مقالات تخصصی معماری و عمران
آشنایی با روش نیلینگ در مهار گودها
آشنایی با روش نیلینگ
نیلینگ یا میخ کوبی دیواره‌ها روشی جهت پایدارسازی گودها، ترانشه‌ها، شیروانی‌ها و … می‌باشد.
در این روش توسط میلگردهای فولادی با قطر ۲۸ الی ۴۰ میلیمتر که اصطلاحاً نیل (Nail) گفته می‌شود، خاک را مسلح می‌کنند.
فواصل تقریبی میلگردها (میخ‌ها) حدود ۲ متر بوده و زاویه میخ‌ها نسبت به افق حدود ۱۰ الی ۲۰ درجه می‌باشد.
عملیات نیلینگ (Nailing) غالباً به صورت اجرای از بالا به پایین (Top Down Construction) بر روی یک سطح شیب‌دار یا قائم اجرا می‌گردد.
نیل‌ها (میلگردها) در گمانه‌های داخل دیواره خاکی قرار داده شده و جهت انتقال نیروها بین خاک و میلگرد و جلوگیری از خوردگی میلگردها توسط دوغاب سیمان پر می‌شوند.
دیواره میخکوبی شده یک مقطع مسلح ایجاد می‌کند که خاک پشت آن را نگه می‌دارد.
خاک معمولاً مقاومت فشاری نسبتاً بالا و مقاومت کششی و برشی پایینی دارد، میخکوبی خاک را تسلیح نموده و مقاومت کششی و برشی آن را افزایش می‌دهد.
مجموعه حاصل از این روش همانند یک دیوار حائل وزنی عمل کرده و می‌تواند به عنوان یک سازه باربر عمل نماید.
احداث یک دیوار خاک مسلح میخکوبی شده شامل مسلح کردن خاک با دستگاه‌های حفاری چاهک‌های افقی در حین عملیات گودبرداری، توسط یک سری میلگرد می‌باشد که میخ نامیده می‌شوند.
میخ‌ها عملاً در کشش کار کرده و غالبا به موازات یکدیگر بوده و شیب کمی در حدود ۱۵ درجه به سمت پایین دارند.
این میخ‌ها تا حد کمی در خمش و برش هم کار می‌کنند و کشش ایجاد شده درون آنها ناشی از نیروی اصطکاکی موجود بین میخ و خاک می‌باشد.
مصالح کششی مورد استفاده در این روش پیش تنیده نبوده و برای ایجاد نیروی کششی در آنها خاک باید تغییرمکان جانبی داشته باشد.
عملاً تا موقعی که خاک در حالت فعال قرار نگرفته باشد میخ، خالی از هرگونه تنش کششی خواهند بود.
اساس کار سیستم میخکوبی بر مبنای انتقال بار کششی بوجود آمده از داخل میخ به خاک از طریق تنش برشی سطح مشترک آنها می‌باشد.
با میخکوبی خاک می‌توان دیوارهای حائل مسلح بدون برداشتن خاک پشت دیوار احداث نمود.
دیوار حائل مسلح بصورت درجا و مرحله‌ای از بالا به پایین ایجاد می‌گردد.
این روش در ساخت دیوارهای حائل موقت و همچنین تقویت سازه‌های موجود قابل کاربرد است.
میخکوبی یا نیلینگ روشی اقتصادی و نسبتاً جدید جهت پایدارسازی شیب‌ها، شیروانی‌ها، ترانشه‌های مجاور راه‌ها و تعریض راه‌ها، گودبرداری در مجاورت سازه‌ها، مقاوم‌سازی سازه نگهبان قدیمی، افزایش ظرفیت باربری، محدود کردن تغییر شکل‌ها با ایجاد حداقل دست‌خوردگی و… می‌باشد.
تاریخچه نیلینگ
روش میخکوبی در سال ۱۹۶۰ میلادی برای اولین بار مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
این روش بر اساس روش سیستم مهاربندی و پیچ کردن سنگ‌ها می‌باشد.
اولین بار این سیستم پایدارسازی برای حفر تونلی در استرالیا در سال ۱۹۶۰ به کار گرفته شد.
