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

یکی از معانی لغت نیل (Nail) میخ است. نیلینگ خاک (Soil Nailing) در اصطلاح به معنی میخ گذاری خاک است. در این روش خاک به وسیله المان‌های فولادی مسلح می‌شود. اما چه قدر با مراحل اجرای نیلینگ آشنا هستید؟! آیا مزایا و معایب نیلینگ را می‌دانید؟!

ما در این مقاله به شرح نکات و ریزه‌کاری‌های روش اجرای نیلینگ در گودبرداری می‌پردازیم. تا انتها با ما همراه باشید تا به جواب تمام سوال‌های خود در مورد روش نیلینگ برسید. 

 

 

فیلم نکات اجرای نیلینگ

پیش از خواندن ادامه مقاله ابتدا فیلم زیر را مشاهده کرده تا جزئیات نیلینگ بیشتر آشنا شوید و این مقاله را با دید بهتری بخوانید.

نیلینگ چیست؟

یکی از معانی لغت نیل (Nail) میخ است. نیلینگ خاک (Soil Nailing) در اصطلاح به معنی میخ گذاری یا میخ کوبی خاک است.

در این روش خاک به وسیله المان‌های فولادی مسلح می‌شود و برای پایدارسازی گودهایی با عمق متوسط و زیاد به صرفه است.

همان‌طور که گفته شد، نیلینگ یک روش ابداعی جهت پایدارسازی ترانشه‌ها و تامین تکیه‌گاه افقی دیواره‌های خاکبرداری شده، جهت جلوگیری از لغزش خاک است.

در خصوص انتخاب این روش، نکته مهمی که باید مورد توجه قرار گیرد این است که نیروی کششی در میخ‌ها زمانی فعال می‌گردد که مقداری جابجایی در سیستم ایجاد شود.

این موضوع ممکن است در ساختمان‌های مجاور با کاربری حساس، موجب مشکل شود. بنابراین در انتخاب نوع سیستم نگهدارنده باید مقدار مجاز جابجایی سازه‌های مجاور مدنظر قرار گرفته شود.

نیلینگ، یک سازه نگهبان موقت است که به وسیله عوامل:

گذشت زمان

هوازدگی سطح خاک

خوردگی آرماتورها

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 انکراژ (میل مهار) 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 کنند.

برای مطالعه بیشتر در مورد سیستم انکراژ و هم‌چنین تفاوت آن با سیستم نیلینگ می‌توانید به مقاله‌های ” انکراژ ” و ” نیلینگ و انکراژ “ مراجعه کنید.

مکانیزم رفتاری نیلینگ چیست ؟

مفاهیم اساسی در مورد مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ شامل موارد زیر است که در ادامه هریک 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 

انواع گسیختگی در سیستم میخ گذاری خاک

سازه‌های درگیر با سیستم میخ گذاری خاک

برای اینکه در مورد مزایا و معایب نیلینگ بیشتر بدانید حتما به مقاله ” نیلینگ چیست “ سر بزنید.

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 به نام 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، 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. با اتصال ناحیه فعال به ناحیه مقاوم، می توان مانع از این جدا شدگی شد.

با این امر اگر ناحیه فعال اکنون بخواهد از ناحیه مقاوم جدا شود باید میخ ها 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.

لذا تنش‌های برشی در خلاف جهت تنش‌های برشی تولید شده در ناحیه مقاوم، در ناحیه فعال نیز تولید می‌گردد.

 

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 یا پوشش معمولا مش و شاتکریت است.

هرچه ضخامت رویه بیشتر شود، رویه از نوع انعطاف‌پذیر درآمده 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 رویه‌ها فاصله میخ‌ها از هم کم است. اما اگر ضخامت رویه سیستم میخ گذاری 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 انجام می‌شود.

 

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.

