آموزش روش اجرای نیلینگ در گودبرداری فقط در 6 مرحله همراه با فیلم

نیلینگ (Nailing) یا میخ‌کوبی یک روش متداول مهار کردن خاک است که در جهان به طور گسترده استفاده می‌شود. در این روش، بخش ناپایدار خاک به وسلیه المان‌های فولادی و میلگردهایی که نیل نامیده می‌شوند، پایدار شده و به بخش پایدار خاک متصل خواهند شد. اما روش اجرای نیلینگ در گودبرداری چگونه است؟ ما در این مقاله به‌طور مفصل به جزئیات اجرای نیلینگ خاک پرداخته‌ایم، لذا تا انتهای این مقاله با آکادمی عمران همراه باشید.

نیلینگ چیست؟

واژه نیل (Nail) یک واژه انگلیسی به معنای میخ است. همانطور که بالاتر اشاره کردیم، نیلینگ یک روش پایدارسازی بخش ناپایدار خاک است که برای پایدارسازی گودهایی با عمق متوسط یا زیاد و مهار کردن دیواره‌های کنار راه‌ها استفاده می‌شود. همچنین یک روش ابداعی جهت پایدارسازی فرورفتگی‌های مصنوعی یا طبیعی در سطح زمین (ترانشه‌ها) و تامین تکیه‌گاه افقی دیواره‌های خاکبرداری شده، جهت جلوگیری از لغزش خاک به شمار می‌آید.

نکته حائز اهمیت در این روش این است که نیروی کششی در میخ‌ها زمانی فعال می‌شود که مقداری جابجایی در سیستم رخ دهد. این موضوع ممکن است در ساختمان‌های مجاور با کاربری حساس مشکل ایجاد کند. بنابراین مقدار مجاز جابجایی سازه‌های مجاور باید در انتخاب نوع سیستم نگهدارنده مدنظر قرار داده شود.

نیلینگ، یک سازه نگهبان موقت است که به وسیله عواملی مانند گذشت زمان، هوازدگی سطح خاک، خوردگی آرماتورها و نفوذ آب‌های سطحی مقاومت خود را از دست می دهد. لذا هرچه سریع‌تر باید برای ساخت و نصب سازه اصلی اقدام کرد.

برای گودهایی که اطراف آن‌ها ساختمان حساس به جابجایی وجود دارد، استفاده از سیستم پایدارسازی گود به روش نیلینگ به دلیل نیاز به جابجایی توده خاک، توصیه نمی‌شود.در این گودها بهتر است از سیستم پایدارسازی گود به وسیله میل مهار یا انکراژ استفاده کرد. در این روش میخ‌ها به وسیله پیش تنیده شدن، به صورت بالقوه، فعال هستند و می‌توانند بدون اینکه توده خاک جابجا شود، از فروریزی گود جلوگیری نمایند.

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

مزایا و معایب نیلینگ

از مهم ترین مزایا و علت‌های استفاده از روش نیلینگ، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امکان اجرا در فضاهای کوچک و محدود
• روش اجرای بدون لرزش و صدا
• ایجاد تغییرات کم در شکل دیوارها
• امکان اجرا در مجاورت سازه‌های دیگر
• امکان اجرای سریع
• پایین بودن هزینه اجرا
• پایین بودن ریسک اجرا و خطرات آن در مقایسه با روش‌های دیگر مانند انکراژ

با این حال، روش نیلینگ خاک نیز مانند تمام روش‌های دیگر دارای معایب منحصر به خود می‌باشد:

• روش نیلینگ مناسب مکان‌هایی که آب در آن‌ها جریان داشته باشد مناسب نیست.
• در صورت دائمی بودن اجرای نیلینگ، محل قرارگیری میخ‌ها باید به طور مرتب رصد و چک شوند.
• وجود موانع شهری می‌تواند محدودیت‌هایی را بر طول، محل و شیب آن اعمال کند.
• هر خاکی مناسب نیلینگ نمی‌باشد.
• اجرای آن به افرادی با تجربه بالا نیاز دارد.

فیلم اجرای نیلینگ

پیش از خواندن ادامه مقاله ابتدا فیلم نحوه اجرای نیلینگ خاک زیر را مشاهده کنید. این فیلم بخشی از آموزش اجرای ساختمان است که در آن صفر تا صد مراحل ساختمان سازی را توضیح داده‌ایم.

تاثیرات خاک نیلینگ

از روش نیلینگ می‌توان در محدوده وسیعی از خاک‌ها استفاده کرد. اجرای این روش در خاک‌هایی که شرایط مطلوبی دارند می‌تواند موجب سهولت اجرای کار و اقتصادی بودن آن شود. از طرف دیگر، اجرای روش نیلینگ در خاک‌هایی که شرایط نامطلوبی دارند می‌تواند موجب مشکلات مختلف اجرایی و نیز غیراقتصادی شدن آن شود.

خاک مورد استفاده برای اجرای نیلینگ به شکل صحیح و اقتصادی باید شرایط زیر را داشته باشد:

1. خاک بتواند بدون نیاز به سازه نگهبان، به مدت یک تا دو روز، با دیوارهای قائم یا نزدیک به قائم، به ارتفاع حدود یک تا دو متر پایدار باقی بماند.
2. میخ‌ها بتوانند در تراز بالاتر از سطح ایستایی قرار بگیرند.
3. اگر میخ‌ها در تراز پایین‌تر از سطح ایستابی قرار گیرند، باید آب زیرزمینی تاثیر منفی روی مواردی مانند دیواره گودبرداری یا سینه کار، مقاومت چسبندگی میان دوغاب و خاک محصورکننده آن، یکپارچگی و پایداری سیستم نیلینگ (مانند خودن شدن میخ‌ها) نداشته باشد.

