نیلینگ یا میخکوبی خاک چیست؟
نیلینگ یا میخکوبی خاک, یک اقدام ساخت و ساز اصلاحی برای درمان شیب های طبیعی ناپایدار خاک یا شیب های ناپایدار مصنوعی, به عنوان یک تکنیک بهسازی مطرح است. همان‌گونه که در بخش ژئوتکنیک و بهسازی خاک اشاره شد، یکی از روشهای بهسازی خاک، نیلینگ (Nailing) می باشد. نیلینگ یا میخکوبی خاک شامل نصب میله‌های فولادی (میخ)، تزریق دوغاب و اجرای شاتکریت (پاشیدن بتن) است.
نیلینگ خاک عمدتا برای پایدارسازی شیب‌های موجود به منظور جلوگیری از لغزش، دیواره‌های گود در خاکبرداری‌‌هایی که از بالا به پایین انجام میشود، دیواره‌های تونل و سازه‌های زیرزمینی، ترانشه‌ها در حال احداث بزرگراه‌ها، تعریض جاده‌ها و تعمیر دیوارهای حائل موجود مورد استفاده قرار میگیرد.
شرکت مهندسی آساکو با دارا بودن سوابق درخشان و تجارب موفق و همچنین با بهرهگیری از متخصصین و کارشناسان ارشد یکی از شرکتهای فعال در زمینه طراحی و اجرای نیلینگ در سراسر کشور می باشد.
تاریخچه نیلینگ یا میخکوبی
برای اولین بار مهندسین استرالیایی, جهت پایدارسازی جدار تونلها از روش نیلینگ استفاده کردند. در اوایل دهه 60 میلادی,در ساخت دیوارهای تونل ها, مجموعه ای از سوراخ ها را در سقف و دیوارهای سنگی ایجاد کرده و داخل آن میلگردهای فولادی قرار میدادند. سپس درون این حفره ها را با دوغاب پر میکردند,و به این صورت پایدارسازی انجام میگرفت.بعدها از این روش دیگر مهندسین آلمانی و فرانسوی استفاده کردند و در واقع می توان گفت این مهندسین تکنولوژی نیلینگ را برای پایدار نمودن شیب ها و دیوارهای خاکی و همچنین کوله پل ها بسط و تعمیم دادند.
با گذشت زمان استفاده از نیلینگ گسترش یافت و در اکثر کارهای عمرانی مانند تثبیت تراشه های خط آهن و بزرگ راه ها، گود برداری ساختمان های چند طبقه در داخل زمین و همچنین از شیب زمین در برابر لغزش های احتمالی مورد استفاده قرار گرفت.
در سالهای مختلف تحقیقات مختلفی, در راستای یافتن بهترین عملکرد, صورت گرفته است. اولین دیوار میخ کوبی شده که در آمریکا بسیار مورد توجه قرار گرفت، مهار خاک با عمق 13.7 متر در ماسه ی لایه دار متراکم شده ,جهت توسعه یک بیمارستان, واقع در پورتلند اورگان بوده است.این بیمارستان در سال 1976 با نصف زمان و 85% کاهش هزینه, به بهره برداری رسید.
در دهه های اخیر استفاده از تکنولوژی نیلینگ بسیار مورد توجه قرار گرفته است و به دلیل مزیت های مخصوص به خود ,از جمله روش های مورد علاقه کارفرمایان می باشد.
کاربرد نیلینگ یا میخکوبی
دیوارهای میخکوبی شده معمولا برای مواردی که خاکبرداری‌های قائم یا نزدیک به قائم مدنظر است مناسب میباشد. به‌طور کلی اجرای نیلینگ در موارد زیر کاربرد دارد:
روش طراحی نیلینگ یا میخکوبی
به‌طور کلی در طراحی دیوارهای میخکوبی شده، دو وضعیت محدودکننده یعنی حالت حدی مقاومت و حالت حدی سرویس باید درنظر گرفته شود.
حالت حدی مقاومت: این حالات به وضعیت‌های گسیختگی و یا فروپاشی اشاره دارد که در آن بارهای اعمالی، تنش‌هایی بزرگتر از مقاومت کل سیستم و یا اجزای منفرد سیستم ایجاد می‌کنند و منجر به ناپایداری سیستم می‌شوند. طراحی دیوار میخ‌گذاری شده در خاک باید ایمنی سیستم را در برابر تمام وضعیت‌های گسیختگی که در زیر بیان میشود، تضمین کنند.
