ایستاسازه
En Ar

خانه - خدمات ایستاسازه - بهسازی خاک - بهسازی خاک به روش میکروپایل یا ریز شمع (Micropile & Underpinning)

امروزه به طور گسترده در جهان، از روش های بهسازی خاک استفاده می گردد. کاربرد این روش ها باعث بهبود مشخصه های ژئوتکنیکی خاک، کوتاه شدن زمان اجرا، کاهش هزینه و افزایش طول عمر بهره برداری شده است. یکی دیگر از روش های تقویت و بهسازی خاک استفاده از ریز شمع ها (میکروپایل ها) می باشد.


مزایای استفاده از روش بهسازی بستر خاک به روش ریز شمع (میکروپایل)


1. قابلیت اجرا در محیط های سربسته و در انواع خاک ها.

2. انعطاف پذیری بالای آن ها در حین زلزله.

3. امکان استفاده از ماشین های حفاری روتاری.

4. کمترین مزاحمت در مدت ساخت به دليل قطر کم حفاری ها.

5. توانایی مقاومت بار محوری و بار جانبی.

6. امکان اجرا در زوایای مختلف (ریز شمع های مایل) را دارا می باشند.

مزایای استفاده از ریز شمع
مزایای استفاده از ریز شمع ها در بهسازی خاک

مقدمه:


با افزایش جمعیت و نیاز شدید به ساخت و ساز و اجرای پروژه های عمرانی مختلف از یک سمت و از سمت دیگر، گرانی و محدودیت های وجود زمین های مناسب جهت استفاده برای ساخت سازه های مورد نیاز، باعث پیدایش روش های فراوانی به منظور مقاوم سازی و بهبود و گاها اصلاح شرایط طبیعی زمین شده است.

از این رو عواملی که سبب برتری استفاده از ریز شمع ها (Micropile & Underpinning) نسبت به سایر روش های بهسازی می شود، عبارتند از:


1. متغیرهایی مانند شرایط و مشکلات اجرایی.

2. شرایط اقتصادی.

3. امکانات موجود و محدودیت های زمانی و مکانی و ….

با توجه به استفاده روز افزون از انواع سیستم های تقویت خاک های سست و مسئله دار خصوصا ریز شمع ها، بررسی های متعددی در ارتباط با رفتار این سازه ها در شرایط مختلف صورت گرفته است. این مقاله به بررسی و معرفی یکی از روش های بهسازی خاک، به نام میکروپایل می پردازد.


تاریخچه میکروپایل یا ریز شمع


ابداع ریز شمع ها (میکروپایل ها)، به سال 1950 میلادی، زمانی که اروپا با خیل عظیمی از ساختمان های در معرض خرابی ناشی از صدمات وارده در جنگ جهانی دوم روبرو بوده است، بر می گردد.

در این دوره زمانی، ابداع یک روش بهسازی بستر که علاوه برکارایی و قابلیت اجرا در بین ساختمان های تخریب شده، سریع و اقتصادی نیز باشد، بسیار ضروری بود. در چنین شرایطی استفاده از ریز شمع ها (میکروپایل ها)، توسط پیمانکار مشهور ایتالیایی به نام فرناندولیز صورت پذیرفت که به دلیل ویژگی های منحصر به فرد این روش، گسترش فراوانی پیدا کرد.

او معتقد بود که یک پی تقویت شده با گروهی از شمع های کوچک، درست مثل ریشه های یک درخت، تشکیل یک توده خاک مسلح را می دهد. سرانجام فرناندولیز این سیستم را روت پایل (root piles) نام گذاری نمود. با سپری شدن زمان و پیشرفت های به دست آمده روش های اجرای مختلفی در پیش گرفته شد و روش های تقویت کننده ای ساخته شد که همه آن ها تحت یک موضوع عمومی ثبت شدند که این عنوان عبارت بود از مینی پایل (mini piles) که باز بعد از مرور زمان و پیشرفت فناوری به نام میکروپایل (micro piles) تغییر کرد. از ریز شمع ها (میکروپایل)، ابتدا تنها در بهسازی بسترهای ضعیف ساختمان ها استفاده می شد. اما رفته رفته و با توسعه و اجرای میکروپایل ها در کشورهای مختلف، دامنه کاربرد آن ها به دیگر عرصه های مهندسی ژئوتکنیک نظیر مقابله با روانگرایی و سستی خاک، پایدارسازی شیب ها و … نیز کشیده شد. اکنون، دستورالعمل ارائه شده توسط (U.S.FHWA) به عنوان مرجع قابل قبول و مورد استفاده پیمانکاران و طراحان اجرای میکروپایل می باشد.

