میخکوبی خاک با میلگرد چیست و چگونه انجام می شود؟

میخکوبی خاک یا نیلینگ خاک، یکی از روش های ایجاد سازه های نگهبان است که به منظور پایدارسازی دیواره‌ های محل گودبرداری، جلوگیری از ریزش خاک و پیامدهای حاصل از آن، مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، این روش که در آن خاک به وسیله میلگردهای فولادی مسلح می گردد، برای جلوگیری از تخریب سازه های قدیمی استفاده می شود. علاوه بر میخکوبی خاک، روش های دیگری نیز برای ساخت سازه نگهبان وجود دارد؛ مانند روش خرپایی، شمع کوبی، انکراژ و دیوار دیافراگمی.

در این مقاله از دانشنامه آهن ملل، ابتدا به معرفی روش میخکوبی (نیلینگ)، مراحل اجرای نیلینگ، کاربرد و همچنین مزایا و معایب آن می پردازیم و در ادامه، دیگر روش های ساخت سازه نگهبان را معرفی می کنیم. با ما همراه باشید.

نسخه صوتی مقاله میخکوبی خاک

میخکوبی یا نیلینگ خاک چیست؟

میخکوبی خاک در زبان انگلیسی Soil Nailing نامیده می شود که در آن، کلمه Nail به معنی میخ و Soil به معنی خاک است. نیلینگ یا میخ کوبی، یک تکنیک سازه نگهبان است که برای تثبیت شیب های طبیعی یا خاک برداری شده و ساخت دیوارهای حائل در ساخت و سازها استفاده می شود. برای این منظور با استفاده از میخکوبی، از ریزش دیواره های گودبرداری شده و همچنین ریزش دیواره خاکی جلوگیری می شود. روش کار به طور ساده به این صورت است که با قرار دادن شبکه ای از میخ ها و میلگردهای فولادی در سوراخ های ایجاد شده در خاک و پر کردن سوراخ ها با دوغاب، شیب زمین مهار می شود.

نحوه کارگذاری میلگرد در میخکوبی خاک

روش میخکوبی خاک با میلگرد یا اصول کارگذاری میلگرد در میخکوبی خاک به این صورت است که با توجه به نوع خاک و مشخصات مکانیکی آن، گودبرداری خاک تا عمق ۱ الی ۲.۵ متر انجام می شود. عرض این گودبرداری باید به اندازه ای باشد که ماشین آلات و دستگاه حفاری نیلینگ به راحتی بتواند عملیات بعدی را انجام دهد.

در مرحله بعد با استفاده از دستگاه های حفاری، چاهک های افقی یا مایل در دیواره ها با فواصل معین حفر می شوند و میلگردها را درون چاهک ها جایگذاری می کنند. قطر این چاهک ها  حدود ۷۶ الی ۱۵۰ میلی متر و عمق آن ها نیز حدود ۵ الی ۱۰ متر می باشد. اندازه دقیق قطر و عمق این چاهک ها بر اساس مشخصات مکانیکی و فیزیکی خاک تعیین می شود.

در روش نیلینگ از میلگرد یا آرماتورهایی با قطر ۲۰ الی ۴۰ میلی متر برای مسلح کردن خاک استفاده می گردد. همچنین، میلگردهای مورد استفاده در این روش از نوع A3 می باشد و طول آن ها هم مطابق نقشه های اجرایی تعیین می شود. میلگردها به موازات یکدیگر و حدود ۱۵ درجه به سمت پایین قرار داده می شوند. همچنین، فواصل بین این مهارهای کششی حدود ۱ الی ۲ متر است.

از میلگرد چه می دانید؟

میلگردها مقاطع فولادی طویل و تو پری هستند که در صنایع مختلف به خصوص در ساختمان سازی کاربرد فراوانی دارند. انواع میلگرد از جنبه های مختلف قابل دسته بندی است که مهم ترین آن ها دسته بندی میلگردها به دو نوع ساده و آجدار می باشد. به میلگرد ساده میلگرد A1 و میلگردهای آجدار در سه گرید A2، A3 و A4 تولید می شوند. توصیه می کنیم برای آشنایی بیشتر با تمامی دسته بندی میلگردها مقاله انواع میلگرد را مطالعه نمایید.