- گسیختگی خارجی
- گسیختگی داخلی
- گسیختگی روکش
حالت حدی سرویس: این حالت به وضعیت‌هایی اشاره دارد که باعث ایجاد اختلال در عملکرد عادی و ایمن سازه میشود که میتوان به تغییرشکل مفرط دیوار، نشست‌های کلی و یا تفاضلی، ترک خوردگی روکش بتنی و خستگی ناشی از بارگذاری مکرر سیستم اشاره کرد.
در اصول طراحی نیلینگ، زهکشی خاک پشت دیوار و خوردگی میخ‌ها یا دیگر اجزای فلزی نیز باید در نظر گرفته شود.
مرجع اصلی طراحی و اجرای نیلینگ، استاندارد FHWA میباشد. شما بازدید کننده گرامی می‌توانید متن آخرین نسخه این نشریه را از اینجا دانلود کنید.
متخصصین آساکو به‌منظور طراحی نیلینگ در پروژه‌های مختلف، ضمن بهرهگیری از دانش فنی و کنترل محاسبات بصورت دستی، از نرم‌افزارهای PLAXIS، Geo Studio،FLAC3D ،FLAC 2D ، ABAQUS استفاده می‌کنند.
مراحل اجرای نیلینگ
1- خاکبرداری
اولین مرحله در اجرای عملیات نیلینگ و میخکوبی دیواره، خاکبرداری می باشد. خاکبرداری اولیه تا عمقی انجام میشود که سطح خاکبرداری شده بدون هیچ گونه تکیه گاهی در مدت زمان کوتاهی ( عموما 24 یا 48 ساعت) پایدار بماند. این عمق معمولا بین 1 تا 2 متر است. عرض قسمت خاکبرداری شده باید به اندازه‌ای باشد تا امکان نصب تجهیزات فراهم باشد.
2- حفاری گمانه ها
پس از اجرای خاکبرداری تا عمق و عرض مدنظر، حفاری گمانه ها در طول، قطر، و شیب و فواصل افقی موردنظر که در مرحله طراحی بدست آمده است انجام میشود.
3- قرار دادن میلگرد
در این مرحله میخ‌ها (میلگردها) در گمانه های حفاری شده جاسازی می‌شوند. میخ‌ها عموما توپر هستند اما در برخی مواقع از میخ‌های توخالی نیز استفاده میشود. پیش از قرار دادن میخ‌ها داخل گمانه حفاری شده، به منظور تنظیم و نگهداری میخ‌ها در مرکز گمانه و همچنین امکان ایجاد پوشش کافی دورتادور میلگرد، متمرکز کننده‌هایی (اسپیسر) درون گمانه تعبیه میشود. اگر محافظت از مصالح در برابر خوردگی مدنظر باشد (در محیط‌هایی که خطر خوردگی وجود دارد) از پوشش‌هایی برای میلگرد استفاده میشود.
4- تزریق دوغاب
پس از قرار دادن میخ‌ها درون گمانه، تزریق دوغاب سیمان انجام میشود. بدین منظور شیلنگ تزریق را درون گمانه قرار داده و دوغاب سیمان تحت وزن و یا با فشار کم به درون سوراخ تزریق میشود. در مواردی که از میلگردهای خودحفار استفاده شود، حفاری و تزریق دوغاب در یک مرحله انجام میشود. پس از دوغاب ریزی نوارهای زهکش ژئوکامپوزیت بین میخ‌ها در وجه گود قرار داده میشود و تا پایین گود ادامه می‌یابد تا آب جمع آوری شده از قسمتی در پایین گود خارج شود.
5- ساخت روکش شاتکریت موقت
پیش از این‌که خاکبرداری لایه بعد انجام شود، برای حفظ پایداری وجه گود و ایجاد پیوستگی یک لایه شاتکریت مسلح به ضخامت 75 تا 100 میلی‌متر روی وجه ایجاد میشود. تسلیح روکش موقت با استفاده از شبکه آرماتورهای جوش خورده (صفحه مش) که در وسط لایه شاتکریت قرار میگیرد انجام میشود. در برخی موارد شبکه آرماتور (صفحه مش) پس از اتمام مرحله حفاری و پیش از انجام حفار سوراخ‌ها انجام میشود.
