میکرو پایل
میکروپایلها، شمعهایی با قطر کمتر از ۳۰۰ میلیمتر هستند که غالباً توسط تسلیح فولادی سبک و تزریق دوغاب سیمان با فشار بالا اجرا میشوند. بارهای اعمالی به شمعها عمدتاً به دو صورت مقاومت نوک و مقاومت اصطکاکی ایجاد شده بین المان شمع و خاک مجاور آنها به زمین و لایههای عمیقتر انتقال مییابد.
در میکروپایلها 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 میرود. علاوه بر افزایش ظرفیت باربری میکروپایلها سبب بهبود مشخصات مکانیکی خاک اطراف خود میشوند. در واقع میکروپایلها را میتوان تلفیقی از کاربرد توام دو تکنیک مورد کاربرد در پروژههای ژئوتکنیکی که تحت عنوان پیهای عمیق (نیمه عمیق) و بهسازی خاک نام برده میشود، دانست.
ویژگی میکروپایل
میکروپایلها میتوانند تحت بارهای محوری و یا جانبی قرار گیرند. همچنین میتوانند جایگزین شمعهای معمولی شده یا به عنوان جزیی از یک توده مرکب شمع خاک، بسته به شیوه طراحی بکار گرفته شوند.
نصب میکروپایلها به گونهای است که کمترین تغییرات را در سازهها، خاک و محیط اطراف خود بوجود میآورد. همچنین در محیطهای با دسترسی محدود، انواع خاکهای مختلف و شرایط گوناگون زمین قابل اجرا است. میکروپایل با تجهیزات مشابه آنچه در پروژههای تزریق و مهارکوبی مورد استفاده قرار میگیرد. در سطح زمین، تحت هر زاویهای میتوانند نصب شود. بدلیل ایجاد کمترین سر و صدا و ارتعاش در حین نصب و عدم نیاز به فضای زیاد برای اجرا، میکروپایلها اغلب برای بهسازی پی سازههای موجود مورد استفاده قرار میگیرند. برای اجرای میکروپایلها در شالودههای موجود و در دست بهره برداری، اغلب تجهیزات حفاری ویژهای مورد نیاز است.
بیشتر بارهای اعمال شده بر شمعهای درجای بتن مسلح متداول، توسط بتن تحمل میشوند. بطوری که افزایش ظرفیت سازهای مستلزم افزایش
سطح مقطع و سطح جانبی آن است. در مقایسه، ظرفیت باربری سازههای میکروپایل متکی بر ظرفیت بالای المانهای فلزی است که اکثر بارهایی اعمالی را تحمل میکنند. این المانهای فولادی حدوداً نصف حجم حفره میکروپایل را اشغال میکند. روشهای حفاری و تزریق ویژهای را میتوان برای اجرایی میکروپایلها با نیروی Bond خاک – دوغاب بالا مورد استفاده قرار داد. دوغاب بار را از طریق اصطکاک در سطح جانبی ناحیه Bond میکروپایل از خاک مسلح به خاک اطراف منتقل میکند. با توجه به قطر کوچک میکروپایل از باربری نوک میکروپایل در برابر ظرفیت باربری جانبی آن، صرفنظر میشود. مقاومت بدست آمده Bond مخلوط خاک – دوغاب در درجه اول متأثر از نوع خاک، روش تزریق بکار رفته و به خصوص فشار تزریق و دبی تزریق است. همچنین چنانچه قطر چاه حفاری کوچک باشد، روش حفاری نیز تأثیرگذار است.
طراحی میکروپایل
طراحی سازهای (بر اساس خمش)
بررسی مقاومت خشمی میکروپایل بدون در نظر گرفتن اثر تزریق دوغاب سیمان غیر منطقی مینماید. چرا که المان میکروپایل با در نظر گرفتن Casing و آرماتور مقاومت بسیار کمی در برابر لنگر ناشی از فشار خاک دارد. در صورتی که در عمل چنین نیست. برای مدل کردن خاک اصلاح شده و المانهای میکروپایل، خاک اصلاح شده به صورت بتن با مقاومت خیلی کم و میکروپایلها به صورت مسلح کنندههای قائم آن در نظر گرفته میشود. بدین ترتیب یک دیوار حائل بتن مسلح خواهیم داشت و میتوان آنرا برای خمش طراحی و کنترل کرد.
مجموعه میکروپایل و تزریق دوغاب مانند یک دیوار بتنی مسلح عمل میکند که ترکیب دوغاب و دانههای خاک به عنوان بتن و مجموعه میکروپایل و انکر درونی آن به عنوان آرماتورهای مسلح کننده دیوار تلقی میشود. این دیوار در سه نقطه توسط فنرهای موجود (Nails) مهار شده، سختی این فنرها از آزمایش حاصل شده است.
برای مدل کردن سیستم میکروپایل مشبک به عنوان پایدار کننده شیروانیهای خاکی میتوان خاک محدوده تزریق شده را به عنوان بتن با مقاومت
فشاری تک محوری خیلی کم و مجموعه غلاف و آرماتور میکروپایل را به عنوان المانهای مسلح کننده در نظر گرفت. برای دوختن این مجموعه به خاک از Nail استفاده میشود که به صورت فنرهایی با سختی معین مدل میشوند.
برای کنترل پایدارسازی ترانشهها میتوان المانهای مسلح کننده شمع و میکروپایل را به عنوان المانهایی که تنها برش تحمل میکنند (Dowel) در نظر گرفت. مقاومت برشی این المانها در تعادل نیروهای موجود در دیاگرام جسم آزاد قطاع مورد نظر در شیروانی خاکی وارد میشود.
با در نظر گرفتن عوامل هزینه، مصالح و نیروی انسانی و قرار دادن آن در کنار ایمنی و زمان اجرای عملیات و عدم ایجاد مشکل برای سایر تیمهای
مشغول در کارگاه و کم حجم و کم هزینه بودن ماشین آلات مورد نیاز، استفاده از سیستم میکروپایل مشبک به عنوان نگهدارنده ترانشه و پایدار کننده
شیروانی در مقایسه با شمعهای نگهبان، قابل توصیه و توجیه پذیر است.