عوامل موثر در انتخاب ریزشمع یا میکروپایل(micro pile)

چندین عامل در انتخاب ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها برای تقویت فونداسیون سازه­ها و پایدارسازی شیروانی­ ها تاثیرگذار می­باشند:

  • ملاحظات فیزیکی

محدودیت دسترسی، مناطق دور افتاده، مجاورت شمع­های نزدیک به هم برای سازه­های موجود

  • شرایط زیرسطحی

شرایط نامناسب زمین، پتانسیل زمین برای شروع روانگرایی در طی راندن شمع­های درجا

  • شرایط محیطی

مناطق حساس به آلودگی صوتی و ارتعاش، خاک­های خطرآفرین یا آلوده

  • سازه­های موجود

محدودیت­های اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ، مسائل اقتصادی

در ادامه، توضیحات مفصل در خصوص این عوامل و چگونگی تاثیر آنها در انتخاب طراحان شرح داده شده است.

عکس 1. پروژه FH-7، جنگل بین المللی مندونیکو واقع در کالیفرنیا (پایدارسازی شیروانی)


 ملاحظات فیزیکی

تجهیزات حفاری و تزریق مورد نیاز برای اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها نسبتاً کوچک می­باشد و می­توان آنها را به فضاهایی که دسترسی به آنها مشکل لست، حمل کرد. در حالیکه نمی­توان تجهیزات اجرا و نصب شمع­های مرسوم را به این مکان­ها وارد نمود. عکس 2 اجرا و نصب ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را در شرایطی با ارتفاع سقف پائین نشان می­دهد که دلالت بر مانور پذیری تجهیزات ریزشمع (یا میکروپایل)  دارد.

 

عکس 2. نصب و اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها در ارتفاع سقف کم

ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان در فاصله چند میلیمتری از دیوارها یا فونداسیون­های موجود اجرا نمود، که این خود تامین کننده فضای باز برای سرمته و ناحیه کار ایمن می­باشد در حالیکه شمع­ها چنین قابلیتی ندارند. نصب و اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها تحت تاثیر خطوط انتقال برق بالاسری یا سایر موانع مرسوم در سیستم اجرا و نصب شمع­ها نمی­باشد. تجهیزات لازم را می­توان به بالای شیروانی­ها و فضاهای پرت و دور افتاده حمل کرد. در ضمن اگر روش­های حفر و تزریق مناسب بکار گرفته شوند، پروسه­های حفاری و تزریق در اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها هیچ آسیبی به سازه­های مجاور موجود وارد نمی­آورد و بر شرایط زمین مجاور تاثیر نمی­گذارد.

 

 

  • شرایط زیرسطحی

ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان در مناطقی با شرایط ژئونکنیکی غیر قابل پیش­بینی، متغیر و سخت مانند زمین­هایی لاشه سنگی و تخته سنگی، پر از تاسیسات مدفون و زباله­ها و پس ماندهای متفرقه و لنزهای غیر معمول از مصالح ضعیف و مستحکم اجرا و نصب نمود. رس­های نرم، ماسه ­های روان، و سطح بالای آب زیرزمینی که برای سیستم حفر میل چاه­ها مساعد نیستند، کمترین تاثیر نامساعد را بر نصب و اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها دارند. نمونه های زیادی از بکار گیری ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها در سرتاسر جهان در ساختارهای سنگ آهک کارستیک وجود دارد.

ساخت پل جدید I-78 بر روی رودخانه Delaware مثال خوبی است از استفاده ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها در شرایط سخت ژئوتکنیکی که مانع استفاده از سایر سیستم­های مرسوم می­شود.

 

  • شرایط محیطی

ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان در خاک­های آلوده و خطرآفرین اجرا نمود. قطر کوچک آنها منجر به ایجاد ضایعات و اتلاف کمتری نسبت به شمع­های درجا مرسوم می­گردد و تلفات شستگی در سطح زمین را می­توان براحتی از طریق متمرکز سازی یا استفاده از گودال­های سطحی خطی کنترل نمود. این عوامل بطور چشم­گیری، پتانسیل آلودگی سطحی و هزینه­های جابجایی را کاهش می­دهد.

مخلوط دوغاب سیمان را می­توان برای ایستادگی در برابر حمله­های شیمیایی آب­های زمینیشطحی و زیرزمینی و خاک طراحی کرد. در طرح مخلوط دوغاب سیمان یک ترکیب ویژه را می­توان برای کاهش و جلوگیری از زوال ناشی از محیط­های اسیدی و خورنده در نظر گرفت. برای مثال، در بارسلونای اسپانیا (Bachy , 1992) یک “غربال” ریزشمعی، از نصب ریزشمع (یا میکروپایل) ­های همپوشانی شده در مجاورت یک دیوار دیافراگمی بتنی موجود مربوط به یک پارکینگ زیرزمینی ساخته شد. دیوار موجود به لحاظ فیزیکی بخاطر حملات شدید آب منطقه (کلراید، سولفات­ها و میزان PH در حد 7/1) ناشی از کارخانه ذوب فلزات (شکل 1)، در حال خراب شدن بود. در نمونه­ های جمع آوری شده از دیوار دیافراگمی بعد از ساخت غربال ریزشمعی هیچ اثری از اسید کشف نشد.

ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان در مناطق و محیط­های حساس، منجمله مناطقی با ساختار طبیعی شکننده اجرا نمود. تجهیزات اجرا و نصب به بزرگی و سنگینی تجهیزات حفاری و راندن شمع­های مرسوم نمی­باشد و می­توان از آنها در مناطق باتلاقی یا سایر مناطق با خاک سطحی خیس و نرم استفاده نمود که کمترین تاثیر را بر روی محیط می­گذارد. در مناطق با دسترسی محدود تجهیزات حفاری قابل حمل و نقل بسیار استفاده می­گردد.

اجرای ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها سر و صدای کم (کمتر از سر و صدای رایج محیط پیرامون) و ارتعاش کمی را نسبت به تکنیک­های اجرای شمع­های مرسوم، بویژه راندن شمع­های درجا، ایجاد می­نماید. ارتعاش ناشی از راندن شمع بر خاک تاثیر گذاشته و می­تواند از میان خاک عبور کرده و به سازه­های مجاور برسد. استفاده از ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها در محیط­های شهری قدیمی و محیط­های صنعتی- تولیدی، می­تواند از این پتانسیل تخریب و آسیب به سازه­ها و تجهیزات حساس مجاور جلوگیری کند. ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان در مناطقی که سفره آب آلوده­ای بر روی یک لایه مقاوم قرار گرفته است، اجرا نمود. بر خلاف شمع­های درجا که ممکن است یک کانال عمودی برای انتقال آلودگی ایجاد کنند، ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان به روشی اجرا نمود که از گسترش آلودگی سفره آب زیرین ممانعت نماید.

شکل 1. محافظت از یک دیوار دیافراگمی موجود با یک غربال ریزشمعی متقاطع با استفاده از ملات ضد اسید (Bachy, 1992)

  • تطبیق سازه­های موجود

ریزشمع (یا میکروپایل) ­ها را می­توان در داخل کلاهک دال بتنی شمع به شمع­های موجود اضافه نمود، بنابراین نیاز به افزایش ابعاد پی از بین می­رود. این موضوع موجب تامین مقاومت فشاری، کششی و خمشی اضافی وابسته به افزایش بارهای سازه­ای می­گردد. اغلب اوقات تاسیسات مجاور و یا سازه­ها مانع از افزایش ابعاد کلاهک­های شمع­های موجود می­شوند. بنابراین سیستم اجرای شمع سنتی بیش از پیش از دور خارج می­شود.