*حقوق تمامی مطالب علمی و طرح های گرافیکی به کار رفته در این مقاله متعلق به شرکت بلندایستاپی می باشد.
مقدمه
روش نیلینگ از جمله متداول‌ترین روش‌ها برای مهار و کنترل تغییر شکل‌های دیواره‌های خاکی گودهای ساختمانی است. از روش نیلینگ همچنین در پروژه‌های راهسازی به منظور تعریض راه‌های موجود استفاده میشود. در این روش از خاک پایدار برای مهار رانش خاک ناپایدار استفاده میشود.
روش نیلینگ (soil nailing) تکنیکی غیرفعال (passive) برای پایدارسازی ترانشه‌ها و دیواره‌های خاکی گود با قابلیت انعطاف‌پذیری بالا است. تئوری روش نیلینگ بر مبنای مقاوم کردن و کنترل تغییر مکان‌های توده‌ی خاک مستعد لغزش به کمک آرایش مشخصی از گمانه‌های حاوی مهارهای کششی فولادی و دوغاب است. در این روش از رویه‌ی شاتکریت به منظور تامین پایداری موضعی رویه و ایجاد یکپارچگی سازهای مهارهای کششی استفاده میشود.
مهارهای کششی مصرفی در روش نیلینگ به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- میلگردهای توپر (Solid Bar Soil Nail)؛ میلگردهای متداول مصرفی
- مهارهای کششی توخالی (Hollow Bar Soil Nail)
اثر مسلح سازی برای بهبود پایداری با دو عملکرد زیر حاصل میشود:
- افزایش نیروی قائم و در نتیجه مقاومت برشی در سطح لغزش، در خاکهای اصطکاکی.
- کاهش نیروی رانشی در سطح لغزش در خاکهای اصطکاکی و چسبنده.
پس از نصب میلگردها، یک دیواره سطحی کم ضخامت که معمولاً شامل شاتکریت با تسلیح سبک می‌باشد، سطح دیواره شیروانی یا گود را می‌پوشاند. ضخامت دیواره شاتکریت شده نیز مابین ۱۰ الی ۱۵ سانتیمتر خواهد بود. هدف از اجرای این دیواره جلوگیری از فرسایش سطحی خاک، ایجاد سطح تمام شده مناسبتر برای ساخت و سازهای احتمالی بعدی، ایجاد لایه محافظ و یکپارچه و در نتیجه پخش یکنواخت نیروی عکس العمل و افزایش بازدهی عملکرد سیستم خاک تحکیم یافته بویژه در بخش های نزدیک به دیواره گود می‌باشد
مزایا
مزایای روش نیلینگ در سه زمینه مطرح میشود :
- ساخت (Construction)
- کارایی (Performance)
- هزینه (Cost)
ساخت (Construction) :
- اجرای سیستم نیلینگ با تجهیزات به نسبت ساده و کوچکتری در مقایسه با روش های دیگر مانند روش انکر و استرات انجام میشود؛ در نتیجه محیط اطراف کمتر تحت تاثیر عملیات پایدارسازی قرار می‌گیرد
- سازه‌ی نگهبان در داخل گود فضایی را اشغال نمی‌کند
- روش نیلینگ معمولا روشی نسبتاً سریع است
- در روش نیلینگ انعطاف‌پذیری بیشتری در برابر تغییر آرایش سیستم پایدارکننده (تغییر محل و زاویه گمانه) حین اجرا نسبت به دیگر روش‌ها وجود دارد
- عدم نیاز به فضای آزاد بالاسری زیاد
- در محیط‌های کاری با فضاهای دسترسی محدود، حمل و نقل تجهیزات روش نیلینگ با توجه به ابعاد کوچکتر به صرفه‌تر است
- وجود دانش و تجربه‌ی کافی در خصوص روش نیلینگ و دسترسی آسان به تجهیزات و پیمانکاران ماهر
کارایی (Performance) :
- بهبود خواص مکانیکی خاک ناپایدار بر اثر مسلح‌سازی و تزریق دوغاب
- انعطاف‌پذیری روش نیلینگ در برابر تغییر شکل‌های کلی و یا تفاضلی بزرگ
- عملکرد خوب دیواره‌های پایدارشده به روش نیلینگ در برابر بارهای لرزه‌ای
هزینه (Cost) :
- استفاده از روش نیلینگ در پروژه‌های بزرگ در مقایسه با روش‌های ساده‌تر دارای صرفه اقتصادی است
معایب
- در صورت وجود محدودیت تغییر شکل مجاز به دلایل مختلف، از جمله وجود سازه با حساسیت بالا در مجاورت گود استفاده از روش نیلینگ معمولاً عملی (Feasible) نخواهد بود
