آموزش نیلینگ در گودبرداری؛ از مراحل تا روش اجرا + فیلم رایگان

با گسترش پروژه‌های عمرانی در مناطق شهری، روش‌های ایمن و مؤثر برای پایدارسازی گودها اهمیت بیشتری یافته‌اند. یکی از روش‌های رایج و کارآمد در این زمینه، نیلینگ خاک (Soil Nailing) یا میخ گذاری است که با استفاده از میلگردهای فولادی، پایداری موقت دیواره‌های گود را تأمین می‌کند. این روش، به‌دلیل سرعت اجرا، هزینه نسبتا مناسب و کاربرد گسترده در پروژه‌های با فضای محدود، به یکی از انتخاب‌های اصلی مهندسان ژئوتکنیک تبدیل شده است. ما در این مقاله، مفاهیم پایه، اجزا، مراحل اجرا و شرایط مناسب یا نامناسب را برای اجرای نیلینگ بررسی کرده‌ایم؛ پس تا انتها همراه آکادمی عمران باشید.

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

نیلینگ چیست؟

نیلینگ یا میخگذاری خاک یکی از روش‌های متداول پایدارسازی خاک است که در آن با استفاده از میلگردهای فولادی (نیل)، بخش ناپایدار خاک به بخش پایدار متصل می‌شود. این روش معمولا در انواع گودبرداری با عمق متوسط تا زیاد و برای تثبیت دیواره‌های مجاور راه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین از این روش برای مهار فرورفتگی‌های طبیعی یا مصنوعی مانند ترانشه‌ها و ایجاد تکیه‌گاه افقی در دیواره‌های خاکبرداری شده استفاده می‌شود تا از ریزش و لغزش خاک جلوگیری شود.

در این سیستم، نیروی کششی در میخ‌ها زمانی فعال خواهد شد که در اثر جابجایی، تنش در خاک ایجاد شود. بنابراین نیلینگ به صورت سامانه مقاومتی پس‌فعال (Passive Resistance System) عمل کرده و ممکن است برای ساختمان‌های حساس اطراف، محدودیت‌هایی ایجاد کند.

لذا، در گودهایی با ساختمان‌های حساس اطراف، استفاده از نیلینگ به‌دلیل نیاز به جابجایی خاک توصیه نمی‌شود. در این شرایط، استفاده از سیستم انکراژ یا میل مهار گزینه‌ای ایمن‌تر و مناسب‌تری خواهد بود. جهت آشنایی بیشتر با روش نیلینگ و انکراژ به مقاله تفاوت نیلینگ و انکراژ مراجعه کنید.

سازه نگهبان نیلینگ

نیلینگ یکی از روش‌های پایدارسازی گود و نوعی سازه نگهبان به‌شمار می‌رود، اما به‌صورت نگهدارنده موقت عمل کرده و نباید به‌تنهایی جایگزین سازه دائمی شود. در واقع، نیلینگ سازه نگهبان موقتی است که با گذشت زمان و تحت تأثیر عواملی مانند هوازدگی خاک، خوردگی آرماتورها و نفوذ آب‌های سطحی، به تدریج مقاومت خود را از دست می‌دهد.

بنابراین، پس از اجرای نیلینگ، باید در کوتاه‌ترین زمان ممکن برای ساخت و نصب سازه اصلی اقدام کرد تا ایمنی و پایداری گود به‌طور کامل تأمین شود. برای آشنایی بیشتر با مزایا و معایب این روش به مقاله مزایا و معایب نیلینگ مراجعه کنید.

بیش از ۳۰ ساعت آموزش حرفه‌ای ولی رایگان دفترفنی و ساختمان سازی

دریافت

اجزای نیلینگ

پیش از بررسی روش اجرای نیلینگ در گودبرداری، لازم است با اجزای کلیدی این سیستم آشنا شوید. به طور کلی، نیلینگ از چند بخش مهم تشکیل شده است که هر یک نقشی اساسی در عملکرد و پایداری گود ایفا می‌کنند:

1- میلگردهای فولادی (نیل‌ها)

هسته اصلی سیستم نیلینگ، میلگردهای فولادی هستند که در داخل چاهک‌های حفاری‌شده قرار می‌گیرند و با دوغاب‌ریزی درجا مهار می‌شوند.

