معرفي مهار بندي گود به روش نيلينگ Nailing

يكي از مهمترين مشكلات در احداث سازه ها ، حفاظت از گود برداري و ساختمانهاي موجود در مجاورت آن مي باشد و در صورت عدم رعايت روش هاي مناسب به منظور حفاظت گودها و همچنين شيب هاي در حال احداث، منجر به خسارت جبران ناپذيري خواهد گرديد و مخاطرات بوجود آمده ناشي از نشست هاي احتمالي و تقليل ظرفيت باربري و تغيير مكانهاي جانبي موجب ايجاد ترك در سازه هاي مجاور گود خواهد شد.

 به منظور جلوگيري از موارد فوق لازمست از قبل از شروع عمليات گود برداري از روشهاي نگهداري و مهار بندي جانبي استفاده شود تا در محيطي پايدار و ايمن بتوان عمليات را ادامه داد . در اين راستا سيستم هاي حفاظت جانبي بطور كلي شامل موار زير تقسيم بندي مي شوند

جداره هاي مهاربندي شده توسط المانهاي افقي و مايل ((Braced wall using wale strut

جداره هاي مهاربندي شده توسط المانهاي كششي (Soldier beam& lagging)

جداره هاي مهاربندي شده توسط سپر كوبي (Braced sheet pile)

جداره هاي مهاربندي شده توسط شمع هاي در جا ( (Bored pile walls

جداره هاي مهار بندي شده توسط ديوار ديافراگمي (Diaphragm walls-Slurry wall)

جداره هاي مهاربندي شده توسط نيلينگ (Soil nailing)

•  روشهاي متداول مهار بندي گود

مهار بندي جداره ها توسط الماي پشت بندهاي افقي و مايل Wale & Struts

 اين روش ساده براي نگهداري و حفاظت جداره هاي حاصل از گودبرداري و براي  جلوگيري ازتغيير مكانهاي جانبي در گودهايي با عرض كم در محيط هاي شهري استفاده مي شود از معايب اين روش اتلاف قابل توجهي از فضاي كاري داخل گود ومحدوديت در بكارگيري ماشين وتجهيزات آلات مورد نياز و همچنين افزايش ريسك برخورد با المانها و به مخاطره انداختن آنها مي باشد.

• مهاربندي توسط المانهاي كششي

از اين روش بعنوان روش متداول در پايدار سازي موقت گود در مناطق شهري استفاده مي گردد. در اين روش از پروفيل هاي  معمول فولادي بصورت ستونهاي پيوسته كه درون خاك فرو برده مي شوند استفاده مي گردد كه تا عمق كف گود اجرا خواهند شد. فاصله بين المانها بين 2 الي 4 متر مي باشد بطوريكه بتوان فضاي بين آنها را با الوارهاي چوبي (لارده چيني) پرنمود. در اين روش از مهارهاي كششي به منظور حفاظت جانبي گود استفاده مي شود و اتصال ما بين ستونها توسط ميل مهارها و جوشكاري انجام مي شود.

• مهاربندي توسط سپر كوبي

در اين روش صفحات فلزي Sheet pile    داخل خاك و جداره گود توسط چكش پنوماتيك و با استفاده از لرزش كوبيده مي شوند و با انواع اتصالات بين خود به يكديگر متصل شده و يك جداره پيوسته را تشكيل مي دهند از مزاياي اين روش راحتي در كوبيدن ـ نصب و بيرون كشيدن آنها به ديگر روشها برتري داشته و مصالح آن مجدداً قابل استفاده در پروژه هاي ديگر مي باشد ، همچنين در اين روش به المانهاي افقي و مايل كمتري نياز مي باشد.

بنابراين محدوديت هاي اشغال فضاي داخل گود كمتر وجود دارد . ليكن از جمله معايب اين روش وابستگي به نصب سپرهاي فلزي مي باشند كه در محيط هاي شهري بدليل وجود تاسيسات زيربنايي شهري و ايجاد لرزش و صداي ناشي از كوبش سپرها محدوديت هايي را بوجود مي آورد. همچنين كوبيدن سپرها در زمين هاي سنگي و يا خاكهاي بسيار متراكم به سختي انجام پذير است و در زمين هاي با شرايط بالا با محدوديت مواجهه مي گردد.

• مهار بندي توسط شمع هاي درجا

يكي از روشهاي متداول در پايداري و حفاظت جداره ها با شرايط متنوع اعم از زمين سخت و سست و نرم استفاده از شمع هاي درجا مي باشد و در برخي موارد علاوه بر ايفاي نقش حفاظت جانبي نقش آب بندي را نيز انجام مي دهد و همواره درصورت نياز بار قائم نيز تحمل مي كند . مهار بندي جداره ها توسط شمع هاي درجا در موارد زير بعنوان گزينه برتر براي سيستم هاي حفاظت جانبي گود مطرح مي باشند:

·-در موارديكه امكان اجراي سپر فولادي (كوبيدن و نصب ) وجود ندارد و يا سختي و تراكم زمين بيش از حد توان سپر كوبي و با دشواري زيادي مواجهه مي باشد.