با پیداش کارگاه ها و مجریان بین المللی برای میکرو شمع ها ابتدا در آمریکای شمالی بعد در ژاپن و بعد در سایر کشورها ریزشمع ها به یک نام آشنا در صنعت پی سازی و ژئوتکنیک تبدیل شدند.


ریز شمع (میکروپایل)


به صورت کلی در رویارویی با خاک های مسئله دار نظیر خاک های سست با قابلیت باربری کم، روانگرا، خاک های دستی، نشست پذیری زیاد و … دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک است که به صورت زیر دسته بندی شده است:


الف) استفاده از اعضای باربر در خاک.

ب) بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی – مکانیکی توده خاک.

راهکارهای رویارویی با خاک های مسئله دار
راهکارهای رویارویی با خاک های مسئله دار

هر یک از راه حل های فوق دارای روش ها و مشخصات مربوط به خود می باشند که طی سالیان متمادی توسعه فراوانی یافته اند. برخی از روش های ابداعی نیز ماهیت ترکیبی از دو دسته فوق داشته و مزایای هر دو دسته را تا حدودی به همراه دارند. از آن دسته می توان به استفاده از ریز شمع ها به همراه تزریق دوغاب سیمان اشاره نمود.

ریز شمع (میکروپایل) به شمع های با قطر کوچک (کمتر از 300 میلی متر) اطلاق می گردد که غالبا با تزریق دوغاب سیمان و تسلیح فولادی سبک همراه می باشند. میکروپایل ها یا همان ریز شمع ها علاوه بر آنکه به عنوان یک عضو باربر و مقاوم در برابر نشست عمل می کند، به دلیل تزریق دوغاب سیمان، سبب بهبود مشخصات مکانیکی (مقاومتی و رفتاری خاک اطراف نیز) می گردد. (شکل 1)

شکل 1. مراحل تزریق در ریز شمع ها
شکل 1. مراحل تزریق در ریز شمع ها

انواع ریز شمع ها (میکروپایل)


در جریان سیر تکاملی میکروپایل ها از ۴۰ سال گذشته در کنار ماشین آلات و تجهیزات حفاری تاکنون اشکال و روش های گوناگونی پدید آمد که عبارتند از:


1. روش Gewi pile.

2. روش Titan pile.

3. روش Pin pile.

4. روش Helical pulldown pile.

5. روش Gripe pile.

روش های گوناگون پدید آمده در سیر تکاملی میکروپایل ها (ریز شمع)
روش های گوناگون پدید آمده در سیر تکاملی میکروپایل ها

طبق مطالعات میدانی صورت گرفته، توسط نویسنده، امروزه در اکثر کشورهای آمریکایی و اروپایی از میکرو شمع ها با سیستم هلیکال استفاده می شود و در کشورهای آسیایی نیز سیستم میکرو شمع های سوزنی منصوب تر می باشد. که در این مقاله نیز تاکید و تحقیق بر روی روش Pin pile می باشد. زیرا متداول ترین روش ریز شمع جهت بهسازی خاک در کشور ما است و پس از این، در این مقاله منظور از میکروپایل همان میکروپایل های سوزنی است.

معمولا سایز مرسوم ریز شمع ها، لوله ای فولادی مانیسمان به قطر خارجی ۷۶ میلی متر و قطر داخلی ۶۸ میلی متر در قطعات دو متری می باشد. این لوله ها به وسیله جوش و بوشن به یکدیگر متصل می شوند و اولین لوله همیشه نوک سر نیزه ای نیز دارد. در بدنه هر ریز شمع دارای ۸۰ سوراخ به قطر ۸ میلی متر در هر مترطول است که محیط داخلی لوله ها بایستی برقوزده باشد تا در تزریق دوغاب تاثیر منفی ایجاد نکند.