2- دوغاب سیمانی

دوغاب، نقش انتقال تنش بین خاک و میخ را ایفا می‌کند و علاوه بر آن، از خوردگی میخ‌ها جلوگیری می‌نماید.

3- سر میخ

بخش انتهایی میلگرد است که بیرون از دیواره گود قرار می‌گیرد و معمولا رزوه شده تا اتصال مکانیکی قطعات دیگر ممکن شود.

4- مهره شش گوش واشر و صفحه تکیه‌گاهی

این اجزا به سر میخ متصل می‌شوند و وظیفه اتصال محکم نیل به پوشش سطح دیواره را برعهده دارند.

5- پوشش‌های موقت و دائمی دیواره

پوشش موقت بلافاصله پس از هر مرحله گودبرداری ساختمان اجرا می‌شود که هم نقش محافظتی دارد و هم سطح اتکایی برای صفحه تکیه‌گاهی فراهم می‌کند. پوشش دائمی پس از نصب کامل نیل‌ها و بستن مهره‌ها اجرا شده و انسجام نهایی دیوار را تامین خواهد کرد.

6- نوارهای زهکش ژئوکامپوزیت

این نوارها پیش از اجرای پوشش موقت نصب می‌شوند تا رطوبت و آب‌های نفوذی را به‌طور موثر جمع‌آوری و تخلیه کنند و از تجمع آب در پشت دیواره جلوگیری شود.

مراحل اجرای نیلینگ

فرآیند پایدارسازی دیواره گود به روش نیلینگ معمولا در شش مرحله اصلی انجام می‌شود. پس از اجرای این مراحل برای اولین گام گودبرداری، همان روند در مراحل بعدی تکرار شده و تا رسیدن به رقوم نهایی کف گود ادامه می‌یابد.

مراحل نیلینگ در گودبرداری 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 گام‌های گودبرداری به روش نیلینگ نشان داده شده است.

1- گودبرداری مقطعی

در مرحله نخست، بین یک تا چهار متر از عمق گود، خاکبرداری می‌شود. میزان این عمق در هر مرحله، بر اساس نتایج آزمایش‌های مکانیک خاک و گمانه‌زنی‌های انجام‌شده پیش از آغاز پروژه و با توجه به عواملی مانند جنس خاک، ظرفیت باربری، پارامترهای مقاومت برشی، لایه‌بندی زمین، نفوذپذیری آب‌های سطحی و سربارهای متغیر تعیین می‌شود.

در نتیجه این عملیات، دیواره‌ای به‌نام سینه‌کار ایجاد می‌شود. در پای این دیواره، سطحی افقی یا سکویی به‌عنوان سکوی کاری (Working Platform) باید ایجاد شود که عرض آن برای استقرار ایمن دستگاه حفاری مناسب باشد.

از نکاتی که باید در حین گودبرداری مرحله‌ای رعایت شود، عبارت‌اند از:

• ارتفاع مجاز خاکبرداری باید با توجه به مقاومت برشی خاک، نفوذ آب‌های سطحی و سربار انجام شود. این ارتفاع به ویژه در گودهای عمیق باید محافظه‌کارانه و احتیاط بیشتری انتخاب شود.
• برای افزایش ایمنی گودهای عمیق، تغییر مکان دیواره گود باید با دوربین نقشه‌برداری یا ملات گچ کنترل شود. جابجایی غیرعادی می‌تواند نشانه ریزش قریب‌الوقوع باشد.
• در صورت احتمال ریزش دیواره (مثلا در خاک‌های ریزشی یا هنگام حفاری)، ابتدا بتن‌پاشی انجام شده و سپس چال‌زنی صورت گیرد.

2- حفاری گمانه‌ها

پس از تکمیل مرحله اول خاکبرداری، نوبت به حفاری گمانه‌ها برای نصب نیل‌ها می‌رسد. برای حفاری از دستگاه دریل واگن استفاده می‌شود که روی سینه کار قرار می‌گیرد. لوله‌های مته حفاری معمولا به‌صورت قطعاتی با طول ۲ تا ۳ متر هستند که به‌صورت پیچی به یکدیگر متصل می‌شوند.

شیب، قطر، طول و تعداد چاله‌ها طبق مشخصات مندرج در نقشه‌های اجرایی و محاسبات پایداری ترانشه تعیین می‌شود. با این حال، به‌طور معمول گمانه‌ها با زاویه‌ای بین ۱۰ تا ۲۰ درجه نسبت به افق، قطری در حدود ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر و طولی بین ۵ تا ۱۵ متر، با فواصل یک تا دو متری حفاری می‌شوند.