در این تونل برای پایدارسازی از آرماتور، تزریق دوغاب سیمان و شاتکریت استفاده گردید.
مبانی طراحی نیلینگ
- بازدید از محل پروژه و دریافت اطلاعات خاک در قالب دفترچه مکانیک خاک
- کنترل و بازبینی اطلاعات موجود در دفترچه مکانیک خاک با توجه به بازدید صورت گرفته
- مدلسازی مستقیم دیواره‌های خاکی گود مورد طراحی در محیط مدلسازی عددی Geo-slope
- طراحی مدل‌های مختلف پایدارسازی با در نظر گرفتن تعادل حدی نیروها در محیط‌های Geo-slope و S-nail و همچنین با توجه به آنالیز عددی اجزاء محدود در محیط Plaxis
- انتخاب مدل پایدارسازی بهینه (اقتصادی‌ترین مدل که در عین حال استانداردهای پایداری و جابجایی را نیز رعایت کرده باشد)
- برآورد قیمت با توجه به طراحی انجام شده
مبحث زهکشی در روش نیلینگ
نکات اجرایی زهکشی جداره‌ها:
- اجرای نوارهای زهکشی و لوله‌های زهکش عمقی ( weephole) در تمامی دیواره‌ها در پروژه‌های گودبرداری و پایدارسازی گود به روش نیلینگ (میخکوبی) و انکراژ (مهارکوبی) الزامی می‌باشد.
- نوارهای زهکش در فواصل افقی حداکثر 5 متری نصب گردد.
- حداقل طول همپوشانی زهکش‌های نواری: 50 سانتیمتر
- حداقل عرض نوارهای زهکش (ژئوکامپوزیت): 20 سانتیمتر
- حداقل قطر لوله‌های زهکش عمقی (PVC): 2.5 اینچ
- لوله‌های زهکش در فواصل افقی حداکثر 6 متری اجرا گردد.
(در صورت وجود جریان آب و تراز آب زیرزمینی در داخل گود این فواصل کمتر می‌گردد) - رواداری مجاز طول لوله‌های زهکش برابر 25 سانتیمتر می‌باشد.
- پک نمودن انتهای زهکش‌های عمقی توسط درپوش یا ژئوتکستایل الزامی است.
- شیارزنی بر روی زهکش عمقی در نیم‌دایره فوقانی مقطع آن الزامی است.
- جهت جلوگیری از نشست دوغاب ناشی از تزریق مسلح کننده‌ها، باید اجرای زهکش‌های عمقی پس از گذشت حداقل 2 روز از تزریق گمانه‌های طرح پایدارسازی در ردیف‌های فوقانی و تحتانی آن صورت پذیرد.
مجموعه نکات اجرایی مرتبط با زهکشی کامل پروژه:
- حضور مشاور تخصصی زهکشی در گودهای بزرگ پیشنهاد می‌گردد.
- روش مرسوم زهکشی کامل پروژه گودبرداری و پایدارسازی گود به روش نیلینگ (میخکوبی) و انکراژ (مهارکوبی) تا عمق پایین‌تر از تراز آب زیرزمینی، اجرای میله‌ها و گالری‌های متعدد در قالب رینگ زهکشی می‌باشد.
- پایدارسازی گود میله‌ها و گالری‌ها با استفاده از کول گذاری و پر نمودن فاصله مابین خاک و کول می‌باشد.
- نرخ پمپاژ آب از گود اهمیت بالایی داشته و افزایش آن منجر به افزایش نشست‌ها می‌شود.
- در گودهای بزرگ پیشنهاد می‌شود عملیات پایدارسازی پس از تکمیل زهکشی کامل آغاز گردد.
- ارائه گزارش تراز آب در اضلاع مختلف پروژه به طراح و ناظر توسط عوامل پروژه زهکشی الزامی است.
- وجود پمپ رزرو در کارگاه الزامی است.
- زهکشی آب در لایه‌های شن و ماسه‌ای سریع و در خاک‌های ریزدانه رسی زمان‌بر می‌باشد.
