1- معرفی

در هنگام ساخت بعضی از ساختمانها و یا سازه های خاص با مشکل تراکم پذیری لایه های سطحی زمین مواجه می شویم، در حالی که در ژرفایی پایین تر لایه های زیرین دارای مقاومتی قابل توجه هستند. بنابر این نیازمند به گونه ای از پی هستیم که نیرو را در لایه های بالایی دریافت کند و به لایه های مقاوم پایینی انتقال دهد. به این نوع از پی شمع گویند. امروزه با پیشرفتهایی که در طراحی و ساخت سازه ها به وجود آمده، مثلاً ساخت ساختمانهای سنگین در مساحت کم و یا زیر گذرها و همچنین پلها، استفاده از فونداسیونهای شمعی بیش از پیش احساس می شود.

ﺑﻪﻃﻮر ﺧﻴﻠﻲ ﺧﻼﺻﻪ ﻣﻲﺗﻮان ﮔﻔﺖ ﺷﻤﻊﻫﺎ ﻋﻨﺎﺻﺮ ﺳﺘﻮﻧﻲ ﻧﺴﺒﺘﺎً ﻻﻏﺮي ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻗـﺎﺋﻢ و ﻳﺎ ﻛﻤﻲ ﺷﻴﺐدار ﺟﻬﺖ اﻧﺘﻘﺎل ﺑﺎرﻫﺎي ﻓﺸﺎري، ﻛﺸﺸﻲ ﻳﺎ ﺟﺎﻧﺒﻲ از ﺳﻄﺢ زﻣﻴﻦ، ﺑﻪ ﻻﻳـﻪﻫﺎي ﺳـﺨﺖﺗﺮ زﻳﺮﻳﻦ ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮده ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ.

شمع درجا

شکل 1: شمع درجا

2- مکانیزم انتقال بار

انتقال بار از شمع به خاک می تواند از باربری نوک یا مقاومت اصطکاکی جداره و یا ترکیبی از اینها صورت گیـــــــرد که بستگی به شرایطی از قبیل نوع خاک، بستر سنگی و … دارد.

بنابراین سه نوع مکانیزم انتقال بار از شمع به خاک عبارتند از :

  1. مقاومت اصطکاکی جداره
  2. مقاومت باربری نوک
  3. ترکیب مقاومت اصطکاکی جداره و باربری نوک

3- شرایط استفاده از پی های عمیق (شمع درجا)

ﺳﻴـﺴﺘﻢ شمع درجا زﻣﺎﻧﻲ ﺗﻮﺻﻴﻪ ﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ ﺣﺪاﻗﻞ ﻳﻜﻲ از ﺷﺮاﻳﻂ زﻳﺮ ﺑﺮﻗﺮار ﺑﺎﺷﺪ :

