نیلینگ و انکراژ

 پایدارسازی گود های عمیق به روش نیلینگ و انکراژ: 

 

  

سیستم نگهدارنده گودهای عمیق (نیلینگ و انکراژ)
پروژه های شرکت مهندسی حفار پایدار تهران

   

 

مقدمه:

نیلینگ (میخکوبی خاک) و انکراژ (زمین‌مهارها) از ایمن‌ترین روش‌های حفاظت از گود می‌باشند. این امر ناشی از خاکبرداری مرحله به مرحله و تثبیت هر مرحله از گود با استفاده از ردیف نیل های مربوط به آن مرحله و سپس انجام عملیات خاکی مرحله‌ی بعدی می‌باشد. بنابراین عمل پایدارسازی گود تا تراز ما قبل هر رقوم ارتفاعی از گودبرداری، به طور کامل انجام شده است. از روش‌ نیلینگ و انکراژ میتوان برای پایدارسازی‌ موقت و دائم استفاده نمود.

تاریخچه نیلینگ (nailing):

برای اولین بار مهندسین استرالیایی از روش نیلینگ برای پایدارسازی شیروانی‌های سنگی در تونل استفاده کردند. آن‌ها در اوایل دهه‌ی 1960 برای پایدارسازی جداره‌های تونل، شبکه‌ای از سوراخ‌ها را در طاق و دیوارهای سنگی تونل حفاری کرده، در داخل آن میلگردهای فولادی قرار داده و قسمت انتهایی آن را با شبکه‌ی مش‌بندی در محیط تونل گیردار کردند. سپس با دوغاب‌ریزی در سوراخ‌های حفر شده و بتن‌پاشی به جداره‌ی تونل، موفق به پایداری ایمن جداره‌های داخلی تونل شدند. این روش بعدها توسط مهندسین آلمانی و فرانسوی برای پایدارسازی در شیروانی‌های خاکی مورد استفاده قرار گرفت. به عبارت دیگر مهندسین آلمانی و فرانسوی، روش استرالیایی نیلینگ در سنگ را برای شیب‌ها و دیوارهای خاکی به کار بستند. آن‌ها استفاده از تکنولوژی نیلینگ در تونل را به پایدار نمودن شیب‌ها و دیوارهای خاکی گودبرداری شده و کوله‌ی پل‌ها تعمیم دادند.
بعد از آن استفاده از این روش 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.

 

   

پروژه سیتی سنتر کرج
اجرای دیوار برلنی، انکراژ با مولتی استرند و شمع درجا
عمق گود: 28 متر

کاربرد نیلینگ و انکراژ در پروژه های عمرانی:

- پایداری ترانشه ها در احداث بزرگراه ها و راه آهن ها 
- پایدار سازی کوله های مجاور پل ها در زمین های سست و ریزشی
- پایدار سازی گود و حفاظت آن در سازه های مناطق شهری، ساختمانهای مجاور گود، ایستگاه های زیر زمینی مترو و...
- پایداری جداره تونلها و سازه های زیر زمینی

تئوری استفاده از روش نیلینگ بر مبنای مسلح کردن و مقاوم نمودن توده خاک با استفاده از دوختن توده خاک توسط مهارهای کششی فولادی (Nail) با فواصل نزدیک به یکدیگر میباشد. مهار کششی نیلینگ معمولا از آرماتورهای فولادی با قطر 20 الی 40 میلیمتر (با حدتسلیم 420  الی 500 نیوتن بر میلیمتر مربع) استفاده می شوند که درون یک چال حفاری شده با قطر 76 الی 150 میلیمتر قرارگرفته و دور آن درون چال تزریق می گردد. 

فواصل بین مهارهای کششی در حدود 1 الی 2 متر می باشد و طول آنها نیز در حدود 70 الی 100 درصد ارتفاع گود می باشد و حداقل شیب نسبت به افق حدوداً 15 درجه می باشد.لازم بذکر است کلیه سطوح ترانشه های حفاری شده که توسط نیلینگ بایستی مسلح شوند با استفاده از شبکه مش و شاتکریت ابتدا حفاظت شده و سپس سیستم نیلینگ روی آنها اجرا می شوند. باید توجه داشت که رویه شاتکریت شده روی ترانشه های حفاری شده نقش سازه ای نداشته اما می توان جهت اطمینان برای پایداری موقت خاک بین مهارها استفاده نمود.

استفاده از روش نیلینگ و انکرینگ:

- افزایش مقاومت برشی توده خاک می گردد.
- محدود نمودن و تحت کنترل در آوردن تغییر مکانهای خاک در اثر افزایش مقاومت برشی در سطح لغزش بدلیل افزایش نیروی قائم می شود.
- باعث کاهش نیروی لغزش در سطح گسیختگی و لغزشی می شود.