نکاتی که در اجرای این مرحله از نیلینگ باید رعایت شود، به شرح زیر است:

• قبل از حفاری، باید موقعیت سازه‌ها و تأسیسات اطراف بررسی شود، زیرا نزدیکی به خیابان یا چاه فاضلاب ساختمان‌های مجاور می‌تواند مانع اجرا شود یا مشکلاتی ایجاد کند.
• تزریق دوغاب باید پس از جاگذاری میلگرد و به‌طور کامل اطراف آن انجام شود. در صورت وجود حفره یا ریزش چال، تزریق ممکن است ناقص بماند.
• رواداری فاصله افقی و قائم المان‌های مسلح‌کننده از یکدیگر 25 سانتی‌متر و زاویه با افق حداکثر یک درجه مجاز است. اختلاف بیش از این مقادیر در اجرا با نقشه‌ها مجاز نیست.

3- نصب میلگرد تسلیح

پس از حفاری چاله‌ها، نوبت به نصب میلگرد تسلیح در نیلینگ می‌رسد که نکات اجرایی آن عبارت‌اند از:

• میلگردهای آجدار AII با قطر حداقل ۲۵ میلی‌متر و طول مشخص‌شده در نقشه‌های اجرایی انتخاب می‌شوند. قطر معمول میلگردها در نیلینگ ۲۸، ۳۲ و ۴۰ میلی‌متر است.
• یک سر میلگردها در ناحیه سر نیل باید حداقل 10 سانتی‌متر رزوه شوند.
• در شرایط خاک‌های بسیار خورنده باید از پوشش رزین اپوکسی روی آرماتورها استفاده شود.
• جهت وصله میلگرد در طول‌های بیشتر از 12 متر، تنها استفاده از روش فورجینگ میلگرد و کوپلر مجاز است.
• میلگرد باید دقیقا در مرکز چاله قرار گیرد تا دوغاب به‌طور کامل اطراف آن را بپوشاند و پیوستگی مناسبی با خاک ایجاد کند. بنابراین از اسپیسرهای پلاستیکی در فواصل ۲ تا ۳ متری و در دو انتهای میلگرد با فاصله نیم‌متری استفاده می‌شود.
• در مرحله آخر، شیلنگ‌های تزریق و برگشت هوا از جنس PVC به میلگرد متصل شده و مجموعه درون چاله قرار می‌گیرد، به‌گونه‌ای که سر رزوه‌شده میلگرد به سمت بیرون قرار داشته باشد.

4- تزریق دوغاب سیمان

برای آغاز عملیات تزریق، ابتدا ورودی چاله‌ها با ملات گچ یا ترکیب گچ و سیمان مسدود شده تا از خروج دوغاب جلوگیری شود. تزریق معمولا با نسبت آب به سیمان ۰.۵ و تحت فشار ۳ تا ۵ بار یا به‌صورت ثقلی انجام می‌شود. فشارهای بیش از حد ممکن است باعث تغییر در بافت خاک و ایجاد نشست در سازه‌های اطراف شود.

اگر مخزن دوغاب در تراز بالاتری قرار داشته باشد، دوغاب بدون پمپ و به صورت ثقلی وارد چاله می‌شود. در این حالت، دوغاب اولیه با نسبت آب به سیمان بیش از ۱ بسیار روان است و سپس این نسبت به ۰.۵ کاهش می‌یابد.

خروج دوغاب از شیلنگ برگشت هوا، نشانه پر شدن چاله است. در این مرحله شیلنگ برگشت را خم کرده و می‌بندند تا از نشت دوغاب جلوگیری شود. پس از آن، تزریق تحت فشار تا پر شدن کامل چاله ادامه می‌یابد و سپس شیلنگ تزریق نیز قطع و بسته می‌شود.

دوغاب باید علاوه بر پر کردن حجم چاله، مقداری نیز به منافذ خاک نفوذ کند. در حین تزریق، پیستون به صورت رفت و برگشتی کار می‌کند و با پایان پر شدن چاله (اصطلاحا زمانی که چاله “خورند” ندارد)، حرکت پیستون متوقف می‌شود.