بعد از قرار گرفتن میلگرد در خاک به آن دوغاب تزریق می کنند. در ادامه، نوارهای زهکش نصب و بتن پاشی انجام می شود. بعد از عملیات تزریق دوغاب، برای جلوگیری از فرسایش خاک و همچنین برای حفظ یکپارچگی میلگردهای انتهایی، باید سطح دیواره را با استفاده از یک لایه مش (تشکیل شده از میلگرد های طولی و عرضی) بتن پاشی کرد. یعنی شبکه های مش را با میخ هایی در فاصله های حدود ۵۰ سانتی متری به دیواره گود متصل می کنند و در مرحله ی بعد، روی این شبکه مش را بتن پاشی (شاتکریت) می کنند. این شبکه های مش و صفحات فولادی با مهره ای که به انتهای رزوه شده میلگردها پیچ شده است، روی سطح بتن پاشی شده مستقر می شوند. به همین ترتیب، مراحل بعدی تا رسیدن به تراز کف گود، تکرار می شوند. در نهایت، میلگردها یا میخ ها باعث مسلح شدن و افزایش مقاومت کششی خاک می شوند.

کاربرد نیلینگ خاک یا میخکوبی خاک

از جمله کاربردهای سیستم حفاظتی در میخکوبی خاک با میلگرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• میخکوبی خاک برای پایدار سازی و افزایش مقاومت خاک استفاده می شود.
• روشی مناسب برای بالا بردن استحکام و مقاومت برش ها در بزرگراه ها و راه آهن ها می باشد.
• از آن به منظور افزایش استحکام درگاهی تونل ها در لایه های ضعیف استفاده می شود.
• همچنین به منظور گودبرداری سازه ها برای تاسیس ساختمان ها و تاسیسات زیرزمینی استفاده می گردد.

مزایای نیلینگ یا میخکوبی خاک

روش میخکوبی خاک، بار ترافیکی بسیار کمی در خیابان‌ های اطراف محل ساخت و ساز ایجاد می کند و اجرای آن، حداقل فضای اشغالی کار را در کف گود به دنبال خواهد داشت. از طرفی نیاز به استفاده از سیستم‌ های نگهدارنده فلزی در داخل گود وجود ندارد. در روش نیلینگ خاک، نیازی به قرار دادن و مدفون کردن المان سازه ‌ای تا زیر تراز کف گود نیست و اجرای آن نیز سریع و اقتصادی می باشد. همچنین برای جلوگیری از تداخل میخ ها با تاسیسات زیرزمینی و شریان‌های حیاتی مجاور، می توان از مکان ها و زوایای مختلف استفاده کرد. در صورت بروز نشست ‌های بزرگ کلی و یا نسبی، انعطاف پذیری بالای این سیستم، موجب برقراری رفتار مناسب می‌گردد و در نهایت، این روش جلوگیری از رانش خاک در برابر زمین لرزه، پایدار و مقاوم است.

معایب نیلینگ یا میخکوبی خاک

علاوه بر مزایای پرشمار نیلینگ یا میخکوبی خاک، این روش، معایبی نیز دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم:

اگر در محل اجرای نیلینگ، موانعی مانند تأسیسات شهری وجود داشته باشد با محدودیت اجرا مواجه می شویم. همچنین در مناطقی که جریان آب هست یا در مجاورت سیستم فاضلاب و چاه‌ های آب، استفاده از این روش مناسب نیست. علاوه بر این، استفاده از نیلینگ در مجاورت سازه ‌های حساس، قدیمی و فرسوده نیز با محدودیت حفاری همراه خواهد بود.

در نهایت باید گفت نمی توان از سیستم نیلینگ برای همه مناظق به عنوان یک سیستم دائمی استفاده کرد، زیرا در مناطقی که آب زیرزمینی وجود دارد در گذر زمان و نفوذ آب های سطحی به آن، میلگردها دچار خوردگی می شوند و یا ممکن است خاک اطراف میله ها طی فرآیند هوازدگی، مقاومت اولیه خود را از دست بدهند و فرو بریزند. همچنین در صورتی که خاک منطقه دارای ریزدانه سخت و چسبنده و یا خاک ‌های درشت ‌دانه نباشند که مقداری درجه چسبندگی دارند، نیلینگ خاک پایداری کمی خواهد داشت.

دیگر روش های جلوگیری از رانش خاک

برای پایدارسازی گود، علاوه بر روش میخکوبی خاک می‌ توان از روش ‌های مختلف دیگری مانند سپرکوبی، سازه نگهبان شمع، سازه نگهبان خرپایی، سیستم دیوار دیافراگمی و انکراژ نیز استفاده کرد. هر کدام از این روش ‌ها را می‌ توان به‌ صورت مجزا یا در ترکیب با هم به کار برد که در ادامه به معرفی این روش ها می پردازیم.