عمق مناسب فرو رفت در بهسازی خاک به روش ریز شمع یا میکروپایل


در اغلب پروژه ها با توجه به مطالعات ژئوتکنیک انجام شده در شناسایی لایه های تحت الارضی و ساختگاه، مشخصات ژئوتکنیکی ساختگاه پروژه تعیین می گردد. پس از آن با انجام تحلیل های روانگرایی در اعماق مختلف خاک محل، پتانسیل روانگرایی ساختگاه در صورت وقوع زلزله مورد ارزیابی قرار می گیرد. با از بین رفتن مقاومت برشی خاک و وقوع روانگرایی در پی سطحی ساختمان نشست های بسیار بزرگی تحمیل می گردد که می تواند منجر به آسیب دیدگی جدی سازه و عناصر غیرسازه ای بنا و نهایتا تخریب آن شود. از طرف دیگر در بحث فنی در برخی از پروژه ها، انتقال بار به لایه های عمیق تر و تامین باربری ستون های روی پی مورد نظر بوده و عامل تعیین کننده برای انتخاب طرح می باشد.

در نهایت در حالت کلی میکروپایل در بعد فنی در دو رویکرد زیر سودمند واقع شده است و به عنوان یک گزینه مطلوب توسط مهندسان ژئوتکنیک پیشنهاد می گردد:


1. تأمین باربری ستون های روی پی و انتقال بار به لایه های عمیق تر.

2. جلوگیری از وقوع روانگرایی.


در رویکرد اولیه و در ارتباط با ساختمان ها، بسته به وزن سازه و شرایط ژئوتکنیکی محل، اغلب در ۱۰ متری اعماق نزدیک به سطح زمین، روانگرایی خطرناک بوده و در اعماق بیش از ۱۰ متر تاثیرات روانگرایی بر سازه کم خواهد بود. از این رو اگر هدف از اجرای ریزشمع ها مقابله با پدیده روانگرایی باشد، عمق بهسازی باید به گونه ای انتخاب شود که ضمن تضمین رفتار مناسب خاک در شرایط بحرانی نظیر زلزله و تأمین مقاومت پی در برابر اضافه بارهای وارده و جلوگیری از نشست های ناهمگن، از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشد. از جهت دیگر معیار بعدی جهت تعیین عمق مناسب فرو رفت ریز شمع ها را می توان مشاهدات میدانی ناشی از کوبش ریزشمع ها در خاک و ثبت تغییرات سرعت فرو رفت براساس تعداد ضربات کوبش (انرژی وارده) دانست. بر این اساس با پیشرفت عملیات اجرایی، عمق طراحی متناسب با شرایط زمین قابل تعدیل و تغییر بوده و این قابلیت از دیگر حسن های اجرای ریزشمع ها است، چرا که کوبش هر ریزشمع با توجه به مشابهت با آزمایش نفوذ استاندارد (SPT) اطلاعات بسیار مفیدی در رابطه با تغییر مشخصات خاک در نقاط مختلف عمق در اختیار قرار می دهد.

در رویکرد دوم، در صورتی که قرار بر این باشد که اجرای ریزشمع ها (میکروپایل) علاوه بر بهبود مشخصات مقاومتی خاک در مقابل روانگرایی، نقش تامین باربری ستون های روی پی و انتقال بار به لایه های عمیق تر را نیز ایفا نماید، طول میکروپایل (ریزشمع) متناسب با ظرفیت باربری لازم محاسبه می شود.


دامنه کاربرد میکروپایل


 به طور کلی دامنه کاربرد ریز شمع ها در مهندسی ژئوتکنیک شامل دو بخش است:

دامنه کاربرد ریز شمع ها در مهندسی ژئوتکنیک
دامنه کاربرد میکروپایل ها در مهندسی ژئوتکنیک

الف) استفاده در بستر پی سازه ها


1. الف) سازه های جدید:

1. افزایش باربری فشاری.

2. جلوگیری از نشست.

3. افزایش باربری جانبی.

4. تامین باربری کششی.

2. الف) سازه های موجود:

1. کنترل باربری پی.

2. کنترل و کاهش نشست پی.

3. کنترل شستگی پی.

4. مقاوم سازی لرزه ای پی.

5. تعمیر یا جایگزینی پی.


ب) بهسازی و اصلاح خاک:


1. افزایش مقاومت توده خاک.

2. پایدار سازی شیب ها.

3. مقابله با روانگرایی.


ویژگی های میکروپایل


ریز شمع ها (میکروپایل) می توانند تحت بارهای جانبی و یا محوری قرار گیرند. همچنین می توانند جایگزین شمع های معمولی شده و یا به عنوان جزئی از یک توده مرکب شمع خاک، بسته به شیوه طراحی به کار گرفته شوند. نصب ریز شمع ها (میکروپایل) به این صورت است که کمترین تغییرات را در خاک، سازه ها و محیط اطراف خود به وجود می آورد.

