نقش رویه در رفتار شیب های تحت بارگذاری و عملکرد روش نیلینگ

1402-06-11

با توجه به افزایش روز افزون جمعیت، میزان تمایل به ساخت ساختمان با سرعت فزاینده ای در حال افزایش است. این امر سبب شده است تا پایدارسازی گود های عمیق به یکی از مهمترین مباحث در علم مهندسی عمران و البته مهندس ژئوتکنیک تبدیل شود چرا که نخستین مرحله اجرای ساختمان، گودبرداری اصولی خاک است. مشاهدات سال های اخیر و پیامدهای حاصل از گودبرداری غیر اصولی سبب شده است تا اهمیت مسئله پایدارسازی بر مردم بیش از پیش نمایان شود.
برای پایدارسازی گود روش های مختلفی وجود دارد. از جمله این روش ها می توان به روش های تاپ – دان، مهار متقابل، انکراژ، نیلینگ و سازه نگهبان خرپایی اشاره نمود. در این مقاله سعی شده است تا علاوه بر آشنایی با روش نیلینگ به نقش رویه (facing) در عملکرد نیلینگ اشاره شود.

نیلینگ یا میخکوبی یکی از روش های اقتصادی و البته کارآمد در پایدارسازی گودهای عمیق در محیط های شهری است. در این روش برای پایدارسازی دیواره گود ابتدا دیواره توسط یک رویه شاتکریت و یک لایه مش فولادی پوشش داده می شود و سپس گمانه هایی با قطر و زاویه مشخص در طول دیوار حفر می شود. در ادامه میلگرد رزوه شده در داخل گمانه قرار گرفته و دوغاب سیمان در داخل گمانه تزریق می شود. در پایان هد نیل و مهره نصب می شود. اساس کار این روش بدین صورت است که پس از وقوع تغییرشکل اندکی در زمین، نیل به کشش می افتد و مانع از ریزش دیواره می شود. به زبان ساده تر خاک موجود در محدوده دیواره را به خاک پشت می دوزد و تغییرشکل های دیواره را کاهش می دهد.

از مزایای روش نیلینگ می توان به موارد زیر اشاره نمود:

صرفه اقتصادی در گودهای عمیق
انعطاف پذیری بالا در اجرا، در پروژه های کوچک
نیاز به تجهیزات و مصالح کمتر در مقایسه با سایر روش ها
قابلیت انطباق با محدوده وسیعی از خاک ها
آزادی عمل بیشتر در محدوده گودبرداری
عدم تداخل با اجزای سازه اصلی
سرعت اجرایی مناسب

البته باید به این نکته اشاره نمود که قبل از انتخاب این روش برای پایدارسازی دیواره، کارفرمای پروژه موظف است تا از همسایگان ساختمان های مجاور برای حفاری در زیر ساختمان اجازه بگیرد. در صورت استفاده از این روش بدون اجازه، پروژه با مشکلات حقوقی متعددی مواجه می شود.

یکی از مواردی که همچنان در جوامع مختلف مورد بحث قرار می گیرد نقش رویه در عملکرد نیلینگ و کنترل تغییرشکل دیواره گود و یا خاکریز است. در این موضوع، آیین نامه جدید EN 14490:201 کاربرد سه نوع رویه را به صورت زیر بیان می کند.

رویه سخت (hard facing): رویه سخت در روش نیلینگ باید وظیفه تثبیت شیب بین میخ ها و پوسته را انجام دهد. بنابراین باید به گونه ای طراحی شود تا در برابر حداکثر نیروی ناپایدار کننده مقاوم باشد.

رویه انعطاف پذیر (flexible facing): نقش و وظیفه رویه انعطاف پذیر در روش نیلینگ (میخکوبی)، فراهم آوردن مهار در محدوده بین هد نیل ها در یک خاکریز طراحی می شود. از دیگر کاربردهای این رویه، جلوگیری از فرسایش خاک است.

رویه نرم (soft facing): این رویه تنها برای مقابله با فرسایش خاک مورد استفاده قرار می گیرد.

حتی اگر EN 14490:2010 نمونه هایی را برای سه نوع رویه گزارش کند، نشانه های دقیقی در مورد چگونگی ارزیابی عملکرد نیروهای اعمال شده توسط خاک بر روی سطح یا سختی رویه نیلینگ نمی توان ارائه داد.

به منظور رسیدن به درک بهتری از نقش رویه در عملکرد روش نیلینگ (میخکوبی)، در این مقاله از اطلاعات به دست آمده از یک مدلسازی فیزیکی 1g بر روی یک خاکریز ماسه ای پایدار شده به روش نیلینگ استفاده می شود.

