مزایا و معایب دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی یا نیلینگ
دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) مزایای متعددی را در قیاس با سیستم مهارکوبی یا انکراژ زمین و سایر تکنیکهای ساخت بالا به پائین دارا هستند. برخی از این مزیتها ذیلاً تشریح شده اند:
- ساخت
- نسبت به سیستم مهارکوبی یا انکراژ زمین، مزاحمت و مشکلات کمتری برای املاک مجاور ایجاد مینماید. چونکه میخ‌ها (یا مسلح‌کننده نیلینگ) معمولاً کوتاهترند.
- توقف کمتر ترافیک و سوء تاثیرات محیط زیستی کمتر در قیاس با سایر تکنیکهای ساخت
- آشفتگی کمتری در انتهای گمانه حفاری ایجاد میشود، بویژه در قیاس با حفاری غلاف گذاری شده
- نیازی به جاسازی هیچ المان سازهای زیر بستر حفاری نیست در حالیکه در دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی یا انکراژ زمین تیرهای نگهبان استفاده میشوند
- اجرای دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) نسبتاً سریعتر است و معمولاً نسبت به سیستم مهارکوبی یا انکراژ زمین از مصالح کمتری استفاده میشود
- زمانیکه با محدودیتهایی (همچون، لاشه سنگها و تخته سنگها، تاسیسات زیرزمینی یا شمعها) مواجه میشویم، تنظیم زاویه و موقعیت میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) راحتتر میباشد؛ از طرف دیگر، اجرای مهارکوبی یا انکراژ افقی، در این شرایط بسیار سختتر و پر هزینه تر است.
- چونکه تعداد میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها در سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) بسیار بیشتر از تعداد مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) در سیستم مهارکوبی (یا انکراژ) میباشد، تنظیم آرایش طرح میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها در محل بسیار آسانتر انجام میگیرد، بدون به خطر افتادن سطح ایمنی کار.
- الزامات بالاسری ساخت نسبت به مهارکوبی یا انکراژ زمین بسیار کمتر است، چونکه دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) به اجرای تیرهای نگهبان نیاز ندارند، این مسئله مخصوصاً حین ساخت و ساز در زیر پلها اهمیت پیدا میکند.
- سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) در محلهایی با دسترسی پرت و دور افتاده برتری دارد، چونکه عموماً تجهیزات کوچکتر و کمتری لازم میباشد.
- تعداد پیمانکاران تایید شده و مجرب در زمینه ساخت دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) هر ساله در حال افزایش است.
- عملکرد
- دیوارهای میخکوبی (یا نیلینگ) نسبتاً انعطافپذیر میباشند و میتوانند خود را با نشستهای کلی و اختلافی نسبتاً بزرگ تطبیق دهند.
- تغییرشکلهای کلی اندازهگیری شده از دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) معمولاً در محدوده مجاز میباشد.
- دیوارهای میخکوبی (یا نیلینگ) عملکرد خوبی در حین زلزله دارند که مربوط به انعطافپذیری کلی سیستم میباشد.
- هزینه
- زمانیکه از پروسههای ساخت مرسوم استفاده شود، دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) نسبت به دیوارهای بتنی وزنی مرسوم اقتصادیتر میباشند.
- اگر از پروسههای ساخت مرسوم برای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) استفاده شود، معمولاً دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) به لحاظ هزینه با دیوارهای پایدارسازی شده به روش مهارکوبی یا انکراژ زمین برابر و یا حتی اقتصادیترند.
- روکش شاتکریت معمولاً نسبت به روکشهای سازهای مورد نیاز برای سایر سیستمهای دیوار، کم هزینه تر است.
