مقاوم سازی با میکروپایل ما در بسیاری از نقاط کشورمان انواع خاک های سست، پوسیده و در حال فروپاشی را داریم. ساخت و ساز در این زمین ها با مشکلاتی همراه است. هر ساله هزینه های زیادی برای اصلاح خاک و پی در زمین های سست هزینه می شود. با استفاده از روش های مقاوم سازی خاک می توان مشکلات این گونه خاک ها را برطرف کرد و در هزینه و زمان کاربرد صرفه جویی کرد. عدم آشنایی کارشناسان با این روش ها و نبود تجهیزات تخصصی باعث شده تا در ایران از روش های مقاوم سازی خاک کمتر استفاده شود.

مقاوم سازی زمین چیست؟

یکی از مشکلات در ساخت سازه ها راه حل ها و روش های مقاوم سازی خاک زیر پی می باشد. با توجه به خسارات ناشی از زلزله، نیاز به سازه ‌های بادوام ‌تر بیش از پیش ایجاد شده است. به عنوان مثال می توان به خاکریزها در خاک های نرم، دیوارهای حائل رودخانه ها که بر روی ماسه سخت ساخته شده اند و سازه های دریایی ساخته شده بر روی رسوبات سست روی گسل های قاره ای اشاره کرد. عدم آگاهی کافی در مورد رفتار خاک های حساس می تواند یکپارچگی سازه های ساخته شده بر روی آنها را تهدید کند. در این موارد مهم ترین موضوع روش های مقاوم سازی خاک است. قبل از اینکه در مورد روش های مقاوم سازی خاک بیاموزید، باید در مورد مقاوم سازی خاک بیشتر بدانید. خاک های مقاوم سازی برای بازسازی خاک کنترل شده در محل، استفاده مجدد در یک سازه ژئوتکنیکی جدید یا بهبود وضعیت ساختار موجود در نظر گرفته شده است.

هدف از مقاوم سازی خاک چیست؟

هدف مقاوم سازی زمین بهبود پارامترهای ژئوتکنیکی خاک، کاهش هزینه ها، کوتاه کردن زمان عملیاتی و افزایش عمر عملیاتی است. علاوه بر این، به دلیل تغییر خصوصیات خاک و کاهش نشست سازه ای، مقاوم سازی خاک، بهبود مقاومت برشی خاک، حذف فضای خالی بیش از حد در بافت مواد خاک و افزایش ظرفیت باربری خاک، افزایش قابلیت اطمینان در برابر لغزش برشی خاکریزها و سد های خاکی، کاهش خاک ایجاد می شود. ساختمان ها و سازه های مختلف تشکیل شده نیز در سطح آن را دارد. هر چه مقاومت خاک بیشتر باشد، عوامل طبیعی کمتر بر سازه ها تأثیر می گذارد، بنابراین هزینه تخریب و تعمیر سازه های مختلف پرداخت نمی شود. تخریب سازه های قدیمی رایج است، زیرا روش های مدرن مقاوم سازی خاک در زمان های قدیم زیاد استفاده نمی شد. اما امروزه با پیشرفت علم و فناوری، مهندسان و کارشناسان قبل از ساخت سازه های روی زمین، به روز ترین روش های مقاومت زمین را به کار می گیرند تا ساختمانی با اطمینان بیشتری بسازند.

 

کاربردی ترین روش های مقاوم سازی خاک

•     مقاوم سازی خاک  به روش میکروپایل
•     مقاوم سازی خاک به روش میخکوبی
•     مقاوم سازی خاک به روش تزریق
•     مقاوم سازی خاک به روش قراردادن شمع

اینها از مهمترین و کاربردی ترین روش هایی هستند که در مقاوم سازی خاک بسیار موثر هستند. هر یک از موارد ذکر شده دارای ویژگی مقاومتی بالایی می باشد که به طور خاص و با روش های خاص توسط مهندسان و فناوران برای ایجاد هرچه بیشتر مقاومت زمین ساخته شده است. در زیر توضیحات کاملتری در مورد موارد فوق آورده شده است که می توانید در ادامه مطلب مطالعه فرمایید.