  1. ﻻیه ﺳﻄﺤﻲ ﺧﺎك ﻓﺎﻗﺪ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻛﺎﻓﻲ ﺑﻮده و ﻻﻳﻪﻫﺎي ﻣﻘﺎومﺗﺮ ﺧﺎك در اﻋﻤـﺎق ﭘـﺎﻳﻴﻦﺗـﺮ ﻳﺎﻓـﺖ ﺷﻮﻧﺪ. ﺑﻪ ﻋﺒﺎرت دﻳﮕﺮ ﺣﺘﻲ، اﮔﺮ از ﭘﻲﻫﺎي ﮔﺴﺘﺮده اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد، ﻇﺮﻓﻴﺖ ﺑﺎرﺑﺮي ﻻزم ﺗﻮﺳﻂ ﻻﻳﻪﻫـﺎي ‫ﺳﻄﺤﻲ ﺗﺄﻣﻴﻦ ﻧﮕﺮدد.
  2. ‫ﻻﻳﻪ ﻳﺎ ﻻﻳﻪﻫﺎي ﺳﻄﺤﻲ ﻧﺸﺴﺖﭘﺬﻳﺮ، ﺗﻮرم زا و ﻓﺮورﻳﺰﺷﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ ﻳﺎ ﺳﺎزه ﺑﻪ ﻧﺸﺴﺖ ﻏﻴـﺮ ﻣﺘﻘـﺎرن ‫ﺑﺴﻴﺎر ﺣﺴﺎس ﺑﺎﺷﺪ.
  3. ‫ﻋﻠﻴﺮﻏﻢ ﻣﻘﺎوم ﺑﻮدن ﻻﻳﻪﻫﺎي ﺳﻄﺤﻲ ﺧﺎك، ﻣﺸﻜﻞ آب ﺷﺴﺘﮕﻲ وﺟﻮد داﺷـﺘﻪ ﺑﺎﺷـﺪ، ﻣﺎﻧﻨـﺪ آب ‫ﺷﺴﺘﮕﻲ ﻛﻨﺎرة ﭘﺎﻳﻪﻫﺎي ﻣﻴﺎﻧﻲ و ﻳﺎ ﻛﻮﻟﺔ ﭘﻞﻫﺎ و ﺳﺎزهﻫﺎي ﻣﺠﺎور ﺳﺎﺣﻞ.
  4. ‫ﺑﺎرﻫﺎي ﻣﺘﻤﺮﻛﺰ ﺑﺰرﮔﻲ ﺑﺎﻳﺪ از ﺳﺎزه ﺑﻪ ﺧﺎك ﻣﻨﺘﻘﻞ ﺷﻮﻧﺪ ﺑﻪﻃﻮري ﻛﻪ ﺗﺤﻤﻞ اﻳﻦ ﻧﻴﺮوﻫﺎ ﺗﻮﺳـﻂ ‫ﭘﻲﻫﺎي ﺳﻄﺤﻲ، ﺣﺘﻲ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﮔﺴﺘﺮده اﻣﻜﺎنﭘﺬﻳﺮ ﻧﺒﺎﺷﺪ.
  5. ‫ﺳﻄﺢ آب زﻳﺮزﻣﻴﻨﻲ در ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺑﺎﻻ اﺳﺖ و ﻳﺎ ﻓﺸﺎر آرﺗـﺰﻳﻦ در ﻻﻳـﻪﻫـﺎي ﺧـﺎك وﺟـﻮد داﺷـﺘﻪ، ‫ﺑﻪﻃﻮري ﻛﻪ اﻣﻜﺎن اﺣﺪاث ﭘﻲ ﻛﻢ ﻋﻤﻖ وﺟﻮد ﻧﺪاﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ.
  6. ‫ﺟﻠﻮﮔﻴﺮي از رواﻧﮕﺮاﻳﻲ ﺧﺎك و ﺣﻔﺎﻇﺖ ﺳﺎزه در ﻣﻘﺎﺑﻞ اﺛﺮات ﻧﺎﺷﻲ از آن.
  7. ‫اﻓﺰاﻳﺶ ﺳﺨﺘﻲ ﺧﺎك زﻳﺮ ﭘﻲ ﻣﺎﺷﻴﻦآﻻت ﺑﺮاي ﻛﻨﺘﺮل داﻣﻨﺔ ارﺗﻌﺎﺷـﺎت ﭘـﻲ و ﻫﻤﭽﻨـﻴﻦ ﻛﻨﺘـﺮل ‫ﻓﺮﻛﺎﻧﺲ ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺳﻴﺴﺘﻢ.
  8. 8- ﻣﻘﺎوﻣﺖ در ﺑﺮاﺑﺮ ﻧﻴﺮوﻫﺎي ﻛﺸﺸﻲ ﻳﺎ واژﮔﻮﻧﻲ ﺑـﺮاي ﭘـﻲﻫـﺎي زﻳـﺮ ﺳـﻄﺢ آب و ﻳـﺎ ﺟﻠـﻮﮔﻴﺮي از ‫واژﮔﻮﻧﻲ ﺳﺎزهﻫﺎي ﺑﻠﻨﺪ.
  9. ‫اﻳﺠﺎد ﻣﻬﺎر در ﺑﺮاﺑﺮ ﻧﻴﺮوﻫﺎي اﻓﻘﻲ و زﻟﺰﻟﻪ ﻳﺎ ﺿﺮﺑﻪﮔﻴﺮي در اﺳﻜﻠﻪﻫﺎ.
  10. ‫ﻛﻨﺘﺮل ﻟﻐﺰش و راﻧﺶ زﻣﻴﻦ و اﻓﺰاﻳﺶ ﭘﺎﻳﺪاري ﺷﻴﺐﻫﺎ.
  11. ‫ﻣﻘﺎﺑﻠﻪ ﺑﺎ ﻋﻮاﻗﺐ آﺗﻲ ﺣﺎﺻﻞ از ﺳﺎﺧﺖ و ﺳﺎزﻫﺎ در ﻣﺠﺎورت ﭘﺮوژه ﻳﺎ ﺑﻨﺎﻫﺎي ﻣﻮﺟﻮد.