معایب دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی یا نیلینگ
برخی از معایب بالقوه دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) ذیلاً لیست شده اند:
- زمانیکه نیاز به کنترل بسیار شدید تغییرشکل سازهها و تاسیسات واقع در پشت دیوار باشد، دیوارهای میخکوبی (یا نیلینگ) مناسب نمیباشند، چرا که بسیج مقاومت، نیازمند برخی تغییر شکلها در خاک میباشد. در اکثر موارد پس کشیدگی میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها میتواند بر این نقیصه غلبه کند، اما این عمل هزینههای پروژه را افزایش میدهد.
- حضور تاسیسات میتواند محدودیتهایی در موقعیت استقرار، زاویه، و طول میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها در ردیفهای بالایی ایجاد کند.
- اگر احتمال نشت مقادیر زیاد آب زیرزمینی بدرون جبهه حفاری وجود داشته باشد، به دلیل تجهیزات لازم برای نگهداری جبهه حفاری موقت مهارنشده، سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) دیوار چندان مناسب نمیباشند.
- دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) دائمی نیازمند المانهای دائمی در زیر زمین میباشند.
- ساخت دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) نیازمند پیمانکاران متخصص و با تجربه میباشد.
مقایسه با سیستم دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی زمین یا انکراژ (ground anchor system)
برای بدست آوردن بینشی دقیق از مفهوم دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، مقایسه ویژگیهای اصلی این سیستم با دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی زمین یا انکراژ(سیستم معمول برای ساخت دیوار حائل) مفید میباشد. اطلاعات تکمیلی دیوارهای مهارکوبی زمین را میتوان در (1999) Sabatini مطالعه نمود.
- الزامات و تجهیزات اجرا
مهارکوبی زمین یا انکراژ شامل یک پروسه ساخت دو مرحلهای میباشد. ابتدا، المانهای عمودی (معمولاً تیرهای نگهبان) با استفاده از تجهیزات نسبتاً بزرگ، تا عمق زیر تراز حفاری نهایی رانده شده یا پیش حفاری میشود. سپس، مهار یا انکرها نصب شده و متعاقباً برای انتقال بارها بعد از گسیختگی محتمل، با استفاده از تجهیزات مختلفی که برای نصب و اجرای مهار یا انکرها استفاده میشود پس کشیدگی اعمال میشود. تجهیزات مختلف ساخت ممکن است بخش قابل توجهی از هزینههای پروژه و جدول زمانبندی پروژه مهارکوبی زمین یا انکراژ را به خود اختصاص دهد. تیرهای نگهبان و تجهیزات پیش کشیدگی اختصاص یافته به آن، در دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) استفاده نمیشوند.
- تراکم میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها و مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها
تحت شرایط یکسان، تعداد میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های لازم برای هر واحد سطح دیوار، بیشتر از تعداد مهارهای لازم میباشد. استفاده از المانهای تسلیح بیشتر در دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، در پایداری دیوار میخکوبی (یا نیلینگ) سهیم است. متعاقباً، گسیختگی یک المان تقویتی تاثیر کمتری بر پایداری دیوار میخکوبی (یا نیلینگ) نسبت به دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی زمین دارد. برای اخذ معیار پذیرش معمولاً، فقط 5% میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) های اجرا شده تحت آزمایش بارگذاری قرار میگیرند، در حالیکه تمام مهارها باید تحت آزمایش بارگذاری قرار گیرند.
- بار وارد بر روی رویه دیوارپایدار سازی شده
تراکم میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها موجب سطح انشعاب کوچکتری شده و نهایتاً رویه دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، نسبت به رویه دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی سهم کمتری از فشار خاک را تحمل میکند. این اختلاف بیشتر ناشی از روشهای طراحی غیر مشابه در دو سیستم میباشد تا تفاوت در مکانیزم انتقال بار.
- انتقال بار
میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) بار را در امتداد کل طول خود انتقال میدهد، در حالیکه مهار یا انکر فقط برای انتقال بار در ناحیه مهار شده واقع در پشت سطح محتمل گسیختگی طراحی میشود.