- هرگونه تغییر در طرح زهکشی گود می‌بایست با هماهنگی با طراح باشد.
نحوه اجرای نیلینگ
تئوری استفاده از روش نیلینگ بر مبنای مسلح کردن و مقاوم نمودن توده خاک با استفاده از دوختن توده خاک توسط مهارهای کششی فولادی Nail با فواصل نزدیک به یکدیگر می‌باشد.
استفاده از روش نیلینگ:
- افزایش مقاومت برشی توده خاک
- محدود نمودن و تحت کنترل درآوردن تغییر مکان‌های خاک در اثر افزایش مقاومت برشی در سطح لغزش Slid بدلیل افزایش نیروی قائم
- کاهش نیروی لغزش در سطح گسیختگی و لغزشی
باید توجه داشت کلیه سطوح ترانشه‌های حفاری شده که توسط نیلینگ بایستی مسلح شوند با استفاده از شبکه مش و شاتکریت ابتدا حفاظت شده و سپس سیستم نیلینگ روی آنها اجرا می‌شوند.
مراحل اجرای روش نیلینگ
- گودبرداری در مرحله اول ترانشه و یا گود و ایجاد پله بعدی عملیات
- حفاری چال جهت نصب مهار کششی Nail
- قراردادن آرماتور داخل چال و تزریق چال
- اجرای سیستم زهکشی و اجرای شاتکریت جداره و نصب ضخامت فولادی
- گودبرداری مرحله بعدی ترانشه و یا گود و ایجاد پله‌های بعدی علمیات
- اجرای پوشش شاتکریت نهایی پس از اتمام آخرین مرحله حفاری
پس از تکمیل مراحل فوق، این مراحل تا رسیدن به تراز کف گود، تکرار می‌گردد.
اجزای تشکیل دهنده میخ
- نیل (Nail)
میلگردهایی با قطر ۲۵ الی ۴۰ میلیمتر هستند که با زاویه ۱۰ تا ۲۰ درجه نسبت به افق در دیواره گود قرار داده می‌شوند.
- رویه موقت
معمولاً به صورت بتن شاتکریت همراه با شبکه فولادی سبک (مش) اجرا می‌شود و ضخامت آن ۱۰ تا ۲۰ سانتیمتر می‌باشد.
- رویه دائمی
می‌تواند به صورت بتن شاتکریت همراه با شبکه فولادی سبک (مش)، بتن‌ریزی درجا و قطعات پیش ساخته (بتن مسلح) اجرا شود و ضخامت آن معمولا ۲۰ سانتیمتر در نظر گرفته می‌شود.
- فاصله نگهدار
وظیفه فاصله نگهدارها نگهداشتن میخ در امتداد مرکز سوراخ است.
فاصله نگهدارها را می‌توان در هر ۲/۴ متر در طول میخ و به فاصله ۴۵ سانتیمتر از سر و انتهای گمانه نصب کرد.
- گمانه (سوراخ)
قطر سوراخ معمولاً بین ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر می‌باشد سوراخ غالباً با شیب ۱۰ درجه نسبت به خط افق حفاری می‌شود.
فاصله بین انتهای نیل و انتهای سوراخ حداقل ۱۵ سانتیمتر می‌باشد.
- دوغاب (Grout)
وظیفه دوغاب، اتصال و در گیر کردن میخ با خاک و محافظت از میخ در برابر خوردگی می‌باشد.
حداقل پوشش دوغاب روی میلگرد ۲۵ میلیمتر باشد.
معمولاً نسبت آب به سیمان در دوغاب سیمان، ۰/۵ الی ۰/۴ می‌باشد.
- صفحه باربر
وظیفه صفحه باربر توزیع نیروی (میخ) نیل بر رویه موقتی و خاک پشت آن می‌باشد.
معمولا مربعی به ضلع ۲۰ تا ۲۵ سانتیمتر و با ضخامت ۲ سانتیمتر می‌باشد.
- گل‌میخ (Headed Stud)
وظیفه گل‌میخ درگیر کردن رویه دائمی و سر میخ است.
