میکروپایل چیست؟ روش اجرا

فهرست مطالب

• میکرو پایل چیست؟
  • تاریخچه میکروپایل
  • اصول طراحی میکروپایل
  • آزمایش های مورد نیاز برای طراحی دقیق میکروپایل ها (ریز شمع )
  • کاربردهای روش میکروپایل
• روش طراحی و اجرای میکروپایل
  • مرحله حفاری
  • مرحله لوله‌كوبی
  • مرحله تزريق
  • مرحله تسليح
• اجرای میکروپایل چه مزایایی دارد؟

میکرو پایل چیست؟

به طور کلی در مواجهه با خاک های مسئله دار نظیر خاک های سست با قابلیت باربری کم، نشست‌پذیری زیاد، روانگرا، خاک های دستی و … دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار می گیرد:

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

روش اجرای میکرو پایل به روشی گفته می شود که در آن نسبت به بهسازی خاک اقدام می شود. میکروپایل ها (ریز شمع) به شمع هایی با قطر کمتر از ۳۰۰ میلی متر گفته می شوند که باربر و مقاوم می باشند و با اضافه شدن آن به خاک و در کنار آن استفاده از دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مکانیکی (مقاومتی و رفتاری) خاک اطراف نیز می‌گردد.

تاریخچه میکروپایل

میکروپایل­ ها در مراجع مختلف به شمع­ های با قطر کمتر از ۳۰ سانتی­متر اطلاق می­ گردد که با تسلیح فولادی و تزریق همراه خواهد بود. تاریخچه میکروپایل به اوایل دهه ۱۹۵۰ میلادی بر می گردد. در آن زمان­ نیاز به ترمیم ساختمان ­­های آسیب دیده در جنگ جهانی دوم در اروپا زیاد بود. ابداع میکروپایل توسط Fondedile پیمانکار مشهور ایتالیایی به همراه دکتر Fernando Lizzi صورت پذیرفت.

با توجه به کارایی و قابلیت اجرای آن در ساختمان ­های آسیب دیده و همچنین سرعت اجرای آن به سرعت در ایتالیا گسترش یافت. Fondedile در سال ۱۹۶۲ این تکنولوژی را با ترمیم چند ساختمان تاریخی به انگلستان و در سال ۱۹۶۵ با استفاده از این روش در پروژه­ های حمل و نقل، آن را به آلمان معرفی کرد. پس از حدود دو دهه، در سال ۱۹۷۳ و انجام ترمیم ساختمان ­هایی در بوستون و نیویورک این تکنولوژی به آمریکای شمالی معرفی شد.

بعد از معرفی میکروپایل، سازمان ­ها و پژوهشکده ­های علمی به تنظیم آئین­ نامه ­ها و استانداردهای میکروپایل پرداختند. معروف ترین آن­ ها آیین نامه­ Micropile Design and construction است که توسط انجمن بزرگراه­ های آمریکا (FHWA) تنظیم شده است. همچنین در پروژه ملی Forever فرانسه نیز در مورد بررسی رفتار میکروپایل ­ها تحقیقات جامعی صورت گرفت.

اصول طراحی میکروپایل

اصول محاسبات مهندسی میکروپایل تابع نوع کاربری میکروپایل و به تبع آن نحوه رفتار آن می باشد. در شرایطی که میکروپایل‌ها با هدف تحکیم و بهسازی بستر پی سازه‌ها مورد استفاده قرار می گیرند، محاسبات فنی میکروپایل مشابه با محاسبه شمع‌های متداول است. این محاسبات مبتنی بر سه بخش طرح سازه‌ ای (Structural Design)، طرح ژئوتکنیکی (Geotechnical Design) و کنترل برش پانج (Cone Shear) می باشد.

در طرح سازه‌ای، ظرفیت باربری المان های میکروپایل مشتمل بر جدار فولادی، آرماتور تسلیح و دوغاب سیمان محاسبه می شود. این ظرفیت می بایست با ضریب اطمینان مناسبی، بالاتر از بار وارده به میکروپایل باشد.

در طرح ژئوتکنیکی، مقاومت اصطکاکی جداره میکروپایل با خاک اطراف محاسبه می گردد. این مقاومت اصطکاکی می بایست با ضریب اطمینان مناسبی، بالاتر از بار وارده باشد تا امکان جدایی میکروپایل از خاک قبل از وقوع تسلیم عوامل مسلح کننده میسر نگردد.

در گام نهایی طرح، با توجه به این امر که میکروپایل‌ها دارای بار متمرکز زیاد و قطر کوچک بوده و برش پانج باتوجه به سربارهای وارده محتمل می باشد، کنترل مقاومت در برابر برش پانچ که منتهی به ارائه طرح فلنج مناسب می گردد، انجام می شود.

آزمایش های مورد نیاز برای طراحی دقیق میکروپایل ها (ریز شمع )

۱. ‌آزمایش بارگذاری فشاری ریز شمع
۲. ‌آزمایش بارگذاری کششی ریز شمع
۳. ‌آزمایش بارگذاری جانبی ریز شمع

کاربردهای روش میکروپایل

به طور کلی کاربردهای میکروپایل با عناوین استفاده از آن به عنوان المان باربر و همچنین روشی برای بهسازی خاک مطرح است.

