درواقع نیلینگ یا میخکوبی روش خلاقانه مهندسین استرالیایی بود که در حدود دهه ۶۰ میلادی جهت پایدارسازی جدار تونل بکار گرفته شد؛ بنابراین در این نوشتار شما را با نیلینگ، تاریخچه آن و روش اجرای آن بیشتر آشنا می‌کنیم. پس مثل همیشه با سازه افزار همراه باشید.
نیلینگ چیست؟
نیلینگ یا میخکوبی ازجمله روش‌هایی است که از آن در جهت جلوگیری از ریزش دیواره‌ی گودبرداری شده و به‌عنوان سازه نگهبان استفاده می‌کنند. درواقع میخکوبی دیواره‌ها به معنای تسلیح برجای توده خاک موجود با نصب میلگردهای فولادی در فواصل نزدیک به هم در یک سطح شیب‌دار و یا در محل گودبرداری است. به‌طورکلی روش‌های مختلفی برای مهارسازی و نگه‌داشتن دیواره‌های گودبرداری شده ازجمله انکراژ، اجرای شمع، سپرکوبی و سازه نگهبان خرپایی وجود دارد که میخکوبی خاک نیز یکی از این روش‌ها می‌باشد.
تاریخچه مختصر نیلینگ
جالب است بدانید که براي اولين بار این مهندسين اتریشی بودند که از روش نیلینگ براي پايدارسازي شيرواني‌هاي سنگي در تونل استفاده کردند. درواقع آن‌ها در اوايل دهه‌ي 1960 براي پايدارسازي جداره‌هاي تونل، شبکه‌اي از سوراخ‌ها را در ديوارهاي سنگي تونل حفاري کرده و در داخل آن ميلگردهاي فولادي قراردادند تا از ریزش سقف و دیواره‌های تونل جلوگیری شود.
درواقع يکي از اولين کاربردهاي نیلینگ در خاک در سال 1972 براي تعريض خط آهن نزديک ورسايل در فرانسه صورت گرفت. در آن پروژه يک شيرواني خاک‌برداری شده به ارتفاع 18 متر با استفاده از نیلینگ پايدار شد. همچنین اين روش بعدها توسط مهندسين آلماني و فرانسوي براي پايدارسازي در شيرواني‌هاي خاکي نیز مورداستفاده قرار گرفت. به‌عبارت‌دیگر مهندسين آلماني و فرانسوي، روش استراليايي نیلینگ در سنگ را براي شيب‌ها و ديوارهاي خاکي به کار بستند. همچنین آن‌ها استفاده از تکنولوژي نیلینگ در تونل را به پايدار نمودن شيب‌ها و ديوارهاي خاکي گودبرداري شده و پل‌ها نیز تعميم دادند. در سال‌های بعد نیز به‌مرور این تکنیک در سطح جهان گسترش یافت. لازم به ذکر است که در ایران نیز استفاده از روش نیلینگ در سال‌های اخیر توسعه چشمگیری یافته و یکی از کاربردی‌ترین روش‌ها به‌ویژه در ساخت‌وسازهای شهری می‌باشد.
