نیلینگ (میخکوبی)

نیلینگ (Nailing) یا میخکوبی روش خلاقانه مهندسین استرالیایی بود که در حدود دهه ۶۰میلادی جهت پایدارسازی جدار
تونل بکار گرفته شد.
همه چیز در مورد مهاربندی توسط نیلینگ
روش اجرای کار نیلینگ به این صورت است که ابتدا دیواره‌ها رگلاژ می‌شوند. سپس شبکه‌های مش‌های فولادی بوسیله میخ‌های
۵۰سانتیمتری نصب می‌شوند و روی آن به ضخامت حدود ۱۰تا ۱۵سانتیمتر بتن پاشی می‌شود. مرحله بعد حفاری گمانه‌ها و
جا زدن میلگرد یا کابل است. در ادامه گمانه‌ها با دوغاب سیمان تزریق شده و پس از گیرش دوغاب، هد نیل‌ها بسته می‌شود.
بدین ترتیب نیروی رانش خاک از طریق مش و شات به هد نیل اعمال می‌شود و نیروی هد نیل‌ها از طریق نیل‌ها به توده خاک
منتقل می‌گردد. گویی رانش خاک از طریق سیستم نیلینگ به خود خاک مهار می‌شود. نیلینگ یا میخکوبی بعدها توسط
مهندسین آلمانی و فرانسوی در پایدارسازی ترانشه‌ها گالری تونل‌ها و کوله پل‌ها به کار گرفته شد.
پس از آن استفاده از نیلینگ به طور گسترده در طرح‌های مختلف عمرانی نظیر تثبیت ترانشه‌های خط آهن و بزرگراه‌ها، ساخت
سازه‌های نگهبان گودبرداری شده در مناطق شهری جهت احداث ساختمان‌های بلند مرتبه که شامل چندین طبقه در داخل زمین
هستند و تثبیت شیب‌های زمین در برابر لغزش‌های احتمالی به کار بسته شد. نیلینگ دیواره‌ها به معنای تسلیح برجای خاک
موجود با نصب میلگردهای فولادی نزدیک به هم (Nail) در یک سطح شیبدار با شیب ملایمی در حدود ۱۰تا ۲۰درجه در زیر
سطح افق یا در محل گودبرداری و با اجرای از بالا به پایین می‌باشد.
در این روش اجرایی، میخ‌ها (نیل‌ها) در هنگام بهره‌برداری تحت تنش‌های کششی قرار گرفته و پایداری دیوار را تامین می‌کنند.
فلسفه اصلی روش نیلینگ برمبنای پایدارسازی گوه لغزش به وسیله نیل‌ها استوار است. به طوری‌که سطح شکست و فروپاشی
درخاک‌های با دانه‌بندی مختلط به صورت گوه خواهد بود. لذا بوسیله میخ‌ها (نیل‌ها) این گوه به حجم پشتی خاک دوخته می‌شود

و بر این اساس این گوه پایدار خواهد گردید. میلگردها معمولاً داخل گمانه‌هایی که در دیواره خاکی ایجاد شده و توسط
دوغاب سیمان با هدف جلوگیری از خوردگی میلگردها و همچنین انتقال مناسب‌تر نیروها بین خاک و میلگرد پر می‌شوند، قرار
می‌گیرند. این عملیات یک مقطع مسلح پایدار ایجاد می‌کند که توانایی نگهداری خاک پشت خود را دارد. این مسلح‌سازی به
صورت Passive عمل کرده و اثر خود را از طریق اندرکنش خاک- میلگرد حاصل از ایجاد تغییر شکل در خاک، اعمال می‌کند
میخ‌ها (نیل‌ها) غالباً در کشش عمل می‌کنند ولی در شرایط خاصی، عملکرد خمشی و برشی آنها نیز در نظر گرفته می‌شود.
اثر مسلح‌سازی برای بهبود پایداری با دو عملکرد زیر حاصل می‌شود:
.1افزایش نیروی قائم و در نتیجه مقاومت برشی در سطح لغزش، در خاک‌های اصطکاکی.
.2کاهش 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 ۱۰الی ۱۵سانتیمتر 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 عکس‌العمل و افزایش بازدهی عملکرد سیستم خاک تحکیم یافته بویژه در بخش‌های نزدیک به
دیواره گود می‌باشد.
پایدارسازی کوه لغزش توسط میخکوبی
دیوارهای میخکوبی شده می‌توانند به دو صورت موقت یا دائمی اجرا شوند. میخکوبی‌های موقت بسته به نوع خاک و طرح و اجرا
دارای طول عمر سرویس کمتر از ۱۸ماه هستند. سازه‌های میخکوبی شده‌ی دائم طول عمر بیشتر از این مقدار دارند. چنانچه یک
گودبرداری توسط دیوارهای میخکوبی شده‌ی موقت مسلح شود، اما به دلیل تأخیرات کارگاهی طول مدت ساخت بیشتر از ۱۸ماه
طول بکشد، عوامل اجرایی موظف هستند از یک سیستم نگهداری دائمی برای تثبیت گودبرداری استفاده کنند. در این روش
سوراخ‌هایی در داخل زمین حفاری شده و سپس میلگردهای فولادی در آن کارگذاشته شده و فضای خالی حفره را با دوغاب پر
می‌کنند که در ادامه به بررسی هر یک از مراحل اجرای آن پرداخته می‌شود.
