میخ کوبی یا نیلینگ Soil Nailing یکی از بهترین روش ها برای پایدارسازی شیب های خاکی و تثبیت دیواره گود برداری های عمیق است بطوریکه حفر شبکه‌ای از سوراخ‌ها در دیواره خاکی، قرار دادن میلگردهای فولادی و در نهایت پر نمودن فضای خالی سوراخ‌ها با استفاده از دوغاب سیمان می باشد با ما همراه باشید با ادامه مطالب بشرح موارد ذیل:
- تاریخچه میخکوبی
- کاربردهای دیوارهای میخ کوبی شده (Nailing)
- مراحل عملیات نیلینگ یا میخ کوبی
- شرایط نا مناسب و مشکل ساز میخ کوبی خاک (Nailing)
- مزایای استفاده از میخ خاک ها (نیلینگ)
- معایب روش میخ کوبی در خاک
تاریخچه میخ کوبی یا نیلینگ:
اولین بار در اوایل دهه 1960 مهندسین اتریشی از روش میخ کوبی جهت پایدارسازی شیروانی های سنگی در تونل استفاده کردند در داخل آن میلگردهای فولادی قرار داده و قسمت انتهایی آن را با شبکه مش‌بندی در محیط تونل گیردار کردند. سپس با دوغاب‌ریزی در سوراخ‌های حفر شده و بتن‌پاشی به جداره تونل، موفق به پایداری ایمن جداره‌های داخلی تونل شدند، بعدها مهندسین آلمانی و فرانسوی برای پایدارسازی در شیروانی‌های خاکی مورد استفاده قرار گرفت. بله مهندسین آلمانی و فرانسوی، روش اتریشی میخکوبی در سنگ را برای شیب‌ها و دیوارهای خاکی به کار بستند. آن‌ها استفاده از تکنولوژی میخکوبی در تونل را به پایدار نمودن شیب‌ها و دیوارهای خاکی گودبرداری شده و کوله پل‌ها تعمیم دادند.
بعدها استفاده از میخ کوبی به طور گسترده در طرح‌های مختلف عمرانی نظیر تثبیت ترانشه‌های خط آهن و بزرگ‌راه‌ها، ساخت سازه‌های نگهبان گودبرداری شده در مناطق شهری جهت احداث ساختمان‌های بلندمرتبه که شامل چندین طبقه در داخل زمین هستند و تثبیت شیب‌های زمین در برابر لغزش‌های احتمالی به کار بسته شد.
کاربردهای دیوارهای میخ کوبی شده (Nailing):
میخ کوبی دیوارهای خاکی جهت عملیات گودبرداری به خصوص در برش های قائم یا نزدیک به قائم خاک بسیار مناسب می باشد.
این روش پایدارسازی در عملیات های زیر بسیار موفقیت آمیز و مناسب می باشد:
- پایدارسازی ترانشه و شیب های مجاور جاده ها
- تعریض جاده های قرار گرفته در زیر پایه پل ها و خاکبرداری از فونداسیون پل ها
- تعمیر و بازسازی سازه های نگهبان قدیمی و فرسوده
- پایدارسازی دائمی و موقت گودبرداری در محدوده های شهری
- پایدارسازی ورودی تونل ها
اجرای عملیات نیلینگ یا میخ کوبی:
گام اول - حفاری و خاکبرداری:
در این گام، تا عمق مناسبی که خاک به صورت پایدار برای مدت 24 تا 48 ساعت باقی بماند، حفاری انجام می دهیم. معمولا بین 1 تا 2 متر می باشد که بسته به نوع خاک و پایداری آن این مقدار می تواند متفاوت باشد. ضمن آنکه عرض حفاری باید به میزانی باشد که ماشین آلات عملیات نیلینگ بتوانند در فضای مناسب قرار بگیرند و به راحتی کار میخ کوبی و مهاربندی را انجام بدهند.
گام دوم – حفاری چاهک ها:
اهک هایی به صورت افقی یا مایل در دیواره ها به وسیله دستگاه های مخصوص حفاری می کنیم. قطر این چاهک ها حدود 10 الی 15 سانتی متر و دارای طولی به حدود 5 الی 10 متر می باشد. مقدار دقیق این ابعاد بر اساس مشخصات فیزیکی و مکانیکی خاک طراحی و تعیین می گردد.
گام سوم – قراردادن میلگرد و تزریق دوغاب:
دوغاب ها به جهت ایجاد پیوستگی ارتباط بین خاک و میلگرد اطراف میلگرد را احاطه می کنند. همچنین این دوغاب به منظور جلوگیری از خوردگی میلگرد نیز استفاده می شود. به منظور حفظ میلگرد در موقعیت مرکزی چاهک و دوغابگیری کامل در اطراف آن، در طول میلگرد قطعاتی بین میخ¬ ها و دیواره داخلی سوراخ های چاهک قرار می دهند. دوغاب ریزی بر اساس فشار جاذبه و گاهی فشار خارجی دستگاه صورت می پذیرد و به طور کامل میخ را در چاهک می پوشاند. 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 همان طور 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 ميخ کوبي به حساب مي‌رود. دوغاب نقش اصلي انتقال تنش از زمين به ميخها را ايفا مي‌کند.
پس از اتمام عمليات تزريق، سطح ديواره جهت جلوگيري از فرسايش و همچنين حفظ يكپارچگي بيشتر در عملكرد ميخ ها، توسط يك لايه بتن پاشیده شده shotceret پوشانده مي‌شود. این پوشش نوعي اتصال سازه‌اي در سيستم ايجاد مي‌کند که در میخ کوبی ها دو نوع پوشش وجود دارد: 1- پوشش موقت 2- پوشش دائمی.