مقاوم سازی خاک به روش میکروپایل

میکروپایل یک روش مقاوم سازی خاک است. این روش که به عنوان عنصر حامل اضافه می شود با تزریق دوغاب سیمان باعث افزایش مقاومت زمین می شود و در عین حال خواص مکانیکی زمین را نیز بهبود می بخشد. میکروپایل ها شمع هایی با قطر کمتر از 30 سانتی متر هستند که پس از حفاری گمانه با ضربه زدن به محفظه و سپس وارد کردن میلگرد فولادی به محل تزریق می شوند. مزایای روش میکروپایل؛ جلوگیری از ریزش زمین، افزایش ظرفیت باربری و سختی خاک، ایجاد تراکم، سرعت کار بالا و بازده اقتصادی.

میکروپایل چیست؟

لطفا توجه داشته باشید که نام دیگر میکروپایل شمع کوچک است. میکروپایل (ریز شمع) یکی از راه های بهبود گود برداری است و مزایای زیادی دارد. به خاطر داشته باشید که زمینی که در آن کار ساختمانی انجام می شود همیشه ایده آل نیست و می تواند بسیار مرطوب بوده و فروکش کند. سکونتگاه ها و خاک های مرطوب یکی از دغدغه های اصلی مهندسان عمران است. ساخت و ساز در این خاک ها مخاطره آمیز، بسیار دشوار و مشکل ساز است. اجرای بسیار آسان نسبت به سایر روش ها امکان اجرای میکرو مونتاژها امکان اجرا بر روی چندین سطح کاری مختلف و امکان انجام تمام مراحل ساخت به صورت متوالی در یک زمان جز امکانات بسیار سریع این روش می باشد. مزیت دیگر عدم نیاز به تهیه تجهیزات نسبت به سایر روش ها و عدم اتلاف وقت قبل از شروع به کار می باشد.

مهندس چه راهکاری و چه اقداماتی برای رفع این مشکل انجام داده است؟

شایان ذکر است یکی از بهترین روش ها روش میکروپایل (ریز شمع) می باشد. با این روش ممکن است لازم باشد شمع را با فولاد تقویت کرد و در صورت نیاز دوغاب سیمان را در کنار شمع تزریق کرد. همانطور که قبلا ذکر شد، این روش برای بهسازی ساختمان ها و زمین بسیار مهم است. حال ممکن است سوالات زیر در ذهنمان باشد:

روش میکروپایل چگونه بر بهبود خاک و عملکرد آن تأثیر می گذارد؟

برای پاسخ به این سوال از دو نکته بسیار مهم استفاده می کنم. 1) روش شمع نازک ظرفیت باربری خاک را افزایش می دهد. 2) این روش باعث بهبود خواص مکانیکی خاک می شود. (خواص مکانیکی خاک شامل چسبندگی، سختی و فشردگی می باشد)