کاربرد نیلینگ یا میخکوبی
روش‌های مختلف پایدارسازی ترانشه‌ها همواره با چالش‌های مختلفی روبروست. از این بین، نیلینگ یا میخکوبی بدلیل مزایای فنی
و اقتصادی گزینه مطلوب اغلب کارفرمایان بخش راه و ساختمان می‌باشد که بدون ایجاد معارض در محدوده پروژه، ضرایب
اطمینان دیواره‌های گودبرداری را به بهترین شکل تامین می‌کند. به کارگیری دانش روز سیستم نیلینگ و پس‌کشیدگی المان‌های

نیل این امکان را ایجاد کرد که تغییر مکان‌های مجاور ساختمان‌های فرسوده و معابر پرترافیک کاهش یابد. این فناوری که
اصطلاحاً انکراژ نامیده می‌شود با بکارگیری استرند چند رشته بجای میلگرد در گمانه‌ها به تنها گزینه پایدارسازی گودهای بالای
۲۵متر تبدیل شده‌است.
روش اجرای نیلینگ یا میخکوبی
روش پیشنهادی به منظور اجرای نیلینگ جهت پایدارسازی دیواره گودها معمولاً مشتمل بر ۵مرحله اصلی گودبرداری مقطعی،
حفاری گمانه‌ها، نصب میلگرد تسلیح، تزریق دوغاب سیمان، بتن پاشی و نصب صفحه و مهره می‌باشد.
پس از تکمیل مراحل اجرایی فوق برای گام اول گودبرداری، این مراحل برای گام‌های بعدی گودبرداری تا رسیدن به رقوم کف گود
مورد نظر، تکرار می‌گردد.
خاکبرداری
گودبرداری اولیه تا عمقی صورت می‌پذیرد که دیواره‌ی گودبرداری شده بتواند در مدت کوتاهی بین ۲۴تا ۴۸ساعت پایداری خود
را حفظ کند (آیین نامه.) خاکبرداری می‌بایست به صورت مرحله به مرحله انجام شده و پس از انجام هر مرحله از خاکبرداری
میبایست عملیات اجرای میخکوبی در آن مرحله صورت گیرد و پس از اتمام عملیات، خاکبرداری مرحله بعد انجام می‌پذیرد. عرض
گودبرداری انجام شده حداقل باید به اندازه‌ای باشد که بتوان ابزارهای لازم را در محل مستقر کرد.
در هر مرحله خاکبرداری، عمق دیواره ایجاد شده بایستی پایداری لازم در حین اجرای میخکوبی را داشته باشد، اصولاً عمق
گودبرداری جهت تامین کوتاه مدت پایداری ۲متر می‌باشد. البته با توجه به شرایط ژئوتکنیکی خاک ساختگاه ارتفاع مجاز
خاکبرداری در هر مرحله تعیین می‌گردد. ارتفاع مجاز خاکبرداری بدون نیاز به مهاربندی را میتوان از طریق رابطه رانکین به صورت
زیر محاسبه کرد:
که در آن:

حفاری
از آنجا که پیشرفت کار پایدارسازی در پروژه‌های بزرگ در گرو اجرای حفاری می‌باشد سرپرستی بخش حفاری از اهمیت ویژه‌ای
برخوردار است. انتخاب ماشین الات می‌بایست براساس طول گمانه‌ها، جنس خاک و شرایط آب‌های زیرزمینی انتخاب گردد.
بدیهی است توان تولید هوای کمپرسور برای گمانه‌های بالای ۱۵متر می‌بایست بیشتر از گمانه‌های کوتاه باشد. همچنین در
خاک‌های درشت دانه که احتمال ریزش‌های موضعی گمانه و فرار هوا وجود دارد این مسئله اهمیت دارد. قدرت و سرعت دوران
دستگاه حفاری نیز می‌بایست متناسب با جنس خاک انتخاب شود تا بالاترین راندمان حاصل گردد. توان حرکت دستگاه حفاری در
خاک‌های اشباع یا خاک‌های دستی می‌بایست بیشتر از خاک‌های طبیعی و خشک در نظر گرفته شود. سایز چکش و سرمته نیز
می‌بایست متناسب با قطر گمانه مندرج در نقشه‌های اجرایی انتخاب شود. به جرات می‌توان گفت تخصص و تعهد تیم حفاری
مهمترین عامل در بهبود کیفیت حفاری است که علاوه بر تامین سرعت مطلوب حفاری باعث تسهیل جازدن میلگرد یا استرند می
شود.
نصب میلگرد تسلیح و تزریق دوغاب سیمان
پس از حفاری گمانه تا عمق موردنظر، عملیات نصب میلگرد تسلیح صورت می‌پذیرد. عناصر تسلیح معمولاً شامل آرماتورهای
فولادی می‌باشند و اغلب تو پر هستند اما می‌توان از میلگردهای توخالی نیز مطابق آیین‌نامه‌ی اجرایی وزارت راه آمریکا مربوط به
میخکوبی با میلگردهای توخالی نیز استفاده کرد. به هر حال میلگردهای طراحی شده پس از حفاری درون گمانه قرار می‌گیرند.
جهت آنکه راستای میلگردها دقیقاً در امتداد محور استوانه‌ی چال‌های حفر شده باشد از ابزاری به نام مرکزکننده (اسپیسر یا
سنترالیزر) استفاده می‌شود. میلگردها در داخل مرکزکننده‌ها فرو رفته و سپس در داخل چال، جایگذاری می‌شوند. چنانچه شرایط
خوردگی شدید باشد از پوشش اپوکسی مخصوصی جهت محاظت از میخ‌ها استفاده می‌شود. میلگردهای فولادی مسلح کننده
مهمترین عنصر دیوارهای میخکوبی شده است. این المان‌ها در سوراخ‌هایی که از پیش حفاری شده قرار گرفته و سپس یک شیلنگ
دوغاب ریزی به انتهای چال رفته و فضای خالی باقی مانده را از انتها تا ابتدای چال دوغاب ریزی می‌کند. شیب چال‌های حفر
همانطور که پیش از این نیز گفته شد به مقدار ملایمی در پایین سطح افق قرار دارد. لذا دوغاب با نیروی وزن وارد شده بر آن به
خوبی در حفره‌‌ها جا می‌گیرد. به چنین روشی، روش دوغاب ریزی ثقلی گفته می‌شود که جزء روش‌های متداول در میخکوبی به
حساب می‌رود. دوغاب نقش اصلی انتقال تنش از زمین به میخ‌ها را ایفا میکند.
مجموعه دستگاه تزریق از سه بخش میکسر اولیه، ثانویه و پمپ تزریق تشکیل می‌گردد. پس از اختلاط آب و سیمان به نسبت
مشخص در میکسرها، دوغاب سیمان از طریق شیلنگ‌های رفت و برگشت به درون گمانه حفر شده تزریق می‌گردد. بسته به شرایط
این تزریق میتواند در فشارهای مختلفی صورت پذیرد. شکل زیر نمونه‌ای از روند نصب مسلح کننده را نشان می‌دهد.
شاتکریت دیواره، نصب صفحه و مهره
پس از اتمام عملیات تزریق، سطح دیواره جهت جلوگیری از فرسایش و همچنین حفظ یکپارچگی بیشتر در عملکرد میخ‌ها، توسط
یک لایه بتن‌پاشی شده شاتکریت پوشانده می‌شود. پوشش نوعی اتصال سازه‌ای در سیستم ایجاد می‌کند و در میخکوبی‌ها دو نوع
پوشش وجود دارد -۱پوشش موقت -۲پوشش دائمی. پوشش موقت نقش سطحی را ایفا می‌کند که اجزای سازه‌ای میخکوبی یا
نیلینگ را به یکدیگر متصل می‌نماید. همچنین نوارهای ژئوکامپوزیتی قبل از آنکه پوشش موقت اجرا شود در سطح گودبرداری کار
گذاشته میشود تا زه آب داخل خاک را هدایت کرده و از نفوذ آن به داخل پوشش ممانعت به عمل آورد. همچنین پس از
بتن‌پاشی موقت جهت اتصال کامل سر میخ‌ها به دیواره و همینطور جلوگیری از بروز برش پانچ در دیواره و در صورت نیاز
تنش‌دهی به میخ‌ها، یک صفحه فلزی به عنوان سر نیل بر روی دیواره قرار گرفته و توسط یک مهره به آرماتور درون گمانه متصل
میشود پوشش دایمی بعد از آنکه میخ‌ها نصب و پوشش موقت شکل گرفت، اجرا می‌شود. ضخامت این پوشش کم بوده و غالباً به
۱۰تا ۱۵سانتیمتر محدود می‌شود.
خصوصیات روش نیلینگ یا میخکوبی
همانطور که پیشتر گفته شد مهمترین مزیت روش نیلینگ یا میخکوبی، تامین پایداری بدون ایجاد مزاحمت برای مراحل بعدی
عملیات عمرانی است. همچنین امکان اجرای پایدارسازی همزمان با عملیات خاکی از دیگر مزایای نیلینگ می‌باشد. بعلاوه بدلیل
ایجاد سطح بتنی روی خاک ترانشه، از هوازدگی و ریزشهای موضعی جلوگیری می‌کند.
خوشبختانه نظر به استقبال بینظیر سرمایه گذاران بخش ساختمان از این روش پایدارسازی دانش نیلینگ (میخکوبی) در بین
شرکت‌های مشاور، پیمانکار، تامین‌کنندگان مصالح و ماشین آلات نهادینه شده و رکوردهای بینظیری به لحاظ عمق و ابعاد در
عرصه بین المللی به ثبت رسیده است.