دراز مدت آنها ، ضخامت لایه سنگچین و نوع اجرای آن یعنی دستی یا ماشینی بودن آن ، تأثیر مستقیم دارد .

اهمیت و دقت در طراحی حفاظت بالا دست ، تابع اهمیت و بزرگی سد است ؛ برای سدهای کوتاه و بندهای انحرافی و سدهای تغذیه مصنوعی اهمیت محافظ کمتر است و میتوان از محافظ سبک استفاده نمود .

١١ ـ شالوده

شالوده سد خاکی به آن بخش از زمین ناحیه زیر سد گفته می شود که به نحوی تحت تأثیر بارهای حاصل از سد و نیز تحت تأثیر زه قرار می گیرند ، و از این رو لازم است دارای خصوصیات زیر می باشد :

١ ـ زیر بنایی محکم در تمام شرایط بارگذاری باشد و نشست آن تا آن حد نباشد که موجب تخریب سد گردد .

٢ ـ در برابر نیروی زه مقاوم باشد تا موجب پدید پایپنگ نگردد .

٣ ـ نفوذپذیری آن تا آن حد نباشد که اتلاف آب از طریق زه بخش قابل توجهی از اتلاف آب مخزن را شامل گردد . در این مورد معمولاً می توان از اتلاف آب جلوگیری نمود . در صورتی که در شرایط استثنایی آب ندی شالوده مقدور نباشد ، آن زمین شالوده مناسبی برای ایجاد سد نیست .

در مورد هر شالوده ای تحقیقات زمین شناسی و بررسیهای اولیه ضروری است . هر چند میزان حجم کار ، و تعداد آزمایشها بستگی به بزرگی سد و شرایط اقتصادی و نوع زمین دارد .

شالوده ممکمن است سنگی ، نیمه سنگی ، یا خاکی بوده وبه هر حال می­توان نفوذ پذیری یا نفوذ ناپذیر باشد.که در هر کدام از انواع شالوده ها مسایل خاصی مطرح می شود .

شالوده سنگی

این نوع شالوده ها حتی شالوده هایی که از جنس سنگهای شیل می باشد . معمولاً از نظر مقاومت برای سدهای خاکی مشکلی را ایجاد نمی کنند . و تنها مشکلی که در آنها احتمال دارد مسئله اتلاف آب از شکافها ، درزها ، گسلها و یا از لایه های نفوذیر آنهاست که معمولاً امکان تزریق ملاط سیمان در آنها و آب بندی آنها وجود دارد . گاهگاهی سنگهای از جنس شیل دارای درزها و گسلها و رگهایی است که از مواد سست تر پر شده و در برابر نیروهای خارجی مقاومت کمتری دارند ، در چنین موارد برسیهای مفصلتر ضروری است .

شالوده نفوذ پذیر

غالباً شالوده های سدهای خاکی را انباشته های آبرفتی دوران اخیر تشکیل می دهند که این انباشته ها شامل شن و ماسه نسبتاص نفوذ پذیر است و برروی تشکیلات زمین شناسی قدیمیتر مانند رسهای و سنگها قرار گرفته اند . در چنین مواردی حرکت آب درون شالوده ، اولاص موجب اتلاف آب می گردد ، و ثانیاً امکان ایجاد ماسه روان در جاوی سد و پیدایش پدیده پایپیگ را افزایش می دهد .

روش جلوگیری از این پدیده بستگی به شرایط در محل و از جمله ضخامت لایه نفوذ پذیر دارد ، بطوری که تا ضخامت ١٥ متر ار می توان به وسیله ترانشه آب بند یا پرده سپرهای فلزی و تکنیکهای دیگر آب بندی نموده ، و برای ضخامتهای بیشتر تدابیر دیگری به کار برد .

انباشته های ماسه ای سست یا سیلتهای درشت با دانسیته نسبی کوچکتری از 50 درصدی یکی از مشکلترین مسایل را ممکن است ایجاد کند ، زیرا نه تنها به علت مقاومت کم و فشردگی پزیری زیاد شالوده مناسبی نیستند ، بلکه در اثر وجود تکانهای شدید مانند زلزله مستعد روانگرایی هستند که در نتیجه این پدیده تمام مقاومت آنها دفعتاً از بین می روند و محیط آنها مانند یک سیال با لز جت فاقد مقاومت می گردد . خوشبختانه تا کنون گسیختگیهایی از این نوع گزارش نشده است .

شالوده نفوذ ناپذیر

شالوده های رسی وسیلتی که تا اعماق زیادی ادامه دارند تقریباً از نامطمئن ترین انواع شالوده ها هستند ، البته ، چنانچه ضخامت چنین شالوده ای کم باشد . می توان ابتدا آنرا برداشته و سد را روی شالوده محکم زیر آنها بنا نمود . ولی اگر ضخامت آن زیاد باشد که هزینه تعویض آن درصد هزینه قابل توجهی را تشکیل می دهد لازم است مسایل خاص آن در نظر گرفته شود .

شالوده های نفوذ ناپذیر معمولاً مسایل آب بندی و کنترل زه را کمتر از سایر شالوده ها دارد ، مگر آنکه به طور متناوب همراه عدسیها یا لایه های نفوذپذیر باشد ، همچنین در صورتی که شالوده نفوذناپذیر کم عمق روی لایه های نفوذ پذیر قرار گرفته باشد امکان پیدایش فشار زه کنترل نشده در پایاب سد و ایجاد پاپیپنگ وجود دارد . که تکنیکهای جلوگیری از خطرهای این پدیده ، وجود دارد .

افزایش فشار منفذی در این شالوده در ضمن ساخت آن و تا مدت کوتاهی پس از اتمام ساخت سد از پدیده های دیگری است که موجب کم شدن مقاومت و کاهش ضریب اطمینان می گردد . علت این کاهش مقاومت بدیهی است . زیرا نفوذ پذیری خاک بسیار کم است و آب منفذی فرصت کافی برای خروج ندارد . ناچار فشار آن به علت فشار لایه های بالایی در اثر ساخت سد افزایش می یابد و در نتیجه از تنش موثر که بخشی از مقاومت است کاسته می گردد .

ساخت سدهای بتنی

سدهای بتن غلتکی را می توان مهمترین تحول و دستاورد صنعت سد سازی در بع قرن گذشته به حساب آورد . این فناوری، امکان احداث سدهای فراوانی را با استانداردهای فنی و ایمنی مناسب فراهم کرده و در عین حال سرعت زیاد ارا در این روش موجب اقتصادی شدن سدها گردیده است .

همچنین این روش امکان ترمیم سدهای قدیمی را که از نظر پایداری یا ظرفیت تخلیة سیلاب شکل دارند ، به وجود آورده است .

بنابر آنچه که در متون فنی آمده است . بتن غلتکی ، بتنی است که با غلتک کوبیده
می شود . این بتن پیش از گیرش باید وزن غلتکها را تحمل کند و پس از سخت شدن باید بتواند در برابر نیروهای وارد بر آن تاب آورد .

حمل و نقل و پخش و کوبیدن این مخلوط معمولاً با استفاده از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی صورت می گیرد و در انتخاب مصالح برای آن می توان دامنه ای بزرگتر نسبت به آنچه در بتنهای معمولی قابل قبول است ، در نظر گرفت .

تاریخچه استفاده از این مصالح به دهه های ١٩٦٠ و ١٩٧٠ میلادی باز می گردد . گرچه در آن سالها از مصالحی مشابه آنچه در امروز بتن غلتکی می نامیم ، در پروژه های متعدد استفاده شد ، اما اولین بار در سال 1974 حجمی زیاد از  این مخلوط برای ترمیم حوضچه آرامش تونل خروجی سد ـ Tarbela در پاکستان به کار رفت . همزمان ، در ایالات متحده و انگلیس نیز تحقیقاتی در این زمینه صورت گرفت و در نهایت ، سد willow creek به عنوان اولین سد بتن غلتکی در ایالات متحده بنا گردید .در ژاپن نیز روشی مشابه که « سدهای متراکم شده با غلتک « RCD » نامیده می شود، در سد Shimajigawa به کار گرفته شد .

در روش ژاپنی « RCD » مخلوط بتن غلتکی در لایه های ضخیم ( تقریباً به ضخامت یک متر ) اجرا می گردد وبدنه داخلی سد را تشکیل می دهد و سپس پوششی از بتن متعارف ( به ضخامت حدود یک متر ) این قسمت را می پوشاند طی دهه های ١٩٨٠ و ١٩٩٠ تعدادی بسیار از سدهای بتن غلتکی در ایالات متحده و دیگر نقاط دنیا ساخته شدند و با پیشرفت زمان ،  اصلاحاتی قابل توجه نیزدر فناوری اجرا و مصالح مصرفی صورت گرفت . گفتنی است که اوین سد بتن غلتکی قوسی ـ وزنی  در آفریقای جنوبی ساخته شد از اواسط دهه ١٩٨٠ نیز از بتن غلتکی برای ترمیم سدهای قدیمی استفاده گردید . با این روش ، ظرفیت تخلیه سیلاب و ضریب ایمنی پایداری سدهای خاکی افزایش داده می شد . همچنین ، افزایش ارتفاع سدهای بتنی وزنی قدیمی موجب افزایش حجم مخزن آنها می گردید .

آنچه مسلم است ، برتریهای فراوان روش اجرایی بتن غلتکی ، موجب گسترش آن و رویکردی جهانی به آن شده است .

بارزترین مزیت این روش ، در کاهش زمان وصرفه جویی در هزینه اجرا نهفته است کاهش حجم تاسیسات انحراف موقت آب و فراز بندها با توجه به کوتاه تر شدن طول دورة اجرا از دیگر برتریهای این روش است .

امکان به کارگیری مصالح محلی ، احداث سد روی پی های با صلبیت کمتر ، تأمین ظرفیت تخلیة سیلاب زیاد و امکان رو گذاری سیلاب حین اجراء از دیگر برتریهای این روش است که می توان به آن اشاره کرد با وجود همه این برتریها ، در مواردی نیز ممکن است گزینه سد بتن غلتکی نسبت به گزینه های دیگر گرانتر تمام شود . این موارد به طور عمده در پروژه هایی اتفاق می­افتد که مصالح مناسب در دسترس نیست ، پی سد خیلی ضعیف است یا پی سنگی در عمق خیلی زیاد قرار گرفته است .

در چنین حالاتی شرایط فنی و اقتصادی پروژه باید کاملاً مورد بررسی قرار گیرند و تمام گزینه ها به طور دقیق با یکدیگر مقایسه شوند .

درچند سال اخیر ، گزینه استفاده از سدهای بتن غلتکی با تأخیری حدود دو دهه ، مورد  توجه دست اندرکاران صنعت سد سازی در کشور ما قرار گرفته است .

سد پای پل (تنظیمی کرخه ) با ارتفاع ٣٤ متر با روش بتن غلتکی اجرا گردید . سد بتن غلتکی جگین با ارتفاع 78 متر از پی در مرحلة اجرا قرار دارد، اجرای سد زیردان با ارتفاع ٦٣ متر با روش بتن غلتکی به زودی آغاز می گردد و برای تعدادی از سدهای بزرگ در دست طراحی نیز نظیر سد رودبار لرستان و سیاه بیشه ، انتخاب گزینه سد بتن غلتکی بسیار محتمل است .

تعریف بتن غلتکی ( RCC ) 

از بتن غلتکی (RCC) تعریف صریح و دقیقی ارائه نشده است ، اما تعاریف و برداشتهای نادرستی از بتن غلتکی در این زمینه موجود است یکی از این برداشتهای نادرست ، تعریفی است که بتن غلتکی را مصالحی در حد میانی خاکریز و بتن معرفی
می کند واولین چیزی که از این تعریف درذهن تداعی می گردد عبارت « بتن نامرغوب » است .

در واقع بتن غلتکی بتنی است که در اجرای سازه های حجیم ( سدها ، شالوده های بزرگ و ...) کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی استفاده می شود چنین روش اجرایی نتایج و تبعات اولیه زیر را به دنبال خواهد داشت :

ـ انرژی لازم برای اجراءإ و جا دادن این گونه مصالح بیش از مقداری است که با لرزاننده های ( ویبراتور ) معمولی تأمین گردد . به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزانده سنتی (CVC) یا بتن متعارف به کار برده می شوند و با اجرای لایه های متوالی بتن می توان به کیفیتی بهتر از کیفیت بتن متعارف (CVC) دست یافت .

ـ از سوی دیگر ، مانند سدهای خاکی ، ناحیة بتن دو لایه و ناحیة واقع در درون لایه ها با یکدیگر متفاوتند.

ـ روش اجرای بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف ، امکان دستیابی به سرعت زیادتری را فراهم می سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل ملاحظه در زمان ساخت وهمچنین در قالب بندی و..را در پی خواهد داشت .

وجود دوگانگی در کیفیت و مشخصات مصالح بتن غلتکی « بتن » و روش اجرای آن « خاکریزی » بر این موضوع دلات دارد که در مطالعات بتن غلتکی ، آزمایشها و روشهای طراحی مربوط به دو زمینة بتن و خاک توأماً به کار گرفته می شوند . علاوه بر این ، رفتار بتن غتلکی در ساعات اولیه پس از مخلوط کردن مصالح مانند خاکریز است
( تسطیح و تراکم ) و پس از چند روز به بتنی غیر قابل تغییر شکل تبدیل می گردد . در حد فاصل این دو مرحله ، خصوصیات این گونه مصالح تا حدی ناشناخته است و همین ناشناختگی موجب بروز سؤالاتی متعددی دربارة ماهیت بتن غلتکی می شود .

ـ بتن غلتکی همچون تمامی انواع موجود بتن ، مخلوطی از مصالح سنگی خنثی ، مواد سیمانی و آب است .

ویژگی های خاص درزها

یکی از مشخصات عمدة سدهای بتنی غلتکی تعداد فراوان درز در آنها است که این موضوع خود دیدگاهی خاص را در این باره به وجود می آورد ، به این ترتیب که در توده ای از بتن غلتکی که با لایه هایی به ضخامت ٣٠ سانتی متر اجرا گردیده است ، هر متر مکعب بتن غلتکی بالغ بر ٣ متر مربع مساحت واقع شده در ناحیة درزها را شامل می شود . درزها صفحاتی هستند که در موارد زیر مورد توجه قرار گرفته اند :

ـ نفوذ پذیری ، غیر از مواردی که نظارت دقیقی بر اجرا اعمال می شود در بیشتر موارد از نفوذ پذیری بیشتری نسبت به تودة بتن غلتکی برخوردار است .

ـ مقاومت برشی (  ) ، معمولاً این مشخصه ها نسبت به مقدار نظیر در تودة بتن غلتکی از اندازة کمتری برخوردار هستند.

ـ مقاومت کششی ، مانند بالا کمتر از مقدار نظیرش در تودة بتن غلتکی می باشد .

ویژگی درزها به عوامل متعددی وابسته است ، که مهمترین آنها زمانی که لایه در معرض هوای آزادتر قرارمی گیرد،خصوصیات مکانیکی بتن غلتکی روش اجرای لایه ها ، شرایط جوی هنگام اجراء و...می باشد .

پیدایش درزها نتیجة مستقیم روش اجرای بتن غلتکی است ، به این ترتیب که عملکرد خاص درزها باید در طراحی سد دخالت داده شود . اما میزان اثر چنین عملکردی
می تواند با توجه و به نوع مواد مصرفی و روش اجرای انتخاب کاهش یابد .

انواع درزها

اگر از یک لایه برشی افقی زده شود ، آنچه آشکار می شود ساختمانی متراکم از سنگدانه های درشت است که فضای خالی بین آنها کاملاً توسط سنگدانه های دانه ریز ، ماسه و ریز دانه ها پر شده است در صورتی که روی سطح لایه ای که به تازگی اجرا گردیده است ، عملاً سنگدانه های بزرگ مشاهده نمی شود . بنابراین در ضخامتی در حدود Dmax 5/0 از سطح لایه ، درصد بیشتری از ماسه ( یا شن دانه ریز ) و ریز دانه وجود دارد . علاوه بر این تراکم لایه ها موجب ایجاد ترکهایی سطحی در این ناحیه و در امتداد حرکت غلتک می گردد .

از طرفی هنگام اجرای یک لایه جدید ، با توجه به اینکه لرزة عمومی وجود ندارد امکان حرکت ریز دانه ها به سمت پائین و ریز سنگدانه های درشتی که در تماس با لایة زیرین هستند فراهم نمی شود و در صورتی که لایة زیرین سخت شده باشد ، منطقه ای به ضخامت حدودDmax 5/0 بین دو لایه به وجود می آید که کمبود بارزی در مصالح سنگی دانه ریز در آن مشاهده می شود.

در نهایت امکان پیدایش منطقه ای به ضخامت معادل اندازه بزرگترین سنگدانه (Dmax ) یا حدود ٢٠ درصد عمق لایه به وجود می آید که از مشخصات مکانیکی و آب بندی نازلتری نسبت به مقادیر نظیر درون لایه برخوردار است و این بخش ضعیف شده است که مشخصات مقاومتی سد را تعریف می کند . چنین مشخصاتی در موارد بسیار نادر می تواند قابل قبول باشد .

اما در اغلب حالات ، تأمین تمهیدات لازم به منظور دستیابی به پیوستگی کامل و مناسب بین مصالح واقع در ناحیه دو طرف درز امری واجب و ضروری به شمار می آید .

در  اینجا باید توجه داشت که درانتخاب طرح اختلاط بتن غلتکی ( به ویژه درصد آب اختلاط ) و شرایط اجرایی ، کیفیت مواد درون لایه ها و مصالح واقع شده در ناحیه درزها باید توأماً در نظر گرفته شوند . برای مثال . درصدی از آب مخلوط که درزی با بهترین کیفیت را به وجود می آورد الزاماً سبب ایجاد مشخصات مکانیکی مطلوب در مواد درون لایه نمی شود .

در عمل بر حسب نوع بهسازی سطح لایه ها پیش از اجرای لایه بعدی ، سه نوع مختلف درز تعریف می گردد . که این سه نوع هیمشه با روشهای ساده قابل تشخیص نیستند :

ـ درزهای داغ

ـ درزهای سرد

ـ درزهای گرم

درزهای داغ

این درزها هنگامی پدید می آیند که لایة زیرین پیش از گیرش با لایه ای جدید پوشیده می شود . در این صورت سنگدانه ها در لایة زیرین نفوذ کرده ریز دانه ها نیز از سطح لایة زیرین به سمت بالا حرکت می کنند و در نتیجه پیش از گیرش دوباره متراکم
می شوند .

عموماً در این درزهای داغ افت ناچیزی در کار این مصالح در مقایسه با بتن غلتکی موجود در درون لایه ها به وجود می آید . این مطلب با مغزه های گرفته شده از مصالح مشخص گردیده که به گونه ای به شکست بیشتر مغزه ها ونفوذ پذیری بیشتر در این ناحیه انجامیده است . اما در صورت توجه و دقت ، مشخصات به دست آمده در ناحیه درزها ، می توانند بسیار نازک به مشخصات موجود در بتن غلتکی درون لایه ها باشند با در نظر گرفتن مطالب گفته شده مشخص می شود که چنین درزهایی از نظر فنی در سدهای ساخته شده از بتن غلتکی بسیار مطلوب هستند از طرفی آنها معمولاً اقتصادی ترین نوع درزها نیز به شمار می روند .

درزهای سرد

چنانچه یک لایه پس از سخت شدن توسط لایه ای دیگر پوشیده شود ، درز به وجود آمده بین دو لایه از نوع درز سرد خواهد بود در  این حالت با استفاده از آب تحت فشار یا هوای پر فشار ملات سطحی لایه زودوده می شود به گونه ای که سنگدانه ها از جا کنده نشوند . در این موارد لایة زیرین نسبتاً سخت شده است به طوری که بر اثر تراکم لایة بالایی تخریب نمی شوند . اما باید توجه داشت که از وسایل خیلی سنگین برای تراکم استفاده نشود .

چنانچه هیچ گونه بهسازی در سطح چنین لایه هایی صورت نگیرد ، چسبندگی سطحی موجود در درز به وجود آمده بسیار کم بوده و حتی به صفر خواهد رسید ( و نفوذ پذیری آن نیز نسبتاً زیاد خواهد بود ) اما در صورتی که سطح لایة زیرین با نوعی مخلوط بستر بهسازی گردد.همچنین در صورت استفاده از مخلوط پر خمیر بتن غلتکی ، چسبندگی کافی­مانند آنچه در درزهای داغ موجود می باشد قابل دستیابی است درزهای سرد معمولاً در پی بروز وقفه ای چند روزه در اجرای بتن غلتکی پدید می آیند . این فاصلة زمانی اندازة دقیقی نداشته و بسته به نوع مواد سیمانی مورد استفاده در مخلوط و همچنین درجة حرارت محیط تغییر می کند .

درزهای گرم

طراحان عموماً طراحی خود را بر مبنای درز داغ یا درز سرد انجام می دهند اما در عمل شرایط معمول در اجرا ممکن است به پیدایش یک درز گرم بیانجامد .

نحوة پیدایش این گونه درزها به این صورت است که بتن ریزی برای یک دورة زمانی متوقف می شود و دورة مذکور به اندازه ای طولانی است که امکان نفوذ سنگدانه ها از لایة رویی به درون لایة زیرین وجود ندارد و از طرفی آنقدر کوتاه است که :

ـ امکان زدودن ملات سطحی بدون کندن سنگدانه ها وجود ندارد .

ـ متراکم کردن لایة رویی بدون تخریب لایة زیری امکان پذیر نیست و گیرش به حالت نهایی خود نرسیده است در صورتی که فرصت کافی برای انتظار کشیدن به منظور پیدایش یک درز سرد مهیا نباشد، درزهای گرم به وجود خواهند آمد و مشخصات مانیکی آنها در مقایسه با بتن غلتکی موجود در درون لایه ها در حد قابل توجهی ضعیف تر است .

عوامل تأثیر گذار

« عوامل تأثیر گذار بر کیفیت یک درز خوب »

ویژگی های سطح یک لایه پیش از پوشیدن توسط لایه ای دیگر به عوامل مختلفی بستگی دارد که عبارتند از :

ـ مواد سیمانی ( نوع و نسبت اختلاط )

ـ سن لایة زیرین

ـ درجه حرارت بتن غلتکی در هنگام اجرای لایه

ـ شرایط محیطی هنگام اجرا ( دما ، تابش ، آفتاب ، باد ، رطوبت نسبی )

ـ روش عمل آوری ( پیوسته یا منقطع )

ـ وجود افزودنیهای دیر گیر کننده

پیشتر عددی به عنوان «‌مشخصه بلوغ » درز تعریف می شد که مقدار آن برابر با حاصل ضرب درجة حرارت سطحی لایه در زمان بین اجرای دو لایة متوالی تعریف می گردید :

 ـ در صورتی که حاصل ضرب مذکور از عدد مشخصی کمتر بود ، درز از نوع درز داغ فرض می شد و برای رسیدن به یک اتصال مطلوب بین دو لایه غیر از تمهیدات متداول ، همچون آب بدهی مدام و تمیز کردن سطح لایه ها از ناخالصی ها و زواید باقی مانده هیچگونه بهسازی و اقدام خاصی روی سطح لایه صورت نمی گرفت . چنانچه این حاصل ضرب از عدد مذکور بیشتر بود ، درز از نوع سرد بوده و بهسازی سطحی را می طلبید این بهسازی شامل شستشوی سطح لایه ها با آب تحت فشار و استفاده از مخلوط بیشتر پیش از اجرای لایة بعدی می بوده . با وجود این ، در شرایط واقعی اجراء ابهاماتی در تعریف مشخصه بلوغ به وجود آمده که به شرح زیر است .

ـ دمای دقیق سطح بتن غلتکی قابل اندازه گیری نیست .

ـ تعریف عامل زمان در مشخصة بلوغ دقیقاً مشخص و واضح نیست ( زمان شروع ممکن است از لحظه شروع اختلاط مخلوط بتن غلتکی تا پایان مرحله تراکم لایه n متغیر باشد به همین ترتیب محدود زمان پایان اجرا را می توان از لحظه شروع پوشش لایة n تا لحظة انتهای تراکم لایة ١ + n تعریف کرد )

ـ عبارت « دما × زمان » در ابتدا در ایالات متحده به کار گرفته شده و واحد مورد استفاده برای آن « فارنهایت × ساعت » بود . چنانچه در شکل زیر مشاهده می شود ، تبدیل این واحد به « سانتیگرادا × ساعت » صحیح نیست . با توجه به این مطلب شرایطی که امکان ایجاد درز داغ را مهیا میکنند. نامشخص است . برای روشن شدن این موضوع عدد  را به عنوان مشخصه بلوغ در نظر بگیرید این عدد می تواند برای زمان معادل ١٠ ساعت در درجه حرارت  در نظر گرفته شود یا برای زمانی ٥٠ ساعته در کارگاهی با دمای  ( یک کارگاه کوهستانی در فصل زمستان ) و یا برای زمانی برابر 6/6 ساعت در دمای معادل   بکار آید ( آب و هوای استوایی در فصل خشک ) با توجه به نمودار آیا با در نظر گرفتن این مشخصة بلوغ برای هر سه حالت گفته شده قابل قبول است ؟ البته تمایل بیشتر مجرمان بر این است که مقدار واحد و معینی برای این مشخصه داشته باشند . این موضوع بدون در نظر گرفتن ملاحظات واقعی یک پروژه ممکن است به اشتباهات زیادی در محاسبات بیانجامد .از سویدیگر مطابق دفترچه مشخصات فنی بیشتر پروژه ها ، رعایت زمان ثابتی ، بین اجرای لایه ها اجباری است که این موضوع موجب اعمال ، محدودیتهای غیر لازم می شود .

در کشور چین راه حلی واقع بینانه مورد استفاده قرار گرفته است که مبنای آن آزمایش روی خواص گیرشی بتن غلتکی با استفاده از یک آزمایش در جاست .دراین آزمایش بیشتر عواملی که کیفیت درز به آنها بستگی دارد ، مد نظر قرار می گیرند، روش آزمایش بر پایه مشاهدة مقاومت ملات به دست آمده از الک تر مخلوط بتن غلتکی دار برابر نفوذ یک سوزن­ا­ست این آزمایش به عنوان بخشی از پروژة تحقیقات ملی فرانسه (BaCaRa ) مورد مطالعه وبررسی قرار گرفته است .

آزمایش نفوذ سوزن ، بررسی امکان نفوذ مصالح سنگی لایة بالایی را در ملات لایة زیرین مسیر می سازد . به این ترتیب در زمان اتصال یک درز داغ ، ( مشخصه ای که مخفف فرانسوی آن به D.A.R.C معروف است ) مشخص می گردد که برابر با حداکثر زمانی است که از تولید بتن غلتکی گذشته و سوزن با فشار تقریبی mpa ٥٠ می تواند اندازه ای مشخص در ملات نفوذ می کند . تعیین میزان دقیق فشار لازم برای دستیابی به یک درز خوب باید در بخش آزمایشگاهی مرحله مطالعاتی صورت پذیرد .

فشار mpa ٥٠ برای مخلوطهایی از بتن غلتکی با محتوای آب کمتر از درصد بهینه بسیار زیاد به نظر می رسد و برای مخلوطهایی که محتوای آب آنها بیش از درصد بهینه است . احتمالاً باید به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش یابد . جدولی که در پایان این فصل آورده شده است . گوناگونی معیارهای متعددی را که در پروژه های گذشته مورد استفاده قرار گرفته است ، نمایش می دهد . بررسی های متوالی انجام گرفته بر روی نمونه هایی که از بتن غلتکی اجراء شده بدست آمده اند . بیانگر این مطلب است که مقادیر تعریف شده برای زمان گیرش یا مشخصة بلوغ پیش از اجرای پروژة همیشه تأمین کنندة کیفیت مورد نظر برای اتصال نیستند . دلایل اینموضوع به شرح زیر است .

ـ اشتباه در منظور کردن تمامی عوامل خارجی که بیشتر دربارة آنها شرح داده شده .

ـ وقفه در آبدهی وعمل آوری سطح لایه ها .

ـ جدا شدگی دانه ها که به سختی می توان به طور قطعی از بروز آن جلوگیری کرد ،

ـ تخریب سطح لایه ناشی از تردد ماشین آلات

ـ مشکلات مربوط به اجرای مخلوط بستر درآب و هوای گرم ، پیش از اجرای لایة جدید بتن غلتکی عوامل مؤثر بر شکل گیری یک درز خوب ( از نظر آب بندی و اتصال ) به صورت زیر خلاصه شوند :

 ـ عوامل مطلوب 

ـ عوامل نامطلوب

عوامل مطلوب

یکی از عوامل مؤثر بر شکل گیری یک درز خوب می باشد.

ـ وجود محتوای آب نسبتاً زیاد در مخلوط بتن غلتکی

ـ وجود مقدار کافی خمیر در سطح ( با یا بدون ملات اضافه شده ) به گونه ای که اجزاء دو لایه متوالی به خوبی با یکدیگر یکپارچه شوند .

ـ استفاده از مصالحی که کنترل جدا شدگی دانه ها در آنها میسر است ( یا به کارگیری روش اجرایی مناسب ، استفاده از مصالح با ضریب شکل خوب ، اعمال محدودیت برای اندازه بزرگترین سنگدانه )

ـ اجرای لایة جدید روی لایة قبل با بیشترین سرعت ممکن

ـ به کارگیری روشهای اجرایی که تخریب سطحی لایه ها ناشی از تردد ماشین آلات را محدود می کنند ( انتقال بتن غلتکی به محل اجرا فقط توسط تسمه نقاله )

ـ استفاده از روشهای مناسب تراکم به گونه ای که امکان تحکیم یکنواخت مصالح در سرتاسر ضخامت لایه فراهم شود .

ـ عمل آوری مرطوب سطح لایه .

ـ برنامه ریزی کارگاهی ( منابع انسانی و ماشین آلات ) و کنترل کیفیت در خور نیاز برای اتصال مناسب لایه ها .

عوامل نامطلوب

ـ وجود محتوای آب کم در مخلوط بتن غلتکی

ـ استفاده از مصالح در مخلوط RCC که خطر جدا شدگی سنگدانه ها در آنها زیاد است همچنین به کارگیری درصدی کم از مواد سیمانی که در نتیجه استفاده از ملات پر سیمان را بین لایه ها می طلبد .

ـ نبود امکان حذف تمامی وقفه های برنامه ریزی شدة کارگاهی ( مانند وقفه های پایان هر فصل وقفه های ناشی از اجرای گالریها و ...) همچنین توقف های پیش بینی نشده ( در اثر حادثه در چرخة جابجایی مصالح ، توفانهای شدید ) و به همین ترتیب افزایش بسیار زیاد در زمانی که لایه ها در معرض هوای آزاد قرار می گیرند .

ـ شرایط نامناسب آب و هوایی ( دما ، رطوبت ، باد ،باران )

ـ نبود امکان انجام آزمایشهای لایم ( با در نظر گرفتن اندازه نمونه ها ، تعداد نمونه ها ، قیمت آزمایشها ) پیش از اجرا و پس از آن برای اطمینان از وجود اتصال بین لایه ها و به منظور کنترل مشخصات مکانیکی درزها .

مواردی که نیاز به اتصال بین لایه ها نیست .

از تمهیدات لازم برای درزها می توان دو حالت عمده را در نظر گرفت .

ـ مواردی که نیازی به اتصال بین لایه ها نیست .

ـ مواردی که وجود اتصال بین لایه ها الزامی است .

در معیارهای طراحی معمولاً مقاومت کششی مصالح را برای سدها ساخته شده در مناطق با فعالیت لرزه خیزی ، در نظر نمی گیرند . در چنین مواردی در صورتی که حذف ملاحظات پایداری مورد نظر باشد . وجود اتصال بین لایه ها ضروری نیست و درزها تنها باید بدون عیب ، تمیز و به اندازه کافی زبر باشند تا ضریب اصطکاک لازم را تأمین کنند ودر صورت نیاز با توجه به فرضیات طراحی ، میزان مشخصی از چسبندگی ظاهری را فراهم سازند .

چنانچه ملاحظات آبندی مورد نظر باشد ،دو حالت مورد توجه قرار می گیرد ،

ـ حالتی که سد با پوشش در وجه بالا دست ( دیوار بتن مسلح ، غشای آب بند ،....) آب بند شده است .

در چنین حالتی هیچ گونه توجهی به درزها مورد نیاز نیست ، مگر تمهیداتی که به طور عمومی برای دستیابی به شرایط اشاره شده در بالا لازم است .

ـ حالتی که توده بتن غلتکی باید آب بندی لازم را تأمین کند .

در چنین مواردی لازم است که هر دو گروه درزهای سرد وگرم بهسازی شوند.

مواردی که وجود اتصال بین لایه ها الزامی است

در سدهای بزرگی که در مناطق فعال و لرزه خیز احداث می گردند معمولاً به منظور تضمین پایداری سازه تحت اثر بارهای استثنایی و همچنین به حداقل رساندن حجم بدنه سد ، چسبندگی و مقاومت کششی مصالح را در طراحی ها منظور می کنند . وجود اتصال بین لایه ها در این موارد معمولاً مورد نیاز می باشد ، مگر حالات ویژه ای که برای آنها راه حل مشخصی ارائه گردیده است .

بهسازی درزهای سرد و گرم                                                                                    

چنانچه وجود اتصال بین لایه هاضروری باشد ، یا هنگامی که نفوذ پذیری سد در تودة بتن غلتکی تأمین می گردد باید تعداد درزهای سرد و گرم را به کمترین میزان رساند . البته به دلیل موانع اجرایی پیش بینی شده در مرحلة طراحی ، همچنین وقفه های کارگاهی ناشی از اتفاقات پیش بینی شده که در هر زمانی از اجرا روی می دهند ، حذف کامل درزهای سرد و گرم امکان پذیر نیست .

نکات زیر در صورت لزوم بهسازی درزهای سرد و گرم در نظر گرفته شوند .

ـ لایه زیرین n باید به مرحله ای از گیرش رسیده باشد که تراکم لایة بالایی ١ + n موجب تخریب مصالح سخت شده در آن نگردد . به این منظور می توان با توجه به شرایط گفته شده تراکم را به صورتی کنترل شده انجام داد . مثلاً چنین لایه هایی را
می توان با شدت کمتری متراکم کرد .

به همین ترتیب باتوجه به عمق تأثیر غلتکها در لایة زیرین می توان در توصیه های اجرایی حداقل زمانی را پیش بینی کرد که لایه ها به صورت آزاد در معرض هوا قرار گیرند و پس از آن اجرای لایه بعدی شروع شود .

ـ درجة تحکیم بخش سطحی یک لایة سخت شده ، هیچ گاه به اندازة دیگر نقاط لایه نیست .

از طرف به علت عدم حفاظت از سطح لایه ، تخریبهایی در آن صورت می گیرد . بنابراین باید ضخامت کافی از مواد سطحی لایه ها را با استفاده از روشهای مؤثر بهسازی و جارو کردن سطح لایه ها زودود .

هدف از انجام عملیات گفته شده دستیابی به مصالحی با مشخصات مکانیکی نزدیکتر به توده بتن غلتکی و همچنین لایه با سطح بستر به اندازه کافی زبر است . در مواردی پیش از آنکه سخت شدگی به مقدار زیادی پیش از آنکه سخت شدگی به مقدار زیادی پیش رفته باشد . لایه n مورد بهسازی قرار می گیرد ( درز گرم ) که البته بهترین زمان آن بلافاصله پس از گیرش لایه است . در بعضی موارد نیز پس از سخت شدگی لایه ، این عملیات انجام می شود ( درز سرد ) . در حالت اول برای شستشوی لایه مثلاً می توان از آب کم فشار استفاده کرد ( mpa ٢ ـ 5/0 ) اما در حالت دوم باید از روش قویتری برای بهسازی بهره جست این روش می تواند شستشوی لایه با آب تحت فشار خیلی زیاد
( mpa 50 ـ ٤٠ ) باشد یا ماسه پاشی با ماسه مرطوب را شامل شود .

در هر حالت لایه n باید دقیقاً پیش از اجرای ١ + n مجدداً تمیز شده و سطح آن مرطوب گردد.

ـ خمیر ملات لایه 1 +n باید به اندازه ای باشد که بتواند خود را به محل درز موجود بین دو لایه برساند چنانچه این مقدار به اندازة کافی موجود نباشد ، باید از ملات بستر اضافی بر روی لایه n استفاده کرد .

ـ از اجرای ملات بستر در سرتاسر سطح لایه باید دوری جست . دلیل این موضوع جذب آب ملات توسط لایه زیرین به علت حرکات کامیونها بر سطح آن پیش از پوشانده شدن با لایه بالایی است که در نهایت این مورد سبب بروز اشکالاتی در شرایط درز می شود. اجرای ملات بستر در نیمه بالا دست سدها از بروز چنین مشکلی جلوگیری می کند . طبق مشاهدات این گونه اجرا نتایج رضایت بخشی را به همراه داشته است .

عمل آوری مرطوب درزها

غیر از روشهای معمول آبدهی که عموماً در بیشتر کارگاهها مورد استفاده قرار می گیرد . آبپاشی با استفاده از وسایل رایج و استاندارد آبیاری از جمله روش های موثری است که در عمل آوری بتن غلتکی نتایج رضایت بخشی را به همراه داشته است . وسایل مختلفی را که به این منظور در بازار وجود دارند، می توان بدون هیچ تغییری برای اجرای بتن غلتکی به کار گرفت . با در نظر گرفتن این مطلب ، باید موارد زیر را هنگام انتخاب این وسایل در نظر داشت .

ـ قطر کوچک نازل آبپاش ؛

ـ شدت کم آبپاشی ؛ 

ـ فشار آبپاش بین mpa ٧/٠ تا mpa ٨/٠ که برای یک آبپاش رقم زیادی می باشد .

ـ انتخاب اندازه مناسب وسیله با توجه به پهنای مورد نظر برای آبپاشی

همچنین از آنجا که دستگاههای نامبرده برای عملکرد غیر از کاربرد معمول خود به کار گرفته می شوند ، ایجاد تغییرات مناسب در آنها با توجه به نوع کارگاه توصیه می گردد

با دقت در انتخابات فواصل برای آبپاشی وهمین طور استفاده از وسایل مناسب
می توان نواری به عرض m ٢٥ ـ ١٥ را همزمان آبپاشی کرد به همین ترتیب با اعمال سامانه ای برنامه پذیر و تنظیم فواصل زمانی آبپاشی مطابق با وضعیت آب و هوا ،
می توان حجم کافی آب را به منظور جبران تلفات تبخیر تأمین کرد ، به گونه ای که ایجاد روانآب ننماید.

محاسبه زمان شکل گیری یک درز داغ (D.A.R.C)

ـ هدف

نمایش چگونگی گیرش سطحی بتن غلتکی تازه با استفاده از سوزن پروکتور برای محاسبه زمان شکل گیری یک درز داغ ( D.R.A.C )

مبنا

نمونه بتن غلتکی با استفاده از مصالح سنگی عبوری از الک mm ٥ در یک لایه به وسیله یک میز لرزنده ( وب Web ) در آزمایشگاه ساخته می شود این آزمایش را می توان با استفاده از همین مصالح در کارگاه انجام داد ، منتها در این حالت یک غلتک ارتعاشی برای تراکم مصالح به کار گرفته می شود .

ـ (D.A.R.C)  عبارت است از فاصله زمانی از اختلاط بتن غلتکی تا رسیدن به مقاومت در برابر نفوذ پروکتور تحت فشار mpa ٥٠ .

شکل روش آزمایش و بررسی و ارائه نتایج

ـ وسایل مورد نیاز

ـ قالب ( برای مثال از جنس مقوا ) که از وسط نصف باشد ( با ارتفاعmm 160 = h ) به همراه قطعه الحاقی

ـ قالب فلزی

ـ میز لرزة وب (Web ) استاندارد (فرکانس ارتعاش Hz ٥٠،دامنه ارتعاش mm 35/0 )

ـ سربار ١٣ کیلوگرمی برای تراکم و یک میله برای ضربه زدن به مخلوط به منظور تأمین تراکم اولیه

روش آزمایش

ـ نمونه را بین ٣٠ تا ٦٠ ثانیه تحت لرزه قرار داده و در این حال سرباره را به آرامی حرکت دهید به طوری که مصالح کاملاً در جای خود قرار گیرند .

ـ نمونه را وزن کرده و حجم آن را محاسبه کنید . به این ترتیب چگالی مرطوب نمونه ساخته شده از مصالح سنگی کوچکتر از mm٥ به دست می آید .

ـ افزایش نیروی لازم برای نفوذ سوزن به قطر 2mm ٨ را بر حسب زمان اندازه گیری کنید .

ـ هر بار اندازه گیری را تا زمانی که سوزن حداقل به عمق mm٢٥ نفوذ کرده باشد انجام دهید.

آب بندی سد

بتن غلتکی ماهیتاً بتنی با درز در صفحات افقی بین لایه هاست و همین مطلب موجب نفوذ پذیری بیشتر آن نسبت به بلوکهای بتن متعارف می گردد .

در همین مورد ، امکان پیدایش ترکهای عمومی نیز باید مورد بررسی قرار گیرد مجریان اولین سدهای ساخته شده از بتن غلتکی در امریکا این گونه تصورمی کردند که اجرای یکپارچه و متوالی سد از یک کناره رودخانه به کناره دیگر و به صورت یک بلوک منفرد یکی از مزایای عمدة اقتصادی این روش اجرایی است .

اما به زودی آشکار گردید که در صورت نبود توجه دقیق در زمان اجراء ترکهای عمودی در فواصل کم به هنگام سرد شدن از رویه بالا دست به رویه پائین دست به وجود می آیند و تراوش را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش می دهند . همچنین مشخص شد شیارهایی که از قبل دررویه بالا دست تعبیه می شوند نمی توانند محل اتفاق افتادن چنین ترکهایی را تحت کنترل داشته باشند .

این ترکها به صورت اتفاقی در فواصلی که تقریباً متناظر با ارتفاع سد است ظاهر
می گردند ، ترکهای مذکور همچنین ممکن است ناشی از اشکال ناهمگون پی سد باشند .

با توجه به مطالب گفته شده کنترل جریان گذاری از صفحات افقی و ترکهای عمودی ضروری است و در عین حال باید توجه گردد که روشهای کنترل تراوش متناسب با روشهای بهسازی پی سد باشند.

