0912-1001763

88259793

از 10 صبح تا 16

جستجو

میکروپایل چیست؟

میکروپایل ها یا ریز شمع ها ،از شمع هایی می باشند که دارای قطری پایین تر از  300 میلی متر می باشند و باربر و مقاوم هستند  که با افزودن آن به  خاک و در کنار آن استفاده از دوغاب سیمان، موجب بهبود مشخصات مکانیکی (مقاومتی و رفتاری) خاک اطراف نیز می شوند.

اگر بخواهیم سیری به تاریخچه میکروپایل ها داشته باشیم چنین آغازی دارد  که در  اوایل دهه 1950 که نیاز به ترمیم سازه های آسیب دیده جنگ جهانی دوم در اروپا نیاز گشت ، پیمانکار مشهور ایتالیایی Fondedile به همراه دکتر Fernando Lizzi ریزشمع را ابداع  نمودند که  با توجه به سرعت اجرا، قابلیت اجرا در ساختمان های آسیب دیده، کارایی مناسب باعث شد تا این روش سریعا در ایتالیا گسترش پیدا کند.

Fondedile  در سال 1973 با اصلاح سازه هایی در نیویورک و بوستون، این روش به آمریکای شمالی برده و در آنجا نیز معرفی کرد. بعد از گسترش ریزشمع، کشورهای مختلف آیین نامه هایی جهت طراحی و اجرای میکروپایل معین شدند . معروف ترین آن­ ها آیین نامه­ Micropile Design and construction  می باشد  که به وسیله انجمن بزرگراه­ های آمریکا  طراحی شده ایت. ضمن اینکه  در پروژه ملی Forever فرانسه نیز در مورد بررسی رفتار میکروپایل ­ها تحقیقات جامعی انجام پذیرفت.

امروزه برای بهسازی سازه ها و مقاوم سازی ساختمان ها از روش های بسیار متفاوتی استفاده می شود و استفاده از میکروپایل ها نیز در برخی از موارد می تواند به بهسازی سازه ها کمک شایانی کند. لازم به ذکر می باشد که میکروپایل ها شمع هایی با قطر کم تر از ۳۰۰ میلی متر هستند که غالباً توسط تسلیح فولادی سبک و تزریق دوغاب سیمان با فشار بالا اجرا می شوند. بارهای اعمالی به شمع ها عمدتاً به دو صورت زیر ایجاد می شود که بین المان شمع و خاک مجاور آن ها به زمین و لایه های عمیق تر انتقال می یابد :

  • مقاومت نوک
  • مقاومت اصطکاکی ایجاد شده

در این مقاله از وب سایت آرین تیس به موضوع میکروپایل چیست و کاربرد ها و مزایا و معایب آن می پردازیم. بنابراین برای کسب اطلاعات لازم و کافی تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

میکروپایل چیست ؟

لازم به ذکر است که نام دیگر میکروپایل ریز شمع می باشد . میکروپایل ( ریز شمع ) یکی از روش های بهسازی گود برداری زمین است که مزایای فراوانی را به همراه دارد . باید بیان شود که همیشه زمین هایی که کار ساخت و ساز در آن جا انجام می شود ، به صورت کامل ایده آل نیست و ممکن است رطوبت فراوان یا نشست پذیری بسیاری داشته باشد . خاک هایی که دارای نشست و رطوبت فراوان هستند ، یکی از دغدغه های اصلی مهندسان عمران می باشد ؛ به دلیل آن که ساخت و ساز در این خاک ها ریسک پذیری بالایی دارد و بسیار سخت و مشکل ساز است .

اجرای ریزشمع به علت آسانی  فراوان اجرایی، امكان اجرا در چند جبهه مختلف كاری و اجرای پی در پی و همزمان كلیه مراحل ساخت، در مقایسه با روش های دیگر  دارای  سرعت بسیار باشد. ضمن اینکه عدم نیاز به امكانات خاص برای تجهیز و در نتیجه عدم اتلاف وقت جهت شروع  عملیات اجرایی در مقایسه با سایر راه ها، از مزیت های این روش به شمار می رود.

