میکروپایل

یکی از روش های بهبود خاک هایی که دارای ضعف هستند انجام عملیات میکروپایل است. میکروپایل یا ریز شمع شامل افزودن المان های باربر و مصالحی به خاک است. میکروپایل یا ریز شمع یکی از روش های بهسازی خاک است که شامل سه مرحله ی حفاری، لوله گذاری خاک و تزریق است.
 

میکروپایل چیست؟

یک روش بهسازی خاک زیر پی که طی آن المانی مقاوم و دارای ظرفیت باربری زیاد به خاک اضافه می گردد و به همراه دوغاب سیمان استفاده می شود و به طور کلی میکروپایل شامل شمع هایی است که قطری کمتر از ۳۰۰ میلی متر دارند و به همراه تزریق دوغاب و تسلیح فولادی اجرا می شوند. 
 

میکروپایل ها

براساس استاندارد میکروپایل FHWA ریز شمع ها یا میکروپایل ها شمع های کوچکی با قطر کمتر از ۳۰۰ میلی متر هستند که با لوله های فلزی میکروپایل مسلح می شوند.میکروپایل ها در زمینه ی اصلاح و بهسازی پی به شکل درجا مورد استفاده واقع می شوند. با توجه به نحوه ی رفتار و معیارهای طراحی میکروپایل ها در خاک های متفاوت ، دامنه ی کاربرد آنها متفاوت می باشد.
 

میکروپایل گود برداری

عملیات میکروپایل علاوه بر فونداسیون و پی سازه نقش مهمی در پایدارسازی دیواره گود نیز دارد. یکی از روش های گودبرداری، گودبرداری میکروپایل است که با استفاده از شمع های ۳۰۰ میلی متری اجرا می شود. گودبرداری میکروپایل بدلیل تزریق دوغاب سیمان سبب بهبود ویژگی های مکانیکی خاک فونداسیون می شود ضمن اینکه المان بابر را نیز به آن اضافه می کند و ظرفیت باربری خاک را به میزان زیادی افزایش می دهد.
 

انواع میکروپایل 

میکروپایل پیش ساخته و میکروپایل درجا دو گروه از انواع میکروپایل ها هستند. میکروپایل های پیش ساخته همانطور که از نام آن مشخص است از پیش ساخته شده اند و از طریق اعمال نیروی ارتعاشی یا کوبیدن درون زمین وارد و تعبیه می شوند، میکروپایل های پیش ساخته حین وارد شدن به زمین خاک نواحی اطراف را تا حدی جا به جا می کنند. نوع دیگر ریز شمع ها، میکروپایل درجا است که برای قرار دادن آنها از قبل چاه هایی را حفر می کنند و بعد میکروپایل های درجا را در آن ها قرار می دهند. میکروپایل های درجا را می توان در محل مورد نظر نیز تولید و اجرا کرد و سپس از نواحی از پیش تعیین شده تعبیه کرد. 
 

عملیات میکروپایل 

عملیات میکروپایل بطور خلاصه شامل چند مرحله ی عمده است، مراحل اجرای عملیات میکروپایل عبارتند از:
۱)انجام حفاری و تعبیه غلاف های موقت
۲)حفاری تا رسیدن به عمق مورد نظر
۳)بیرون کشیدن راد
۴)تعبیه ی آرماتور و سایر مصالح تسلیح کننده وپس از آن تزریق دوغاب میکروپایل
۵)خارج کردن غلاف های موقت و تزریق کردن دوغاب ثانویه تحت اعمال حداکثر فشار
۶)تکمیل شمع


 

طراحی میکروپایل

روش طراحی میکروپایل ارتباط مستقیمی به کاربرد آن دارد و تابع رفتار سازه است. محاسبه و طراحی میکروپایل یا ریز شمع در شرایطی که این عملکرد با هدف تحکیم پی و بستر انجام می گیرد شامل سه بخش طرح سازه ای، طرح ژئوتکنیکی و کنترل برش پانج است. 

