بهسازی خاک به روش میکروپایل

بهسازی خاک به روش میکروپایل
از عمده مشکلات پروژه‌های عمرانی، مواجهه با خاک‌های مسئله‌دار نظیر خاک‌های سست با قابلیت باربری کم، نشست‌پذیری زیاد، روانگرایی و خاک‌های دستی است که برای حل آن ها دو راه پیش روی مهندسین ژئوتکنیک قرار دارد:
الف: استفاده از المانهای باربر در خاک
ب: بهسازی و اصلاح خواص فیزیکی- مکانیکی توده خاک

هر یک از راه حل های فوق دارای روش های خاصی می باشند که طی سالیان متمادی توسعه فراوانی یافته اند. برخی از تکنیک های ابداعی نیزماهیتی 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 میکروپایل ها به همراه تزریق دوغاب سیمان اشاره نمود.

ریزشمع یا میکروپایل چیست؟
تکنولوژی میکروپایل در اوایل دهه ۱۹۵۰ در ایتالیا متولد شد و به مدت بیش از دو دهه بعد در آمریکا معرفی شد. خصوصاً در دهه ۱۹۸۰ یک رشد سریع در کاربرد آن به خصوص به عنوان المان نگهبان فنداسیون در کاربرد بارهای استاتیکی و لرزه‌ای، همچنین در مسلح سازی بر جای شیب‌ها و پایدار سازی گودبرداری‌ها مورد استفاده قرار گرفت .میکروپایل ها شمع هایی با قطر کمتر از ۳۰۰ میلیمتر می باشند که غالباً توسط تسلیح فولادی سبک و تزریق دوغاب سیمان با فشار بالا اجرا می گردند. بارهای اعمالی به شمع ها عمدتاً به دو صورت به زمین و لایه های عمیق تر انتقال می یابد:
۱- مقاومت نوک
۲- مقاومت اصطکاکی ایجاد شده بین المان شمع و خاک مجاور آنها
در میکروپایل ها ظرفیت باربری کف ناچیز است ولی از طرفی مقاومت اصطکاکی جداری توسط ظرفیت مقاومت پیوند بین دوغاب و خاک اطراف آن بسته به نوع و روش تزریق (کیفیت تزریق) بسیار بالا می رود و علاوه بر افزایش ظرفیت باربری میکروپایل ها سبب بهبود مشخصات مکانیکی خاک اطراف خود می شوند. در واقع میکروپایل ها را می توان تلفیقی از کاربرد توام دو تکنیک مورد کاربرد در پروژه های ژئوتکنیکی که تحت عنوان پی های عمیق (نیمه عمیق) و بهسازی خاک نام برده می شود، دانست.
مزایای میکروپایل:
۱- قابلیت اجرا در زمین های سست و محل های با دسترسی محدود.
۲- سرعت بالا و قابل کنترل بودن زمان اجرا و صرفه اقتصادی.
۳- امنیت بالا به لحاظ امکان کنترل مبانی طراحی و کیفیت اجرا توسط آزمایش های کنترلی درجا.
۴- کارائی و قابلیت اجرا در تمامی انواع خاک ها.
۵- قابلیت اجرا در زیر سطح زیرزمینی و محیط های دریایی.
۶- سازگاری با مسائل زیست محیطی.
۷- انعطاف پذیری در حین اجرا.
۸- قابلیت اجرا در مکان های با محدودیت ارتفاع از قبیل پارکینگ ساختمان های موجود.
۹- مناسب جهت محیط های شهری و کم وسعت به جهت حجم کم ماشین آلات.
اجرای میکروپایل:
به منظور استقرار لوله های میکروپایل (غلاف فولادی) در محل گمانه ها بسته به سختی خاک محل پروژه ممکن است از روش کوبش توسط دستگاه لوله کوب و یا حفاری و جایگذاری استفاده شود. برای این منظور در اولین قسمت عملیات لوله کوبی از لوله نوک تیز میکروپایل استفاده می شود و پس از فرورفتن لوله اول، لوله دوم و لوله های بعدی به نوبت تا دست یافتن به عمق مورد نیاز به هم متصل گردیده و کوبیده می شود. طول لوله های میکروپایل غالباً بین ۱ تا ۲ متر می باشد.
پس از اتمام لوله کوبی، تزریق دوغاب سیمان انجام می گیرد. این عملیات بوسیله مجموعه دستگاه تزریق متداول که از سه بخش میکسر اولیه، میکسر ثانویه و پمپ تزریق تشگیل گردیده صورت می گیرد. پس از اختلاط آب و سیمان و در صورت نیاز افزودنی های دیگر به نسبت مشخص دوغاب در میکسر اولیه ساخته می شود. دوغاب سیمان جهت نگهداری و انتقال آن در طی زمان به پمپ تزریق در میکسر ثانویه نگهداری می شود و در نهایت فشار لازم توسط پمپ تزریق ایجاد شده و دوغاب توسط پکرهای درون چاهی و سرچاهی از طریق جداره مشبک میکروپایل و فشار مشخص به خاک تزریق می گردد که علاوه بر ایجاد پیوستگی میان جداره میکروپایل و زمین، سبب بهبود مشخصات مکانیکی خاک اطراف نیز می گردد.
به منظور ایجاد باربری، در گام نهایی اجرای میکروپایل، عملیات نصب آرماتور تسلیح در داخل غلاف فولادی صورت می گیرد. بدیهی است که آرماتور تسلیح می بایست قبل از گیرش سیمان، در داخل گمانه نصب شود.
بمنظور ایجاد اتصال کامل بین میکروپایل و بتن شالوده و همچنین جلوگیری از برش پانچ در آخرین مرحله صفحات توزیع تنش (فلنج) به آرماتور تسلیح و لوله میکروپایل متصل می گردد.