سپرزنی یا سپرکوبی

سپرزنی یا سپرکوبی، یکی دیگر از روش های پایدارسازی گود است. در سازه های مختلف از ابزارهای پیش ساخته متفاوتی مانند فولاد، الوار و بتن به عنوان سپر استفاده می شود. به این صورت که سپرهای فلزی، چوبی یا بتنی با استفاده از دستگاه سپرکوب به داخل زمین کوبیده می شوند و به وسیله مقاومت و سختی خمشی خود، رانش خاک را تحمل می‌کنند. در میان سپرهای مختلفی که نام برده شد، سپر فولادی به دلیل انعطاف پذیری بالایی که دارد رایج تر است و از آن برای مهاربندی و پر کردن موقت گودال استفاده می گردد. سپرهای فلزی، طول محدودی دارند و می توان آن ها را به صورت نری و مادگی به یکدیگر متصل کرد. اگر قفل و بست بین آن ها به خوبی بسته شوند، می توانند به طور موثری عمل آب‌ بندی را نیز انجام دهند. سپرهای فلزی را می‌ توان با استفاده از انواع چکش‌ های ضربه‌ ای بادی نیز به درون خاک وارد کرد.

سیستم شمع نگهبان

طراحی سازه نگهبان شمع، یکی دیگر از روش های موثر پایدارسازی گود است که در گودهای نه چندان عمیق قابل اجرا است. منظور از شمع‌، همان پی‌ های عمیق هستند که هم در فونداسیون و هم در پایدارسازی گود استفاده می شوند. پایدارسازی گود با استفاده از شمع کوبی یکی از روش‌های متداول در پایدارسازی زیرگذرها و تونل ‌ها می باشد. اجرای این سازه نگهبان به روش‌های مختلفی مانند شمع کوبی، شمع بتنی درجا و یا ترکیب هر دو انجام می ‌شود. شمع های به کار رفته در این روش با مصالح گوناگون طراحی و ساخته می شوند و بیشتر، استفاده از شمع های بتنی، فولادی و چوبی رایج است.

روش کار این نوع سازه نگهبان به این صورت است: ابتدا پیرامون گود، بسته به سازه نگهبان گود و با توجه به نوع خاک و مشخصات گود، شمع‌های پیش ساخته یا درجا از جنس چوب، فلز و یا بتن اجرا می‏ شود. به طور مثال در روش شمع ‏های درجا، در فواصل مشخص، چاه‌های با قطر مشخص حفاری می گردد و با استفاده از شبکه آرماتور و بتن ریزی، سازه اصلی نگهبان شکل می ‌گیرد. در این روش، شمع‌ ها فشار جانبی خاک را تحمل می‌ کنند.

 سیستم دیوار دیافراگمی

مهاربندی گود توسط دیوار دیافراگمی، گاهی اوقات به تنهایی و گاهی در ترکیب با روش های دیگر انجام می شود. همان طور که از اسم آن مشخص است، در این روش، جهت حفاظت از ریزش دیواره گود، دیواره ای بتنی اجرا می گردد و به دلیل نحوه ساخت آن ­ها، به روش دیوارهای دوغابی نیز معروف هستند. اجرای این دیواره توسط دستگاه های حفاری ویژه ای به نام گراب (grab) یا هیدروفرز، متناسب با شرایط زمین انجام می گردد. همزمان با حفاری، جهت پایداری جداره دیواره حفاری شده و جلوگیری از ریزش­ های موضعی از دوغـاب بنتونیت استفاده می­ شود و بعد از اتمام حفاری دیوار دیافراگمی، میلگرد گذاری انجام می گردد و در نهایت، کل قسمت حفاری شده بتن ریزی می شود و یک دیوار بتنی ایجاد می گردد.

این روش، زیر هسته سدهای خاکی و تسهیلات شهری، مانند مترو نیز کاربرد بسیاری دارد و از هرگونه نشتی جلوگیری می کند. استفاده از سیستم دیوار دیافراگمی در مناطق شهری نیز با محدودیت هایی نظیر استفاده از روش مهار بندی افقی و مایل و المان­ های کششی همراه است.