اجزا و بخش‌های مختلف نیلینگ

پیش از شرح مراحل اجرای نیلینگ ابتدا با اجزای آن آشنا شوید. به طور کلی، اجزا و بخش‌های مختلف نیلینگ عبارتند از:

 

1) آرماتورهای فولادی 

بخش اصلی سیستم نیلینگ، میلگردهای فولادی هستند. این میلگردها که میخ 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 میخ به پوشش اجرا شده روی سطح دیواره گود استفاده می‌کنند.

5) پوشش های 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 بخش نمایان خاک را در برابر عوامل جوی، از جمله هوازدگی، نگهداری 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 می‌کنند.

 

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 معمولاً  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 می‌شود.

مراحل روش اجرای نیلینگ به شرح زیر است:

1- گودبرداری مقطعی

2- حفاری گمانه ها

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.

1) گودبرداری مقطعی

در مرحله اول یک تا چهار متر از عمق گودبرداری خاکبرداری می‌شود.

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 است 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 باشد، به گونه‌ای که دستگاه حفاری بتواند روی آن قرار گیرد.

برای اینکه در مورد گودبرداری و اصول آن بیشتر بدانید به مقاله ” گودبرداری “ سر بزنید.

2) 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. دریل واگن‌ها روی سینه کار قرار می‌گیرند.

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 کناری اجرای عملیات نیلینگ (میخ کوبی) امکان پذیر نیست.

حتما 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.

 

3) نصب میلگرد تسلیح

بعد از حفر چاله ها، میلگردهای آجدار ازنوع AIII با قطر حداقل 25 میلی متر و طول مشخص شده در نقشه‌های اجرایی انتخاب شده و یک سرشان به طول حداقل 10 سانتی متر رزوه می‌شوند.

قطر معمول میلگردها برای نیلینگ 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. 

برای آشنایی با وصله آرماتورها به روش کوپلینگ و فورجینگ و همچنین وصله اتکایی میلگرد روی لینک آبی کلیک کنید. همچنین برای مطالعه بیشتر درباره فورجینگ و چگونگی آن، به مقاله ” فورجینگ چیست “ سر بزنید.

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.

شیلنگ تزریق و شیلنگ 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.  

 

4) 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 معمولاً با نسبت آب به سیمان 0.5 تحت فشار 3 تا 5 بار یا به صورت ثقلی انجام می‌شود. فشارهای بیشتر تغییر در بافت خاک و وقوع نشست‌های احتمالی در سازه‌های مجاور را به همراه دارد. 

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، 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 می‌بندد تا دوغاب 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. 

هنگامی که عملیات تزریق به پایان رسید و به اصطلاح چاله “خورند” نداشت، عملیات رفت و برگشتی پیستون متوقف می‌شود. 

برای گمانه های 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 ابتدا لوله‌ای را در ابتدای چاله قرار می‌دهند و 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.

 

5) شاتکریت

بعد 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 مش گذاری 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.

در این مواقع 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 یا احتمال بالا آمدن آب‌های زیرزمینی وجود دارد و یا امکان ورود آب به خاک از هر طریقی مثل برف و باران هست، 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 و آبی که وارد خاک شده در پشت سطح شاتکریت شده یک فشار هیدرواستاتیک به سطح شاتکریت شده وارد می‌کند.

علاوه بر این 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 می‌شود.

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 می شود.

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 لوله ای عمقی حداکثر فاصله لوله‌ها از هم 6 متر و حداقل قطر لوله‌ها 10 سانتی‌متر لحاظ شود.

نکته مهم این که جهت جلوگیری از نشت دوغاب سیمان به داخل لوله‌ها هنگام تزریق، لوله ها باید دو روز پس از تزریق نصب شوند. 

بعد 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. ماسه مورد استفاده در شاتکریت باید کاملاً شسته و بدون خاک باشد.

ماسه خاک دار پرت مصالح را کمتر کرده و چسبندگی بتن بیشتر می شود اما مقاومت بتن به شدت کاهش می‌یابد.

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

برای مطالعه بیشتر در مورد بتن شاتکریت و نکات آن به مقاله ” شاتکریت “ سر بزنید.

