■ میکروپایل بخش عمران

میکروپایل Micro pile المانهایی با قطر کوچک (کمتر از 300 میلیمتر) می باشد که غالباً با تسلیح فولادی سبک و تزریق دوغاب سیمان به کار می رود. این المانها باربر بوده و در برابر نشست مقاومت مناسبی دارند ، تزریق دوغاب سیمان سبب بهبود مشخصات مکانیکی خاک اطراف ریزشمع می گردد.

محاسن میکروپایل :

* هزینه کم: به لحاظ اقتصادی چون مصالح با حجم کم مورد استفاده قرار می گیرد هزینه های تجهیز کارگاه پائین می باشد و حجم بالای کار نیروی انسانی در زمان کوتاه سبب کاهش زمان اجرای پروژه خواهد شد.

* قابلیت اجرایی بالا: چون ابعاد و حجم ماشین آلات اجرای میکروپایل Micro pile کوچک است لذا قابلیت حمل و جابجایی بالایی در کارگاه دارند به این ترتیب امکان اجرای عملیات در چند جبهه کاری مختلف بدون ایجاد تداخل کاری فراهم می گردد. یکی از مهمترین ویژگیهای اجرایی میکروپایل Micro pile قابلیت اجرای بسیار ساده در شرایط وجود آب زیرزمینی است.

* ویژگی های فنی : میکروپایل Micro pile بدلیل برخورداری از عناصر تسلیحی همچون جدار ضخیم فولادی و آرماتور از قابلیت انتقال و پخش بار به لایه های مقاوم زیرین و نیز کنترل نشست به دلیل سختی بالای فولاد و تسلیح عمقی خاک برخوردار هستند. همچنین بدلیل تزریق دوغاب سیمان، مشخصات مکانیکی خاک نظیر سختی، تراکم پذیری، ظرفیت باربری، ضریب اصطکاک، چسبندگی و غیره بهبود می یابد. از طرفی در خاکهای دانهای، عملیات کوبش میکروپایل Micro pile باعث انتقال انرژی جنبشی و ارتعاشی به داخل توده خاک گردیده و منجر به تحکیم و تراکم توده خاکی اطراف ریزشمع می شود.

مشخصات کلی: با توجه به مطالعات ژئوتکنیک انجام شده در ساختگاه و شناسایی لایه‌های تحت‌الارضی، مشخصات ژئوتکنیکی ساختگاه پروژه تعیین می گردد. سپس با انجام تحلیل‌های روانگرایی در اعماق مختلف خاک محل، پتانسیل روانگرایی ساختگاه درصورت وقوع زلزله مورد ارزیابی قرار می گیرد. با وقوع روانگرایی و زائل شدن مقاومت برشی خاک، نشستهای بسیار بزرگی به پی سطحی ساختمان تحمیل می شود که می‌تواند منجر به آسیب‌دیدگی جدی سازه و عناصر غیرسازه‌ای بنا و نهایتاً تخریب آن گردد. از طرف دیگر در برخی از پروژه ها در بحث فنی، تأمین باربری ستونهای روی پی و انتقال بار به لایه‌های عمیق‌تر مورد نظر بوده و عامل تعیین کننده برای انتخاب طرح، گذشته از بحث های اجرایی و اقتصادی می باشد. پس در حالت کلی میکروپایل Micro pile در بعد فنی در دو رویکرد جلوگیری از وقوع روانگرایی و تأمین باربری ستونهای روی پی و انتقال بار به لایه‌های عمیق‌تر سودمند واقع می شود و به عنوان یک گزینه مطلوب توسط مهندسان ژئوتکنیک پیشنهاد می گردد.

عوامل مؤثر در طرح چیدمان میکروپایل Micro pile به طور کلی عبارتند از:

1- موقعیت پی‌ها و ستون‌ها

2- نحوه توزیع و مقدار بارهای گسترده و متمرکز

3- پارامترهای مقاومتی و ظرفیت باربری خاک

4- نفوذپذیری خاک

5- عمق ریزشمع‌ها

6- مشخصات هندسی و سازه‌ای پی سازه.

مراحل مختلف اجرای عملیات میکروپایل

Micro pile : 1- لوله کوبی: لوله های میکروپایل Micro pile در محل های مشخص شده و توسط دستگاههای لوله کوب(Pile Driver)کوبیده می شود.قطعه اول به صورت سرنیزه بوده و قطعات بعدی به ترتیب توسط بوشن و جوش کامل اتصال می یابند.

2- تزریق دوغاب سیمان: دوغاب تزریق در همزن های اولیه ساخته می شود ابتدا آب به میزان مورد نظر ریخته شده و سپس متناسب با نسبت آب به سیمان (WCR) مورد نیاز، سیمان به آن افزوده می شود. زمان حداقل هم زدن دوغاب سیمان، 30 ثانیه می باشد. نسبت آب به سیمان مورد استفاده با توجه به شرایط زمین بین 5/0 تا 5/1مطلوب می باشد. پس از آماده شدن دوغاب، جهت نگهداری، دوغاب در داخل همزن ثانویه ریخته شده و سپس بوسیله پمپ های تزریق مخصوص تزریق می گردد. نهایتا پس از تزریق دوغاب سیمان در داخل گمانه ها، آرماتور تسلیح نصب می شود و سپس سر میکروپایل Micro pile نصب شده و نهایتا فلنج مربوطه به آرماتور جوش داده می شود فلنج مربوطه برای جلوگیری از ایجاد برش سوراخ کننده در پی واقع بر روی میکروپایل Micro pile و ایجاد ارتباط مناسب بین میکروپایل Micro pile و پی بکار برده می شود.

