ریزشمع / Micropile

ریزشمع (میکروپایل) کنترل کننده نشست و ظرفیت باربری فنداسیون

به شمع هایی که قطر کمتر از 30 سانتیمتر دارند و از طریق تسلیح فولادی و تزریق به دست می آیند، ریز شمع می گویند. همچنین از آن تحت عنوان شمع ریشه، مینی شمع، شمع پین، شمع سوزنی و میکروپایل نیز یاد می کنند. از شمع های ریشه به منظور انتقال دادن بار به لایه های زیرین فونداسیون ها و نیز تقویت آنها استفاده می شود.
در این مطلب درباره ریزشمع  و نقش اش در کنترل نشست فونداسیون و ظرفیت باربری آن، اطلاعات جامعی را در اختیار شما قرار خواهیم داد. با ما همراه باشید.

 

 

ویژگی های ریزشمع

 

از قدیم الایام در نظر گرفتن نوع لایه های خاک و نیز تقویت، کنترل ظرفیت باربری و نشست فونداسیون از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده است. از جمله روش های تقویت فونداسیون، استفاده از شمع ریشه است.

همیشه احداث نمودن پی در سازه های مختلف به ویژه زمانی که زمین محل احداث از خاک با لایه های سست تشکیل شده باشد یا استحکام باربری کمی اداشته و یا احتمال نشست پذیری آن زیاد باشد، یک مساله بوده است. همین موضوع سبب شده تا اغلب سازه های احداث شده بر روی خاک های سست، احتمال نشست داشته باشند.

طبق تعریفی که آیین نامه FHWA از ریزشمع ارائه نموده است، ریزشمع عبارت است از:

 شمعی که دارای قطر کوچک (تا قطر 40 سانتی متر) بوده و به حالت درجا در محل سازه مورد استفاده قرار می گیرد. میکروپایل ها عمدتا به شکل مسلح اجرا می شوند، بدین شکل که ابتدا حفاری تا عمق مورد نظر صورت گرفته، بعد از این مرحله المان مسلح کننده نصب می گردد. در نهایت دوغاب به محل مورد نظر تزریق می شود.

 

 

طراحی شمع ریشه و مزایای آن

ریزشمع ها بارهای قائم فشاری- کششی و افقی را تحمل می کنند. طراحی آنها مطابق با اندرکنش خاک و نیز اصطکاک جداره است. در روش مذکور به سبب  وجود کوچک بودن سطح  مقطع ریزشمع، به مقاومت نوک توجه چندانی نمی شود. 
از جمله مزایای این روش اجراشدن در هر شرایطی هست و نوع خاک نیز اهمیت نداشته و در تمامی خاک ها قابل استفاده است. ریزشمع به سهولت در زوایای مختلف قابل اجراست. شایان ذکر است که به نمونه افقی آن انکر می گویند که از آن برای پایدارسازی دیواره ها می توان استفاده کرد. از دیگر مزایای آن به:
-  سرعت اجرای بالا
-  نیاز به تجهیزات کمتر در مقایسه با تجهیزات پیش ساخته یا ساخت شمع در محل
- عدم نیاز به تخصص خاص برای استفاده از تجهیزات
- امکان استفاده در پروژه های باز
- قابلیت افزایش ظرفیت باربری پی های موجود به دلیل انعطاف پذیری بالا
- امکان استفاده در محیط های شهری به دلیل آلودگی صوتی کم
- تست های کنترل کیفیت آسان

برای اولین بار از ریز شمع یا ساخت شمع ریشه برای تعمیر پایه ها و ساختمان های موجود استفاده شد. سپس با توسعه تجهیزات حفاری و استفاده از دوغاب، کاربرد آنها گسترده تر شد.

دو رویکر اصلی برای بهسازی زمین وجود دارد:

1.  استفاده از بلبرینگ
2. بهبود ویژگی های مقاومت خاک توسط مواد مختلف که یکی از آنها ریزشمع است.

 

 

مراحل اجرای ریزشمع

 

مراحل اجرای ریزشمع شامل 3 مرحله:

 

- مرحله اول حفاری (کیسینگ گذاری یا لوله گذاری)
-  تزریق و تسلیح اولیه (گروت)
- و ثانویه (تقویت گروت) است که در زیر به تشریح هر یک پرداخته شده است.

