دو روش اساسی برای مقابله با خاک‌های مسئله‌دار و بهسازی پارامترهای مقاومتی وجود دارد. یکی از این راهکارها استفاده از المان‌های باربر که از طریق قراردادن سازه‌هایی با توانایی تحمل بارها به بهبود و تقویت خاک می‌پردازد. راهکار دیگر، افزودن مواد و مصالح به خاک به‌منظور بهسازی پارامترهای مقاومتی است. میکروپایل یا ریز شمع‌ها اغلب در شرایطی استفاده می‌شوند که راه‌حل‌های سنتی پایه عمیق، مانند شمع‌های متحرک یا شفت‌های حفاری شده، به دلیل دسترسی محدود، نگرانی‌های زیست‌محیطی یا نیاز به به حداقل رساندن اختلال در سازه‌های موجود امکان‌پذیر نیست.
ریزشمع ها معمولاً با حفاری سوراخ در زمین، معمولاً با استفاده از یک مارپیچ با ساقه توخالی یا یک دکل حفاری چرخشی و سپس تزریق دوغاب تحت فشار در حین بیرون کشیدن مته ساخته می‌شوند. دوغاب به تقویت خاک یا سنگ اطراف کمک و پشتیبانی اضافی برای شمع فراهم می کند.
میکروپایل به‌عنوان یکی از بهترین روش‌های بهسازی خاک شناخته می‌شود، زیرا به‌عنوان المان باربر و مقاوم به خاک اضافه می‌شود که باعث افزایش مقاومت و بهبود رفتار خاک می‌شود. این پایه‌ها با قطر کوچک که به شمع‌های میکروپایل معروف‌اند، با تزریق گروت به‌صورت اصطکاکی عمل می‌کنند و به دلیل ناچیز بودن اندازه آن‌ها از باربری شمع‌های معمولی صرف نظر می‌شود.
شرکت مقاوم‌سازان ساناپی، در شرایطی مانند وجود خاک‌های سست و ریزشی، محدودیت‌های دسترسی و حتی وجود سازه‌ها، از ریزشمع به‌عنوان جایگزینی برای شمع‌های بتنی استفاده می‌کند. این روش موجب ایجاد المان‌های باربر فشاری و کششی می‌شود و همچنین پارامترهای خاک را اصلاح و ظرفیت باربری آن را افزایش می‌دهد و از پدیده روان‌گرایی جلوگیری می‌کند.
تاریخچه این فناوری به دهه ۱۹۵۰ میلادی برمی‌گردد، زمانی که نیاز به بازسازی ساختمان‌های آسیب‌دیده در جنگ جهانی دوم در اروپا به‌شدت احساس می‌شد. فوندیل (Fondedile)، پیمانکار معروف ایتالیایی به همراه همکارانش، روش میکروپایل را به وجود آوردند.
باتوجه‌به کارایی و سرعت اجرای آن در ساختمان‌های آسیب‌دیده و همچنین امکاناتی که ارائه می‌کرد، این تکنولوژی به‌سرعت در ایتالیا گسترش یافت. فوندیل در سال ۱۹۶۲ با ترمیم چند ساختمان تاریخی در انگلستان با استفاده از این روش، تصمیم گرفت در سال ۱۹۶۵ روش میکروپایل را به آلمان معرفی کند. سپس در سال ۱۹۷۳، پس از ترمیم ساختمان‌هایی در بوستون و نیویورک، این فناوری به آمریکای شمالی وارد شد.
پس از معرفی ریزشمع‌ها، سازمان‌ها و پژوهشگاه‌های علمی به تدوین آیین‌نامه‌ها و استانداردهای مربوط به آن پرداختند. معروف‌ترین آن‌ها آیین‌نامهٔ Micropile Design and Construction است که توسط انجمن بزرگراه‌های آمریکا، FHWA ، تنظیم شده است. همچنین در پروژه ملی Foreverفرانسه نیز تحقیقات جامعی در زمینه بررسی رفتار میکروپایل‌ها انجام شده است.
در طراحی میکروپایل، محاسبات مهندسی بر اساس نوع کاربری و هدف استفاده از آن‌ها انجام می‌شود. درصورتی‌که میکروپایل‌ها برای تحکیم و بهسازی بستر پی‌ها مورداستفاده قرار گیرند، محاسبات فنی شباهتی با محاسبات شمع‌های معمولی پیدا می‌کند. این محاسبات بر مبنای سه بخش طراحی سازه، طراحی ژئوتکنیکی و کنترل برش پانج صورت می‌گیرد.
در طراحی سازه، ظرفیت باربری المان‌های زیرشمع شامل جدار فولادی، آرماتور تسلیح و دوغاب سیمان محاسبه می‌شود و این ظرفیت باید با ضریب اطمینان مناسبی، بیشتر از بار وارده به میکروپایل باشد. در طراحی ژئوتکنیکی، مقاومت اصطکاکی جداره زیرشمع با خاک اطراف محاسبه می‌شود. این مقاومت باید با ضریب اطمینان مناسبی، بیشتر از بار وارده باشد تا زیرشمع از خاک جدا نشود.
