• ایران، تهران، شهرک غرب- بلوار فرح زادی- خیابان بهاران یکم- پلاک 52- ساختمان مهرگان- واحد 8

توسعه ی تکنیک نیلینگ خاک

اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی تکنیک نیلینگ خاک ابداع شد. این روش تا حدی برگرفته از روش پیچ سنگ و سیستم مهاربندی چندگانه، و بخشی هم از تکنیک خاکریز تقویت شده اقتباس شده است.
روش نوین تونل سازی اتریشی، که در اوایل دهه ۱۹۶۰ ارائه شد، یک الگوی برتر جهت تقویت زمین با استفاده از میله های فولادی و پاشش بتنی بود. اوایل دهه ۱۹۷۰ با گسترش کاربرد این روش ، روش های نیمه تجربی نیلینگ خاک کم کم رشد کردند.
نخستین  پژوهش سیستماتیک در زمینه ی نیلینگ خاک، که هم شامل تست های مدل سازی شده بود و هم آزمایش های تمام عیار میدانی، در اواسط دهه ۱۹۷۰ در آلمان صورت گرفت. سپس تحقیقات پیشرفته تری در فرانسه و آمریکا در دهه ۱۹۹۰ صورت گرفت. در نتیجه ی این تحقیقات و پیشرفت عملیات عمرانی، مبنای طراحی و روش ساخت و ساز با استفاده از روش جدید نیلینگ خاک در دهه های بعدی شکل گرفت.

 

روش نیلینگ خاک در دهه ۱۹۸۰ در هنگ کنگ مطرح شد. اولین بار نیلینگ خاک در هنگ کنگ به عنوان روش معیار برای پشتیبانی سازه های شیب دار که با مصالح ناسالم ساخته شده بودند، استفاده شد. بعد از آن، در چند مورد دیگر از تکنیک نیلینگ خاک در سازه هایی که دارای مهاربند غیرعامل یا سیستم های دوخت به پشت (Tie-back) بودند , استفاده شد.
بکار گرفتن  روش نیلینگ خاک در برخی از این سازه ها بی شک ریشه در میل به استفاده از روش های جایگزین مهاربندهای پیش تنیده ی زمینی دارد چراکه روش های قدیمی نیازمند کنترل بلندمدت بودند در اوایل دهه ۱۹۹۰، کمی پس از آنکه واتکینز و پاول (۱۹۹۲) به شرح مختصر تجربه استفاده از روش طراحی و ساخت به کمک نیلینگ خاک و پی پرداختند، نیلینگ به یک روش عمرانی استاندارد در هنک کنگ تبدیل شد.

 

از اواسط دهه ۱۹۹۰، همزمان با نوسازی دیوارهای نگهدارنده توسط دولت و مالکان بخش خصوصی و افزایش تعداد سازه های شیب دار ، روش نیلینگ خاک کم کم به روشی شناخته شده تبدیل شد. امروزه، نیبینگ خاک متداول ترین روش تثبیت سازه های شیب دار در هنگ کنگ است. سالانه بیش از ۲۰۰ سازه شیب دار و دیوار نگهدارنده به روش نیلینگ خاک تقویت می شوند.

 

 

 

اصول یک سیستم نیلینگ خاکی

-روش های نصب

روش های نصب متفاوتی برای نیلینگ خاک وجود دارند. انتخاب روش نصب  بستگی به فاکتورهایی نظیر  هزینه ، دسترسی به مکان ، فضای کار و شرایط زمین و آب زیرزمینی دارد. شرح مختصری از روش های نصب نیلینگ خاک موجود در زیر ارائه می شود.

 

(۱)   مته و ملات : این روش ، متداول ترین روش نصب می باشد. در این روش ، یک تقویت نیلینگ خاک در یک سوراخ حفاری شده ، جایگذاری شده و سپس این سوراخ تحت گرانش یا فشار پایین با ملات سیمان پر می شود. برای شرایط مختلف زمین روش های حفاری متفاوت مانند چرخشی ، چرخشی ضربه ای و چکش رو به پایین وجود دارد.
از مزایای این روش این است که بر موانع زیر زمینی مانند سنگ های هسته غلبه کرده و ضایعات ناشی از حفاری می توانند اطلاعاتی درباره زمین تهیه کنند. به علاوه ، نیل های خاک طویل با استفاده از این روش قابل نصب هستند. در صورت لزوم می توان اندازه و تراز سوراخ های مته را پیش از جایگذاری چک کرد. با این حال ، روش مته و ملات ممکن است موجب ریزش سوراخ شود.

برای غلبه بر این مسئله ، نیاز به اندود می باشد. همچنین ممکن است فرآیند حفاری و تزریق موجب آشفتگی در زمین شود.

 

(۲)   خود حفاری :این روش در مقایسه با روش مته و ملات نسبتا جدید است. تقویت به روش نیلینگ خاک با استفاده از کمی حفاری ، مستقیما در زمین جایگذاری می شود. از آنجا که حفاری و تزریق به صورت همزمان انجام می شوند ، فرآیند نصب سریع می باشد. به جای استفاده از آب یا هوا ، از دوغاب سیمان به عنوان واسطه هم تراز کننده استفاده می شود که مزیت آن حفظ پایداری سوراخ می باشد.
نیاز به متمرکز کننده ها و لوله های تزریق نبوده و معمولا نیاز به اندود نمی باشد. نیل های خاک خود حفاری شده ممکن است برای زمین های سنگی مناسب نباشند زیرا قادر به سوراخ کردن سنگ نیستند.
به علت انعطاف پذیری تقویت ، اطمینان از هم ترازی نیل های خاک طویل ممکن است سخت باشد. در زمینه یکپارچگی معیارهای محافظت خوردگی به شکل پوشش دوغاب و روکش های محافظتی خوردگی برای تقویت فولاد ، ممکن است مشکل دوام نیز وجود داشته باشد.
این امر به این علت است که در غیاب متمرکز کننده ها ، ممکن است حداقل پوشش دوغاب مشخص قابل دستیابی نبوده و پوشش های محافظ در برابر خوردگی در طول نصب دچار خسارت شوند. برای غلبه بر مسئله دوام می توان از تقویت غیر خورنده استفاده کرد.