طرح سازه ای در میکروپایل یا ریز شمع :
در طرح سازه ای عملیات میکروپایل ضروری است که ظرفیت باربری که شامل آرماتور تسلیح، جدار فولادی و دوغاب سیمان است محاسبه گردد و مقدار آن با ضریب اطمینان مناسبی بیشتر از بار وارده به میکروپایل در نظر گرفته شود. 
 
طرح ژئوتکنیکی در میکروپایل یا ریز شمع: 
مقاومت اصطکاکی جداره میکروپایل با خاک نواحی اطراف آن محاسبه می گردد. مقدار مقاومت اصطکاکی برای پیشگیری از جدایی میکروپایل از خاک پیش از وقوع تسلیم عوامل مسلح کننده باید با ضریب اطمینان مناسبی بیشتر از میزان بار وارد شده محاسبه گردد.
 
کنترل برشی پانچ در طرح میکروپایل: 
مقدار بار متمرکز در میکروپایل زیاد است و قطر آنها کوچک است لذا با توجه به سربارهای وارده احتمال برش پانچ وجود دارد لذا باید مقدار مقاومت در برابر آن کنترل شود تا طرح مناسبی ارائه گردد. 
 

روش اجرای میکروپایل 

اجرای میکروپایل به دو روش انجام می شود. روش اول برای انجام میکروپایل دارای چهار مرحله حفاری، لوله کوبی، تزریق و تسلیح است. روش دوم اجرای میکروپایل یا ریز شمع نیز انجام میکروپایل خود حفار و خود تزریق است.
 

تست میکروپایل 

برای تست کنترل کیفی میکروپایل می توان از روش های مختلفی استفاده کرد: 
۱)آزمایش بارگذاری فشاری میکروپایل
۲)آزمایش بارگذاری کششی میکروپایل
۳)آزمایش باگذاری جانبی میکروپایل
 

مزایای میکروپایل 

۱)قابلیت اجرا در زمین های سست و مکان های محدود 
۲)سرعت بالای اجرای میکروپایل
۳)قابلیت کنترل میکروپایل حین اجرا
۴)مقرون به صرفه 
۵) امنیت بالا بدلیل قابلین کنترل طراحی و اجرای میکروپایل
۶)قابلیت استفاده از میکروپایل در انواع خاک ها
۷)سازگاری مناسب با محیط زیست
۸)انعطاف پذیری زیاد در اجرا
۹)امکان اجرای میکروپایل در ارتفاع های کم
۱۰)اجرا میکروپایل در فضاهایی با محدودیت دسترسی
 

معایب میکروپایل

میکروپایل نیز همانند سایر روش های مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای مزایا و معایب خاص خود را دارد. ضروری است پیش از اقدام به اجرای میکروپایل نسبت به معایب آن مطلع بود. برخی از معایب میکروپایل عبارتند از :
۱)عدم امکان استفاده از میکروپایل در سازه های باستانی و خشتی
۲)در برخی شرایط ممکن است میکروپایل دیگر مقرون به صرفه نباشد
۳)میکروپایل های عمودی بخاطر داشتن قطر کم طرفیت باربری کمی خواهند داشت.
۴)هزینه ی میکروپایل عموما از هزینه نصب شمع معمولی و شمع های رانده شده بیشتر است.
 

کاربردهای میکروپایل

میکروپایل های کاربردهای مختلف دارند اما بطور کلی دو کاربرد اصلی آنها در زمینه ی : ۱)محافظت و تقویت سازه و ۲)مقاوم سازی درجا است. بطور خلاصه کاربردهای میکروپایل عبارتند از :
۱)مقاوم سازی فونداسیون حین اجرا
۲)مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سازه
۳)محافظت از زمین 
۴)پایدارسازی اجزای سازه 
۵)مقاوم سازی و نگهداری زمین
۶)جلوگیری از نشست ساختمان
 

میکروپایل پی 

همانطور که میکروپایل پی در چهار مرحله انجام می شود که در ادامه به توضیح هر یک می پردازیم:
 

حفاری میکروپایل:

پیش از انجام هر مرحله ای ابتدا باید عملیات حفاری را با توجه به عمق مورد نیاز برای اجرای میکروپایل انجام داد. عملیات حفاری در میکروپایل به دو روش دورانی و دورانی ضربه ای انجام می شود. 
 

لوله کوبی میکروپایل:

بعد از اینکه عملیات حفاری صورت گرفت و محل تعبیه ی لوله های میکروپایل در عمق مشخص تعیین شد نسبت به لوله کوبی اقدام می کنیم. برای لوله کوبی در ابتدا لازم است بخش نوک تیز آن وارد خاک شود و پس از فرو رفتن لوله ی اول، لوله ی دوم متصل و کوبیده می شود. در فرآیند لوله کوبی اگر بعد از ۳۰ ضربه ی پشت یکدیگر، لوله ها بیشتر از ۱۰ سانتی متر به درون خاک فرو نرود لازم است فرآيند لوله کوبی متوقف شود و با استفاده از حفاری ، عمق مورد نظر را بدست آورد و بعد از آن لوله های میکروپایل را تعبیه کرد.
 

تزریق میکروپایل:

یکی از اصلی ترین مراحل میکروپایل عملیات تزریق است. در مرحله ی تزریق میکروپایل دوغاب تولید شده و تزریق می گردد. تزریق دوغاب میکروپایل در سه بخش میکسر اولیه،‌ثانویه و پمپ تزریق انجام می شود. در مرحله ی میکسر اولیه دوغاب تولید می شود. در این مرحله براساس مقدار سیمان از آب استفاده می شود و پس از آماده شدن درون میکسر دوم ریخته می شود و در نهایت بوسیله ی پمپ های تزریقی در مرحله ی سوم، عملیات تزریق صورت می گیرد.
  

دوغاب میکروپایل:

برای تولید دوغاب میکروپایل در ابتدا باید متناسب با حجم سیمانی مصرفی با استفاده از یک تانکر مدرج یا جریان سنج درون میکسر آب ریخته می شود و پس از آن سیمان و مصالح دانه ای یا پراکنده به آن افزوده می شوند. پیشنهاد می شود دوغاب میکروپایل حداقل دو دقیقه میکس شود و پیش از پمپاژ به داخل شمع درون میکسر نگهداری شود و استفاده از مخازن ذخیره ی دوغاب تنها در مواردی پیشنهاد می شود که حجم مصرف و گستره ی تزریق وسیع باشد. پس از تولید دوغاب باید آنرا تا حد امکان در زمان کوتاهی پس از تولید مصرف کرد. 
 

تسلیح فولادی میکروپایل:

در این مرحله ی اجرای میکروپایل مربوط به تسلیح فولادی است که در آن آرماتور تسلیح پیش از گیرش سیمان داخل میکروپایل قرار می گیرد. در این مرحله در صورت لزوم می توان اقداماتی جهت ایجاد اتصال بین میکروپایل و بتن فونداسیون و پیشگیری از برش پانچ سر میکروپایل که درون بتن قرار می گیرد انجام داد.
 

استاندارد های میکروپایل

براساس استاندارد میکروپایل DIN آلمان کنترل کمانش فقط در خاک هایی الزامی است که مقاومت برشی زهکشی نشده آنها (Cu) از ۱۰ کیلوپاسکال کمتر شود. براساس استاندارد میکروپایل خاک هایی که کنترل کمانش در آنها عاملی تعیین کننده است،‌به شرح زیر هستند:
 

استاندارد DIN میکروپایل

Shear Strength Cu		Type of Soil
10-25	1.45-3.6	Clay, soft & easily kneadable
10-25	1.45-3.6	loam, soft
10-50	1.45-7.25	chalk
10-20	1.45-2.9	clay
5-10	0.73-1.45	peat

  

پیمانکاری میکروپایل

برای پیمانکاری میکروپایل، مشاوره جهت اجرای میکروپایل و اطلاع از قیمت میکروپایل با مشاوران شرکت ساختمانی آشیان پی تماس بگیرید.