تکنولوژی ریزشمع

ریزشمع ها عناصر باربر سازه ای جهت انتقال بارهای استاتیکی و دینامیکی سازه به لایه های مقاوم زیرین زمین می باشند. بکارگیری ریزشمع‌- مینی‌پایل‌‌ (Minipile) یکی از تکنیک‌های کارآمد در این زمینه بوده که طی ساليان متمادی توسعه فراوانی يافته‌‌ است .ریزشمع به شمع‌های با قطر كوچک (كمتر از 400 میلی‌متر) اطلاق می گردد كه غالباً با تسليح فولادی سبک و تزريق دوغاب سيمان اجرا می‌شوند. ریزشمع با انتقال بارهای استاتیکی و دینامیکی سازه به لایه‌های مقاوم‌تر زمین، به عنوان يك المان باربر و مقاوم در برابر نشست عمل مي‌كند. به دلیل قطر کم ریزشمع، درصد عمده‌ی انتقال بار از طریق اصطکاک بین جدار ریزشمع و خاک انجام می‌شود و عموماً از مقاومت نوک آن صرفنظر می‌گردد.

 


مراحل اجرای ریزشمع

تاریخچه

تاريخچه ابداع ریزشمع به اوايل دهه پنجاه ميلادي، زماني كه اروپا با خيل عظيمي از ساختمان‌هاي در معرض خرابي ناشي از صدمات وارده در جنگ جهاني دوم روبرو بوده است، باز مي‌گردد. در اين دوره ابداع يك روش تقویت بستر كه علاوه بر داشتن كارايي و قابليت اجرا در ساختمان‌هاي تخريب شده، سريع و اقتصادي نيز باشد، بسيار ضروري به نظر می‌رسید كه در چنين شرايطي ابداع ریزشمع‌ توسط Fondedile پيمانكار مشهور ايتاليايي صورت پذيرفت و بدليل ويژگي‌هاي منحصر به فرد اين روش، گسترش فراواني يافت.

در آغاز، استفاده از‌ ریزشمع‌ها تنها در تقویت بستر ضعيف ساختمان‌ها متداول بوده اما رفته‌رفته و با توسعه و اجراي اين روش در كشورهاي مختلف، دامنه كاربرد آنها به ديگر عرصه‌هاي مهندسي ژئوتكنيک نظير پايدارسازي شيب‌ها، سازه‌های نگهبان و ... نيز گسترش یافت.

در حال حاضر، دستورالعمل ارائه شده توسط سازمان بزرگراه‌های آمریکا (FHWA)  به عنوان یک مرجع قابل قبول، مورد استفاده طراحان و پيمانكاران اجراي ریزشمع می‌گیرد.

دامنه‌‌ی كاربرد 

در برخي از پروژه‌ها گذشته از بحث‌هاي اجرايي و اقتصادي، تأمين باربري ستون‌هاي روي پي و انتقال بار به لايه‌هاي عميق‌تر مورد نظر بوده و بعد فنی، عامل تعيين‌كننده براي انتخاب طرح مي‌باشد. بنابراین در حالت كلي می‌توان گفت استفاده از ریزشمع در تأمين باربري ستون‌هاي روي پي و انتقال بار به لايه‌هاي عميق‌تر در اغلب موارد مقرون به صرفه بوده و به عنوان يك گزينه مطلوب توسط مهندسان ژئوتكنيك پيشنهاد مي گردد. همچنین از این روش در سالیان اخیر جهت پایدارسازی شیب‌ها و گودبرداری‌ها نیز استفاده شده است.

در صورتي‌كه هدف از اجراي ریزشمع تأمين باربري ستون‌هاي روي پي و انتقال بار به لايه‌هاي عميق‌تر باشد، طول ریزشمع متناسب با ظرفيت باربري لازم محاسبه می‌‍‌شود. در این روش، بررسي چيدمان ريزشمع‌ها در پلان، ظرفیت باربری و محاسبه عمق بهينه آنها، مهمترين عناصر طراحی مي‌باشند. بدين ترتيب نظم در چيدمان ريزشمع‌ها باعث توزيع يكنواخت عكس‌العمل تكيه‌گاهي در زير پي ساختمان گرديده و پيكرة سازه‌اي پي فوقاني نيز بر اين اساس بصورت همگن و بهينه طرح خواهد گرديد. عوامل مؤثر در طرح چيدمان ریزشمع ها به طور كلي عبارتند از:

موقعيت پي‌ها و ستون‌ها، نحوه‌ی توزيع و مقدار بارهاي گسترده و متمركز، پارامترهاي مقاومتي و ظرفيت باربري خاك، نفوذپذيري خاك، عمق ريزشمع‌ها و مشخصات هندسي و سازه‌اي پي سازه.

اگرچه اخیراً بکارگیری ریزشمع‌ها جهت پايدارسازي شيب‌ها و ساخت ديواره‌هاي نگهبان گسترش یافته است، كاربرد اصلی ریزشمع‌های با مقاومت بالا در مهندسي ژئوتكنيك، استفاده به منظور بهسازی بستر پي سازه‌ها مي‌باشد. از این رو حوزه استفاده از ریز شمع در زیر فنداسیون‌ها به دو بخش بهسازی در سازه‌های در حال ساخت و ترمیم در سازه‌های ساخته شده و مسئله دار تقسیم می‌گردد که در ذیل به اهداف استفاده از ریز شمع در هریک از این دو حوزه اشاره شده است:

پی سازه‌هاي موجود

  1. كنترل نشست ‌
  2. افزایش ظرفیت باربري
  3. تعمير يا جايگزيني پي
  4. كنترل شکستگي در پي‌
  5. مقاوم سازي لرزه‌اي

پی سازه‌‌هاي جدید

  1. كاهش نشست
  2. افزايش باربري فشاري
  3. تامين باربري كششي
  4. افزايش باربري جانبي


استفاده از ریزشمع در زیر پی پل‌


استفاده از ریزشمع جهت پایدارسازی دیواره تونل

 

 کاربرد ریزشمع در زیر دیوار صوتی در بزرگراه‌ها - استفاده از ریزشمع در زیر دیوار حائل


مقاوم‌سازی پایه‌های پل با استفاده از ریزشمع

 
کاربرد ریزشمع در مقاوم‌سازی پی‌های موجود


کاربرد ریزشمع در مقاوم‌سازی پی‌های موجود


کاربرد ریزشمع در زیر سازه‌های موجود


کاربرد ریزشمع در مقاوم‌سازی پی‌های موجود

 
کاربرد ریزشمع در مقاوم‌سازی پی‌های موجود، پروژه‌ی آبگیر اختر عسلویه، فاز 22 پارس جنوبی

استفاده از ریزشمع 50 تنی در زیر پی سازه های موجود، پروژه ی دامون دریا، جزیره کیش


 استفاده از ریزشمع 62 تنی در پروژه‌ی متانول کاوه، دیر، استان بوشهر (عمران ایستا با همکاری اشوبک آلمان و کازگرانده ایتالیا)

 
 استفاده از ریزشمع 62 تنی در پروژه‌ی متانول کاوه، دیر، استان بوشهر


بهسازی بستر خاک با استفاده از ریزشمع در پروژه آب‌شیرین‌کن بندرعباس

 
بکارگیری ریزشمع در پایدارسازی شیب‌ها

اجرای گروه ریزشمع 35 تنی در پروژه بهسازی بستر حرمین شهر کاظمین