میکروپایل (Micropile)

 

به منظور مقابله با خاک‌های مسئله‌دار دو رویکرد کلی وجود دارد.

1- استفاده از المان‌های خارجی جهت باربری

2- بهسازی و تغییر پارامترهای مقاومتی خاک

روش میکروپایل از جمله روش‌هایی است که در گروه اول جای می‌گیرد. قطر شمع‌های مورد استفاده در این روش بسیار کم (150 تا 250 میلی‌متر) می‌باشد. مکانیزم انتقال بار در این نوع از شمع‌ها به دلیل قطر اندکشان، اصطکاکی است.

این روش اولین بار در دهه پنجاه میلادی مورد استفاده قرار گرفت. زمانی‌که به دلیل آثار تخریبی ناشی از اثرات جنگ جهانی دوم، نیاز به ترمیم ساختمان‌های آسیب‌دیده احساس می‌شد. ابداع‌کننده این روش پیمانکار مشهور ایتالیایی Fondedile به همراه دکتر Fernando Lizzi بودند. این روش در سال 1962 در انگلستان، در سال 1965 در آلمان و در سال 1973 در امریکا مورد استفاده قرار گرفت.

 

روش‌های اجرای میکروپایل

روش سنتی: این روش شامل سه مرحله لوله‌گذاری، تزریق و تسلیح است که مراحل اجرای آن در شکل نشان داده شده است.

 

 

روش سنتی اجرای میکروپایل

 

 روش خود حفار- خود تزریق (Ischebeck): در این روش از میکروپایل‌های خود حفار- خود تزریق (Ischebeck ) استفاده می‌شود و مراحل سه‌گانه اجرای میکروپایل همزمان انجام می‌شوند. این امر موجب کاهش هزینه و زمان اجرای کار می‌شود. علاوه بر آن مقاومت جدار شمع در این روش به علت تزریق پرفشار دوغاب از روش سنتی بیشتر است. مراحل اجرای این روش در شکل نشان داده شده است. روش کار بدین صورت است که همزمان با انجام عملیات حفاری به روش تاپ‌هامر (Top hammer)، عملیات نصب میکروپایل و تزریق دوغاب صورت می‌گیرد.

 

 

روش اجرای میکروپایل‌های خود حفار- خود تزریق

 

کاربرد روش میکروپایل

کاربرد اولیه و اصلی میکروپایل به عنوان المان باربر است. مطالعات زیادی در این زمینه صورت پذیرفته است و روش‌های طراحی آن نیز در مراجع مختلف موجود است. اما برخلاف بخش اول، استفاده از میکروپایل‌ها با هدف بهسازی خاک موضوعی جدید است که در طی سالیان اخیر مطرح شده و مطالعات محدودی بر روی آن انجام شده است. شکل زیر کاربردهای میکروپایل در این دو حوزه را به طور خلاصه بیان می‌کند. در حال حاضر در ایران، میکروپایل‌ها در پنج بخش زیر استفاده میشوند.

  • استفاده به عنوان المان باربر در زیر پی ساختمان‌ها
  • استفاده به عنوان المان باربر برای ترمیم پی ساختمان‌های قدیمی
  • استفاده به عنوان المان باربر در زیر پی سایر روسازه‌ها (کوله پلها، مخازن نفت و گاز و...)
  • استفاده با هدف بهسازی خاک و افزایش پارامترهای مقاومتی و رفتاری آن
  • استفاده با هدف بهسازی خاک و مقابله با پدیده روانگرایی

 

 

 

استفاده از میکروپایل جهت جلوگیری از لغزش شیروانی

 

 

استفاده از میکروپایل در ساخت دیوار حائل

 

 

استفاده از میکروپایل جهت انتقال بار به لایه‌های عمیق

 

 

استفاده از میکروپایل در زیر پایه پل

 

 

استفاده از میکروپایل در زیر پایه پل‌های قدیمی جهت افزایش توان باربری

 

میکروپایل از یکسو با دارا بودن عناصر تسلیح شامل جدار ضخیم فولادي و آرماتور تسلیح، قابلیت انتقال و پخش بار به لایه‌هاي مقاوم زیرین و نیز کنترل نشست را دارد و از سوي دیگر به دلیل تزریق دوغاب سیمان، مشخصات مکانیکي خاك نظیر سختي، تراکم پذیري، ظرفیت باربري، ضریب اصطکاك و چسبندگي و غیره را بهبود مي‌بخشد. لذا میکروپایل در مقایسه با سایر روش‌ها مانند تثبیت خاك با سیمان و یا آهک، تراکم دینامیکي، استفاده از زمین مصنوع‌ها  که صرفاً خصوصیات مکانیکي خاك را تغییر مي‌دهند و یا استفاده از شمع که صرفاً به عنوان عنصر باربر عمل مي‌کند، بدلیل عملکرد مرکبش (استفاده از عناصر باربر و اصلاح خاك) داراي برتري مي‌باشد. لازم به ذکر است، به علت تزریق دوغاب سیمان و افزایش چشمگیر چسبندگي جدار میکروپایل به توده خاك و بهبود مشخصات رفتاري خاك، استفاده از میکروپایل با قطر کم و با عمق نفوذ کمتر نسبت به شمع‌هاي بتني یا فولادي قطور و عمیق، قابلیت تامین باربري لازم و کنترل نشست پي را خواهد داشت. همچنین بایستي توجه نمود که عملیات کوبش میکروپایل‌ها باعث انتقال انرژي جنبشي و ارتعاشي به توده خاك گردیده و منجر به تحکیم و تراکم توده خاکي اطراف میکروپایل خواهد شد. این امر به خصوص در خاک‌هاي دانه‌اي مشهودتر مي‌باشد. همچنین در شرایطي که به علت وجود لایه‌هاي متراکم زیرسطحي کوبش شمع‌هاي قطور مشکل یا غیر ممکن مي‌باشد، کوبش میکروپایل با قطر کوچک مي‌تواند بهترین راه حل باشد.