اما برخی از کاربردهای میکروپایل و نقش آن در بهسازی زمین را می‌توان به صورت زیر عنوان نمود:

• بهسازی پی ساختمان‌های قدیمی و ساختمان‌های جدید با روش میکروپایل
• نوسازی و یا بهسازی پی‌های آسیب دیده با روش میکروپایل
• پایدارسازی شیروانی‌ها با روش میکروپایل
• امکان پایدارسازی شیب‌ها با این روش
• ساخت دیوارهای نگهبان و همچنین ساخت و ساز مجاور ساختمان‌های موجود با روش میکروپایل
• امکان کنترل نشست پی و کاهش نشست زمین با روش میکروپایل
• امکان کنترل باربری پی و همچنین افزایش باربری فشاری، باربری کششی و باربری جانبی با روش میکروپایل

روش طراحی و اجرای میکروپایل

در بخش‌های قبلی به نکاتی درباره تعریف میکروپایل و نقش آن در بهسازی زمین اشاره کردیم. در ادامه به طور خلاصه روش اجرای میکروپایل را بیان می‌کنیم. اجرای ميكروپايل چهار مرحله دارد:

مرحله حفاری

این مرحله در واقع پیش‌نیاز مرحله بعدی یعنی لوله‌کوبی است. در صورتی که فضای کافی برای لوله کوبی وجود داشته باشد دیگر نیازی به عملیات حفاری نیست. در غیر اینصورت به اندازه‌ای که لوله‌کوبی امکان‌پذیر باشد باید حفاری انجام شود.

مرحله لوله‌كوبی

پس از حفاری، لوله‌های میکروپایل یا همان ریزشمع‌ها باید در مکان‌های از پیش تعیین شده کوبیده شوند. این کار توسط دستگاه‌های لوله كوب انجام مي‌شود. به اینصورت که در ابتدا ریزشمع‌های اول در محل‌های مورد نظر کوبیده می‌شوند. سپس به ترتیب ریزشمع‌های بعدی بر روی آن‌ها کوبیده شده و به هم متصل می‌گردند. این کار تاز زمانی ادامه پیدا می‌کند که در ازای تعداد مشخصی ضربه‌ی متوالی توسط لوله‌کوب، لوله از مقدار مشخصی بیشتر فرو نرود یا به بیان دیگر عمق طراحی میکروپایل محقق گردد.

شاید بد نباشد این نکته را نیز بدانید که موقعيت ستون‌ها، موقعیت پی‌ها، پارامترهای مقاومتی خاک، ظرفيت باربری و میزان نفوذپذيری خاک و همچنین عمق ريزشمع‌ها از جمله عوامل موثر در طرح چيدمان میکروپایل‌ها هستند.

مرحله تزريق

در این مرحله از شلنگ‌های مخصوصی برای تزریق دوغاب در لوله‌های میکروپایل یا همان ریزشمع‌ها استفاده می‌گردد. این شلنگ‌های مخصوص پکر نامیده می‌شود.

ابتدا دوغاب تزریق در یک دستگاه میکسر چرخشی ساخته می‌شود. این دوغاب شامل نسبت معینی از آب و سیمان است. سپس دوغاب ساخته شده به درون یک میکسر پره‌ای منتقل می‌شود و از طریق پمپ‌ها و پکر به داخل لوله‌های میکروپایل تزریق می‌گردد. توجه به این نکته ضروری است که در صورت کثیف بودن درون لوله‌ها از تزریق دوغاب سیمان، ابتدا باید درون لوله‌ها توسط فشار آب یا هوای فشرده تمیز شود.

مرحله تسليح

آخرین مرحله از اجرای میکروپایل، مرحله تسلیح است. این مرحله شامل جاگذاری آرماتور در داخله ریزشمع‌ها می‌باشد. پر واضح است که مرحله تسلیح باید قبل از سفت شدن سیمان انجام شود.

توجه به کیفیت اجرا در هر یک از این مراحل در واقع تعیین کننده‌ی کارایی روش میکروپایل و نقش آن در بهسازی زمین است.

اجرای میکروپایل چه مزایایی دارد؟

در این بخش از مقاله به طور خلاصه به برخی از مزیت‌های میکروپایل و نقش آن در بهسازی زمین نسبت به سایر روش‌های بهسازی خاک اشاره می‌کنیم:

1. اجرای روش میکروپایل در زمین‌های سست و خاک‌های مسئله‌دار امکان‌پذیر و مناسب می‌باشد.
2. امکان اجرای روش میکروپایل در مکان‌هایی با دسترسی محدود وجود دارد.
3. روش میکروپایل امنیت بالایی دارد، زیرا امکان کنترل کیفی از نظر طراحی و اجرا را از طریق آزمایش‌های کنترلی فراهم می‌کند. این آزمایش‌ها شامل آزمایش بارگذاری فشاری، آزمایش بارگذاری کششی و آزمایش بارگذاری جانبی ریزشمع است.
4. روش میکروپایل انعطاف پذیری بالایی در حین اجرا دارد.
5. این روش از هزینه‌های اجرایی کم‌تر و سرعت اجرای بیشتری نسبت به سایر روش‌های بهسازی زمین برخوردار است.
6. اجرای روش میکروپایل نیاز به ماشین‌آلات زیادی ندارد. بنابراین برای استفاده در محیط‌های شهری مناسب است.

این نکته نیز لازم به ذکر است که در بسیاری از پروژه‌های شهری امکان استفاده از شمع‌های پیش ساخته وجود ندارد. در نتیجه شمع‌ها باید به صورت درجا اجرا شوند. این مسئله به دلیل مشکلات شمع کوبی است که در بسیاری از مواقع برای اجرای روش میکروپایل در برخی پروژه‌های شهری به وجود می‌آید.

مطالب بیشتر

سایر خدمات

.