بارهایی که به ساختمان وارد می شوند از طریق ستون ها به شالوده ساختمان و از شالوده به زمین منتقل می گردند. پس پی ها در تضمین ایمنی ساختمان نقش اساسی دارند. مقاوم سازی پی ها از  طریق مطالعات ژئوتکنیکی انجام می گیرد. علم ژئوتکنیک حدود 100 سال پیش توسط ترزاقی پایه گذاری شد و امروزه در پروژه های انبوه نظیر ساخت جاده ها، برج ها، ساختمان های بزرگ و... از این علم استفاده می شود. هنگامی که با بررسی خاک از نظر ژئوتکنیکی به یک خاک مساله دار برخورد می کنیم نیازمند مقاوم سازی فونداسیون خواهیم بود.

گسیختگی هایی در زیر فونداسیون به وجود می آید که برخی آشکار و برخی پنهان هستند. قسمت های پنهان  بر اثر عواملی مانند تورم، نشست و ناپایداری در ساختمان به وجود می آیند در حالی که قسمت های آشکار بر اثر خرد شدگی ایجاد می گردند. در ادامه با ما همراه باشید تا شما را بهسازی ژئوتکنیکی پی ها آشنا کنیم. لازم به ذکر است که بهسازی فونداسیون با یک سری روش های سازه ای نیز صورت می گیرد که می توانید در مقاله های مرتبط آن را مطالعه کنید.

عوامل آسیب پذیری فونداسیون و بررسی آن ها :

عواملی وجود دارند که فونداسیون را در حین ساخت و پس از ساخت تحت تاثیر قرار داده و باید متناسب با نوع آسیب راهکاری ارائه دهیم تا  از مشکلات به وجود آمده جلوگیری کرده و مشکلی برای سازه ما پیش نیاید در ادامه قصد داریم این عوامل را برای شما بیان کنیم.
نیروی آپلیفت (بلند کننده) زیر پی یکی از آسیب هایی است که پی را تحت تاثیر قرار می دهد.  گاهی اوقات پی از نظر برش خمشی و برش پانچ  نمی تواند مقاومت کند و یا در مقابل نیروهای برشی از خود کفایت نشان نمی دهد.
یکی دیگر از آسیب های پی عدم تحمل نیرو های جانبی وارد بر پی می باشد و هنگامی که از شمع استفاده کرده ایم نیروی کششی  و فشاری نسبت به ظرفیت شمع به کار برده شده بسیار زیاد است. همچنین تنش فشاری اگر بیشتر از ظرفیت فونداسیون باشد می تواند مشکلاتی را به وجود بیاورد.
یکی دیگر از آسیب ها نشست بیش از حد مجاز پی می باشد که قابل قبول نیست. یک عامل مهم دیگر نیز پدیده روانگرایی در خاک های ماسه ای است که منجر به تورم خاک می شود. شیب زمین نیز یکی دیگر از مسائلی است که می تواند برای پی مشکلاتی را به وجود بیاورد.

بررسی شرایط پی به چه صورت است؟

یکی از مهم ترین مراحل ارزیابی پی ها می باشد که با استفاده از مطالعات پژوهشی، آزمایشات آزمایشگاهی  و تحقیقات میدانی امکان پذیر است. در اولین مرحله برای شناسایی شرایط فونداسیون می توانید از بایگانی گزارشات ژئوتکنیکی کمک بگیرید.
یکی دیگر از مراحل شناسایی مشکلات  پی و بررسی آن انجام آزمایش است. این آزمایشات به دو صورت میدانی و آزمایشگاهی صورت می گیرد که در آزمایشگاه شما یک نمونه از خاک را مورد بررسی قرار می دهید.
یکی دیگر از راه های به دست آوردن شرایط پی این است که در ساختمان گمانه زنی کرده و مشکلات به وجود آمده در پی را مورد بررسی قرار می دهیم.  همچنین آثاری مانند ترک های موجود در ساختمان ها و صدای در می تواند در مورد فونداسیون و نشست آن به ما اطلاعاتی دهد.
مشاهده نقشه ساختمان ها و هندسه و مدل سازی سازه نیز می تواند به ما کمک کند. در نهایت ارزیابی اطلاعات به دست آمده با استفاده از علم ژئوتکنیک منجر به ارائه یک روش مناسب برای بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون خواهد شد.

