آیا تا به حال دیواره گودی را مشاهده کرده‌اید که صفحات فولادی کوچک به فواصل منظم بر روی سطح آن نصب باشد؟ آیا دیده‌اید اکیپ اجرایی به وسیله ماشین آلات مخصوص در حال سوراخکاری دیواره گود باشند؟ این فرایند در اصطلاح فنی Soil nailing و به معنی میخ گذاری خاک نام دارد. روش نیلینگ برای بهبود عملکرد خاک و جلوگیری از ریزش و حفاظت دیوار گود استفاده می‌شود.

مراحل اجرای نیلینگ

فهرست مراحل اجرای نیلینگ در 7 مرحله به قرار زیر است:

1_گودبرداری مقطعی
2_حفاری گمانه‌ها
3_نصب نیل‌ها (میلگردها)
4_تزریق دوغاب سیمان
5_زهکشی دیواره گود
6_قرارگیری مش‌ها و شاتکریت
7_نصب صفحه سر نیل و مهره

گودبرداری مرحله به مرحله برای اجرای نیلینگ (مرحله 1)

در اولین مرحله از روش اجرای نیلینگ، گودبرداری به شکل از بالا به پایین و مرحله به مرحله انجام می‌شود. سبب این موضوع عمق خاک‌برداری برحسب جنس و مشخصات مکانیکی آن در حالتی که بتواند بدون مهار برای مدت یک الی دو روز پایدار باقی بماند بین 1 تا 2.5 متر متغیر است. عرض خاک برداشته‌ شده باید در حدودی باشد که اجازه تجهیز و ورود ماشین‌آلات به ساختگاه میسر باشد.

حفاری چاهک‌ ها به‌ وسیله دریل واگن (مرحله 2)

در این مرحله پس از استقرار ماشین‌آلات مخصوص، جهت قرارگیری میخ ها، چاهک‌هایی با مشخصات زیر در بدنه دیوار ایجاد می‌شود. اندازه دقیق قطر و عمق این چاهک‌ها بر اساس مشخصات مکانیکی و فیزیکی خاک تعیین می‌شود.

زاویه چاله‌ها: معمولاً 10 تا 15 درجه نسبت به افق
قطر چاله‌ها: معمولاً 10 تا 15 سانتی‌متر
طول چاله‌ها: معمولاً 5 تا 15 متر
فواصل چاله‌ها: معمولاً 1 تا 2 متر

نصب میخ‌ها در بدنه دیوار (مرحله 3)

در گام بعدی کابل‌های رشته‌ای و یا میلگردهای آجدار که معمولاً دارای قطر 28، 32 و 40 میلی‌متر است در چاهک‌ها قرار می‌گیرد. بهتر است از ميلگردهای با قطر بيشتر از 25 میلی‌متر استفاده شود تا در هنگام حمل‌ونقل و نصب خم نگردند. همچنین قسمت ابتدایی میلگرد که بیرون از چاهک قرار می‌‌گیرد به طول 10cm رزوه می‌شود.

میخ‌ها باید در مرکز چاهک قرار گیرد. سبب این موضوع فاصله نگهدارنده‌های پلاستیکی، در ابتدا و انتهای میلگرد و همچنین به فواصل 2 تا 3 متر در طول آن نصب می‌شود. در صورتی که طول میلگرد بیش از 12 متر باشد، از روش‌هایی مانند کوپلینگ یا فورجینگ برای اتصال و افزایش طول استفاده می‌گردد. چنانچه جنس خاک از نوع خورنده باشد از رزین اپوکسی به عنوان پوشش میلگرد استفاده می‌شود.

تزریق دوغاب سیمان (مرحله 4)

شلنگ تزریق و شلنگ برگشت هوا به میلگرد متصل و درون سوراخ قرار می‌گیرد. دوغاب با فشار 5bar به درون چاهک تزریق می‌شود. نسبت آب به سیمان آن در شروع با عدد 1 و به تدریج به عدد 0.5 می‌رسد تا سفت‌تر ‌شود. خروج دوغاب سیمان از شلنگ هوا نشان می‌دهد که چاهک در حال پر شدن است و شلنگ هوا باید مسدود شود. عملیات تزریق تا پر شدن چاله ادامه دارد و در پایان شلنگ تزریق، خم، بریده و بسته می‌شود. لوله‌های تزریق دوغاب از جنس PVC است. جهت جلوگیری از خروج دوغاب پس از قرارگیری میخ و شلنگ در چاهک، دهانه آن با گچ مسدود می‌شود.