- ایجاد محدودیت در تامین طول و زاویه‌ی مورد نیاز طرح در صورت وجود موانع زیرزمینی مانند تاسیسات آب، برق و گاز. این محدودیت معمولاً در ترازهای نزدیک به سطح زمین مشاهده میشود
- در صورت برقراری حجم بالای جریان آب به داخل گود معمولاً استفاده از روش نیلینگ مناسب نیست
- برای امکان اجرای سیستم نیلینگ سطح دیواره‌ی خاکبرداری شده باید قابلیت خودپایداری تا زمان اجرای رویه‌ی شاتکریت را داشته باشد
- در این روش، مهارها برداشته نمی‌شوند و این امر می‌تواند بهره‌برداری آتی از زمین‌های مجاور را دچار مشکل کند
- وجود محدودیت‌های حقوقی به دلیل لزوم استفاده از زمین ملک‌های مجاور و نیاز به اخذ رضایت‌نامه‌ی کتبی از مالک یا مالکین
مراحل اجرا
در صورت استفاده از مهارهای کششی از نوع توپر (SBSNs) :
- خاکبرداری تا عمق مناسب؛ عمق خاکبرداری مجاز در هر مرحله وابسته به جنس خاک است و به گونه‌ای تنظیم میشود که جبهه کار در بازه زمانی بین خاکبرداری و تکمیل عملیات پایدارسازی هر مرحله بصورت خودپایدار باقی بماند. عرض ترانشه‌ی خاکبرداری شده باید براساس فضای مورد نیاز دستگاه حفاری تنظیم شود
- حفاری گمانه تحت زاویه و طول تعیین شده طبق طراحی صورت گرفته
- قرارگیری میلگرد داخل گمانه و تکمیل عملیات تزریق تحت فشار ثقلی و یا فشار کم
- نصب زهکش‌های نواری ژئوکامپوزیتی (strip Drain) در فواصل مشخص بر رویه‌ی دیوار
- نصب شبکه‌ی مش و اجرای رویه‌ی شاتکریت
- نصب پلیت، واشر و مهره بر روی شاتکریت تازه
در صورت استفاده از مهارهای کششی توخالی (HBSNs) :
- در صورت استفاده از مهارهای توخالی، مرحله‌ی حفاری، قرارگیری مهار در موقعیت خود و تزریق همگی در یک مرحله انجام میشود (Single Operation). در این روش مته‌ی حفاری در داخل گمانه باقی می‌ماند (Sacrificial Drill Bit) و دوغاب از طریق فضای خالی مهار و دریچه‌های تعبیه شده در سرمته به جبهه حفاری منتقل میشود.
مراحل بالا تا رسیدن به تراز کف گود ادامه پیدا کرده و در انتها سیستم زهکشی کف گود (Underdrain System) اجرا میشود. سیستم زهکشی کف گود شامل یک لایه‌ی ژئوتکستایل پیچیده شده (Geotextile Wrap) به دور سنگدانه‌های درشت و لوله‌ی درزدار از جنس (PVC یا PE) است که آب را جمع‌آوری و به خارج گود هدایت می‌کند.
بر اساس وضعیت ساختگاه از لحاظ سطح آب زیرزمینی و برقراری جریان‌های احتمالی به سمت گود ممکن است نیاز به اجرای لوله‌های زهکش داخل دیوار تحت زاویه‌ی ملایم (Drain Pipe) باشد.
کاربرد
- پایدارسازی و تحکیم جداره‌ی گودهای ساختمانی
- تعریض راه‌های موجود
- ترکیب با دیگر روش‌های پایدارسازی گود با توجه به نیاز پروژه (Hybrid Walls)
آیین نامه ها
- Soil Nail walls Reference Manual: FHWA – 2015
روند طراحی:
طراحی این روش پایدارسازی بر طبق دستورالعمل FHWA و ضوابط نظام مهندسی استان تهران می باشد. کنترل پایداری و تغییرمکان افقی گود برای جلوگیری از ترک خوردن المان های غیرسازه ای ساختمان های لب گود الزامی می باشد. بطور متداول کنترل پایداری توسط نرم افزارهای تجاری بر پایه روش محاسباتی تعادل حدی و کنترل تغییرشکل گودبرداری توسط نرم افزارهای بر پایه روش اجزای محدود یا روش تفاضل محدود انجام می گیرد. استفاده از نرم افزار Geostudio جهت کنترل پایداری بر اساس تعادل حدی و نرم افزارهای Plaxis و Flac بر پایه روش های اجزای محدود و تفاضل محدود جهت کنترل تغییر شکل در بین مهندسین طراح پایدارسازی گود در ایران متداول است.