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.

6) نصب صفحه سر نیل و مهره

بعد 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 اتمام 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.

 

نکات مهم اجرایی که باید در مورد نیلینگ بدانیم!

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 دارد.

لذا با اجرای یک سیستم زهکشی باید امکان پایین آمدن سطح آب‌های زیرزمینی را فراهم کرد. این سیستم باید:

اولا، از ایجاد فشار هیدرواستاتیک اضافی بر روی سطح دیوار یا اجزای سازه ای جلوگیری کند.

دوما، از سطح سازه در برابر خوردگی و فرسایش محافظت نمایند.

سوما، از اشباع شدن خاک میخ گذاری شده که باعث به وجود آمدن تغییر مکان‌های اضافی یا احتمالاً ناپایداری در کل سازه می‌شود، جلوگیری نماید.

برای جلوگیری از ایجاد فشار آب در پشت پوشش سطحی دیواره، از نوارهای زهکش ژئوتکستایل قائم استفاده می‌کنند که معمولاً 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.

 

عدم وجود سیستم زهکشی و ایجاد خرابی

 

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 مطمئن شد.

در بعضی مواقع هنگام حفاری ممکن است 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 باید مد نظر قرار گرفته شود.

تداخل میخ گذاری با کوره قنات

 

در بعضی 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 شود.

در این مواقع، جهت حل این مشکل می توان، قبل 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 از 4) و درشت‌ دانه بددانه‌‌ بندی شده فاقد مواد چسبنده، پیشنهاد نمی‌گردد.

قبل از اجرا حتما آزمایش‌های مربوط به نوع خاک، ظرفیت باربری و لایه‌بندی محل، توسط گمانه‌زنی انجام گیرد.

اجرای غیر اصولی گودبرداری و ریزش ساختمان مجاور

 

ارتفاع مجاز خاکبرداری در هر مرحله متاثر از پارامترهای مقاومت برشی خاک، میزان نفوذ آب‌های سطحی و میزان سربار متغیر است.

این ارتفاع مخصوصا 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 شد.

ترک دیوار همسایه عمود بر گود در روش نیلینگ

 

میلگرد مورد استفاده از نوع AII و طول آن‌ها مطابق با نقشه‌های اجرایی باشد.

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 شود.

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 سرنیل حداقل 10 سانتی‌متر رزوه شود.

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 نقشه ها مجاز نیست.

حتی‌المقدور 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 ولی 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.

بعد از شاتکریت و در فاصله زمانی کم نسبت به جاگذاری صفحات سر نیل و بستن مهره‌ها اقدام شود.

در مقاله ” شاتکریت “ به طور کامل در مورد شاتکریت یا بتن پاشی صحبت می‌کنیم.

تاثیر شرایط خاک‌ها بر نیلینگ

از روش نیلینگ می‌توان در محدوده وسیعی از خاک‌ها استفاده کرد. اجرای این روش در خاک‌هایی که شرایط مطلوبی از این نظر دارند، می‌تواند موجب سهولت اجرای کار و اقتصادی بودن آن شود.

از طرف دیگر، اجرای این روش در خاک‌هایی که شرایط نامطلوبی از این نظر دارند، می‌تواند موجب مشکلات مختلف اجرایی و نیز غیراقتصادی شدن آن شود.

به منظور آن که روش نیلینگ اقتصادی شده، و از نظر فنی نیز اجرایی باشد، خاک 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 به گونه‌ای پایدار باقی بماند.

2) میخ‌ها در تراز بالاتر از سطح ایستایی قرار گیرند.

3) اگر میخ‌ها در تراز پایین‌تر از سطح ایستابی قرار گیرند، باید آب زیرزمینی تأثیر منفی روی موارد زیر نداشته باشد:

دیواره گودبرداری یا سینه کار

مقاومت چسبندگی بین دوغاب و خاک محصور کننده آن

یکپارچگی و پایایی و پایداری سیستم نیلینگ (مثلا مشخصات شیمیایی خاک موجب خوردگی میخ‌ها نشود.)