اگر چاهک‌های حفاری شده بتوانند بدون نیاز به اقدامات ویزه هنگام نصب میخ‌ها و تزریق دوغاب به مدت چند ساعت پایدار باقی بمانند، این امر مطلوب است و نیاز به اقدامات ویژه نیست، اما اگر شرایط خاک به گونه‌ای باشد که سه مورد گفته شده تحت اثر منفی قرار بگیرند، باید با استفاده از روش حفاری با مته توخالی و با استفاده از غلاف‌های موقت در سرتاسر طول چاهک حفاری را انجام داد.

خاک مناسب نیلینگ

بر اساس معیارهای عمومی گفته شده در متن بالا، انواع خاک‌های مناسب برای نیلینگ به‌شرح زیر است:

1) خاک‌های ریزدانه سفت تا سخت

خاک‌های ریزدانه یا چسبنده ممکن است شامل رس‌‌های سفت تا سخت، لای‌های رسی، رس‌های لایدار، رس‌های ماسه‌ای، لای‌های ماسه‌دار و ترکیبی از آن‌ها باشد.

2) خاک‌های دانه‌ای متراکم تا بسیار متراکم با مقداری چسبندگی

این خاک‌ها شامل شن و ماسه با SPT بیش از ۳۰ و مقداری خاک ریزدانه (معمولا حداکثر ۱۰ تا ۱۵ درصد) یا مقدار ناچیزی سیمانتاسیون که موجب چسبندگی دانه‌های خاک می‌شود، هستند. همچنین، نیروهای مویینگی در ماسه‌های ریزدانه مرطوب ممکن است موجب چسبندگی ناچیزی در آن‌ها شود.

3) سنگ‌های هوازده فاقد سطوح ضعیف

سنگ‌های هوازده ممکن است مصالح مناسبی با دیوارهای نیلینگ باشند، به شرط اینکه سطوح ضعیف در راستاهای نامناسب مثلا صفحات ضعیفی که تا درون گود ادامه دارند، وجود نداشته یا بسیار کم باشند.

4) خاک‌های یخچالی (یخ آبرفت‌ها و یخ‌رفت‌ها)

این نوع خاک‌ها معمولا برای سازه‌های نگهبان نیلینگ مناسب هستند، چرا که معمولا متراکم بوده، خوب دانه‌بندی شده و همراه با میزان محدودی ریزدانه هستند.

خاک‌های نامناسب برای نیلینگ

انواع خاک‌های نامناسب برای نیلینگ عبارت‌اند از:

1) خاک‌های غیر چسبنده بد دانه‌بندی شده خشک

اگر این گونه خاک‌ها کاملا خشک بوده و شامل مصالح ریز دانه نباشند یا هیچ گونه سیمانتاسیون طبیعی‌ای از خود نشان ندهند، فاقد چسبندگی ظاهری هستند. بنابراین، امکان پایداری آن‌ها به صورت قائم یا نزدیک به قائم بسیار کم و مشکل است.

2) خاک‌هایی که سطح آب زیرزمینی در آن‌ها بالا است

در این گونه خاک‌ها، برای پایدارسازی خاک نیاز به انجام زهکشی به گونه‌ای کامل و اساسی است. علاوه بر آن، مقادیر زیاد آب زیرزمینی موجب آن می‌شود که چاهک‌ها به سادگی فرو بریزند. همچنین، تراوش بیش از حد آب‌های زیرزمینی از دیواره گود می‌تواند موجب بروز مشکلات جدی در اجرای شاتکریت شود.

3) خاک‌های شامل قلوه سنگ و گرداله سنگ (بولدر)

وجود مقادیر زیاد قلوه سنگ و گرداله سنگ موجب بروز مشکلات بیش از حد در حفاری چاهک‌ها مانند افزایش هزینه و سختی اجرا می‌شود.

4)  خاک‌های ریزدانه نرم تا بسیار نرم

این نوع خاک‌ها دارای مقادیر SPT کمتر از ۴ هستند و برای نیلینگ مناسب نیستند، چرا که مقاومت چسبندگی آن‌ها با میخ‌ها در سطح تماس میخ، دوغاب و خاک نسبتا کم است. بنابراین برای دستیابی به مقاومت مورد نیاز باید طول میخ‌ها را به میزان غیرقابل قبولی زیاد در نظر گرفت که از نظر اجرایی و اقتصادی به صرفه نیست.

5) خاک‌های آلی

برخی از خاک‌های آلی مانند لای‌های آلی، رس‌های آلی و خاک‌های مردابی معمولا مقاومت برشی کمی دارند و در نتیجه مقاومت پیوستگی آن‌ها کم است؛ در نتیجه، طول میخ‌ها در آن‌ها باید بسیار زیاد باشد که هزینه‌های آن بسیار غیراقتصادی خواهد شد.

6) خاک‌های بسیار خورنده (نظیر روباره‌ها و سرباره‌ها) یا وجود آب‌های زیرزمینی بسیار خورنده

این شرایط ممکن است موجب آن شود که به انجام اقدامات حفاظت در برابر خوردگی پرهزینه‌ای نیاز داشته باشیم. این امر، به ویژه در دیوارهای نیلینگ دائمی، از جمله معایب و محدودیت‌های جدی این روش در این شرایط است.

