گود برداری ساختمان به روش نیلینگ

گود برداری ساختمان به روش نیلینگ : نیلینگ چیست؟  نیلینگ روشی برای تثبیت قسمت ناپایدار خاک است که برای تثبیت گودال های با عمق متوسط و عمیق و مهار دیواره های کنار جاده استفاده می شود. همچنین روشی نوآورانه برای تثبیت ترانشه ها و ارائه پشتیبانی افقی برای دیوارهای حفاری شده برای جلوگیری از لغزش خاک است.

نکته مهم در این روش این است که نیروی کششی در میخ ها زمانی فعال می شود که مقداری جابجایی در سیستم ایجاد شود. این ممکن است در ساختمان های مجاور با کاربری های حساس مشکلاتی ایجاد کند. بنابراین در انتخاب نوع سیستم تکیه گاه باید میزان حرکت مجاز سازه های مجاور را در نظر گرفت.

نیلینگ، یک سازه نگهبان موقت است که به وسیله عواملی مانند گذشت زمان، هوازدگی سطح خاک، خوردگی آرماتورها و نفوذ آب‌های سطحی مقاومت خود را از دست می دهد. لذا هرچه سریع‌تر باید برای ساخت و نصب سازه اصلی اقدام کرد.

برای گودهایی که اطراف آن‌ها ساختمان حساس به جابجایی وجود دارد، استفاده از سیستم پایدارسازی گود به روش نیلینگ به دلیل نیاز به جابجایی توده خاک، توصیه نمی‌شود.در این گودها بهتر است از سیستم پایدارسازی گود به وسیله انکراژ (میل مهار) استفاده کرد. در این روش میخ‌ها به وسیله پیش تنیده شدن، به صورت بالقوه، فعال هستند و می‌توانند بدون اینکه توده خاک جابجا شود، از فروریزی گود جلوگیری نمایند.

مزایای روش نیلینگ در گود برداری ساختمان

از مهم ترین مزایا و علت‌های استفاده از روش نیلینگ، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• امکان اجرا در فضاهای کوچک و محدود

• روش اجرای بدون لرزش و صدا

• ایجاد تغییرات کم در شکل دیوارها

• امکان اجرا در مجاورت سازه‌های دیگر

• امکان اجرای سریع

• پایین بودن هزینه اجرا

• پایین بودن ریسک اجرا و خطرات آن در مقایسه با روش‌های دیگر مانند انکراژ

معایب روش نیلینگ در گود برداری ساختمان

• روش نیلینگ مناسب مکان‌هایی که آب در آن‌ها جریان داشته باشد مناسب نیست.

• در صورت دائمی بودن اجرای نیلینگ، محل قرارگیری میخ‌ها باید به طور مرتب رصد و چک شوند.

• وجود موانع شهری می‌تواند محدودیت‌هایی را بر طول، محل و شیب آن اعمال کند.

• هر خاکی مناسب نیلینگ نمی‌باشد.

• اجرای آن به افرادی با تجربه بالا نیاز دارد.

تاثیر شرایط خاک‌ها بر نیلینگ

از روش نیلینگ می‌توان در محدوده وسیعی از خاک‌ها استفاده کرد. اجرای این روش در خاک‌هایی که شرایط مطلوبی دارند می‌تواند موجب سهولت اجرای کار و اقتصادی بودن آن شود. از طرف دیگر، اجرای روش نیلینگ در خاک‌هایی که شرایط نامطلوبی دارند می‌تواند موجب مشکلات مختلف اجرایی و نیز غیراقتصادی شدن آن شود.

خاک مورد استفاده برای اجرای نیلینگ به شکل صحیح و اقتصادی باید شرایط زیر را داشته باشد:

1) خاک بتواند بدون نیاز به سازه نگهبان، به مدت یک تا دو روز، با دیوارهای قائم یا نزدیک به قائم، به ارتفاع حدود یک تا دو متر پایدار باقی بماند.

2) میخ‌ها بتوانند در تراز بالاتر از سطح ایستایی قرار بگیرند.

3) اگر میخ‌ها در تراز پایین‌تر از سطح ایستابی قرار گیرند، باید آب زیرزمینی تاثیر منفی روی مواردی مانند دیواره گودبرداری یا سینه کار، مقاومت چسبندگی میان دوغاب و خاک محصورکننده آن، یکپارچگی و پایداری سیستم نیلینگ (مانند خودن شدن میخ‌ها) نداشته باشد.

اگر چاهک‌های حفاری شده بتوانند بدون نیاز به اقدامات ویزه هنگام نصب میخ‌ها و تزریق دوغاب به مدت چند ساعت پایدار باقی بمانند، این امر مطلوب است و نیاز به اقدامات ویژه نیست، اما اگر شرایط خاک به گونه‌ای باشد که سه مورد گفته شده تحت اثر منفی قرار بگیرند، باید با استفاده از روش حفاری با مته توخالی و با استفاده از غلاف‌های موقت در سرتاسر طول چاهک حفاری را انجام داد.

خاک‌های مناسب برای نیلینگ

1) خاک‌های ریزدانه سفت تا سخت

خاک‌های ریزدانه یا چسبنده ممکن است شامل رس‌‌های سفت تا سخت، لای‌های رسی، رس‌های لایدار، رس‌های ماسه‌ای، لای‌های ماسه‌دار و ترکیبی از آن‌ها باشد.

2) خاک‌های دانه‌ای متراکم تا بسیار متراکم با مقداری چسبندگی

این خاک‌ها شامل شن و ماسه با SPT بیش از ۳۰ و مقداری خاک ریزدانه (معمولا حداکثر ۱۰ تا ۱۵ درصد) یا مقدار ناچیزی سیمانتاسیون که موجب چسبندگی دانه‌های خاک می‌شود، هستند. همچنین، نیروهای مویینگی در ماسه‌های ریزدانه مرطوب ممکن است موجب چسبندگی ناچیزی در آن‌ها شود.

3) سنگ‌های هوازده فاقد سطوح ضعیف

سنگ‌های هوازده ممکن است مصالح مناسبی با دیوارهای نیلینگ باشند، به شرط اینکه سطوح ضعیف در راستاهای نامناسب مثلا صفحات ضعیفی که تا درون گود ادامه دارند، وجود نداشته یا بسیار کم باشند.

4) خاک‌های یخچالی (یخ آبرفت‌ها و یخ‌رفت‌ها)

این نوع خاک‌ها معمولا برای سازه‌های نگهبان نیلینگ مناسب هستند، چرا که معمولا متراکم بوده، خوب دانه‌بندی شده و همراه با میزان محدودی ریزدانه هستند.

خاک‌های نامناسب برای نیلینگ

1) خاک‌های غیر چسبنده بد دانه‌بندی شده خشک

اگر این گونه خاک‌ها کاملا خشک بوده و شامل مصالح ریز دانه نباشند یا هیچ گونه سیمانتاسیون طبیعی‌ای از خود نشان ندهند، فاقد چسبندگی ظاهری هستند. بنابراین، امکان پایداری آن‌ها به صورت قائم یا نزدیک به قائم بسیار کم و مشکل است.

2) خاک‌هایی که سطح آب زیرزمینی در آن‌ها بالا است

در این گونه خاک‌ها، برای پایدارسازی خاک نیاز به انجام زهکشی به گونه‌ای کامل و اساسی است. علاوه بر آن، مقادیر زیاد آب زیرزمینی موجب آن می‌شود که چاهک‌ها به سادگی فرو بریزند. همچنین، تراوش بیش از حد آب‌های زیرزمینی از دیواره گود می‌تواند موجب بروز مشکلات جدی در اجرای شاتکریت شود.

3) خاک‌های شامل قلوه سنگ و گرداله سنگ (بولدر)

وجود مقادیر زیاد قلوه سنگ و گرداله سنگ موجب بروز مشکلات بیش از حد در حفاری چاهک‌ها مانند افزایش هزینه و سختی اجرا می‌شود.

4)  خاک‌های ریزدانه نرم تا بسیار نرم

این نوع خاک‌ها دارای مقادیر SPT کمتر از ۴ هستند و برای نیلینگ مناسب نیستند، چرا که مقاومت چسبندگی آن‌ها با میخ‌ها در سطح تماس میخ، دوغاب و خاک نسبتا کم است. بنابراین برای دستیابی به مقاومت مورد نیاز باید طول میخ‌ها را به میزان غیرقابل قبولی زیاد در نظر گرفت که از نظر اجرایی و اقتصادی به صرفه نیست.

5) خاک‌های آلی

برخی از خاک‌های آلی مانند لای‌های آلی، رس‌های آلی و خاک‌های مردابی معمولا مقاومت برشی کمی دارند و در نتیجه مقاومت پیوستگی آن‌ها کم است؛ در نتیجه، طول میخ‌ها در آن‌ها باید بسیار زیاد باشد که هزینه‌های آن بسیار غیراقتصادی خواهد شد.

6) خاک‌های بسیار خورنده (نظیر روباره‌ها و سرباره‌ها) یا وجود آب‌های زیرزمینی بسیار خورنده

این شرایط ممکن است موجب آن شود که به انجام اقدامات حفاظت در برابر خوردگی پرهزینه‌ای نیاز داشته باشیم. این امر، به ویژه در دیوارهای نیلینگ دائمی، از جمله معایب و محدودیت‌های جدی این روش در این شرایط است.

7) سنگ‌های هوازده با صفحات ضعیف نامناسب و کارست‌ها

این گونه سنگ‌های هوازده ممکن است دارای صفحات ضعیف نامناسب مانند درزه‌ها، شکستگی‌ها، بریدگی‌ها، گسله‌ها، چین‌ها، تورق و سطوح کلیواژ باشند. این صفحات می‌توانند روی پایداری چاهک‌ها تأثیر گذاشته و عمل تزریق دوغاب را با مشکل مواجه سازند. همچنین، وجود این گونه صفحات ضعیف و ناپیوستگی ناشی از آن‌ها می‌تواند موجب تشکیل بلوک‌های بالقوه ناپایدار در خاک پشت دیوار نیلینگ شده در هنگام گودبرداری شود.

همچنین، برخی از عوامل مانند بریدگی و جابه‌جایی درزه‌ها، فشارهای هیدرواستاتیکی جانبی و نیروهای تراوشی می‌توانند موجب از دست رفتن سریع پایداری بلوک‌های گفته شده، شوند.

8) بادرفت‌ها (لس‌ها)

هنگامی که بادرفت‌ها خشک باشند ممکن است مقاومت‌های قابل قبولی از خود نشان داده و نصب میخ‌ها در خاک را میسر سازند، اما وجود مقادیر نسبتا زیاد آب در پشت دیوارهای نیلینگ موجب می‌شود که ساختار بادرفت دچار فروپاشی شده و مقاومت آن به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

اجزا و بخش‌های مختلف نیلینگ

پیش از شرح مراحل اجرای نیلینگ ابتدا باید با اجزای آن آشنا شوید. به طور کلی، اجزا و بخش‌های مختلف نیلینگ عبارتند از:

1) میلگردهای فولادی

بخش اصلی سیستم نیلینگ، میلگردهای فولادی هستند. این میلگردها را که میخ یا نیل نامیده می‌شوند در چاهک‌ها قرار داده و به صورت درجا دوغاب ریزی می‌کنند.

2) دوغاب

وظیفه اصلی و اولیه دوغاب، انتقال تنش از خاک به میخ‌ها است. همچنین، دوغاب موجب حفاظت میخ‌های فولادی در برابر خوردگی می‌شود.

3) سر میخ

انتهای بیرونی میخ فولادی است که رزوه شده و در بیرون از دیواره خاکی گود قرار می‌گیرد.

4) مهره شش گوشه، واشر، و صفحه تکیه‌گاهی

این قطعات را به سر میخ بسته و از آن‌ها برای اتصال نیل به پوشش اجرا شده روی سطح دیواره گود استفاده می‌کنند.

5) پوشش‌های موقت و دائمی اجراشده بر روی سطح دیواره گود

این پوشش‌ها موجب یکپارچگی سازه‌ای سیستم نیلینگ می‌شوند. پوشش موقت، یک سطح تکیه‌گاهی برای صفحه تکیه‌گاهی فراهم می‌آورد و نیز از بخش نمایان خاک در برابر عوامل جوی، از جمله هوازدگی، حفاظت می‌کند.

این پوشش را پیش از شروع مرحله بعدی گودبرداری، اجرا می‌کنند. پوشش دائمی را نیز پس از نصب کامل میخ‌ها و سفت کردن مهره‌های شش گوش، روی پوشش موقت اجرا می‌نمایند.

6) نوارهای زهکش ژئوکامپوزیت

این نوارها را پیش از اجرای پوشش موقت، در زیر آن‌ها قرار می‌دهند. هدف از به کارگیری این نوارها، جمع آوری و انتقال آب‌هایی است که از طرق مختلف، به پشت پوشش موقت می‌رسند.

مراحل اجرای نیلینگ چیست؟

جهت پایدارسازی دیواره گودها به روش نیلینگ معمولا در 6 مرحله اصلی اجرا می‌شود. پس از تکمیل مراحل اجرایی زیر برای گام اول گودبرداری، این مراحل در گام‌های بعدی گودبرداری تا رسیدن به رقوم کف گود مورد نظر تکرار می‌شوند.

مراحل روش اجرای نیلینگ به شرح زیر است:

1) گودبرداری مقطعی

2) حفاری گمانه‌ها

3) نصب میلگرد تسلیح

4) تزریق دوغاب سیمان

5) بتن پاشی

6) نصب صفحه سر نیل و مهره

مکانیزم رفتاری نیلینگ چیست؟

مفاهیم اساسی در مورد مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ شامل موارد زیر است:

• سیستم میخ گذاری خاک

• اندرکنش بین میخ و خاک و توزیع نیروی محوری در میخ

• نحوه انتقال بارهای برشی در میخ‌ها

• توزیع فشار جانبی خاک بر روی دیوار سیستم میخ گذاری خاک و نیروی کششی سر میخ

• تاثیر خاکبرداری مرحله به مرحله بر روی مکانیزم رفتاری سیستم نیلینگ

• نواع گسیختگی در سیستم میخ گذاری خاک

• سازه‌های درگیر با سیستم میخ گذاری خاک