در محیط های با دسترسی کم و محدود، انواع خاک های مختلف و شرایط گوناگون زمین قابل اجرا است. ریزشمع با تجهیزات مشابه آنچه در پروژه های میخکوبی و تزریق مورد استفاده قرار می گیرد، در سطح زمین، تحت هر زاویه ای می تواند نصب شود. به دلیل ایجاد سر و صدا و ارتعاش کم در حین نصب و عدم نیاز به فضای زیاد برای اجرا، ریز شمع ها اغلب برای بهسازی پی سازه های موجود مورد استفاده قرار می گیرند. برای اجرای ریز شمع ها در زیر پی های موجود و در دست بهره برداری، اغلب تجهیزات حفاری ویژه ای مورد نیاز می باشد. بیشتر بارهای اعمال شده بر شمع های درجای بتن مسلح متداول، توسط بتن تحمل می شوند. به طوری که افزایش ظرفیت سازه ای، مستلزم افزایش سطح مقطع و سطح جانبی آن است. در مقایسه، ظرفیت باربری سازه ای ریزشمع (میکروپایل) متکی بر ظرفیت بالای اجزای فلزی می باشد که اکثر بارهای اعمالی را تحمل می کنند. این اعضای فولادی حدودا نصف حجم حفره میکروپایل را اشغال می کند. روش های حفاری و تزریق ویژه ای را می توان برای اجرایی میکروپایل ها با نیروی اصطکاک خاک – دوغاب بالا مورد استفاده قرار داد. دوغاب، بار را از طریق اصطکاک در سطح جانبی ناحیه تزریق شده میکروپایل، از خاک مسلح به خاک اطراف منتقل می کند. با توجه به قطر کوچک میکروپایل از باربری نوک میکروپایل در برابر ظرفیت باربری جانبی آن، صرف نظر می گردد. مقاومت به دست آمده مخلوط خاک – دوغاب در درجه اول متاثر از نوع خاک، روش تزریق به کار رفته و به خصوص فشار تزریق و دبی تزریق است. همچنین چنانچه قطر چاه حفاری کوچک باشد، روش حفاری نیز تأثیرگذار است.


روش اجرای ریز شمع (میکروپایل) در بهسازی خاک


1. حفاری.

2. لوله کوبی.

3. تزریق.

4. تسلیح و نصب فلنج.

می باشد که به مراحل آن در زیر پرداخته می شود:

مراحل روش اجرای میکروپایل
مراحل روش اجرای میکروپایل

حفاری:


در صورتی که امکان کوبش لوله های ریز شمع (میکروپایل)، از ابتدا به دلایل مختلف نظیر وجود بتن مگر، کف سازی، لایه متراکم خاک و … میسر نباشد، باید نسبت به انجام عملیات حفاری اقدام نمود.


عملیات حفاری به روش های مختلف زیر صورت می پذیرد:


1. نظیر حفاری دورانی (Rotary).

2. دورانی- ضربه ای (D.T.H).

روش های حفاری در اجرای میکروپایل
روش های حفاری در اجرای میکروپایل

حفاری باید تا عمقی که امکان کوبش میسر گردد، ادامه پیدا کند. بعضا حفاری در کل ارتفاع ریز شمع ها نیز صورت می گیرد.


لوله کوبی:


غالبا از عملیات لوله کوبی، به منظور استقرار لوله های میکروپایل در محل گمانه استفاده می گردد. در مرحله اول عملیات از لوله نوک تیز ریز شمع ها استفاده می شود و پس از فرو رفتن لوله اول، لوله دوم به لوله اول متصل می گردد و کوبیده می شود و عملیات کوبش به همین ترتیب ادامه پیدا می کند. جهت اتصال کامل لوله ها به یکدیگر علاوه بر استفاده از بوشن های رزوه شده، لوله ها به لبه بوشن نیز، جوش داده می شوند. عملیات کوبش تا زمانی که امکان کوبیدن لوله ها میسر باشد ادامه پیدا می کند و اگر به ازای۳۰ ضربه متوالی لوله کوب، لوله بیشتر از ۱۰سانتی متر فرو نرود، عملیات کوبش لوله ریزشمع متوقف می شود.