بیشتر بخوانید: خاک در صنعت ساختمان
کاربرد نیلینگ یا میخکوبی
به‌طورکلی روش نیلینگ یا میخکوبی در جهت پایدارسازی سازه‌ها به دلیل مزایای فنی و اقتصادی بی‌شمار همواره گزینه مطلوب اغلب کارفرمایان بخش راه و ساختمان می‌باشد که بدون ایجاد معارض در محدوده پروژه، ضرایب اطمینان دیواره‌های گودبرداری را به بهترین شکل تأمین می‌کند. درواقع به‌کارگیری دانش روز سیستم نیلینگ و پس کشیدگی المان‌های میخی این امکان را ایجاد می‌کند که فروریزش و تخریب مکان‌های مجاور ساختمان‌های فرسوده و معابر پرترافیک مناطق کاهش یابد. البته کاربرد نیلینگ تنها در مورد ذکرشده نبوده و کاربردهای این روش در طرح‌های مختلف عمرانی بسیار رایج می‌باشد که این طرح‌ها عبارت از:
- تثبیت ترانشه های در احداث راه‌آهن و بزرگراه‌ها
- پایدارسازی کوله‌های مجاور پل در زمین‌های ریزشی
- پایدارسازی گود ایستگاه‌های زیرزمینی مترو
- پایدارسازی گود برای ساختمان‌های بلند در مناطق شهری
آشنایی با مزایای روش نیلینگ یا میخکوبی
همان‌طور که میدانید اجرای گودهای عمیق در پروژه‌های مختلف، به‌خصوص پروژه‌های داخل شهر نیاز به شرایط خاص دارد درحالی‌که یکی از مشکلات رایج در اجرای پروژه‌های شهری بحث اشغال فضا و معارضین و ترافیک ناشی از اجرای عملیات عمرانی در محل پروژه می‌باشد. در همین راستا به کمک روش نیلینگ می‌توان فضای کمتری را اشغال نموده و درنتیجه مشکلات ترافیک به حداقل مقدار خود می‌رسد. علاوه بر این موضوع در مهاربندی به روش نیلینگ یا میخکوبی عملیات حفاری و پایدارسازی به‌صورت هم‌زمان پیش می‌رود که همین امر عاملی برای افزایش سرعت در پیشرفت پروژه است؛ بنابراین می‌توان به‌طور خلاصه مزایای این روش تثبیت را به شرح زیر نام برد که شامل:
- در مقایسه با روش انکراژ به تجهیزات کمتری نیاز داد
- روش نیلینگ هزینه‌ی کمتری نسبت به روش انکراژ و دیوارهای وزنی بتنی دارد.
- در مقایسه با روش انکراژ محدوده‌ی کمتری از خاک مسلح می‌شود.
- در بین روش‌های اجرای سازه نگهبان، روش نیلینگ در عبور و مرور و حمل‌ونقل وسایل و بسیاری از موارد دیگر کمتر اختلال ایجاد می‌کند.
- اجرای سازه نگهبان به روش نیلینگ در مقایسه با روش انکراژ به مصالح کمتری نیاز دارد.
- در مواقعی که حفاری نیل با موانعی مثل تأسیسات شهری برخورد می‌کند، خطرات کمتری را به دنبال دارد و در این مواقع می‌توان با تغییر شیب، محل حفاری چاهک‌ها را به‌آسانی تغییر داد.
- با توجه به سازه نگهبان خرپایی که در پایین گود فضای زیادی را اشغال می‌کند، قسمت انتهایی سازه‌ی نگهبان اجراشده به روش نیلینگ برای اجرای انواع عملیات اجرایی بدون اشغال فضا در دسترس می‌باشد.
آشنایی با معایب روش نیلینگ
همان‌طور که میدانید هر چیزی در کنار مزایای بی‌شماری که می‌تواند داشته باشد دارای معایبی نیز است که معایب را می‌توان شامل موارد زیر دانست:
- به‌طورکلی اجرای سازه نگهبان با روش نیلینگ نیاز به متخصص‌های کارآزموده دارد
- در مکان‌هایی با جریان شدیدی از آب، روش نیلینگ کارا و مناسب نخواهد بود.
- در صورت وجود موانعی مانند تأسیسات شهری ممکن است که محدودیت‌هایی برای طول، شیب و محل حفاری میخ‌ها به وجود آید.
- با توجه به اینکه درروش نیلینگ از خود خاک محیط برای پایدارسازی استفاده می‌کنیم، انواع خاک‌هایی که برای اجرای روش نیلینگ مناسب نمی‌باشند شامل:
- خاک‌های آلی
- سنگ‌های هوازده
- لای سنگ
- خاک‌هایی با سطح آب زیرزمینی بالا
- خاک‌های بسیار نرم
- خاک با خورندگی زیاد
- خاک‌های خشک
- خاک‌هایی که سنگ‌های با اندازه بالای تقریباً ۷.۶۲ سانتی‌متر دارند
بیشتر بخوانید: تاورکرین وکاربرد آن در صنعت ساختمان
روش اجرای نیلینگ یا میخکوبی
روش پيشنهادي به‌منظور اجراي نیلینگ جهت پايدارسازي ديواره گودها معمولاً شامل پنج مرحله اصلي می‌باشد که این مراحل شامل:
۱. گودبرداري مقطعي
به‌طورکلی گودبرداری‌های اوليه معمولاً تا عمقي صورت مي‌پذيرد که ديواره‌ي گودبرداري شده بتواند در مدت کوتاهي بين 24 تا 48 ساعت پايداري خود را طبق آیین‌نامه حفظ کند. در همین راستا نیز خاک‌برداری مي‌بايست به‌صورت مرحله‌به‌مرحله انجام‌شده و پس از انجام هر مرحله از خاک‌برداری عمليات اجراي میخکوبی در آن مرحله صورت گيرد و پس از اتمام عمليات، خاک‌برداری مرحله بعد انجام مي‌پذيرد. همچنین عرض گودبرداري انجام‌شده حداقل بايد به‌اندازه‌ای باشد که بتوان ابزارهاي لازم را جهت گودبرداری و میخکوبی در محل مستقر کرد. همچنین لازم به ذکر است که در هر مرحله خاک‌برداری، عمق ديواره ایجادشده بايستي پايداري لازم در حين اجراي میخکوبی را داشته باشد. البته لازم به تذکر است که با توجه به شرايط ژئوتكنيكي خاك است که ساختگاه ارتفاع مجاز خاک‌برداری در هر مرحله تعيين مي‌گردد.