شکل 1 نمای پرسپکتیو مدل g1 — شکل 1: نمای پرسپکتیو مدل g1

جزئیات مدلسازی فیزیکی

صفحه مدل 39.5 سانتی متر عرض و 40 سانتی متر ارتفاع دارد، با زاویه شیب دیوار 80 درجه مطابق با شکل 1 قرار گرفته است. خاک استفاده شده در این مدلسازی ماسه نسبتاً ریزدانه است. مشخصات این خاک در جدول 1 ارائه شده است.

جدول 1 مشخصات خاک استفاده شده در مدلسازی فیزیکی

شن و ماسه در لایه های همگن به شکل کیسون با روش رسوب گذاری در آب با تراکم نسبی حدود 85 درصد آماده شده است. در حین رسوب گذاری، کیسون با زاویه 20 درجه قرار می گیرد تا ماسه به طور یکنواخت در پشت رویه رسوب کند و نصب میخ را ساده کند. برای نصب نیل ها با فواصل افقی و قائم 10/20و 13/20 سانتی متر، رسوب گذاری به صورت موقت قطع شده است. در این مدل سازی از لوله های آلومینیومی با قطر خارجی 6 میلی متر با طول 32/5 سانتی متر استفاده شده است. برای مدلسازی دوغاب سیمان از یک لایه چسب با ضخامت 1 میلی متر بر روی جداره خارجی لوله استفاده شده است.

برای ارزیابی اینکه کدام سختی – یعنی محوری یا خمشی – بیشتر بر رفتار میخکوبی در حین گودبرداری و بارگذاری صفحه تأثیر می‌گذارد، شش آزمایش با انواع مختلف رویه انجام شده است. جدول 2 خواص هندسی و مکانیکی رویه های مختلف را به صورت خلاصه نشان می دهد.

جدول 2 مشخصات رویه های مدلسازی شده در بررسی نقش رویه در عملکرد نیلینگ — جدول 2 مشخصات رویه های استفاده شده در مدلسازی فیزیکی

چهار رویه که کل جبهه حفاری شده را پوشش می دادند: الف) صفحه پلی‌متیل متاکریلات به ضخامت 4 میلی‌متر (PMMA). ب) ورق برنجی به ضخامت 25/0 میلی متر (BRASS). ج) یک توری فولادی که توسط سیم مفتول های 1 میلی‌متری تشکیل شده و در فاصله 6 میلی‌متری به طور عمودی جوش داده شده است (MESH). د) توری فولادی که توسط سیم‌هایی با قطر 0/24 میلی‌متر، عمود بافته شده (NET) تشکیل شده است. سه تا از این رویه های پیوسته دارای سختی محوری با مرتبه بزرگی یکسان هستند، اما سختی خمشی از بالا به پایین در جدول فوق کاهش می یابد در حالی که چهارمی هم از نظر محوری و هم از نظر خمشی بسیار تغییر شکل پذیر است.

پس از راه اندازی کامل مدل ها، آنها در سه مرحله به سوی گسیختگی سوق داده می شوند: 1) اعمال بار یکنواخت 24 کیلو پاسکال بر روی صفحه. 2) برداشتن یکی یکی از چهار بلوک چوبی، شبیه سازی حفاری خاک جلوی دیواره 3) اعمال بار یکنواخت فزاینده روی صفحه تا گسیختگی.

نتایج

از نتایج به دست آمده از این تحقیق می توان به موارد فوق اشاره نمود:

1) از نتایج این تحقیق پیرامون نقش رویه در عملکرد نیلیلنگ می توان مشاهده کرد که هم سختی خمشی و هم سختی محوری بر عملکرد سیستم نیلینگ چه در هنگام حفاری و چه در هنگام ریزش تأثیر می گذارد.

2) اگر رویه پیوستگی نداشته باشد، سختی خمشی آن می تواند از تغییر شکل خاک جلوی دیواره در حین حفاری جلوگیری کند، بنابراین بسیج شدگی تنش برشی در امتداد میخ ها را محدود می کند.

3) اگر رویه به صورت خمشی تغییر شکل پذیری خوبی داشته باشد اما تغییرشکل محوری کمی داشته باشد، جابجایی های افقی خاک همچنان قابل کنترل است. با این حال، در پایان حفاری، سطح ایمنی سیستم از منظر پایداری کلی همچنان بالا و قابل قبول می باشد.

منبع :

Sanvitale, N., Simonini, P., Bisson, A., & Cola, S. (2013). Role of the facing on the behaviour of soil-nailed slopes under surcharge loading. Department of Civil, Environmental and Architectural Engineering–University of Padova–Italy.

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید :