نیلینگ چیست؟

این روش توسط مهندسین عمران مکزیکوسیتی در دهه 60 ابداع شد و از 1970 در اروپا متداول گشت. این روش در خاک هایی مناسب است که دارای پایداری موقتی بدون حفاظ بوده و سوراخ کردن آنها آسوده باشند. خاکی که بتواند در خاک برداری به عمق 2 متر به مدت 1 تا 2 روز و با حفر سوراخ برای 4 ساعت بدون حفاظت پایدار بماند. از جمله خاکهای مناسب، خاکهای چسبنده سخت، خاکهای دانه ای سیمانی شده، خاکهای خوب دانه بندی شده با چسبندگی حداقل 5 کیلوپاسکال در رطوبت مناسب، اکثر خاکهای رسوبی و سنگ های هوا زده و... می باشند.

در مقایسه با روشهای دیگر حفاظت گود برداری مزایای این روش عبارتند از :

- امکان تقویت خاک با کمترین عملیات را دارا بوده و در اجرا بسیار مناسب و سازگار با محیط زیست می باشد.

- فضای کار مناسبی را در جلوی دیوار فراهم می آورد.

- با حفاری تقریباً قائم فضای از دست رفته را به حداقل می رسد .

- از عملیات موقتی غیر ضروری اجتناب می شود و فقط به تجهیزات و ماشین آلات سبک نیازمند می باشد .

- در شرایط کارگاه و همچنین با شکل حفاری انعطاف پذیر است .

- برای تقویت شیب های طبیعی و حفاری ها می تواند استفاده شود .

- رویه مورد نیاز آن نازکتر می باشد .

اما معایب این روش به شرح زیر می باشد:

- نفوذ نیل فضای زیر زمینی غیر قابل استفاده ای ایجاد می کند.

- عموماً دارای کرنش جانبی خاک بیشتر و ترک در سطح زمین می باشد.

- فرو ریزی سوراخ هنگام حفاری در مورد خاکهای دانه ای معمول است.

- برای خاکهای دانه ای و رسی نرم بعلت زمان پایداری بدون حفاظ کم و خزش خاک مناسب نمی باشد.

- فقط در حفاری های بالای سطح آب زیرزمینی مناسب می باشد.

در شکل زیر شمایی کلی از مراحل اجرای روش نیل ارائه شده است که به ترتیب عبارتن از:

1- حفاره ترانشه تا ارتفاع مورد نظر

2- اجرای رویه موقت

3- حفاری سوراخ نیل

4- نصب نیل و ادوات لازم

5- اجرای رویه نهایی و تکرار مراحل قبل

معرفی اجزاء

شکل زیر جزئیات اجرایی یک نیل را به خوبی نشان میدهد. در ادامه شرح مختصری از اجزاء نیل صورت میگیرد.

نیل (Nail)

ميخ هايي كه در ميخكوبي مورد استفاده مي گيرند، در برابر كشش، فشار و برش مقاومت دارند و تنش ها را به خاک منتقل مي كنند. مهندسين علاوه بر روش های تحلیلی، از روش تحليل تعادل حدی (Analysis Equilibrium Limit) و نیز روش های عددی استفاده مي كنند تا مطمئن شوند كه ميخ ها در برابر لغزش محافظت مي كنند و پايداري كلي را حفظ مي كنند. ميخ هايي كه در ساخت و ساز استفاده مي شوند اغلب ميله هاي فولادي هستند كه مقاومت كششي، برشي و خمشي دارند. طول ميله ها غالباً 80 – 60 درصد ارتفاع ديوار ( بسته به شرايط خاك ) مي باشد. ( به عنوان مثال در خاكهاي سخت طول ميخ ها كوتاهتر مي شود. در حال حاضر انواع متعددي از ميخ ها مورد استفاده قرار مي گيرند که در ذیل به تفضیل بیان می شوند. برای نیل ها معمولاً از آرماتورهای فولادی( 22- 40) استفاده می شود انواع دیگری از نیل همچون نیل های تو خالی فولادی (Hollow core soil nail FHWA 2006)، نیل های ساخته شده از فایبرگلاس (EFRI Fiberglass Nail Team2005) و ... وجود دارند . معمولا نیل به دو صورت روش حفاری و تزریق و یا روش کوبیدن نصب می شود. روشهای دیگری چون خود حفار (Self-Drilling) و روش تزریق جتی (Jet grouted) وجود دارند. در روش خود حفار نیل توخالی بوسیله خود نیل به داخل خاک حفاری می شوند و سپس دوغاب از داخل آن تزریق می شود.

طراحي متناسب با مشخصات خاك محل، مشخص كننده محل ميخ هاست. اصولاً از ميخ هايي با طول و سطح مقطع مساوي در فواصل مساوي استفاده مي شود. در كل براي ميخ هاي كوبيدني و تزريقي، يك ميخ در جهت قائم و افق قرار داده مي شود. زاويه تمايل نسبت به افق نيز بين 10 تا 15 درجه مي باشد. طول ميخ ها به عوامل مختلف بستگي دارد. كه شامل مقاومت خاك، چسبندگي ميخ و خاك و بار وارد بر سيستم مي باشد. تجربيات وسيعي در اروپا نشان مي دهد كه بايد در ارتفاع فوقاني ديوار از ميخ هاي طويلتر و قويتري استفاده كرد. همانطور كه تحقيقات نشان مي دهد، اين نوع اجرا، جابجايي ديوار را كم مي كند.