۲. حفاري گمانه‌ها
ازآنجاکه پیشرفت کار پایدارسازی در پروژه‌های بزرگ در گرو اجرای حفاری می‌باشد توجه به بخش حفاری از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. درواقع باید در نظر داشت که انتخاب ماشین‌آلات می‌بایست بر اساس طول گمانه‌ها، جنس خاک و شرایط آب‌های زیرزمینی انتخاب گردد. بدیهی است که طی این عملیات توان تولید هوای کمپرسور برای گمانه‌های بالای 15 متر می‌بایست بیشتر از گمانه‌های کوتاه باشد. همچنین در خاک‌های درشت‌دانه که احتمال ریزش‌های موضعی گمانه و فرار هوا وجود دارد این مسئله اهمیت ویژه‌ای دارد. همچنین لازم به ذکر است که قدرت و سرعت دوران دستگاه حفاری نیز می‌بایست متناسب با جنس خاک انتخاب شود تا بالاترین راندمان طی عملیات حاصل گردد. به یاد داشته باشید که توان حرکت دستگاه حفاری در خاک‌های اشباع یا خاک‌های دستی می‌بایست بیشتر از خاک‌های طبیعی و خشک در نظر گرفته شود. سایز چکش و سرمته نیز می‌بایست متناسب با قطر گمانه مندرج در نقشه‌های اجرایی انتخاب شود. در همین راستا به‌جرئت می‌توان ادعا کرد که تخصص تیم حفاری مهم‌ترین عامل در بهبود کیفیت حفاری است که علاوه بر تأمین سرعت مطلوب حفاری باعث تسهیل در جا زدن میلگردها نیز می‌شود.
۳. نصب ميلگرد تسليح و تزريق دوغاب سيمان
پس از حفاري گمانه تا عمق موردنظر، عمليات نصب ميلگرد تسليح صورت مي‌پذيرد. جالب است بدانید که عناصر تسليح معمولاً شامل آرماتورهای فولادي مي‌باشند و اغلب تو پر هستند، اما مي‌توان از ميلگردهاي توخالي نيز مطابق آيين‌نامه‌ي اجرايي مربوط به ميخکوبي نيز استفاده نمود. به‌هرحال پس از انتخاب میلگردهای طراحی‌شده پس از حفاري درون گمانه قرار مي‌گيرند، همچنین در نظر داشته باشید که به جهت آنکه راستاي ميلگردها دقيقاً در امتداد محور استوانه‌ي چال‌هاي حفرشده قرار بگیرد از ابزاري به نام مرکز کننده (اسپیسر یا سنترالیزر) استفاده مي‌شود. ميلگردها در داخل مرکز کننده‌ها فرورفته و سپس در داخل چاله، جاگذاري مي‌شوند.
