نیلینگ خاک چیست؟

نیلینگ خاک(میخکوبی خاک) تقریبا مفهومش از نامش پیداست: قرار دادن یا فروبردن میخ های فولادی عظیم به صورت افقی در یک شیب تا خاک را در جای خود نگه دارد. نیلینگ خاک فرایندی است که به افراد متخصص و بسیار ماهر به همراه تجهیزات مخصوص نیاز دارد، زیرا یک پروژه عادی یا از نوع معمولی نیست.

این فرایند بسته به نیاز پروژه می تواند موقت یا دائمی باشد. در نیلینگ خاک دیوارها معمولا از بالا به پایین ساخته می شوند و معمولا خاک را در لایه های به عمق ۱متر حفر میکنند. بعد از هر مرحله حفاری سوراخ هایی حفر میشود و میله های فولادی یا همان میخ های مقاوم در برابر فشار(تنش) درون سوراخ ها قرار می گیرند و سپس داخلشان سیمان یا دوغاب سیمان ریخته می شود.

در مرحله ی بعد یک سیستم زهکشی و یک دیوار تقویت شده نصب می شود درحالیکه صفحات اتکاء به میخ های فولادی متصل می شوند. این روند تا زمانی که اندازه دیوار شیب دار کامل شود ادامه می یابد و میخ های خاک به عنوان تقویت کننده و نگه دارنده مانع از جابجایی و ریزش دیوار عمل می کنند. در ادامه ی این مقاله از بتن کاور به انواع روش های نیلینگ خاک می پردازیم، همراه ما باشید. 

 تاریخچه نیلینگ خاک

منشا نیلینگ خاک به یک نوع سیستم پشتیبانی برای حفاری های زیرزمینی در سنگ بر می گردد، که به آن روش جدید تونل زنی اتریشی می گویند. این روش تونل سازی شامل نصب آرماتورهای فولادی، فولاد تقویت شده در سنگ و به دنبال آن استفاده از شاتکریت(بتن پاششی) مستحکم است.

ترکیب آرماتورهای فولادی و شاتکریت نیز از اوایل دهه ۱۹۶۰ برای تثبیت شیب های سنگی به کار گرفته شده است. این تکنیک تقویت زمین بر مجهز کردن آرماتوهای فولادی در تغییر شکل های نسبتا کوچک در زمین اطراف وابسته است. این تقویت به تداوم شاتکریت افزایش می یابد.ترکیب آرماتور و شاتکریت زمانی که به جای سنگ به خاک اعمال می شود، نیلینگ خاک نامیده می شود.

یکی از اولین کاربردهای نیلینگ خاک سال ۱۹۷۲ در نزدیکی ورسای،  فرانسه برای عریض تر کردن راه آهن بود، که در آن از نیلینگ برای تثبیت خاک استفاده شد. از آنجا که این روش نسبت به سایر روش های معمول مقرون به صرفه تر بود، افزایش استفاده از نیلینگ خاک در فرانسه و سایر مناطق اروپا رواج یافت.

اولین برنامه تحقیقاتی گسترده در مورد نیلینگ خاک در آلمان از سال ۱۹۷۵ تا ۱۹۸۱ توسط شرکت ساختمانی bauer انجام شد. این تحقیقات شامل ارزیابی کامل دیوارهای آزمایشی با انواع پیکربندی ها و توسعه این روش ها برای به کارگیری در طراحی بود.

نحوه عملکرد تکنیک نیلینگ خاک

در این تکنیک حفاری یک گودال تا عمق یک تا یک و نیم متر صورت می پذیرد. نکته بسیار مهمی که در این عملکرد وجود دارد اینست که، خاک با عناصر ظریفی مانند میله های تقویت کننده که به عنوان میخ نامیده می شوند، تقویت می شود. این میله های تقویت کننده در حفره های از پیش سوراخ شده نصب می شوند و سپس پر و دوغاب می شوند.

