میکروپایل یا ریزشمع چیست؟
طبق تعریف استاندارد FHWA، میکروپایل یا ریز شمع (Micropile) شمعی کوچک با قطر کمتر از ۳۰۰ میلیمتر می‌باشد که از لوله‌های فلزی میکروپایل (لوله پرفوریت)، تسلیح میلگرد، تزریق دوغاب در خاک و اجرای اتصال فوقانی تشکیل شده است. نکته قابل توجه این است که قطر شمع ها در ایران به طور معمول به 800 تا 1500 میلیمتر نیز میرسد.
المان های باربر و اضافه کردن مواد و مصالح به خاک دو روش بهسازی خاک می باشد که میکروپایل ها مزایای هردو روش را دارد.
همان‌طور که در بخش ژئوتکنیک و بهسازی خاک اشاره شد، یکی از روش‌های بهسازی در مواجهه با خاک‌های مسئله‌دار نظير خاك‌هاي سست با قابليت باربري كم، خاک های با نشست‌پذيري زياد، خاک های روانگرا، خاك‌هاي دستي و… استفاده از روش میکروپایل یا ریزشمع می‌باشد.
با توجه به پیشینه و تجارب موفق و متعدد قبلی، شرکت طرح و ساخت آساکاو یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه مشاوره، طراحی، اجرا و نظارت روش میکروپایل یا ریزشمع در سراسر کشور می‌باشد. همچنین با توجه به توضیح کامل اجرای روش میکروپایل که در ادامه ذکر شده است، این شرکت قادر به تولید و فروش لوله میکروپایل (لوله پرفوریت، لوله سوراخکاری شده، لوله مشبک، کیسینگ میکروپایل یا لوله به صورت پیشرو و یا ساده) که جزو اصلی ترین مصالح در روش میکروپایل است، می‌باشد.
تاریخچه میکروپایل
پس از جنگ جهانی دوم، اروپا با حجم عظیمی از ساختمان های تخریب شده و در معرض تخریب روبرو شد.در این دوره و پس از گذر از جنگ جهانی دوم، اجرای یک روش بهسازی، که علاوه بر کارایی در ساختمان های تخریب شده و قابلیت اجرا داشتن، سریع و اقتصادی نیز باشد به شدت ضروری بود. در چنین شرایطی ابداع میکروپایل ها توسط یک پیمانکار ایتالیایی شکل گرفت. دو دهه بعد، این تکنولوژی در آمریکا معرفی شد و استفاده از آن در دهه 1980 میلادی به رشد قابل توجهی رسید و امروزه دامنه کاربرد ان بسیار گسترش یافته است.
کاربردهای میکروپایل
دامنه کاربرد میکروپایل‌ها در سال‌های اخیر گسترش فراوانی داشته است. اجرای میکروپایل به طور کلی در دو بخش مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- تقویت سازه‌ای (Structural Support)
- بهسازی و بهبود خواص مکانیکی خاک (In-Situ Reinforcement)
درحال حاضر در ایران میکروپایل ها علاوه بر دو بخش اصلی دربخش های زیر نیز استفاده می شوند:
- زیر پی ساختمان‌ها به عنوان المان باربر
- ترمیم پی ساختمان‌های قدیمی
- در زیر پی روسازه‌ها (کوله پل‌ها، مخازن نفت و گاز و …) به عنوان المان باربر
- بهسازی خاک و افزایش پارامترهای مقاومتی و رفتاری آن
- بهسازی خاک و مقابله با پدیده روانگرایی
- حفاظت شیمیایی از بخش های مدفون سازه ها
- جلوگیری از لرزش در پل ها و سایر سازه های در معرص نیروهای دینامیکی
- مقابله با نیروهای ناشی از زلزله و باد
- افزایش ظرفیت باربری فشاری و جانبی
- تامین باربری کششی و …
برای اشنایی بیشتر، در چارت زیر دامنه کاربرد میکروپایل به صورت تصویری شرح داده شده است.
روش طراحی میکروپایل
اصول محاسبات مهندسي ميكروپايل تابع نوع كاربري ميكروپايل و به تبع آن نحوه رفتار آن مي‌باشد. در شرايطي كه ميكروپايل‌ها با هدف تحكيم و بهسازي بستر پي سازه‌ها و کنترل نشست مورد استفاده قرار مي‌گيرند، محاسبات فني ميكروپايل مشابه با محاسبه شمع‌هاي متداول است. اين محاسبات مبتني بر سه بخش طرح سازه‌اي (Structural Design)، طرح ژئوتكنيك (Geotechnical Design) و كنترل برش پانج (Cone Shear) مي‌باشد.
متدهای طراحی میکروپایل
در طرح سازه‌اي، ظرفيت باربري المان‌هاي ميكروپايل مشتمل بر جدار فولادي، آرماتور تسليح (یا راد مربوطه) و دوغاب سيمان محاسبه مي‌شود كه اين ظرفيت مي‌بايست با ضريب اطمينان مناسبي، بالاتر از بار وارده به ميكروپايل باشد.