کاربرد قانون میکروپایل کجاست و چه اهمیتی در بهسازی زمین دارد؟

یکی از مواردی که باید در هنگام شروع یک پروژه در نظر گرفت، ویژگی های مهندسی زمین پروژه است. مرحله بعدی بررسی روانگرایی و روانگرایی احتمالی محل پروژه در صورت وقوع زلزله است. اهمیت انجام این کار برای جلوگیری از فرونشست در سطح است. وقوع چنین اتفاقی خطرات زیادی را به دنبال دارد. میکروپایل یکی از پرکاربرد ترین روش ها برای این منظور است. با این روش، روان‌گرایی عموماً در عمق 10 متری زمین خطرناک است و در اعماق بالای 10 متر، اثرات روان‌گرایی کاهش می‌یابد. به عبارت دیگر دو روش برای مواجهه با خاک سست با ظرفیت باربری کم و ظرفیت رسوب گذاری بالا، روانگرایی، خاک دستی و خاک وجود دارد که برای مهندسین زمین مشکل ساز است. الف) استفاده از عناصر باربر در خاک ب) بهبود و اصلاح خواص فیزیکی و مکانیکی توده خاک هر یک از روش های فوق دارای روش ها و مشخصات خاص خود می باشد که طی سالیان متمادی توسعه یافته است. برخی از فناوری های نوآورانه نیز ترکیبی از دو دسته فوق هستند که دارای مزایایی از هر دو دسته هستند. در آن می توان به استفاده از میکروترک با تزریق دوغاب سیمان اشاره کرد. برای پاسخ به این سوال باید درک کاملی از این روش بسیار مفید داشته باشید اما به طور خلاصه می توانید به اپلیکیشن اشاره کنید. 1) این روش می تواند فونداسیون قدیمی ساختمان را بهبود بخشد. 2) فونداسیون آسیب دیده توسط عوامل مختلف قابل تعمیر است. 3) از این روش اغلب می توان برای ساخت دیوارهای حائل (حفاظ) استفاده کرد. 4) فرونشست زمین می تواند به اندازه کافی توسط قانون اقلیم خرد کنترل شود.  

میکروپایل چگونه پیاده سازی می شود؟

پیاده سازی روش میکروپایل شامل چندین مرحله اساسی است که می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1) حفاری 2) لوله کوبی 3) تزریق 4) مسلح (تسلیح )  

حفاری:

این قطعه اولین مرحله در روش میکروپایل است و در توضیحات آن لازم است در صورت نیاز از این مرحله استفاده شود و قبل از لوله کشی در صورت نیاز سوراخ شود.

لوله گذاری:

پس از انجام عملیات گودبرداری باید یک لوله شمع کوچک به قسمت های داده شده لوله شود. این کار باید توسط دستگاه خاصی انجام شود و عملیات لوله کشی به گونه ای انجام شود که از مقدار مشخصی پایین نیاید. (دستیابی به خاک سخت)  

تزریق:

در این مرحله لازم است دوغاب سیمان تزریق شود. این عمل باعث افزایش چسبندگی بین دیوار شمع و زمین و بهبود خواص مکانیکی خاک (چسبندگی، سختی، تراکم پذیری) می شود. در این قسمت نسبت آب به سیمان بسیار مهم است و این نسبت باید بین نیم تا 1.5 باشد. (0.5 تا 1.5)   مشخصات تزریق به شرح زیر است: 1) فشار تزریق: یکی از موارد مهم تزریق است که ممکن است بسته به خاک (خاک) و ویژگی های ژئو مهندسی منطقه متفاوت باشد. 2) مقدار سیمان مصرفی برای تزریق: بسته به بار و مقدار آن، میزان سیمان مصرفی برای تزریق متفاوت خواهد بود و ممکن است بیشتر یا کمتر از مقدار مورد نظر باشد. 3) نوع سیمان مورد استفاده در این روش. 4) نوع و مقدار آب مصرفی. (توجه داشته باشید که در این قسمت از آب زلال استفاده شود و آب کثیف نشود) مسلح: مرحله نهایی در اجرای میکروپایل آماده سازی است (در صورت نیاز انجام می شود). همانطور که مشخص است، این کار باید قبل از سفت شدن سیمان انجام شود.

مزایای میکروپایل

یکی از مزایای روش میکروپایل این است که شمع می تواند بارهای محوری و جانبی خوبی را تحمل کند و در هر زاویه ای زاویه دار باشد. با همان ماشین ها و تجهیزاتی که داریم، میکروپایل را می توان هم به صورت عمودی و هم به صورت مورب اجرا کرد.