علاوه بر این، میخ ها با شیب ۱۰ تا ۲۰ درجه به صورت عمود نصب می شوند. با ادامه گودبرداری و حفاری، شاتکریت، بتن و سایر مواد بتنی دیگر در مرحله حفاری برای دوغاب کردن فولاد یا میخ های تقویت کننده اعمال میشود.

و در نهایت پس از دوغاب و پر کردن سوراخ ها یک صفحه و مهره بر روی هر یک از میخ ها نصب می شود. تصویر زیر فرایند و چکونگی انجام این کار را نشان می دهد.

  هر نوع ساخت و سازی مزایا و معایب مربوط به خود دارد و نیلینگ خاک از این مسئله مستثنی نیست.

از نکات مثبت و مزایای نیلینگ می توان گفت:

حفظ طبیعی زمین شیبدار در مکان هایی را فراهم می آورد که دیوار های حائل بسیار پر هزینه، ناکارآمد و خطرناک هستند. همچنین، در حالیکه تجهیزات سنگین و متخصصان معتبر باید این کار را انجام دهند، نوع تجهیزات مورد نیاز می تواند به راحتی در اکثر مکان هایی که نیلینگ خاک بهترین گزینه است، جا شود.

این به این معناست که، کار را می توان بدون نیاز به آوردن تیم های تخصصی یا نیاز به انجام کارهای آماده سازی گران قیمت فقط به تناسب تجهیزات در منطقه محدوده ساخت و ساز انجام داد. بهتر از همه، معمولا می توان آن را همزمان با سایر جنبه های ساخت انجام داد، تا اینکه منتظر تکمیل کار دیگر باشیم.

البته اشکالاتی هم دارد:

کاری نیست که هر پیمانکاری بتواند برای آن پیشنهاد دهد. همچنین برای نقاطی که سطح آب بالایی دارند یا خاک نامناسبی دارند، مانند مکان هایی که انسجام خاک ضعیف و دانه های ریزی دارند، به سادگی امکان پذیر نیست.

حتی اگر در شرایطی که قرار است نیلینگ خاک فقط یک اصلاح موقت باشد، اگر خاک خیلی متخلخل یا بیش از حد منبسط باشد، نمی تواند گزینه مناسبی باشد. و از آنجایی که میخ ها در برابر خوردگی حساس هستند، اگر رطوبت در خاک زیاد باشد این روند سرعت می گیرد. به افراد ماهر و با تجربه نیاز دارد.

انواع روش های مختلف در نیلینگ خاک

نیلینگ تنها یک فرایند استاندارد نیست. در حالیکه این مفهوم همیشه شامل قرار دادن برخی از انواع میخ های فولادی در شیب و تزریق سیمان یا دوغاب کردن در محل مورد نظر است، بسته به نیازهای پروژه روش ها و مواد مختلفی وجود دارد.

برخی از انواع نیلینگ خاک عبارتند از:

• حفاری و دوغاب میله ها: در این روش سوراخ ها در دیوارها یا سطح شیب دار حفر می شوند. سپس میخ های فولادی را در سوراخ های از پیش کنده شده قرار می دهند. بعد از آن سوراخ ها با موادی مانند بتن دوغاب می شوند. دوغاب برای انتقال فشار از میله ها به زمین برای بهبود پایداری استفاده می کند. قطر میخ های به کار رفته از ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلی متر متغیر است.
• میله های کششی: یک عنصر تقویت کننده زمین مانند میله فولادی(تو خالی یا جامد) است که در خاک به کار رفته است.
• ضد خوردگی: برای ماندگاری طولانی میخ ها باید در برابر خوردگی مقاوم باشند. برای محافظت از میخ در برابر خوردگی آن را از یک پوشش اپوکسی با پیوند گالوانیزه محصور می کنند.
• روکش کاری: می توان آن را با شاتکریت انجام داد که شامل فازهای اولیه و نهایی بسته به دوره گودبرداری برای پایداری موقت و دائمی است.
• از دیگر اجزا می توان به پیچ ها، مهره ها، واشرها، صفحات یاتاقان اشاره کرد.