در طرح ژئوتكنيكي، مقاومت اصطكاكي جداره ميكروپايل با خاك اطراف محاسبه مي‌گردد كه مي‌بايست اين مقاومت اصطكاكي با ضريب اطمينان مناسبي، بالاتر از بار وارده باشد تا امكان جدايي ميكروپايل از خاك قبل از وقوع تسليم عوامل مسلح كننده ميسر نگردد. در این طرح همچنین میزان اتکای میکروپایل به نوک و محاسبات مربوط به ظرفیت باربری نوک مدنظر قرار می‌گیرد.
در گام نهايي طرح، باتوجه به اين امر كه ميكروپايل‌ها داراي بار متمركز زياد و قطر كوچك بوده و برش پانج با توجه به سربارهاي وارده محتمل مي‌باشد، كنترل مقاومت در برابر برش پانچ كه منتهي به ارائه طرح فلنج مناسب مي‌گردد، انجام مي‌شود. همچنین در این مرحله لازم است تمهیدات لازم درخصوص مقابله با خوردگی و پیش‌بینی خوردگی المان‌های فولادی و تزریق صورت پذیرد.
مرجع اصلی طراحی و اجرای میکروپایل ها استاندارد FHWA می باشد.
رویکرد طراحی میکروپایل میتواند بر مبنای یکی از روش های SLD یا LFD باشد. همچنین در تمامی روش‌های طراحی بابت عدم قطعیت در خصوص بارها و مقاومت مصالح سازه‌ای و ژئوتکنیکی (به دلیل طبیعت تصادفی و غیرقابل پیش‌بینی) یک سری ضرایب ایمنی اعمال میشود که بر اساس دستورالعمل FHWA ارائه می‌گردد.
متخصصین شرکت طرح و ساخت آساکاو به منظور طراحی میکروپایل در پروژه های مختلف ضمن بهره گیری از دانش فنی و کنترل محاسبات بصورت دستی، نسبت به بکارگیری نرم افزارهای مهندسی سازه و ژئوتکنیک اقدام می نمایند. اهم نرم افزارهای قابل استفاده در طراحی میکروپایل مطابق تصویر زیر است.
مراحل اجرای میکروپایل
در هر پروژه عمرانی در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت، پتروشیمی، گاز، راه و راه‌آهن، برق، فولاد و ساختمان، پس از اجرای پروژه و در حال بهره‌برداری با تغییر شرایط و یا ضعف دراز مدت خاک، ممکن است معضلات نشست، بروز ترک و حتی تخریب سازه به وقوع بپیوندد.
مسلما روش‌هایی مانند تخریب کل سازه و ساخت دوباره ساختمان‌ها و تاسیسات از نظر اقتصادی و زمانی مقرون به صرفه نبوده و باید از روش‌های جدید بهسازی خاک و کنترل نشست از جمله اجرای میکروپایل یا ریزشمع استفاده کرد. روش میکروپایل مشتمل بر چهار مرحله حفاری، لوله کوبی، تزریق، تسلیح و نصب فلنج می‌باشد.
شرکت طرح و ساخت آساکاو با در اختیار داشتن تجهیزات و ماشین‌آلات به روز و متخصصین و کارشناسان کارآزموده و با تجربه، یکی از شرکت‌های مجری میکروپایل در کشور می‌باشد که بر اساس استانداردهای روز دنیا مراحل اجرای میکروپایل را مطابق زیر در پروژه‌های خود به کار گرفته است.
حفاری
به منظور ایجاد کمترین حساسیت در فونداسیون سازه‌های قدیمی و همچنین به دلیل وجود کف سازی و یا لایه‌های سنگی از روش کوبش لوله‌ها نمی‌توان استفاده کرد و به مقدار عمق طراحی شده میکروپایل باید عملیات حفاری انجام شود. در صورت گذر از لایه سنگی میتوان از کوبش لوله میکروپایل تا رسیدن به عمق موردنظر استفاده کرد. لوله‌کوبی نیز به این صورت انجام میشود که در ابتدا لوله پیشرو (نوک تیز) در نقطه مورد نظر کوبیده میشود و سپس لوله بعدی به انتهای لوله اول متصل م‌گردد و بدین منوال این روند تا رسیدن به عمق موردنظر ادامه می‌یابد
تزریق سیمان
پس از انجام مرحله لوله‌گذاری به روش لوله‌کوبی یا حفاری، تزریق سیمان انجام میشود. دوغاب سیمان به صورت پرفشار از طریق جداره مشبک لوله میکروپایل به داخل خاک تزریق میشود. تزریق سیمان در خاک باعث بهبود خواص مقاومتی و مکانیکی خاک شده و به کاهش نشست کمک می‌کند.
تسلیح و نصب فلنج
بعد از انجام مرحله تزریق سیمان، مرحله نصب میلگرد تسلیح انجام میشود. بر اساس طراحی انجام شده با توجه به شرایط موجود و نیاز پروژه، در صورتی که میکروپایل‌ها به صورت تحکیمی نباشند، نیازی به نصب میلگرد تسلیح نمی‌باشد و تزریق تحکیمی کافی است. پس از نصب میلگرد نیز به منظور ایجاد اتصال کامل بین میکروپایل و بتن فونداسیون صفحه بیش پلیت به آرماتور تسلیح پیچ و یا جوش میشود.
