تعریف و توصیف میکروپایل

1- تعریف و توصیف میکروپایل
1-1- مقدمه
شمع‌ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
شمع‌های جابجا شونده (Displacement Piles)
شمع‌های جايگزین شونده (Replacement Piles).
شمع های جابجا شونده (Displacement Piles)، شمع‌هایی هستند که بوسیله کوبش یا ارتعاش در زمین اجرا می شوند، بطوریکه در حین عملیات نصب خاک-های جانبی اطراف جابجا می شوند.
شمع های جايگزين شونده (Replacement Piles) در چاه های قبلاً حفاری شده بصورت پیش ساخته یا درجا قرار می گیرند، بطوریکه در محل حفاری جايگزين خاك می شوند.
یک میکروپایل یک شمع جايگزین شونده با حفاری و تزریق دوغاب می باشد که معمولاً مسلح بوده و دارای قطر کوچک (معمولاً کمتر از 300mm) است.
همانطور که در شکل 1-1 نشان داده شده است، میکروپایل با حفاری یک گمانه، قرار گذاشتن مسلح کننده‌ها )آرماتور) و تزریق ملات ساخته می شود. میکروپایل-ها می توانند بارهای محوری و یا جانبی را تحمل کنند و می توانند جایگزین شمع‌های متداول شده و یا به عنوان جزیی از یک توده مرکب شمع- خاک، بسته به زمینه طراحی بکار رفته، در نظر گرفته شوند.[1,2,3]

شکل 1-1: مراحل اجرای میکروپایل بااستفاده از غلاف

نصب میکروپایل ها به گونه ای است که کمترین تغییرات را در سازه ها، خاک و محیط اطراف خود بوجود می آورد. همچنین در محیط‌های با دسترسی محدود و همه نوع خاک و شرایط زمین قابل اجرا است. میکروپایل ها می توانند با تجهیزات مشابه آنچه در پروژه‌های تزریق و مهار کوبی مورد استفاده قرار مي گيرد، در سطح زمین، تحت هر زاویه ای نسبت به افق نصب شوند.
بعلت حداقل سر و صدا و ارتعاش ایجاد شده در حین نصب و عدم نیاز به فضای زیاد برای نصب، میکروپایل ها اغلب برای بهسازی پی سازه‌های موجود مورد استفاده قرار می گیرند.
برای اجرای میکروپایل‌ها در شالوده‌های موجود و مورد بهره برداری، اغلب تجهیزات حفاری ویژه ای مورد نیاز است.
بیشتر بارهای اعمال شده بر شمع های درجای متداول، توسط بتن مسلح تحمل می شوند، بطوریکه افزایش ظرفیت سازه ای نیاز به افزایش سطح مقطع و سطح جانبی آن دارد. در مقایسه، ظرفیت سازه‌ای میکروپایل وابسته به ظرفیت بالای المان‌های فولادی است که اکثر بارهای اعمالی را تحمل می کنند. این المان-های فولادی حدوداً نصف حجم گمانه را اشغال می کنند. روشهای ویژه حفاری و تزریق بکاررفته در نصب میکروپایل ها، اجازه پیدایش مقادیر ظرفیت باربری بالایی را در مجموعه خاک-دوغاب، در سطح مشترک آن می دهد.
مشابه میل مهارها، دوغاب بار را از طریق اصطکاک در ناحيه پیوستگی میکروپایل از آرماتورها به خاک اطراف منتقل می کند. با توجه به قطر کوچک میکروپایل از باربری نوک میکروپایل در برابر ظرفيت باربري جانبي آن، صرف نظر می شود. مقاومت بدست آمده مخلوط خاک- دوغاب اصولا متأثر از نوع خاک و روش تزریق مثلا فشار تزریق و دبی تزریق است، همچنین چنانچه گمانه حفاری کوچک باشد، نوع روش حفاری،نیز موثراست.

1-2- پیشینیه تاریخی:
میکروپایل ها در اوائل دهه 1950 در ایتالیا بعنوان پاسخی به نیاز فنی جهت بهسازی و بازسازی ساختمانهای تاریخی و بناهای یادبود آسیب دیده در طول زمان و بخصوص در طی جنگ جهانی دوم،ابداع شدند. یک سیستم بهسازی پی-ها،مطمئن برای تحمل بارهای سازه ا ی،با کمترین جابجایی و قابل اجرا در فضاهای با دسترسی محدود و با کمترین اختلال در سازه های موجود، مورد نیاز بود.
یک پیمانکار متخصص ایتالیایی بنام Fon dedile که دكتر Fernanelo Lizzi را بعنوان مسئول فنی در خدمت داشت، روش Palo radice یا همان ریشه شمع (root pile) را برای عملیات بهسازی خاك زير پی توسعه داد.