مزایای اجرای سیستم نیلینگ و انکرینگ در مقایسه با سایر روش‌های سازه نگهبان گودهای عمیق:

- عدم پرت فضا
- عدم ایجاد مزاحمت در سایر عملیات ساختمانی
- کارایی خوب و قابلیت اجرای بالا در شرایط مختلف
-هزینه اجرایی نسبتاً پایین

 

      

پایدارسازی گود به روش نیلینگ (Soil Nailing) و انکراژ- پروژه های شرکت حفار پایدار تهران 

 

طراحی سیستم نیلینگ و میخکوبی خاک: 

مراحل طراحی سیستم نیلینگ شامل موارد زیر می باشد:

- هندسه سازه مشخص گردد.
- عمق و زاویه شیب خاکبرداری مشخص گردد.
- بارگذاری و سربار بارهای وارده به Nail و موقعیت سطح لغزش تخمین زده شود.
- انتخاب نوع آرماتور شامل: سطح مقطع، طول و فاصله از یکدیگر و در هر تراز، مقاومت موضعی آنها تضمین گردد تا مقاومت از نظر استحکام و ظرفیت چسبندگی برای تحمل نیروها تخمین زده شده و با ضریب اطمینان مناسب و قابل قبول کنترل شوند.
- پایداری کل سازه نگهدارنده و خاک اطراف آن در زمان حفاری گود و ایجاد پله‌های حفاری و بررسی و کنترل ضریب اطمینان قابل قبول.
- تخمین نیروهای وارده بر صفحه فولادی(بیرینگ پلیت). 
- در نظر گرفتن سطح پیزومتریک آب‌های زیر زمینی و لحاظ نمودن سیستم زهکش.

 

مراحل اجرای سیستم نیلینگ (میخکوبی خاک):

 خاکبرداری و گودبرداری

 با عمق 1 الی 2 متر با توجه به توانایی خاک در پایدار ماندن بدون مهار برای مدت زمان 24 تا 48 ساعت. پهنای خاکبرداری باید به حدی باشد که براحتی بتوان تجهیزات لازم جهت حفاری را نصب نمود.

حفاری سوراخ‌ها جهت قرارگیری میخ

سوراخ‌ها باید به طول، قطر، جهت و فواصل معینی بر اساس مراحل تعیین شده ایجاد گردند.

نصب میخ‌ها و اجرای دوغاب ریزی 

میخ‌ها در سوراخ‌های حفر‌شده جای می‌گیرند. میخ‌ها به طور رایج‌ تو‌پر می‌باشند، اگرچه میخ‌های توخالی فولادی نیز اجرا می‌گردند. برای آنکه میخ‌ها به خوبی توسط دوغاب‌ احاطه شوند قطعاتی جهت نگهداری فواصل بین میخ‌ها و دیواره داخلی سوراخ‌ها بر روی میخ‌ها تعبیه می‌گردد. لوله‌های تزریق (ترمی) نیز در همین زمان به داخل سوراخ‌ها هدایت می‌شوند. سپس سوراخ‌ها توسط لوله‌های تزریق با ملات پر می‌گردد. دوغاب‌ریزی توسط فشار جاذبه و یا با فشار اندکی اجرا می‌گردد. خاکبرداری در بخش‌های میانی در مجاورت مکان‌هایی که میخ‌گذاری‌شده اجرا می‌گردند. نوارهای زهکشی لوله شده در پاشنه خاکبرداری اولیه برای نصب در مرحله بعد باقی می‌ماند.

اجرای پوسته موقت

 پوسته موقت برای ایجاد تکیه‌گاه و مهار سطح خاکبرداری قبل از مراحل بعدی حفاری اجرا می‌گردد. رایج‌ترین دیواره موقتی که اجرا می‌شود شامل یک لایه مسلح‌کننده سبک به همراه لایه شاتکریت می‌باشد.

احداث تراز‌های بعدی خاکبرداری

 گام‌های اول تا چهارم برای پایداری خاکریز اجرا می‌شود. در هر مرحله از خاکبرداری نـوارهای عمودی زهکشی تا پایین خاکریز ادامه پیدا می‌کنند. پانل جدیدی از WWM متعاقباً برای یک لایه هم‌پوشانی کامل اجرا می‌گردد. در انتهای خاکبرداری نوارهای زهکشی در پاشنه خاکریز جمع می‌شوند و پاشنه زهکش دیواره را تشکیل می‌دهند.