7) سنگ‌های هوازده با صفحات ضعیف نامناسب و کارست‌ها

این گونه سنگ‌های هوازده ممکن است دارای صفحات ضعیف نامناسب مانند درزه‌ها، شکستگی‌ها، بریدگی‌ها، گسله‌ها، چین‌ها، تورق و سطوح کلیواژ باشند. این صفحات می‌توانند روی پایداری چاهک‌ها تأثیر گذاشته و عمل تزریق دوغاب را با مشکل مواجه سازند. همچنین، وجود این گونه صفحات ضعیف و ناپیوستگی ناشی از آن‌ها می‌تواند موجب تشکیل بلوک‌های بالقوه ناپایدار در خاک پشت دیوار نیلینگ شده در هنگام گودبرداری شود.

همچنین، برخی از عوامل مانند بریدگی و جابه‌جایی درزه‌ها، فشارهای هیدرواستاتیکی جانبی و نیروهای تراوشی می‌توانند موجب از دست رفتن سریع پایداری بلوک‌های گفته شده، شوند.

8) بادرفت‌ها (لس‌ها)

هنگامی که بادرفت‌ها خشک باشند ممکن است مقاومت‌های قابل قبولی از خود نشان داده و نصب میخ‌ها در خاک را میسر سازند، اما وجود مقادیر نسبتا زیاد آب در پشت دیوارهای نیلینگ موجب می‌شود که ساختار بادرفت دچار فروپاشی شده و مقاومت آن به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

اجزای نیلینگ

پیش از شرح مراحل اجرای نیلینگ ابتدا باید با اجزای این سیستم آشنا شوید. به طور کلی، بخش‌های مختلف و اجزا نیلینگ عبارت‌اند از:

1) میلگردهای فولادی

بخش اصلی سیستم نیلینگ، میلگردهای فولادی هستند. این میلگردها را که میخ یا نیل نامیده می‌شوند در چاهک‌ها قرار داده و به صورت درجا دوغاب ریزی می‌کنند.

2) دوغاب

وظیفه اصلی و اولیه دوغاب، انتقال تنش از خاک به میخ‌ها است. همچنین، دوغاب موجب حفاظت میخ‌های فولادی در برابر خوردگی می‌شود.

3) سر میخ

انتهای بیرونی میخ فولادی است که رزوه شده و در بیرون از دیواره خاکی گود قرار می‌گیرد.

4) مهره شش گوشه، واشر، و صفحه تکیه‌گاهی

این قطعات را به سر میخ بسته و از آن‌ها برای اتصال نیل به پوشش اجرا شده روی سطح دیواره گود استفاده می‌کنند.

5) پوشش‌های موقت و دائمی اجراشده بر روی سطح دیواره گود

این پوشش‌ها موجب یکپارچگی سازه‌ای سیستم نیلینگ می‌شوند. پوشش موقت، یک سطح تکیه‌گاهی برای صفحه تکیه‌گاهی فراهم می‌آورد و نیز از بخش نمایان خاک در برابر عوامل جوی، از جمله هوازدگی، حفاظت می‌کند.

این پوشش را پیش از شروع مرحله بعدی گودبرداری، اجرا می‌کنند. پوشش دائمی را نیز پس از نصب کامل میخ‌ها و سفت کردن مهره‌های شش گوش، روی پوشش موقت اجرا می‌نمایند.

6) نوارهای زهکش ژئوکامپوزیت

این نوارها را پیش از اجرای پوشش موقت، در زیر آن‌ها قرار می‌دهند. هدف از به کارگیری این نوارها، جمع آوری و انتقال آب‌هایی است که از طرق مختلف، به پشت پوشش موقت می‌رسند.

مراحل اجرای نیلینگ چیست؟

جهت پایدارسازی دیواره گودها به روش نیلینگ معمولا در 6 مرحله اصلی اجرا می‌شود. پس از تکمیل مراحل اجرایی زیر برای گام اول گودبرداری، این مراحل در گام‌های بعدی گودبرداری تا رسیدن به رقوم کف گود مورد نظر تکرار می‌شوند.

مراحل روش اجرای نیلینگ به شرح زیر است:

1. گودبرداری مقطعی
2. حفاری گمانه‌ها
3. نصب میلگرد تسلیح
4. تزریق دوغاب سیمان
5. بتن پاشی
6. نصب صفحه سر نیل و مهره

در تصویر زیر گام های گودبرداری به روش نیلینگ نشان داده شده است:

گودبرداری مقطعی

در مرحله اول، یک تا چهار متر از عمق گودبرداری را خاکبرداری می‌کنند. عمق خاکبرداری در هر مرحله به کمک آزمایش‌های مکانیک خاک و گمانه زنی که پیش از شروع گودبرداری انجام شده و بسته به جنس خاک، ظرفیت باربری، پارامترهای مقاومت برشی، لایه بندی، میزان نفوذ آب های سطحی و میزان سربار متغیر آن تعیین می‌گردد.

با این کار یک دیواره گود که اصطلاحا سینه کار نامیده می‌شود، ایجاد می‌گردد. در پای این دیواره، یک سکو یا سطح افقی وجود دارد که باید عرض آن به اندازه کافی و به گونه‌ای که دستگاه حفاری بتواند روی آن قرار گیرد.

حفاری گمانه‌ها

بعد از اجرای مرحله اول خاکبرداری نوبت به حفاری چاله‌ها برای قرار دادن نیل‌ها می‌رسد. برای حفاری از دستگاه دریل واگن استفاده می‌شود که روی سینه کار قرار می‌گیرد. لوله‌های مته حفاری به صورت قطعاتی به طول حدود 2 تا 3 متر هستند که به صورت پیچی به هم متصل می‌شوند.

شیب، قطر، طول و تعداد چاله ها طبق مشخصات درج شده در نقشه‌های اجرایی نیلینگ و محاسبات پایداری ترانشه انجام می‌شود، اما به طور معمول چاله‌ها با زاویه 10 تا 20 درجه نسبت به افق، قطر 10 تا 15 سانتی‌متر و طول 5 تا 15 متر در فواصل یک تا دو متری اجرا می‌شوند.