عوامل موثر بر اجرای میکروپایل Micro pile :

فشار تزریق: درمراحل مختلف تزریق تحت تاثیر جنس زمین و شرایط ژئوتکنیکی متغیر باشد. حداکثر فشار باید به گونه ای باشد که سبب گسیختگی و خروج دوغاب از بتن مگر نگردد. مقدار سیمان مصرفی: باتوجه به شرایط ژئوتکنیکی و میزان باربری طراحی میکروپایل Micro pile ، مقدار سیمان برآوردی معادل هر مترطول میکروپایل Micro pile تا 80 کیلوگرم می تواند باشد.

نسبت آب به سیمان دوغاب تزریق:

نسبـت آب به سیمان در دوغــاب تـزریـق مـورد استفـــاده، بیـن 5/0 تا 5/1 در شرایط عادی و نسبت آب به سیمان دوغاب در شرایط دیگر از 67/0 تا 1 می تواند متغیر باشد. نوع سیمان مصرفی : نوع سیمان مصرفی در ملات تزریق سیمان با توجه به شرایط شیمیایی محل مورد نظر تعیین می گردد. آب مصرفی: آبی که در تهیه دوغاب تزریق بکارمی‌رود، باید تمیز و صاف بوده و دارای کلیه شرایط لازم برای آب مصرفی در ساخت بتن باشد. آب مصرفی بایستی عاری از هر نوع ماده‌ای از قبیل اسیدها، قلیا‌ها، مواد قندی، نمک‌ها و مواد آلی که منجربه 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 1 درصد، درصد سولفات کمتر از 3/0 و درصد قلیایی کمتر از 06/0 باشد. در حالت کلی آب قابل شرب جهت ساخت دوغاب مناسب می‌باشد. لوله های میکروپایل Micro pile : لوله های میکروپایل Micro pile به قطر خارجی 76 میلیمتر و قطر داخلی 68 میلیمتر می‌باشند. این لوله‌ها به وسیله بوشن و جوش به یکدیگر متصل می‌شوند و براساس طراحی قطرلوله ها متغیر می باشد .

آزمایش بارگذاری فشاری میکروپایل Micro pile :

میکروپایل Micro pile که حداقل 28 روز از زمان تزریق آنها گذشته باشد به صورت فشاری با استفاده از جک بارگذاری، بارگذاری می گردند. این آزمایش با استفاده از تیر بارگذاری صورت می‌گیرد. با توجه به مشخصات فنی و نقشه‌های اجرایی میکروپایل Micro pile ، بارگذاری در دو مورد از آزمایش ها، تا رسیدن به بار طراحی و در یک مورد تا رسیدن به بـار نهایی صورت می‌گیرد روش اجرای کلیه آزمایش های اشاره شده، مطابق استاندارد ASTM-D1143 خواهد‌بود.

آزمایش بارگذاری کششی میکروپایل Micro pile :

این آزمایش یا به صورت مستقل و یا بوسیله ریزشمع های بکار رفته به عنوان عکس العمل تیر تکیه گاهی در آزمایش فشاری انجام می شود نتیجه این آزمایش بررسی رفتار مقاومتی و تغییرشکل پذیری کششی میکروپایل Micro pile است. آزمایش بارگذاری جانبی میکروپایل Micro pile : این آزمایش جهت ارزیابی رفتار جانبی میکروپایل Micro pile انجام می گردد. مبانی محاسباتی: در شرایطی که میکروپایل Micro pile با هدف تحکیم و بهسازی بستر پی سازهها مورد استفاده قرار میگیرند، محاسبات فنی میکروپایل Micro pile مشابه با محاسبات فنی شمعهای متداول می باشد.

1 - کنترل باربری :

به طور کلی باربری در 3 بخش زیر مورد ارزیابی قرار می گیرد :

• کنترل باربری سازه ای میکروپایل Micro pile :

در طرح سازهای، ظرفیت باربری المانهای میکروپایل Micro pile مشتمل بر جدار فولادی، آرماتور تسلیح و دوغاب سیمان محاسبه میشود که این ظرفیت باید با ضریب اطمینان مناسبی، بالاتر از بار وارده به میکروپایل Micro pile باشد.

• کنترل باربری ژئوتکنیکی میکروپایل Micro pile :

در طرح ژئوتکنیکی، مقاومت اصطکاکی جداره میکروپایل Micro pile با خاک اطراف محاسبه میگردد که باید این مقاومت اصطکاکی با ضریب اطمینان مناسبی، بالاتر از بار وارده باشد تا امکان جدایی میکروپایل Micro pile از خاک قبل از وقوع تسلیم عوامل مسلح کننده میسر نگردد

• کنترل برش سوراخ کننده :

باتوجه به این امر که میکروپایل Micro pile دارای بار متمرکز زیاد و قطر کوچک بوده و برش سوراخ کننده باتوجه به سربارهای وارده محتمل میباشد، کنترل مقاومت در برابر برش سوراخ کننده که منتهی به ارائه طرح فلنج مناسب میگردد، انجام میشود.

2 - کنترل نشست:

بهترین معیار برای تخمین نشست میکروپایل Micro pile استفاده از نتایج آزمایش بارگذاری است در صورت نبود اطلاعات کافی می توان از تئوریهای الاستیک یا تحکیم نظیر شمع های معمولی استفاده نمود بررسی ریزشمع با نرم افزارهایی مانند safe انجام می شود. در این نرم افزار میکروپایل Micro pile به صورت یک فنر با سختی معادل جایگزین می شود و سپس در نرم افزار مورد آنالیز قرار می گیرد.