این مقایسه در سه بُعد فنی، اجرایی و اقتصادی برای پروژه‌ای انجام شده است که طراحی آن بر عهده شرکت هور بوده است.
از نظر فنی و اجرایی:
۱. اجرای میکروپایل با کوبش لوله فولادی توسط دستگاه لوله‌کوب انجام می‌شود و لوله‌ها پیش از کوبش سوراخ‌کاری می‌شوند تا امکان تزریق دوغاب فراهم شود. با توجه به فولادی بودن لوله‌ها، خوردگی به مرور زمان ظرفیت سازه‌ای میکروپایل را کاهش می‌دهد و بر اثر نازک شدن یا خم شدن فولاد لوله، احتمال از دست رفتن ظرفیت باربری وجود دارد.
۲. در حالت متداول، لوله‌ها دارای سوراخ‌هایی به قطر ۱۰ میلی‌متر با فاصله ۱۰ سانتی‌متر هستند که خود تضعیف مضاعفی بر سازه میکروپایل است. در نتیجه، علاوه بر کاهش ظرفیت سازه‌ای، احتمال کج‌شدگی لوله‌ها در طول کوبش، به‌ویژه هنگام برخورد با لایه متراکم، بیشتر می‌شود.
۳. محدودیت باربری میکروپایل در خاک‌های رسی و ماسه‌ای ریز و متوسط، از دیگر محدودیت‌های این روش در این‌گونه زمین‌هاست و علل مختلفی دارد. نخست، نفوذناپذیری خاک رسی و ماسه‌ای ریز: حفرات این خاک‌ها بسیار کوچک‌تر از حفرات خاک ماسه‌ای درشت‌دانه یا شنی است و دوغاب امکان نفوذ به آن‌ها را ندارد؛ به همین دلیل کیفیت تزریق در این خاک‌ها اغلب مطلوب نیست. دوم، درشتی ذرات سیمان: از آنجا که ذرات اغلب سیمان‌های تولیدی در ایران قطر ۱۰ تا ۱۰۰ میکرون دارند، دوغاب آماده‌شده صرف‌نظر از فشار تزریق، شعاع تزریق بسیار محدودی در زمین‌های رسی، ماسه‌ای متوسط و ریز، ماسه‌ای رسی و سیلت غیرپلاستیک دارد و تنها در ماسه درشت‌دانه و شن نفوذ مؤثر و قابل‌اتکا ایجاد می‌کند. همچنین به دلیل گرفتگی اغلب سوراخ‌های لوله در طول کوبش، دوغاب عملاً وارد خاک نمی‌شود و صرفاً درون لوله باقی می‌ماند و عملکرد میکروپایل را ضعیف می‌کند. علاوه بر این موارد، انتهای لوله‌های میکروپایل برای تسریع کوبش نوک‌تیز ساخته می‌شود؛ اما این هندسه سطح تماس بسیار کوچکی برای نوک میکروپایل فراهم می‌کند و در نتیجه نوک عملاً باربری کسب نمی‌کند و باربری کل میکروپایل باز هم کاهش می‌یابد.
بنابراین با توجه به جنس رسی خاک محل، تزریق در این نوع زمین چندان مؤثر نیست. در پروژه حاضر در عمق ۷ تا ۸ متری لایه‌ای نسبتاً مقاوم وجود دارد؛ با این حال به دلیل هندسه نوک‌تیز و ضعف تزریق، نوک میکروپایل از این لایه باربری ناچیزی می‌گیرد و در نتیجه ظرفیت باربری طرح میکروپایل در مقایسه با ستون‌های اختلاط عمیق خاک (Deep Soil Mixing؛ DSM) یا جت‌گروت کمتر خواهد بود. ضعف سازه‌ای و مشکلات اجرایی میکروپایل نیز در نهایت به عملکرد ضعیف آن در مقایسه با روش‌های جایگزین در این پروژه می‌انجامد.
۴. ظرفیت باربری جانبی میکروپایل‌ها نیز به دلیل سطح مقطع کوچک، بسیار کمتر از ستون‌های DSM یا جت‌گروت است. همچنین لحظه اینرسی (ممان اینرسی) میکروپایل‌ها به دلیل قطر کوچک‌شان بسیار کمتر از ستون‌های DSM است و همین موضوع، عملکرد آن‌ها را در برابر هرگونه بار جانبی نامناسب می‌کند.
۵. احتمال کمانش میکروپایل‌ها نیز از دیگر محدودیت‌های میکروپایل‌های متداول است؛ زیرا در صورت اعمال بار محوری فشاری بزرگ (نظیر بار زلزله) و وقتی مقاومت خاک اطراف کم باشد (نظیر خاک رس نسبتاً نرم موجود در پروژه حاضر)، لوله با قطر کوچک همواره در معرض کمانش است.
از نظر اقتصادی:
مصالح میکروپایل‌های متداول در ایران شامل لوله، فلنج، میلگرد، بوشن و سیمان است؛ اما ستون‌های DSM یا جت‌گروت تنها به سیمان نیاز دارند. با توجه به روند صعودی قیمت فولاد در کشور و بالاتر بودن هزینه مصالح میکروپایل در مقایسه با DSM یا جت‌گروت، استفاده از میکروپایل هزینه عملیات تحکیم بستر را حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد نسبت به این دو روش افزایش می‌دهد. همچنین در صورتی که برای مقابله با خوردگی «ضخامت قربانی» (Sacrificial Thickness) برای لوله‌ها در نظر گرفته شود، هزینه مصالح میکروپایل به مراتب بیشتر هم خواهد شد و طرح غیراقتصادی می‌شود.
جمع‌بندی:
خاک محل پروژه عمدتاً از سطح زمین تا انتهای عمق کاوش (۳۰ متر) رسی است (Lean clay). با توجه به این جنس خاک و مشکلات اجرایی میکروپایل در این‌گونه زمین‌ها، طرح میکروپایل در شرایط زیرسطحی پروژه حاضر عملکرد مناسبی نخواهد داشت. همچنین با توجه به هزینه بالای مصالح میکروپایل، هر طرح مبتنی بر میکروپایل که بخواهد الزامات پروژه را از حیث مقاومت سازه‌ای و ژئوتکنیکی برآورده کند، غیراقتصادی خواهد بود. در نتیجه، استفاده از ستون‌های DSM یا جت‌گروت که علاوه بر نداشتن مصالح فولادی پرهزینه، مقطع بسیار بزرگ‌تری نیز نسبت به میکروپایل دارند، به عملکرد سازه‌ای و ژئوتکنیکی بهتر و کاهش هزینه عملیات تحکیم بستر در پروژه حاضر می‌انجامد.
دیدگاه خود را بنویسید