4- مراحل اجرای شمع درجا

1-4- احداث پلاتفرم حفاری

پلاتفرم محلی جهت استقرار دستـــگاهها و ملزومات حفاری است که ضمن برخورداری از استحکام و صــلبیت لازم با انجــــــــام خاکریزی و یا با استفاده از مصالح طبیعی موجود ساخته می شود.

2-4- استقرار دستگاه حفاری

باید توجه نمود که دستگاه دقیقاً در نقطه مورد نظر قرار گیرد. بدین منظور نقاط علامت گذاری می شوند. همچنین استـــــقرار دستگاه نباید به گونه ای باشــــد که به شمعهایی که تازه اجرا شده اند و هنوز به مقاومت کافی نرسیده اند فشار بیش از حد وارد گردد.

استقرار دستگاه حفاری شمع درجا

شکل 3: استقرار دستگاه حفاری شمع درجا

3-4- استفاده از بنتونیت در حفاری

هنگامی که به حفاری در عمق زیاد در خاکی ناپایدار نیاز است استفاده از کیسینگ سرتاسری یک عملیات زمان بر است.بدیـن منظور برای جلوگیری از ریزش دیواره از دوغاب بنتـــونیت می توان استفاده کرد. بنتونیت نوعی رس ریز دانه است که حداقل 85 درصد رس مونت موریلونیت (Montmorillonite) داشته باشد و جـــــزء مایعات تیکسوتروپ می باشد.

4-4- حفاری شمع

1-4-4- مراحل حفاری شمع به وسیله باکت

با قرار دادن باکت در محل حفاری شمع و چرخش باکت، حفاری آغاز می گردد تا هنگامی که باکت پـــر شود. بعد از پر شدن باکت از محل حفاری خارج و سپس تخلیه می­شود. این عملیات تا رسیدن به عمق مطلوب تکرار می یابد. در طول عملیات گلهای حاصل از حفاری مرتباً از روی سطح پــــــلاتفرم برداشته و به فاصله 50 متر از محل حفاری منتقل می گردد. باید توجه نمود حفاری تا رسیدن به لایه مـقاوم صورت گیرد زیرا با اضافه حفاری ممکن است با عبور از لایه مقاوم به لایه ای با مقاومت کمتر رسید. همچنین برای اجتناب از تغییر مسیر حفاری که به علت برخورد با لایه سخت بوجود می آید باید اطمینان لازم از شاقولـــی بودن محور چاه در حین عملیات حاصل گردد.

2-4-4-کیسینگ گذاری

به منظور جلوگیری از ریزش خاک در حین عملیات حفاری که معمولاً در لایه های ابتـــدایی خاک و به دلیل نــــــداشتن مقاومـت برشی کافی خاک اتفاق می افتد از کیسینگ (غلاف) استفاده می گردد. کیسینگ همچنین مانع تــــــراوش آ بهای زیـرزمینی به داخــل چاه می­گردد. اگر خاک بسیار سست باشد نیاز به کوبیدن کیسینگ وجود دارد که این امــر با استفاده از چــــکش شمع کوب انجـــــــــام می گیرد و اگر خاک مقاومت برشی کافی را داشته باشد تا نقطه مورد نظر حفـــــــاری سپس عملیات کیسینگ گــــــــــذاری صورت می گیرد . ادامه حفاری از داخل کیسینگ انجام می شود.

عملیات کیسینگ گذاری

شکل 4: عملیات کیسینگ گذاری

5-4- آرماتور گذاری و نصب قفس

برای شمع هایی که تحت فشار خالص قرار گرفته اند آرماتور گذاری تنها باید تا 2 متر پایینتر از کیسـینگ صورت گیرد تا از هر گونه حرکت بتن به سمت بالا در هنگام خارج کردن کیسینگ ممانعت گردد. شمع هایی که تحت کشش و یا نیروهای جانبی ویا نیروهای خارج از محور قرار می گیرند به علت ضعف بتن در کشــــش نیازمند آرماتور برای مواجه شدن با این نیروها هستند. قفس های ساختـــه شده باید مقاومت کافی در برابر اعوجاج و یا جابه جایی را داشته باشند و تراکم آرماتورها نباید به گونه ایی باشد که بتن تازه نتواند بین آنها جاری شود.اصولا”در شمعهایی که احتمال دارد تحـت اثر نیروی کششی یا خمشی و یا تنش برشی قرار گیرد باید از آرماتورهای طولی و عرضی استفاده کرد. معمــــــولاً قطر میلگردهای طولی بین 16 تا 32 میلیمتر و قطر میلگردهای عرضی بین 8 تا 16 میلیمتر اســت. میلگردهای عرضی به دو صورت تنــگ و مارپیچ (spiral) قــابل اجرا هستند. میلگرد عرضی به صورت مارپیچ دارای باربری بیشتری هستنـــد ولی اجرای آن نسبتاً سخت تر است.