گام چهارم – اجرای پوسته موقت:
پوشش موقت نقش سطحي را ايفا مي‌کند که اجزاي سازه‌اي ميخکوبي یا نیلینگ را به يکديگر متصل مي‌نمايد. نوارهای زهکشی ژئوکمپوزیت بر روی نمای سطح خاکبرداری در بخشهای میانی در مجاورت مکان هایی که میخ گذاری شده اجرا می گردند. نوارهای زهکشی لوله شده در پاشنه خاکبرداری اولیه برای نصب در مرحله بعد باقی می ماند. نوارهای زهکشی می بایستی تا انتهای دیواره ادامه یافته و آب را به پاشنه نهایی انتقال داده و در نهایت آن را توسط پاشنه زهکشی به خارج از خاکریز برساند. همچنين پس از بتن‌پاشي موقت جهت اتصال كامل سر ميخها به ديواره و همين طور جلوگيري از بروز برش پانچ در ديواره و در صورت نياز تنش‌دهي به ميخ ها، يك صفحه فلزي به عنوان سر نيل بر روي ديواره قرار گرفته و توسط يك مهره به آرماتور درون گمانه متصل مي‌شود.
گام پنجم – اجرای پوسته نهایی:
پس از حفاری و میخ گذاری و اجرای پوسته های موقت تا ارتفاع کف مورد نظر، شروع به اجرای پوسته نهایی و دائم می کنیم. پوسته نهایی ممکــن است شامل بتن درجای مسلح (CIP= Cast In Place)، شاتکریت مسلح و یا پانل های بتنی پیش ساخته باشد.
پوشش دائمي 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.شرایط مناسب برای اجرای روش میخکوبی خاک (Nailing):
ساخت دیوارهای میخ کوبی شده (نیلینگ) در انواع مختلفی از خاک ها با موفقیت همراه بوده است.
به کار گیری این روش در شرایط زیر کاملا اقتصادی و اجرایی است:
- بخش گودبرداری شده خاک به ارتفاع تقریبی 1 تا 2 متر به صورت قائم، بدون پایدارسازی برای مدت زمان یک تا دو روز پایدار بماند
- میخ خاک ها (Nails) بالاتر از سطح ایستابی قرار گیرند (در صورتی که میخ خاک ها زیر تراز ایستابی قرار گیرند، وجود آب زیرزمینی تاثیر سوئی بر جبهه کار حفاری و قدرت چسبندگی بین دوغاب و خاک نداشته و در طولانی مدت بر پایدارسازی دیواره تاثیر نگذارد)
- با توجه به شرایط عمومی ذکر شده، به طور کلی گونه های خاک زیر برای عملیات میخ کوبی (Nailing) مناسبند:
- خاک های ریزدانه نرم تا سخت با خاصیت پلاستیکی کم
- خاک های دانه ای متراکم تا خیلی متراکم با چسبندگی کم
- سنگ های خرد شده بدون داشتن سطح شکست
- رسوبات یخچالی
در فیلم زیر می توانید اجرای عملیات میخ گذاری را مشاهده کنید:
شرایط نامناسب و مشکل ساز میخ کوبی خاک (Nailing):
موارد نامناسب و شرایط دشوار زمین جهت میخ کوبی خاک عبارتند از:
- خاک های خشک و فاقد چسبندگی
- وجود آب زیرزمینی زیاد
- خاک های دارای تخته سنگ و قلوه سنگ (به دلیل مشکلات حفاری)
- خاک های ریزدانه نرم تا خیلی نرم
- خاک های آلی
- خاک های خورنده یا آب زیرزمینی اسیدی
- سنگ های هوازده و دارای صفحات ضعیف و آهکی
- گل و لای رسی
مزایای استفاده از میخ خاک ها (نیلینگ):
میخ خاک ها (Nailing) نسبت به روش های دیگر پایدارسازی و سازه نگهبان (نظیر دیوار دیافراگمی، مهار متقابل، سازه نگهبان خرپایی) امتیازات زیادی دارد که در زیر به برخی از آن ها اشاره شده است.
- اشغال فضا در کف گود کمتر است.
- نصب میخ خاک ها نسبتا سریع است و به طور معمول مصالح کمتری استفاده می شود.
- تداخلی با سازه اصلی ساختمان ندارد.
- تنظیم و جانمایی مجدد میخ خاک ها هنگام برخورد با موانع و حفرات امکان پذیر است.
- تجهیزات اجرا و نصب میخ خاک ها (Nail) نسبتا کوچک و در دسترس می باشند.
- در نقاط صعب العبور، میخ کوبی خاک با توجه به کوچکی تجهیزات از برتری ویژه ای برخوردار است.
- تعداد پیمانکاران با تجربه و ماهر در زمینه میخ کوبی (نیلینگ) هر ساله در حال افزایش است.
- دیوارهای میخ کوبی شده نسبتا انعطاف پذیر بوده و قادر به تحمل نشست ها و تغییر مکان های نسبتا بزرگ می باشند.
- دیوارهای میخ کوبی شده به دلیل انعطاف پذیری در زمین لرزه از عملکرد خوبی برخوردارند.
- به صورت معمول نسبت به سایر روش های مرسوم اقتصادی تر است.
معایب روش میخ کوبی در خاک:
- در پروژه هایی که کنترل جابجایی حائز اهمیت و جدی باشد مناسب نمی باشد.
- در شرایطی که نشت آب زیرزمینی زیاد باشد اجرای میخ کوبی خاک دشوار است.
- استفاده از این روش به عنوان سازه نگهبان دائمی نیاز به آسودگی خاطر از شرایط زیرزمینی دارد.
- نصب میخ خاک ها (Nails) نیاز به پیمانکاران متخصص و ویژه ای دارد.
منبع: گروه تأمین محتوای فولاد24