گاهی در چند متر ابتدایی خاکبرداری به دلیل نزدیکی گود به خیابان و احتمال آسیب زدن به تاسیسات شهری یا احتمال ورود میخ‌ها به زیرزمین ساختمان‌های مجاور، اجرای عملیات نیلینگ (میخ کوبی) امکان پذیر نیست. از این رو، باید پیش از حفاری چاله‌ها از ساختمان‌های مجاور بازدید شده و سازه‌های زیرزمینی، قنات‌ها و محل قرارگیری چاه‌های فاضلاب مورد بررسی قرار گیرد. تخریب چاه فاضلاب ساختمان مجاور یکی از مشکلات اجرایی رایج در پایدارسازی گود به روش نیلینگ است.

نصب میلگرد تسلیح

پس از حفر چاله‌ها، میلگردهای آجدار AII با قطر حداقل 25 میلی متر و طول مشخص شده در نقشه‌های اجرایی انتخاب شده، و یک سر آن‌ها به طول حداقل 10 سانتی متر رزوه می‌شوند. قطر معمول میلگردهای نیلینگ به ترتیب 28، 32 و 40 میلی متر است.

در خاک‌های خورنده باید از پوشش رزین اپوکسی روی آرماتورها استفاده شود. نیل‌هایی که طول بیش از 12 متر دارند باید به روش کوپلینگ یا فورجینگ به هم وصله شوند. میلگرد باید در وسط چاله قرار گیرد و دوغاب تمام اطراف آن را پر کند تا آرماتور پیوستگی مناسبی با خاک داشته باشد. لذا در فواصل 2 تا 3 متری در طول میخ و در دو انتهای آن در فواصل نیم متری از اسپیسرهای پلاستیکی (فاصله گذار) استفاده می‌شود.

شیلنگ‌های تزریق و برگشت هوا از جنس PVC (پلی‌وینیل کلراید که نوعی پلاستیک است) به میلگرد متصل می‌شوند، سپس میلگرد و شلنگ تزریق متصل به آن را درون چاله مربوطه به گونه‌ای قرار می‌دهند که سر رزوه شده میلگرد رو به بیرون باشد.

تزریق دوغاب سیمان

جهت تزریق دوغاب سیمان ورودی چاله‌ها را با ملات گچ یا گچ و سیمان مسدود کرده و شروع به تزریق دوغاب سیمان می‌کنند. این امر به دلیل جلوگیری از خروج دوغاب به بیرون از چاله انجام می‌شود.

تزریق دوغاب سیمان معمولا با نسبت آب به سیمان 0.5 تحت فشار 3 تا 5 بار و یا به صورت ثقلی انجام می‌شود. فشارهای بیشتر می‌تواند تغییر در بافت خاک و وقوع نشست‌های احتمالی در سازه‌های مجاور را به همراه داشته باشد.

در صورتی که مخزن حاوی دوغاب در ترازی بالاتر از چاله باشد، این دوغاب به صورت ثقلی و بدون نیاز به پمپاژ به درون چاله وارد می‌شود. دوغاب تزریقی اولیه بسیار روان و با نسبت آب به سیمان بیش از 1 بوده و به تدریج این نسبت به عدد 0.5 محدود می‌شود. خروج دوغاب سیمان از شیلنگ برگشت هوا نشان می‌دهد که چاله در حال پر شدن است.

شیلنگ برگشت هوا را خم کرده و می‌بندند تا دوغاب به بیرون نریزد. سپس تزریق دوغاب تحت فشار تا پر شدن چاله ادامه پیدا می‌کند و در آخر شیلنگ تزریق خم شده، بریده و بسته می‌شود.

دوغاب تزریقی باید علاوه بر پر کردن حجم چاله، تا حدودی به منافذ خاک چاله نیز نفوذ کند. در تمام مدتی که دوغاب به درون چاله تزریق می‌شود، پیستون تزریق به صورت رفت و برگشتی کار می‌کند. پس از پایان عملیات تزریق، و زمانی که به اصطلاح چاله “خورند” نداشت، عملیات رفت و برگشتی پیستون متوقف می‌شود.

برای گمانه‌های با عمق بیش از 12 متر به جای دو شیلنگ تزریق (یک رفت و یک برگشت) ترجیحا از سه شیلنگ (یک رفت و دو برگشت) برای تزریق دوغاب سیمان استفاده شود.

روش دیگری برای تزریق دوغاب وجود دارد که در آن ابتدا لوله‌ای را در ابتدای چاله قرار می‌دهند، بر سر آن یک دستگاه فشارسنج نصب می‌کنند و سر چاه را می‌بندند. باقی مراحل مثل روش قبل است اما با این تفاوت که در این روش عملیات تزریق زمانی پایان یافته تلقی می‌شود که فشار دوغاب تزریقی در چاله که در فشارسنج نشان داده می‌شود، به یک حد معینی برسد.

شاتکریت

پس از تزریق دوغاب در چاله‌ها، برای جلوگیری از فرسایش و هوازدگی خاک، جلوگیری از ریزش خاک در فضاهای بین نیل‌ها و حفظ یکپارچگی نیل‌ها، روی سطح خاک مش‌گذاری و شاتکریت شده و با شمشه کشی صاف می‌شود.

گاهی به دلیل ریزشی بودن دیوار گود و ایجاد لرزش‌های ناشی از حفاری چاله‌ها ممکن است دیواره گود در عمق‌های محدود و کم نیز دچار ریزش‌های موضعی شود. جهت حل این مشکل می‌توان ابتدا دیواره گود را بتن پاشی نمود و سپس شروع به حفاری چاله‌ها کرد.