حال چاره چیست و مهندسان برای حل این مشکل چه تدابیری دیده اند ؟

شایان به ذکر است که یکی از بهترین روش ها ، روش میکروپایل ( ریز شمع ) می باشد . در این روش ممکن است نیاز شود که شمع ها را با فولاد مسلح کرد و دوغاب سیمان را در کنار شمع ها و در جایی که نیاز بود ، تزریق کنیم . همان گونه که بیان شد، این روش اهمیت بسیار زیادی در بهسازی ساختمان و زمین دارد .

حال ممکن است سؤالاتی در ذهن ما مطرح شود به این صورت که :

روش میکروپایل چه تأثیری بر خاک و بهبود عمل کرد آن دارد ؟

برای پاسخ به این سؤال از دو مورد بسیار مهم استفاده می کنیم . 

1) روش ریز شمع باعث می شود که ظرفیت باربری خاک ها افزایش یابد .

2) این روش مشخصات مکانیکی خاک را بهبود می بخشد . ( از مشخصات مکانیکی خاک می توان به چسبندگی ، سختی و تراکم پذیری اشاره کرد )

اجرای میکروپایل چگونه انجام می شود ؟

کاربرد روش میکروپایل در کجاست و چه اهمیتی در بهسازی زمین دارد ؟

آن چه که در ابتدای انجام پروژه باید به آن توجه شود ، ویژگی های ژئوتکنیکی محل انجام پروژه است. آن چه که در مرحله بعد باید مورد رسیدگی قرار گیرد ، مطالعه روان گرایی و پتانسیل روان گرایی محل انجام پروژه در صورت وقوع زلزله  است.

اهمیت انجام این کار در پیشگیری  از نشست در پی های سطحی است. چرا که  وقوع چنین رویدادی  خطرات زیاد به دنبال خواهد داشت. میکروپایل یکی از روش هایی است که به این منظور پر کاربرد می باشد.  در این روش، عموما در عمق 10 متری نسبت به سطح زمین روانگرایی خطرناک می باشد  و در عمق بیش از 10 متر، تاثیرات ناشی از روانگرایی کمتر می شود.

به عبارتی در رو یا رویی با  خاک های مسئله دار همچون خاک های  سست با قابلیت باربری کم، نشست‌پذیری بالا، روانگرا، خاک های دستی و … دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد:

الف) استفاده از المان های باربر در خاک

ب) بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی- مکانیکی توده خاک

-هر یک از روش های بالا دارای روش ها و مشخصات مربوط به خود هستند  که طی سالیان متمادی توسعه زیادی داشته اند. برخی از تکنیک­ های ابداعی نیز ماهیتی 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 ریزشمع ها به همراه تزریق دوغاب سیمان اشاره کرد.

برای پاسخ به این سؤال باید درک کاملی از این روش بسیار پر کاربرد داشت ، اما به صورت خلاصه از کاربرد های آن می توان نام برد :

1) با این روش می توان پی های قدیمی ساختمان را بهسازی کرد .

2) پی های خسارت دیده ناشی از عوامل مختلف را می توان دوباره بهسازی کرد .

3) در ساختن دیوار های حائل ( نگهبان ) می توان از این روش بهره زیادی برد .

4) می توان نشست خاک را با روش ریزشمع به خوبی کنترل کرد .

اجرای میکروپایل چگونه انجام می شود ؟

اجرای روش میکروپایل از چند مرحله اساسی تشکیل شده است که می توان به صورت زیر به آن ها اشاره کرد : 

1) حفاری کردن

2) لوله کوبی

3) تزریق کردن

4) مسلح کردن ( تسلیح کردن )

حفاری کردن :

این قسمت اولین مرحله از اجرای روش میکروپایل می باشد و توضیح آن به این صورت است که قبل از لوله کوبی در صورت نیاز باید از این مرحله استفاده کرد و به اندازه ایی که نیاز است حفاری انجام گیرد .

لوله کوبی :

پس از عملیات حفاری کردن باید لوله های ریز شمع در قسمت هایی که از قبل تعیین می شود لوله کوبی بشوند . این کار باید به وسیله یک دستگاه مخصوص انجام گیرد و آن قدر باید عملیات لوله کوبی انجام شود تا دیگر از یک مقدار مشخصی فرو نرود . ( به خاک سخت برسیم )

تزریق کردن :

در این مرحله باید تزریق دوغاب سیمان انجام بگیرد . این عمل باعث می شود تا چسبندگی بین جداره ریز شمع ها و زمین افزایش یابد ، هم چنین باعث بهبود مشخصات مکانیکی خاک ( چسبندگی ، سختی ، تراکم پذیری ) می شود . در این قسمت نسبت آب به سیمان بسیار مهم می باشد و این نسبت باید عددی بین نیم تا یک و نیم باشد  . ( 0.5 تا 1.5 )

مشخصات تزریق باید به صورت زیر باشد :

1) فشار تزریق : یکی از موارد مهم تزریق است و با توجه به جنس خاک ( زمین ) و مشخصات ژئوتکنیکی منطقه می تواند مختلف باشد .