6- ساخت روکش دائم
پس از این‌که مراحل 1 تا 5 در تمام ناحیه موردنظر انجام شد روکش دائم وجه گود اجرا میشود. روکش نهایی و دائمی وجه گود بسته به شرایط ممکن است، شاتکریت مسلح با شبکه آرماتورهای جوش خورده (صفحه مش)، بتن مسلح درجا و یا پانل‌های پیش ساخته باشد.
خصوصیات روش نیلینگ یا میخکوبی
مهمترین مزیت روش نیلینگ یا میخکوبی، تامین پایداری بدون ایجاد مزاحمت برای مراحل بعدی عملیات عمرانی است. همچنین امکان اجرای پایدارسازی همزمان با عملیات خاکی از دیگر مزایای نیلینگ میباشد. بعلاوه بدلیل ایجاد سطح بتنی روی خاک ، از هوازدگی و ریزشهای موضعی جلوگیری میکند.امکان اجرا در فضای محدود را دارد و محدودیتی در این زمینه ندارد,علاوه بر این امکان تقویت طرح در حین اجرا وجود دارد و میتوان از فضای موجود, در مراحل بعدی عملیات ساختمانی حداکثر بهره را برد.همنگونه که می دانید , در تمام پروژه ها,به ویژه پروژه های عمرانی, زمان فاکتور مهم و با ارزشی است.از این رو امکان اجرای همزمان گودبرداری و پایدارسازی به روش نیلینگ جالب توجه می باشد.
با وجود تمام مزیت ها و خصوصیات جالب توجهی که در ارتباط با نیلینگ یا میخکوبی گفته شد, این روش نیز معایب خاص خود را دارد که میتوان به نیاز به اخذ رضایت از همسایه ها و آلودگی صوتی ماشین الات در حین اجرا اشاره کرد.
آزمایش بارگذاری نیلینگ یا میخکوبی
یکی از مراحل بسیار مهم در اجرای پروژه‌های نیلینگ، آزمایش بارگذاری در محل است. به منظور اطمینان از برآورده شدن الزامات طراحی یعنی تحمل بار طراحی با ضریب اطمینان مناسب توسط خاک، دیوار میخکوبی شده در محل، مورد آزمایش بارگذاری قرار میگیرد. دلیل دیگر انجام این آزمایش، اطمینان از دقت پیمانکار در مراحل اجرای دیوار میخکوبی شده میباشد.
هزینه اجرای نیلینگ یا میخکوبی
هزینه اجرای نیلینگ، به فاکتورهای زیادی از جمله شرایط زمین، دسترسی به محل، ابعاد موردنظر برای میخکوبی، انتخاب نوع روکش نهایی، نیاز به حفاظت در برابر خوردگی، کاربرد دائمی یا موقت، فراهم بودن پیمانکاران متخصص در نیلینگ خاک و شاتکریت و شرایط منطقه‌ای (لرزه‌خیزی، یخ زدگی و …..) بستگی دارد. به عنوان مثال، در شرایط مساعد خاک، هزینه نیلینگ در مقایسه با سایر روش‌ها کاهش می‌یابد و در شرایط نامساعد خاک استفاده از نیلینگ مقرون به صرفه نیست. اما به‌طور کلی میتوان گفت هزینه اجرای دیوار میخکوبی شده در مقایسه با دیوارهای وزنی بتنی و دیوارهای مهار شده در زمین نسبتا کمتر است.
آنکراز چیست؟
یکی دیگر از روش های پایدار سازی گودبرداری و شیب ها,آنکراژ است که شباهت بسیاری به روش نیلینگ دارد. بعد از اجرای روش انکراژ یا روش مهارکوبی توان خاک افزایش می یابد. انکراژ با نام های میل مهار و دوخت به پشت نیز شناخته میشود.مراحل اجرایی روش انکراژ شبیه به نیلینگ است و تفاوت اصلی این دو روش در این است که در روش انکراژ میل های مهار از پیش تنیده میشود و دو لایه مقاوم و فعال خاک بهم دوخته میشود.
باید توجه داشت که هزینه های استفاده از انکراژ نسبت به نیلینگ بیشتر است و این به دلیل نیاز به نیروی متخصص و تجهیزات بکار رفته در روش انکراژ می باشد.
انواع انکراژها
1-زمین‌مهار با استوانه مستقیم با تزریق بدون فشار (Straight shaft gravity-grouted)
2-مهاری‌ها با تزریق تحت فشار(Straight shaft pressure-grouted)
3-روش پس تزریق(Post-grouted)
4-مهارهای ته پهن شده (Underreamed)
مزایای روش انکراژ
1-کنترل تغییر مکان ها به وسیله پس تنیدگی.