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.

ولی اگر شرایط خاک طوری 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.

 

خاک‌های مناسب برای نیلینگ

بر اساس معیارهای عمومی گفته شده در متن بالا، می‌توان انواع خاک‌های زیر را برای نیلینگ مناسب دانست:

 

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 انوع نیلینگ مناسب هستند، زیرا این خاک‌ها معمولا متراکم، دانه‌ای خوب دانه‌بندی شده همراه با میزان محدودی ریزدانه هستند.

خاک‌های نامناسب برای نیلینگ

انواع خاک‌های نامناسب برای نیلینگ عبارتند 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 در آن‌ها، سطح آب زیرزمینی بالا است.

در این گونه خاک‌ها، برای پایدارسازی خاک نیاز به انجام زهکشی به گونه‌ای کامل و اساسی است. به علاوه، 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. به این دلیل که مقاومت چسبندگی آن‌ها با میخ‌ها، در سطح تماس میخ، دوغاب و خاک نسبتا کم است. بنابراین برای دستیابی به مقاومت مورد نیازه 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 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 نامناسبی باشند. این گونه صفحات عبارتند از: درزه‌ها، شکستگی‌ها، بریدگی‌ها، گسله‌ها، چین‌ها، تورق و سطوح کلیواژ.

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.

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):

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

نکات دیگر در انتخاب روش نیلینگ

قرارگیری طولانی مدت گود در معرض دمای محیطی زیر صفر موجب آن می‌شود که خاک دانه‌ای اشباع و لای‌های اشباع دچار یخ زدگی شده و 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 – خاک» و نیز کاهش چسبندگی دیواره بتن پاشی شده و خاک شود. به منظور به حداقل رسانیدن تأثیرات 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 براثر 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.

 

انواع گسیختگی سیستم نیلینگ چیست ؟

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

 

1) حالت حدی مقاومت

در این حالت هنگامی که نیروها در 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:

گسیختگی خارجی

گسیختگی داخلی

گسیختگی در دیواره گود (Face)

 

۲) حالت حدی سرویس

در حالت حدی سرویس گسیختگی در سازه ممکن است رخ ندهد ولی 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.

در ادامه به بررسی گسیختگی‌ها در حالت حدی مقاومت می‌پردازیم.

 

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 ولی از لحاظ گسیختگی های داخلی دچار مشکل شود. این حالت ناپایداری ممکن است شامل:

بیرون‌کشیدگی دوغاب تزریق از داخل خاک

بیرون‌کشیدگی میلگرد از داخل دوغاب

گسیختگی کششی در میلگردها

گسیختگی برشی در میلگردها

باشد.

 

گسیختگی در سطح دیواره گود

در این حالت گسیختگی ممکن است ناشی از خمش و شکستگی شاتکریت روی دیوار گود باشد.

این امر بر اثر سوراخ شدگی و پانچ در اطراف صفحه اتصال میخ به صفحه شاتکریت و یا شکستگی در بولت‌های بیس پلیت ممکن است رخ بدهد.

تاریخچه نیلینگ چیست ؟

عملیات میخ گذاری خاک یکی از روش‌های ابداعی جهت پایدارسازی ترانشه‌ها و تامین تکیه‌گاه افقی دیواره‌های خاکبرداری شده، جهت جلوگیری از  لغزش و تخریب خاک است.

برای اولین بار مهندسین اتریشی در اوایل دهه 1960 میلادی برای پایدارسازی دیواره‌های تونل در آن سوراخ‌هایی حفاری کردند و در داخل آن آرماتور قرار دادند. در مرحله بعد، انتهای آن را با شبکه مش بندی گیردار کردند.

پس از این مراحل در داخل سوراخ‌ها دوغاب ریختند و با شاتکریت دیواره‌های تونل را پایدار کردند.