در جاهایی که تراز آب‌های زیرزمینی بالا بوده، احتمال بالا آمدن آن‌ها و یا امکان ورود آب به خاک از هر طریقی مثل برف و باران وجود داشته باشد، پیش از مش گذاری و اجرای شاتکریت نیاز به تعبیه سیستم زهکشی توسط نوارهای زهکش یا زهکش‌‌های لوله‌ای عمقی است.

زمانی که سطح خاک با بتن شاتکریت پوشانده می‌شود، منافذ خاک بسته شده، آبی وارد شده در پشت سطح شاتکریت شده یک فشار هیدرواستاتیک به سطح شاتکریت شده وارد می‌کند. همچنین اصطکاک بین دانه‌های خاک را کاهش داده و احتمال جابه جایی توده فعال خاک را بیشتر می‌کند.

لذا برای اینکه این آب زودتر تخلیه شود از نوارهای قائم ژئوسنتتیک به عرض تقریبی 50 سانتی متر در فواصل 2 تا 5 متری روی سطح خاک و زیر مش گذاری استفاده می‌کنند. این نوارها مانع از چسبیدن بتن شاتکریت به سطح خاک و بسته شدن منافذ خاک می‌شوند و آب از طریق این نوارها به سمت پایین حرکت کرده و خارج می‌شود.

نوارهای زهکشی باید تا عمق نهایی گود امتداد یابند. در هر مرحله خاکبرداری در پایین گود لوله شده تا در خاکبرداری‌های بعدی با قسمت بعدی حداقل 30 سانتی متر روی هم اورلپ شوند. حداقل عرض نوارهای زهکش 20 سانتی متر  است.

در صورت استفاده از زهکش‌های لوله‌ای عمقی، حداکثر فاصله لوله‌ها از هم 6 متر و حداقل قطر لوله‌ها باید 10 سانتی‌متر لحاظ شود. نکته مهم این است که جهت جلوگیری از نشت دوغاب سیمان به داخل لوله‌ها هنگام تزریق، لوله ها باید دو روز پس از تزریق نصب شوند.

پس از قرار دادن نوارهای زهکش مش‌ها با قطر 6 یا 8 میلی‌متر با چشمه‌های 10 و 15 سانتی‌متری روی سطح خاک قرار گرفته و عملیات شاتکریت آغاز می‌شود. دقت کنید که مش به سطح خاک نچسبد و به اندازه نصف ضخامت مورد نظر بتن شاتکریت به وسیله اسپیسر (فاصله گذار) از سطح خاک فاصله بگیرد.

مش‌های فلزی باید به اندازه حداقل یک چشمه روی هم اورلپ شوند. معمولا ضخامت شاتکریت در حدود 10 تا 15 سانتی‌متر است و ماسه مورد استفاده در شاتکریت باید کاملا شسته و بدون خاک باشد. ماسه خاک‌دار پرت مصالح را کمتر کرده و چسبندگی بتن را بیشتر می‌کند اما مقاومت آن را به شدت کاهش می‌دهد.

شیلنگ شاتکریت باید به صورت عمود بر سطح با فاصله حدود 0.6 تا 1.5 متر از دیوار قرار گیرد و حداقل به مدت 3 روز باید سطح شاتکریت شده آب پاشی و عمل آوری شود.

دیواره‌های بتن پاشی شده شاتکریت از نوع پوشش موقت هستند. پوشش دائمی دیوار، یک دیوار بتن آرمه سازه‌ای است که روی پوشش موقت و به طور یکپارچه با آن ساخته می‌شود و نقش دیوار حائل را بازی می‌کند. ضخامت پوشش دائمی دیوار در حدود 15 تا 30 سانتی‌متر علاوه بر پوشش موقت است.

نصب صفحه سر نیل و مهره

پس از انجام شاتکریت، سر نیل به کمک مهره شش گوش به سر میلگردهای رزوه شده بسته می‌شود. سر نیل یک صفحه فولادی به ضخامت تقریبی 2 سانتی متر و ابعاد 25 سانتی متر در 25 سانتی متر است که مشخصات دقیق آن در نقشه‌های اجرایی ذکر می‌شود.

علت بستن صفحه سرمیخ ایجاد سطح بزرگتر برای جلوگیری از برش پانچ و سوراخ شدن بتن شاتکریت است.

برای این امر پس از پایان شاتکریت و زمانی که بتن هنوز حالت خمیری دارد، صفحه تکیه‌گاهی فولادی را از میخ رد کرده و کمی فشار می‌دهیم که تا حدودی به درون بتن پاشیده فرو رود. سپس واشر و مهره را نصب کرده و مهره را تا حدودی محکم می‌کنیم. پس از سخت شدن بتن، مجددا مهره را سفت می‌کنیم.

در صورتی که بخواهیم علاوه بر پوشش موقت، از پوشش دائمی نیز استفاده کنیم، باید به منظور یکپارچه کردن پوشش موقت و دائمی، گل میخ‌هایی را به صفحه تکیه‌گاهی جوش کنیم. پس از بستن صفحه سر نیل مرحله بعدی خاکبرداری انجام شده و پایدارسازی به روش نیلینگ مطابق آنچه که در مرحله قبل انجام شد تا عمق انتهایی گود ادامه می‌یابد.

