پایدارسازی دیواره گود به روش میخ کوبی در خاک (Soil Nailing)

مقدمه میخ کوبی خاک یا نیلینگ (Nailing):
میخ کوبی خاک یا نیلینگ (Nailing) به معنی تحکیم غیر فعال (بدون اعمال پیش تنیدگی) زمین می باشد که انجام این کار به کمک نصب میله یا میخ های فولادی (Nail) صورت می پذیرد. در مرحله بعد این میخ ها به کمک تزریق در دوغاب سیمان قرار میگیرند. در ادامه مراحل ساخت که به صورت رو به پایین انجام می شود، یه لایه شاتکریت یا بتن بر سطح حفاری اجرا می گردد که علاوه بر پوشش سطح خاک، پیوستگی بین میخ ها را برقرار می کند. به صورت معمول از روش نیلینگ یا میخ کوبی جهت تحکیم شیب ها و دیواره گودبرداری ها استفاده می گردد. اجرای میخ کوبی خاک (Nailing) در شرایط مناسب، بدون شک گزینه مناسبی از نظر اجرایی و اقتصادی میباشد.


تاریخچه پیدایش روش میخ کوبی خاک (Nailing):
مبدا اصلی روش نیلینگ را میتوان سازه نگهبان به کار رفته در حفاری فضاهای زیرزمینی که در روش تونل سازی اطریشی استفاده می گردد دانست. در این روش تونل سازی، برای پایدار نمودن فضای حفر شده از نصب میله های فولادی غیر فعال (راک بولت ) که در محیط های سنگی نصب می شوند استفاده میگردد. ایده به کارگیری آرماتورهای فولادی و غیرفعال و شاتکریت در نگهداری شیب های سنگی به اوایل دهه 1960 میلادی بر می گردد. همچنین از اولین موارد بکارگیری روش میخکوبی خاک، پروژه تعریض راه آهن در نزدیکی ورسایلز فرانسه در سال 1972 میلادی بوده است.ارتفاع گودبرداری در این پروژه حدود 18 متر می باشد. از آنجا که این روش مقرون به صرفه و سریع تر از روش های دیگر پایدارسازی خاک بود، به سرعت در فرانسه و دیگر کشورهای اروپایی به کار گرفته شد.اولین برنامه تحقیقاتی که به صورت جدی بر روی دیوارهای میخکوبی شده انجام گرفت در دانشگاه کارزلو و به کمک کمپانی بایر بود که از سال 1975 تا 1981 به طول انجامید. از اولین موارد استفاده از میخ کوبی خاک (نیلینگ) در آمریکای شمالی، نگهداری موقت حفاری ها در ونکور، مکزیکوسیتی و واشنگتن در اواخر دهه 1960 و اوابل دهه 1970 بوده است.

اجزای اصلی دیوارهای میخ کوبی شده (نیلینگ):
روش عمومی اجرای میخ کوبی در خاک بدین ترتیب است که ابتدا سوراخی جهت قرار دادن آرماتور فولادی (Nail) در دیوار حفر گردیده، پس از قرار دادن آرماتور در چال، داخل چال و پیرامون آرماتور، دوغاب سیمان به صورت ثقلی و یا با فشار تزریق می شود. سپس سطح دیواره با مش فولادی و شاتکریت بتنی پوشانده شده و صفحات فلزی و مهره روی سر رزوه شده نیل نصب میگردد.
عناصر به کار رفته در روش میخ کوبی خاک شامل موارد زیر می باشند:
- آرماتور فولادی (به صورت معمول میلگرد آجدار تیپ 3 بزرگتر از شماره 25)
- دوغاب سیمان
- سر رزوه شده (پیچ دار)آرماتور
- مهره، واشر زاویه دار و صفحه فلزی
- پوشش موقف و دائم (پوشش موقت به صورت معمول شامل یک لایه مش فولادی و لایه بتن پاشیده شده بر روی آن با ضخامت معمول 10 سانتیمتر می باشد، همچنین پوشش دائم در ایران صرفا جهت پایدارسازی دائمی استفاده می گردد)
- نوار زهکشی ژئوکامپوزیتی

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

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

شرایط نا مناسب 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: Federal Highway Administration
تاریخ انتشار: ۱۳۹۷/۱۲/۱۷