در این مقاله روش های مرسوم مورد استفاده برای نیلینگ، مورد بررسی قرار میگیرد. کارشناسان ایمنی، بهداشت حرفه ای و HSE حاضر در پروژه های ساختمانی باید در مورد نیلینگ آشنایی داشته باشند. کاربردهای روش نیلینگ را به اختصار توضیح داده شده است. تکنیک های نیلینگ نیز در ادامه شرح داده شده است. تجهیزات مورد استفاده در نیلینگ نیز در آخر آمده است. با افزایش تراکم در عرصه های محدود و در نواحی پر تراکم شهری بر تعداد طبقات زیر زمینی وعمق گودبرداری افزوده گشته است گسترش روز افزون شهرها و نیاز به فضاهای کار وسکونت از یک طرف وافزایش شدید قیمت زمین در شهرها و از سوی دیگر ضرورت استفاده حداکثری از زمین باعث گشته که احداث ساختمان های مرتفع اداری، تجاری ومسکونی با طبقات متعدد در زیر زمین اجرا گردند از این رو با افزایش عمق گودبرداری،خطرات ناپایداری وگسیختگی دیواره های گودبرداری به شدت افزایش می یابد.میخ کوبی یا نیلینگ در توده خاک شامل میلگرد هایی است که با فاصله نزدیک اجرا و متعاقبا با دوغاب پوشانده می شوند. هنگامی که پروسه نیلینگ از بالا به پایین اجرا گردیـــد برای همبستگی بهتر میخ ها یک دیواره بتنی مسلح در سطح خاکبرداری اجرا می گردد . نیلینگ در خاک به طور معمول در پایداری شیب های طبیعی و خاکبرداری ها کاربرد دارد و به علت نحوه اجرای آن که از بالا به پایین می باشد نسبت به دیگر روشهادارای مزیت می باشد .
برخی از کاربردهای این روش عبارتند از :
- مهار گود برداری
- پایدار سازی شیروانی های مصنوعی و طبیعی
- تقویت وتعمیر سازه های نگهبان موجود که دچار زوال شده اند
- جایگزین مناسب برای سیستم خاک مسلح و شمع در جا و زمین مهار
روش های نیلینگ با پیشرفت های به وجود آمده در راهسازی و راه آهن و عبور این گونه راه ها از مناطق کوهستانی مشکلات اجرایی زیادی برای مهندسان به وجود آمده است که از جمله انها پایدار سازی شیبها و ساخت دیوارهای نگهدارنده در شرایط سخت محیطی است از طرفی حفاری در خاک های نرم برای اجرا زیر زمین ها و سازه های مدفون مستلزم پایدار نگهداشتن دیواره های حفاری است که این خود نیز مشکلات ویژه ای دارد هزینه های بالای اجرای دیوار های حایل صلب و به طور کلی معایب روش های معمول مهندسان طراح را به سمت استفاده از روش های دیگرپایدار سازی سوق داده است به طوریکه به تدریج سیستم های انعطاف پذیر با نشست پذیری نسبی بیشتر جایگزین سازه های معمول نگهدارنده شده اند . اساس سیستم خاک مسلح بر مبنای استفاده از مصالحی است که توانایی تحمل تنش های کششی بالایی رادارند به گونه ای که توده خاک مسلح شده پایدار باشد . در راستای استفاده موثر از خاک مسلح استفاده از روش های جدیدتری نظیر خاک میخ کوبی شده معمول شده است سیستم های مهاربندی ومیخ کوبی خاک جهت پایدارسازی ونگهداری سازه های خاکی طراحی می شوند تا توسط المان های کششی تغییر مکان سازه را محدود نمایند . اساس طراحی این عناصر برمبنای انتقال بار از طریق اصطکاک یا چسبندگی در ناحیه فصل مشترک خاک ومصالح تسلیح می باشد .
2 – مراحل ا جرای دیوارهای میخ کوبی (نیلینگ) شده :
2 – 1 – خاکبرداری :با عمق 1 الی 2 متر با توجه به توانایی خاک درپایدار ماندن بدون مهار برای مدت زمان 24 تا 48 ساعت می باشد . پهنای خاکبرداری باید به حدی باشد که براحتی بتوان تجهیزات لازم جهت حفاری را نصب نمود.