- توزیع بار
نیروی مقاوم ایجاد شده توسط میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها در امتداد طول آنها تغییر میکند. در مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) ها، یک بخش از طول مهاریا انکر “پیوند نیافته” (Unbonded) است در حالیکه باقی بخشهای آن “پیوند یافته” است. بار در طول پیوند نیافته مهار (یا مسلح‌کننده انکراژ) تقریباً ثابت و در ناحیه پیوند نیافته متغیر است.
- پایداری انتهای گمانه حفاری
در مهارکوبی زمین یا انکراژ، تیرهای نگهبان تا عمق زیر کف گمانه حفاری جاسازی میشوند. مقاومت برشی ایجاد شده از بخش جاساز شده تیرهای نگهبان پایداری اضافی را در انتهای گمانه حفاری در سیستم دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی زمین تامین میکند. این تاثیر مطلوب در سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) وجود ندارد.
- تغییر شکل (انحراف)
اندازه گیریهای محلی در دیوار پایدارسازی شده به روش مهارکوبی یا انکراژ زمین نشان میدهد که حداکثر تغییرشکل (انحراف) جانبی دیوار، معمولاً در وسط دیوار پایدارسازی شده رخ میدهد. در دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، حداکثر انحراف جانبی در قسمت فوقانی دیوار پایدارسازی شده رخ میدهد. همچنین، حداکثر تغییر شکل دیوار پایدارسازی شده در سیستم مهارکوبی زمین معمولاً نسبت به سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) دیوار بزرگتر است.
ارزیابی هزینه های ساخت
هزینه دیوار پایدارسازی شده میخکوبی (یا نیلینگ) تابع چند عامل است، از جمله شرایط زمین، دسترسی به محل کار، اندازه دیوار پایدارسازی شده ، نوع روکش، الزامات محافظت از خوردگی، کاربری موقت یا دائمی، در دسترس بودن پیمانکاران متخصص اجرای شاتکریت و میخکوبی (یا نیلینگ)، و شرایط محلی و منطقهای (همچون، لرزه خیزی و قابلیت انجامد و ….).
محدوده هزینههای معمول برای سایر سازههای حائل، در شکل 1 با سیستم دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) مقایسه شده است. تجربه پروژههای بزرگراهی ایالات متحده نشان میدهد که دیوارهای میخکوبی (یا نیلینگ) دائمی میتوانند موجب صرفه جویی 10 تا 30 درصدی در هزینه ها در قیاس با روشهای حائل مشابه که شامل حفاری خاک میباشند، گردند. اصلیترین آیتم هزینه بر در دیوارهای دائمی، روکش آن است. قرار دادن روکش CIP یا روکش پیش ساخته روی یک روکش شاتکریت با ضخامت اولیه 100 م.م. میتواند تقریباً 40 تا 50 درصد کل هزینه اجرای دیوار پایدارسازی شده را در بر بگیرد.
آنالیز هزینه پروژههای دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) با روکش موقت شاتکریت مرسوم و روکش دائمی CIP در شکل 2 نشان داده شده است. اطلاعات مربوط به پروژههایی که مشکلات قابل توجهی را در حین ساخت داشته اند، از مجموعه اطلاعات ارائه شده در این بخش حذف گردیدهاند. شکل 2 نتایج آنالیز هزینه را برای پروژههای میخکوبی (یا نیلینگ) دیوار مختلف ارائه میکند و تغییرات واحد هزینه ساخت دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) (به دلار سال 2001) را بعنوان تابعی از ارتفاع دیوار پایدارسازی شده نشان میدهد. این اطلاعات نشانگر آن هستند که واحد هزینه ساخت کم و بیش برای دیوارهای با ارتفاع مختلف یکنواخت است، البته برای دیوارهای مرتفع بین 6 تا 8 متر نتیجه کار اقتصادی تر میشود.
شکل1. مقایسه هزینه ساخت سیستمهای مختلف تسلیح دیوار پایدارسازی شده
شکل 2. هزینه ساخت دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی یا نیلینگ