Palo radice یک شمع تزریقی با قطر کوچک و حفاری شده و اجرا شده بصورت درجا با آرماتورگذاری سبک است. آرایش کلاسیکPalo radice برای بهسازی پی در شکل 1-2 نشان داده شده است.

شکل 1-2: آرایش كلاسيك ريشه شمع ها " root pile " براي بهسازي خاك زير پي

استفاده از شمع های ریشه‌ای در طی دهه 1950 میلادی در ایتالیا گسترش یافت. Findedile این تکنولوژی را در سال 1962 در انگلستان برای بهسازی پی چندین بنای تاریخی معرفی نمود. همچنین در سال 1965 برای طرح‌های حمل و نقل شهری آلمان بکار برده شد. بنا به دلایل حق مالکیت در آن زمان «ریشه شمع» به «ریزشمع» تغییر نام داد.
در ابتدا اکثر کاربرد میکروپایل در بهسازی سازه‌ای نواحی شهری بود. با شروع سال 1957، تقاضاهای مهندسی منجر به معرفی سیستم‌های ریشه شمع‌های مشبک (reticoli di pail radiee) شد.
این سیستم‌ها که شامل چندین میکروپایل عمودی و مایل در هم فرو رفته در یک شبکه سه بعدی می‌باشند،محصورشدگی جانبی سازه ی مرکب خاک-شمع را ایجاد می‌کنند.(شکل 1-3).

شکل1-3 : شبكه ميكروپايل هاي مشبك متداول

شبکه‌های میکروپایل مشبک برای پایدارسازی شیروانی‌ها، تسلیح دیوارهای ساحلی، حفاظت از سازه‌های مدفون و کاربردهای دیگر مسلح کردن خاک، سازه و زمین استفاده می‌شود.
در سال 1973 Fondedile کاربرد میکروپایل‌ها را در قالب تعدادی عملیات‌های اجرایی مقاوم‌سازی پی‌ها،در امریکای شمالی در نواحی نیویورک و بوستون رواج داد. تا اوسطه دهه 1980، تکنولوژی میکروپایل توسعه چندانی نیافته بود. بعد از انجام موفقیت‌آمیز تعداد زیادی پروژه بهسازی بناهای تاریخی بوسیله پیمانکاران متخصص و افزایش تقاضا برای ارائه خدمات توسط مشاوران و کارفرمایان در نواحی فرسوده شهر، تردیدهای رونق بازار میکروپایل خاتمه یافت. افزایش کارگران با دستمزد نسبتاً پایین، کمبود فولاد و نیاز به بازسازی مناطق شهری همگی بر توسعه استفاده از میکروپایل‌‌ها در اروپا تاثیر گذاشت. برعکس، وفور فولاد ارزان‌قیمت، هزینه نسبتاً بالای کارگر و نوعاً انجام پروژه‌های اصلی بزرگ در خارج از مناطق شهری باعث توسعه دیرتر و آهسته‌تر کاربرد میکروپایل در آمریکای شمالی شد. این تحولات باعث رشد آهسته میکروپایل با تکنولوژی نسبتاً پایین شد. امروزه، تقاضای فنی و اقتصادی برای ساخت در سرتاسر جهان مشابه هم بوده و این تقاضا با پرورش گسترده پیمانکاران ژئوتکنیکی با توانایی‌های طراحی و ساخت، بشدت در حال رشد می‌باشد.[1,2]1-3- انواع ميكروپايل:
ميكروپايل ها را بر اساس دو معيار طبقه بندي مي كنند:
1- فلسفه رفتار (طراحي)
2- روش تزريق (اجراء)
فلسفه رفتار، روش بکار رفته در طراحی میکروپایل را نشان می دهد. روش تزريق دوغاب، ظرفيت به هم پيوستگي خاك-دوغاب را كه عموماً اصلي ترين كنترل سازه اي روی ظرفيت ميكروپايل است، تعريف مي كند.
ميكروپايل توسط يك عبارت دو قسمتي معرفي مي شود، قسمت اول يك عدد است كه رفتار ميكروپايل را نشان مي دهد(طراحي) و قسمت دوم ، يك حرف بوده و روش تزريق دوغاب را معین می کند(اجراء).

برای مشاهده ادامه مقاله دانلود کنید