· -در شرايطي كه بدليل وجود آبهاي زير زميني و بالا بودن سطح آن نياز به آب بند بودن جداره مي باشد

·-در موارديكه امكان ايجاد مهارهاي جانبي (كششي ) در زير ساختمانهاي مجاورناشي از گود برداري وجود ندارد ويا در تلاقي با تاسيسات زير بنايي شهري و مستحدثات زيرزميني (تونل ) باشد.

· -در مواقعيكه امكان استفاده از سيستم حفاظت گود بعنوان بخشي از سازه اصلي و باربري وجود داشته باشد

روشهاي مختلف براي اجراي تكنيك هاي شمع هاي درجا ريز وجود دارد و متداول ترين آنها عبارتند از:

الف)اجراي ديوار محافظت پيوسته (آب بند)

ب) اجراي ديوار محافظت ناپيوسته

• اجراي ديوار محافظ پيوسته

دراين روش ابتدا شمع هايي با بتن پلاستيك يك درميان حفاري و اجرا مي گردد و سپس با رعايت هم پوشاني شمع هاي اصلي و سازه اي با رعايت احداث جداره زنجيره اي و پيوسته اجرا مي گردد.

• اجراي ديوار محافظ ناپيوسته

در موارديكه توده خاك و سنگ داراي چسبندگي زياد بوده و سطح آبهاي زير پايين بوده مي توان از شمع هاي درجا ريز ناپيوسته و با فاصله استفاده نمود. در اين روش بدليل چسبندگي بين دانه ها خاك بين شمع ها با وجود پديده قوس خوردگي پايداري جانبي وجود دارد . با در نظر گرفتن شرايط و پارامترهاي ژئوتكنيكي خاك معمولاً حداكثر فاصله محور تا محور شمع هاي اصلي 2 برابر قطر شمع ها مي باشد همچنين در اين روش پايداري در برابر نيروهاي جانبي نيز مدنظر قرار مي گيرد اين روش در پايداري هاي كوتاه مدت كارايي داشته و در اثر مرور زمين احتمال هوازدگي بين شمع ها وجود دارد و در دراز مدت نيز تغييرمشخصات خاك و برخي از پارامترهاي آن مانند ازدست دادن آب و يا حالت اشباع پيدا نمودن آن باعث ريزش خاك بين شمع ها شده و براي جلوگيري از آن مي توان از بتن پاشي (شاتكريت) و با بستن مش پوشش لازم را جهت پايداري ايجاد نمود.

• مهار بندي توسط ديوار ديافراگمي

يكي ديگر از روشهاي محافظت از جداره گود احداث ديوار ديافراگمي و يا ديوار دوغابي  Slurry Wall
مي باشد. در اين روش ابتدا توسط دستگاهها ي گراب متناسب با شرايط زمين حفاري قسمتي از ديوار انجام مي شود و همزمان با حفاري جهت پايداري جداره ديواره حفاري شده و جلوگيري از ريزشهاي موضعي از دوغاب بنتونيت استفاده مي شود تشكيل كيك بنتونيت در داخل ديواره حفاري شده و نفوذ در لايه هاي دانه اي جداره باعث مي گردد جداره همواره پايدار بماند و سپس بلافاصله پس از رسيدن به عمق مورد نظر آرماتور گذاري شده و در نهايت بتن ريزي مي گردد. اين روش در زير هسته سدهاي خاكي نيز كاربرد بسيار دارد و جلوگيري از هرگونه نشتي را مي نمايد. استفاده از اين تكنيك در مناطق شهري نيز با محدوديتهاي نظير استفاده از روش مهار بندي افقي و مايل و المانهاي كششي دارا مي باشد.

• روش نيلينگ

اين روش از حدود سه ده اخير آغاز شده و تاكنون نيز بعنوان يك تكنيك براي پايداري ترانشه ها و حفاظت گود با انعطاف پذيري بالا استفاده مي گردد.

• روش اجراي نيلينگ

تئوري استفاده از روش نيلينگ بر مبناي مسلح كردن و مقاوم نمودن توده خاك با استفاده از دوختن توده خاك توسط مهارهاي كششي فولادي Nail  با فواصل نزديك به يكديگر مي باشد.

استفاده از اين روش موجب:

·        افزايش مقاومت برشي توده خاك

·   محدود نمودن وتحت كنترل در آوردن تغيير مكانهاي خاك در اثر افزايش مقاومت برشي در سطح لغزش Slid بدليل افزايش نيروي قائم مي شود.  

·        باعث كاهش نيروي لغزش در سطح گسيختگي و  لغزشي مي شود.

بايد توجه داشت كليه سطوح ترانشه هاي حفاري شده كه توسط نيلينگ بايستي مسلح شوندبا استفاده از شبكه مش و شاتكريت ابتدا حفاظت شده و سپس سيستم نيلينگ روي آنها اجرا مي شوند.

• كاربرد نيلينگ در پروژه هاي عمراني

الف) پايداري ترانشه ها در احداث بزرگراه ها و راه آهن ها

ب) پايداري جداره تونلها وسازه هاي زير زميني

ج) پايدار سازي و حفاظت گود در سازه هاي مناطق شهري ـ ساختمانهاي مجاور گود ـ ايستگاه ها ي زير زميني مترو

د) پايدار سازي كوله هاي مجاور پل ها در زمين هاي سست و ريزشي

مهار كششي نيلينگ معمولاً از آرماتور هاي فولادي با قطر 20 الي 40 ميليمتر و با حدتسليم 420 الي 500 نيوتن بر ميليمتر مربع استفاده مي شوند كه درون يك چال حفاري شده با قطر 76الي 150 ميليمتر قرارگرفته و دور آن درون چال تزريق مي گردد. فواصل بين مهارهاي كششي حدوداً 1 الي 2متر مي باشد و طول آنها حدوداً 70 الي 100 درصد ارتفاع گود مي باشد و حداقل شيب نسبت به افق حدوداً 15 درجه مي باشد . بايد توجه داشت كه رويه شاتكريت شده روي ترانشه هاي حفاري شده نقش سازه اي نداشته اما مي توان جهت اطمينان براي پايداري موقت خاك بين مهارها استفاده نمود.

مراحل اجراي سيستم نيلينگ

مطابق با شكل مراحل اجراي نيلينگ بصورت شماتيك نشان داده شده است .

1- گود برداري در مرحله اول ترانشه و يا گود و ايجاد پله بعدي عمليات

2- حفاري چال جهت نصب مهار كششي Nail

3- قراردادن آرماتور داخل چال و تزريق چال

4- اجراي سيستم زهكشي و اجراي شاتكريت جداره و نصب ضخامت فولادي

5- گود برداري مرحله بعدي ترانشه و يا گود و ايجاد پله هاي بعدي علميات

6-اجراي پوشش شاتكريت نهايي پس از اتمام آخرين مرحله حفاري

• اصول طراحي نيلينگ

- مراحل طراحي سيستم نيلينگ مطابق زير است:

ü     هندسه سازه مشخص گردد.

ü     عمق و زاويه شيب خاكبرداري مشخص گردد.

ü     بارگذاري و سربار بارهاي وارده به Nail و موقعيت سطح افزايش تخمين زده شود.

ü انتخاب نوع آرماتور شامل: سطح مقطع ـ طول ـ فاصله از يكديگر و در هر تراز مقاومت موضعي آنها تضمين گردد تا مقاومت از نظر استحكام و ظرفيت چسبندگي براي تحمل نيروها تخمين زده شده و با ضريب اطمينان مناسب و قابل قبول كنترل شوند.

ü پايداري كل سازه نگهدارنده و خاك اطراف آن در زمان حفاري گود و ايجاد پله هاي حفاري و بررسي و كنترل ضريب اطمينان قابل قبول

ü     تخمين نيروهاي وارده بر صفحه فولادي  Bearing plate

ü     در نظر گرفتن سطح پيزومتريك آبهاي زير زميني و لحاظ نمودن سيستم زهكش

مشخصات کلی روش Nailing :

از لحاظ کلی با توجه به نوع خاک محل خاکبرداری و مشخصات مکانيکی و همچنين شيب ديواره و شيب خاک سربار در محل برش مراحل اجرايي اين روش به شکل زير خلاصه می­گردد :

 1- لايه­برداری از خاک به ضخامت «1» الی «2» متر.

 2- پوشش سطح برش خورده به وسيله شاتکريت بتن (معمولاً کاشت مش فولادی­).

 3- عمليات ميخکوبی به وسيله ميلگردهای فولادی و تزريق دوغاب سيمان (گروت).

­ لازم به توضيح است که معمولاً روی سطح برش خورده يک لايه مش فولادی قرارداده می­شود و سپس برروی آن عمليات شاتکريت انجام می­شود و اين عمل يکپارچکی سطح و استحکام ديواره را چندين برابر افزايش می­بخشد. همچنين ضخامت ديواره شاتکريت شده نيز مابين «8» الی «20» سانتيمتر خواهدبود.

فلسفه اصلی اين روش : 

 فلسفه اصلی روش ميخکوبی برمبنای پايدارسازی گوه لغزش به وسيله Nail ها استوار است. به طوريکه در شکل زير پيداست، سطح شکست و فروپاشی در خاک­های با دانه­بندی مختلط به صورت گوه خواهدبود. لذا بوسيله Nail ها اين گوه به حجم پشتی خاک دوخته می­شود و براين اساس اين گوه پایدارخواهدگرديد.

نتيجه گيري :

استفاده از روش نيلينگ بعنوان يك سيستم حفاظت جداره ترانشه وگود درمناطق شهري و فضاهاي محدود بسيار كارا بوده و بدليل امكان همزماني اجرا در چند جبهه كاري از سرعت خوبي برخوردار مي باشد و با توجه به درجه پايداري امكان اجراي گود قائم وجود داشته و همچنين در انواع شرايط خاك، اجراي آن امكان پذير مي باشد كه مهمترين ويژگي اين روش محسوب مي شود و براي سازه هاي زير زميني بخصوص در فضاي هاي محدود شهري مانند ايستگا ه هاي مترو مناسب مي باشد.

منبع: mohandesiomran.ir