نیلینگ چیست؟

نیلینگ (میخکوبی) یکی از روش هایی است که می توان به عنوان سازه نگهبان برای جلوگیری از ریزش دیواره ی گودبرداری از آن استفاده کرد. همانطور که می دانید روش های مختلفی برای مهارسازی و نگه داشتن دیواره ی گودبرداری از جمله انکراژ، اجرای شمع، سپر کوبی، سازه نگهبان خرپایی و … وجود دارد که در این مقاله به بررسی کامل نیلینگ از جمله معرفی نیلینگ، مراحل اجرای آن، و همچنین مزایا و معایب سازه نگهبان نیلینگ را برای شما توضیح می دهم. پس با دقت تا انتهای این مقاله را مطالعه کنید.

تاریخچه سازه نگهبان نیلینگ

در دهه ۶۰ میلادی بود که مهندس های استرالیایی برای اولین بار از روش نیلینگ برای پایدار سازی جداره های تونل ها استفاده کردند.

روش کلی کار نیلینگ به این ترتیب است که اول دیوارها را رگلاژ می کنند و در مرحله ی بعدی شبکه های مش بندی را با میخ هایی در فاصله های حدود ۵۰ سانتی متری به دیوارعه گود متصل می کنند و در مرحله ی بعدی روی این شبکه مش را شاتکریت یا همان بتن پاشی را انجام می دهند.

ضخامت این شاتکریت هم چیزی در حدود ۱۰ تا ۲۰ سانتی متر باید باشد. این کلیت کار بود که در ادامه ی این مقاله خیلی کامل تر در مورد روش اجرای سازه نگهبان نیلینگ صحبت می کنم.

معرفی کلی نیلینگ (Nailing)

نام دیگر نیلینگ روش دوخت به پشت می باشد، این روش شباهت زیادی با روش مهارسازی (انکراژ) دارد. از سه دهه ی پیش از عملیات نیلینگ استفاده می شده است. در این روش حفاری را به صورت مرحله به مرحله و از بالا به پایین گود اجرا می کنیم. در هر مرحله به کمک دستگاه های حفاری ویژه چاهک های افقی و مایل در بدنه دیواره گود حفر می کنیم، سپس درون این چاهک ها کابل های پیش تنیدگی قرار می دهیم و با تزریق بتن در انتهای چاهک، این کابل ها را کاملا در خاک مهار می نماییم. سپس کابل های مزبور را به کمک جک های ویژه ای می کشیم و انتهای برون آمده کابل را بر روی سطح جداره گود مهار می کنیم. آنگاه به درون چاهک های نام برده شده، بتن تزریق می کنیم. پس از سخت شدن بتن و کسب مقاومت کافی آن کابل ها را از جک آزاد می کنیم. این کار باعث می شود که نیروی پیش تنیدگی موجود در کابل خاک را فشرده سازد و در نتیجه خاک فشرده تر و متراکم شده و رانش ناشی از آن کاهش می یابد و در عین حال کل نیروی رانش خاک در جداره گود به خاک های داخل بدنه دیه خاک در جداره گود به خاک های داخل بدنه دیواره منتقل شده و خاک بدنه انتهایی به عنوان سازه نگهبان عمل کرده و رانش خاک بدنه مجاور جداره را تحمل کند. عمق گودبرداری در هر مرحله بستگی به نوع خاک و فاصله بین چاهک ها دارد و معمولا در حدود ۲ تا ۳ متر است.

یک شبکه ی مش که روی آن شاتکریت می شود و دارای ضخامت کم می باشد به منظور جلوگیری از فرسایش سطحی خاک و همچنین به وجود آمدن یک سطح مناسب برای ساخت و ساز اجرا می شود. در واقع هدف اصلی این دیواره ها افزایش بازدهی عملکرد خاک و انتقال بهتر نیروها به المان های مسلح می باشد.

روش اجرای نیلینگ یا میخکوبی

روش پيشنهادي به منظور اجراي  نیلینگجهت پايدارسازي ديواره گودها معمولاً مشتمل بر 5 مرحله اصلي گودبرداري مقطعي، حفاري گمانه‌ها، نصب ميلگرد تسليح، تزريق دوغاب سيمان، بتن پاشي و نصب صفحه و مهره مي‌باشد. پس از تكميل مراحل اجرايي فوق براي گام اول گودبرداري، اين مراحل براي گام­هاي بعدي گودبرداري تا رسيدن به رقوم كف گود مورد نظر، تكرار مي‌گردد. اين مراحل به طور شماتيك در شكل زیر نشان داده شده است.

خاكبرداري

گودبرداري اوليه تا عمقي صورت مي‌پذيرد که ديواره‌ي گودبرداري شده بتواند در مدت کوتاهي بين 24 تا 48 ساعت پايداري خود را حفظ کند (آیین نامه). خاكبرداري مي‌بايست به صورت مرحله به مرحله انجام شده و پس از انجام هر مرحله از خاكبرداري مي‌بايست عمليات اجراي میخ­کوبی در آن مرحله صورت گيرد و پس از اتمام عمليات، خاكبرداري مرحله بعد انجام مي‌پذيرد. عرض گودبرداري انجام شده حداقل بايد به اندازه‌اي باشد که بتوان ابزارهاي لازم را در محل مستقر کرد.
در هر مرحله خاكبرداري، عمق ديواره ايجاد شده بايستي پايداري لازم در حين اجراي میخ­کوبی را داشته باشد، اصولاً عمق گودبرداري جهت تامين کوتاه مدت پايداري 2 متر مي‌باشد. البته با توجه به شرايط ژئوتكنيكي خاك ساختگاه ارتفاع مجاز خاكبرداري در هر مرحله تعيين مي‌گردد. ارتفاع مجاز خاکبرداری بدون نیاز به مهاربندی را میتوان از طریق رابطه رانکین به­ صورت زیر محاسبه کرد:
که در آن:
 C= چسبندگی خاک                                     Q= سربار گسترده کنار گود
K_a= ضریب فشار اکتیو                              H_max= حداکثر ارتفاع گود بدون نیاز به سازه نگهبان
γ= وزن مخصوص خاک                             F.S= ضریب اطمینان (معمولاً بین 1.5 تا 2)

حفاري

از آنجا که پیشرفت کار پایدارسازی در پروژه­های بزرگ در گرو اجرای حفاری می­ باشد سرپرستی بخش حفاری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. انتخاب ماشین الات می ­بایست براساس طول گمانه­ ها، جنس خاک و شرایط آبهای زیرزمینی انتخاب گردد.بدیهی است توان تولید هوای کمپرسور برای گمانه ­های بالای 15متر می­بایست بیشتر از گمانه­ های کوتاه باشد. همچنین در خاکهای درشت دانه که احتمال ریزش­های موضعی گمانه و فرار هوا وجود دارد این مسئله اهمیت دارد. قدرت و سرعت دوران دستگاه حفاری نیز می­بایست متناسب با جنس خاک انتخاب شود تا بالاترین راندمان حاصل گردد. توان حرکت دستگاه حفاری در خاکهای اشباع یا خاکهای دستی می بایست بیشتر از خاک های طبیعی و خشک در نظر گرفته شود. سایز چکش و سرمته نیز می­بایست متناسب با قطر گمانه مندرج در نقشه­ های اجرایی انتخاب شود. به جرات می­توان گفت تخصص و تعهد تیم حفاری مهمترین عامل در بهبود کیفیت حفاری است که علاوه بر تامین سرعت مطلوب حفاری باعث تسهیل جازدن میلگرد یا استرند می­ شود.

نصب ميلگرد تسليح و تزريق دوغاب سيمان

پس از حفاري گمانه تا عمق موردنظر، عمليات نصب ميلگرد تسليح صورت مي‌پذيرد. عناصر تسليح معمولاً شامل آرماتورهای فولادي مي‌باشند و اغلب تو پر هستند اما مي‌توان از ميلگردهاي توخالي نيز مطابق آيين‌نامه‌ي اجرايي وزارت راه آمريکا مربوط به ميخکوبي با ميلگردهاي توخالي نيز استفاده کرد. به هر حال میلگردهای طراحی شده پس از حفاري درون گمانه قرار مي‌گيرند. جهت آنکه راستاي ميلگردها دقيقاً در امتداد محور استوانه‌ي چال‌هاي حفر شده باشد از ابزاري به نام مرکزکننده (اسپیسر یا سنترالیزر) استفاده مي‌شود. ميلگردها در داخل مرکزکننده‌ها فرو رفته و سپس در داخل چال، جاگذاري مي‌شوند. چنانچه شرايط خوردگي شديد باشد از پوشش اپوکسی مخصوصي جهت محاظت از ميخ‌ها استفاده مي‌شود. ميلگردهاي فولادی مسلح کننده مهم­ترين عنصر ديوارهاي ميخکوبي شده است. اين المان‌ها در سوراخ‌هايي که از پيش حفاري شده قرار گرفته و سپس يک شیلنگ دوغاب ريزي به انتهاي چال رفته و فضاي خالي باقي مانده را از انتها تا ابتداي چال دوغاب ريزي مي‌کند. شيب چال‌هاي حفر همانطور که پيش از اين نيز گفته شد به مقدار ملايمي در پايين سطح افق قرار دارد. لذا دوغاب با نيروي وزن وارد شده بر آن به خوبي در حفره‌ها جا مي‌گيرد. به چنين روشي، روش دوغاب ريزي ثقلي گفته مي‌شود که جزء روش‌هاي متداول در ميخ­کوبي به حساب مي‌رود. دوغاب نقش اصلي انتقال تنش از زمين به ميخ‌ها را ايفا مي‌کند.
 مجموعه دستگاه تزريق از سه بخش ميكسر اوليه، ثانويه و پمپ تزريق تشكيل مي‌گردد. پس از اختلاط آب و سيمان به نسبت مشخص در ميكسرها، دوغاب سيمان از طريق شيلنگ‌هاي رفت و برگشت به درون گمانه حفر شده تزريق مي‌گردد. بسته به شرايط اين تزريق مي‌تواند در فشارهاي مختلفي صورت پذيرد. شكل زیر نمونه‌اي از روند نصب مسلح كننده را نشان مي‌دهد.

شاتکریت دیواره، نصب صفحه و مهره

پس از اتمام عمليات تزريق، سطح ديواره جهت جلوگيري از فرسايش و همچنين حفظ يكپارچگي بيشتر در عملكرد ميخ­ها، توسط يك لايه بتن‌پاشي شده shotceret پوشانده مي‌شود. پوشش نوعي اتصال سازه‌اي در سيستم ايجاد مي‌کند و در میخ­کوبی­ ها دو نوع پوشش وجود دارد 1- پوشش موقت 2- پوشش دائمی. پوشش موقت نقش سطحي را ايفا مي‌کند که اجزاي سازه‌اي ميخ­کوبي یا نیلینگ را به يکديگر متصل مي‌نمايد. همچنین نوارهاي ژئوکامپوزيتي قبل از آنکه پوشش موقت اجرا شود در سطح گودبرداري کار گذاشته مي‌شود تا زه­ آب داخل خاک را هدايت کرده و از نفوذ آن به داخل پوشش ممانعت به عمل آورد (شکل زیر). همچنين پس از بتن‌پاشي موقت جهت اتصال كامل سر ميخها به ديواره و همين­طور جلوگيري از بروز برش پانچ در ديواره و در صورت نياز تنش‌دهي به ميخ­ها، يك صفحه فلزي به عنوان سر نيل بر روي ديواره قرار گرفته و توسط يك مهره به آرماتور درون گمانه متصل مي‌شود پوشش دايمي بعد از آنکه ميخ‌ها نصب و پوشش موقت شکل گرفت، اجرا مي‌شود. ضخامت اين پوشش كم بوده و غالباً به 10 تا 15 سانتيمتر محدود مي‌شود.