روش جایگزینی نیز وجود دارد که در آن لوله‌ای به همراه فشارسنج در ابتدای چاله نصب می‌شود و پس از بستن سر چاله، تزریق مانند روش قبلی انجام می‌گیرد. تفاوت در این است که تزریق زمانی پایان می‌یابد که فشار نشان‌داده‌شده در فشارسنج به حد معینی برسد.

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.

5- بتن پاشی (شاتکریت)

پس از تزریق دوغاب در چاله‌ها، برای جلوگیری از فرسایش و هوازدگی خاک، ریزش در فضای بین نیل‌ها و حفظ یکپارچگی سیستم نیلینگ، سطح خاک مش‌گذاری شده و با شاتکریت پوشیده می‌شود. سپس سطح بتن‌پاشی‌شده با شمشه صاف می‌گردد.

شرایط و نکات اجرایی نیلینگ و شاتکریت به شرح زیر است:

• در خاک‌های ریزشی یا هنگام ایجاد لرزش ناشی از حفاری، ممکن است دیواره گود در عمق‌های کم دچار ریزش موضعی شود. در این شرایط، ابتدا سطح گود با شاتکریت پایدارسازی و سپس حفاری چاله‌ها انجام می‌شود.
• در مناطقی با تراز بالای آب زیرزمینی یا احتمال نفوذ آب (برف، باران)، پیش از مش‌گذاری و شاتکریت باید سیستم زهکشی با نوارهای ژئوسنتتیک یا لوله‌های عمقی اجرا شود. این نوارها (با عرض حدود ۵۰ سانتی‌متر و فاصله ۲ تا ۵ متر) مانع بسته شدن منافذ خاک توسط بتن شده و آب را به پایین هدایت می‌کنند.
• شاتکریت معمولا با ضخامت ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر اجرا می‌شود.
• نوارهای ژئوسنتتیک باید تا انتهای گود امتداد یافته و در هر مرحله با حداقل ۳۰ سانتی‌متر روی هم اورلپ شوند. عرض آن‌ها نباید کمتر از ۲۰ سانتی‌متر باشد.
• در صورت استفاده از زهکش‌های لوله‌ای، فاصله نوارهای ژئوسنتتیک نباید از ۶ متر بیشتر و قطرشان کمتر از ۱۰ سانتی‌متر باشد. این لوله‌ها باید حداقل دو روز پس از تزریق دوغاب نصب شوند.
• پس از نصب زهکش، مش‌های فولادی با قطر ۶ یا ۸ میلی‌متر و چشمه‌های ۱۰ یا ۱۵ سانتی‌متری روی خاک قرار می‌گیرند.
• مش نباید به خاک بچسبد و با کمک اسپیسر، در فاصله‌ای برابر با نصف ضخامت شاتکریت از خاک قرار می‌گیرد.
• استفاده از حداقل 4 اسپیسر زیر صفحات مش جهت حصول ضخامت بتن مورد نظر در شاتکریت ضروری است.
• مش‌های فلزی باید به اندازه حداقل یک چشمه روی هم هم‌پوشانی شوند.
• ماسه مورد استفاده در شاتکریت باید کاملا شسته و عاری از خاک باشد، زیرا ماسه خاک‌دار اگرچه پرت مصالح را کاهش و چسبندگی را افزایش می‌دهد، اما مقاومت بتن را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهد.
• شیلنگ شاتکریت باید عمود بر سطح و در فاصله ۰.۶ تا ۱.۵ متری از دیواره قرار گیرد.
• 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
• مراحل آب‌پاشی و عمل‌آوری سطح شاتکریت باید حداقل تا 3 روز انجام شود.

توجه داشته باشید که شاتکریت، پوششی موقتی برای پایدارسازی گود است. پوشش دائمی، یک دیوار بتن‌آرمه سازه‌ای است که روی این لایه اجرا شده و نقش دیوار حائل اصلی را ایفا می‌کند. ضخامت این پوشش دائمی معمولاً بین ۱۵ تا ۳۰ سانتی‌متر (افزون بر ضخامت شاتکریت) در نظر گرفته می‌شود.

6- نصب صفحه سر نیل و مهره

پس از اجرای شاتکریت باید در فاصله زمانی کم نسبت به جاگذاری صفحات سر نیل و بستن مهره‌ها اقدام شود. در این مرحله سر نیل با استفاده از مهره شش‌گوش به سر میلگردهای رزوه‌شده متصل می‌شود. این سر نیل شامل یک صفحه فولادی با ضخامت تقریبی ۲ سانتی‌متر و ابعاد ۲۵×۲۵ سانتی‌متر است که مشخصات دقیق آن در نقشه‌های اجرایی درج شده است.