2) مقدار سیمان مصرفی برای تزریق : با توجه به بار های وارده و مقدار آن ، می تواند مقدار سیمانی که در تزریق استفاده می شود متفاوت باشد و نسبت به مقدار در نظر گرفته شده ، بیشتر یا کمتر شود .

3) نوع سیمانی که در این روش استفاده خواهد شد .

4) نوع و مقدار آب مصرفی . ( باید توجه شود که در این قسمت حتما باید از آب صاف و زلال استفاده کرد و آب نباید کثیف باشد  )

مسلح کردن :

مرحله آخر از اجرای میکروپایل مسلح کردن می باشد ( در صورت نیاز انجام می شود ) . همان طور که مشخص است این کار باید قبل از گیرش سیمان انجام بشود .

مزایای میکروپایل

از مزایای روش اجرا میکروپایل ( ریز شمع ها ) می توان به این موضوع اشاره کرد که ریز شمع ها می توانند در برابر بار های محوری و بار های جانبی مقاومت خوبی از خود نشان دهند ، هم چنین می توان آن ها را با هر زاویه ایی ( به صورت مایل ) اجرا کرد . با همان ماشین آلات و لوازمی که در اختیار داریم ، می توانیم میکروپایل ها را هم به صورت عمودی و هم به شکل مایل اجرا کنیم .

از دیگر مزایای روش میکروپایل به این صورت است که : 

1) این روش می تواند یکی از روش های مقرون به صرفه و نسبتا ارزان در عملیات بهسازی زمین باشد .

2) روش ریز شمع می تواند برای استفاده در پروژه های شهری بسیار مفید باشد ، زیرا به ماشین آلات زیادی نیاز ندارد .

3) روش میکروپایل برای خاک های سست با باربری کم بسیار مناسب می باشد و باعث بهبود عمل کرد آن می شود .

4) در روش ریز شمع نیاز به تخریب کردن وجود ندارد .

5) در این روش حجم کمتری از فولاد و سیمان و مصالح را استفاده خواهیم کرد .

6) در این روش کوبیدن ریز شمع ها باعث تحکیم خاک می شود .

7) از این روش می توان در شرایط وجود آب زیر زمینی ، به سادگی استفاده کرد .

8) با روش ریز شمع ها می توان باربری فونداسیون را کنترل کرد .

9) روش میکروپایل نسبت به دیگر روش های بهسازی ساختمان و زمین ، از سرعت اجرای بیشتری بهره مند است .

10) قطر کوچک آن ها باعث ایجاد ضایعات کمتری نسبت به شمع‌ های کوبشی معمول می‌گردد و تلفات شستگی در سطح زمین را می‌توان به آسانی از طریق متمرکز سازی یا کاربرد حفره ‌های سطحی مستقیم کنترل کرد.

11) استفاده از آن ها در بافت های شهری سنتی و بخش های صنعتی می تواند مانع از آسیب دیدن سازه ها و سایر تجهیزات حساس گردد

 

مزایای میکروپایل

معایب میکروپایل

هر روشی که برای مقاوم سازی و بهسازی سازه ها انجام می شود، قطعا معایب خاص خود را نیز دارد. استفاده از میکروپایل نیز قطعا معایب خاص خود را دارا می باشد اما به هنگام انتخاب این روش باید دید کاملی از مزایا و معایب آن داشته باشیم تا بتوانیم به درستی این روش را انتخاب کنیم. حال از معایب روش میکروپایل می توان به صورت زیر اشاره داشت که : 

1) از این روش در بهسازی زمین آثار باستانی و سازه های خشتی و گلی نمی توان استفاده کرد ( مگر آن که تمهیدات خاص و ویژه ایی برای آن صورت پذیرد )

2) گاهی اوقات ممکن است این روش قابلیت مقرون به صرفه بودن خود را از دست بدهد

3) میکروپایل‌ های عمودی به دلیل قطرکم، از ظرفیت باربری جانبی و محوری محدودی برخوردارند و اما در مقابل هزینه اجرای آن ها بالا می ‌باشد.

4) از دیگر معایب میکروپایل ها می توان اشاره داشت که هزینه میکروپایل ‌ها به طور معمول، از سیستم ‌های نصب شمع معمولی و به خصوص شمع‌های رانده شده بیشتر است.

هزینه استفاده از روش میکروپایل:

هزینه اجرای میکروپایل به عوامل مختلفی بستگی دارد، مانند :

  • تعداد
  • نوع زمین و خاک
  • عمق نفوذ
  • ماشین آلات و مصالح مصرفی و ...

لازم به ذکر است که هرچه زمین سخت تر و غیر قابل نفوذ تر باشد هزینه اجرای این روش بسیار بالاتر خواهد رفت. عامل بسیار مهم در تعیین هزینه های میکروپایل، تعداد شمع های استفاده شده می باشد که هرچه بیشتر باشد به تبع هزینه آن افزایش خواهد یافت.

یک نکته بسیار مهم در روش میکروپایل :

برای آن که بتوانیم  بررسی کنیم که آیا میکروپایل عمل کرد صحیح و درستی دارد ، باید از آزمایشات خاصی استفاده کنیم . این آزمایش ها را به صورت زیر نام می بریم :

1) آزمایش بار گذاری فشاری

2) آزمایش بار گذاری کششی

3) آزمایش بار گذاری جانبی

آزمایش بار گذاری فشاری :

در این آزمایش باید حداقل 28 روز از زمان تزریق میکروپایل ها گذشته باشد .این روش از یک جک با استفاده از اعمال بار فشاری ،انجام می گیرد. این بار گذاری فشاری تا حدی صورت می پذیرد که به دو مورد از بار مورد نظر برسیم، اولین باری که باید به آن تحت اثر فشار برسیم ، بار طراحی می باشد و دومین بار رسیدن به بار نهایی است.میکروپایل ها باید قابلیت تحمل بار های اعمال شده را داشته باشند و نباید با اعمال بار فشاری بر شمع ها نباید دچار گسیختگی یا تغییر مکان بیشتر از حد استاندارد ، در آن ها اتفاق بیافتد .

باید توجه کنیم که این آزمایش به روش پله ایی انجام می گیرد . بار هر پله سه تن  می باشد که باید به مدت زمان پنج   دقیقه بر روی ریز شمع ها قرار بگیرد و مقدار نشست حاصل از هر کدام باید خوانده شود تا بدانیم از مقدار نشست مجاز بیشتر می شود یا خیر. باید علاوه بر نشست میزان تغییر مکان آن هم اندازه گیری بشود ، زیرا باید مشخص شود که میزان نشست از حد مجاز تجاوز نکند.

 

معایب میکروپایل

آزمایش بار گذاری کششی :

از نتایج این آزمایش می توان به رفتار مقاومتی و تغییر شکل کششی ریز شمع ها پی برد

آزمایش بار گذاری جانبی :

در این آزمایش باید از دو شمع استفاده کرد . حال این دو شمع نسبت به یک دیگر باید مجاور هم قرار گیرند و هم جهت باشند ، تا بتوانیم رفتار جانبی ریز شمع ها را مورد ارزیابی و تحلیل قرار دهیم .

سخن پایانی:

باید ذکر شود که در عملیات بهسازی ساختمان و زمین ، می توان از روش های متعدد مهندسی شده بهره برد . در این مقاله از وب سایت آرین تیس به صورت خلاصه  به روش بسیار پر کاربرد میکروپایل ( ریز شمع ها ) اشاره شده است . شایان به ذکر است که بنا به در خواست و نیاز می توان از روش های موجود دیگر نیز بهره برد، اما روش میکروپایل ( ریز شمع ) برای خاک های سست بسیار مفید می باشد. طراحی این شمع ها در این روش باید به دقت انجام گیرد تا بتواند قابلیت باربری لازم را داشته باشد . هم چنین دقت عمل در اجرای آن بسیار مهم و حیاتی می باشد و باید طراحی و اجرای آن توسط مهندسان طراح و مجریان متخصص صورت گیرد تا میزان خطا در آن به حداقل برسد.

انصراف از نظر
فیلترها
Sort
display