احداث پوسته دائمی و نهایی (در صورت نیاز)

پس از آنکه خاکبـرداری به تراز مورد نظر رسید و میــخ‌ها نصب گشتند و آزمایش‌های بارگذاری صورت پذیرفت، پوستـه و نمای نهایـی احداث می‌گردد. گام‌های مختلف دیگری نیز ممکن است با توجه به نوع و شرایط پروژه ضروری باشند.

 

 

پایدارسازی توسط انکر(anchor): 

زمین مهار یا انکرها، تاندون‌های پیش‌تنیده‌ی دائمی تزریق شده با سیمان هستند که در خاک و سنگ برای مهار و کنترل المان‌های سازه‌ای مانند دیوار (نگهداری گود) یا دال‌ها استفاده می‌شوند. مهاری‌ها در سوراخ‌های حفاری‌شده نصب می‌شوند و تا بار طراحی پیش‌تنیده می‌گردند تا بدین وسیله نیروی مقاومت مورد نیاز را بسیج و از زمین به المان‌های سازه‌ای منتقل کنند. مهارهای موقتی برای بازه‌ی کمتر از دو سال استفاده می‌شوند. زمین مهارهای دائمی از خوردگی محافظت می‌شوند تا از عملکرد بلند مدت آن‌ها در طول عمر طراحی اطمینان حاصل شود. 

اجزای اساسی مهار دائمی عبارتند از: 

طول پیوستگی مهاری: که تاندون در حباب تزریق شده اولیه ثابت می‌شود و نیروی کششی را به خاک اطراف منتقل می‌کند. طول پیوستگی مهاری طوری طراحی می‌شود که ظرفیت بیرون‌کشش مورد نیاز را ایجاد کند.

طول بدون پیوستگی: طولی است که تاندون می‌تواند آزادانه تغییرشکل الاستیک دهد تا نیروی مقاوم را از طول پیوسته مهاری به المان سازه‌ای منتقل کند (یعنی دیواره، دال و...) و طوری طراحی می‌گردد که به لایه زیرین برسد یا داخل خاک همگن قرار گیرد تا طول پیوستگی مهاری فراتر از توده خاک مستعد ناپایداری مجاور المان سازه‌ای قرار گیرد.

دوغاب مهاری: که دوغاب اولیه نیز نامیده می شود، عموماً مخلوط با پایه سیمان پرتلند یا رزین پلیمری است و برای انتقال نیروی مهاری به زمین استفاده می‌شود. تزریق دوغاب ثانویه در سوراخ حفاری‌شده می‌تواند پس از تنیدگی انجام شود تا محافظ خوردگی برای تاندون‌های بدون پوشش باشد.

اجزای مختلف تاندون از نوع میلگرد

مهار یا گیره (Anchorage): 

وسیله‌ای است که به تاندون وصل می‌شود و شامل صفحه و سرمهاری (Anchor head) یا (مهره رزوه شده) است و اجازه تنیدگی و قفل کردن فولاد پیش تنیده را می‌دهد.

باید توجه داشت، مهار (انکر) به دلیل کشیده شدن در هنگام ساخت، در تمام دوران بهره‌برداری تحت تنش بوده و کارایی بالاتری از خود نشان می‌دهد، در صورتی‌که در روش نیلینگ هرگاه سازه جابجا شود نیل تحت تنش کششی قرار می گیرد، که از نظر ضریب اطمینان این دو روش اختلاف زیادی با یکدیگر دارند. 

 

    

اجرای سازه نگهبان نیلینگ و انکراژ (مولتی استرند) - پروژه های شرکت حفار پایدار تهران 

    

 

انواع انکرها:

انواع مختلفی از مهاری‌ها توسط پیمانکاران گوناگون (پیمانکار نیلینگ و ...) بوجود آمده است که از تاندون‌های مختلف، روش‌های حفاری، شیوه کنترل تزریق مختلف و سیستم‌های محافظت خوردگی متفاوت استفاده نموده‌اند. انتخاب مهاری و روش نصب آن برای کاربرد خاصی عموماً بستگی به خاک زیرین، شرایط آب زیرزمینی، محدودیت‌های محل و تجهیزات موجود بستگی دارد.

انواع مختلف مهارها:

• زمین‌مهار با استوانه مستقیم با تزریق بدون فشار (Type A)
• مهاری‌ها با تزریق تحت فشار(Type B)
• روش پس تزریق(Type C)
• مهارهای ته پهن شده (Type D)
  
  

 

 

طراحی و اجرای نیلینگ, قیمت نیلینگ, هزینه نیلینگ, پیمانکار نیلینگ, مجری نیلینگ