تزریق:


عمليات تزریق دوغاب سیمان باید با دقت در بخش ساخت دوغاب و تزریق آن انجام پذیرد.


مجموعه دستگاه های تزریق از سه بخش زیر تشکیل شده اند:


1. میکسر اولیه.

2. میکسر ثانویه.

3. پمپ تزریق.


در میکسر اول، اختلاط از نوع سیستم چرخش آب می باشد و میکسر دومی از نوع پره ای می باشد. در همزن های میکسر اولیه، ساخت دوغاب تزریق صورت می گیرد که در ابتدا آب به میزان مورد نظر ریخته شده و سپس متناسب با نسبت آب به سیمان (W/C) مورد نیاز، سیمان به آن افزوده می شود. زمان حداقل هم زدن دوغاب سیمان، ۳۰ ثانیه می باشد. نسبت آب به سیمان مورد استفاده با توجه به شرایط زمین بین 5/0 تا 5/1 می باشد.

دوغاب در داخل همزن ثانویه، پس از آماده سازی، جهت نگهداری ریخته می شود و سپس به وسیله پمپ های تزریق مخصوص تزریق می گردد. به دلیل اینکه دوغاب سیمان باید تحت فشار زیاد در لایه های خاک نفوذ کند، جهت تزریق دوغاب سیمان از تعدادی شلنگ دو جداره به نام (پکر) استفاده می گردد. پکرها بعد از اینکه درون لوله میکروپایل قرار گرفتند، جداره دوم آن ها به وسیله پمپ هوا باد می شود که با این کار پکر کاملا به بدنه لوله می چسبد و مانع خروج دوغاب در حین تزریق از بالای لوله می شود.

برای مثال، مرحله اول بستن پکر برای ریزشمع 8 الی 10 متری در عمق ۶ متری گمانه بوده و پس از اتمام عمليات تزریق عمق ۶ متری، پکر در عمق ۴ متری بسته می شود و پس از اتمام تزریق در این مرحله، پکر در عمق ۲ متری بسته می شود و نهایتا پس از تزریق در این مرحله، پکر سرچاهی بسته می شود و عمليات تزریق به اتمام می رسد. در صورتی که نشتی دوغاب از سطح یا میکروپایل های جانبی مشاهده شود، عملیات تزریق متوقف می گردد. در صورتی که درون لوله میکروپایل قبل از تزریق دوغاب سیمان کثیف باشد باید توسط فشار آب یا هوای فشرده درون لوله تمیز شود.


مشخصات تزریق


فشار تزریق:


در اعماق مختلف، فشار تزریق در مراحل مختلف تزریق تحت تاثیر شرایط ژئوتکنیکی و جنس زمین می تواند متغیر باشد. حداکثر فشار تزریق به ۱۰ اتمسفر محدود می گردد.


مقدار سیمان مصرفی:


باتوجه به میزان باربری طراحی ریز شمع ها و شرایط ژئوتکنیکی، مقدار سیمان برآوردی معادل هر متر طول میکروپایل تا ۱۰۰ کیلوگرم می تواند باشد. البته با توجه به این امر که باید تزریق تا فشار ۱۰ اتمسفر ادامه یابد، لذا ممکن است مقدار سیمان از برآورد اولیه بیشتر شود.


نسبت آب به سیمان دوغاب تزریق:


نسبت آب به سیمان در دوغاب تزریق مورد استفاده، بین 5/0 تا 5/1 در شرایط عادی و نسبت آب به سیمان دوغاب در شرایط دیگر از 67/0 تا ۱ می تواند متغیر باشد. قابل ذکر است که نسبت دوغاب در هر بخش به پیشنهاد پیمانکار و تایید دستگاه نظارت تعیین می گردد.


نوع سیمان مصرفی:


در ملات تزریق سیمان، نوع سیمان مصرفی از نوع سیمان پرتلند تیپ دو و یا سیمان تیپ پنج با توجه به شرایط شیمیایی محل مورد نظر تعیین می گردد.


آب مصرفی:


آبی مصرفی در تهیه دوغاب تزریق باید تمیز و صاف بوده و دارای کلیه شرایط لازم برای آب مصرفی در ساخت بتن باشد. آب مصرفی بایستی عاری از هر نوع ماده ای از قبیل مواد قندی، اسیدها، قلیاها، نمک ها و مواد آلی که منجر به ایجاد صدمه به بتن می شود، باشد. آب مورد استفاده در ساخت دوغاب تزریق باید دارای ذرات جامد معلق کمتر از 2/0 درصد، مواد محلول کمتر از 5/3 درصد، درصد کلر کمتر از ۱ درصد، درصد سولفات کمتر از 3/0 و درصد قلیایی کمتر از ۰6/۰ باشد. در حالت کلی، آب قابل شرب جهت ساخت دوغاب مناسب می باشد.