هدف از نصب این صفحه، ایجاد سطحی بزرگ‌تر برای جلوگیری از برش پانچ و سوراخ شدن بتن شاتکریت است. برای این منظور، پس از شاتکریت و زمانی که بتن هنوز در حالت خمیری قرار دارد، صفحه تکیه‌گاهی فولادی از سر میلگرد عبور داده شده و با فشار ملایمی در بتن قرار می‌گیرد. سپس واشر و مهره نصب شده و به‌صورت اولیه سفت می‌شود. پس از سخت شدن بتن، مهره مجدد محکم خواهد شد.

در صورتی که قرار باشد پوشش دائمی نیز اجرا شود، برای یکپارچه‌سازی پوشش موقت و دائمی، گل‌میخ‌هایی به صفحه تکیه‌گاهی جوش داده می‌شود. با نصب صفحه سر نیل، عملیات خاک‌برداری ادامه می‌یابد و پایدارسازی به روش نیلینگ مطابق مراحل قبلی تا عمق نهایی گود انجام می‌شود.

نکات اجرایی در عملیات نیلینگ

از مهمترین نکات اجرایی نیلینگ در ساختمان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• پیش از اجرا حتما آزمایش‌های مربوط به نوع خاک، ظرفیت باربری و لایه‌بندی محل، توسط گمانه‌زنی انجام گیرد.
• روش نیلینگ، برای ‌خاک‌های ریزدانه سخت (SPT بالاتر از 9)، 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 نمی‌شود.
• 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.
• 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 رساندن تاثیرات فوق باید دیوارهای خاک دوزی شده را به گونه‌ای مناسب در برابر نفوذ 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 شوند.
• 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.

مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ

منظور از مکانیزم رفتاری نیلینگ، بررسی نحوه عملکرد سیستم نیلینگ در پایداری دیواره خاک است که بر پایه‌ی “دوختن خاک ناپایدار به خاک پایدار” برای ایجاد یک دیوار حائل زیرزمینی است. در ادامه، مراحل و مفاهیم اصلی این فرآیند را به شکلی قابل فهم مرور می‌کنیم:

میخ گذاری خاک

در سیستم نیلینگ خاک، پایداری گود با فرض تقسیم خاک به دو ناحیه بررسی می‌شود:

1. ناحیه فعال در جلوی سطح لغزش قرار دارد و تمایل به حرکت یا ریزش دارد.
2. ناحیه مقاوم در پشت این سطح قرار گرفته و پایدار باقی می‌ماند.

خط مرزی بین این دو ناحیه را سطح لغزش یا سطح گسیختگی می‌نامند. هدف اصلی از اجرای نیل‌ها، متصل کردن ناحیه فعال به ناحیه مقاوم است تا از حرکت یا گسیختگی خاک جلوگیری شود.

نحوه عملکرد نیل ها

اندرکنش بین میخ و خاک و توزیع نیروی محوری در میخ به این معناست که وقتی ناحیه فعال (که تمایل به حرکت دارد) با استفاده از نیل‌ها به ناحیه مقاوم (پشت سطح لغزش) متصل می‌شود، میخ‌ها نقش جلوگیری‌کننده از جدا شدن دو ناحیه را ایفا می‌کنند.

در این حالت، اگر ناحیه فعال بخواهد حرکت کند، میخ باید از خاک بیرون کشیده شود. این مقاومت در برابر بیرون کشیده شدن، باعث ایجاد نیروی کششی در طول میخ (نیروی محوری) و تنش‌های برشی ناشی از اصطکاک بین میخ و خاک اطراف آن می‌شود.

انتقال بارهای برشی در میخ ها

بر اثر تعامل بین ناحیه فعال و مقاوم، در اطراف نیل در هر دو طرف تنش‌های برشی ایجاد می‌شود. جهت این تنش‌ها در ناحیه فعال و مقاوم مخالف هم است. این فرآیند باعث انتقال نیروی خاک به نیل‌ها و حفظ پایداری می‌شود.