سازه نگهبان خرپایی

سازه نگهبان خرپایی، یکی دیگر از روش ‌های متداول گودبرداری های عمیق و متوسط و حفاظت از ریزش دیواره گود است. در این روش، نیمرخ ­های فولادی در فواصل معین به دیواره گود تکیه داده می­ شود. به این ترتیب، نیمرخ ­های فولادیِ مایل با تحمل فشار جانبی ناشی از سربار خاک و انتقال آن به زمین، مانع از ریزش دیواره گود می­ شوند.

در این سیستم پایدارسازی گود نیز عواملی مانند عمق گودبرداری، میزان سربار گود، خواص فیزیکی و مقاومتی خاک و فواصل افقی سازه های خرپایی از یکدیگر، نقش مهمی در طراحی و تعیین ابعاد هندسی مقاطع سازه فلزی خرپایی دارند.

انکراژ یا میل مهار

یکی دیگر از روش های پایدارسازی گود و شیب ها استفاده از انکراژ یا میل مهار است. روش انکراژ و نیلینگ، تقریبا شبیه به هم می باشند. در انکراژ، همانند روش میخ کوبی از یک جزء که از جنس فولاد می‌ باشد، مانند استرند یا میله، به منظور بهبود مقاومت در برابر نیروهای برشی استفاده می شود. (استرند، کابل تنیده شده از چند رشته مفتول فولادی است.)

در این روش با نصب استرند یا میله در محل های مشخص و پرکردن گودال اطراف استرند و میله ها توسط یک ملات که به آن گروت می گویند، نیروی کششی این المان های فولادی به زمین منتقل می شود که موجب افزایش پایداری محل می ‌شوند.

تفاوت انکراژ و نیلینگ

همانطور که گفتیم، دو روش میخکوبی خاک و انکراژ، تقریبا شبیه به هم هستند؛ اما علی رغم شباهت هایشان، تفاوت هایی نیز دارند که در ادامه به بیان آن ها می پردازیم:

• نحوه تعبیه میلگرد در میخکوبی خاک ساده تر است و پیچیدگی کمتری دارد؛ اما روش انکراژ برای اجرا و پیاده سازی به تجهیزات پیشرفته و خاص و همچنین نیروی کار حرفه‌ای و ماهر نیاز دارد.
• به دلایل سختی اجرای انکراژ، این روش گران تر از میخکوبی خاک می باشد.
• روش نیلینگ، سریع ‌تر از روش انکراژ انجام می ‌شود و در زمان اجرا فضای بیشتری برای عبور و مرور وجود دارد و اختلالی در رفت ‌و آمد ایجاد نمی ‌کند.
• کاربرد میخکوبی خاک با میلگرد بیشتر از روش انکراژ است. در واقع از انکراژ، تنها در حالتی استفاده می ‌شود که جداره‌ گود در وضعیت نامناسبی قرار داشته باشد و یا جا به جایی و تغییر مکان و وضعیت آن مشکل باشد.
• در نهایت می توان گفت با وجود این که روش انکراژ، سختی اجرا، هزینه بالاتر و سرعت پایین تری نسبت به میخکوبی خاک دارد، اما از قدرت بیشتری در مهار نیروی رانشی و ریزشی زمین برخوردار است.

توصیه می کنیم مقایسه دو روش پرکاربرد نیلینگ و انکراژ را به طور کامل و مفصل در مقاله زیر مطالعه نمایید:

# حتما بخوانید

---

پیشنهاد کارشناس آهن ملل: مطالعه مقاله چنیلینگ و انکراژ و کاربرد آنها در شرایط متفاوت

تفاوت نیلینگ و انکراژ

 جمع بندی

سازه نگهبان، سازه ‌ای است که به منظور پایدارسازی دیواره‌ های محل گودبرداری، جلوگیری از ریزش خاک و پیامدهای حاصل از آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع سازه‌ نگهبان، مجموعه ‌ای از اعضای دائم و یا موقتی است که به منظور پایدارسازی خاک یا سنگ اطراف گودبرداری‌ استفاده می شود. سازه های‌ نگهبان، انواع مختلفی دارند؛ مانند شمع کوبی، خرپایی، دیوار دیافراگمی، انکراژ و نیلینگ خاک که در این مقاله به معرفی تمامی این سازه های نگهبان، به خصوص میخکوبی خاک یا نیلینگ خاک پرداختیم.

سوالات متداول میخکوبی خاک با میلگرد