زهکشی

نحوة زهکشی بدنه سدهای ساخته شده از بتن غلتکی بسیار شبیه به مورد مشابه در سازه های بتن متعارف با مقطع مشابه است . حذف کامل سیم زهکشی تنها در طراحی سدهای کوچک ممکن است و در این صورت به منظور جبران عدم وجود زهکشی ، ضخامت پایه سد باید بیشتر در نظر گرفته شود . از نظر اقتصادی ، چنین روشی با توجه به قیمت کم بتن غلتکی قابل توجیه است . همانند سدهای ساخته شده از بتن متعارف ، نحوة جانمایی زهکشها باید به گونه ای انجام شود که از گرفتگی زهکشها ممانعت به عمل آمده و امکان بازرسی و تعمیر آنها فراهم شود .

در صورت استفاده از نوارهای آب بند در سازه ، بین هر دو نوار آب بند هم باید زهکشی تعبیه گردد استفاده از پوششهای آب بند یا اجرای دیواری از بتن متعارف در رویه بالا دست سد ،امکان جایگذاری سیستم زهکشی موثر و کم هزینه را فراهم می سازد که این سیستم مستقیماً به سیستم آب بندی سد متصل شود . اما در این حالت گرادیان فشار نسبتاً زیادی در پاشنه بالا دست پایة سد ، اتفاق می افتد که باید مورد توجه قرار گیرد . باید توجه داشت در صورتی که اتصالات بین لایه ها در هنگام بهره برداری سد ، آب بندی کمتر از مقدار مورد انتظاررا تأمین کنند ، احتمال بروز مسائل و مشکلات جدی به وجود خواهد آمد ، ( تراوش ، شسته شدن جزئی مواد سیمانی ، اثرات روانی ناشی از بروز تراوش در پائین دست سد و ...) در صورت عملکرد مناسب شبکه زهکشی و بازرسی منظم آن ، احتمال بروز خطر در سد کاهش یافته و ضریب ایمنی آن زیاد می شود .

آبندی در امتداد ترکهای عمودی

ژاپنی ها که تا کنون سدهای ساخته شده از بتن غلطکی را با روشهای مشابه آنچه برای سازه های بتن متعارف استفاده شده است ، ساخته شده اند به گونه ای عمل می کنند که پس از اتمام اجراء سد متشکل از بلوکهای متعددی است و از نوارهای آب بند معمولی (waterstop) در رویة بالا دست ( همچنین در مواردی در رویه پائین دست ) استفاده شده است .

سازندگان با بهره گیری از روشهای ژاپنی ها و بهبود آن متوجه شدند که تعبیه درزهای انقباضی در توده بتن غلتکی در نقاط انتخابی مناسب ، برای مثال در قسمتی که سرریزها واقع شده اند ، یا با توجه به مشخصات پی ، روشی ساده و کم هزینه بوده در عین احل از سرعت اجرای سد نمی کاهد .

جا سازی نوارهای آب بند (waterstop) در این درزهای انقباضی موجب تامین آب بندی همچون سدهای بتن متعارف می گردد ، و همچنین وقوع ترکهای عمودی را نیز کنترل می کند ، نکته قابل توجه این است که محل کارگذاری نوارهای آب بند باید از نوع بتن متعارف باشد چرا که تنها این گونه مصالح می تواند آب بندی کافی را در نقاط تماس با نوارهای آب بند تضمین کند. در بعضی کشورها که وجه بالا دست سد از بتن نامناسبی ساخته می شود ، سیستم های آب بندی ویژه ای در سدها به کار گرفته
شده اند .

به همین ترتیب ممکن است وجه بالا دست سد کاملاً با اجزای آب بند پوشانده شود،
 ( پوششهای آب بند geomem brane » قطعات بتن مسلح پیش ساخته که یک طرف آنها با غشاء آب بند پوشانده می شود یا دیوارهای بتن مسلحی که قبل از اجرای بتن غلطکی  ساخته می شوند . در سدهای کوچک که تحت تأثیر تغییرات ناگهانی در شرایط طبیعی
( شرایط آب و هوایی ، توپوگرافی ، پی ) نیستند و در نتیجه خط پذیری زیادی را طلب نمی کنند، این امکان وجود دارد که پس از اجراء منتظر بروز انواع ترک ماند و پس از پیدایش این ترکها ، با توجه به مشخصات و جزئیات آنها ( موقعیت ، عرض بازشدگی و ...) تعمیراتی مناسب برای آنها در نظر گرفت ، البته این امکان در صورتی عملی است که شرایط عملکرد مخزن امکان دستیابی به وجه بالا دست را فراهم سازد . چنانچه کیفیت مکانیکی درزها ، آن گونه که در طرح کلی پروژه اورده شده است . آب بندی کافی را تأمین نکند و با اجرای یک لایه بستر  ( ملات یا بتن ریز دانه ) بلافاصله قبل از پخش و تسطیح بتن غلتکی ، می توان آن را تأمین کرد .

اغلب ، بررسی آب بندی در امتداد درزهای افقی ، به اجرای دیواری از بتن متعارف در وجه بالا دست منتهی می شود که این دیوار در لایه هایی هم ارتفاع با لایه های بتن غلتکی اجراء می گردد در نهایت ، ضخامت دیوار دست کم در حدود ٥٠ سانتی متر بوده و در صورت نیاز مسلح اجراء می شود .

کلیات مصالح

انتخاب و بررسی کیفی اجزای تشکیل دهندة بتن غلتکی نقش مهمی را در رسیدن بهسازه ای با کیفیت خوب ایفا می کنند .  نیازها و خواسته های یک پروژه باید با در نظرگرفتن مصالح موجود وکاملاً در دسترس در منطقه سنجیده شود . به همین ترتیب طراحی باید متناسب با ویژگی های مصالح موجود باشد .

منابعی که ممکن است مصالح سنگی ازآنجا استحصال گردند به شرح زیر هستند :

ـ منابع قرضه در زمینهای آبرفتی یا کوهستانی ( شن و ماسه با دانه بندی های متفاوت از نظر کیفیت شامل درصدهای کم یا زیادی از ریز دانه که ممکن است فعال یا غیر فعال باشند)

ـ معادن موجود سنگ که گاهی اوقات انحصاراً برای یک پروژه در نظر گرفته می شوند و استخراج می گردند ( در سنگهایی بادرجات هوازدگی کم یا زیاد ،با خرد کردن وسرند کردن و آسیاب کردن به مقدار لازم در صورت نیاز ) ؛

ـ مصالح و پس مانده های موجود حاصل از یک خاکبرداری

مصالح بدست آمده از منابع بالا باید به روشی مناسب بهسازی گردند . این بهسازی می تواند یک سرند کردن ساده باشد یا ا ینکه کلیه مراحل دانه بندی ،شستن مصالح  ، آسیاب و تولید ریز دانه ، اضافه کردن مصالح گرد گوشه یا شکسته به دست آمده از منابع دیگر و حتی در پاره ای موارد سرند مجدد مصالح تولید شد . قبل از مرحله اجرای بتن غلتکی را در بر گیرد . اصولاً باید مطالعات صحرایی و کارگاهی ویژه ای برای شناسایی مصالح انجام شود همچنین نتایج این مطالعات باید در حد کافی قابل ارائه باشد .

رده های مختلف مصالح سنگی

تعداد مرده ها از ١ تا ٥ متغیر بوده و به طور عمده به امکانات کارگاه و طرح پروژه بستگی دارد . با مطالعه روی ٦٠ پروژه ، ( غیر از طرحهای ژاپنی ) تقسیم بندی زیر بر مبنای تعداد رده های مختلف مصالح سنگی به کار رفته بدست آمده است :

ـ در ١٠ درصد از پروژه ها تنها یک رده مصالح سنگی مورد استفاده قرار گرفته است .

ـ در ٢٠ درصد از پروژه ها دو رده مصالح سنگی بکار گرفته شده اند .

ـ ٢٠ درصد از پروژه ها ٣ رده مصالح سنگی را مورد استفاده قرار داده اند .

ـ در ٣٠ درصد از پروژه ها ٤ درصد مصالح سنگی بکار گرفته شده است .

ـ ٢٠ درصد پروژه ها از هر ٥ رده مصالح سنگی استفاده کرده اند .

در پروژه هایی که برای تولید بتن غلتکی تنها یک رده مصالح سنگی به کار گرفته است . منبع قرضیه مشتکل از رخنمونهای رسوبی با دانه بندی مناسب و حاوی درصد کانی ریز دانه است . برعکس پروژه هایی که از ٤ تا ٥ رده مصالح سنگی استفاده کرده اند به طور عمده مواردی هستند که در آنها مصالح سنگی از معادن سنگ به دست آمده و پس از خرد شدن و سرند شدن و در پاره ای موارد شسته شدن وحتی سرند مجدد برای تولید بتن غلتکی بکار گرفته شده اند .

عموماً بتن مورد نظر در این پروژه ها از مشخصات مکانیکی خیلی خوب و آبندی کاملی برخوردار بوده است .

در برخی پروژه هایی که از ٥ رده مصالح سنگ استفاده کرده اند ، مشاهده شده است که استفاده از دو منبع مختلف برای ماسه اقتصادی به نظر می رسد . همچنین استفاده از ٤ رده مصالح به جای ٣ رده به منظور بهبود دانه بندی توصیه می گردد . ( به ویژه اندازه بزرگترین سنگدانه اگر بیشتر از 80 mm باشد ) با جدا سازی دانه ها در رده های مختلف و مخلوط کردن مجدد آنها بر مبنای روشی مشخص و کنترل شده می توان بتن غلتکی با تراکمی زیاد داشت آنگونه که پیداست دستیابی به تراکم حداکثر در بتن غلتکی معمولاً به قیمت بسیار زیاد مصالح و هزینه های گزاف بهسازی منتهی می گردد و معمولاً محدود کردن تعداد رده های مصالح تا حد امکان اقتصادی تر می نماید ، حتی اگر این محدود بودن به معنای انطباق سد بامشخصات مصالح در دسترس بینجامد .

اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی

اندازه بزرگترین سنگدانه استفاده شده در RCC تا کنون از ٤٠ میلی متر تا 150 میلی متر متفاوت بوده است . استفاده از اندازه بزرگترین سگندانه بزرگتر از 80 میلیمتر کماکان جزء موارد استثنایی به شمار می آید . با وجود این تا کنون سدهای بزرگ متعددی به روش ژاپنی ها ( RCD ) ساخته شده اند که اندازه بزرگترین سنگدانه ها در آنها از ١٢٠ میلی متر تا ١٥٠ میلیمتر متغیر بوده است .

( سدهای Tamagawa ، Guanyinge ، Miyagasa و ...)

در سد Santa – Engenia اندازه بزرگترین سنگدانه برابر ١٠٠ میلی متر و در بتن مسلح سد Trabella این اندازه به ١٥٠ ملیمتر رسیده است . افزایش اندازه بزرگترین سنگدانه موجب افزایش چگالی و مقاومت می گردد ، اما در چنین پروژه هایی برای جلوگیری از جدا شدگی سنگدانه ها استفاده از ٥ رده مصالح سنگی الزامی است که این مورد از نظر اقتصادی مطلوب نیست . همچنین ماشین آلات مورد نیاز برای تولید بتن غلتکی در این حالت از انواع ویژه هستند که تنها در پروژه هایی که حجمی زیاد از بتن غلتکی در لایه های ضخیم اجرا می گردد ،توجیه اقتصادی دارند.

در اغلب موارد بتن غلتکی تولید شده اندازه بزرگترین سنگدانه بین ٦٣ تا ٨٠ میلی متر دارد که در نظر گرفتن چنین اندازه ای برای بزرگترین دانه تمایل به جدا شدگی دانه ها را در روشهای معمول تولید محدود می سازد . با وجود این گاهی اوقات توصیه شده است که اندازه بزرگترین دانه از این هم محدود تر گردد تا اختلاط به خوبی انجام گیرد . به عنوان نمونه در مواردی که مصالح مورد استفاده از چگالی زیادی برخوردار هستند. اجزای مخلوط سفت می باشند و همچنین در صورت استفاده از واحدهای تولیدی معمولی بتن به کارگیری ا ندازه بزرگترین سنگدانه کمتر موجب افزایش کارایی می گردد  استفاده از اندازه بزرگترین سنگدانه بیش از ٥٠ میلی متر خطر جدا شدگی سنگدانه ها را به وجود می آورد وبه ویژه اگر سطح کار کم و باریک باشد ( مانند تاج سدها ) این موضوع از حساسیت بیشتری برخوردار است. خطر بروز این پدیده در صورت استفاده از مصالح گرد گوشه بسیار جدی  تر است .

مخلوطی از درشت دانه شکسته و ماسه طبیعی گرد گوشه این خطر را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داده وحتی از بین می رود .

در هر حالت به عنوان یک اصل باید در نظرداشت که اندازه بزرگترین دانه[1] همواره کوچکتر از یک سوم ضخامت لایه است .در مناطق با سطح کم و لاغر ( همچون تاج سدها ) که عملکرد نامناسب بولدوزرها یکنواختی خوبی را تضمین نمی کند ، اندازه بزرگترین دانه از این هم محدودتر می شود .

خاکستر بادی

نظر به گستردگی استفاده از این محصول ، شایسته است که به صورت جداگانه ای تشریح گردد . عبارت « خاکستر بادی » مشتمل بر دامنه وسیعی از تولیدات میگردد که اغلب تا حدودی ناشناخته اند . عمده ترین نوع خاکستر بادی تولید شده در نیروگاههای حرارتی ، خاکستر بادی به جا مانده از سوخت زغال سنگ است که درصد بسیار کمی آهک دارد ( کلاس F مطابق درجه بندی آمریکایی ) و به طور عمده شامل سیلیکاتهای آلومینیوم است .

این خاکستر بادی طبیعتاً ماده ای غیر فعال است ، مگر زمانی که سیمان پر تلند حاوی مقادیر زیادی آهک باشد . در صورت استفاده از خاکستر بادی در نسبتهای کم ( ٢٠ تا ٣٠ درصد مواد سیمانی ) این ماده کاملاً در واکنشهای گیرش بتن شرکت می کند . اما اگر درصد استفاده از آن باشد ، ( ٦٠ درصد ) بخشی از آن در واکنشهای گیرشی شرکت نمی کند . در عین حال این بخش شامل فیلرهای ریز دانه با کیفیت بسیار عالی است و به خصوص بخش کوچکی ازآن نیز جایگزین آب مخلوط می شود .

در کشورهایی چون فرانسه و یونان خاکستر بادی که از معادن کک به دست می آید ، شامل درصد زیادی آهک است . پس مانده های حاصل از سوخت زغال سنگ در نیروگاههای حرارتی ، ترکیبی چون مواد خام صنایع سیمان دارند . این چنین خاکستر بادی مستقیماً و مستقلاً دارای خواص گیرشی است و مانند یک ماده سیمانی کامل عمل می کند ( کلاس C ) بنابراین نقش یک چنین خاکستر بادی در بتن غلتکی یا بتن متعارف کاملاً متفاوت است .

مصالح سنگی ریز دانه

وجود مصالح سنگی با این حد و اندازه به منظور پر کردن فضای موجود بین درشت دانه ها ضروری است . می توان چنین مصالحی را مستقیماً از منابع موجود شن و ماسه به دست آورد یا از شکستن و خرد کردن سنگ تأمین کرد . همچنین بسرتهای پوزولانی یا ماسه ای ، رخنمونهای سیلتی و خاکسترهای بادی خشک یا مرطوب از منابع مناسب برای این مصالح هستند .

افزایش خمیر و ملات موجب ایجاد دانه بندی پیوسته و کامل می شود و موجب آسانی اجرا و کنترل خطر جدا شدگی دانه ها می گردد و آب بندی وکیفیت درزها را بهبود
می بخشد . با وجود این از طرفی دستیابی به تراکم بیشینه در تمام ضخامت لایه را با اشکال مواجه می سازد .

وجود ریز دانه ها توجهی ویژه را طلب می کند . برای همین بررسی های جداگانه ای روی ریز دانه با قطر کوچکتر از 70 میکرومتر در ایلات متحده وقطر کوچکتر از ١٤٠ میکرومتر در ژاپن صورت گرفته است در فرانسه حد معمول در نظر گرفته شده برای ریز دانه ها ٨٠ میکرومتر است و رقم فوق همه انواع خاکسترهای بادی استفاده شده را در بر می گیرد و جزء ریز دانه ها طبقه بندی می کند .

( توجه داشته باشید که مطابق استاندارد P18 ـ 541 فرانسه ، واژه ، ریز دانه به مصالح گذری از الک ٦٣ میکرون اتلاق می گردد )

انچه از مشاهدات بر می آید دال بر این مطلب است که مقدار ریز دانه مخلوط در حدود ٨ تا ١٥ درصد موجب تراکم پذیری خوب بتن غلتکی می شود ، در برخی از پروژه ها ، تمامی این مقدار ریز دانه مخلوط به طور مصنوعی به آن اضافه شده است ( مواد سیمانی + خاکستر بادی ) با این حال معمولاً بخشی از ریز دانه به طور طبیعی داخل مصالح سنگی وجود دارد .این ریز دانه ها اغلب از نظر شیمیایی فعال هستند ، واکنشهای آنها گاهی مفید و زمانی زیان بار است. دستیابی به درصدی مناسب از ریز دانه های طبیعی ممکن است هزینه بر باشد . همچنین ممکن است مقدار ریز دانه ها به صورت عاملی در انتخاب ماسه تأثیر گذار باشد .

هدف اصلی از انجام بررسی های آزمایشگاهی ، مشاهده رفتار نسبی مواد شیمیایی مختلف در تقابل با ریز دانه های مورد نظر است . بخشی از ریز دانه ها ممکن است خواص پوزولانی از خود بروز دهند . استفاده از این گونه مواد ریز دانه امکان کاهش مواد سیمانی در مخلوط را فراهم می کند . از طرفی وجود ریز دانه های خمیری یا مصالحی که با مواد سیمانی واکنشهای شیمیایی زیان بار انجام می دهند ، همچنین مصالح شسته نشده ، گاهی اوقات موجب کاهشی قابل ملاحظه در مقاومت کششی مستقیم و مقاومت برش می گردند . این مورد ناشی از جدا شدگی سنگدانه ها از خمیر سیمان و پوشیده شدن سطح ریز دانه ها به وسیله مواد سیمانی است .

در حالتی ویژه که ریز دانه ها از مصالح متورم شونده تشکیل می شوند این ریز دانه ها به آسانی با سیمان مخلوط نمی گردند ، ( سبب ایجاد کلوخه می شوند ) و به نحو کافی با این مواد تبدیل وتثبیت نمی شوند . تغییر حجم های متوالی این گونه ریز دانه ها در محیطهایی که تحت اثر خشک و اشباع شدنهای دوره ای قرار دارند ، در دراز مدت تأثیر منفی قابل توجهی بر مقاومت بتن دارد . به همین دلیل استفاده از چنین موادی به عنوان مصالح سنگی در مخلوط بتن غلتکی مجاز نیست مگر در مواردی استثنایی که در طراحی سد مقاومت کششی مصالح به حساب نیامده است و برای مقاومت برشی مقداری کم در نظر گرفته شده باشد .

بنابراین مشخص شدن نحوه واکنش ریز دانه ها وطبیعت آنها ، نوع و مقدار مواد سیمانی لازم برای تثبیت مناسب آنها در مخلوط و پایانی مصالح حاصل ، از اهمیت زیادی برخوردار است ، به همین دلیل مطالعات آزمایشگاهی در پروژه تحقیقات ملی فرانسه موسوم به BaCaRa صورت گرفته است که درخلال آن به بررسی موادی پرداخته شده است که مقدار ریز دانه آنها تا ٣٠ درصد می رسد .

کیفیت لازم برای مصالح سنگی

سازه های بتنی که در آنها سنگدانه هایی بکار می روند مسلماً برای استفاده در بتن غلتکی نیز مناسب هستند . با وجود این گاهی اوقات در بتن غلتکی از مصالحی استفاده می شوند که با سنگدانه های مورد استفاده در بتن های معمولی از نظر کیفیتی قابل ملاحظه ای دارند . بنابراین طرح یک پروژه باید کاملاً با مشخصات بتن بدست آمده همخوانی داشته باشد .

ویژگی دانه بندی نهایی ( پس از تراکم ) همواره نقش اساسی را در تراکم پذیری مشخصه های مکانیکی و نفوذ پذیری ایفا می کند . در این باره یک منحنی دانه بندی در حد امکان پیوسته و شامل مقدارکافی ریز دانه ( در بر  گیرنده مواد سیمانی ) به منظور پر کردن خلل و فرج بین سنگدانه ها ایده آل است .

منحنی دانه بندی تالبوت (Talbot) برای دستیابی به بیشترین میزان تراکم مطلوب است

اندازه بزرگترین سنگدانه (Dmax) معمولاً برابر ٦٣ میلیمتر  

در نظر گرفته می شود و n عددی بین 25/0 تا 4/0 ـ

( اغلب عدد  ) است . درصد گذری از الک ٨٠ میکرومتر در دامنه ٨ تا ١٥ درصد قرار دارد . بروز تغییر در ویژگی سنگدانه ها به هنگام اجرا ( ناشی از سائیدگی سنگدانه ها ، اثرات یخ زدگی و ذوب شدگی ، شکستن زیر غلتک ) اثر قابل ملاحظه ای بر میزان آب و سیمان مورد نیاز مخلوط می گذارد و در نتیجه مشخصات بتن غلتکی عمدتاً مقاومت فشاری و حتی مقاومت کششی ، نفوذ پذیری و کیفیت اتصال لایه ها در نظر گرفته شود . سطح و میزان مطالعات لازم روی سنگدانه ها با توجه به ویژگی های مورد نیاز برای مصالح سنگی مشخص می گردند . در همین مورد باید مشخصات خواسته شده از بتن غلتکی ، پدیده هایی که سازه تحت تأثیر آنها قرار دارد و همچنین شرایط اجرایی در تعیین نحوة مطالعات لازم در نظر گرفته شود. سطح و میزان مطالعات لازم روی سنگدانه ها با توجه به ویژگی های مورد نیاز برای مصالح سنگی مشخص می گردند . در همین مورد باید مشخصات خواسته شده از بتن غلتکی ، پدیده هایی که سازه تحت تاثیر آنها قرار دارد و همچنین شرایط اجرایی در تعیین نحوه مطالعات لازم در نظر گرفته شود .

بررسی خطر وجود مصالح سنگی نامناسب،به ویژه در مواردی که مصالح از خاکبرداریها به دست آمده است یا عملیات بهسازی روی مصالح انجام شده یا مصالح سنگی انبار شده باشند از اهمیت به سزایی برخوردار است . استفاده از مصالح با عدد لوس آنجلس زیاد ( بیش از 45 ) اندازه گیری شده روی اندازه های مشخص سنگدانه ها ( 63 ـ 5/31 میلیمتر و 5/31 ـ20 میلیمتر ) در صورتی که روشهای تراکمی ضعیف تری در مقایسه با مصالح با کیفیت به کار گرفته شود ، قابل قبول است و بنابراین اجرای با تراکم کمتر در قالب طراحی سازه سد مورد نظر پذیرفتنی خواهد بود. مصالحی که بیش از 35 تا 40 درصد آنها ضریب شکلی ضعیف دارند .در معرض خطر جدا شدگی سنگدانه ها قرار می گیرند . در این حالت نباید از مصالح به دست آمده ، چگالی و مقاومت زیادی را انتظار داشت . همچنین بتن غلتکی به دست آمده از این گونه مصالح ، نه در درزها و نه در توده آن آب بند است خطر شکستن دانه ها نیز به ویژه در مصالح با دانه بندی گسسته و سنگدانه های شکننده قابل توجه است خطر واکنش های قلیایی سنگدانه ها باید مورد بررسی قرار گیرد .

البته این خطر با توجه به اینکه از مقدار کمتری مواد سیمانی ، در مقایسه با بتن متعارف ، در مخلوط استفاده می شود از اهمیت کمتری برخوردار است ولی به هر حال توجه به آن ضروری است . مصالح دسته بندی نشده و غیر استاندارد تنها در صورت بررسی ویژه و اقدامات لازم قابل استفاده هستند و چنانچه بالقوه واکنش پذیر باشند ، تحت عملیات مشخصی بهسازی می گردند .

مطالعات و آزمایشها 

مطالعه و بررسی دقیق مصالح سنگی موجود در هر پروژه از اهمیت زیادی برخوردار است  به کارگیری روشهای موجود در مطالعات صحرایی و بهره برداری از منابع قرضه که در بتنهای معمولی مورد استفاده قرار می گیرند برای بتن غلتکی نیز الزامی است .

ویژگی های پایه مواد سیمانی

مواد سیمانی به کار گرفته شده باید تضمین کننده کار پذیری بتن غلتکی در زمانهای طولانی باشند در عین حال حرارت زایی آنها نیز کم است . آنچه به طور عمده در این زمینه مورد توجه است . سازگاری مواد سیمانی و ریز دانه هایی است که به طور طبیعی در مصالح سنگی موجود هستند .

تجربه های موجود حاکی از آن است که بررسی این موضوع بویژه در صورت به کارگیری مواد سیمانی غیر استاندارد الزامی است .

در صورتی که در بخشهای مختلف پروژه ( بدنه بتن غلتکی ، وجوه بالادست و پائین دست ، ملات بستر و ...) از مواد سیمانی متفاوت استفاده گردد ، سازگاری متقابل آنها با یکدیگر نیز باید مورد بررسی قرار گیرد . بخصوص اگر همه مواد سیمانی مورد استفاده از انواع استاندارد نباشند .

همچنین پایداری مواد سیمانی در تماس با آب مخزن باید کماکان حفظ گردد در محیطهای مهاجم معمولاً استفاده از مواد سیمانی ویژه توصیه می گردد .

سیمان به اضافه مواد با پایه خاکستری بادی یا روباره معمولاً مناسب است .

انواع مختلف مواد سیمانی

در مورد ترکیبات مختلف مواد سیمانی ، ویژگی های زیر مورد نظر است .

ـ سیمان استاندارد معمولی ( انواعی که در سدهای ساخته شده از بتن متعارف به کار رفته اند ) بدون مواد دیگر تنها در مناطقی کاربرد دارد که نیروگاههای حرارتی با سوخت زغال سنگ ندارند و رخنمونهای پوزولانی نیز در آن مناطق دیده نمی شوند .

سیمان به همراه مواد مضاعف مختلف ( شامل خاکستر بادی ، روباره ، پوزولان ) معمولاً در مقادیر قابل توجه مواد سیمانی ویژه با پایه روباره ای که در کارخانه ساخته می شوند و به صورت آماده برای مصرف موجود هستند ( این گونه سیمانهای روباره ای در فرانسه برای روسازی راهها به کار گرفته شده اند . این مواد به راحتی در دسترس بوده و قیمت ناچیزی دارند . همچنین از این گونه سیمانها موادی با فرمولهای خاص منحصراً برای استفاده در بتن غلتکی تهیه شده است )

در مورد اول به عنوان مواد سیمانی  در بیشتر کشورها به صورت گسترده ای در پروژه های بتن غلتکی مورد استفاده واقع شده اند . در کشور فرانسه ، تا کنون تنها از مورد سوم به عنوان مواد سیمانی استفاده شده است چرا که این مواد زمانی کاری را در مقایسه با مواد سیمانی ذکر شده در دو مورد قل تا چند برابر افزایش داده و حرارت کمتری را ایجاد می کنند .

به کارگیری ریز دانه ها ، به ویژه ریز دانه های پوزولانی ، در اغلب موارد امکان کاهش قابل توجهی را در مواد سیمانی فراهم می سازد که این مواد به کاهش حرارت آبگیری ، زمان گیرش طولانی تر ، هزینه های کمتری مواد سیمانی و افزایش حجم خمیر بین سنگدانه ها می انجامد .

در پروژه های بزرگ استفاده از محصولات مختلف ( خاکستر بادی و ...) در کارگاه تلوید بتن غلتکی می تواند مزایای استفاده قابل توجهی را به همراه داشته باشد .

از طرفی در پروژه های کوچکتر ، استفاده از تنها یک ترکیب ( سیمان یا مواد سیمانی ویژه آماده برای مصرف ) توصیه می گردد ، چرا که از نظر هزینه های انبارداری ، ازمایشهای مورد نیاز و استفاده آسانتر اقتصادی تر است .

شایان گفتن است که در خلال پروژه تحقیقات ملی فرانسه ، BaCaRa ، مطالعات آزمایشگاهی در مورد بررسی امکان استافده از روباره کوره آنگدازی صورت گرفته است که مواد مذکور در کارگاه آسیاب شده و با یک ماده بازی فعال می گردند .

نتایجی جالب و قابل توجه نیز در این زمینه به دست آمده است ، اما تا کنون چنین موادی به صورت عملی در پروژه ها به کار گرفته نشده اند .

آب

آنچه از مطالب گفته شده تا کنون بر می آید حاکی از این است که نه سیمان نه مصالح سنگی به کار گرفته شده در بتن غلتکی تفاوت محسوسی با بتن متعارف ندارند . پس چه چیز موجب تمایز این محصول از دیگر تولیدات رایج گردیده است ؟

تفاوت اساسی در غلتک یعنی روش تراکم بتن غلتکی است . اصولاً آب نقشی موثر در واکنشهای شیمیایی که منجر به گیرش بتن شوند ، ایفا می کند. اما در نستبهای کم حجمی ، آب عمدتاً به صورت یک روان کننده عمل می کند و امکان این را فراهم
می سازد که دانه های سنگی با لغزیدن روی هم اسکلت بتن را تشکیل دهند و ( در پاره ای موارد به انتقال بتن کمک می کند ) در بتن متعارف پس از ریختن ولرزاندن بتن ،هر ذره کاملاً با آب احاطه می گردد .

در بتن غلتکی آب به عنوان روان کننده عمل می کند مانند آنچه در سدهای خاکی یا سنگیریزه ای اتفاق می افتد ، اما مقدار آب مورد نیاز کمتر است مصالح سنگی با یکدیگر در تماس هستند ( به گونه ای که مانع فرو رفتن غلتک می شوند ) وبه این ترتیب با مقدار مواد سیمانی برابر بکار رفته در مخلوط در مقایسه با بتن متعارف ، تراکم و سایر مشخصه های مکانیکی آن بهبود می یابد .

به طور گذرا باید یادآور شد که اندازه گیری درجه تراکم بتن در گارگاه مشکل است و برآورد چگالی بسیار راحتتر می باشد و به همین مورد این مفهوم را تقویت نموده که مبنای کیفیت بتن چگالی آن باشد .

این در حالی است که اگر چگالی زیاد بتن ناشی از چگالی زیاد مصالح سنگی باشد مطلب گفته شده از دقت کافی برخوردار نخواهد بود . در صورتی که اگر چگالی زیاد ناشی از تحکیم مناسب مصالح باشد ، مطالب فوق صحیح خواهند بود ، به هر حال تشخیص این دو موضوع از یکدیگر از اهمیت زیادی برخوردار است .

به کارگیری مصالح شکننده در مخلوط ، استفاده از روشهای کارآمد تراکم را غیر ممکن می سازد . البته این موضوع دلیل بر این نیست که این گونه مصالح غیر قابل استفاده هستند ، بلکه در این حالت میزان مواد سیمانی افزایش می یابد و طبعاً ، اشکالات مربوط به خود را به دنبال خواهد داشت ( افزایش قیمت ، افزایش حرارت آبگیری سیمان و ...)

همچنین در جاهایی که کیفیت تراکم تضمین شده نیست ( اطراف تکیه گاه ، وجه پائین دست اجرا شدن بدون قالب و ...) مقدار مواد سیمانی مخلوط باید افزایش یابد .با وجود این تجارب گذشته نشان می دهد که حتی افزایش قابل توجه در مقدار سیمان ،تراکم ناقص را جبران نمی کند .

تراکم شدن مصالح مخلوط و ایجاد تماس بین سنگدانه ها قبل از گیرش بتن ، به وضوح موجب محدود کردن و جلوگیری کامل از جمع شدگی بتن حین گیرش می گردد که مسلماً این مورد از مزایای بتن غلتکی به شمار می آید .

مصالح سنگی

گاهی گفته می شود که مصالح سنگی نامناسب برای بتن متعارف در بتن غلتکی قابل استفاده است مطلب گفته شده می تواند هم درست باشد و هم غلط تا آنجا که در مورد بتن متعارف معمول است ، قوانین و از آن مهمتر روال متداول و جاری حکم می کند که فقط باید از مصالح سنگی با کیفیت عالی استفاده کرد . البته تلاشهای جاری در فرانسه ( به عنوان نمونه پروژه های تحقیقاتی ملی مربوط به استفاده از بتن ساخته شده با مصالح سنگی محلی یا ماسه ) در مورد استفاده از مصالح سنگی متفاوت به وضوح نشان می دهند که گاهی اعمال چنین محدودیتهای پذیرفته شده ای قیودی غیر ضروری ایجاد می کنند.

در این باره گروهی از متخصصان خارجی بنیانگذار تکنولوژی بتن غلتکی اذعان داشته اند که آنچه قبلاً در اجرای سدهای با ارتفاع متوسط به عنوان مصالح سنگی استفاده می شد . منتهی به خصوصیات مکانیکی مازاد بر نیاز می گردید و نیازی به ادامه این تفکر سنتی نیست ( سنتی نیست )

بنابراین با یک سنت شکنی و با توجه به نبود قانون و محدودیت مشخصی در زمینه بتن غلتکی ،متخصصان در انتخاب مصالح سنگی آزادی عمل بیشتری به خرج دادند و آزمایشها و شواهد صحت ادعای ایشان را تائید کرد . به همین ترتیب بدون شک نتایج مشابهی نیز در مورد استفاده از مصالح غیر معمول در بتن متعارف برای اجرای سدهای وزنی می توانست به دست بیاید ، نتیجه اینکه گزینه سد وزنی با قیمت تمام شده کمتر بدست می آمد و احتمالاً در بسیاری از پروژه ها از لحاظ قیمت قابل رقابت با گزینه سد خاکی بود .

افزودنیها

ممکن است از یک دیر گیر کننده برای افزودن زمان کاری بتن غلتکی و بهبود کیفیت اتصال لایه ها استفاده شود ، در چنین مواردی توصیه می شود که این افزودنیها با مواد سیمانی آمیخته گردند . ( در سد petit –saut ) در حقیقت با توجه به مقدار کم سیمان و آب موجود در مخلوط بتن غلتکی پخش یکنواخت این گونه افزودنیها در کارگاه در حین اجرای بتن مشکل است .

تا کنون از مواد هوازا و روان کننده ها تنها در موارد استثنایی و پروژه های خاص استفاده شده است ( از قبیل zaaihoek , De mist kraal , santa – pandjia kou ) تولید حباب هوا در مخلوط بتن غلتکی نیازمند به خمیری تا حد ممکن روان و روشهای اختلاط بسیار قدرتمند است . با توجه به شکل و ساختار مخلوط بتن غلتکی و با در نظر گرفتن تولید پیوسته آن ، فراهم ساختن این امکان در کارگاه بسیار مشکل و دست نیافتنی است .

سرعت اجراء

یکی از برتریهای روش اجرای بتن غلتکی امکان اجرای سازه های بتنی حجم در مدت زمانی کوتاه است . به این ترتیب چنانچه کارگاههای اجرایی قابلیت عملکرد با سرعت زیاد را داشته باشند و تا حد امکان بتوانند به صورت پیوسته عمل کنند اجرای سریع سدها میسر می شود این توانایی در عملکرد با سرعت زیاد امکانات زیر را فراهم می سازد :

ـ بهبود وضعیت اقتصادی پروژه با توجه به صرفه جویی در هزینه های بالا سری و ماشین آلات مورد نیاز و وسایلی که زمانی به پروژه تحمیل می کند .

ـ کاهش هزینه ها با توجه به آماده شدن هرچه سریعتر سد .

ـ دستیابی به بهترین کیفیت ممکن برای درزها و اتصالات بین لایه ها

ـ کاهش در ابعاد تأسیسات انحراف موقت رودخانه

با این حال ، سرعت زیاد اجرایی می تواند توسط عوامل زیر محدود گردد :

ـ ظرفیت موجود محلی در استفاده از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی ( توجه شود که تولید انحصاری ماشین آلات ویژه استفاده در اجرای سدهای خیلی بزرگ هیچ توجیه اقتصادی ندارند ) در عمل چنین محدودیتی چندان باز دارنده به نظر نمی رسد ، چرا که روش اجرای بتن غلتکی آنچنان انعطاف پذیر است که در صورت به کارگیری ماشین آلات معمول مزایای اقتصادی آن به قوت خود پایدار می ماند .

ـ بعضی از ویژگی های کارگاه که منجر به بروز محدودیتهایی در سرعت اجرا می شوند ( برای مثال شیوه پیکر بندی کارگاه ، موجود بودن مصالح ، وجود شرایط آب و هوایی خیلی گرم یا خیلی سرد ، باران ، ....)

ـ ابعاد پروژه که در سدهای کوتاه اثر قابل ملاحظه ای را بر سرعت انتخابی برای اجرا
می گذارد .

بنابراین سرعت اجرایی که در نهایت انتخاب می شود ، باید با ایجاد نوعی همخوانی بین معیارهای متضاد و ناسازگار ، به تولید بهینه منتهی گردد . این راهکاریابی برای جستجوی راه حل بهینه ، در نهایت ممکن است طراحی را نتیجه دهد که از کمترین حجم برخوردار نباشند ، بلکه این طرح می تواند از نظر سرعت اجرایی در حدود بهینه خود قرار گیرد .

بررسی احجام مورد نیاز لایه ها ،مشخصات خاصی را برای سطوح ایجاب می کند این مشخصات باید قبل از شروع اجراء دقیقاً مورد ملاحظه و بررسی قرار گیرند .به گونه ای که از بروز تغییرات شدید در سرعت اجرا جلوگیری به عمل آید . سرعت اجرای نتیجه شده از این ملاحظات در نهایت می تواند به عنوان مرجعی در بر آورد اقتصادی ترنی روش مورد استفاده قرار گیرد .باید توجه داشت که این سرعت بهینه برای پروژه در دست مطالعه پس از چند دوره پی در پی بررسی و مطالعه و همچنین با در نظر آوردن کلیه محدودیتهایی که در زیر به آن اشاره می شود به دست می آید .

مصالح سنگی

پس از انجام مطالعات لازم درباره مصالح موجود در نزدیکی کارگاه ، گزینه های ممکن برای پروژه های در دست بررسی انتخاب می شوند . در مرحله بعدی از این گزینه ها برآوردی اولیه به عمل می آید و در پایان این مرحله روشن می شود که کدام یک گزینه ها مطالعات بیشتر و عمیقتری را توجیه می کند این مطالعات درصورت لزوم ساخت مخلوط نمونه را در آزمایشگاه شامل می گردد .

در برآورد اقتصادی پروژه ، بررسی اینکه آیا مصالح سنگی موجود توانایی پاسخگویی به نیازهای پروژه را با کمترین بهسازی داشته باشد ، از مهمترین و اساسی ترین موارد به شمار می آید .

هزینه مصالح سنگی عامل اصلی در قیمت تمام شده یک سد بتن غلتکی است . نحوه انتخاب مصالح سنگی تأثیری مستقیم بر بهسازیهای مورد نیاز دارد که این بهسازیها می تواند از سرند کردن خیلی ساده مصالح به دست آمده از یک معدن قرضه با دانه بندی مناسب ( همچون سدهای  Sep , Riou ) تا مراحلی کامل در برگیرنده استخراج از یک معدن سنگ ، سنگ شکنی ، سرند و شستشو ( همان گونه که در سد sout ـ petit انجام شد ) و حتی بهسازی ماسه را شامل گردد.

به همین ترتیب شرایط نگهداری و حمل و نقل ممکن است به شدت تغییر کند و نوع مصالح انتخابی در این مورد نیز تاثیری قابل ملاحظه اعمال می کند .

واحدهای تولیدی

اغلب سدهای ساخته شده از بتن غلتکی که تا این تاریخ در کشور فرانسه اجرا گردیده اند ، از واحدهای تولیدی پیوسته ، به همان ترتیبی که در عملیات راهسازی به کار گرفته می شوند استفاده کرده اند و این موضوع نتایج رضایت بخشی را نیز در پی داشته است .کارایی واحدهای یاد شده طبق آمار زیر تعریف می گردند :

ـ بزرگترین بعد مصالح سنگی درشت دانه برای جلوگیری از صدمه زدن و شکستن تیغه های مخلوط کن به mm 63 محدود می شود ؛

ـ بیشترین ظرفیت تولید در حدودt/h ٤٠٠ ـ ٢٠٠ و در مواردی به t/h ٨٠٠ می رسد ؛

ـ کمترین احجام تولید منطبق بر بیشترین ظرفیت تولید در هر حالت است .

وسایل و ابزار اندازه گیری درصد آب مصالح سنگی ، برای کنترل میزان آب اضافه شده به بتن در واحدهای تولیدی توجه خاصی را طلب می کنند . چرا که بر طبق شواهد موجود ، کنترل کیفیت بتن غلتکی بستگی به کنترل درصد آب آن دارد . بهترین نتیجه در این مورد با استفاده از کاوشگرهای نوترونی که در رفتار نگاری پیوسته درصد آب موجود در ماسه ها کاربرد فراوانی دارند ، به دست آمده است . برای کنترل واحدهای پیوسته مخلوط کن پیش از شروع اجرا ، به مقدار کافی بتن غلتکی تولید می شود .

این عمل به ویژه برای روشن کردن شرایط انبار موقت و قیف خروجی از واحد تولید به منظور محدود کردن خطر جدا شدگی دانه ها انجام می شود .

این موضوع در پاسخ به این سوال است که چرا در بعضی حالات خاص همچون لایه های آزمایشی مرحله مطالعاتی و یا سازه های خیلی کوچک ، از واحدهای تولیدی و مخلوط کنهای ناپیوسته استفاده می گردد . با وجود این ، در بعضی از کشورها واحدهای مخلوط کن ناپیوسته حتی در اجرای سازه های بزرگ که نیاز به سرعت زیاد اجرایی دارند ، مورد استفاده قرارگرفته اند .

منظور از تولید در اینجا مجموعه عملیاتی است که شامل تمامی مراحل از تولید مصالح سنگی گرفته تا تولید نهایی بتن غلتکی پیش از حمل آن به کارگاه است .

مصالح سیمانی :

در پاره ای از کشورها همچون فرانسه درکارگاهها از مصالح سیمانی غیر استاندارد استفاده می شود که این مصالح از مواد سیمانی موجود انتخاب می گردند و در مواردی هیچ درصدی از opc ( سیمان پرتلند معمولی ، ordinary protland cements ) را شامل نمی شوند .

حمل

معمولاً بتن غلتکی با کامیون یا دامپ تراک حمل می شود این ماشین آلات روی مسیرهایی حرکت می کنند که به موازات پیشرفت پروژه احداث می گردند و اصلاح
می شوند .

همچنین در برخی موارد ،به ویژه پروژه های بزرگ ، استفاده از تسمه نقاله ها قابل توجیه است . از طرفی اجرای سد Touche –poupard برتریهای اقتصادی حاصل از به کارگیری تسمه نقاله های کوچکتر را در پروژه های کوچکتر به منظور فائق آمدن بر مشکلات خاص کارگاه ( دره های باریک ، کناره های پر شیب و مشکلات دسترسی ) روشن ساخت . روش استفاده از تسمه نقاله با روش آسانسوری ( استفاده از شوتهای مایل برای سرازیر کردن مصالح ) مقایسه می شود که بعضاً در پروژه های خیلی بزرگ ، به ویژه در کشور ژاپن مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین روش تسمه نقاله قابل مقایسه با روشهای دیگری مانند استفاده از جرثقیل ، شوتهای فلزی و لوله ها است که اخیراً در چین مورد استفاده قرار گرفته است ( سدهای Guangzhou , Rongdi ) قابلیت مانور نیز از معیارهای قابل توجه در انتخابات انواع کامیون است ( قابلیت مانور در پیچهای تند ....) که باید در خور محدودیتهای موجود در مسیر واحد تولید تا سد و همچنین متناسب با پراکندگی کارهای بتن ـ غلتکی درسرتاسر کارگاه باشد .

بتن ریزی

مجموعة ماشین آلات که در بتن ریزی رایج است­عبارتند از بولدوزر ، به منظور تسطیح ، یک غلتک سنگین برای متراکم کردن نهایی سطح لایة اصلی و یک غلتک سبک برای متراکم کردن کناره ها .

همچنین در صورت لزوم برای بریدن لبة درزهای انقباضی معمولاً از وسیله ای بیل شکل با تیغه ای مخصوص استفاده می گردد . در نهایت برای آب بدهی و عمل آوری سطح یک لایه پیش از اجرای لایه جدید از یک وسیله آبپاش استفاده می شود .

وسایلی که برای شکل دادن کناره ها به کار گرفته می شوند بسته به نوع طراحی متغیر هستند.

انتخاب بولدوزرها با توجه به مسیرهای با پهنای استاندارد صورت می گیرد . ظرفیت آنها نیز با توجه به وزن بتن غلتکی که در هر ساعت اجرا می گردد ، انتخاب می شود
( معمولاً بولدوزر D5 برای اینکار مناسب است ) به منظور کاهش خطر جدا شدگی دانه ها ،تیغه فلزی آنها در داخل قالبی ساخته شده از تخته چوبی قرار میگیرد البته باید توجه داشت که در صورت انتخاب قطر بزرگترین دانة مصالح سنگی برابر با mm 63 ، خطر جدا شدگی دانه ها به میزان زیادی محدود می گردد .

برای کنترل تراز سطح لایه ها معمولاً از یک دسته پرتو لیزر استفاده می کنند . برای این منظور همچنین می توان از نشانگرهای نصب شده روی محلهایی که خارج از منطقه تسطیح ترتیب داده شده اند ، استفاده کرد .

یادآوری این مسئله در این جا مهم است که تسطیح دقیق در دستیابی به بیشترین بازدهی در تراکم از اهمیت فوق العاده ای برخوردار است .در تعیین ضخامت بهینه هر لایه در یک سد باید بیشترین همخوانی ممکن را بین عوامل مختلف در نظر داشت .

پیش از شروع اجرا باید تغییراتی را که در سطوح اجرایی بتن غلتکی در طول پیشرفت عملیات رخ می دهند ، مورد بررسی قرار داد . غیر از مناطق مربوط به شروع عملیات اجرایی و تاج سد ، سطوح اجرایی معمولاً ثابت باقی می مانند . این سطوح اجرایی به همراه حجم کلی از بتن غلتکی که باید اجرا گردد و زمان در معرض هوا بودن سطح لایه ها ، در محاسبة ضخامت لایه ( از نظر مسئله تراکم ) و سرعت واحد تولید ،توسط پیمانکار مورد استفاده قرار می گیرند تا در نهایت ارزانترین روش برای اجرای پروژه انتخاب شود .

عواملی که در تعیین ضخامت لایه مورد بررسی قرار گرفته و در محاسبات وارد می شوند ، در زیر به ترتیب آورده شده اند :

ـ اندازه بزرگترین دانه مصالح سنگی (Dmax  ) که مشخص کننده حداقل ضخامت اجرایی لایه است.

ـ ظرفیت و توان غلتکها که حداکثر ضخامت لایه را از لحاظ تراکم تعریف می کند . این میزان در حدود ٥٠ تا ٦٠ سانتی متر است . به منظور تشخیص این موضوع که آیا اثر تردد کامیونها و دامپ تراکها بر چنین لایه هایی در دامنه حدود قابل قبول قرار می گیرد یا نه و اینکه آیا اثر تردد آنها بر افت چگالی لایه در حدودقابل ملاحظه ای قرار گرفته است یا نه ، باید تعدادی لایه های آزمایشی برای بررسی های کیفی اجرایی شوند ؛

ـ همخوانی بین سرعت واحد تولید (که به حجم کل اجرایی و زمان کل اجرا بستگی دارد ) و زمان بین اجرای دو لایه برای اطمینان از این موضوع که زمان اخیر کوتاهتر از زمان گیرش سطح در معرض هوای لایه باشد . پیش از این پیمانکاران تمایل به اجرای دو تا سه لایه در روز با ضخامتی در حدود ٣٠ تا ٣٣ cm داشتند .

به همین ترتیب می توان امکان در نظر گرفتن چند لایه ( زیر لایه ) را برای اجرای یک لایه مورد بررسی قرار داد که در نهایت به اجرای لایه ای با ضخامت اقتصادی و بهینه
( از لحاظ تراکم ) در حدود ٥٠ تا 60 cm منتهی می گرددا در این مورد حتی امکان بررسی این موضوع وجود دارد که آیا زیر لایه ها بر اثر تردد ماشین آلات تسطیح می توانند به درجة تحکیم کافی برسند یا در حد متوسط را به پروژه اعمال کند ( در حد چند دیسمیتر در روز ) روش مناسبتر آن است که سطح اجرای سد به چند بخش تقسیم گردد . به طوری که هر یک از این بخشها در حد یک متر در روز افزایش ارتفاع داشته باشند .

نصب ابزار مختلف در بدنه سد باید متناسب با شرایط بتن ریزی باشد تا به این ترتیب از هرگونه توقف و حتی کاهش احتمالی در سرعت اجرا که در جای خود ممکن است هزینه بر نیز باشند ، اجتناب گردد .

چنین برنامه ریزی می تواند به گونه ای پیاده شود که تاثیر کاهنده بر بازدهی اینگونه ابزار نداشته باشد . حتی می توان طوری آن را تنظیم کرد که نیازی به استفاده از انرژیهای زیاد و غیر متعارف غلتکهای خیلی سنگین در کار نباشد برای عمل آوری سطح لایه ها نیز باید سیستمی مناسب در نظر گرفته شود . این سیستم می تواند شکل و شامل کامیونهای آبپاش باشد یا سیستمی متشکل از ماشین آلات اصلاح شده به همین منظور را بر می گیرد .

در هر صورت همانطور که پیش از این به آن اشاره شد باید توجه کرد که سیستم انتخاب شده به این منظور کمترین تداخل ممکن را با دیگر عملیات اجرایی داشته باشد .

رویه بالا دست

تقریباً تمام سدهای بتن غلتکی که هم اکنون در حال بهره برداری بوده یا در دست اجرا هستند ، رویه بالا دستی به صورت عمودی یا تقریباً عمودی دارند. به همین ترتیب اغلب آنها دارای رویه ای از جنس بتن متعارف با ضخامت حدود ٥/0 تا یک متر هستند ، عبور غلتکهای خیلی سنگین از مناطق خیلی نزدیک به رویه ها نقش قابل توجهی را به قالب اعمال می کند باید توجه گردد که تعمیر و بازسازی این قالبها بسیار مشکل است و دلیل آن این است که آرماتورهای برقرار کننده اتصال قالب و بدنه در بتنی فرو رفته اند که گیرش آن بسیار آرام صورت می گیرد ، به این ترتیب وجود یک منطقه از جنس بتن متعارف تسهیلات زیر را فراهم می سازد :

ـ تأمین درزهای انقباضی در صورت نیاز ، به طوری که درون آنها نوارهای آب بند (water stop) قرار می گیرد . ( به صورتی که هر کدام از این نوارها ، به یک زهکش متصل می گردد ).

ـ اجرای یک پوسته بتن مسلح در صورت نیاز

ـ افزایش میزان آب بندی به بخشهای مختلف

ـ بهبود شکل ظاهری رویه سد

در عین حال طراحی و اجرای دیوار از جنس بتن متعارف و همچنین قالب در یک سد به شدت نسبت به سدهای دیگر متغیر است .

معمولاً مقاطع ساخته شده از بتن متعارف و بتن غلتکی به صورت همزمان با یکدیگر اجرا می گردند . بنابراین اطمینان از این مطلب که افزایش ارتفاع تدریجی قالبها موجب کاهش در سرعت اجرای پروژه نمی شود ، دارای اهمیت است ؛ گاهی اوقات قالبها متشکل از اجزای پیش ساخته بتنی با اشکال مختلف هستند ( مربع ، شش ضلعی ....) به این ترتیب نحوه کاربرد هر یک از آنها باید به گونه ای تنظیم و مرحله بندی گردد که در صورت رعایت دستورالعملی دقیق و سرعتی مشخص، کیفیت مناسبی برای اجرای هر دونوع بتن حاصل گردد و به اجرای یک بلوک سالم و بدون عیب منتهی می شود .

با مشاهده و بررسی یک پروژه که شامل موارد متعدد و گوناگونی است ، آنچه مشخص می شود این است که بهترین نتیجه در صورت رعایت دستورالعمل زیر حاصل می­گردد؛

ـ اجرای بتن غلتکی تا چند سیمتری نرسید به بالای قالب صورت گیرد .

ـ سطح پایانی اجرا توسط یک غلتک غیر لرزان متراکم گردد .

ـ در اجرای بتن متعارف از محل تماس بین بتن متعارف و بتن غلتکی به سمت داخل بتن متعارف به دقت لرزانده شود ( با استفاده از لرزاننده های خرطومی ) ؛

ـ بتن غلتکی به گونه ای متراکم گردد که غلتک به سمت سطح اجرا شدة بتن متعارف تا حدی روی آنحرکت کند . در عین حال با وجود تمام موارد اشاره شده ، اجرای همزمان بتن غلتکی و بتن متعارف دو اشکال عمده را در پی خواهد داشت .

ـ اصولاً  اجرای دقیقاً همزمان دو شیوه کاملاً متفاوت اجرایی مورد نیاز می باشد .

ـ تعداد زیاد درزهای افقی که در دیوار بتن متعارف به وجود آمده اند موجب کاهش آب بندی آن می شود .به این دو دلیل روشی جدید در کشور فرانسه در دو پروژ با موفقیت به کار گرفته شده است .

این دو پروژه عبارتند از سدهای sep , petit , saut در این روش مرحله اول شامل اجرای دیواری خیلی بلند از بتن مسلح است که درمرحله انجام کارهای مقدماتی صورت می گیرد . یعنی اصولاً اجرای دیوار پیش از اجرای بتن غلتکی انجام می گردد .اجرای چنین دیواری آب بندی در حد خیلی خوب را تضمین می کند و به همین ترتیب مجاری زهکش در بخش پایین دست ( دیوار ) جا سازی می شوند ( به طوری که نیمی از هر مجرا در انتهای هر یک از پانلها و در دست در پشت نوارهای آب بند قرار گیرد )

پس از آن می توان عملیات اجرایی بتن غلتکی را بدون هیچ گونه محدودیتی آغاز کرد .

تنها مشکل موجود ، که گاهی اوقات به شدت مسئله ساز می شود ، در گذردهی سیلاب دورة اجرا نهفته است . آنچه در نهایت باید به عنوان یک اصل مورد توجه قرار گیرد ، ین « سا » است که در تعداد مشخصی از بلوکها ، ایجاد یک دیوار بتنی نباید اخلالی در توالی عملیات اجرایی بتن غلتکی به وجود آورد . در پاره ای موارد معدود ، رویة بالا دست با استفاده از قالب لغزان ساخته می شود .

به این ترتیب احتیاج به قالب بندی برطرف می گردد . اما آنچه باید مورد توجه قرار گیرد این است که آب بندی تأمین شده در این حالت در حدی متوسط قرار دارد .

رویه پائین دست

یادآوری می شود که رویه ای از جنس بتن غلطکی اجراء شده با شیب طبیعی خود در رویه پائین دست به ندرت مورد توجه قرار گرفته است عموماً برای کاهش حجم مصالح مصرفی شیب رویة پائین دست به ندرت مورد توجه قرار گرفته است . عموماً برای کاهش حجم مصالح مصرفی شیب رویه پائین دست به صورت پله ای در نظر گرفته
می شود . یکی از این روشها می تواند عبارت از اجرای یک رویه از جنس بتن متعارف باشد که عملاً استفاده از آن به صورت پله ای در مقاطع سر ریزهای روگذر التزامی است و در مقاطع دیگر سد نیز می تواند با توجه به مسائل ظاهری و همچنین حفاظت بهتر در برابر مسئله یخ زدگی به کار آید .

متداولترین روشی که رد سرتاسر دنیا به کار گرفته می شود ، استفاده از قالبهایی در شکلهای گوناگون آنهاست . این شکلها از انواع قطعات بتنی متداول گرفته تا قطعات بتنی پیش ساخته ای که درون بتن قلاب می گردند را شامل می شوند . به کارگیری این روش آسان است ولی در عین حال به نسبت طولی که قالب بندی می گردد ، هزینه زیادی را طلب می کند . به علاوه مطالعة دقیق شرایط اجرای سد برای جلوگیری از بروز کاهشهای شدید در سرعت اجرا اجتناب ناپذیر است . در روشی ارزانتر نیز امکان اجرای چند شیب مختلفدر پائین دست با استفاده از قالبهای لغزان مورد بررسی قرار می گیرد .

در پاره ای حالات نیز شیب پائین دست به صورت پلکانی اجرا می شود . روش اجرای اخیر بسیار سریع بود . و همچنین با برنامه زمان بندی اجرای عملیات بتون غلتکی به خوبی همخوانی دارد .استفاده از یک لایه بش اجرا شده با قالب لغزان در نهایت به ایجاد سازه ای منتهی می گرددا که دارای برتری خاصی است و آن این است که این سازه گاهی اوقات می تواند به صورت سرریزی روگذر عمل کند . در عین حال این روش توجه ویژه ای را به مسئله زهکشی بدنة سد و همچنین حرارت زایی بتن پوشش طلب می کند به ویژه در مورد سازه های طویل این مسئله به طور جدی مورد توجه قرار می گیرد.

استفاده از ماشین آﻻت ویژه برای متراکم کردن شیبها روشی است که اخیراً در کشور فرانسه متداول است . در عین حال با توجه به ابعاد این گونه ماشین آلات رعایت حداقل فاصله ای تا رویه ها ضروری می نماید .

چنین روشی برای شیب های از V ١ / H 7/0 تا شیب طبیعی مصالح کاربرد دارد . حتی در صورت انجام آزمایشهای مقدماتی استفاده از آن برای شیبهای تندتر نیز عملی
می شود .

تمامی روشهای اجرایی که به آنها اشاره شد نیازمند ماشین آلات از نوعی هستند که کلیه تسهیلات و امکانات لازم را در تأمین درجه ایمنی مورد نیاز کارگاه ، در طول دوره اجرای سد فراهم آورند و به این ترتیب ایمنی نفرات مجموعه اجرا تضمین گردد.

اجرای درزهای انقباضی

در اولین سدهای بتن غلتکی اجرا شده غیر از آنهایی که در ژاپن اجرا گردیدند ، هیچ درز انقباضی به کار گرفته نشده ، چرا که تصور بر این بود که اجرای این درزها بسیار هزینه بر و گران است . 

مشاهدات به عمل آمده روی این  سدها مزایای استفاده از درزهای انقباضی را در محدودکردن ترک خوردگی و کنترل آب بندی اثبات می کنند .

امروزه درزهای انقباضی به صورتی مشخص و جا افتاده در بسیاری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گیرند . هم اکنون دراین زمینه روشهای متعددی با هزینه های قابل توجیه اجرایی در چندین پروژه به کار گرفته شده

ـ یک درز انقباضی می تواند با استفاده از یک تیغه لرزنده که بر روی یک دسته بیل نصب می گردد ، بلافاصله پس از تراکم یک لایه و با ایجاد یک فضای جدایی بین دو بلوک به دست آید .

در این هنگام از چیزی شبیه به یک لایه پلاستیک برای جلوگیری از گرفتگی مجدد درز استفاده می شود . در اجرای این روش هنگام بیرون کشیدن تیغه لرزنده ، توجه دقیقی اعمال می گردد تا از تخریب لایة بتن غلتکی جلوگیری شود در نهایت پس از عبور یک غلتک استاتیک اطمینان کامل از تراکم صحیح منطقه برش حاصل می گردد .

خاطر نشان می سازد که این شیوه برش معمولاً به صورت پیوسته و سرتاسری نیست و تجارب حاکی از آن است که بریدن حداقل نصف عرض لایه مورد نظر کافی است .

ـ در روش دیگری ، ورقه ای نازک پیش از تراکم لایه درون آن جا سازی می گردد و این ورقه درون لایه غلتکی باقی می ماند؛ این که آیا چنین ورقه هایی تمام عمق لایه را در بر می گیرند ، یا نه ، در هر حال ایجاد صفحه ای می کنند که هر گونه احتمال ترک خوردگی را در زمانی که دو بلوک مجاور با یکدیگر در تماس هستند در آن صفحه متمرکز می سازد .

روش گفته شده دارای این اشکال است که امکان عبور جریان آب از بالا دست به پائین دست را میسر می سازد و در نتیجه استفاده از تمهیدات ویژه ای را در رویه بالا دست ایجاب می کند .

ـ چنانچه سطح یک لایه به علت بلندی خیلی زیاد طول یک سد به دو بخش تقسیم گردد ، وجود قالب در انتهای هر بخش طبیعتاً موجب ایجاد یک درز انقباضی عمومی می شود.

ـ تمهیداتی که ذکر شد ،در مجموع مربوط به تودة واقع شد ، در بدنة بتن غلتکی است و می تواند به نحوی با کارهای انجام شده ، در رویة بالا دست همخوانی داشته باشد ، با توجه به اینکه در این قسمتها از روشهای معمول مربوط به بتنهای متعارف استفاده
می گردد.

ـ روشهای گوناگونی که در بالا به آنها اشاره شد ، می توانند برای تعبیه هر نوع درز انقباضی در فواصل مختلف به کار گرفته شوند .

نصب ابزارهای رفتار نگاری

رفتار نگاری سدهای بتن غلتکی تفاوت چندانی با نحوة رفتار نگاری سدهای وزنی ساخته شده از بتن متعارف ندارد .

در هنگام بتن ریزی می توان با جایگذاری یک سری لوله ، به شفتهای عمودی در بدنه سد دست یافت ( شیوه تراکم در مناطق اطراف لوله ها باید مورد توجه قرار گیرد ) پس از بتن ریزی نیز با حفاری می توان شفتهای مورد نظر را بدست آورد .

ابزارهای کار گذاشته شده درون بتن غلتکی ( ترموکوپلها ) ، سیمهای لرزنده برای کنترل ترکها ، کرنش .

سنجها ( اکستنسیونر ) ، فشار سنج ) عیناً با مشکلات و موانعی روبه رو هستند که سدهای خاکی نیز با آنها درگیر می باشند ، این موانع در زیر بیان شده اند .

ـ موانعی که نصب این ابزار برای کارگاه اجرایی ایجاد می کند و به کاهش در سرعت اجرای بتن غلتکی منتهی می گردد.

ـ موانعی که نصب این ابزار برای کارگاه اجرایی ایجاد می کند وبه کاهش در سرعت اجرای بتن غلتکی منتهی می گردد .

ـ نصب شکل و پر زحمت و بویژه حصول اطمینان از تماس کامل بین ابزار و مصالح

ـ عدم وجود تضمینی در مورد نصب و عملکرد صحیح ابزار پس از تراکم لایه های بالایی

مشکلات موجود در تفسیر نتایج در مواقعی که در مورد عملکرد صحیح ابزار تردید وجود دارد ( مشکلات بازبینی ).

کنترل کیفی و نظارت بر اجرا

اساساً آنچه در پروژه ای مانند اجرای یک سد ( بتن غلتکی یا انواع دیگر ) دیگر عملیات اجرایی مد نظر است ، در سه مورد زیر خلاصه  می شود :

ـ سطوح کیفی مطلوب ؛

ـ هزینه ها ؛

ـ محدودیتهای زمانی ؛

یافتن مثلث بهینه کیفیت ـ زمان ـ هزینه (Q.T.C) هدفی است بسیار ظریف و دقیق و عموماً حاصل نوعی همخوانی و هماهنگی است که دستیابی به آن در مرحله طراحی و پیاده کردن آن در اجرا نستباً مشکل است .

روش اجرای بتن غلتکی در برگیرنده خصوصیات قابل توجهی است که اصول اولیه آن به صورت نظری هیچگونه تضاد و برخوردی بین سه جزء تشکیل دهنده مثلث Q.T.C به وجود نمی آورد .

همه اجزاء در تعادل قرار می گیرند و چنین چیزی برتری قابل توجه و مسلمی است که در سایه استفاده از این روش و رعایت دستورالعمل هایی که با اهدف استفاده حداکثر از این روش در طراحی و اجرا اعمال می گردند ، به دست می آید .

طراحی

در طراحی یک سد بتن غلتکی ، باید در پی سرعت زیاد اجرا و پیوستگی عملیات اجرایی بود ،چرا که این دو مورد از عوامل پایه در ملاحظات اقتصادی پروژه هستند.

به همین ترتیب بحث بررسی های کیفی نیز مطرح می گردد تا در هر پروژه ملزومات مورد نظر را بر مبنای کاراییهای مورد درخواست مشخص نماید.

تحت چنین شرایطی است که مهندس پروژه می تواند دامنه ای از امکانات موجود را به تناسب پروژه در هنگامی که مشغول بررسی­استفاده بهینه از امکانات کارگاه است
( همچون انتخاب مصالح ) به کار گیرد . در نهایت کیفیت طراحی بر مبنای دو اصل یاد شده مورد قضاوت قرار می گیرد.

در عمل خطوط کلی زیر باید در نظر آورده شود:

ـ سعی شود که بزرگترین توده پیوسته و یکنواخت برای بتن غلتکی در نظر گرفته شود.

ـ اصولاً از ایجاد درزهای « سرد » در اجرا اجتناب شود .

ـ ویژگی های پلان و شکل ساز به گونه ای باشد که دسترسی ماشین آلات و تردد آنها را سهولت بخشد .

ـ تاثیر تاریخی واقعی عملیات اجرایی بر روش اجرا مورد ملاحظه قرار گیرد .

ـ توجه شود که درزهایی با خواص ضعیف مکانیکی و آب بندی که خواسته های مورد نیاز و پیش بینی شده را تأمین نمی کنند ، بسیار بحرانی تر از آن دسته از درزها هستند که مشخصات ضعیف آنها پیشاپیش در طراحی پروژه دیده شده است .

سطح کیفی حاصل از اعمال محدودیات و قیود لازم بر اجراء باید در محدوده سطح کیفی تعریف شده به عنوان نیاز اولیه پروژه قرار گیرد ؛

ـ رعایت سایر مواد ضروری

یادآوری :

چنانچه دستیابی به سطوح قابل قبول کیفی قطعاً مورد نظر باشد ، تأثیر آن بر مشخصات مورد انتظار از مصالح ساده یا ترکیبی منعکس می گردد .در این حالت خطای کاملاً محدود در واحد تولید ، رد هر گونه ورز گرم توجه به بهسازی درزهای سرد ، نظارت پیوسته ، انجام اندازه گیری های لازم در مواقع بروز اتفافات غیر منتظره ، آمادگی لازم برای نظارت در هنگام اجرا و ...مد نظر قرار می گیرد .و در غیر این صورت می توان برای طراحی ، خواسته هایی با محدودیت کمتر را در نظر داشت . همچنین طارحی می تواند به گونه ای صورت گیرد که نسبت به بهسازی درزهای سرد و تشخیص کیفی درزهای گرم ، انعطاف پذیری بیشتری خرج دهد .

تجهیزات کارگاه و اجرای لایه های آزمایشی

کنترل کیفی

آماده سازی مناسب کارگاه برای هر پروژه اجرایی از اهمیت زیادی برخوردار است و برای اجرای بتن غلتکی با توجه به دلایل زیر نقشی اساسی دارد ؛

ـ به منظور اطمینان از وجود نظم کامل در زنجیره اجرا ؛

ـ به منظور جلوگیری از بروز هر گونه توقف در اجرا ؛

ـ به منظور دستیابی به کیفیت عالی دقیقاً در زمان شروع اجرا و در اولین احجام اجرا شده در مناطقی که یا بیشترین محدودیتها روبرو است .

ـ یک بخش مهم ـ نه قطعاً ضروری ـ در آماده سازی کارگاه برای اجرا ، در نظر گرفتن یک یا چند منطقه برای انجام لایه های آزمایشی است .

انتخاب نوع و حداقل میزان مواد سیمانی پیش از شروع واقعی اجرای پروژه و با توجه به انتخاب نهایی سنگی صورت می گیرد ( منبع قرضه ، نگهداری و دانه بندی در مورد همه گزینه های انتخابی ) .

مقادیر قابل ملاحظه مصالح سنگی مورد نیاز نیز باید پیشاپیش تأمین شده ، تجهیز کارگاه موارد زیر را شامل می گردد :

تجهیز کارگاه و اجرای لایه های آزمایشی

آماده سازی مناسب کارگاه برای هر پروژه اجرایی از اهمیت زیادی برخوردار است و برای اجرای بتن غلتکی با توجه به دلایل زیر نقشی اساسی دارد :

ـ به منظور اطمینان از وجود نظم کامل در زنجیره اجرا ؛

ـ به منظور جلوگیری از بروز هر گونه توقف در اجرا ؛

ـ به منظور دستیابی به کیفیت عالی دقیقاً در زمان شروع اجرا و در اولین احجام اجرا شده در مناطقی که با بیشترین محدودیتها روبرو است .

یک بخش مهم ـ نه قطعاً ضروری ـ در آماده سازی کارگاه برای اجراء در نظر گرفتن یک یا چند منطقه برای انجام لایه های آزمایشی است .

انتخاب نوع و حداقل میزان مواد سیمانی پیش از شروع واقعی اجرای پروژه و با توجه به انتخاب نهایی مصالح سنگی صورت می گیرد . ( منبع قرضه ، نگهداری و دانه بندی در مورد همه گزینه های انتخابی ) مقادیر قابل ملاحظه مصالح سنگی مورد نیاز نیز باید پیشاپیش تأمین شده تجهیز کارگاه موارد زیر را شامل می گردد :

 ـ انتخاب ماشین آلات ( غلتک ) و کنترل اینکه وسایل نصب شده دو به دو با یکدیگر سازگاری داشته باشند ( مخلوط کنها ، تسمه نقاله ها ، ماشین آلات آب پاش و .. ) این سازگاری هم باید در مورد ظرفیتهای تولید احجامی باشد که قبلاً در نظر گرفته شده است وهم در مورد توانایی تولید بتن غلتکی با کیفیت مورد نظر ( مطالعه تأثیر نوسانات در مقدار مواد سیمانی که در اختلاط پیوسته مصالح اتفاق می افتد و...)

ایجاد ازمایشگاه در کارگاه و تعریف دقیق نوع آزمایشهایی که باید صورت گیرد ؟

انجام آزمایشهای لازم برای دستیابی به میزان درصد آب مورد نیاز ( مشخص کردن درصد آب مصالح ،به ویژه در مورد ماسه ،کنترل مقدار آب اضافه شده درمرحله اختلاط ، بررسی میزان تبخیر ) و بررسی آن ؛

ـ انجام آزمایشهایی که باید برای کتنرل و محدود کردن جدا شدگی دانه ها طی مراحل تولید و اجرا صورت گیرد ( بارگیری مخلوط کنها ، استفاده از قیفهای بارگیری ، کامیونها ، تسطیح و...) به خصوص زمانی که تولید شروع و متوقف می شود ؛

ـ اعمال شرایط دقیق اجرا برای رویه بالا دست و در صورت نیاز برای رویه پائین دست

این عملیات گوناگون مورد نیاز ، پا پیش از اجرای لایه های آزمایشی صورت می گیرند ( تنظیم و کالیبره کردن واحد مخلوط کن ، کنترل و کالیبره کردن وسایل اندازه گیری و ...) یابه طور همزمان با آنها انجام می گردند ( انتخاب غلتک و ...)

این لایه های آزمایشی در نهایت باید توانایی پاسخگویی به این مسئله را داشته باشند که آیا امکان دستیابی به کیفیتهای مورد نظر برای پروژه مطابق آنچه در آزمایشگاه ها پیش بینی شده است .و احتمالاً لایه های آزمایشی مرحله مطالعاتی در کارگاه وجود دارد ؟

به این ترتیب این لایه ها باید نمایانگر شرایط واقعی پروژه باشند و حتی الامکان در نزدیکترین زمان به شروع تولید بتن غلتکی اجرا گردند . همین طور در اجرای این لایه ها باید از ماشین آلات و نفرات مشابه زمان واقعی اجرا استفاده شود .

در حقیقت اجرای این گونه عملیات در خلال دیگر امور ، برای آموزش نفرات اجرایی و نظارتی مفید است .

لایه های آزمایشی نیز تسهیلات زیر را به وجود می آورند :

 ـ انتخاب غلتک مناسب و نحوة استفاده از آن ( تعداد گذر غلتک ، دستورالعمل کار با غلتک و نحوه تراکم ( لرزان یا ساده ) در صورت نیاز تعیین دامنه و فرکانس لرزه ) 

ـ در صورت نیاز تعریف ضخامت دقیق لایه و همچنین روشن کردن حدودخطاهای قابل قبول در آن ؛

ـ کنترل صحت پیش بینی زمان مجاز آزاد بودن سطح لایه ها در معرض هوا ؛

ـ کنترل و در صورت لزوم تعدیل بهسازی های در نظر گرفته شده برای انواع درز بین لایه ها ؛

ـ نهایی کردن روشهای مورد استفاده در بررسیهای نظارتی (در محل سد و آزمایشگاه )

غیر از آزمایشهایی که در بررسی های نظارتی ( در محل سد و آزمایشگاه )

غیر از آزمایشهایی که در بررسی های کیفی به آن اشاره می گردد ، توصیه شده است که در مرحله اجرای لایه های آزمایشی ، یک برش عمودی ، بین دیوار ساخته شده از بتن معمولی در بالا دست و نقطه شروع توده بتن غلتکی ایجاد گردد تا بتوان  به صورت نظری محل تماس ، بین دو نوع مختلف بتن و همچنین درز بین لایه ها مورد مشاهده قرار گیرد .

هنگام تدوین برنامه زمانی آزمایشهای مورد نیاز در لایه های آزمایشی توصیه
می گردد :

ـ به این موضوع توجه شود که غلتک اثر بهینه خود را چند متر ، پس از شروع و چند متر ، پیش از توقف اعمال می کند. بنابراین آزمایشهای انجام گرفته در دو انتهای دولایه نمی توانند معرف خوبی از توده بتن غلتکی باشند ؛

ـ تعداد گزینه های در نظر گرفته شده برای یک لایة منفرد محدود گردد تا با شرایط پایدار اجرایی فاصله پیدا نکند ( از نظر بازبینی ، اصلاح ، نحوة کنترل و ... )

طبق تجارب به دست آمده تا به امروز ، اجرای لایه های آزمایشی کنترل کیفی می تواند نیاز به لایه های آزمایشی مرحله مطالعات کارگاهی را برای سازه هایی با اندازه های متوسط ( حجم تقریبی اجرای کمتر از 3m ٥٠٠٠٠ ) تأمین کند . 

در نهایت ، در طول مدت زمان آماده سازی کارگاه باید بررسی های متناسب با مشخصات منحصر به هر مرحله اجرا تعریف کرد :

ـ شروع عملیات اجرایی با سرعت اجرای کم و مناطق کاری محدود ؛

ـ بدنه سد ؛

ـ تاج سد که در این بخش نیز منطقه کاری محدود می گردد ؛

همین طور که باید کنترل شود که واحدهای مختلف واقع در کارگاه انعطاف پذیری لازم را در برابر هر گونه اتفاق پیش بینی نشده که احتمال وقوع آن وجود دارد ، نشان دهند . اتفاقات مورد نظر می توانند یکی از موارد زیر را در بر گیرند:

ـ دماهای غیرطبیعی

ـ بارانهای شدید یا غیر منتظره

ـ رخدادهای نامطلوب برای ماشین آﻻت و بخشهای مکانیکی

بررسی های نظارتی

هدف از بررسی های نظارتی ، کنترل این است که بتن حاصل مشخصات پیش بینی شده را برآورد کند .

این بررسی ها روی نمونه های برگرفته از اجزای بتن غلتکی ، نمونه های بتن غلتکی تازه و مغزه های گرفته شده از بتن غلتکی سخت شده صورت می­گیرند ،تعداد اندازه گیری های مشخصاً بستگی به ابعاد پروژه دارد و برای هر جزء باید به صورتی جداگانه تعدیل گردد .

تمامی بررسی های نظارتی باید به گونه ای ساماندهی شوند که تاثیر کاهشی بر سرعت کار کارگاه اعمال نکنند .

این خواسته ها با انجام تعدادی از آزمایشها در مرحلة اجرای لایه های آزمایشی کنترل کیفی قابل دستیابی است .

آزمایشهایی که روی مصالح انجام می شوند .

کیفیت محصول نهایی قبل از هر چیز بستگی به اجزای تشکیل دهنده مخلوط بتن غلتکی دارد این اجزاء را به عنوان مثال می توان به ترتیبی که در زیر آمده است کنترل کرد :

ـ مواد سیمانی : چنانچه استاندارد شخصی برای مواد سیمانی با تولیدات پوزولانی
( خاکستر بادی ) وجود داشته باشد ، توصیه می شود که با آزمایشهای مناسب با دقت روشن گردد که چه میزان از مشخصات آنها در محدوده استاندارد قرار می گیرد.

ـ مصالح سنگی : در هر مورد احجام ذخیره شده و موجود باید مشخص گردند تا اطمینان حاصل شود که این احجام کمتر از حداقل تعریف شده برای شروع عملیات کارگاهی نباشند

برای شنهایی که مستقیماً از منابع قرضه برداشت می گردند ، دانه بندی انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که با دامنه های تعیین شده قبلی همخوانی دارد .

همچنین محتوای آب باید به تعداد دفعات لازم که این تعداد عمدتاً بستگی به شرایط آب و هوایی و شرایط استخراج منابع قرضه دارد ، کنترل گردد .

برای مصالح سنگی شکسته نیز مشابه حالت قبلی دانه بندی انجام می­گیرد ، اما تعداد این دانه بندیهای کمتر است و محتوای آب نیز تنها در مورد مواد ریزدانه کنترل می گردد .

آزمایشهای در جایی که روی مصالح بتن غلتکی هنگام تسطیح صورت می گیرند .

نمونه گیری به تعداد دفعاتی که بر مبنای نوع روش اجرا و شرایط آب و هوایی انتخاب شده انجام می گردد تا به این ترتیب مسائل زیر کنترل شوند :

ـ آیا درصد آب پس از حمل کماکان در حدی رضایت بخش قرار دارد ؛

ـ آیا کارپذیری مخلوط مشخصات مورد نظر درمرحله اجرای لایه های آزمایشی کنترل کیفی را برآورده می سازد ؛

در این مورد اعمال نظارت به صورت مشاهده توسط افراد با تجربه نتایج مفیدی را در پی داشته است .

آزمایشهایی که روی بتن غلتکی در واحد تولید انجام می گیرد .

علاوه بر بررسی مشخصات ثبت شده در واحد تولید به خصوص مقدار آبی که افزوده می گردد و همچنین سرعت تولید ، به طور منظم نیز نمونه هایی برای انجام آزمایش روی آنها برداشت می شود .

چنانچه زمان حمل کمتراز زمان کارپذیری مصالح بتن غلتکی باشد می توان آن ها را از محل واحد تولید  برداشت کرد . باید توجه کرد که هر چه کیفیت مورد انتظار از بتن غلتکی بیشتر باشد فاصله زمانی بین نمونه گیری ها کمتر و دفعات نمونه گیری بیشتر می گردد .

در بیشتر موارد از آزمایش وب ( VeBe ) هم برای کنترل یکنواختی در خواص مصالح بتن غلتکی خروجی از واحد تولید و هم در تائید همخوانی نتایج بدست آمده از مشخصات مصالح با مقادیر پیش بینی شده در مرحله اجرایی لایه های آزمایشی کنترل کیفی استفاده می شود .

علاوه بر این دانه بندی بتن غلتکی به طور منظم کنترل می گردد .

آزمایشهایی که پس از تراکم روی بتن غلتکی انجام می گردد

در صورت امکان با استفاده از یک چگالی سنج هسته ای در شروع عملیات اجرایی چگالی و درصد آب مصالح در سه جهت ( از یک ایستگاه ) قرائت می شود تا به این ترتیب کنترل گردد که با نتایج به دست آمده از لایه های آزمایشی کنترل کیفی تا چه حد همخوانی دارد .

پس از این مرحله ، دست کم یک آزمایش در هر 2m  300 صورت می گیرد . چنانچه اتصال بین لایه ها مور دنظر باشد ، این آزمایشها در حداقل ١٠ ایستگاه برای هر لایه صورت می گیرد و به این ترتیب اطلاعات نمایانگر به تعداد کافی حاصل می شود .

معیارهای پذیرش نتایج

ـ دانه بندی بتن غلتکی تازه باید دید در محدودة دامنه های مورد نظر و مشخص­واقع گردد ؛

ـ زمان وب یا درصد آب در محدوده های مشخص پیش بینی شده در مرحلة مطالعاتی قرار گیرد و در صورت لزوم پس از بررسی های لازم بازبینی و اصلاح شود ؛

ـ متوسط چگالی مرطوب به دست آمده از ١٠ آزمایش صورت گرفته روی بتن غلتکی تازه با استفاده از چگالی سنج هسته ای در هر ایستگاه ( به طور نظری ٣ آزمایش در هر یک از سه جهت که با هم زاویه ١٢٠ درجه می سازند ) بیش از مقدار مورد نیاز باشد )

ـ مقاومت مکانیکی مغزه ها و نمونه ها بیش از مقادیر پیش بینی شده باشد .

چنانچه منحنی دانه بندی خارج از محدوده های مشخص شده باشد دلایل این ناهمخوانی و انحراف باید روشن شود ( ضعف مدیریتی در انبار مصالح سنگی ، ضعف کنترل در واحد تولید و ...) و پس از آن تصحیح لازم به سرعت اعمال می گردد .

چنانچه زمان وب خاج از محدوده پیش بینی شده باشد ،باید درصد آب و تراکم کنترل شود اگر نتایج حاصل رضایت بخش بود ، دلایل انحراف زمان وب از مقادیر مورد نظر باید روشن گردد در صورتی که نتایج قابل قبول نبود ، توصیه می گردد که لایه برداشته شود .

چنانچه چگالی بتن غلتکی تازه کمتر از میزان مورد نظر برآورده شد ،انجام آزمایشهای بیشتر روی لایه تحت بررسی ضرورت پیدا می کند .

اگر این انحراف پس از تراکم مجدد نیز اصالح نشد ، باید دلایل این ناهمخوانی روشن گردد و در صورت نیاز لایه برداشته شود .

از آنجایی که یک بلوک بتن غلتکی به مشخصات درز بین لایه های آن بسیار حساس است ،لازم است فردی مسئول که از نظر آگاهی  و توانایی در سطوح قابل قبولی قرار دارد . شروع بتن ریزی هر لایه را ساماندهی نماید و اجازه آن را صادر کند و همچنین برای هر گونه بهسازی لازم روی سطح لایه های قبل انجام گرفته است ، ( از طریق مشاهده برگه کنترل ) و مشاهده شرایط لایه ، تصمیمی مناسب بگیرد .

تراکم و ویژگی های خاص بتن غلتکی

 در تمامی انواع بتن ، درجة تراکم مصالح سنگی از عوامل تعیین کنندة مشخصات مکانیکی آن است در بتن غلتکی ، استفاده از غلتک برای تراکم امکان دستیابی به چگالی نسبتاً زیادی را فراهم می آورد که مقدار بهینة آن باید با توجه به مطلاعاتی خاص در این باره مشخص گردد .از طرفی مسئله گیرش بتن در مخلوط ، روشهای مورد استفاده در تراکم بتن غلتکی را از آنچه که تا کنون در مورد خاکها به کار گرفته شده است متمایز می کند . درحقیقت هر لایه می تواند به شکل گیری یک درز سرد بینجامد و به این ترتیب خصوصیات مکانیکی آن ثابت گردد در نتیجه تراکم لایه باید به گونه ای صورت گیرد که در انتها ، تمام صفحات لایه به درجه ای برابر از تحکیم رسیده باشد .

دستیابی به لایه هایی با سطوح تحکیم یافته و بدون خرابی و خرد شدگی توجهی ویژه را طلب می کند از جمله اینکه باید مسیر آخر گذر غلتک را با غلتک ساده و بدون لرزش پیموده این عمل به منظور حذف هر گونه زایده سطحی به وجود آمده بر اثر شتابهای افقی حرکت غلتکهای لرزان انجام می شود .

همچنین برای رسیدن به درجه مناسبی از تحکیم در قسمتهای زیرین لایه ها ، غلتکهای مورد استفاده باید عمق تاثیری بیش از ضخامت لایه داشته باشند یادآور می شود که این موضوع در مورد تراکم خاکریزهای معمولی نیز برقرار است با توجه به این مطلب مشخص می گردد که لایه پائین به صورت جزئی دوباره کوبیده می شود این پدیده در درز داغ کاملاً مطلوب بوده و برای درزهای سرد نیز ایجاد مشکل نمی کند . اما در درزهای گرم باید توجه داشت که سطح در حال گیرش باید توجه داشت که سطح در حال گیرش باید تحمل این لرزه مجدد غلتکهای لرزان را داشته باشد و تخریب نگردد .

مصالح مناسب برای تراکم

نوع سنگدانه ها برای انتخاب روش مناسب تراکم تاثیر گذار است . چنانچه سنگدانه های مخلوط از نوع گرد گوشه باشند .تحکیم مصالح نسبتاً آسان است . در عین حال برای جلوگیری از بروز شکستگی سطحی در سنگدانه ها بر اثر عبور غلتکهای لرزان ، باید انرژی تراکمی را کنترل کرد .

در صورت استفاده از مصالح سنگی شکسته ، دستیابی به درجة تحکیم مورد نظر باید توجه به اصطکاک درونی سنگدانه ها ، مشکلتر است .

در این مورد انرژی تراکمی بیشتر و در نتیجه غلتکهای سنگین تری مورد نیاز می باشد از طرفی در این حالت نیز انرژی تراکمی باید در حدی باشد که موجب شکست مجدد سنگدانه ها و بروز ترکهای ریز در سطح سنگدانه ها نشود .

چنانچه مصالح سنگی مورد استفاده از مخلوط از انواع متخلخل باشند ، کنترل دقیق تراکم نسبتاً مشکل است . و دلیل این امر اندازه گیری های دقیقی است که در برآورد میزان آب موجود در مخلوط هنگام تحکیم مصالح مطلوب نظر است در این مورد ، انجام آزمایشهای کارگاهی به منظور برآورد محتوای آب مخلوط ضروری است .

میزان آب و مواد ریز دانه

همانطور که در سدهای خاکی متداول است . برای رسیدن به بیشترین حد تراکم ، باید درصد آب بهینه مخلوط مشخص گردد در چنین حالاتی آب همچون یک روان کننده عمل می کند . ریز دانه ها نیز در صورتی که مشکلی گرد گوشه داشته باشند . مانند یک روان کننده عمل می کنند ،به طوری که فضای خالی بین سنگدانه ها را پر کرده و فواصل بین آنها را می پوشانند .

بنابر مطلب گفته شده ، میزان آب و ریز دانه مخلوط تشکیل دهنده زوجی هستند که باید ترکیبی بهینه از آن دو برقرار گردد ، در عمل :

ـ چنانچه مخلوط حاوی درصد زیادی از مواد ریز دانه باشد ، نفوذ پذیری آن کاهش می یابد در این حال اگر مقدار آب بیش از میزان لازم باشد،موجب بروز پدیدة،« سطح متحرک » بر اثر عبور غلتک شود در این موارد تحکیم مصالح موثر واقع نمی گردد .

ـ اگر میزان ریز دانه مخلوط به اندازه کافی نباشد ، موجب نفوذ پذیری بیشتر آن می شود و در نتیجه آب با سهولت بیشتری از درون مخلوط عبور می کند . بنابراین فشارآب حفره ای درون مخلوط کاهش یافته و موجب از دست رفتن خاصیت روان کنندگی آب هنگام عبور غلتکها می گردد .

در این حالت بر اثر وجود فضای خالی بین سنگندانه ها چگالی مصالح به میزان بیشینه خود نمی رسد . از طرفی برای جبران کمبود اثر روان کنندگی آب بین سنگدانه ها ، انرژی تراکمی افزایش می یابد . با در نظر گرفتن همه این موارد ، محتوای ریز دانه مخلوط با احتساب مواد سیمانی ، باید در حدود ٨ تا ١٥ درصد ( وزن خشک مصالح ) قرار گیرد .

ـ محتوای آب مخلوط باید با آزمایشهای مربوط به چگالی بیشینه مخلوط بر آورد گردد

درصد آب موجود در مخلوط از این نظر اهمیت دارد که در صورت وجود درصد زیاد ریز دانه ، تغییر در میزان آب به شدت بر مشخصات نهایی بتن غلتکی اثر می گذارد و چنانچه درصد ریز دانه مخلوط کاهش یابد این حساسیت نیز کم می شود .

تراکم در معنی نوعی تغییر حالتی از تنش کلی به حالت تنش موثر است ، شایان یادآوری است که در حالت تنش کلی آب همچون یک روان کننده عمل می کند و حالت تنش موثر وضعیتی است که سنگدانه ها به صورتی بهینه در کنار یکدیگر قرار گرفته اند پدیده تراکم ارتباط مستقیمی با نفوذ پذیری مصالح دارد چرا که با توجه به میزان نفوذ پذیری ، شدت آبی که بر اثر عبور غلتک از میان مصالح عبور می کند ، مشخص می شود در نهایت سرعت حرکت غلتکها با در نظر گرفتن همین ویژگی از مصالح برآورد می گردد تجربه ها حاکی از آن است که سرعت km/h 5/2 بیشترین حدی است که برای انواع متداول بتن غلتکی می توان در نظر گرفت .

پایداری در برابر خرد شدگی و سایش

هنگام برآورد مقدار بهینة ریز دانه مخلوط ، مسئله سائیدگی مصالح از لحاظ تولید ریز دانه اضافی باید در نظر گرفته شود .

همچنین بروز شکستگی و خرد شدگی درمصالح سنگی اثری منفی بر خواص مخلوط دارد . به این روش که خرد شدگی مصالح،سبب ایجاد صفحات گسیختگی در سنگدانه ها می شود ، در حالی که فضاهای به وجود آمده بر اثر گسیختگی خالی از مواد سیمانی بوده و در نتیجه موجب تضعیف ویژگی های مکانیکی مخلوط می شود .

برای پیشگیری از بروز این اثرات مخرب باید اندازه بزرگترین سنگدانه را محدود کرد و منحنی دانه بندی را به گونه ای اصلاح نمود که تا حد امکان شامل تمام اندازه دانه ها باشد و سر آخر باید از به کارگیری وسایلی که انرژی تراکمی بیش از حد نیاز را وارد می کنند دوری گزید.

موارد خاص اجرایی

روشهایی که برای تراکم سدهای خاکی به کار گرفته می شوند . کاملاً شناخته شده و مشخص هستند در صورتی که در صورتی که برای سدهای ساخته شده از بتن غلتکی استفاده از روشهای تخصصی مورد نیاز است به کارگیری این روشهای خاص با توجه به موارد زیر ضرورت پیدا می کند .

ـ مشخصات موادی که در مخلوط مورد استفاده قرار می گیرند؛

ـ کمتر بودن سطح اجرایی هنگام تراکم لایه

تراکم لبه ها و کناره ها

غلتکها در امتداد نوارهایی طولی از یک کنارة دره به کناره دیگر حرکت می کنند . این نوارها در فصل مشترکشان با نوارهای مجاور به صورت جزئی همپوشانی دارند و بنابراین تراکم در سرتاسر لایه کوبیده شده به صورت یکنواخت صورت می گیرد . اما مسئله در اینجاست که این لایه یکنواخت تمام سطح لایه را پوشش نمی دهد . درعمل ، تراکم مناطقی در مجاور وجوه بالا دست و پائین دست ، کناره ها موانع گوناگون و همچنین مناطق در تماس با پی با شرایط مطلوبی که قبلاً ذکر گردید ، امکان پذیر نیست .

بنابراین چنین مناطقی از نقاط حساس­یک سد ساخته شده­از بتن غلتکی به­شمار می­روند.

چنانچه شیب پائین دست بیش از 1 : 1 باشد ، استفاده از ماشین آلات سنگین برای تراکم این مناطق مقدور نیست . با توجه به اینکه قبل از اجرای یک لایه ، لایه های زیرین هنوز به گیرش کامل نرسیده اند عبور غلتکها از نزدیکی این نقاط امکان پذیر نیست .

در این حالت باید حداقل فاصله ای بین غلتک و کناره لایه رعایت شود این فاصله به مواردی چون سرعت اجرای سد ، سرعت گیرش مخلوط بتن غلتکی درجه حرارت ، محدودیتهای حرارتی و مواردی چون وجود آرماتور درون لایه ها ( هرگونه میلگرد فولادی بین لایه ها ) بستگی دارد . از آنجا که در این مناطق امکان به کارگیری غلتکهای سنگین وجود ندارد و از غلتکهای سکتر استفاده می شود طبعاً تحکیم و تراکم کمتر رادر این قسمتها در مقایسه با نواحی درونی بدنه سد خواهیم داشت .

اما با توجه به اینکه  این بخش از سازه در طراحی ها تنها به عنوان لایه ای محافظ و بدون عملکرد سازه ای در نظر گرفته می شود ، همین مقدار تراکم برای آن کافی است .

در پاره ای موارد و در صورت استفاده از وسایل متراکم کننده خاص می توان شیبها را هنگامی که تحت اثر غلتکهای لرزان قرار دارند ،محدود کرد ( مثل سدهای olivettes ،  saut peilt ، sep )

نظر به اینکه غلتکها در نزدیکی رو به بالا دست که معمولاً با شیبی نزدیک به قائم اجرا می شود ـ کارایی ندارند ، در این قسمت ها نیاز به قالب بندی ضروری می گردد .

به طور معمولی،درمناطقی­که تراکم آنها زیر سؤال است از بتن متعارف استفاده می کنند  این نوع بتن به سرعت اجرا گردیده بتن غلتکی و سخت می شود ؛ ( چرا که قالبها به راحتی نصب شده پایداری آنها با سرعت زیاد اجرای بتن غلتکی سازگار است ) روشهای تراکم مناطقی که در مجاورت بتن ریزیهای معمولی و به طور همزمان با آن اجرا می گردند ، تشریح شده اند .

با این حال چنانچه رویة بالا دست متشکل از یک دیوار سخت شده از بتن مسلح باشد که پیشتر اجرا گردیده است ، سرعت اجرای بدنة بتن غلتکی ملاحظات خاصی را طلب می کند به همین ترتیب اگر رویة بالا دست از اجزای بتن پیش ساخته تشکیل شده یا در آن از بتن متعارف استفاده نشده باشد ، روش اجرای خاصی را در بر می گیرد . مطالعه کنندگان به منظور کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانند به مقالات منتشر شده در این رابطه رجوع کنند .

ـ روش اجرا در مجاورت کناره هایی که خطوط تراز توپوگرافی نامنظمی دارند ، تنها در محل می تواند مورد بررسی قرار گیرد . از طرفی در این مناطق ، غلتکها گاهی اوقات ناچار ، به حرکت بر روی شیب می گردند .

در عین حال به دلیل ترس از خرد شدن مصالح ، غلتکها نمی توانند به صورت ایستاده و در حال سکون مصالح را با لرزه بکوبند . به این ترتیب تحکیم کامل در چند متری این کناره ها تضمین نمی شود .این مسئله در صورت استفاده از غلتکهای دو محوره بحرانی تر می شود

در اینجا نیز با بکارگیری غلتکهای سبک و همچنین استفاده از بتن متعارف در نقاط تماس می توان به کیفیت مورد نظر دست یافت .

وجود سازه های ویژه درون بدنه سد ( گالریهای دسترسی ، شفتهای عمودی ، مجرای زیر گذر و ...) موجب بروز محدودیتهایی در رویه تراکم می گردد و سبب گسیختگی سطوحی می شود که باید متراکم شوند . در اینجا مجدداً مزایای کاهش استفاده از این سازه ها به کمترین حد مورد نیاز ، نمایان می گردد به کارگیری راه حلهای شرح داده شده در چنین نقاطی کماکان به قوت خود باقی می ماند .

نظر به اینکه اجرای مناسب و مقرون به صرفة بتن غلتکی در منطقه ای به وسعت حداقل 2m 500 صورت می گیرد ، اجرای بتن غلتکی در سطوح کوچکتر تنها زمانی قابل قبول است که در طراحی،مشخصات ضعیفتری­ برای­مصالح واقع در این نقاط نسبت به­ بدنه سد مجاز باشد .

در پائین دره های تنگ چنانچه وسعت منطقه کاری بیش از حد معمول کاهش یابد اجرای پایه ای از جنس بتن متعارف می تواند کارایی لازم را فراهم آورد ( در صورت امکان باید سعی گردد که سازه های فرعی به پایه متصل شوند ) به همین ترتیب استفاده از ماشین آلات کوچکتر ( بولدوزر غلتک ) در این مناطق توصیه می گردد ، اگرچه استفاده از این گونه ماشین آلات ممکن است به کاهش ضخامت لایه ها ( به ٢٠ تا ٢٥ cm ) بینجامد ، چرا که انرژی تراکمی ضعیف فراهم شده بتواند در تراکم این لایه ها موثر واقع گردد . در دره های بسیار تنگ و مناطقی که سطح کار بسیار محدود می گردد ، تراکم لایه ها را می توان در امتداد نوارهایی از بالا دست به پائین دست انجام داد .

( به عنوان مثال در سد Riou, در منطقه واقع بین ساحل چپ و تونل انحراف موقت ) البته باید در نظر داشت که راه حل گفته شده تنها در سدهایی مورد استفاده دارد که آب بندی آنها در وجه بالا دست تأمین شده است .

تراکم لایه ها روی پی ولایه های سرد

در هر دو مورد ، تحکیم وتراکم لایه روی سطحی سخت شده صورت می گیرد و بنابراین توجهی ویژه را به نحوة لرزة مصالح طلب می کند . روش لرزه در این حالات با روش مورد استفاده در سطوح داغ لایه ها احتمالاً متفاوت بوده ، هنگام اجرای لایه های آزمایشی مشخص می گردد.

در مواردی که پی سد از نوع پیهای سنگی است و شروع اجرا از روی این پی سنگی صورت می گیرد ، معمولاً سطح شروع اجرا به صورت طبیعی صاف نیست . برای ایجاد عملکرد مناسب در این نقاط حساس سازه ای باید شرایط زیر مهیا شود :

ـ حداکثر ضخامت لایه ای که با پی در تماس است ، نباید بیش از عمق تأثیر غلتک در نظر گرفته شود . یادآور می گردد که این عمق معمولاً در حدود ٥٠ cm است .

ـ برای رسیدن به تراکم کافی بدون خطر شکستگی دانه های سنگی ، حداقل ضخامت لایة بتن غلتکی در نقاط برآمدة سطح پی باید بیش ازDmax ٣ باشد .

ـ برای دستیابی به تراکم یکنواخت در تمام سطح لایه باید از هر گونه تغییر در ضخامت لایه در حد امکان دوری گزید .

ـ سطح اجرایی که علمیات تراکم روی آن صورت می گیرد نباید از 2m500 کمتر باشد .

گاهی اوقات برای دستیابی به شرایط بالا استفاده از بتن متعارف در تسطیح پی سدها و در پائین دره ها با ضخامتی که بستگی به ویژگی خاص هر کارگاه دارد لازم می گردد.

انتخاب نوع وسیله تراکمی ـ انواع ماشین آلات

انواع مختلفی از غلتکها با مشخصات گوناگون موجود است . از دیدگاه فنی با در نظر گرفتن رونق بازار ماشین آلات سنگین راهسازی­و عملیات خاکی،غلتکها نیز پیشرفت پایداری دارند.

ازطرفی با توجه به این موضوع که سدهای بتن غلتکی بازار کوچکی را برای این ماشین آلات پدید می آورند . تخصیص ماشین آلات ویژه ای برای این روش اجرا از نظر اقتصادی توجیه پذیر نیست .

به همین ترتیب تجارب موجود نیز نشان دهنده آن است که انواع محدودی از غلتکها به خوبی از امکانات لامز برای به کارگیری در این روش اجرا برخوردارند .و همین موضوع از عوامل شتاب دهنده در توسعة سدهای بتن غلتکی به شمار می آید .

در کشور فرانسه اغلب از غلتکهای تک محور لرزان استفاده می شود که معمولاً امکان لرزه با دو فرکانس مختلف را دارا هستند . بار خطی که توسط این غلتکها وارد می گردد . بین g/cm ٥٠ ـ ٣٠ است . که بسته به نوع مصالح سنگی متغیر است .

به کارگیری غلتکهای لرزان دو محوره مشکلاتی چون بروز غیر یکنواختی در تراکم مناطق با وسعت کم و کنارة کار به وجود می آورد . در حال حاضر استفاده از چنین غلتکهایی در فرانسه معمول نیست . در انتخاب ماشین آلات و غلتکها تنها تکیه بر مشخصات اعلام شده از طرف کارخانه سازنده ، یا نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از یک مخلوط انتخابی بتن غلتکی صحیح نیست .

فقط با اجرای لایه های آزمایشی در مقیاس کامل و در شرایطی که تا حد امکان نزدیک به شرایط اجرای سد باشد ، می توان در مورد نوع وسیله و روش تراکم تصمیمی نهایی اتخاذ کرد .

برای ذکر مثال در این زمینه دو پروژة اجرا شده در فرانسه که از غلتکهایی با دو فرکانس مختلف استفاده کرده اند ، در زیر آورده شده است (دستورالعمل زیر را ببینید ) 

ـ مصالح گردگوشه مورد استفاده در سد Riou با استفاده از غلتکی با دامنه لرزش mm٨/٠ و mm ٣/١ و بار خطی kg/cm ٥/٣٥ کوبیده شدند و مشکل خاصی از نظر فرو رفتن غلتک درون مصالح مشاهده نشد ؛

ـ مصالح شکسته سدpetit –saut – با اصطکاک داخلی زیاد،توسط غلتکی با دامنه
 mm0 /1  و mm 8/1 و بار خطی kg/cm ٤٦ به نحوی موثر در یکدیگر فرو رفتند و متراکم شدند . با این حال آثاری از غیر یکنواختی در سطح لایه ها مشاهده شد .

بررسی کیفی در کارگاه

آزمایشهای انجام گرفته روی لایه های آزمایشی و بهترین تأئید بر انتخاب نوع غلتکی است که بتواند با توجه به درصد بهینه آب ، تراکم مناسبی را در مخلوط بتن غلتکی فراهم آورد . این چگالی همیشه بیش از مقداری است که ازمایشگاه به دست می آید . قابل ذکر است که طرح اختلاط مخلوط در آزمایشگاه تعیین می شود و توسط آزمایشهای کارگاهی تائید می گردد .

در مرحله بعد آزمایشهای کارگاهی باید مشخص کنند که آیا غلتکها می توانند با رعایت حدود بیش و کم درصد آب تعین شده و در آزمایشگاه به حداکثر دانسیته مخلوط برسند؟

در این موارد احتمالاً تعدیل مجدد حدود مذکور لازم می شود . همواره توصیه می گردد که در نهایت با هر یک از درصدهای آب ذکر شده یک لایه اجرا شود .

هنگام اجرای یک لایه در هر کارگاه پس از یک رفت و برگشت غلتک ، آزمایشهایی برای برآورد چگالی مخلوط صورت می گیرد و به این ترتیب تعدادگذر لازم غلتک مشخص شده و در کارگاه به کار گرفته می شود این آزمایشها در صوتر امکان برای هر فرکانس غلتک انجام می شود . و به این ترتیب نمودارهایی به دست می آید که چگالی را به صورت تابعی از تعداد گذر غلتک در اعماق مختلف لایه نشان می دهند .

این نمودارها مشخص کنندة رفتار مصالح تحت اثر غلتک هستند و همچنین از روی آنها می توان مشاهده کرد که آیا گذر اضافی غلتکها موجب کاهش در تراکم مخلوط بتن غلتکی می شود یا نه ؟

در اینجا باید یادآور می گردد که در صورت به کارگیری دو فرکانس مختلف در تراکم یک لایه ، چگالی مخلوط ممکن است افزایش یابد . در عین حال باید به امکان وجود دو فرکانس مختلف در یک غلتک توجه کرد . همه آزمایشهایی که تا کنون به آنها اشاره شده است باید در شرایطی تا حد امکان نزدیک به شرایط پیش بینی شده برای اجرای سد انجام شوند شرایط مذکور به شرح زیر است .

ـ شرایط مشابه با شرایط طبیعی موجود در واحد تولید ؛

ـ سرعت تولید مشابه با شرایط واقعی ؛

ـ استفاده از بولدوزرهای مشابه با در نظر گرفتن این مطلب که این ماشین آﻻات هنگام تسطیح تا حدی در مصالح پیش تراکم به وجود می آورند ؛

ـ به کارگیری همان گروه کاری که آموزشها و آگاهیهای لازم را در مورد جنبه های مختلف بتن غلتکی دریافت کرده اند و با آنها آشنا شده اند ؛

ـ رعایت روش نظارت و وسایل کنترل کننده مشابه

شایان یادآوری است که پیش از انجام بررسی های کیفی ، واحد تولید بتن و غلتکها باید کنترل شوند به این ترتیب بتن تولید شده تحت این شرایط قابلیت این را دارد که برای اجرای پایة کار مورد استفاده قرار گیرد این پایه باید به اندازه کافی پیش از اجرای اولین لایه بتن غلتکی سخت شده باشد کنترلهای یادآوری شده در مورد غلتکها اصولاً باید در تمام مدت اجرا به عنوان مرجع رعایت شوند . آزمایشهای متعددی که در بالا به آنها اشاره شد . همگی نیازمند اجرای سه لایه بار درز داغ و سپس اجرای یک لایه روی آنها با درز سرد هستند . بنابراین باید حجم نسبتاً زیادی از بتن برای این آزمایشها تولید شود از این رو پدید آوردن شرایطی که نمایانگر شرایط واقعی اجرای بتن غلتکی باشد ضروری است .

نکتة اجرایی مورد توجه در اینجا این است که از بازمانده های واحد تولید بتن در این مرحله می توان برای ایجاد مسیرهایی جهت عبور وسایل و به منظور جلوگیر از خاکی شدن ماشین آلات و در نتیجه آلوده شدن سطح لایه ها استفاده کرد .

کاربرد بتن غلتکی در سدها

بتن غلتکی ماده ای است متشکل از مصالح سنگی ، آب و سیمان که همچون خاکریزی اجرا میشود و با غلتک متراکم می گردد . مقدار مواد سیمانی در بتن غلتکی معمولاً کم است . با وجود این ، همین مقدار مواد سیمانی که اتصال بین مصالح را به وجود می آورد ، موجب چسبندگی دائم مواد و درنتیجه ایجاد پاره ای از مشخصات بتن متعارف می گردد . با توجه به اینکه تأمین ایمنی و پایداری سدها در مدت زمانهای طولانی مورد نظر است ، مشخصات بالا باید از پایایی و داوم لازم برخوردار باشند .

به کارگیری ماشین آلات سنگین عملیاتی خاکی دلالت بر این مطلب دارد که بتن غلتکی تنها در سازه های حجم و دارای سطح اجرایی زیاد قابل استفاده است.

در یک کارگاه به طور عمده به کارگیری دامنة وسیعی از مصالح امکان پذیر است . از اقتصادی ترین آنها یعنی خاک تثبیت شده با سیمان گرفته ( که معمولاً از یکنواختی کمی برخوردار بوده و مشخصات محدودی دارد ) تا مصالحی با مشخصات نزدیک به بتن متعارف با یکنواختی خوب و مشخصات مکانیکی بسیار خوب همگی در این دامنه قرار می گیرند . چنین مصالحی با مشخصات متفاوت اصولاً باید به صورت قابل قبولی در طرح سدها به کار گرفته شود .

عمده مشخصات بتن غلتکی در رفتا لایه های نازک و متراکم شده ای نهفته است که درز اتصال بین اینلایه ها ، نقش تعیین کننده ای را در رفتارهایی سازة حجم ایفا می کند .

مشخصات بتن غلتکی

اگرچه بتن غلتکی همچون خاکریزی اجرا می شود . مشخصات اصلی آن با در نظر داشتن کیفیت اتصال درز ، بین لایه ها ،مشابه انواع دیگر بتن است . این مشخصات عبارتند از ک

ـ چگالی

ـ تراکم

ـ مقاومت

ـ پایایی

ـ رفتار مکانیکی در نقطه گسیختگی ، به طور عمده اصطکاک و مقاومت فشاری

ـ آب بندی و نفوذ ناپذیری

انرژی تراکمی زیاد موجب می شود که با وجود استفاده از نسبت کمتر مصالح سیمانی بتوان بتنی با مشخصاتی معادل بتن متعارف به دست آورد .

چگالی و نفوذ پذیری مخلوط اساساً به دانه بندی کلی مخلوط  ( شامل مصالح سنگی و مواد سیمانی ) و درصد تراکم به دست آمده بستگی دارد .

کیفیت این گونه مصالح  فراتر از آن نظام رفتاری مشخصات مکانیکی آن بتسگی به روش تولید و استحصال مصالح سنگی دارد ، آیا مصالح سنگی تنها از سرند کردن شن و ماسة موجود در یک منبع قرضه به دست آمده یا اینکه شامل دامنه ای کامل از ابعاد و اندازه های مختلف مصالح سنگی هستند ؟ آیا مصالح سنگی شکسته هستند یا خیر ؟

ویژگی های مرتبط با دیدگاه بتنی بتن غلتکی

شکل گیری هیدراتها در ترکیبات فعال خمیر موجب سخت شدن مخلوط می گردد و این امکان را فراهم می سازد که رفتار مخلوط سخت شده با ازمایشهایی مشابه آنچه برای بتن متعارف به کار گرفته می شوند مورد بررسی قرار گیرد . به طور عمده درصد ریز دانه موجود در مخلوط بتن غلتکی نسبت به بتن متعارف خیلی بیشتر است ( بدون در نظر گرفتن مواد سیمانی ) بنابراین اطلاع از طبیعت این ریزدانه ها نوع و میزان مواد سیمانی لازم برای پایداری آنها و پایداری آنها و پایایی مواد حاصل ضروری است .

بررسی ریز ساختار این مواد ، آزمایشهای مربوط ، به زمان گیرش ، آزمایشهای تورم ، تغییرات متناوب رطوبت و تأثیر آن بر کارایی مکانیکی ملات ، همگی از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

برای تأمین نفوذ ناپذیری لازم در یک تودة بتن غلتکی ترکیبی مشابه بتن متعارف مورد نیاز است و برای جبران مواد سیمانی کمتر باید درصد ریز دانه ( موجود به صورت طبعی در مخلوط یا اضافه شده به آن ) بیشتر باشد . تغییرات ابعادی مشخصی در هنگام گیرش مواد مشاهده شده هرچند که این تغییرات تا حدودی به علت مقدار کم آب و سیمان در مخلوط کمرنگ هستند .

ـ حرارت زایی ناشی از آبگیری مواد سیمانی بسته به نوع موادسیمانی و میزان نرمی آن موجب افزایش درجه حرارت می گردد و این افزایش درجه حرارت با سرعت اجرا ارتباط مستقیم دارد .

ـ یخ زدگی مخلوط هنگام آبگیری مواد سیمانی ، همچنین واکنش پاره ای از مصالح سنگی با آب آزاد مخلوط موجب بروز تورم می شود ( در صورت عمل آوری مناسب آن از جمع شدگی خود به خودی مصالح ؟ خمیری جلوگیری شده ).

ویژگی های مرتبط با روش اجرا

بتن غلتکی در لایه های متعدد اجرا می گردد و بنابراین در جهات مختلف کما بیش دارای غیر یکنواختی است :

ـ چگالی و در نتیجه مقاومت و آب بندی ناحیة واقع در دو طرف درز بین دو لایه کمتر از مقدار نظیر درز وسط لایه است .

ـ به همین ترتیب ، کیفیت مکانیکی ، به ویژه چسبندگی درزها ممکن است با توجه به عواملی چون پوشیده شدن لایه پس از گیرش جزیی آن لایه ، افت کیفیت سطحی به دلیل تردد ماشین آلات یا احتمالاً تاثیرات نامطلوب تراکم لایه های بعدی بر لایه یزین تحت تأثیر قرار گیرد ؛ سه حالت کلی ممکن است وجود داشته باشد .

حالت اول ، حالتی است که در آن طول زمانی که لایه ها در معرض هوا قرار دارند تا حدی کاهش یابد تا کار پذیری مصالح حفظ شود ،گردش کار ماشین آلات کنترل گردد . مواد از تخلخل کمی برخوردار باشند ( ملات اضافی به کار گرفته شود ) واز درصد زیادی از مواد سیمانی استفاده گردد . احتمال جدا شدگی بین دانه ها از بین برود و با توجه به این مطلب اتصال بین مصالح تضمین گردد در چنین حالتی مهندس طراح می تواند چنین سطحی از کارایی را در محاسبات خود در نظر گرفته و نسبت به آب بندی خوب درزها اطمینان داشته باشد .

ـ حالت دوم حالتی است که ویژگی مصالح ، اتصال کامل لایه ها را تضمین نمی کند .

دراین حالت مهندس طراح نباید به مقاومت کششی مستقیم اطمینان کند ، ولی در عین حال می تواند ،در صورت انجام آزمایشهای برشی درجا تا حدودی اتصال ظاهری دو لایه را به حساب آورد .

در حالت سوم هیچگونه توجهی به وضعیت درزها نشده است در  این حالت مقاومت قابل ملاحظه صرفاً اصطکاک موجود بین صفحات افقی است .

در صورتی که خمیر و ملات تنها فضای خالی بین اسکلت سنگدانه ها را پر کند تراکم پذیری به مقدار بهینه خود می رسد . همچنین اگر میزان خمیر خیلی زیاد باشد ظرفیت باربری کاهش یافته و خطر بروز پدیده ای به نام « سطح متحرک » در مصالح تازه به وجود می آید که این پدیده در نهایت موجب کاهش چگالی و مقاومت در لایه ها می شود

روشهای نیرومند تراکم همواره توصیه شده اند ولی وجود نقاط تماس متعدد بین سنگدانه ها خطر بروز شکستگی مصالح را به وجود می اورد . بنابراین در صورت استفاده از مصالح شکننده ، انرژی تراکمی باید کنترل شده باشد . همچنین جلوگیری از بروز جدا شدگی دانه ها در هنگام استخراج ، انبار ، مخلوط کردن ، انتقال و اجرای مصالح دارای اهمیت زیادی می باشد . توجه به این مطلب در مواردی که اندازه بزرگترین دانه (Dmax) زیاد باشد از حساسیت بیشتری برخوردار است .

مشخصات بتن غلتکی تازه اغلب با آزمایشهای خاک شامل پروکتور  دانه بندی ، چگالی سنج هسته ای و ....مورد بررسی قرار گرفته و دسته بندی می شود .

ویژگی های مرتبط با دیدگاه خاکی بتن غلتکی

حال بهتر است نگاهی به بتن ریزی و اجرای بتن غلتکی بیندازیم ، بتن غلتکی حاصل از مخلوط کن ها ، مخلوطی خاک مانند ، سفت و تا حدی مرطوب است و با تمام وسایلی که در حال حاضر در کارهای خاکی به کار گرفته می شوند ، همچون کامیونها و تسمه نقاله ها و ...قابل حمل است این بتن غلتکی پس از تسطیح مانند خاک کوبیده می شود . تنها تفاوت موجود در نوع غلتک است که استفاده می شود .

بر خلاف کارهای خاکی که غلتکهای پاچه بزی کاربرد دارند در اجرای بتن غلتکی از غلتکهای لرزاننده با سطح صاف استفاده می شود .

با توجه به نوع روش اجرا ، سرعت اجرای بتن ریزی بسیار زیاد است و طبیعتاً یک متر افزایش ارتفاع در روز چند تن دور از ذهن نیست .

گفتنی است که سدهای متعددی با ارتفاع حدود ٣٠ متر در فاصله زمانی کمتر از یک ماه در ایالات متحده اجرا شده اند ( البته سرعتهای اشاره شده لزوماً سرعت بهینه نیستند و در نتیجه استفاده از مواد سیمانی بسیار زودگیر به دست آمده اند )

با توجه به مطالب فوق ، تفاوتهای اجرایی سازه های بتن غلتکی و سازه های خاکی باید مورد توجه ویژه قرار گیرد . رطوبت لازم برای کوبش کامل در سازه های خاکی ١٥ تا ٢٠ درصد است این مقدار در بتن غلتکی به ٤ تا ٥ درصد می رسد . مقادیر گفته شده دلالت بر این دارد که از دست دادن آب در بتن غلتکی ممکن است بسیار زیانبارتر از خاک باشد ( به دلیل مشابه ، بتن نسبت به ریزش بارانهای سبک حساس تر از خاک است ).

ویژگی های مرتبط با دیدگاه بتن غلتکی غیر جامد

تا کنون نمونه های خاکی و بتنی بتن غلتکی را از نظر گذرانده ایم حال می خواهیم حد میانی این دو حالت را بررسی کنیم ، که این حد میانی از چند ساعت تا چند روز پس از تولید بتن به طول می انجامد تغییرات رخ داده در سدهای بتن متعارف دراین دوره نستباً ناشناخته است .

این دوره زمانی است که بتن اجرا شده رها می شود تا در داخل قالب شکل بگیرد .

با توجه به کاهش مقدار آب آزاد مخلوط کاهش سریع در شکل پذیری آن به وجود می آید دانه های مواد سیمانی ، منبسط شده و هیدارتهای بزرگتری را پدید می آورند . اما سرعت انجام پدیده های مذکور و طبیعتاً نحوة انجام آنها در هر مخلوط با مخلوطهای دیگر تفاوت دارد .

هرچه درصد سیمان معمولی مخلوط کمتر باشد . سرعت وقوع چنین پدیده هایی کمتر خواهد بود ، از طرفی پدیده هایی که موجب خشک شدن سطح بتن می شوند ( تابش آفتاب و وزش باد ) به چنین تغییرات سرعت می بخشند .

اگرچه وقوع تغییرات در مصالح در دورة گفته شده چندان شناخته شده نیست ، اما نقش اصلی را در شکل گیری « درز بین لایه ها » کیفیت لازم و مطلوب درزها ،تأثیر بتن ریزی بر قالب ها ، تأثیر آنچه مسلم است رفتار یک سازة بتن غلتکی به همان میزان که به مشخصات تودة بتن غلتکی در لایه های اجرا شده وابسته است ، با مشخصات چند سانتی متری مجاور درز تماس بین دو لایه نیز ارتباط دارد .

غیر یکنواختی بین غلتکی

بر خلاف بتن متعارف که در احجام به اندازة کافی بزرگ ( چند ده 3dm ) همگن فرض می گردد بتن غلتکی مصالحی غیر یکنواخت است این غیر یکنواختی هم بر مقاومتهای مکانیکی وهم بر نفوذ پذیری تأثیر می گذارد و این تأثیر در مقیاسهای بزرگ وکوچک به صورت جداگانه ای قابل بررسی است نکات گفته شده در مورد درزها این اثر گذاری را در مقیاس بزرگ به خوبی مشخص می کند . عده ای از مهندسان سعی زیادی در به دست آوردن بتن غلتکی با مشخصات یکنواخت و بهبود کیفیت درز بین لایه ها ، به طوری که هیچ نقطه ضعیفی نداشته باشد ، دارند . دستیابی به چنین چیزی غیر ممکن نیست ، اما بسیار پر هزینه است به ویژه اگر در همه قسمتهای اجرایی چنین چیزی تضمین شود . در این حالت قیمتهای تمام شده بتن غلتکی و بتن متعارف تقریباً با یکدیگر برابر می شوند گروه دیگری از مهندسان بر خلاف گروه اول ترجیح می دهند بتن غلتکی را به صورت مصالحی لایه لایه در نظر بگیرند غیر یکنواختی مصالح در مقیاس کوچک نمود کمتری دارد هر دانه مصالح سنگی دارای شکل خاصی است که کم و بیش کشیده بود و با توجه به عملکرد بولدوزرها در درجه اول و غلتکها در درجه دوم ، در آن جهت مشخص قرار می گیرد . با انجام آزمایش مقاومت کششی از توده اجرا شده ، مشخص شده است که کشش در جهت مذکور بر روی مصالح اعمال می شود و مقاومت کششی در این جهت به مراتب بیشتر است همین مورد ساده شاید دلیل زیاد تر بودن نسبت مقاومت کششی به مقاومت فشاری در بتن غلتکی نسبت به بتن متعارف باشد .

مراحل تولید و اجرای بتن غلتکی

اجرای بتن غلتکی از سرعت زیادی برخوردار است و بر حسب تعریف ، لایه های اجرا شدة بتن غلتکی پیش از گیرش کامل ، توسط لایه های جدید پوشیده می شوند .

بنابراین هیچ گاه زمان کافی برای کنترل مشخصات مکانیکی بتن غلتکی در حین اجرا وجود ندارد به علاوه با توجه به اینکه بتن غلتکی در لایه های نازکی اجرا می گردد حجم محدودی از مواد رفتار بخش بزرگی از سد را تحت تأثیر قرار می دهد .

بنابراین با در نظر گرفتن این مشخصات منحصر به فرد بتن غلتکی باید برای تمامی مراحل اجرا ، ازمایشهای متناسبی پیش بینی کرده به این صورت کیفیت تمامی مراحل کنترل می گردد . با توجه به مطالب فوق هنگامی که گزینه استفاده از بتن غلتکی در طراحی یک سد در نظر گرفته می شود لازم است که :

ـ سطوح کیفی مشخص برای تولید و اجرای بتن غلتکی تعریف گردد .به گونه ای که حداقل کیفیت مورد نیاز نقاط مختلف سد تأمین شود .

ـ با در نظر گرفتن این حداقل خواص تعریف شده ابعاد سازه مشخص گردد.

اطلاعات عمومی در مورد هزینه ها

عوامل متعددی بر قیمت تمام شده بتن غلتکی تأثیر می گذارند . در هرکارگاه مهندس طراح باید تأثیر دقیق هر یک از اجزای تشکیل دهنده را در قیمت انواع مختلف بتن غلتکی ،که احتمال به کارگیری آنها وجود دارد ، بررسی کند . نتایج تشریح شدة بر اساس مطالعاتی که در موقعیت کشور فرانسه صورت گرفته است ، به صورت زیر جمع بندی و خلاصه می شود :

ـ قیمت واحد متر مکعب بتن غلتکی با توجه به محصولات انتخاب شده ممکن است به طور نسبی از ١ تا ٢ تغییر کند . قیمت تمام شده بتن غلتکی با کیفیت عالی در یک سد وزنی ممکن است با 85 درصد قیمت بتن متعارف برسد .

ـ هزینه مصالح سنگی ،بیشترین سهم را در قیمت تمام شده بتن غلتکی دارد وبه طور نسبی ممکن است از ١ تا ٢ تغییر کند . با در نظر گرفتن هزینه اجرا ، این بخش حدود ٤٠ درصد قیمت تمام شدة بتن غلتکی را در بر می گیرد . نحوة استحصال مصالح سنگی بکار گرفته شده یکی از عوامل تعیین کننده در برآورد قیمت تمام شده این بخش از بتن غلتکی می باشد  

ـ قیمت مواد سیمانی در درجة دوم اهمیت قرار دارد و همانند قسمت قبلی به طور نسبی می تواند از ١ تا ٢ متغیر باشد . مهمترین عامل تعیین کننده نسبت مذکور درصد مواد سیمانی به کار رفته در مخلوط است . با یک جمع بندی کلی هزینة مواد سیمانی معمولاً ٣٠ درصد قیمت تمام شده بتن غلتکی را در بر می گیرد .

ـ تولید ، انتقال . اجرا و آماده سازی سطح لایه ها ، درزهای انقباضی عرضی و نظارت و تجهیز کارگاه باقی ماندة هزینه یعنی ٣٠ درصد از هزینة تمام شده را در بر می گیرد .

یادآوری این نکته مهم است که بنابر توصیه های مکرر ، در هر کارگاه باید پس از بررسی امکان استفاده از منابع قرضه موجود ،تمامی گزینه های ممکن در تولید بتن غلتکی به صورتی کاملاً دقیق و واقع بینانه ، با یکدیگر مقایسه شوند و قیمتهای احتمالی این گزینه ها برآورد شود .

بهترین راه حل برای به حداقل رساندن قیمت تمام شده کل سازه بدون از دست دادن ضریب ایمنی ، مقایسه دو گزینه زیر و انتخاب گزینه ای متعادل و مناسب است :

١ـ سازه با کمترین حجم و استفاده از مصالحی گران قیمت

٢ ـ سازه با بیشترین حجم واستفاده از مصالح ارزان

با توجه به دامنه تغیر هزینه های مذکور در بالا ، عوامل متعددی که بر این گزینه ها تاثیر گذار هستند و وابستگی اساسی ، بین قیمت تمام شده بتن غلتکی و کیفیت مورد انتظار از آن ، نمی توان گزینه ای را به صورت واضح و مشخص تعیین کرد ، بنابراین اصولاً در تعریف هر پروژه باید رویکردی واقع بینانه جامع انتخاب شود .

سد بتونی با دریچه های فلزی

سد بتنی یک قوسی

نمای پایین دست سد بتنی

سد خاکی در حین آبگیری

سد سنگریزه ای

سد سنگریزه ای

سد خاکی با هسته بتنی

نمایی از تاج سد بتنی

سد سنگریزه ای با هسته بتنی

سد سنگریزه ای با هسته بتنی

تاج سد سنگریزه ای با هسته بتنی

سد خاکی با هسته رسی

سد سنگریزه ای

سد خاکی با هسته رسی

سد سنگریزه ای

سد بتنی ( آبگیر )

بالا دست سد خاکی

قسمت پائین دست سد سنگریزه ای

نمائی کلی از سد بتنی

قسمت بالا دست سد بتنی

نمائی از سد بتنی

قسمت بالا دست سد بتنی

قسمت پائین دست سد بتنی

دریچه سد سنگریزه ای

سد بتنی دو قوسی

مسیر انحراف سد خاکی

منابع و مأخذ

ـ ساخت و سازه های مهندسی ، تألیف : جیمز آسل ، پاول رایان ، ترجمه اردشیر اطیایی

ـ سدهای بتنی ، تالیف دکتر جلیل ابریشمی ، مهندس ناصر وهاب رجائی

ـ جزوات دانشگاهی پلی تکنیک

ـ مقالات دانشگاهی دانشگاه تهران

ـ مقالات دانشگاهی دانشگاه صنعتی شریف

ـ مقاله Water Woaks .URS

ـ سدهای خاکی ، نوشته محمود وفائی

ـ مقالات اینترنتی

---

[1]  ـ تعریف اندازه بزرگترین سنگدانه (omax) با آنچه به عنوان D در بتن خوانده می شود تفاوت دارد /D در بتن یعنی اندازه ای که ٩٥ % مصالح از آن عبور می کنند و ١٠٠ % مصالح از اندازه D 56/1 می گذرند . ( مطابق استاندارد فرانسه NF – P1801 )