مکانیزم رفتاری نیلینگ چیست؟

مفاهیم اساسی در مورد مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ شامل موارد زیر است که در ادامه هر مورد را بررسی می‌کنیم:

• سیستم میخ گذاری خاک
• اندرکنش بین میخ و خاک و توزیع نیروی محوری در میخ
• نحوه انتقال بارهای برشی در میخ‌ها
• توزیع فشار جانبی خاک بر روی دیوار سیستم میخ گذاری خاک و نیروی کششی سر میخ
• تاثیر خاکبرداری مرحله به مرحله بر روی مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ
• نواع گسیختگی در سیستم میخ گذاری خاک
• سازه‌های درگیر با سیستم میخ گذاری خاک

سیستم میخ گذاری خاک

پایداری سیستم میخ گذاری شده معمولا توسط یک مدل دو ناحیه‌ای بررسی می‌شود؛ بدین صورت که فرض می‌شود ناحیه‌ای از خاک به طور کامل از ناحیه دیگر جدا شده است. خطی که فصل مشترک این دو ناحیه است، سطح لغزش یا سطح گسیختگی نامیده می‌شود.

ناحیه جلوی سطح لغزش که تمایل به جدا شدن از ناحیه دیگر را دارد، ناحیه فعال (Active) خوانده می‌شود و ناحیه‌ای که ثابت است و پشت سطح گسیختگی قرار دارد موسوم به ناحیه مقاوم (Passive) است. عملکرد اصلی سیستم میخ گذاری خاک، بر اساس دوختن ناحیه فعال به ناحیه مقاوم است.

اندرکنش بین میخ و خاک و توزیع نیروی محوری در میخ

ناحیه فعال تمایل به جدا شدن از ناحیه مقاوم را دارد و با اتصال ناحیه فعال به ناحیه مقاوم، می توان مانع از این جداشدگی شد. با این امر، اگر ناحیه فعال بخواهد از ناحیه مقاوم جدا شود باید میخ‌ها را از جای خود در آورد؛ لذا باعث تولید نیروی محوری کششی در میخ و تنش برشی از نوع اصطکاکی در دور میخ می‌گردد.

نحوه انتقال بارهای برشی در میخ‌ها

تنش برشی در اطراف میلگرد در ناحیه فعال نیز تولید می‌شود. چرا که ناحیه مقاوم نیز سعی در نگه داشتن ناحیه فعال در جای خود دارد. از این رو، تنش‌های برشی در ناحیه فعال در خلاف جهت تنش‌های برشی تولید شده در ناحیه مقاوم، تولید می‌گردند.

توزیع فشار جانبی خاک بر روی دیوار سیستم میخ گذاری خاک و نیروی کششی سر میخ

بسته به تغییر مکانی که خاک انجام می‌دهد و همچنین نوع رویه سیستم میخ گذاری خاک، نحوه توزیع فشار جانبی متفاوت است. این رویه معمولا مش و شاتکریت است. هرچه ضخامت رویه بیشتر شود، این پوشش از حالت انعطاف‌پذیر خود خارج شده و به نوع دیوارهای حایل وزنی نزدیک‌تر می‌شود.

در نوع انعطاف‌پذیر با ضخامت ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر، توزیع فشار جانبی پیچیده است. در واقع، رویه با تغییر شکلی که از خود نمایش می‌دهد، در برابر بارهای جانبی مقاومت نموده و باعث تغییر در توزیع فشار جانبی خاک می‌گردد.

در این نوع رویه‌ و پوشش‌ها، فاصله میخ‌ها از هم کم است، اما اگر ضخامت پوشش سیستم میخگذاری زیاد شود، توزیع فشار جانبی منظم‌تر شده و فاصله میخ‌ها را نیز می‌توان بیشتر کرد، چرا که در اینجا عملکرد دیوار به سیستم دیوار حائل، نزدیک‌تر می‌شود.

تاثیر خاکبرداری مرحله به مرحله بر روی مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ 

در سیستم میخ گذاری، خاکبرداری مرحله به مرحله صورت می‌گیرد و پس از پایان خاکبرداری در هر مرحله، میخ گذاری در آن تراز صورت می‌گیرد. با اجرای میخ‌های ردیف اول و اجرای لایه بتن پاشی، مقداری نیرو در اثر تغییر شکل خاک به صورت تنش‌های برشی در امتداد میخ‌ها وارد می‌شود.

با ادامه حفاری در مرحله دوم، سطح احتمالی لغزش از قسمت تحتانی فاز دوم حفاری عبور می نماید. با اجرای شاتکریت مرحله بعد، لایه شاتکریت اجرا شده با شاتکریت مرحله اول یکپارچه شده و جابجایی‌های بعدی موجب انتقال بارهای بیشتر به میخ‌های ردیف و تولید تنش در میخ خاک‌های ردیف دوم می‌شود.

انواع گسیختگی سیستم نیلینگ چیست؟

جهت تحلیل و طراحی در این سیستم دو شرایط حدی مختلف باید مورد بررسی قرار گیرد.

1) حالت حدی مقاومت

در این حالت، هنگامی که نیروهای درون سیستم بیشتر از مقاومت مجاز (در تمام یا قسمتی از سیستم) می‌شود، گسیختگی رخ می‌دهد. در طراحی سیستم میخ گذاری باید مطمئن بود که سیستم در برابر پتانسیل‌های گسیختگی زیر مقاوم است:

1. گسیختگی خارجی
2. گسیختگی داخلی
3. گسیختگی در دیواره گود (Face)

گسیختگی خارجی

در گسیختگی خارجی، سطح گسیختگی از میان میخ‌ها یا پشت آن‌ها عبور می‌کند. خاک، دیواره و سیستم میخ گذاری به صورت بلوکی رفتار می‌کنند. پایداری گود بر اساس تعادل نیروهای مقاوم و محرکی که در سطح لغزش به وجود می‌آید، محاسبه می‌شود.

اگر سطح لغزش از میان نیل‌ها عبور کند باید پایداری نیروهای مقاومی که در نیل‌ها ایجاد شده است نیز محاسبه شود.