مشکلات پیش رو در بهسازی پی :

مقاوم سازی ساختمان ها و به خصوص ساختمان هایی که خاک زیر پی آن ها مسئله دار است می تواند هزینه های بسیار بالایی داشته باشد. هنگام مقاوم سازی فونداسیون ممکن است با مشکلاتی مواجه شویم. هنگام مقاوم سازی پی ممکن است مجبور شویم زیر زمین و یا هم کف را تخلیه کنیم.
لازم است سنگ فرش و دال کف زمین را تخریب کنیم. در حین کار بهسازی ممکن است با کمبود فضا برای تجهیزات مواجه شویم. ایجاد صدا در ساختمان و همچنین ارتفاع کم ساختمان نیز می تواند یکی دیگر از مشکلات در حین بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون در زمان بهره برداری باشد.

راهکار های مختلف بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون :

برای بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون سعی می کنیم خاک زیر آن را تقویت نموده و یا نیرو های پی را به روش مناسبی به لایه های زیری انتقال دهیم به گونه ای که ابعاد پی تغییر نکند. چند روش وجود دارد که در ادامه سعی می کنیم برخی را برای شما بیان کنیم.

روش تزریق و بهسازی خاک :

یکی از روش های بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون استفاده از روش تزریق است که در این روش موادی نظیر آهک یا سیمان به درون زمین تزریق می شوند. هدف از روش تزریق دستیابی به پارامتر هایی است که اصطلاحا به آن ها پارامتر ژئوتکنیکی اصلاح شده می گویند که از جمله این پارامتر ها می توان به مقاومت فشاری و مقاومت برشی اشاره کرد. یک فایده دیگر این روش ثابت کردن مواد شیمیایی است که در خاک هستند و برای مصالح فونداسیون مضر می باشند.

در روش تزریق معمولا از دوغاب سیمان استفاده می شود و گاهی اوقات می توان از سیمان خشک نیز برای این کار استفاده نمود.  باید اول نوع خاک را تشخیص داده و با توجه به نوع آن دوغابی حدود 20 تا 30 درصد از حجم خاک به آن تزریق کنیم.

افزودنی هایی که در روش تزریق به خاک اضافه می شوند شامل: آهک، سیمان، سرباره کوره،خاکستر آتشفشانی و ... می باشند که می توانند در بهسازی زمین زیر فونداسیون موثر واقع شوند. برای تهیه دوغاب لازم است ابتدا با میکسر های دور بالا آن را تهیه کرده و  هنگام ذخیره آن از همزن هایی دور پایین استفاده کنید و در نهایت به وسیله سیستم پمپاژ آن را به زمین منتقل نمایید.

قبل از عمل تزریق مطمئن باشید که دستگاه های شما کاملا سالم هستند. اگر خاک زیر پی چسبنده باشد که تزریق بیشتری نیاز خواهید داشت و اگر از نوع خاک آلی و نباتی باشد باید مواد شیمیایی حتما جزئی از محلول تزریقی شما باشند و خاک غیر چسبنده کمترین دردسر را برای شما خواهد داشت.

این روش برای اصلاح انواع خاک جوابگو بوده و برای خاک های نرم روش تزریق از روش های دیگر اقتصادی تر می باشد. در نتیجه تزریق دوغاب به زمین مصالح سختی ساخته می شود که مقاومت بالایی داشته و در پایداری سازه تاثیر بالایی خواهد داشت.

بهسازی فونداسیون با روش ریزشمع :

یکی دیگر از روش های بهسازی پی استفاده از ریزشمع ها است که شمع هایی با قطر های حدود 100 تا 200 میلی متر می باشند. این شمع ها به صورت مایل و قائم در پی در اطراف فونداسیون قرار می گیرند.  اگر فضا در حدی کم باشد که نتوانیم از شمع ها استفاده کنیم  ریزشمع ها جای آن ها را می گیرند. آن ها موجب می شوند دوغاب در خاک نفوذ کرده و خاک را از این طریق بهبود می دهند.

با ورود دوغاب به داخل خاک مقاومت آن زیاد شده و ظرفیت باربری فونداسیون افزایش خواهد یافت. این ریز شمع ها باعث می شوند بار ها به عمقی پایین تر از عمق شالوده  هدایت شوند. استفاده از ریزشمع ها از روش های خوب بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون بوده و شامل 4 مرحله حفاری، لوله کوبی تزریق و تسلیح می باشد.

مزایای استفاده از ریزشمع ها چه هستند؟

استفاده از سیستم میکروپایل یا ریز شمع دارای مزایای زیادی است که باعث می شود عده ای از مهندسین این روش را انتخاب نمایند از جمله این  مزایا می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• این روش نسبت به سایر روش ها اقتصادی تر است.
• اگر در  پروژه تغییرات احتمالی داشته باشیم می توانید ریز شمع ها جانمایی مجدد کنید.
• سرعت بسیار بالا نسبت به روش اجرای شمع کوبشی
• ریز شمع ها توانایی تحمل بار های قائم و جانبی را دارند.
• با استفاده از این روش می توان در محل آزمایشات مقاومت انجام داد.
• این روش برای مناطق شهری مناسب می باشد و در زمین های محدود نیز قابلیت اجرایی دارد.

روش اجرای میکروپایل :

برای اجرای این روش ابتدا یک سری لله مشبک فولادی که قطرهایی برابر 100 تا 200 میلی متر دارند را در زمین قرار می دهیم. زمین از قبل حفاری گردیده است.  ابتدا لوله ای که نوک تیزی دارد کوبیده و سپس لوله های دیگر پی در پی کوبیده می شوند.
 به خاطر داشته باشید در صورتی که بعد از 30 ضربه پی در پی نفوذ لوله 10 سانتی متر نباشد حتما عملیات را متوقف کنید. البته این ها برای زمانی است که شما از قبل حفاری نکرده باشید. در مرحله دوم اطراف لوله ها را با سنگدانه هایی به قطر 10 میلیمتر پر کنید تا نقش فیلتر را برای شما ایفا کنند. سپس میلگرد گذاری را انجام دهید.
درپوش را قرار دهید تا بین ریز شمع و فونداسیون اتصالی به وجود بیاید و در نهایت دوغاب سیمان را تحت فشار تزریق کنید. برای هر متر ریز شمع سیمانی معادل 100 کیلو گرم در نظر بگیرید و فشار را با توجه به نوع خاک و شرایط زمین تنظیم کنید.

ساختن شمع جدید  روش دیگر بهسازی فونداسیون :

یکی دیگر از روش های بهسازی ژئوتکنیکی فونداسیون استفاده از روش های احداث شمع است. برای این منظور شمع های جدیدی احداث کرده و آن ها را به سر شمع ها وصل می کنند. این عمل موجب می شود ظرفیت کششی و فشاری و همچنین خمشی شمع ها بالاتر برود و فونداسیون بهتر عمل کند.

روش اجرای پایل (شمع)

برای اجرای شمع لازم است کار هایی انجام شوند در اولین مرحله شما لازم است فونداسیون را تا قسمت زیرین زمین بکنید. سپس عمل حفاری را انجام داده و تا تراز زیر فونداسیون آرماتور گذاری و بتن ریزی را انجام دهید.
در مرحله سوم تیر سر شمع را آرماتور گذاری کرده و قالب بندی دیواره های قائم را انجام دهید. شمع را بتن ریزی کرده و قسمت های کنده شده را با خاک دانه های پر کنید. و در نهایت کف و سنگ فرش را اجرا کنید.

انتقال بار پی به لایه های باربر زیرین با استفاده از شمع :

اگر خاکی که می خواهید ساختمان را بر روی  آن احداث کنید ظرفیت پایینی دارد می توانید از شمع ها استفاده کرده و با این روش بار را به لایه های تحتانی که ظرفیت بالاتری دارند منتقل کنید. در این حالت معمولا شمع ها به صورت جفتی و با یک فاصله معین  قرار می گیرند.

روش نیلینگ برای بهسازی فونداسیون :

یکی دیگر از روش های بهسازی خاک در ژئوتکنیک روش نیلینگ می باشد که در آن دیواره جداره را میخ کوبی می کنند. در این روش هدف ما پایدارسازی شیب ها و حفاظت از ساختمان های مجاور است. در نهایت لایه سطحی  شاتکریت و میگرده های شبکه بندی شده از فرسایش خاک جلوگیری به عمل می آورند. این روش ها در احداث راه آهن و بزرگراه ها و سازه های شهری کاربرد دارد.

تراکم دینامیکی و بهسازی پی :

یکی دیگر از روش های بهسازی خاک استفاده از روش تراکم برای پایداری خاک است این روش ظرفیت باربری را افزایش داده و نشست های احتمالی را کم می کند. در این روش یک چکش از ارتفاع 20 متری بر روی خاک فرود می آید.