مزیت دیگر روش میکروپایل این است: 1) این روش ممکن است یکی از روش های مقرون به صرفه تر و نسبتاً ارزان تر بهسازی زمین باشد. 2) روش شمع ریز نیاز به ماشین آلات زیادی ندارد و برای استفاده در پروژه های شهری بسیار مفید است. 3) روش میکروپایل برای خاک سبک و خاک سست بسیار مناسب است و عملکرد آن بهبود می یابد. 4) روش شمع ریز نیازی به تخریب ندارد. 5) این روش میزان مصرف فولاد، سیمان و مواد را کاهش می دهد. 6) با این روش زدن یک شمع کوچک باعث استحکام خاک می شود. 7) استفاده از این روش در مجاورت آب های زیرزمینی آسان است. 8) می توانید تکیه گاه فونداسیون را به روش شمع های کوچک کنترل کنید. 9) روش میکروپایل سریعتر از سایر روشهای بهسازی ساختمان و زمین است. 10) به دلیل قطر کم، زباله کمتری نسبت به شمع‌های کوبه‌ای سنتی تولید می‌کند و به راحتی می‌تواند با متمرکز کردن یا اعمال حفره‌های سطحی مستقیم، از دست دادن آبشستگی روی زمین را کنترل کند. 11) استفاده در محیط های شهری سنتی و بخش های صنعتی می تواند از آسیب به سازه ها و سایر تجهیزات حساس جلوگیری کند.  

هزینه استفاده از روش میکروپایل:

هزینه های اجرای میکروپایل به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله:

•     تعداد
•     نوع زمین و خاک
•     عمق نفوذ
•     ماشین آلات و مواد مصرفی و ...

لازم به ذکر است که هر چه زمین سخت تر و نفوذ آن سخت تر باشد، هزینه این روش بیشتر می شود. یک عامل بسیار مهم در تعیین هزینه میکروپایل تعداد شمع های استفاده شده است. این با افزایش هزینه افزایش می یابد.

یک نکته بسیار مهم در روش میکروپایل:

برای اینکه ببینید میکروپایل به درستی کار می کند یا خیر، باید از یک تست ویژه استفاده کنید. به این آزمایشات می گویند: 1) آزمایش بار فشاری 2) آزمایش بار کششی 3) تست بار جانبی  

تست بار فشاری:

این مطالعه مستلزم آن است که حداقل 28 روز از تزریق میکروپایل گذشته باشد. این روش از جک با استفاده از بار فشاری انجام می شود. این بار فشاری در محدوده رسیدن به دو بار از بارهای مورد نظر اعمال می شود. ابتدا باید با فشار به بار طراحی رسید و بار دوم به بار نهایی رسید. اینها باید اعمال شوند. اعمال بار فشاری به شمع باعث شکستگی یا جابجایی نا مرغوب می شود. توجه داشته باشید که این آزمون به صورت مرحله ای اجرا می شود. هر پله 3 تن بار دارد و باید به مدت 5 دقیقه در یک شمع کوچک قرار داده شود و میزان نشستن به دست آمده از هر پله باید خوانده شود تا ببینیم که آیا از مقدار مجاز نشستن بیشتر است یا خیر. علاوه بر کنفرانس، میزان جابجایی را نیز باید سنجید زیرا میزان کنفرانس باید مشخص شود تا از حد مجاز فراتر نرود. سخنان پایانی: لازم به ذکر است که می توان از انواع تکنیک های مهندسی در عملیات ساختمانی و بهسازی زمین استفاده کرد. در این مقاله به طور خلاصه روش میکروپایل (ریز شمع) توضیح داده شده است. شایان ذکر است بسته به تقاضا و نیاز می توان از سایر روش های موجود استفاده کرد اما روش میکروپایل (ریز شمع) برای خاک های سست بسیار مفید است. طراحی این شمع ها به این صورت باید با دقت انجام شود تا بتوانند ظرفیت بار مورد نیاز را حمل کنند. دقت اجرا نیز بسیار مهم است و باید توسط مهندسان طراح و متخصصان متخصص طراحی و اجرا شود تا میزان خطا به حداقل برسد.