پایدارسازی گودهای عمیق

در هر یک از روش های پایدارسازی گودهای عمیق بنا به مقتضیات طراحی، عضوی به عنوان دیوار حائل می‌تواند وجود داشته باشد. این عضو می‌تواند دیوار دیافراگمی، شمع های بتنی، ستون های تزریق پر فشار (جت گروتینگ) و اختلاط عمقی، شمع های نگهبان فلزی، سپر یا اعضای مشابه باشد. البته در روش میخ کوبی معمولاً از یک لایه بتن پاششی (شاتکریت) به عنوان پوشش استفاده می شود.

دیوارهای مختلف نگهبان هر یک دارای مزایا و محدودیت های ویژه ای بوده که به فرآخور پروژه ها می توان از هر یک یا تلفیق آن ها استفاده نمود. محورهای فعالیت و ارائه خدمات شرکت عمرانی مهندسی ایستاسازه در بخش پایدار سازی گود (Deep excavations stabilization) به طور کلی به صورت زیر می باشد:

۱) میخکوبی یا نیلینگ (Nailing)

۲) مهارگذاری یا انکراژ (Anchorage)

۳) ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان  (Top & Down Construction)

۴) مهار متقابل یا استرات  (Strut)

۵) دیوار برلنی (Berlin Wall)

۶) سازه نگهبان خرپایی  (Truss Retaining Structure)

۷) دیوار دیافراگمی (Diaphragm Pile Wall)

۸) سپرکوبی (Sheet Pile)

۹) خاک مسلح یا ژئوسنتتیک (Geosynthetics)

۱۰) پایش دیواره های گود (Monitoring)

۱۱) نقشه برداری (Surveying)

بیشتر بخوانید: تخریب ساختمان

1) نیلینگ یا میخکوبی خاک (Soil Nailing)

میخ کوبی یا نیلینگ به معنای تسلیح برجای توده خاک موجود با نصب میلگردهای فولادی (Nails) در فواصل نزدیک به هم در یک سطح شیبدار و یا در محل گودبرداری به صورت قائم و با اجرای از بالا به پایین (Top Down Construction) می‌باشد. میلگردها معمولاً داخل گمانه‌هایی که در دیواره خاکی حفاری می‌شود، قرار می‌گیرند که به منظور جلوگیری از خوردگی میلگردها و انتقال مناسبتر نیروها بین خاک و میلگرد توسط دوغاب سیمان پر می‌شوند. روش نیلینگ یک مقطع مسلح پایدار ایجاد می‌کند که توانایی نگهداری خاک پشت خود را دارد.

طراحی و اجرای پایدارسازی گودهای عمیق به روش میخ کوبی (نیلینگ)

روش میخ کوبی در سال ۱۹۶۰ میلادی برای اولین بار مورد بحث و بررسی قرار گرفت. این روش بر اساس روش سیستم مهاربندی و پیچ کردن سنگ ها می باشد. اولین بار این سیستم پایدارسازی برای حفر تونلی در استرالیا در سال ۱۹۶۰ به کار گرفته شد. در این تونل برای پایدارسازی از آرماتور، تزریق دوغاب سیمان و شاتکریت استفاده گردید. در سال های بعد نیز به مرور این روش در سطح جهان گسترش یافت. در ایران نیز استفاده از روش میخ کوبی در سال های اخیر توسعه چشمگیری یافته و یکی از کاربردی ترین روش ها به ویژه در ساخت و سازهای شهری می باشد.

از دیدگاه اصول علمی مطرح در مهندسی ژئوتکنیک، روش نیلینگ به صورت مقاوم عمل کرده و اثر خود را از طریق اندرکنش خاک – میلگرد، حاصل از ایجاد تغییرشکل در خاک اعمال می کند. از این رو استفاده از سیستم نیلینگ در موقعیت هایی که حساسیت به تغییرمکان های ناشی از گودبرداری بالابوده و یا در مجاورت سازه های حساس، قدیمی و فرسوده واقع هستند و یا شامل خاک های نرم و متوسط به لحاظ سختی و مقاومت هستند، به طور کلی توصیه نمی گردد.

مراحل روش اجرای نیلینگ

در روش نیلینگ، میخ‌ها غالباً در کشش عمل می کنند ولی در شرایط خاصی، عملکرد خمشی و برشی آنها نیز در نظر گرفته می شود. اثر مسلح سازی میخ برای بهبود پایداری دیوار با دو عملکرد زیر حاصل می شود:

• افزایش نیروی قائم و در نتیجه افزایش مقاومت برشی سطح لغزش در خاک‌های اصطکاکی
• کاهش نیروی رانشی سطح لغزش در خاک های اصطکاکی و چسبنده

پس از نصب میلگردهای تسلیح، یک دیواره سطحی کم ضخامت که معمولاً شامل شاتکریت همراه با یک لایه تسلیح سبک فولادی شبکه‌ای می‌باشد، سطح دیواره شیروانی یا گود را می‌پوشاند. هدف از اجرای این دیواره:

• جلوگیری از فرسایش سطحی خاک
• ایجاد سطح تمام شده مناسب تر برای ساخت و سازهای احتمالی بعدی
• هدف مهم تر ساخت این دیواره ها افزایش بازدهی عملکرد سیستم خاک تحکیم یافته به ویژه در بخش های نزدیک به دیواره گود می‌باشد.

اهداف اجرای شاتکریت

همچنین این لایه بتنی – فولادی به انتقال بهتر نیروهای محرک به المان های تسلیح، کمک شایانی می کند. پوشش نهایی (Facing) به 2 صورت زیر قابل طراحی و اجرا می باشد:

• موقتی (Temporary)
• دائمی (Permanent)

کاربرد پایدارسازی گودهای عمیق

نیلینگ یا میخ کوبی خاک روش نسبتاً جدیدی جهت پایدارسازی گودهای عمیق می‌باشد که به دلیل اقتصادی بودن و مزایای منحصر به فرد خود، به عنوان راه حل بسیار مناسبی در موارد مختلف کاربردهای فراوانی دارد:

• پایدارسازی شیب ها، شیروانی ها و ترانشه ها
• افزایش ظرفیت باربری
• محدود کردن تغییر شکل ها با ایجاد حداقل دست‌خوردگی در وضعیت طبیعی زمین

کاربردهای روش میخ کوبی (نیلینگ)

استفاده از روش نیلینگ، طی دو دهه اخیر در اکثر کشورهای پیشرفته و در حال توسعه جهت پایدارسـازی اجرای گودبرداری  و همچنین پایدارسازی شیب های طبـیعی کاربرد وسیعی پیدا کرده است. برخی از کاربردهای وسیع این روش تسلیح خاک شامل پایدارسازی شیب های طبیعی و یا ترانشه‌های مجاور راه ها، تعریض راه ها، گودبرداری در مجاورت سازه های موجود، پایدارسازی و مقاوم سازی سازه های نگهبان قدیمی و … می باشد.