نیلینگ و انکراژ

به طور کلي در حفاري­هاي بيش از 5/1 متر ديواره­هاي گود بايد حفاظت شوند مگر اينکه زمين داراي پايداري لازم باشد. از جمله پرکاربردترين روش­هاي حفاظت گودبرداري استفاده از دوخت خاک يا Nailing مي­باشد. اين روش مناسب­ترين و اقتصادي­ترين روش براي گودهاي عميق مي­باشد.

اين روش توسط مهندسين عمران مکزيکوسيتي در دهه 60 ابداع شد و از 1970 در اروپا متداول گشت. اين روش در خاک­هايي مناسب است که داراي پايداري موقتي بدون حفاظ بوده و سوراخ کردن آنها آسوده باشند. خاکي که بتواند در خاکبرداري به عمق 2 متر به مدت 1 تا 2 روز و با حفر سوراخ براي 4 ساعت بدون حفاظت پايدار بماند. از جمله خاک­هاي مناسب، خاک­هاي چسبنده سخت، خاک­هاي دانه­اي سيماني شده، خاک­هاي خوب دانه­بندي شده با چسبندگي حداقل 5 کيلوپاسکال در رطوبت مناسب، اکثر خاک­هاي رسوبي و سنگ هاي هوازده و… مي­باشند. کاربرد اين روش به تنهايي معمولا در گودهاي حداکثر 12 متر قابل استفاده مي­باشد.

در مقايسه با روش­هاي ديگر پايدارسازي مزاياي اين روش عبارتند از:

• فضاي کار مناسبي را در جلوي ديوار فراهم مي­آورد.
• به تجهيزات و ماشين آلات سبک نيازمند مي­باشد.
• در شرايط کارگاه انعطاف­پذير است.
• براي تقويت شيب­هاي طبيعي و حفاري­ها مي­تواند استفاده شود.
• رويه مورد نياز آن نازک­تر مي­باشد.
• با توجه به قرارگيري مهار در داخل خاک و تزريق دوغاب، مشخصات مکانيکي خاک در مجاورت گود بهبود يافته و همين امر نشست و تغييرشکل خاک پشت ديواره کاهش مي­يابد. اين موضوع به خصوص در مواردي که ساختماني در مجاورت گود وجود داشته باشد حائز اهميت است.

اما معايب اين روش به شرح زير مي باشد:

• نفوذ نيل فضاي زير زميني غير قابل استفاده­اي ايجاد مي­کند.
• عموماً داراي کرنش جانبي خاک بيشتر و ترک در سطح زمين مي­باشد.
• فروريزي سوراخ هنگام حفاري در مورد خاک­هاي دانه­اي معمول است.
• براي خاک­هاي دانه­اي و رسي نرم به علت زمان پايداري بدون حفاظ کم و خزش خاک مناسب نمي­باشد.

از ديگر پرکاربردترين روش­هاي حفاظت گودبرداري استفاده از انکراژ (Anchorage) مي­باشد که بر خلاف روش Nailingکه داراي عناصر passive است، از عناصر active تشکيل شده و با پيش کشيدگي استفاده مي­شود. اين روش به طور گسترده در ترکيب با sheet pile و soldier pile مورد استفاده قرار مي­گيرد. همچنين اين روش در ترکيب با روش Nailing نيز مورد استفاده قرار مي گيرد.انکر براي پايداري گودها به منظور کاهش تغييرشکل ساختمان­­هاي مجاور استفاده مي­گردد.

فرق انکر با نيل اين است که نيروي پيش تنيدگي به نيل اعمال نمي‌شود و حرکت توده خاک موجب ايجاد نيرو در نيل مي­گردد. همچنين در روش نيلينگ کل طول مهار با دوغاب در تماس است. ولي در انکر طولي از مهار با استفاده از غلاف پوشانده شده و با دوغاب در تماس نيست. به اين طول، طول آزاد گفته مي­شود. در انکر قبل از هر گونه حرکت توده، نيروي بزرگي وجود دارد که باعث کاهش تغييرشکل مي­گردد. انکرها به دو صورت مونوبار و نيز انکرهاي چند رشته­اي (مولتي استرند) استفاده مي­شود.

شکل 1-گود مهار شده به روش انکراژ

الف) روش اجرای عملیات:

مراحل اجرای عملیات نیلینگ و انکراژ به صورت شماتیک مطابق Error! Reference source not found. می­باشد. هر مرحله از عملیات به تفصیل در زیر شرح داده شده ­است :

• خاکبرداری مرحله­ای :

با توجه به عمق قرارگیری ردیف مهارها، خاکبرداری به صورت مرحله­ای به عمق 1.5 تا 3 متر و به صورت پانل­های 6 تا 9 متری انجام شده و رگلاژ دیواره­ها  به صورت دستی انجام می­شود. در صورت انکر بودن المان­ها، در صورت نیاز حفاری بلوک­های بتنی نیز در این مرحله انجام می­گیرد. در شکل  عملیات اجرایی این مرحله نشان داده شده­است.

شکل 2- خاکبرداری و رگلاژ دستی دیواره­ها

• حفاری گمانه ها جهت قرارگیری مهار:

مطابق نقشه­های اجرایی گمانه­ها با فواصل و زاویه مشخص نسبت به افق حفاری می­شوند. حفاری به دو صورت حفاری دورانی و حفاری ضربه­ای انجام می­شود. حفاری دورانی مناسب برای همه خاک ها اعم از ریزشی و غیر ریزشی می­باشد ولی حفاری ضربه­ای فقط در خاک­های غیرریزشی کاربرد دارد.

شکل 3- عملیات حفاری گمانه­ها  با دستگاه کیسینگ گذار-C6

 

• قرار دادن مهار در گمانه و تزریق آن:

قبل از قرار دادن مهارها در گمانه می­بایست مراحل آماده سازی انجام شود که شامل موارد زیر می­باشد:

• بافتن استرند
• نصب شلنگ تزریق دوغاب بر روی مهار
• نصب فاصله نگهدار بر روی مهار (به منظور قرارگیری مهار در وسط چاله و در فواصل 2 الی 3 متر در طول مهار)
• نصب غلاف در انکرها (به منظور جلوگیری از چسبندگی دوغاب و مهار در طول آزاد مهار)

پس از آماده سازی، مهار در گمانه جاگذاری شده و تزریق انجام می­شود. به منظور افزایش چسبندگی دوغاب و خاک بهتر است تزریق تحت فشار اجرا شود. بدین منظور باید سر گمانه پک شود. فشار تزریق معمولا بین 3 تا 10 بار می­یاشد.

شکل 4- نصب فاصله نگهدار بر روی انکر

• مش بندی و اجرای شاتکریت:

پس از جاگذاری و تزریق گمانه­ها، به منظور جلوگیری از هوازدگی سطح خاک، عملیات مش بندی و شاتکریت انجام می­شود. مش شبکه­ای از میلگردهای جوش شده است و اندازه چشمه آن 10 یا 15 سانتیمتر است. مش ها توسط میخ­های بلندی به دیواره متصل شده و سپس رویه شاتکریت به ضخامت 10 الی 15 سانتیمتر روی آن اجرا می­شود. میزان همپوشانی شبکه مش­ها 10 الی 15 سانتیمتر در نظر گرفته می­شود. در صورت وجود بلوک­های بتنی، آرماتوربندی بلوک بتنی نیز در این مرحله انجام می­شود.

شکل 5- نصب مش بر روی دیواره

شکل 6- اجرای عملیات شاتکریت

• نصب هد نیل یا هد انکر و کشش:

در نهایت هد نیل (شامل پلیت و مهره) و هد انکر (شامل پلیت، تولز و گوه و مشتقات آن) نصب شده و در صورت انکر بودن مهار 3 الی 7 روز پس از تزریق، عملیات کشش مهار انجام می شود.

شکل 7- عملیات کشش انکر

مبانی طراحی

براي تحليل و طراحي ديوارهاي ميخكوبي شده بايد دو شرايط حدي را در نظر بگيريم:

• مقاومت حالت حدي: در واقع حالت حدي مقاومت وقتي بدست مي­آيد كه يك يا دو مد گسيختگي تشخيص داده شود در طراحي ديوار ميخ­كوبي شده بايد اطمينان حاصل شود كه ديوار در برابر تمام مدهاي گسيختگي ايمن است.

مدهاي گسيختگي شامل موارد زير است که در آمده است:

• مد گسيختگي خارجي: در حالتي به وجود مي­آيد كه سطح پتانسيل گسيختگي در طول يا در پشت ميخ­ها به وجود آيد. در مد گسيختگي خارجي جرم خاك ميخ­كوبي شده به صورت يك بلوك رفتار مي­كند.
• مد گسيختگي داخلي
• مد گسيختگي رويه

شکل 8- مدهاي گسيختگي در ديوارهاي ميخکوبي شده

• حالت حدي بهره­برداري: اين حالت شامل حالت خرابي كل سيستم نيست بلكه بيشتر در رابطه با تجاوز نكردن تغيير شكل­ها از تغيير شكل مجاز است.

مسائل مهم ديگري كه شايد در مراحل طراحي مسئله ساز نباشد اما در مراحل اجرا مسئله ساز است. دو مورد از اين فاكتورها زهكشي خاك پشت ديوار و خوردگي مهار است. خوردگي يك مشکل طولاني مدت است كه بايد در مقاومت حالت حدي در نظر گرفته شود. خوردگي باعث مي­شود كه مقاومت كششي ميخ­ها كم شود و اين امر موجب تغيير شكل­هاي زياد شود و در يك مورد نهايي باعث خرابي سيستم شود.

شکل 9- مدلسازی سه بعدی با نرم افزار Plaxis3D دیواره گود به روش انکراژ-پروژه گودبرداری ساختمان بنیاد تعاون ودجا واقع در نوبنیاد