2 – 2 – حفاری سوراخ ها جهت قرار گیری میخ : سوراخ ها باید به طول ، قطر ، جهت و فواصل معیـــنی بر اساس مراحل تعیین شده ایجاد گردند
.2 -3 – نصب میخ ها (نیل) و اجرای دوغاب ریزی :میخ ها در سوراخ های حفر شده جای می گیرند . میخ ها به طور رایج تو پر می باشند، اگرچه میخ های توخالی فولادی نیز اجرا می گردند. برای آنکه میخ ها به خوبی توسط دوغاب احاطه شوند قطعاتی جهت نگه داری فواصل بین میخ ها و دیواره داخلی سوراخ ها بر روی میخها تعبیه گشته است. لوله های تزریق ( tremie ) نیز در همین زمان به داخل سوراخ ها هدایت می شوند. زمانی که محافظت در برابر خورندگی و فرسایش ضروری باشد از پوشش های موج دار پلاستیکی استفاده می شود که از خورندگی بیشتر میخ ها می کاهد. سپس سوراخ ها توسط لوله های تزریق با ملات پر می گردد. دوغاب ریزی توسط فشار جاذبه و یا با فشار اندکی اجرا می گردد. اگر ميله های توخالي خود حفار به كار روند (فقط براي سازه هاي موقت) حفاري و تزريق در يك مرحله از عمليات صورت ميگيرد. قبل از اجرای گام چهارم ( اجرای پوسته ) 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.
2 – 4 – اجرای پوسته موقت ( shotcrete Facing ) :
پوسته موقت برای ایجاد تکیه گاه و مهار سطح خاکبرداری قبل از مراحل بعدی حفاری اجرا می گردد. رایج ترین دیواره موقتی که اجرا می شود شامل یک لایه مسلح کننده سبک به همراه لایه شاتکریت به ضخامت 100 میلیمتر ( 4 اینچ ) می باشد. مسلح کننده شامل شبکه ای از سیم های جوشداده شده ( WWM ) می باشند که تقریبا در وسط ضخامت شاتکریت اجرا می شوند.( قسمت دوم شکل1-2 مشاهده شود ) طول WWM به گونهاي بايد باشد كه حداقل يك چشمه كامل شبكه با پانل بعدي WWMهم پوشاني برقرار كند. در طی مرحله بعدی صفحات باربر بر روی سر میخ ها بر آمده از سوراخ ها نصب می گردند. سپس میخ ها به آرامی وبا فشار کمی به لایه تازه بتن ریزی شده پرس می شوند. مهره شش وجهی و واشرها متعاقبا بر روی سر میخ ها بر صفحه باربر محکم نصب می گردند.اگر لازم باشد ممکن است تستهایی بر روی میخ های اجرا شده برای اندازه گیری جابه جایی و اثبات ظرفیت باربری قبل از پروسه حفر خاکبرداری بعدی صورت پذیرد. قبل از شروع پروسه بعدی خاکبرداری منطقه بتن پاشی شده باید حداقل به مدت 72 ساعت و یا دست یافتن به مقاومت فشاری 3 روزه ( به طور نمونه 10.5 مگا پاسکال ) به خوبی حفاظت شود.
2 – 5 – احداث تراز های بعدی خاکبرداری : گام های اول تا چهارم برای پایداری خاکریز اجرا می شود. در هر مرحله از خاکبرداری نـــوارهای عمودی زهکشی تا پایین خاکـــریز ادامه پیدا می کنند. پانل جدیدی از WWMمتعاقبا برای یک لایـــه همپوشانی کامل اجرا می گردد. شات کریت های موقــت اجرا شده به وسیله اتصالات سرد به شاتکریت قبلی خاکبــرداری شده متصـــل می گــردد. در انتهای خاکبرداری نوارهـــای زهکشی در پاشنه خاکریز جمـــع می شوند و پاشنه زهکــش دیـــواره را تشکیل می دهند
2– 6 – احداث پوسته دائمی و نهایی (در صورت نیاز) : پس از انکه خاکبـــرداری به تراز مورد نظر رسید و میــخ ها نصب گشتند و تستهای بارگذاری صورت پذیرفت پوستــه و نمای نهایـــی احداث می گردد . پوسته نهایی ممکــن است شامل بتن درجای ( CIP) مسلح ، شاتکریت مسلح و یا پانلهای بتنی پیش ساخته باشد . آرماتورهاي روكش دائم ، همان ميلگردهاي معمولي يا شبكهWWMميباشد .گام های مختلف دیگری نیز ممکن است با توجه به نوع و شرایط پروژه ضروری باشند. برای مثال در حالتیکه پایداری شیب در اثر خاکبرداری ناپایدار و بحرانی گردد شاتکریت ممکن است بلا فاصله بعد از هر مرحله خاکبرداری و قبل از حفر سوراخ ها و نصب میخ ها اجرا گردد.
3 – اجزای دیوارهای نیلینگ :
روش های نیلینگ نمونه های رایج دیوار های میخ کوبی (نیلینگ) شده بدین صورت اجرا می گردند که جای میخ ها ( میلگردها ) به وسیله دستگاه حفر سوراخ گشته و میخ ها با تزریق دوغاب در خاک استقرار می یابند . در شکل 1-2 مقطعی از یک نمونه رایج دیوار میخ کوبی (نیلینگ) شده نشان داده شده است که اجزاء آن را می توان به صورت زیر شرح داد :
1- میله های فولادی ( میخ ها ) :میله های فولادی از اجزاء حیاتی در این نوع دیوار ها محسوب می شوند این اعضاء در گمانه های مایلی که توسط دستگاه حفار حفر می شوند جایگذاری گشته و درون آنها دوغاب ریزی می گردد . در واکنش به جابه جایی های خاک حفاظت شده بر اثر خاکبرداری تنش کششی به طور مستمر به میخ ها اعمال می گردد .
2- دوغاب :دوغاب ریزی پس از آنکه میخ ها در جای خود قرار گرفتــند اجــرا می گــردد .
ملات دو نقــش اساسی زیر را ایفــا می نماید :
1- عملکرد حیاتی برای انتقال تنش از خاک به میخ ها
2- محافظت از میخ ها در مقابل خورندگی
3- سر میخ : سرمیخ بخش انتهایی رزوه شده میخ ها می باشد
4-.مهره شش گوش ، واشر و صفحه باربر :این اجزاء برای اتصالات سر میخ ها و اتصال میخ ها به سازه پوسته مورد استفاده قرار می گیرد
5-پوسته موقت و دائم : روش های نیلینگ پوسته نقش اتصالات سازه ای را بر عهده می گیرد . پوسته موقت به عنوان یک سطح باربر برای پلیت های باربر و تکیه گاهی برای سطح خاک موجود ایفای نقش می نماید. این پوسته بر روی خاکبرداری اولیه در طی پیشرفت خاکبرداری اجرا می شود . روکش دایمی نیز با توجه به نوع عملکرد دیواره بعد از اینکه میخ ها نصب گردید ومهره ها بسته شد بر روی روکش موقت قرار می گیرد.
6- نوارهای زهکشی از جنس کامپوزیت : نوار های زهکشی کامپوزیت قبل از اجرای پوسته موقت برای جمع آوری و انتقال آب که ممکن است به پوسته موقت انتقال یابد ، اجرا می شوند .
7- اقدامات اضافی دیگر جهت جلوگیری از فرسایش:
4- تکنیک های نیلینگ
4 – 1- حفاری و ملات ریزی :روش های نیلینگ قطر حفاری شده برای نصب میــخ ها در حدود100 تا 200 میلی متر (4 تا 8 اینچ) می باشد این میخ ها نوعا به فاصله 5/1 متر از یکدیگر قرار داده می شوند . میله های فولادی در محل قرار گرفــته و سپس ملات ریزی می شوند این روش به طور متداول در بیشتر پــــروژه ها مورد استفاده می باشد و می تواند کاربرد دائمی یا موقت داشته باشد . (مراقبت های مقتضی جهت فرسایش ناشی از خورندگی می بایستی در نظر گرفته شوند)
4 – 2- میخ های رانده شده : روش های نیلینگ این میخ ها قطرهای نسبتا کوچکی دارند 19-25 میلیمتر(1-0.75 اینچ) و به صورت مکانیـکی به درون خاک رانده می شوند. آن ها معمولا در فاصله تقریبی 1 تا 1.2 متری (3 تا 4 فوت ) از هم قرار داده می شوند. استفاده از میخ ها ی رانده شده نصب سریعتـر میخ ها را در مقایسه با میخ ها ی حفاری و ملات ریزی شده میسر می سازد . از آنجا که ایـن روش نصب ، حفاظــــت مناسب را در مقابل خوردگی که مستلزم ضخامت میـــله می باشد فراهم نمی کند به این علت میخ های رانده شده فقط برای موارد موقت استفاده شده اند .