 

(۳)   رانشی. نیلینگ خاک با روش بالستیک با استفاده از یک پرتاب کننده هوای فشرده ، با روش کوبشی با استفاده از تجهیزات چکش کاری یا با روش ارتعاشی با استفاده از یک ارتعاش دهنده ، مستقیما در زمین کوبیده می شود.
در طول این فرآیند ، زمین اطراف تقویت جابجا و فشرده خواهد شد. فرآیند نصب سریع بوده وباعث گسیختگی حداقلی زمین می شود. با این حال ، به علت قدرت محدود تجهیزات ، این کنیک تنها برای نصب نیل های خاک با طول نسبتا کوتاه قابل استفاده می باشد.
علاوه بر این ، نیلینگ خاک ممکن است با تنش کمانش بیش از اندازه ایجاد شده در طول فرآیند نصب دچار آسیب شود بنابراین برای مکان هایی که شامل خاک سخت یا هسته های سنگی می شوند مناسب نمی باشد. از آنجاییکه خاک نیلینگ شده در تماس مستقیم با زمین می باشد، مستعد خوردگی است مگر اینکه از تقویت غیر خورنده استفاده شود.

 

مزایای اصلی روش نیلینگ خاک عبارتند از:

روش نیلینگ خاک یک راه حل طراحی جایگزین برای روش های مرسوم ساخت دیوار نگهبان و پشت بند ارائه می کند. در ادامه برخی از مزایای انتخاب روش نیلینگ خاک از نظر ساخت و ساز ، قیمت و عملکرد ارائه می شوند:

 

(a)    این تکنیک برای مکان های بسته و محصور با دسترسی سخت مناسب می باشد زیرا کارگاه  ساخت و ساز لازم برای نصب نیل خاک کوچک و متحرک می باشد.

 

(b)    به راحتی می تواند با محدودیت های مکان و تغییرات شرایط زمین که در طول ساخت با آن مواجه می شود، مقابله کند به طور مثال  تنظیم مکان و طول نیل های خاک به تناسب شرایط مکان.

 

(c)    در مقایسه با روش های مرسوم ساخت سازه نگهبان و پشت بند که معمولا شامل کارهای موقتی و استحکامات اساسی می باشند، در زمان و هزینه صرفه جویی می شود.

 

(d)    وضعیت خرابی سیستم نیلینگ خاک را می توان مهار کرد و می توان قبل از خرابی  ازعلائم هشدار دهنده استفاده کرد.

 

(e)  در طول ساخت ، در مقایسه با ساخت سازه نگهبان و پشت بند، تاثیرات محیط زیستی کمتری داشته، به گونه ای که نیاز به استحکامات و قطع درخت به طور عمده نمی باشد.

 

محدودیت های اصلی روش نیلینگ خاکی عبارتند از:

 

(a)    وجود خطوط آب و برق ، سازه های زیرزمینی یا دیگر موانع تعبیه شده در زمین  موجب محدودیت هایی در طول و طرح سیستم نیلینگ خاک می شود.

 

(b)   وجود سطح بالای آبهای زیرزمینی ممکن است سبب مشکلات ساخت و ساز در حفاری سوراخ و تزریق و مشکلات ناپایداری سطح شیب در حفاری های نیلینگ خاک شود.

 

(c)     محدوده اشغال شده توسط نیل های خاک بی بار بوده و مکان مورد نظر دارای محدودیت هایی برای گسترش آتی می باشد.

 

(d)   برای نصب نیل های خاک در خارج از محدوده مکان مورد نظر ، باید از مالکان زمین مجاور اجازه گرفته شود. این امر سبب محدودیت هایی در طرح سیستم نیلینگ خاک می شود.

 

(e)  در مکان هایی که در گذشته رانش های بزرگ (مثل شکست های عمیق ناشی از اختلال زمین) داشته ممکن است  از اثربخشی نیل های خاک کاسته شود.

 

(f)     نصب نیل های طولانی در خاک مشکل بوده و روش نیلینگ خاک ممکن است برای شیب های بزرگ و رانش عمیق زمین مناسب نباشد.

 

(g)    از آنجاییکه نیل های خاک پیش تنیده نمی باشند، تجهیز نیروهای نیلینگ خاک با تغییر شکل زمین همراه خواهد بود. تاثیرات سازه ها ، تسهیلات یا خدمات مجاور خصوصا در حفاری نیلینگ خاک باید در نظر گرفته شود.

 

(h)   وجود زمین نفوذپذیر، مانند زمینی با سنگ فرش ها و تخته سنگ های زیاد، سنگ های بسیار شکسته ، مفاصل باز یا حفره ها ، سبب مشکلات ساخت و ساز ناشی از نشت بالقوه دوغاب می شود.

 

(i)  وجود زمین با مقدار خاکه های زیاد ممکن است باعث خزش بین زمین و نیل های خاک شود.

 

مزایا و محدودیت های روش نیلینگ خاک که در بالا بیان شده اند ، کامل نمی باشند. طراحان برای ارزیابی انتخاب بهترین راه حل، باید از نظرات مهندسی استفاده کنند.