لازم به ذکر است که چنانچه شرايط خوردگي شديد وجود داشته باشد از پوشش اپوکسی مخصوصي جهت محافظت از ميخ‌ها استفاده مي‌شود. درواقع ميلگردهاي فولادی مسلح کننده مهم‌ترین عنصر ديوارهاي ميخکوبي شده است. اين المان‌ها در سوراخ‌هايي که از پيش حفاری‌شده قرارگرفته و سپس يک شیلنگ دوغاب ريزي به انتهاي چال رفته و فضاي خالي باقی‌مانده را از انتها تا ابتداي چال دوغاب ريزي مي‌کند. شيب چال‌هاي حفر همان‌طور که پیش‌ازاین نيز گفته شد به مقدار ملايمي در پايين سطح افق قرار دارد. لذا دوغاب با نيروي وزن واردشده بر آن به‌خوبی در حفره‌ها جا مي‌گيرد؛ بنابراین به چنين روشي، روش دوغاب ريزي ثقلي گفته مي‌شود که جزء روش‌هاي متداول در میخکوبی به‌حساب مي‌رود. همچنین دوغاب نقش اصلي انتقال تنش از زمين به ميخ‌ها را ايفا مي‌کند. در همین راستا جالب است بدانید که مجموعه دستگاه تزريق از سه بخش ميكسر اوليه، ثانويه و پمپ تزريق تشكيل مي‌گردد که پس از اختلاط آب و سيمان به نسبت مشخص در ميكسرها، دوغاب سيمان از طريق شيلنگ‌هاي رفت‌وبرگشت به درون گمانه حفرشده تزريق مي‌گردد که بسته به شرايط اين تزريق مي‌تواند در فشارهاي مختلفي صورت پذيرد.
۴. بتن پاشي و نصب صفحه و مهره
در پایان و پس از اتمام عمليات تزريق، سطح ديواره جهت جلوگيري از فرسايش و همچنين حفظ يكپارچگي بيشتر در عملكرد میخ‌ها، توسط یک‌لایه بتن پاشی شده پوشانده مي‌شود. درواقع این نوع پوشش نوعي اتصال سازه‌اي در سيستم ايجاد مي‌کند. به‌طورکلی در میخکوبی‌ها دو نوع پوشش وجود دارد که شامل: پوشش دائمی و پوشش موقت می‌باشد. درواقع 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. همچنين پس از بتن پاشی موقت جهت اتصال كامل سر میخ‌ها به ديواره و همچنین جلوگيري از بروز برش پانچ در ديواره، يك صفحه فلزي به‌عنوان سر نيل بر روي ديواره قرارگرفته و توسط يك مهره به آرماتور درون گمانه متصل مي‌شود.
پوشش دائمی نیز بعدازآنکه ميخ‌ها نصب و پوشش موقت شکل گرفت، اجرا مي‌شود و لازم به ذکر است که ضخامت اين پوشش كم بوده و غالباً به 10 تا 15 سانتيمتر محدود مي‌شود.
پروژههاي مهم نیلینگ در جهان
تاریخچه نیلینگ در دهه‌ي 1980 در آمريکا را مي‌توان به ديوار ميخکوبي با ارتفاع 12 متر در يکي از پروژههاي دولتي وزارت راه آمريکا واقع در ايالت کنتاکي نسبت داد. همچنين وزارت راه آمريکا در سال 1989 براي اولين بار از تکنولوژي نیلینگ براي گودبرداري کوله‌هاي پل استفاده کرد که ازجمله طرح‌های موفق در آن سال‌ها در نظر گرفته می‌شود. همچنین در دو دهه‌ي اخير نیز استفاده از تکنولوژي نیلینگ در سراسر جهان رشد چشمگيري داشته است. چراکه اين روش جزء روش‌هاي موردعلاقه‌ی کارفرمايان بوده و مهندسين طراح و اجرا توجه بيشتري به تکنيک‌هاي طراحي و اجرايي نیلینگ پیداکرده‌اند. جالب است بدانید که در ابتداي رواج سيستم نیلینگ، از اين سيستم بيشتر براي احداث سازه‌هاي نگهبان موقت استفاده مي‌شد، درحالی‌که در طی ده سال گذشته استفاده از نیلینگ در احداث سازه‌هاي نگهبان دائمي نيز رشد چشمگیری پیداکرده است.
مشاهده کنید: جامع ترین مرکز آگهی های ساختمانی
کلام پایانی
همان‌طور که در طول این مقاله با سازه افزار همراه بودید ما شما را با یکی از مؤثرترین سیستم‌های سازه نگهبان به‌منظور حفاظت گود یا شیروانی خاک به روش غیرفعال یعنی نیلینگ و یا میخکوبی آشنا نمودیم و همچنین شرح کاملی نیز بر چگونگی اجرای این روش خدمت شما عزیزان ارائه دادیم که امیدواریم مفید واقع‌شده باشد.