به موازات این اتفاق از سال 1970 در فرانسه تحقیقات گسترده‌ای بر روی این تکنیک آغاز شد و پروژه‌های زیادی در این بین، مورد آزمایش قرار گرفت.

مهندسین فرانسوی، روش اتریشی میخ ‌کوبی در سنگ را به پایدار نمودن شیب‌ها، دیواره‌های خاکی گودبرداری شده و کوله پل‌ها (پایه‌های کناری) تعمیم دادند.

یکی از اولین کاربردهای نیلینگ در فرانسه، در سال ۱۹۷۲ برای پایدارسازی یک شیروانی خاک برداری شده به ارتفاع ۱۸ متر جهت تعریض خط آهن استفاده شد.

برای اولین بار در آلمان، تحقیقات گسترده‌ای بر روی نیلینگ توسط دانشگاه کارل شروهه و شرکت ساختمانی بوئر در سال‌های ۱۹۷۵ تا ۱۹۸۱ انجام شد.

جهت تحلیل و طراحی پایدارسازی به روش نیلینگ، آن‌ها تست‌هایی بر روی دیوارهای آزمایشی با مقیاس واقعی و با ابعاد مختلف انجام دادند.

این روش در آمریکا بین سال های 1967 الی 1981 مورد تحقیق و تجربه قرار گرفت که در واقع نوعی سیستم خاک مسلح بود.

یکی از اولین کاربردهای نیلینگ در آمریکا، مهار خاکبرداری با عمق ۱۳٫۷ متر در ماسه لای‌دار متراکم برای توسعه بیمارستانی واقع در پورتلند اورگان بود که در سال ۱۹۷۶ به بهره‌برداری رسید.

مهندسین این طرح در مقام مقایسه بین اجرای دیوار میخکوبی شده و اجرای دیوار حایل بتنی، ابراز داشتند که این طرح با نصف زمان و ۸۵ درصد کاهش هزینه نسبت به اجرای دیوار حایل بتنی به بهره‌برداری رسیده ‌است.

در دههٔ ۱۹۸۰ با استفاده از دیوار میخ‌کوبی با ارتفاع ۱۲ متر در یکی از پروژه‌های دولتی وزارت راه آمریکا واقع در ایالت کنتاکی، اقدام به پایدارسازی خاک کردند که یکی دیگر از پروژه‌های مهم با استفاده از این روش بود.

در فرانسه برنامهٔ تحقیقاتی کلوتر در سال ۱۹۸۶ برای انجام تحقیقات عددی و آزمایشگاهی پیرامون نیلینگ کلید خورد.

سرانجام برای اولین بار در همان سال، این روش به شکلی تقریبا شبیه تکنیک فعلی، توسط Plumelle فرانسوی به جامعه جهانی معرفی گردید. 

پس از آن استفاده از نیلینگ به ‌طور گسترده در طرح‌های مختلف عمرانی نظیر:

تثبیت ترانشه‌های خط آهن و بزرگ‌راه‌ها

به عنوان سازه نگهبان جهت پایدارسازی گود در مناطق شهری برای احداث ساختمان‌های بلندمرتبه به همراه چندین طبقه در داخل زمین 

تثبیت شیب‌های زمین در برابر لغزش‌های احتمالی

استفاده شد.

با عملکرد مناسبی که سیستم نیلینگ از خود نشان داد، وزارت راه آمریکا در سال ۱۹۸۹ برای اولین بار از این سیستم در جهت گودبرداری پایه‌های کناری پل استفاده کرد. 

در ابتدا سیستم نیلینگ بیشتر برای احداث سازه‌های نگهبان موقت استفاده می‌شد، در حالی که در دهه اخیر استفاده از این سیستم در احداث سازه‌های نگهبان دائمی نیز رشد چشمگیری پیدا کرده‌ است و جزء روش‌های مورد علاقه کارفرمایان، مهندسین طراح و اجرا شده است.

پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی کامل با تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان ” آموزش اجرای ساختمان “ را از دست ندهید.