شرکت ما از شرکت‌های پیشرو در استفاده از میکروپایل در بهسازی جاده‌ها، کنترل زمین لغزش، کنترل نشست خطوط ریلی کوهستانی، جلوگیری از فرسایش و سقوط دکل‌های انتقال نیرو و کنترل نشست و بهسازی خاک در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی می‌باشد. جهت اطلاع بیشتر به بخش پروژه ها رجوع نمایید.
تولید و فروش لوله میکروپایل
با توجه به اینکه اصلی‌ترین و مهمترین مصالح در اجرای بهسازی خاک به روش میکروپایل، لوله‌های مشبک به شمار می‌روند، شرکت مهندسی آساکو با افتخار بزرگترین تولیدکننده لوله میکروپایل در کشور می‌باشد. دارا بودن تجهیزات به روز، متخصصین با تجربه و کارخانه تولیدی وسیع باعث شده این شرکت در تولید لوله‌های میکروپایل در کشور سرآمد شناخته شود.
عوامل موثر در انتخاب میکروپایل ها
در انتخاب میکروپایل ها شرایط فیزیکی, شرایط زیرزمینی و شرایط محیطی حائز اهمیت هستند.
شرایط فیزیکی: برای استفاده از میکروپایل ها باید به محدویت های دسترسی علی الخصوص در نواحی دورافتاده, توجه داشت و تمام موانع و محدودیت ها را از قبل سنجید.علاوه بر محدودیت دسترسی نزدیکی به ساختمان های موجود و محدودیت سقف را نیز باید در نظر داشته باشیم.
شرایط زیرزمینی: وجود خاک های دستی و شرایط زمین شناسی در انتخاب میکروپایل ها موثر است.
شرایط محیطی: علاوه بر شرایط زمین و محدودیت های دسترسی فاکتور مهم دیگری که در انتخاب میکروپایل ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است, میزان حساسیت محیط به لرزش و صدا,الودگی خاک و سازگاری با سازه های موجود می باشد.
آزمایشات بارگذاری میکروپایل
یکی از مراحل مهم و اساسی در اجرای پروژه‌های ریزشمع، به منظور بررسی رسیدن به اهداف و اجرای صحیح میکروپایل، نظارت بر چگونگی اجرای پروژه، کنترل کیفی و ارزیابی صحت فرضیات طراحی می‌باشد. این امر با آزمایش تست میکروپایل یا آزمایش بارگذاری ریزشمع انجام می شود.
انواع روش‌های آزمایش و تست میکروپایل‌ها
آزمایش های مختلفی برای کنترل، طراحی و اجرای میکرو پایل‌ها انجام میشود که از آن‌ها میتوان به:
- آزمایش بارگذاری فشاری میکروپایل ها
- آزمایش بارگذاری کششی میکروپایل ها
- آزمایش بارگذاری جانبی میکروپایل ها
اشاره کرد.
کنترل کیفیت میکروپایل ها
به منظور حصول اطمینان از اینکه میکروپایل های طراحی شده، توانایی تحمل باری که مدنظر است، با ضریب اطمینان بالا در طول عمر خود را دارا می باشند یا خیر، ازمایش بارگذاری صحرایی روی میکروپایل ها انجام می شود.
آزمایشات
هدف از انجام ازمایشات کنترل کیفیت, رسیدن به یک بار ماکزیمم ,جابجایی محوری و آستانه خزش از پیش تعیین شده است.این ازمایشات در چهار مرحله انجام میشود:
- آزمایش نهایی: بارگذاری تا ایجاد گسیختگی بین خاک و دوغاب ادامه می یابد.
- آزمایش تائید: به منظور کنترل روش طراحی شده برای اجرا و قابلیت تامین مقاوت از پیش تعیین شده انجام می شود.
- آزمایش اثبات: معمولا روی 5% از میکروپایل ها، به صورت افزایش بار مرحله ای تا زمان رسیدن به درصدی از بار پیش بینی شده در طراحی انجام میشود.
آزمایش خزش: به منظور اندازه گیری میزان جابجایی در بار ثابت و فواصل زمانی مشخص انجام می شود. باید توجه داشته باشیم که ماکزیمم تغییر مکان در هر مرحله 2میلیمتر است و بیشتر از آن قابل پذیرش نیست.
تماس با ما
در صورت نیاز به مشاوره و کسب اطلاعات موردنیاز در خصوص خدمات شرکت، می‌توانید از طریق بخش تماس با ما با کارشناسان ما در این زمینه ارتباط برقرار نمایید. ما آمادگی داریم تا در کوتاه‌ترین زمان ممکن ضمن پاسخ‌گویی به سوالات شما نسبت به ارائه خدمات در حوزه بهسازی خاک اقدام نماییم.
ارتباط با ما
ارتباط با آساکاو
جهت ارتباط با کارشناسان فرم زیر را تکمیل نمایید
- 031-32730183 الی 87 (5 خط)
- info@asa-eng.com
- شنبه تا چهارشنبه: 8 الی 17 پنج‌شنبه: 8 الی 13