گسیختگی داخلی

ممکن است سیستم نیل و خاک از لحاظ کلی پایدار باشد و هیچ یک از حالات ناپایداری خارجی در آن رخ ندهد، اما از لحاظ گسیختگی‌های داخلی دچار مشکل شود. این حالت ناپایداری ممکن است شامل موارد زیر باشد:

• بیرون‌کشیدگی دوغاب تزریق از داخل خاک
• بیرون‌کشیدگی میلگرد از داخل دوغاب
• گسیختگی کششی در میلگردها
• گسیختگی برشی در میلگردها

گسیختگی در سطح دیواره گود

در این حالت گسیختگی ممکن است ناشی از خمش و شکستگی شاتکریت روی دیوار گود باشد. این امر ممکن است بر اثر سوراخ‌شدگی و پانچ در اطراف صفحه اتصال میخ به صفحه شاتکریت و یا شکستگی در بولت‌های بیس پلیت رخ بدهد.

۲) حالت حدی سرویس

در حالت حدی سرویس گسیختگی در سازه ممکن است رخ ندهد اما سازه از حالت ایمن خود خارج می‌شود. در این حالت، بیشترین جابجایی‌هایی که در سیستم دیوار رخ می‌دهد بسیار مهم و حائز اهمیت است و نباید از مقدار مجاز تجاوز کند.