معمولا برای هر میخ ۴ عدد گل‌میخ بر روی صفحه باربر نصب می‌شود.
حداقل پوشش روی گل میخ ۵۰ میلیمتر می‌باشد.
- نوارهای زهکش (Strip Drain)
پشت رویه موقت، بین ۲ یا چند ستون عمودی میخ قرار می‌گیرد و به وسیله آنها و با کمک لوله‌های زهکش می‌توان آب‌های پشت دیوار را به بیرون هدایت کرد.
مزایای روش نیلینگ
- روش نیلینگ امکان هم زمانی عملیات خاکبرداری و پایدارسازی را فراهم می‌کند.
- در صورت استفاده از این روش، امکان اصلاح طرح در زمان اجرا وجود خواهد داشت.
- استفاده از این روش تغییر شکل کم دیوار را به همراه دارد.
از این رو می‌توان از آن در مجاورت سازه‌هایی که نسبت به نشست حساس هستند نیز استفاده کرد. - روش نیلینگ قابلیت حمل تجهیزات در فضای کم را فراهم می‌کند.
- استفاده از این روش حداقل دست‌خوردگی در خاک را به همراه دارد.
- روش نیلینگ باعث افزایش ظرفیت باربری می‌شود.
- پایداری شیب‌ها و شیروانی‌ها به واسطه اجرای روش نیلینگ امکان‌پذیر می‌باشد.
- استفاده از این روش، تامین پایداری بدون ایجاد مزاحمت برای مراحل بعدی عملیات عمرانی را به همراه دارد.
- از آن جایی که در این روش روی خاک ترانشه سطح بتنی ایجاد می‌شود، از هوازدگی و ریزش‌های موضعی جلوگیری به عمل می‌آید.
معایب روش نیلینگ
- هزینه تجهیز و اتمام عملیات کارگاهی، در مواردی که گودبرداری با حجم کم صورت پذیرد، چندان مقرون به صرفه نمی‌باشد.
- انجام این کار نیاز به تجهیزات ویژه حفاری و نیروی کار متخصص دارد.
- روش نیلینگ آلودگی صوتی بالایی ایجاد می‌کند.
از این رو برای انجام این کار به رضایت همسایه‌ها برای انجام این کار نیاز می‌باشد.
موارد استفاده از روش نیلینگ
- پایداری ترانشه‌ها در احداث بزرگراه‌ها و راه آهن‌ها
- پایداری جداره تونل‌ها وسازه‌های زیرزمینی
- پایدارسازی و حفاظت گود در سازه‌های مناطق شهری، ساختمان‌های مجاور گود و ایستگاه‌های زیرزمینی مترو
- پایدارسازی کوله‌های مجاور پل‌ها در زمین‌های سست و ریزشی
مهار کششی نیلینگ معمولاً از آرماتور‌های فولادی با قطر ۲۰ الی ۴۰ میلیمتر استفاده می‌شوند که درون یک چال حفاری شده با قطر ۷۶ الی ۱۵۰ میلیمتر قرارگرفته و دور آن چال تزریق می‌گردد.
فواصل بین مهارهای کششی حدوداً ۱ الی ۲متر می‌باشد و طول آنها حدوداً ۷۰ الی ۱۰۰ درصد ارتفاع گود می‌باشد و حداقل شیب نسبت به افق حدوداً ۱۵ درجه می‌باشد.
آموزش کامل نقشه خوانی انواع سازه‌های نگهبانامیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد
نویسنده : سیدعلی منتظری
منبع : بخش مقالات تخصصی سایت استوارسازان
امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد فیلم آموزش مبانی و ظوابط مربوط به خاک زیر پروژه
ممنون مهندس جان از توضیحات بسیار آموزندتون
ارادتمندم زنده باشید
ممنون از اطلاعات خوبتون.موفق باشید
خواهش میکنم سلامت باشید
من اولین باره که از مطلبتون استفاده میکنم
خیلی ممنونم از سایتتون
زنده باشید رضایت شما باعث افتخار ماست
خوب و عالی مثل همیشه
عزیزید.