میکروپایل

میکروپایل Micropile چیست؟

به طور كلی در مواجهه با خاک های مسئله دار مانند خاک های سست با قابليت باربری پایین، نشست‌پذيری بالا، خاک های دستی، روانگرا و … دو راه پيش روی مهندسين ژئوتكنيک قرار دارد:

الف: استفاده از المان های باربر در خاک
ب: بهسازی و اصلاح خواص فيزيكی- مكانيكی توده خاک

هر يک از راه حل‌های فوق، روش ها و مشخصات مربوط به خود را دارا می باشند كه طی ساليان متمادی توسعه فراوانی يافته‌‌اند. برخی از تكنيک های ابداعی نيز ماهيتی تركيبی از دو دسته فوق داشته و مزايای هر دو دسته را تا حدودی به همراه دارند. از آن دسته می توان به استفاده از میکروپایل ها به همراه تزريق دوغاب سيمان اشاره نمود.

تعریف میکروپایل Micropile

ميكروپايل یا ریزشمع به شمع‌های با قطر کمتر از 300 میلیمتر اطلاق می گردد كه غالباً با تسليح فولادی سبک و تزريق دوغاب سيمان همراه می باشند. ميكروپايل علاوه بر آنكه به عنوان يک المان باربر و مقاوم در برابر نشست عمل می كند ، به دليل تزريق دوغاب سيمان ، سبب بهبود مشخصات مكانيكی (مقاومتی و رفتاری) خاک اطراف نيز می گردد. در این روش میکروپایل ها مانند ریشه های درخت باعث تثبیت و تسلیح خاک می شوند.

انواع میکروپایل

میکروپایل ها بر اساس روش اجرای تزریق به 4 دسته ” تزریق ثقلی+ تزریق تحت فشار چند مرحله ای ” ، ” تزریق ثقلی+ تزریق تحت فشار یک مرحله ای ” ، ” تزریق تحت فشار ” ، ” تزریق ثقلی دوغاب ” و بر اساس فلسفه رفتاری به 2 دسته ” میکروپایل شبکه ای ” و ” میکروپایل باربر ” تقسیم می شوند.

مشخصه اصلی میکروپایل، قطر کم حفاری آن است که اجازه ساخت آن را در هر زمینی ، با تجهیزات کوچک تر از تجهیزات مورد نیاز برای ساخت شمع های معمولی ، میسر می سازد. از دیگر مزایای میکروپایل ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

مزایای روش میکروپایل (Micropile)

تامین سیستمی سازه ای با حداقل نشست
قابیلیت اجرا در زمین های محدود
سرعت اجرایی بالا
قابلیت انعطاف پذیری این روش در صورت هر گونه تغییرات سازه ای نظیر افزایش طبقات و …
ظرفیت باربری بین 3 تا 30 تن
کاهش میزان صدا ، لرزه و ارتعاش ناشی از نصب
مناسب برای یک دامنه تغییرات گسترده از شرایط خاک
مناسب جهت استفاده در پی سازه ها در محیط های شهری
ارزان بودن و سهولت انجام آزمایشات مختلف بر روی میکروپایل شامل آزمایش بارگذاری کششی ، فشاری و جانبی

هدف از اجرای میکروپایل

در اغلب پروژه ها با توجه به نتایج مطالعات ژئوتكنيک انجام شده در ساختگاه و شناسايی لايه‌های زیرین، مشخصات ژئوتكنيكی ساختگاه پروژه تعيين می گردد. سپس با انجام تحليل‌های روانگرايی در اعماق مختلف خاک محل، پتانسيل روانگرايی ساختگاه درصورت وقوع زلزله مورد ارزيابی قرار می گيرد.

با وقوع روانگرايی و تحلیل رفتن مقاومت برشی خاک، نشست های بسيار قابل توجهی به پی سطحی ساختمان تحميل می شود كه می تواند منجر به آسيب‌ديدگی جدی سازه و عناصر غيرسازه‌ای بنا و در نهايت موجب تخريب آن گردد.

از طرف ديگر در برخی از پروژه ها در بحث فنی، تأمين باربری ستون هاي روي پی و انتقال بار به لايه‌های عميق‌تر مورد نظر بوده و عامل تعيين كننده برای انتخاب طرح، گذشته از بحث هاي اجرايی و اقتصادی می باشد.

پس در حالت كلی میکروپایل در بعد فنی در دو رويكرد جلوگيری از وقوع روانگرايی و تأمين باربری ستون های روی پی و انتقال بار به لايه‌های عميق‌تر، سودمند واقع می شود و به عنوان يک گزينه مطلوب توسط مهندسان ژئوتكنيک پيشنهاد می گردد .

کاربرد میکروپایل

به طور كلی كاربرد میکروپایل ها در مهندسی ژئوتكنيک مشتمل بر دو بخش ” استفاده در بستر پی سازه‌ها ” و ” اصلاح و بهسازی خاک ” می باشد.

الف : بهسازی خاک

پايدارسازی شيب ها
ساخت ديواره‌هاي نگهبان
مقابله با روانگرايی
افزايش مقاومت توده خاک با اهداف‌خاص مثل تونل سازی و …
حفاظت شيميايی بخش های مدفون سازه‌ها

ب: پی سازه ها

هزینه اجرای میکروپایل

روش اجرای میکروپایل

روش اجرای میکروپایل شامل چهار مرحله حفاری ، لوله‌كوبی ، تزريق و تسليح می باشد كه مراحل اجرای آن در زیر تشریح شده است.

1. حفاری میکروپایل

عمليات حفاری به روش‌های مختلف نظير حفاری دورانی (Rotary) و يا دورانی- ضربه‌ای (D.T.H) صورت می پذيرد. حفاری طبق نقشه های اجرایی می تواند به صورت قائم یا مایل باشد.

2. لوله‌كوبی

پس از حفاری، لوله های میکروپایل در محل های مشخص شده و توسط دستگاه های لوله كوب كوبيده می شود.

لوله قطعه اول به صورت سرنيزه بوده و قطعات بعدی به ترتيب توسط بوشن و جوش كاملا بهم متصل می شوند.

3. تزریق

دستگاه های تزريق از سه بخش ميكسر اوليه، ميكسر ثانويه و پمپ تزريق تشكيل می گردد . اختلاط در میکسر اولیه از نوع سیستم چرخش سریع آب (circulation) می باشد و میکسر ثانویه از نوع پره ای می باشد.

ساخت دوغاب تزريق در میکسر اولیه صورت می گیرد، پس از آماده شدن دوغاب، جهت نگهداری، دوغاب در داخل میکسر ثانويه ريخته شده و سپس به وسيله پمپ های تزريق مخصوص تزريق می گردد.