البته اگرچه ميخ هاي طويل و مقاومتر در قسمت فوقاني ديوار، نتيجه بهتري در برابر گسيختگي از خود نشان ميدهد، ليكن هنوز ميخ هايي با طول و مقطع يكنواخت كاربرد بيشتري دارد و نتايج قابل قبولي را ارائه مي دهد. در ذیل انواع میخ ها مختصرا توضیح داده می شود.

ميخ هاي كوبيدني ( driven nail )

ميخ هاي با قطر كم ( mm 46 – 15 ) و با طول محدود ( تا 20 متر ) كه با فولاد مقاومت متوسط ( ksi 50 ) مي باشند كه اصولاً نزديك به هم كوبيده مي شوند ( 2 تا 4 ميخ در هر متر مربع ) اين روش ميخكوبي، سريعترين ( 4 تا 6 ميخ در هر ساعت ) و اقتصادي ترين ( كوبيدن توسط چكش بادي يا هيدروليكي انجام مي گيرد ) روش اجرا را دارد.

ميخ هاي تزريقي ( grouted nail )

ميله هاي فولادي با قطر mm 46 – 15 مي باشند كه با فولادي مقاومتر نسبت به ميخ هاي كوبيدني ساخته مي شوند ( مقاومت ksi 60 ). اين ميخ ها داخل سوراخ به قطر cm 15-10 شده و سپس دوغاب سيمان تزريق مي شود. همچنين گاهي از ميله هاي دندانه دار جهت افزايش چسبندگي به خاك استفاده مي شود.

ميخ هاي حفاظت شده از خوردگي

براي خاكهاي خورنده و در ساخت سازه هاي دائمي از اين نوع ميخ ها استفاده مي شود. در زير به چند نوع از اين ميخ ها اشاره مي شود.

ميخ هاي (jet grouted )

تركيبي از دوغاب تزريق شده و يك ميلة فولادي در مركز با ضخامت بالاي mm40 مي باشد. اين ميخ ها با چكش ويبره اي ( vibropercussion ) نصب مي شوند و دوغاب سيمان حين ساخت تزريق مي شود. اين روش، مقاومت ميخ را در برابر بیرون کشیدگی ( pull-out ) افزايش داده و نيز مقاومت را در برابر خوردگي زياد مي كند.

ميخ هاي (air launched)

ميخ هاي با قطر mm 38 – 25 و با طول بيش از 8 متر كه به طور مستقيم با فشار پرتاب كننده دستگاهي به نام ( air launcher ) به داخل خاك كوبيده مي شوند. اين روش كه قبلاً براي پايداري شيب ها به كار مي رفت، كمترين اختلال و آشفتگي را در محل اجرا بوجود مي آورد.

رویه موقت

معمولاً به صورت شاتکریت اجرا می شود وضخامت آن 100 تا 200 میلیمتر می باشد. رویه موقت معمولاً به صورت سبک (مش) مسلح می شود

رویه دائمی

می تواند به صورت شاتکریت ، بتن ریزی در جا وقطعات پیش ساخته (بتن مسلح و ...) اجرا شود و ضخامت آن معمولا 200 میلیمتر در نظر گرفته می شود. مش: برای مسلح کردن رویه دائمی و موقتی بکار می رود. دو مش مجاور باید حداقل به اندازه یک ردیف از شبکه هایشان همپوشانی داشته باشند.

میانه

وظیفه میانهها نگهداشتن نیل در امتداد مرکز سوراخ است. میانه ها عامل مهمی برای اطمینان از رسیدن به ظرفیت کامل نیل و پوشش مناسب بوسیله دوغاب می باشند. میانه ها معمولا از پی وی سی ساخته می شوند. میانه ها باید حداکثر در هر 2.4 متردر طول نیل و به فاصله 45 سانتیمتر از سر و انتهای سوراخ نصب شوند.

سوراخ

قطرسوراخ معمولا بین 62/7 تا 25 سانتیمتر می باشد سوراخ با حداقل شیب 10 درجه زیرخط افق حفاری می شود . فاصله بین انتهای نیل و انتهای سوراخ حداقل 15 سانتیمتر می باشد.

دوغاب (Grout)

وظیفه دوغاب اتصال و در گیر کردن نیل با خاک و محافظت از نیل در برابر خوردگی می باشد. حداقل پوشش دوغاب روی میلگرد باید 25 میلیمتر باشد. معمولاً از دوغاب سيمان، نسبت آب به سيمان 5/0 – 4/0 استفاده مي شود. در بسياري از موارد براي حفاري open – hole ها روش بتن ريزي ترمي نتيجه خوبي مي دهد. در برخی کشورها، گاهي ميخ ها با لوله هاي regrouted جاگذاري مي كنند و دوغاب را تحت فشار تزريق مي كنند كه با گسيختگي دوغاب اوليه چسبندگي بهتري بين دوغاب و خاك حاصل مي شود. در كل ممكن است دوغاب قبل يا بعد از جاگذاري ميخ ها تزريق شود.

صفحه باربر

وظیفه صفحه باربر توزیع نیروی نیل بر رویه موقتی و خاک پشت آن می باشد. معمولا مربعی به ضلع 20 تا 25 سانتیمتر و با ضخامت 2 سانتیمتر می باشد.

گل میخ (Headed Stud)

وظیفه آن در گیر کردن رویه دائمی و سر نیل است . معمولا برای هر نیل 4 عدد گل میخ بر روی صفحه باربر نصب می شود. حداقل پوشش روی گل میخ 50 میلیمتر می باشد .

نوارهای زهکش (Strip Drain)

پشت رویه موقت بین هر دوردیف عمودی نیل قرار می گیرد و بوسیله آنها و با کمک لوله های زهکش می توان آبهای پشت دیوار را به بیرون زهکشی کند.

---