 

1. مرحله اول حفاری

 

چنانچه نتوانید لوله های میکروپایل را به دلایل متفاوت همچون؛ بتن مگر و وجود کف سازی لایه های متراکم خاک بکوبید، باید به انجام عملیات حفاری بپردازید. انجام عملیات حفاری، به شیوه های متفاوت همچون؛ 
- حفاری دورانی (Rotary) 
- یا حفاری دورانی - ضربه ای (D.T.H)
 انجام می شود. در این مرحله تا عمقی که امکان کوبش باشد، حفاری تداوم می یابد.

 

2. انجام تزریق

 

انجام عملیات تزریق دوغاب سیمان، به دقت در قسمت ساخت و تزریق دوغاب انجام می شود. کلیه دستگاه هایی که برای تزریق استفاده می شوند از سه بخش:
- میکسر اولیه
- میکسر ثانویه 
- و پمپ تزریق 
تشکیل می شوند. در میکسر اولیه، اختلاط به شیوه دستگاه چرخش سریع آب  و  نیز در میکسر ثانویه از نوع پره ای انجام می گردد. جهت تهیه دوغاب تزریق، از همزن های میکسر اولیه استفاده می شود. بدین شکل که در آغاز مقداری آب در میکسر می ریزند و بعد به تناسب نسبت آب به سیمان، کم کم سیمان را به آن اضافه می کنند.
برای همزدن دوغاب سیمان، حداقل به 30 ثانیه زمان نیاز هست. بعد از آماده سازی دوغاب، به منظور نگهداری آن، دوغاب را داخل همزن ثانویه میریزند. بعد از این مرحله از طریق پمپ های تزریق مخصوص، عملیات تزریق انجام می شود.

 

3. فشار تزریق

 

با درنظر گرفتن شرایط پروژه، شیوه اجرا و مطابقت با آیین نامه های تهیه و طراحی شمع ریشه، می توان این مرحله را اینگونه توضیح داد که:
- شرایط تزریق اولیه در رده A 
- و تزریق ثانویه در کلاس B و C
 قرار خواهد گرفت. انجام این مرحله به تدریج  و به میزان 1 مگاپاسکال (10 بار) در عمق های متفاوت، براساس جنس زمین و نیز شرایط ژئوتکنیکی محدود خواهد شد و به این دو عامل وابستگی تام دارد.

 

4. انجام تسلیح و نصب کردن فلنج

 

گام آخر در زمینه اجراسازی شمع ریشه، انجام عملیات قراردهی آرماتور تسلیح است. بعد از آن نصب فلنج  چنانچه مورد نیاز باشد انجام خواهد شد. شایان ذکر است که قبل از گیرش سیمان، آرماتور تسلیح باید داخل گمانه نصب گردد.

 فلنج به دو منظور در داخل بتن فونداسیون مورد استفاده قرار می گیرد:

1. اتصال بین ریزشمع و بتن فونداسیون به شکل کامل و بی نقص
2. ممانعت از برش پانچ سر میکروپایل
بر این اساس طی آخرین مرحله، فلنج به آرماتور تسلیح ریزشمع اتصال می یابد.

 

 

کاربردهای مینی شمع

 

1. سبب می شوند نشست کاهش پیدا کند
2. ظرفیت باربری را افزایش می دهند
3. موجب باربری کششی می گردند
4. باربری جانبی را افزایش می دهند
5. سبب می شوند شیب ها پایدار بمانند
6. با استفاده از آنها می توان دیواره های نگهبان ساخت
7. مقاومت توده خاک ( به ویژه در پل سازی) را افزایش می دهند 

 

کاربرد مینی شمع ها در فونداسیون سازه 

 

1. نشست فونداسیون را کنترل می کنند
2. سبب می شوند باربری فونداسیون کنترل گردد
3. تعمیر کردن فونداسیون و یا جایگزین نمودن آن توسط ریزشمع انجام می شود
4. به منظور مقاوم سازی فونداسیون به شکل لرزه ای مورد استفاده اند

 

نتیجه گیری

 

به شمع های اصطکاکی که قطر آنها از 50 میلی متر تا 300 میلی متر است، ریز شمع می گویند. این ریز شمع ها در سوراخ های حفر شده در فنداسیون ساختمان پس از قرار دادن میله های که با سیمان به خوبی محکم شده اند، تزریق می گردند. 
ریز شمع ها بر اساس کاربردشان نام های متفاوتی دارند و زمان نصب با استفاده از روش های مرسوم شمع بندی در فنداسیون به عنوان عاملی برای کنترل کننده نشست و ظرفیت باربری مورد استفاده قرار می گیرند. آنها بدون جایگزین و بسیار مقرون به صرفه اند. همچنین به علت انعطاف پذیری خوب، طراحی و تنوع کاربرد،استفاده از آنها بسیار رواج دارد.