تسلیح و نصب کلاهک (فلنج):


گام نهایی در اجرای ریزشمع ها، عملیات جایگذاری میلگرد تسلیح در داخل لوله ریزشمع و نصب کلاهک (فلنج) می باشد. بدیهی است که میلگرد تسلیح می بایست قبل از گیرش سیمان، در داخل گمانه نصب شود. فلنج که به منظور ایجاد اتصال کامل بین ریز شمع و بتن پی و همچنین جلوگیری از برش پانچ (سوراخ کننده) سر ریز شمع ها در داخل بتن پی به کار می رود، می بایست در آخرین مرحله به آرماتور تسلیح ریزشمع جوش شود. (شکل 2)

شکل 2. نصب کلاهک (فلنج) بر سر آرماتور تسلیح در روش میکروپایل
شکل 2. نصب کلاهک (فلنج) بر سر آرماتور تسلیح در روش میکروپایل
آزمایش های مورد نیاز برای تدقیق فرضیات طراحی میکروپایل یا ریز شمع

به طور کلی با توجه به کارکرد در نظر گرفته شده برای ریزشمع ها و برای اطمینان از فرض های طراحی صورت گرفته، آزمایش های مختلفی می توان انجام داد. این آزمایش ها عبارتند از:


آزمایش بارگذاری فشاری ریز شمع (میکروپایل)


آزمایش بارگذاری فشاری ریزشمع از مهمترین آزمایش های ریز شمع می باشد.

ریزشمع هایی که حداقل ۲۸ روز از زمان تزریق آن ها گذشته باشد، به صورت فشاری با استفاده از جک بارگذاری، با باری معادل ۲ برابر ظرفیت باربری طراحی آزمایش می شوند. این آزمایش با استفاده از تیر بارگذاری صورت می گیرد. روش اجرای کلیه آزمایش های اشاره شده، مطابق استاندارد ASTM-D1143 (آزمایش های بارگذاری استاتیکی شمع) خواهد بود. در این آزمایش ها باید پس از انجام بارگذاری، منحنی بارگذاری – نشست ترسیم شود. در حین انجام آزمایش نیز ریزشمع ها تا رسیدن به بار آزمایشی باید به طور کامل قابلیت تحمل بارهای اعمال شده را داشته باشد و نشانی از گسیختگی یا تغییر مکان بیشتر از حد استاندارد از خود نشان ندهد. در این آزمایش، بارگذاری به روش پله ای تا رسیدن به بار آزمایشی و باربرداری تا بار صفر به وسیله جک بارگذاری انجام می گیرد. بارگذاری در پله های ۳ تنی انجام می پذیرد و در هر مرحله بار به مدت ۵ دقیقه بر روی ریز شمع ها قرار می گیرد. قرائت نشست های حاصل از هر پله بارگذاری در سه مرحله صورت می پذیرد. پس از انجام عملیات بارگذاری، نوبت به انجام عملیات باربرداری می رسد. باربرداری نیز مانند بارگذاری به روش پله ای و در پله های ۳ تنی صورت می گیرد. در هر مرحله از بار برداری نیز تغییر مکان ها به وسیله تجهیزات اندازه گیری تغییر مکان در سه نقطه ثبت می شوند.


آزمایش بارگذاری کششی ریزشمع


این آزمایش به وسیله ریزشمع های (میکروپایل) به کار رفته به عنوان عکس العمل تیر تکیه گاهی در آزمایش فشاری و یا به صورت مستقل انجام می شود. نتیجه این آزمایش بررسی رفتار مقاومتی و تغییر شکل پذیری کششی ریز شمع می باشد.


آزمایش بارگذاری جانبی ریزشمع


 این آزمایش جهت ارزیابی رفتار جانبی ریز شمع ها انجام می گیرد. در این آزمایش معمولا از ۲ ریز شمع کنار هم استفاده می شود.


کنترل باربری


به طور کلی کنترل باربری در بخش زیر مورد ارزیابی قرار می گیرد.


1. کنترل باربری ژئوتکنیکی ریز شمع.