2-ایمنی بیشتر.
3-کنترل کیفی بهتر.
4-بهتر شدن مشخصات مکانیکی خاک با تزریق دوغاب سیمان به درون گمانه ها
معایب روش انکراژ
1-نیاز به تجهیزات و ابزارالات پیشرفته.
2-عدم کارایی در خاک های مساله دار
3-زمان بر بودن آن
- این امر ممکن است در پروژه های بزرگ مطرح نباشد بلکه بر عکس ممکن است زمان کلی اجرای کار نیز، به ویژه با مدیریت صحیح، کاهش یابد.
4-هزینه بر بودن ان
- در پروژه های بزرگ و در احجام زیاد ممکن است این امر مطرح نباشد و برعکس هزینه کلی کار کاهش یابد.
مراحل اجرای مهارسازی به روش انکراژ
1-در ابتدا انجام حفاری در محل نصب مهار در زوایای معین صورت میگیرد.لازم به ذکر است گود برداری به صورت مرحله به مرحله و طبق مشخصات فیزیکی و شرایط محیطی محل مورد نظر, انجام میشود.
2-تزریق ملات اولیه یا دوغاب به درون گمانه های ایجاد شده
3-تعبیه کابل یا میلگرد های از پیش تنیده شده تا طول معین درون گمانه ها یا چاهک ها
4-تزریق گروت و پس از ان خارج کردن لوله ها
5- پس از گذشت 7 شبانه روز از بتن پاشی , نیروی پیش تنیدگی میلگردها کاملاً آزاد می شود و نیروی پس تنیدگی به میلگردها و دوغاب اطراف آن و خاک اطراف اعمال می شود و باعث فشرده تر شدن خاک و افزایش مقاومت آن در برابر رانش و ریزش می شود.
تفاوت بهسازی به روش نیلینگ و انکراژ
روش آنکراژ یکی دیگر از روشهای بهسازی است که شباهت بسیار زیادی به روش نیلینگ دارد و تفاوت اصلی انها در اعمال نیروی پیش تنیدگی است.علاوه بر این نیلینگ خاک عمدتاً در شرایط زیر استفاده می شود:
1- لنگر انداختن سازه های تکیه گاه برای حفاری که شامل جعبه های ترانشه یا شمع بندی ورق می باشد.
2-برای تثبیت شیب ها.
3- ایمن سازی و نوسازی لغزش ها
4- راه سازی
5- مستقر در نوسازی تونل ها، دیوارهای حائل و ….
6-انتقال نیروهای خارجی (کششی) به زمی
7- تثبیت شالوده های تحت فشار خارج از مرکز
انکراژها معمولاً در شرایط زیر اجرا می شوند:
1- لنگر انداختن دیوارهای حائل خاکریزی.
2- تثبیت فونداسیون های کششی با بار خارج از مرکز
3-برای تقویت و تثبیت شیب ها، دیواره های سنگی و یا بریدگی ها
4- برای ایمن سازی سنگ های تثبیت نشده در پروژه های حفاری زیرزمینی
5-پشتیبانی از سازه های دریایی مانند دیوارهای اسکله.
علاوه بر تفاوت در کاربردها باید در نظر داشته باشیم که:
- هزینه اجرای نیلینک کمتر از انکراژاست.
- گود برداری به روش نیلینگ سریعتر انجام میشود
- تجهیزات مورد نیاز نیلینگ نسبت به انکراژ کمتر است
- سطح مسلح شده در روش نیلینگ نسبت به انکراژ کمتر است
- در روش نیلینگ محدودیت فضا نداریم و عبور و مرور بدون اختلال صورت میگیرد.
- اعمال نیروی پس تنیدگی در روش انکراژ باعث میشود تا این روش قدرت بیشتری در مهار نیروی رانشی و ریزشی زمین داشته باشد.
شرکت مهندسی آساکو در خصوص طراحی و اجرای پروژه‌های نیلینگ (پایدارسازی دائم و موقت گود، پایدارسازی شیب، تعریض جاده، پایدارسازی دیواره‌های تونل و ….)، یکی از موفق‌ترین شرکت‌ها در سراسر کشور به شمار می‌رود. با توجه به متعدد بودن پروژه‌های نیلینگ، جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص پروژه‌های انجام شده توسط آساکو، می‌توانید با کلیک بر روی بخش پروژه‌ها سوابق کاری شرکت در این زمینه را مشاهده فرمایید.