فشار جانبی خاک و نیروی سر نیل

پوشش روی دیواره (معمولا مش فلزی و شاتکریت) به همراه نیل‌ها فشار جانبی وارد بر گود را تحمل می‌کنند. اگر پوشش نازک و انعطاف‌پذیر باشد، فشار به‌طور نامنظم توزیع می‌شود. اما اگر ضخیم و صلب باشد، رفتار سیستم شبیه به دیوار حائل بتنی شده و فشار یکنواخت‌تری دارد.

تأثیر اجرای مرحله ای خاک برداری

در نیلینگ، عملیات گودبرداری به صورت تدریجی و در چند تراز انجام می‌شود. در هر مرحله، پس از خاکبرداری، میخ‌گذاری و اجرای شاتکریت صورت می‌گیرد.

در این روند، با تغییر شکل خاک، نیروهایی به صورت تنش‌های برشی در طول میخ‌ها به وجود می‌آید. با ادامه حفاری و اجرای شاتکریت‌های بعدی، این لایه‌ها به یکدیگر متصل شده و به‌صورت یکپارچه عمل می‌کنند. در نتیجه، جابه‌جایی‌های بیشتر در خاک موجب افزایش بار وارده به میخ‌های پایین‌تر و توزیع تنش در کل سیستم می‌شود.

انواع گسیختگی در سیستم نیلینگ

برای طراحی دقیق سیستم نیلینگ، بررسی دو حالت حدی مقاومت و سرویس ضروری است.

1- حالت حدی مقاومت

در این حالت، اگر نیروهای وارده از مقاومت اجزای سیستم بیشتر شود، گسیختگی رخ می‌دهد. این گسیختگی‌ها شامل موارد زیر است:

• گسیختگی خارجی: سطح لغزش از میان یا پشت نیل‌ها عبور می‌کند و کل سیستم مانند یک بلوک حرکت می‌کند.

• گسیختگی داخلی: ضعف در اجزای داخلی مثل بیرون‌کشیدگی میلگرد یا دوغاب، یا شکست کششی و برشی در میلگردها.

• گسیختگی سطح دیواره گود: معمولا ناشی از شکستگی شاتکریت یا پلیت اتصال به دلیل خمش یا پانچ.

2- حالت حدی سرویس

در این حالت، گرچه گسیختگی فیزیکی رخ نمی‌دهد، اما تغییرشکل‌های بیش‌ازحد می‌تواند ایمنی یا عملکرد سازه را مختل کند. کنترل میزان جابجایی‌ها در این وضعیت بسیار اهمیت دارد.

تاثیر خاک بر سیستم نیلینگ

اجرای موفق روش نیلینگ به نوع خاک و شرایط زمین وابسته است. این روش در خاک‌هایی با پایداری مناسب، اجرای آسان و مقرون‌به‌صرفه‌ای دارد؛ اما در خاک‌های نامناسب ممکن است مشکلات فنی و هزینه‌های اضافی ایجاد شود.

برای اجرای بهینه نیلینگ خاک، شرایط زیر توصیه می‌شود:

• پایداری خاک: خاک باید بتواند بدون نیاز به سازه نگهبان، به مدت یک تا 2 روز با دیوارهای قائم یا نزدیک به قائم، به ارتفاع حدود یک تا دو متر پایدار بماند.
• تراز میخ‌ها: میخ‌ها باید در ترازی بالاتر از سطح ایستایی قرار گیرند.
• تاثیر آب زیرزمینی: اگر میخ‌ها در تراز پایین‌تر از سطح ایستایی قرار گیرند، آب زیرزمینی نباید بر مواردی از قبیل دیواره گودبرداری، مقاومت چسبندگی میان دوغاب و خاک محصورکننده آن و پایداری کل سیستم نیلینگ (مانند خورده شدن میخ‌ها) تاثیر منفی بگذارد.

همچنین، اگر چاهک‌های حفاری شده بتوانند بدون نیاز به اقدامات ویژه طی چند ساعت در حین نصب میخ‌ها و تزریق دوغاب پایدار بمانند، شرایط مطلوب است. در غیر این صورت، باید از روش حفاری با مته توخالی و غلاف‌های موقت استفاده کرد.

خاک مناسب نیلینگ

خاک مناسب برای نیلینگ باید پایدار، متراکم و دارای حداقل چسبندگی باشد. از جمله این خاک‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• خاک‌های ریزدانه سفت تا سخت که شامل انواع رس، لای و ترکیب آن‌ها با ویژگی‌های چسبندگی مناسب
• خاک‌های دانه‌ای متراکم تا بسیار متراکم با چسبندگی جزئی مانند شن و ماسه متراکم با درصد کمی ریزدانه یا سیمانتاسیون ضعیف
• سنگ‌های هوازده بدون سطوح ضعیف برای مثال صفحات ضعیف ادامه‌دار درون گود وجود نداشته یا کم باشند.
• خاک‌های یخچالی شامل یخ آبرفت‌ها و یخ‌رفت‌ها، برای سازه‌های نگهبان نیلینگ مناسب هستند زیرا متراکم، خوب دانه‌بندی شده و دارای مقدار محدودی ریزدانه هستند.

خاک‌های نامناسب برای نیلینگ

خاک‌هایی که برای نیلینگ نامناسب هستند، عبارت‌اند از:

• خاک‌های غیر چسبنده بد دانه‌بندی و خشک: در صورت عدم وجود ریز دانه یا سیمانتاسیون طبیعی، فاقد چسبندگی ظاهری بوده و در شیب‌های قائم ناپایدار هستند.
• خاک‌هایی با سطح بالای آب زیرزمینی: سبب ریزش چاهک و مشکل در تزریق دوغاب و اجرای شاتکریت می‌شوند.
• خاک‌های دارای قلوه‌سنگ و گرداله سنگ (بولدر): وجود مقادیر زیاد از این نوع خاک باعث بروز مشکلاتی مانند افزایش هزینه و سختی در حفاری چاهک‌ها می‌شود.
• خاک‌های ریزدانه نرم تا بسیار نرم با نفوذ (SPT) کمتر از ۴: به دلیل چسبندگی پایین و افزایش غیرمنطقی طول میخ‌ها برای سیستم نیلینگ مناسب نیست.
• خاک‌های آلی و مردابی: مانند لای‌های آلی و رس‌های آلی به دلیل مقاومت برشی کم و افزایش طول میخ‌ها، هزینه بالایی دارد.
• خاک‌ها و آب‌های بسیار خورنده: آب و خاک‌های خورنده (مانند روباره‌ها و سرباره‌ها) نیازمند اقدامات حفاظت از خوردگی پرهزینه هستند که می‌تواند هزینه‌ها و محدودیت‌های جدی در دیوارهای نیلینگ دائمی ایجاد کند.
• سنگ‌های هوازده با صفحات ضعیف: می‌توانند پایداری چاهک‌ها را کاهش دهند و مشکلاتی در تزریق دوغاب ایجاد کنند.
• سنگ‌های هوازده با درزه‌های نامناسب یا کارست‌ها: باعث ناپایداری چاهک‌ها شده و مشکلاتی در تزریق دوغاب ایجاد می‌کنند.
• بادرفت‌ها (لس‌ها): در وضعیت خشک مقاومت خوبی دارند، اما وجود آب زیاد در پشت دیوارهای نیلینگ می‌تواند منجر به فروپاشی و کاهش مقاومت آن‌ها شود.

جمع بندی

در شرایط مناسب خاک و پروژه، نیلینگ یکی از روش‌های کارآمد برای پایدارسازی گود و همچنین گزینه‌ای اقتصادی با سرعت بالا در اجرا محسوب می‌شود. با این حال، موفقیت این سیستم در گرو رعایت دقیق اصول طراحی، شناخت ویژگی‌های خاک محل، اجرای صحیح و کنترل مداوم مراحل کار است. در مواردی که خاک ضعیف، تراز آب زیرزمینی بالا یا ساختمان‌های حساس در مجاورت گود وجود داشته باشند، باید با احتیاط بیشتری از این روش استفاده کرد یا به سراغ روش‌های جایگزین مانند انکراژ رفت.

آشنایی با اجزای سیستم، نحوه اجرای دقیق و درک محدودیت‌ها، از الزامات اساسی برای بهره‌برداری مؤثر و ایمن از نیلینگ در پروژه‌های مهندسی ژئوتکنیک است که ما در این مطلب به آن پرداختیم. توصیه می‌کنیم برای آشنایی اصولی با عملیات نیلینگ ساختمان و سایر روش‌های پایدارسازی گود به آموزش تخریب و گودبرداری آکادمی عمران مراجعه کنید.

در انتهای این مقاله امیدواریم اطلاعات خوبی درباره صفر تا صد نیلینگ کسب کرده باشید. در صورتی که در این مورد سوالی دارید می‌توانید آن را در بخش دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری