پیل‌های حفاری شده

پی‌های حفاری شده عناصر بنیاد عمیق هستند که با حفاری یک شافت استوانه‌ای به عمق‌هایی که ممکن است از لایه‌های خاک عبور کرده و در سنگ یا لایه‌های متراکم قرار گیرند، ساخته می‌شوند و ظرفیت باربری استثنایی برای سازه‌هایی که نیاز به بنیادهای پایدار و غیر مایع دارند، فراهم می‌کنند. در مهندسی بنیاد عمیق، پی‌های حفاری شده به عنوان مکانیزم‌های اصلی انتقال بار عمل می‌کنند، به ویژه برای پروژه‌های زیرساختی که بارهای محوری و جانبی بالایی باید به طور قابل اعتماد به زمین زیرین توزیع شوند. این عناصر در مناطق زلزله‌خیز، محیط‌های دریایی و پروژه‌هایی با معیارهای نشست سختگیرانه به دلیل اتصال سفت به سنگ بستر یا لایه‌های باربری متراکم ضروری هستند. پی‌های حفاری شده به طور گسترده‌ای در ساخت دیوارهای دوغابی مداوم، دیوارهای پی سکانت و دیوارهای پی مماس که به عنوان عناصر ساختاری و موانع قطع‌کننده در تثبیت زمین و مهار آلودگی عمل می‌کنند، به کار می‌روند. آنها معمولاً در سیستم‌های پشتیبانی حفاری عمیق، ساخت داک و اسکله، پی‌های پل در شرایط ژئوتکنیکی چالش‌برانگیز و زیرساخت‌های زیرزمینی مانند تونل‌های مترو و سازه‌های پارکینگ استفاده می‌شوند. در محیط‌های دریایی، پی‌های حفاری شده بنیاد پلتفرم‌های فراساحلی و سازه‌های حفاظت ساحلی را فراهم می‌کنند. در جاهایی که کنترل هیدروژئولوژیکی حیاتی است—مانند در ترمیم مکان‌های آلوده یا جلوگیری از مهاجرت آب‌های زیرزمینی—پی‌های حفاری شده موانع نفوذناپذیر ایجاد می‌کنند در حالی که به طور همزمان بارهای سازه‌ای را تحمل می‌کنند. فرآیند ساخت شامل استفاده از تجهیزات حفاری چرخشی برای پیشبرد یک ابزار حفاری استوانه‌ای از طریق خاک‌های رویی و به داخل سنگ‌های زیرین است. سیال حفاری (معمولاً دوغاب بنتونیت در خاک‌های چسبنده یا سیستم‌های مبتنی بر آب در زمین‌های پایدار) دیواره‌های حفره را در حین حفاری پایدار نگه می‌دارد و از ریزش جلوگیری می‌کند و برش‌ها را از حفره خارج می‌کند. پس از رسیدن به عمق طراحی، قفسه‌های تقویت‌کننده به داخل حفره پایین می‌آیند و شافت با بتن سازه‌ای تحت شرایط قرارگیری کنترل‌شده پر می‌شود—معمولاً با استفاده از لوله ترمی برای اطمینان از یکپارچگی بتن و جلوگیری از ورود سیال حفاری به عنصر نهایی. قرارگیری در سنگ با حفاری از لایه خاک-سنگ فرسوده به داخل سنگ بستر سالم و بدون اختلال انجام می‌شود و قفل مکانیکی را فراهم می‌کند و مقاومت باربری را تضمین می‌کند. انواع اصلی تجهیزات شامل دستگاه‌های حفاری چرخشی با قطر بزرگ (قادر به رسیدن به عمق‌های بیش از 100 متر)، سیستم‌های مته پرواز مداوم (CFA) برای حفاری سریع در خاک‌های پایدار و اتصالات حفاری سنگ تخصصی شامل مته‌های چرخشی سه‌گانه، مته‌های مخروطی و ابزارهای هسته‌گیری برای عملیات قرارگیری در سنگ است. سیستم‌های پوششی—لایه‌های موقتی فولادی—از حفره‌های ناپایدار محافظت می‌کنند. تجهیزات پشتیبانی شامل کارخانه‌های تصفیه دوغاب (برای بازچرخانی سیال و حذف رسوبات)، لوله‌های ترمی برای قرارگیری بتن و سیستم‌های شرایط‌دهی سیال حفاری است. معیارهای انتخاب شامل لایه‌بندی خاک و تعیین کیفیت سنگ (RQD)، قطر و عمق مورد نیاز پی، ظرفیت بار طراحی، شرایط آب‌های زیرزمینی و محدودیت‌های فضایی است. پیمانکاران قدرت دستگاه حفاری (گشتاور و سرعت چرخش)، نیروی شکست و ظرفیت بالابری را با پروفایل ژئولوژیکی خاص مقایسه می‌کنند. عمق لایه باربری، نیازهای قرارگیری در سنگ و حساسیت به لرزش در نزدیکی سازه‌های موجود همه بر انتخاب تجهیزات تأثیر می‌گذارند. استانداردهای مربوطه شامل EN 1536 (اجراي کارهای ژئوتکنیکی خاص—پی‌های حفاری شده)، ISO 14688 و ISO 14689 (طبقه‌بندی خاک و سنگ)، API RP 2A (سازه‌های ثابت فراساحلی) و DIN 4119 (استانداردهای پی‌های حفاری شده آلمان) است. ارزیابی RQD طبق دستورالعمل‌های ISRM انجام می‌شود؛ رویه‌های قرارگیری بتن به ACI 336 و EN 12696 (حفاظت کاتدیک برای کاربردهای دریایی) ارجاع می‌شود.