آرماتور گذاری و نصب قفس

شکل 5: آرماتور گذاری و نصب قفس

6-4 لوله گذاری و بتن ریزی

مهمترین مسئله در بتن ریزی کاهش طول لوله ترمی (tremie pipe) به گونـه­ای است که به جز مرحله ابتدایی بتن ریزی لوله ترمی حداقل به مقدار 2 متر در داخل بتن مستغرق باشد. در غیر این صورت امکان دو ترکه شدن بتن ریزی و قرار گرفتن دوغاب حفاری در بین دو بخش وجودخواهد داشت و شمع کارایی خــــــــود را از دست می دهد. روش اجرا بدین صورت است که ابتدا یک لوله با جرثقیل بلند شده سپس بـــا جک در دهانه چاه کنترل می گردد. سپس لوله بعدی به محل آورده می شود و اقدام به پیـچ کردن لوله دوم به لـــــــوله اول می شود. این عملیات تا رسیدن به عمق مطلوب ادامه می یابد. به منظور جلوگیری از چسبیدن لوله ترمی به انتهای چـــاه، یک آرماتور به انتهای لوله بسته می شود. همچنین نقاط اتصال دو لوله، قبل از عملیات با گریس آماده می شود. قیف بر روی لوله تــرمی اول بسته می شود و عملیات بتن ریزی با تراک میکسر شروع می شود.

بتن ریزی به روش ثقلی صورت می گیرد. یک شبکه فلزی بر روی قیف تعبیه می گردد تا از ورود ذرات درشت بتن به داخـــل لوله ترمی که موجب گرفتن لوله و اخلال در کار میشود جلوگیری گردد.

عملیات لوله­ گذاری و بتن ریزی

شکل 6: عملیات لوله­ گذاری و بتن ریزی

7-4- خارج کردن کیسینگ:

آخرین مرحله از عملیات حفاری خارج کردن کیسینگ از شمع است. این امر باید به گونه ای صورت گیرد که امکان جابجایی بتن تازه با خاک وجود نداشته باشد. در صورتی که امکان جابجایی کیسینگ ضمن بتن ریزی وجود داشته باشد بهتر است بدین کار اقـدام نمود. پس از اتمام بتن ریزی سطح روی بتن تا هفت روز خیس نگه داشته می شود و نگهداری های لازم صورت می گیرد.

وضعیت شمع های درجا بعد از خارج کردن کیسینگ

شکل 7: وضعیت شمع های درجا بعد از خارج کردن کیسینگ

5- ماشین آلات، انجام تعمیرات و ساخت تجهیزات

1-5- مته­ های حفاری

بسته به نوع عملیات حفاری و جنس خاک ازمته های حفاری متفاوتی استفاده میشود. مته های حفاری دارای انواع باکت، اوگر و تراپان است.

نمونه­ ای از باکت برای عملیات حفاری شمع درجا

شکل 8: نمونه­ ای از باکت برای عملیات حفاری شمع درجا

6- جمع بندی

شمع های درجا به روش های مختلفی طراحی و اجرا می شوند که هرکدام مناسب شرایط زیرسطحی خاصی می باشد. طراحی این شمع ها با توجه به پارامترهای مختلفی انجام می شود که برخی از آنها عبارت اند از مشخصات مکانیکی خاک، محدودیت های کارگاهی، باربری مورد انتظار و سایر موارد. شرکت اسپاد تحکیم بنا طراح و مجری اجرای انواع شمع های درجا شامل شمع های درجاریز (drilled shaft)، شمع های مارپیچی (helical pile)، شمع های حلزونی پیوسته (CFA) می باشد. این شرکت با بهره گیری از نیروهای نخبه دانشگاهی و ترکیب تجربه با علم روز، اطمینان خاطر کارفرما را تامین می نماید و طراحی بهینه به همراه اجرای بی نقص را به ارمغان می آورد. همچنین شرکت اسپاد تحکیم طرح اولیه رایگان برای پروژه های کارفرمایان محترم ارائه می نماید تا بتوانند در انتخاب روش مناسب و کنترل هزینه ها، تصمیم گیری صحیح و مقرون به صرفه ای داشته باشند. برای مشاهده پروژه های شمع درجا که توسط شرکت اسپاد تحکیم طراحی و اجرا شده، اینجا کلیک کنید. برای تماس با ما نیز می توانید از طریق این صفحه اقدام نمایید.