در مرحله نهایی طراحی، باتوجه‌به بار متمرکز زیاد و قطر کوچک زیرشمع‌ها و برش پانج ناشی از سربارهای وارده، کنترل مقاومت در برابر برش پانج و ارائه طرح فلنج مناسب انجام می‌شود.
اجرای میکروپایل یا ریزشمع با استفاده از چهار روش مختلف و در چهار مرحله مختلف صورت می‌گیرد که هرکدام بر اساس شرایط محیطی و فنی موردنظر، انتخاب می‌شوند. این چهار روش شامل حفاری، لوله کوبی، تزریق و تسلیح است:
درصورتی‌که امکان کوبش لوله‌های میکروپایلبه دلایلی مانند وجود بتن یا لایه‌های متراکم خاک میسر نباشد، عملیات حفاری انجام می‌شود. این عملیات ممکن است با استفاده از روش‌های مختلف مانند حفاری دورانی (Rotary) یا دورانی - ضربه‌ای (D.T.H) انجام شود. حفاری باید تا عمقی که امکان کوبش فراهم شود، ادامه یابد و گاهی اوقات می‌تواند در کل ارتفاع زیرشمع صورت گیرد.
برای قراردادن لوله‌های میکروپایلدر محل موردنظر، اغلب از روش لوله‌کوبی استفاده می‌شود. در این روش، لوله‌ها به ترتیب به هم متصل شده و تا جایی که دیگر لوله‌ها در خاک فرونروند، کوبیده می‌شوند.
ساخت دوغاب مناسب و تزریق آن بسیار حیاتی است. این عملیات با استفاده از دستگاه‌های تزریق که شامل میکسر اولیه، میکسر ثانویه و پمپ تزریق است، صورت می‌پذیرد. زمانی که دوغاب از سطح یا میکروپایل‌های جانبی نشت کند، عملیات تزریق متوقف می‌شود.
روش تسلیح در اجرای میکروپایل یکی از مراحل حیاتی است که در آخرین مرحله از عملیات انجام می‌شود. در این مرحله، میل‌گرد در لوله‌های زیرشمع جای‌گذاری می‌شود و سپس فلنج نصب می‌گردد. فلنج برای اتصال ریزشمع و بتن پایه به کار می‌رود.
با تکمیل این مرحله، آمادگی برای بهره‌برداری از سازه بهبود می‌یابد و اطمینان از استحکام و پایداری سازه فراهم می‌شود. به‌وسیله تسلیح درست، زیرشمع‌ها قادر به تحمل بارهای مختلف و نیروهای ناشی از عوامل طبیعی می‌شوند. این امر به جلوگیری از خرابی و نقصان زودرس سازه کمک می‌کند.
پایان دادن به فرایند تسلیح زیرشمع، یک گام مهم به‌سوی ایمنی و پایداری سازه است که نشان از حرفه‌ای بودن و کیفیت کار انجام شده دارد. براین‌اساس، این مرحله از اجرای زیرشمع بسیار ارزشمند و ضروری است و باید به‌دقت و با استفاده از تجهیزات مناسب انجام شود.
مزایای استفاده از میکروپایل بسیار گسترده و چشمگیر است که به همین دلیل بسیاری از مهندسین این روش را به‌شدت توصیه می‌کنند. یکی از مزایای بارز زیرشمع، کنترل نشست خاک و انتقال بار به لایه‌های زیرین با مقاومت بیشتر است. این روش با تزریق دوغاب، ویژگی‌های مختلف خاک را مانند تراکم‌پذیری، سختی، ظرفیت باربری و ضریب اصطکاک را بهبود می‌بخشد.
در روش زیرشمع از انرژی کم کوبش و قطرکم حفاری استفاده می‌کنند و به همین علت این روش باعث محکم‌شدن خاک و کاهش لرزش ساختمان‌های اطراف می‌شود. اجرای سریع و آسان زیرشمع در شرایط مختلف نیز یکی از مزایای آن است. همچنین، به دلیل استفاده کم از مصالح ساختمانی، میکروپایل به‌صرفه و اقتصادی است. ماشین‌آلات استفاده شده برای اجرای ریزشمع ابعاد کوچکی دارند و به‌راحتی قابل‌حمل هستند، این موضوع اجازه می‌دهد که اجرای آن در چند نقطه مختلف زمین بدون تداخل صورت گیرد.
به‌طورکلی، زیرشمع به‌عنوان یک روش مؤثر و کارآمد در بهسازی و تقویت خاک‌ها شناخته شده است که از جمله انتخاب‌های اصولی بسیاری از مهندسین عمران و سازه سازان است. ساناپی با طراحی تجهیزات ویژه، امکان اجرای ریزشمع در شرایط دشوار مانند وجود سقف در تونل‌ها را فراهم می‌کند. متخصصان متبحر فعال در این شرکت روش اجرای میکروپایل را برای هر پروژه، باتوجه‌به شرایط و نیازهای آن، طراحی و اجرا می‌کنند.
