در حال بارگذاری فایل ...
اپ تخریب ساختمان راددسترسی آسان‌تر

0 تا 100 عملیات نیلینگ

نیلینگ

عملیات نیلینگ چیست؟ + کاربرد و نحوه اجرا

در اجرای عملیات ساختمانی، مخصوصاً در عملیات خاکی مانند خاکبرداری و گودبرداری، گاهی نیاز است که خاک دیواره‌ها، شیب ها و ترانشه‌ها پایدارسازی شوند. روش‌های تثبیت و پایدارکننده خاک متفاوت هستند. از جمله این روش‌ها می‌توان مواردی مانند عملیات نیلینگ، مهارگذاری، مهار متقابل، سازه نگهبان خرپایی و ساخت از بالا به پایین اشاره کرد. در این متن قصد داریم تا با نیلینگ یا میخ‌کوبی که یکی از راه‌های اقتصادی و نسبتاً جدید برای پایدارسازی خاک می‌باشد، آشنا شویم. در گروه تخریب و خاکبرداری راد از نیلینگ برای تثبیت شیب‌ها، شیروانی‌ها و ترانشه‌های مجاور راه‌ها، دیواره گودبرداری در مجاورت سازه‌ها، مقاوم‌سازی سازه‌های نگهبان قدیمی و افزایش ظرفیت باربری استفاده می‌شود.

عملیات نیلینگ چیست؟

نیلینگ یا میخ‌کوبی دیواره‌ها، از روش‌های تثبیت خاک می‌باشد که جهت پایدارسازی گودها استفاده می‌شود. در روش نیلینگ با استفاده از میلگردهای فولادی با قطر ۲۸ الی ۴۰ میلی‌متری که اصطلاحاً نیل (Nail) یا میخ گفته می‌شود، خاک را مسلح می‌کنند. فواصل میلگردها و میخ‌ها به صورت تقریبی دو متر بوده و زاویه میخ‌ها نسبت به افق حدود ده الی بیست درجه است. عملیات نیلینگ عموماً به صورت اجرای از بالا به پایین بر روی یک سطح شیب‌دار یا قائم انجام می‌شود. میلگردها (نیل‌ها) در گمانه‌هایی داخل دیواره خاکی قرار داده می‌شود و جهت انتقال نیروها بین خاک و میلگرد و جلوگیری از خوردگی میلگردها، توسط دوغاب سیمان پر می‌شوند. دیواره میخ‌کوبی شده توسط عملیات نیلینگ، یک مقطع مقاوم ایجاد می‌کند که خاک پشت آن را نگاه می‌دارد.

تاریخچه مختصر روش نیلینگ

روش نیلینگ برای نخستین بار در ۱۹۶۰ میلادی توسط مهندسین اتریشی و برای پایدارسازی شیروانی‌های سنگی در تونل استفاده گردید. این روش از دهه هفتاد در اروپا متداول شد. در آن زمان، مهندسین اتریشی تعدادی گمانه را در طاق و دیوارهای سنگی تونل حفاری کرده و در داخل گمانه‌ها، میلگردهای فولادی قرار دادند و داخل گمانه‌ها را با دوغاب سیمن پر کردند. قسمت انتهایی میلگردها را با مش‌بندی و شاتکریت در محیط تونل گیردار کردند. مهندسین آلمانی و فرانسوی، روش اتریشی عملیات نیلینگ را برای دیواره‌های خاکی به کار بردند. آن‌ها استفاده از روش نیلینگ را برای پایدار نمودن شیب‌ها و دیواره‌های خاکی گودبرداری‌شده گسترش دادند.

مبانی اصولی طراحی عملیات نیلینگ چه بود؟

روش نیلینگ، برخلاف روش مهارگذاری، به صورت مقاوم عمل می‌کند و اثر خود را از طریق برهمکنش خاک-میلگرد (Bar-Soil Interaction) که حاصل از ایجاد تغییر شکل در خاک است، اعمال می‌کند. به همین علت است که استفاده از عملیات نیلینگ در مجاورت سازه‌های حساس به تغییر مکان، مانند سازه‌های قدیمی، توصیه نمی‌شود.

برای تحلیل و طراحی دیواره‌های میخ‌کوبی شده، دو حالت حدی در نظر گرفته می‌شود:

  1. حالت حدی مقاومت: دیواره طراحی شده باید در مقابل سه حالت گسیختگی خارجی و داخلی و رویه، پایداری خود را حفظ کند.
  2. حالت حدی بهره‌برداری: تغییر شکل دیواره‌ای که طراحی می‌شود، باید از تغییر شکل مجاز کمتر باشد.

همچنین آیین‌نامه طراحی پایدارسازی گود به روش نیلینگ، توسط اداره مرکزی بزرگراه‌های آمریکا تهیه شده است.

عملیات نیلینگ چگونه عمل می‌کند؟

عملکرد اصلی میخ‌ها در نیلینگ، به صورت کششی است. هرچند که می‌توان عملکرد برشی و خمشی کمی نیز برای آن‌ها در نظر گرفت. به صورت کلی میخ‌ها با دو عملکرد زیر در پایداری دیواره مؤثر واقع می‌شوند:

  • افزایش مقاومت برشی سطح لغزش در خاک‌های اصطکاکی به علت افزایش نیروی قائم
  • کاهش نیروی رانشی سطح لغزش در خاک‌های اصطکاکی و چسبنده

روش اجرای عملیات نیلینگ چگونه است؟

هنگام نخریب ساختمان و عملیات گودبرداری، باید دقت داشته باشید که شاید عملیات نیلینگ هم نیاز باشد. روش پیشنهادی اجرای عملیات نیلینگ شامل چند مرحله اصلی بوده و از مراحل زیر تشکیل شده است.

  1. خاکبرداری تا زیر تراز میخ اول
  2. حفاری گمانه‌ها
  3. نصب میلگرد تسلیح
  4.  تزریق دوغاب سیمان
  5. بتن‌پاشی (شاتکریت) به همراه یک لایه تسلیح فولادی شبکه‌ای یا مش و نصب زهکش
  6. نصب صفحه و مهره

با توجه به شرایط و نوع خاک، ممکن است که مرحله بتن‌پاشی و ایجاد رویه، قبل از حفاری گمانه‌ها نیز انجام شده و یک رویه موقت ایجاد کنیم. این مراحل برای هر تراز به صورت یک چرخه انجام می‌شود تا به تراز کف گود و عمق تعیین‌شده برسیم.

در ادامه هر یک از این مراحل را به صورت مختصر بررسی می‌کنیم.

خاکبرداری

در اجرای عملیات نیلینگ، اولین اقدام خاکبرداری است. خاکبرداری اولیه حداکثر تا عمقی صورت می‌پذیرد که خاک بتواند پایداری موقت خود را حفظ کند. این موضوع برای این است که دوغاب سیمانی که تزریق خواهیم کرد، فرصت داشته باشد تا در گمانه سفت شود. بعد از اجرای میخ‌کوبی و گیرش سیمان، مرحله بعدی خاکبرداری به همین ترتیب انجام می‌پذیرد. توصیه می‌شود که برای پایداری بهتر و تغییر شکل کمتر دیواره، خاکبرداری هر مرحله به صورت یک در میان انجام شود. در ضمن عرض هر قسمت باید متناسب با اندازه ماشین‌آلات اجرای میخ‌کوبی باشد.

حفاری

یکی از مهم‌ترین مراحل پایدارسازی در روش نیلینگ، حفاری گمانه است. در حفاری گمانه باید به نکات زیادی توجه کرد. به همین علت این مرحله از حساسیت خاصی برخوردار است. برخی از موارد قابل توجه را بررسی می‌کنیم.

  • طول گمانه: توان تولید هوای کمپرسور برای گمانه‌های بالای ۱۵ متر باید بیش‌تر از گمانه‌های کوتاه باشد. بنابراین دقت به طول گمانه در هنگام اجرا مرحله حفاری، حائز اهمیت است.
  • جنس خاک:‌ در خاک‌های درشت‌دانه احتمال ریزش‌های موضعی گمانه و فرار هوا وجود دارد.
  • قدرت و سرعت دوران دستگاه حفاری: متناسب با جنس خاکی که قصد حفاری در آن را داریم، باید دستگاه مناسبی را انتخاب کنیم که قدرت و سرعت کافی داشته باشد.
  • توان حرکت دستگاه حفاری: یکی دیگر از عواملی که در حفاری باید دقت شود، توان حرکت دستگاه حفاری است. باید دقت کنیم که در خاک‌های اشباع یا دستی، توان حرکت دستگاه باید بیشتر از خاک‌های طبیعی و خشک باشد.
  • اندازه چکش و سر مته: در هنگام انتخاب چکش و سر مته باید به قطر گمانه‌ای که قصد حفاری‌اش را داریم دقت کنیم. لازم است که اندازه چکش و سر مته، متناسب با قطر گمانه باشد.

روش‌های مختلف انجام عملیات حفاری

بنابر عوامل گوناگون از جمله جنس خاک، لازم است که روش مناسبی را برای حفاری گمانه انتخاب کنیم. برخی از روش‌ها را با هم مرور می‌کنیم.

  • حفاری و تزریق: از این روش در خاک‌های غیر ریزشی استفاده می‌شود و به صورت کلی دارای چهار مرحله است. در مرحله اول گمانه را توسط دستگاه حفاری، حفر می‌کنیم. سپس با خارج کردن دستگاه (مته یا راد) میخ یا همان نیل را داخل گمانه قرار داده و سپس تزریق دوغاب سیمان را انجام می‌دهیم.
  • خود حفار: روش خود حفار از دیگر روش‌های حفاری است که جهت تسریع پروژه یا در خاک‌های ریزشی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، ابزار حفاری (راد خود حفار و سر مته) نقش میلگرد (نیل) را ایفا می‌کند و  در دیواره باقی می‌ماند. در ضمن عملیات تزریق نیز در هنگام حفاری انجام می‌شود.
  • کوبیدن: در این روش میلگرد را داخل دیواره می‌کوبیم.

مشخصات گمانه‌ها

برای حفاری مناسب گمانه لازم است که با مشخصات گمانه‌ها آشنا باشیم. گمانه‌ها به صورت کلی قطر ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متری دارند. طول گمانه‌ها از ۴ تا ۱۵ متر می‌باشد. زاویه گمانه نسبت به افق از ۰ تا ۲۰ درجه و فاصله گمانه‌ها از یک‌دیگر ۱.۵ تا ۲ متر است.

نصب میلگرد تسلیح و تزریق دوغاب سیمان

بعد از مراحل خاکبرداری و حفاری در عملیات نیلینگ که توضیح داده شد، نوبت به مرحله نصب میلگرد می‌رسد. میلگردهای تسلیح به صورت کلی به سه دسته تقسیم می‌شوند:

  • میلگردهای فولادی توپر که قطر ۲۸ تا ۴۰ میلی‌متری داشته و در اکثر مواقع مورد استفاده قرار می‌گیرند.
  • میلگردهای فولادی توخالی و میخ‌های ساخته شده از فایبرگلاس که گاهی اوقات مورد استفاده واقع می‌شوند.

در فرایند نصب میلگرد، نکته مهم این است که برای قرار گرفتن میله در وسط گمانه و جلوگیری از چسبیدن میلگرد به دیواره‌های گمانه، از وسیله‌ای به نام نگهدار یا Spacer استفاده می‌شود. این وسیله که باید متناسب با قطر گمانه انتخاب شود، باعث می‌شود تا میلگرد در وسط بماند و با کناره‌های گمانه برخورد نکند.

جهت جلوگیری از خوردگی میلگردها، علاوه بر دوغاب سیمان، از پوشش اپوکسی استفاده می‌شود. این مورد مخصوصا در خاک‌هایی که خاصیت خورندگی دارند اهمیت پیدا می‌کند.

بعد از قرار گیری میخ داخل گمانه، نوبت به مرحله تزریق دوغاب سیمان می‌رسد. معمولاً دوغاب سیمان با استفاده از شلنگ و با همان شیب ۱۰ تا ۲۰ درجه از انتها به سمت ابتدای گمانه ریخته می‌شود. با پر شدن فضای خالی بین میلگرد و جداره گمانه، امکان انتقال تنش به میلگردها فراهم می‌شود. تجهیزات تزریق دوغاب سه بخش دارد: مخلوط‌کننده اولیه، مخلوط‌کننده ثانویه و پمپ تزریق. تزریق دوغاب سیمان به این شکل است که ابتدا آب و سیمان با نسبت مشخص‌شده در نقشه‌های اجرایی، در مخلوط‌کننده‌های اولیه و ثانویه مخلوط می‌شوند و سپس از طریق شلنگ به داخل گمانه تزریق می‌گردند. در ضمن فشار تزریق که توسط پمپ تزریق تأمین می‌شود، به جنس و شرایط خاک بستگی دارد.