4 – 3 – میخ های پرتابه ای :روش های نیلینگ در این روش میــــخ های بدون روکش با سرعت بسیــار بالا با استفاده از مکانیزم آتش هوای فشرده به داخل خاک پرتـاب می شوند میله ها به قطر 19 تا 25 میلی متر(1 تا 0.75اینچ) و به طول حداکثر 8 متر می باشند روش اجازه نصب سریع و با تاثیر انــــدک بر روی سایت پروژه را می دهند ، هر چند ممکن است کنترل طول میخ های نفوذی در زمین مشکل باشد . این گونه از میخ ها فقط برای پروزه های موقت استفاده می شوند .
4 – 4 – روش های نیلینگ میخ های ملات ریزی شده با فشار :در ایــن روش از جت گروتینگ برای فرسایــش خاک و حفر سوراخ برای میخ ها (که متعاقبا قرار داده می شوند) برای توسعه و رسیدن به مکان نهایی استفاده می شوند . ملات حفاظت لازم را در مقابل خوردگی برای میله ایجاد می نماید . در مرحله بعد میــله ها به صورت مشابه با استفاده از روش های حفاری ارتعاش ضربه ای نصب می گردند
4 – 5 – میخ های خود حفـــار : روش های نیلینگ این روش شامل میله های توخالی می باشنـــد که می توانـند در یک مرحله حفــــاری و ملات ریـــزی شوند در این روش همزمان با عمـــل حفـاری ملات نیز به داخل میله ها تزریق می شوند . ملات از طریـــق شیار های موجود در سر مته ، سوراخ حفـــاری شده را از بالا به پایین پر می کند . تکنیک های حفاری ضربه ای چرخشی در این روش استفاده شده اند . این روش نصب میــــخ ها منجر به نصب سریع تر میخ ها نسبت به روش حفـاری و دوغاب ریزی می گردد و برخلاف میخ های رانده شده با کمک ملات تا حدودی از خوردگی میخ ها حفاظت شده است .
5- تجهیزات و ماشین آلات نیلینگ:
5 -1 – دریل واگن :
روش های نیلینگ دریل واگن نوع دیگری از سیستم حفاری ضربـه ای است که چالزن از طریق تسمه ها به دکل نصب گردیده و به صورت خشاب وار بر روی دکـــل بالا و پایین می شود و مجموعه ی دکــل و چالزن بر روی ارابه ای دو یا سه چرخ لاستیکی سوار گردیده اند که به همین دلیل به آن دریل واگن می گویند .
روش های نیلینگ دریل واگن با زاویه های مختلف می تواند چال حفر کند و در مجموع حفــر چال با دریل واگن در مقایسه با انواع چکشهای حفاری در شرایط یکسان از نظر سنگ با سهولت و کیفیت بهتری صورت می گــیرد . از دریل واگن می توان برای حفر چالهایی با عمق تا 45 متر (150 فوت) و قطر تا 4.5اینچ برای سنگ های نیمه سخت و سخت استفاده کرد . اما به طور رایج عمق چال هایی که با دریل واگن حفاری می شوند تا 9 متر ( 30 فوت) است . طــول لوله حفاری با توجه به نوع ایجـــاد کننده ی تراست و دریل واگن متفاوت است.
بعضی از دریل واگن ها پایه های زنجیری دارند . علـــت استفاده از پایه های زنجیری ، سرعــت در انتقال آنها بخصوص در شرایط صعب العبور است . این نوع دریل واگــن ها قادر هستند چال هایی با قطر تا 6 اینچ (15سانتی متر ) را حفـاری کنند . آن دسته از دریل واگن ها را که پیش از یک چالزن دارند را جامبو دریل می نامند که در سرعت عملیات بسیار موثراند و در حفر تونل غالـبا از آنها استفاده می شود .
روش های نیلینگ تجهیزات و دستگاه های حفاری مورد استفاده در شرکت کاوش ایستا پی دستگاه های دریل واگن می باشد که نصب نیل ( میخ ) در این روش به طور مختصر شامل مراحل زیر است :
حفر اولیه
حفاری مجدد یا تزریق : در بسیاری از شرایط به دلیل ریــزش های فراوان نمی تــوان یک چال را تا عمق طراحی شده حفاری نمود ، لذا نیاز به تزریق تحکیمی سیمان و حفاری مجدد می باشد . این مرحله تا جایی ادامه می یابد تا به طول طراحی شده برسیم .
نصب میخ : (عموما از میلگرد های 28 تا 32 استفاده می شود)
دوغاب ریزی : در این مرحله دوغاب سیمان توسط شلـــنگ هایی که در کنار میلـــگرد تعبیه شده است به داخل چال تزریق می گردد .
5-2- مته های مورد استفاده در سیستم حفاری ضربه ای :
به طور کلی از سه نوع مته درسیستم حفاری ضربه ای استفاده می شود
1- روش های نیلینگ مته اسکنه ای ( shotdrilling ) : مته های اسکنه ای غالبا در حفاریهای معادن زیر زمینی به کار برده می شوند و چالزن های سینکر یا چکشهای حفاری دارای ایـن نوع مته هستند ولی برای چاه های با قطر و عمق زیاد مناسب نمی باشند .
2-روش های نیلینگ مته تقاطعی ( reamer ) : معمولا از مته های ضربدری جهت سنگ های متراکم و سخت استفاده می شود که در چاه شیارهای مار پیچی ایجاد می کنند . لبه های چهار بخش مته به حالت 90 درجه (در حالت +) و یا تقریبا 90 درجه ( در حالت ×) نسبت به یکدیگر قرار دارند.قطر این نوع مته ها بر حسب کارخانه سازنده آنها متفاوت است اما با توجه به آنکه از سیستم ضربه ای اختصاصا برای چاه های کم قطر و سنگ های سخت بیشتر استفاده می شود قطر مته ها معمولا بین 1.5تا 5 اینچ (38تا 127 میلی متر ) متغییر اند و وزن این نوع مته ها بر حسب قطر آنها بین حدود 600 گرم تا حدود 8 کیلوگرم متغیر است .
3-روش های نیلینگ مته دگمه ای ( chisel bit ) : مته های دگمه ای نوع دیگری از متـــه های سیستم ضربه ای است که مشــابه مته های دگمه ای اســت که در سیستم حفـاری چرخشی به کار برده می شوند . که تقریبا سطح صاف و برجستگیهای کروی مانند دارند و جنس آنها از کربور تنگستن است . ایـن نوع متــه ها بــدان جهـــت ساخته شده اند تــا اشکال ساییدگی که در انواع دیگر متــه های سیستم ضربــه ای موجود است را بر طرف سازند .
برخورد نیلینگ با لوله فاضلاب
5– 3 –تجهیزات تزریق :
روش های نیلینگ به منظور تزریق نیز از یک مخلوط کن سریع (میکسر اولیه) به منظور همگن شدن مایع دوغاب در حین تزریق میکسر ثانویه و یک پمپ استفاده می شود . پس از اختلاط آب و سیمان به نسبت مشخــص در میکسرها دوغاب سیمان از طریق شیلنگ های رفت و برگشــتی به درون گمانه حفر شده تزریق می گردد . به جهـت قــرار گیــری میلگرد در مرکز از اسپـیسر استفـــاده می شود . تزریق می تواند به صورت ثقلی و یا با فشار کم انجام گیرد . نسبت آب به سیمان جهت تزریق دوغاب1 به 2 می باشد ، ضمنا توصیه می شود که از یک روان کننده نیز استفاده گردد .جهت انجام تزریق باید یک لوله با قطر کم در طول میخ به میـخ وصل شود و پس از قرارگیری میخ در گمانه این لوله از یک طرف در انتهای سوراخ و از سوی دیگر در بیرون می باشد . پس از آنکه دهانه سوراخ بســته شد عملیات تزریق از طریق این لوله صورت می پذیرد . در ضمن در صورتی که در طول تزریق سوراخ ریزش کند تزریق متوقــف شده و تزریق تحکیمی صورت می پذیرد در تزریق تحکیمی نسبت آب به سیمان 2 به 3 در نظر گرفته می شود .و به منظور قــرارگیری میلگرد در مــرکز سوراخ به جهت آنکه حداقــل پوشش بتن بر روی میلگرد فراهم شود از اسپــیسر استفاده می شود که عموما در فواصل 5/2 متری از یکدیگر و 5/0 متری از دو انتها در طول میخ قرار می گیرند.
5 -4 – دستگاه خودحفار :
روش های نیلینگ دستگاه های دیگری که می تواند مورد استفاده قرار گیرند انکرهای خود حفار می باشند . در این روش انکر های خود حفــار ، خود انکر نقش راد حفاری را ایفا می نماید و پس از اتمام حفــاری و رسیدن به عمق مور نظر در داخل زمین باقی مانده و تزریق دوغاب از داخل انکر انجام می شود . شرکت کاوش ایستا پی بنا به در خواست کارفــرما ویا نیاز پروژه توانایی به کارگیری این دستگاه ها را نیز دارا می باشد