2. کنترل باربری سازه ای ریز شمع.

3. کنترل نشست.

4. کنترل برش سوراخ کننده.


استفاده از نتایج آزمایش بارگذاری، بهترین معیار برای تخمین نشست ریزشمع می باشد. البته می توان از نظریه های الاستیک یا تحکیم نظیر شمع های معمولی در صورت نبود اطلاعات کافی استفاده نمود. طراحی تعداد ریز شمع ها با نرم افزارهایی مثل safe انجام می شود. در این نرم افزارها ریزشمع ها به صورت یک فنر با سختی معادل جایگزین می گردد.


مقایسه روش میکروپایل با سایر روش های بهسازی خاک


با توجه به وضعیت لایه بندی خاک تحت الارضی و میزان بار وارده در زیر پی و با توجه به تعداد طبقات ساختمان در پروژه حاضر، مناسب ترین روش جهت حل مشکل ظرفیت باربری و نشست و کاهش پتانسیل روانگرایی، استفاده از پی عمیق نظير شمع یا ریزشمع و یا استفاده از روش های تراکمی نظیر تراکم دینامیکی یا تراکم ارتعاشی – جایگزینی می باشد. به طور کلی با توجه به ابعاد کوچک پروژه، هزینه های تجهیز مربوط به روش های تراکم دینامیکی و تراکم ارتعاشی – جایگزینی بسیار بالا می باشد. با توجه به لایه بندی خاک و ظرفیت باربری محاسبه شده برای شمع های کوبشی، متراژ مورد نیاز جهت اجرای شمع نسبتا زیاد و هزینه تجهیز کارگاه و اجرای آن بسیار بالا خواهد بود. با توجه به جميع ملاحظات فوق، میکروپایل در مقایسه با سایر روش های بهسازی خاک دارای ویژگی های بارزی می باشد که در ذیل به صورت فهرست وار به آنها اشاره می گردد.


مزایای استفاده از روش بهسازی خاک به روش میکروپایل


1. قابلیت نفوذ مناسب.

2. میزان کارایی بالا.

3. قطر کم بین ۵ تا ۱۲ اینچ.

4. استفاده از آن در شرایط محدود و کوچک و بسته.

5. کوتاه بودن یا دارای ارتفاع سازه ای کم.

6. قابل نصب و اجرا در نواحی دشوار و دارای شرایط سخت.

7. کاهش میزان صدا و لرزه و ارتعاش ناشی از نصب شمع.

8. قابلیت جابجایی تجهیزات و تاسیسات کارگاهی.

9. ظرفیت باربری بالا بین ۳ تن تا ۵۰۰ تن با تمهیدات لازم.


نتیجه گیری


استفاده از میکروپایل ها در همه جا به خصوص در مناطق مسکونی که در اطراف محل مورد نظر ساخت و سازهایی وجود دارد و یا حتی در داخل خود ساختمان های مشکل دار و یا در مجاورت سازه های حساس که نمی توان از شمع کوبشی یا حفاری های عمیق به منظور بهسازی زمین استفاده کرد بسیار مفید و موثر می باشد. در ضمن در محل هایی که مستعد روانگرایی می باشند و یا دارای زمین های سستی می باشند میکروپایل سریع ترین روش است و به نظر می رسد که بهسازی خاک به روش ریز شمع (میکروپایل) یکی از ارزان ترین و کم هزینه ترین روش ها می باشد.


مرجع:


پیمان بهروان” بهسازی خاک به روش میکروپایل ” کنفرانس بین المللی عمران، معماری و مدیریت توسعه شهری در ایران، تهران – دانشگاه تهران، آذر ماه 1397


در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

سایر مقاله ها

انتقال حرارت در خاک های غیر اشباع (Heat Transfer in Unsaturated Soil)

انتقال و جریان حرارت در خاک ها با سه ساز و [...]


بیشتر بخوانید

پی های حلقه ای، صندوقه ای و پوسته ای (ring, shell & caisson foundation)

با توجه به اهمیت زیاد شالوده در پایداری سازه ها، [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش سه محوری سیکلی (Cyclic triaxial test)

آزمایش سه محوری سیکلی از جمله آزمایش های متداول و [...]


بیشتر بخوانید

خاک های واگرا و آزمایش های واگرایی خاک (Dispersive Soil)

به خاک هایی که در معرض آب های کم نمک، [...]


بیشتر بخوانید