موارد استفاده نیلینگ خاک 

نیلینگ خاک یک گزینه ی اقتصادی برای تثبیت شیب های موجود در زمین و همچنین ساخت دیوارهای حائل از بالا به پایین است. در این فرایند برای تقویت خاک از میله های فولادی استفاده می شود که در خاک سوراخ شده وارد می شوند تا توده ای کامپوزیتی شبیه به دیوار گرانشی ایجاد کنند.

نیلینگ خاک نوعی گزینه ی محبوب برای برای جلوگیری از لغزش های پرهزینه و حتی مرگبار است، زیرا رانش زمین در برخی نقاط بسیار رایج است. سازمان بهداشت جهانی تخمین زده که درست از آغاز قرن بیست و یک رانش زمین نزدیک به پنج میلیون نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار داده است.

تنها در ایالات متحده، این حوادث سالانه ۲۵ تا ۵۰ نفر را می کشند و سالانه حدود ۳.۵ میلیارد دلار خسارت وارد می کنند. اما با وجود فرایند نیلینگ خاک و تکنیک های جدید روز به روز از اثرات مخرب این پدیده های طبیعی کاهش می یابد.

تفاوت دیوار حائل و نیلینگ خاک 

نیلینگ خاک یک فرایند از بالا به پایین است، بر خلاف دیوارهای حائل که از پایین شروع می شوند و در حین حفاری کار می کنند. نیلینگ خاک بسیار ارزان تر از ساخت دیوار حائل است زیرا به مواد کمتری برای ساخت و ساز نیاز دارد. همچنین نیلینگ خاک کارآمدتر از ساخت دیوار حائل است.

همچنین، دیوارهای حائل هزینه بر هستند زیرا هر دیوار بالاتر از ۱.۲۱۹ متر نیاز به تقویت دارد. اگر پروژه به یک دیوار تقویت شده نیاز دارد، ایده بهتری است که به سادگی شیب موجود را تقویت کرده و از تلاش اضافی و هزینه مازاد صرفه جویی کنیم.

اگر شیب مورد نظر در نزدیکی یک جاده باشد، نیلینگ نسبت به دیوار حائل، زمان کمتری برای ساخت نیاز دارد. یکی از مهمترین مزیتی که نیلینگ خاک نسبت به دیوارهای حائل سنتی دارد، سازگارتر بودن آن نسبت به گزینه های دیگر برای بهبود و تثبیت خاک است.

 نتیجه گیری

شیب هایی که فرایند نیلینگ خاک روی آنها انجام شده نسبت به شیب هایی که تحت این پروژه قرار نگرفته اند پایدارتر و تغییر شکل کمتری دارند و مطابق با بسیاری از پروژه های انجام شده، نیلینگ خاک استحکام و پایداری مناسبی را فراهم می آورد.

روش نیلینگ خاک نسبت به سایر روش های کلاسیک برای برای بهینه سازی، مهار کردن و جلوگیری کردن از ریزش خاک به صرفه تر و هزینه ها را تقریبا تا ۳۰ درصد کاهش می دهد.

اهمیت نیلینگ خاک را در پروژه های مهندسی عمران نمی توان انکار کرد، زیرا به مسائل مهم در تثبیت خاک، ساخت دیوار حائل و حفاری های زیرزمینی می پردازد. همچنین با پیشرفت علم و تجهیزات در حوزه ساخت و ساز، این فرایند پتانسیل پیشرفت بیشتر، رفع محدودیت ها و گسترش استفاده در شرایط مختلف زمین شناسی را دارد.

سوالات متداول

در این قسمت به برخی از سوالات که به طور متدوال ذهن کاربران را در مورد نیلینگ خاک درگیر نموده پاسخ می دهیم، همراه ما باشید.