انکراژ و مهار خاک به وسیله کشش میخ‌ها

در روش انکراژ بر خلاف روش نیلینگ، میخ‌ها کشیده می‌شوند و این عملیات تفاوت عمده این دو روش است. در مکانیزم نیلینگ (+)، تا زمانی که خاک در حالت فعال قرار نگیرد، میخ‌ها تحت تنش قرار نمی‌گیرند، مگر آنکه خاک تغییر مکان جانبی دهد و در این شرایط، انتقال بار کششی از طریق تنش برشی در سطح مشترک میخ و خاک ایجاد می‌شود.

میخ‌ها در روش انکراژ می‌تواند از نوع میلگرد با تنش تسلیم 420MPa یا کابل رشته‌ای Strand با تنش تسلیم 1800MPa باشد. طراح، طول قسمت درگیر میخ با دوغاب را مشخص می‌کند و باقی مانده آن روکش می‌شود تا با بدنه خاک تماس نداشته باشد.

میخ‌ها به دو روش زیر در کشش قرار می‌گیرند.

پس کشیده (Post tension): پس از نصب کابل‌ها، دوغاب ریزی تا پر شدن چاله ادامه دارد. بعد از گیرش دوغاب، کابل‌ها به وسیله‌های جک‌‌های مخصوص کشیده و با اتصالات ویژه‌ای در جدار گود مهار می‌شوند.
پیش کشیده (Pretension): پس از نصب کابل‌ها، به کمک جک‌های ویژه‌ای کشیده و انتهای بیرون آمده بر روی سطح دیواره گود مهار می‌شود. پس از آن به درون چاهک‌های مزبور دوغاب ماسه سیمان تزریق می‌شود. بعد از سخت شدن ملات و کسب مقاومت کافی، کابل‌ها از جک‌ها آزاد می‌شود. در این روش نیاز به روکش کردن میخ‌ها نیست.

زهکشی دیواره گود در اجرای نیلینگ (مرحله 5)

وظيفه نوار زهكشی، جمع آوری و هدايت آب قبل از اجرای شاتكريت در محل نصب به خارج است. نوار زهكش قائم، قبل از اجرای مش گذاری و شاتکریت، بين رويه موقت و سطح گودبرداری نصب می‌گردد. در صورت بالا آمدن تراز آب در لایه خاک، فشار هیدرواستاتیک پشت دیوار بتنی ایجاد می‌شود. وجود این نیرو احتمال جابه‌جایی توده خاک و ریزش گود را ایجاد می‌کند.

برای جلوگیری از بروز این مشکل، نوارهای قائم ژئوسنتتیک به عرض حداقل 20 و تا 50 سانتی‌متر در فواصل 2 تا 5 متری روی سطح خاک و زیر مش گذاری نصب می‌شود. این نوارها می‌توانند آب را از طریق منافذ خاک جذب و از زیر بدنه دیوار به محل دفع مناسب تخلیه کنند. نوارهای زهکش باید تا عمق نهایی گود امتداد یابند. در صورت نیاز به امتداد بیشتر طول نوار، نیاز به حداقل 50 سانتی‌متر همپوشانی است.

در روش دیگر زهکشی به‌جای نوارهای قائم ژئوسنتتیک از لوله‌های سوراخ‌دار به حداقل قطر 10 سانتی‌متر به فواصل حداکثر 6 متر استفاده می‌شود. این لوله‌ها پس از گیرش اولیه دوغاب سیمان در سوراخ‌های جداگانه قرار می‌گیرد تا آب موجود را جذب و تخلیه کند. یک سر این شلنگ‌ها از چاه بیرون است تا به‌مانند ناودانی آب را به بیرون هدایت کند.

مش گذاری و شاتکریت (مرحله 6)

جهت جلوگیری از هوازدگی و فرسایش خاک، سطح گود مش گذاری و سپس عملیات پاشش بتن بر روی آن انجام می‌شود. مش‌ها شبکه‌ای از میلگرد با قطر 6 یا 8 میلی‌متر و به فواصل 10 تا 15 سانتی‌متر هستند. در هنگام نصب مش‌ها، به میزان حداقل یک چشمه نیاز به همپوشانی است. همچنین جهت ایجاد فاصله مش با سطح خاک، از فاصله نگهدار استفاده می‌شود. در پایان بتن به روش پاششی (شاتکریت) بر روی دیواره خاک اجرا می‌شود. دیواره ایجادشده نوعی پوشش موقت است. در صورت نیاز به نگهداری دیواره گود در دراز مدت، باید دیوار حائل سازه‌ای اجرا گردد.

نصب صفحه سر میخ و مهره شش وجهی (مرحله 7)

در آخرین مرحله از مراحل اجرای نیلینگ سر میخ به‌وسیله صفحه فولادی، مهره شش وجهی، واشر و گل‌میخ به دیواره بتن متصل می‌گردد. این صفحه مربع شکل دارای ضلع 25cm و ضخامت 2cm است و در انتهای میلگرد جهت ایجاد سطح بزرگتر و جلوگیری از برش پانچ و سوراخ شدن بتن نصب می‌شود. پس از قرار گرفتن صفحه داخل ميلگرد، واشر روی آن قرار گرفته و سپس به‌وسیله مهره محكم می‌گردد.

تکمیل عملیات گودبرداری

همان‌طور که در ابتدا ذکر شد خاک‌برداری از بالا به پایین و مرحله‌به‌مرحله انجام خواهد شد و پس از خاک‌برداری در هر قسمت، مراحل ذکرشده تکرار می‌شود. در مواقعی که دیواره گود به دلیل ایجاد حفاری گمانه‌ها امکان ناپایداری دارد، ابتدا دیواره بتنی موقت به‌وسیله شاتکریت اجرا می‌شود و سپس حفاری چاله‌ها انجام می‌شود.

نکات قبل از اجرای نیلینگ

_قبل از شروع عملیات، گمانه‌زنی خاک و آزمایش‌های لازم جهت تشخیص نوع خاک، ظرفیت باربری و … انجام گیرد.
_روش اجرای نیلینگ برای خاک‌های دارای دانه‌بندی مناسب و خاصیت چسبندگی پیشنهاد می‌شود.
_با توجه به آنکه میخ گذاری در زمین مجاور اجرا می‌شود، قبل از اجرای عملیات رضایت مالک به‌صورت رسمی و حقوقی باید جلب گردد.
_جهت افزایش ایمنی در گودهای عمیق، لازم است تغییر مکان دیواره گود به‌صورت مداوم توسط دوربین نقشه‌برداری و یا ملات گچ در نقاط حساس، کنترل گردد. هرگونه تغییر مکان نامتعارف، هشداری جهت احتمال ریزش ناگهانی جداره گود خواهد بود.

مزایای اجرای نیلینگ

1-برای گودهای با عمق زیاد و متوسط، به صرفه و اقتصادی است.
2-نسبت به روش‌های دیگر، تجهیزات و مصالح کمتری مورد نیاز است.
3-فضای داخل گود را به خود اختصاص نمی‌دهد و مزاحمت ایجاد نمی‌کند.
4-در این روش عملیات خاکبرداری و پایدارسازی خاک به‌صورت هم‌زمان انجام می‌گیرد.
5-مراحل اجرای نیلینگ هزینه کمتری نسبت به روش انکراژ و دیوار‌های وزنی بتنی دارد.
6-استفاده از این روش حداقل دست‌خوردگی در خاک را به همراه دارد.
7-روش نیلینگ باعث افزایش ظرفیت باربری می‌شود.

معایب اجرای نیلینگ

1-تعرض به زمین مجاور و نیاز به جلب رضایت رسمی و حقوقی از مالک.
2-با توجه به حفاری مرحله‌به‌مرحله سرعت عملیات پایین است.
3-در صورت جابه‌جایی خاک، احتمال ایجاد ترک و ریزش در سازه مجاور وجود دارد.
4-در مجاورت ضلعی که با تأسیسات شهری قرار دارد به اندازه 3 الی 4 متر اجرای این روش با محدودیت همراه است.
5-برای خاک‌های نوع آلی، ریزدانه با SPT کمتر از 4 و بد دانه‌بندی شده مناسب نیست.
6-اجرای این روش نیاز به تخصص و تجربه بالا در زمان طراحی و اجرا در علم مکانیک خاک دارد.
7-کاربرد این سازه در کوتاه‌ مدت است و در کوتاه‌ترین زمان ممکن سازه اصلی باید اجرا گردد.
8-اجرای این روش در پایدار سازی زمین‌ مجاور که در آینده گودبرداری شود ایجاد مزاحمت می‌کند.

تاریخچه روش نیلینگ

استفاده از روش نیلینگ اولین بار در سال 1972 و جهت پایدارسازی ترانشه ماسه ای راه آهن به عمق 18 متر و در فرانسه مورد استفاده قرار گرفت. پیش از آن استفاده از روش میخکوبی در سنگ ها (جداره تونل ها) از سال 1965 آغاز گردیده بود. امروزه بدلیل انجام پروژه های متعدد و تحقیقات بیشتر استفاده از این روش در پایدارسازی موقت (Temporary) یا دائم (Permanent) گودها و شیب ها گستردگی زیادی یافته است. تحقیقات انجام شده نشان دهنده صرفه جویی 50 درصد زمان و 15 تا 20 درصدی هزینه ها نسبت به روش های سنتی است.