نکات مهم در مورد نیلینگ

• برای بسیاری از سطوح مقاوم شده، کنترل آب زیرزمینی به دلیل تاثیر زیاد آن روی ضریب ایمنی، بسیار حساس و بحرانی است.
• سطح ایستایی آب یکی از پارامترهای مهندسی است که بر سیستم‌های مهاربندی و میخ گذاری شده تاثیر قابل توجهی می‌گذارد.
• لذا با اجرای یک سیستم زهکشی باید امکان پایین آمدن سطح آب‌های زیرزمینی را فراهم کرد. این سیستم باید از ایجاد فشار هیدرواستاتیک اضافی بر روی سطح دیوار یا اجزای سازه‌ای جلوگیری کرده و از سطح سازه در برابر خوردگی و فرسایش محافظت نماید. همچنین، این سیستم موظف است که از اشباع شدن خاک میخ گذاری شده که باعث به وجود آمدن تغییر مکان‌های اضافی یا احتمالاً ناپایداری در کل سازه می‌شود، جلوگیری کند.
• برای جلوگیری از ایجاد فشار آب در پشت پوشش سطحی دیواره، از نوارهای زهکش ژئوتکستایل قائم استفاده می‌کنند که معمولا بین پوشش سطحی موقت و خاک گود نصب می‌شود.
• فاصله نوارهای زهکش از یکدیگر به 5 متر محدود می‌شود. حداقل عرض این نوارها 20 سانتی‌متر بوده و باید در محل وصله‌ها حداقل 30 سانتی‌متر روی هم همپوشانی شوند.
• در صورت استفاده از زهکش‌های لوله‌ای عمقی، حداکثر فاصله 6 متر و حداقل قطر لوله‌ها 10 سانتی‌متر لحاظ گردد. هم‌چنین جهت جلوگیری از نشت دوغاب سیمان به داخل آن‌ها، باید حداقل 2 روز پس از تزریق نصب شوند.
• هنگام انجام عملیات تزریق و بعد از جاگذاری میلگردها در چال‌های حفر شده، لازم است تا تزریق در اطراف میلگردها انجام شود. در این مرحله لازم است از صحت تزریق کامل در اطراف میلگرد اطمینان حاصل پیدا کرد. در برخی مواقع ممکن است هنگام حفاری چال‌های حفر شده، به حفره‌های زیرزمینی، چاه‌های فاضلاب و غیره برخورد کنند و یا دیواره چال ریزش کرده و مانع نفوذ دوغاب گردد که این مسئله نیز باید مد نظر قرار گرفته شود.
• برخی از مواقع، به علت ریزشی بودن دیوار گود و ایجاد لرزش‌های ناشی از حفاری چال‌ها ممکن است دیواره گود در عمق‌های محدود و کم نیز دچار ریزش‌های موضعی شوند. در این مواقع، جهت حل این مشکل می توان پیش از نصب نیل، ابتدا دیواره گود را بتن پاشی نمود و سپس شروع به حفاری چال‌ها کرد.
• با توجه به ماهیت سیستم میخ گذاری، زمین‌های مجاور گود مورد تعرض قرار می‌گیرند. این تعرض در صورتی که در زیر ملک مجاور باشد، بر اساس قانون باید رضایت مالک را به همراه داشته باشد. چنانچه عملیات میخ گذاری در معابر و خیابان باشد احتمال برخورد با تاسیسات زیرزمینی وجود دارد که در این موارد بایستی عملیات میخ گذاری از عمق‌های پایین‌تر شروع شود.
• روش نیلینگ، برای ‌خاک‌های ریزدانه سخت (SPT بالاتر از 9) و چسبنده و نیز خاک‌های درشت‌دانه با مقداری چسبندگی، مناسب است. برای خاک‌های آلی، خاک‌های ریزدانه بسیار سست (SPT کمتر از4) و درشت‌ دانه بددانه‌‌ بندی شده فاقد مواد چسبنده، پیشنهاد نمی‌گردد.
• پیش از اجرا حتما آزمایش‌های مربوط به نوع خاک، ظرفیت باربری و لایه‌بندی محل، توسط گمانه‌زنی انجام گیرد.
• ارتفاع مجاز خاکبرداری در هر مرحله متاثر از پارامترهای مقاومت برشی خاک، میزان نفوذ آب‌های سطحی و میزان سربار متغیر است. این ارتفاع به ویژه در اعماق زیاد باید محافظه‌کارانه تعیین شود.
• جهت افزایش ایمنی در گودهای عمیق، لازم است تغییر مکان دیواره گود به صورت مداوم توسط دوربین نقشه برداری و یا ملات گچ در نقاط حساس، کنترل گردد. هرگونه تغییر مکان نامتعارف، هشداری جهت احتمال ریزش ناگهانی جداره گود خواهد بود.
  میلگرد مورد استفاده از نوع AII و طول آن‌ها مطابق با نقشه‌های اجرایی است.
• جهت وصله میلگرد در طول‌های بیشتر از 12 متر، تنها استفاده از روش فورجینگ و کوپلر مجاز است.
• در شرایط خاک‌های بسیار خورنده باید از پوشش رزین اپوکسی روی آرماتورها استفاده شود.
• اسپیسرهای پلاستیکی جهت قرارگیری میخ در مرکز سوراخ‌ در فواصل حداکثر 2 الی 3 متر در میانه طول میخ و فاصله 0.5 متری در دو انتها، روی میخ‌ها نصب شوند.
• برای گمانه‌های با عمق تا 12 متر، دو لوله تزریق (یک رفت و یک برگشت) و برای طول‌های بیشتر، ترجیحا از سه لوله تزریق (یک رفت و دو برگشت) استفاده شود. بیرون زدن دوغاب از لوله برگشت، نشانه پر شدن کامل گمانه است.
• میلگردها در ناحیه سر نیل حداقل 10 سانتی‌متر رزوه شوند.
• رواداری فاصله افقی و قائم المان‌های مسلح‌کننده از هم 25 سانتی‌متر و زاویه با افق حداکثر یک درجه مجاز است. اختلاف بیش از این مقادیر در اجرا با نقشه‌ها مجاز نیست.
• تا جای ممکن حداکثر نسبت آب به سیمان در تزریق به 0.5 محدود شود. در نیل‌های عمیق حصول این مقدار دشوار است و معمولا جهت انتهای سوراخ‌ها مقدار مذکور بیشتر و دوغاب روان‌تر می‌گردد.
• فشار تزریق دوغاب حدود 3 الی 5 بار برای نیل‌ها کافی است. فشارهای بیشتر موجب تغییر در بافت خاک و وقوع نشست‌های احتمالی در سازه‌های مجاور می‌گردد.
• مش‌های فلزی باید به اندازه حداقل یک چشمه روی هم هم‌پوشانی شوند.
• استفاده از حداقل 4 اسپیسر زیر صفحات مش جهت حصول ضخامت بتن مورد نظر در شاتکریت ضروری است.
• عیار سیمان در بتن پاشی باید متناسب با مقاومت مورد انتظار از بتن انتخاب شود. معمولا مقدار 300 کیلوگرم در مترمکعب جهت حصول مقاومت مورد نظر، مناسب است.
• ماسه مورد استفاده در شاتکریت باید کاملا شسته و بدون خاک باشد. ماسه خاک‌دار موجب کاهش پرت مصالح و چسبندگی بهتر شده اما از مقاومت بتن به شدت می‌کاهد.
• شیلنگ شاتکریت باید به صورت عمود بر سطح با فاصله حدود 0.6 الی 1.5 متر از دیوار قرار گیرد.
• مراحل آب‌پاشی و عمل‌آوری سطح شاتکریت حداقل تا 3 روز انجام شود.
• پس از شاتکریت و در فاصله زمانی کم نسبت به جاگذاری صفحات سر نیل و بستن مهره‌ها اقدام شود.
• قرارگیری طولانی مدت گود در معرض دمای محیطی زیر صفر موجب می‌شود که خاک دانه‌ای اشباع و لایه‌های اشباع شده دچار یخ زدگی شوند؛ در نتیجه، فشار وارد بر روکش‌های موقت و دائمی دیوارهای خاک دوزی شده افزایش یابد.
• وقوع چرخه‌های مکرر یخ زدن – آب شدن در خاک پشت دیوارهای خاک دوزی شده می‌تواند موجب کاهش مقاومت چسبندگی در میخ، دوغاب، و خاک، و نیز کاهش چسبندگی دیواره بتن پاشی شده شود. به منظور به حداقل رسانیدن تاثیرات فوق باید دیوارهای خاک دوزی شده را به گونه‌ای مناسب در برابر نفود یخبندان به داخل خاک محافظت کرده و مخلوط بتن پاشیدنی را نیز به گونه‌ای مناسب طراحی کرد.
• خاک‌های دانه‌ای بسیار سست ممکن است بر اثر ارتعاشات ناشی از تجهیزات و ماشین آلات اجرای ساختمان و نیز بارهای ترافیکی، دچار نشست بیش از حد بشوند.
• خاک‌های دانه‌ای اشباع سست و بسیار سست ممکن است در شرایطی که تحت اثر زلزله قرار بگیرند، مستعد روانگرایی باشند. متراکم کردن این گونه خاک‌ها می تواند موجب کاهش این امر شود.

جمع بندی

نیلینگ یک روش پایدارسازی گود است که از این روش برای نیل کردن بخش ناپایدار خاک به بخش پایدار آن استفاده می‌کنند. نیلینگ مزایا و معایب زیادی داشته و اجرای آن نکات فوق‌العاده مهمی دارد. از این رو، این روش باید توسط افراد باتجربه اجرا شود.

در این مقاله به بررسی تمامی نکات مربوط به نیلینگ پرداختیم. امیدواریم که این مقاله برای شما مفید واقع شده باشد. در صورتی بروز هر سوالی، آن را در بخش کامنت‌ها با ما در میان بگذارید. همچنین پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی کامل با تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان، آموزش اجرای ساختمان را از دست ندهید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری