نیلینگ چیست؟ بررسی مزایا، معایب و قابلیت‌های اساسی

نیلینگ یا میخکوبی یکی از روش‌های مرسوم جهت پایدارسازی دیواره‌ها و جلوگیری از ریزش خاک در گودبرداری پروژه‌های عمرانی است. در این روش، خاک اطراف گود به وسیله میلگردهای فولادی (نیل) مسلح شده و استحکام آن تا حد زیادی افزایش می‌یابد. عملیات نیلینگ در بسیاری از پروژه‌های عمرانی یا زیرساختی و ساختمان‌های قدیمی در حال تخریب، به عنوان سازه نگهبان مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه این مقاله از آهن صد، با مراحل اجرای نیلینگ، کاربردها، آئین‌نامه‌ها، مزایا و معایب آن بطور کامل آشنا خواهید شد.

نیلینگ یا میخکوبی چیست؟

نیلینگ (Nailing) در حقیقت فرآیندی است که موجب تثبیت خاک و مقاوم‌سازی آن در برابر ریزش یا شکستگی می‌شود؛ این روش از سوی اغلب مهندسان عمران به عنوان یک راه حل کارآمد برای حفظ و قوام شیب‌ها یا دیوارهای سازه توصیه می‌شود. همچنین، نیلینگ در مقایسه با روش‌های مقاوم‌سازی سنتی مانند شمع‌کوبی، سپرکوبی، انکراژ، خرپایی و یا دیوار دیافراگمی، مطمئن‌‌تر بوده و صرفه اقتصادی بیشتری دارد؛ به همین جهت استفاده از آن در اغلب پروژه‌های ساختمان‌سازی کشور رایج است. 

تاریخچه و پیشینه نیلینگ

روش نیلینگ اوایل دهه 1960 در کشور ایتالیا توسط مهندسان اتریشی ابداع شد؛ این مهندسان به دنبال راهکاری برای تثبیت دیوار‌ه‌های یک تونل جاده‌ای بودند که برای اولین بار میخ‌های فولادی را امتحان کردند؛ بعدها که این روش در اروپا بطور گسترده رواج یافت، میلگردها جایگزین میخ‌ فولادی شدند. روش نیلینگ در طول سال‌های گذشته، داخل کشور ایران نیز توسعه یافت و امروزه در بسیاری از پروژه‌های عمرانی و ساختمانی اجرا می‌شود.

اجزای اصلی سیستم میخکوبی یا نیلینگ

سیستم میخکوبی یا نیلینگ، از اجزای مختلفی تشکیل شده که هر کدام نقش جداگانه‌ای در فرآیند اجرا ایفا می‌کنند. اصلی‌ترین بخش‌های سیستم نیلینگ خاک، شامل موارد زیر است:

• تجهیزات حفاری
• میخ‌ها یا میلگرد‌های فولادی
• بتن یا گروت سیمانی
• صفحات و مهره‌ها

برای نیلینگ دیوارهای خاکی یا بتنی، ابتدا به تجهیزات حفاری نیاز است که بتوانند با کمترین آسیب‌رسانی، جایگاه نیل (Nail) را سوراخ کنند. این تجهیزات بسته به ابعاد و سختی پروژه، ممکن است بصورت دستی یا ماشینی مورد استفاده قرار بگیرند. بخش مهم دیگر، میخ‌ها یا میلگرد‌های فولادی است که باید از کیفیت و استحکام مناسب برخوردار باشند تا مقاومت کششی خاک را افزایش دهند. در فرآیند نیلینگ برای تثبیت میخ یا میلگرد، از صفحات و مهره‌های فولادی استفاده می‌شود تا در شرایطی مانند زلزله یا به مرور زمان، از نشست خاک جلوگیری کند. علاوه بر این، در پروژه‌های گودبرداری و ساخت تونل، به جای خاک از بتن یا گروت سیمانی جهت پایدارسازی نیلینگ استفاده می‌شود؛ در این موارد، باید ملات سیمانی با کیفیت بالا تهیه شده و به کمک تجهیزات خاص، داخل دیواره تزریق گردد.

مراحل اجرای نیلینگ یا میخ کوبی خاک: گام به گام

فرآیند اجرای نیلینگ یا میخکوبی خاک، نسبتاً ساده‌ است اما به کنترل و نظارت بسیار دقیق نیاز دارد. از آنجا که این عملیات، در بلند مدت تأثیر مستقیم روی استحکام پروژه‌های عمرانی می‌گذارد، لازم است محاسبات و مراحل اجرای آن تحت نظارت مهندسان سازه انجام شود. در ادامه، تمامی مراحل از ابتدا تا انتهای فرآیند نیلینگ در پروژه‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

1. حفاری دیواره: اولین مرحله نیلینگ، حفاری و سوراخ کردن دیواره‌های گود یا تونل است که باید با دقت و حساسیت زیادی انجام شود. مجریان پروژه‌های ساختمانی با استفاده از ماشین‌آلات حفاری، چندین چاهک‌ افقی یا شیب‌دار با فاصله‌های یکسان روی دیوار گود ایجاد می‌کنند تا برای جایگذاری میلگردها آماده شود. میزان قطر و عمق این چاهک‌ها، به نوع خاک و ارتفاع دیوار بستگی دارد.
2. نصب میلگرد: در مرحله بعد، میلگردها به‌صورت منظم و به موازات هم درون سوراخ‌های دیوار قرار می‌گیرند. در عملیات نیلینگ، معمولاً میلگردهای A3 با ضخامت ۲۰ الی ۴۰ میلی‌متر به کار برده می‌شوند، اما بسته به شرایط سازه می‌توان از دیگر میلگردها و حتی میخ‌های فولادی نیز استفاده کرد. میلگردهایی که برای نیلینگ خاک به کار گرفته می‌‌شوند، باید از کیفیت بالایی برخوردار باشند تا دچار شکستگی نشوند. برای بررسی برندهای مختلف و اطلاع از جدیدترین قیمت میلگرد، می‌توانید به صفحه آن سایت آهن صد مراجعه کنید.
3. تزریق گروت یا شاتکریت: بعد از نصب میلگرد درون خاک، نوبت به تزریق گروت سیمانی یا دوغاب می‌رسد. این کار با هدف پوشش خاک و جلوگیری از تکان خوردن میلگرد انجام می‌شود؛ هرچه مقاومت و سختی گروت بیشتر باشد، احتمال تخریب دیوار کاهش می‌یابد. همچنین در این مرحله، ممکن است نیاز به اضافه کردن یک لایه مش وجود داشته باشد؛ به طوری که چندین میلگرد در حالت عرضی و طولی روی سطح دیوار قرار می‌گیرند تا داخل آن‌ها شاتکریت یا بتن‌پاشی انجام شود.
4. نصب صفحات و مهره‌ها: زمانی که میلگرد و خاک با گروت سیمانی پوشانده شدند، سر نیل‌ها باید توسط مهره و صفحه فولادی تثبیت شوند. نصب این قطعات در انتهای میلگرد یا میخ‌،      تا حد زیادی از تکان خوردن یا فرو رفت آن‌ها در خاک جلوگیری می‌کند.

کاربردهای رایج نیلینگ در پروژه‌ها

نیلینگ یا میخکوبی به عنوان یک روش مدرن و بسیار مؤثر، در اکثر پروژه‌های عمرانی و زیرساختی اجرا می‌شود. از گودبرداری‌های ساختمانی در مناطق سست و آسیب‌پذیر گرفته تا پروژه‌های راه‌سازی و جاده‌سازی؛ این روش برای پایدارسازی شیب‌های سنگی و خاکی در جاده‌ها و کوهستان‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما یکی اصلی‌ترین کاربردهای نیلینگ، در ساخت بزرگراه‌ یا تونل‌های شهری و جاده‌ای است که جهت افزایش استحکام دیوار اجرا می‌شود. این روش علاوه بر دیوار، در صورت نیاز روی سقف تونل‌ها نیز قابل اجراست.

مزایای میخکوبی خاک نسبت به روش‌های سنتی

از دلایل گستردگی کاربرد نیلینگ در پروژه‌های عمرانی، مزیت‌های متعدد آن در مقایسه با روش‌های سنتی است. عملیات نیلینگ یا میخکوبی خاک، هزینه کمتری نسبت به دیگر روش‌ها دارد و حتی برای پروژه‌های کوچک نیز قابل اجراست؛ چرا که در گودبرداری‌ها معمولاً فضای کمتری را اشغال می‌کند. فرآیند نیلینگ خاک، پیچیدگی خاصی ندارد و با سرعت بالا می‌توان آن را در موقعیت‌های مختلف اجرا کرد. از آنجا که این روش به راحتی قابل انجام است، ساختمان‌سازان در برخی موارد بدون مشورت با مهندس پروژه آن را اجرا می‌کنند؛ که البته ممکن است برای سازه مشکلاتی ایجاد کند.

معایب و محدودیت‌های نیلینگ

اما روش نیلینگ، محدودیت‌ها و معایبی هم دارد که لازم است در برخی پروژه‌ها مورد توجه قرار بگیرند. نیلینگ در خاک‌های بسیار نرم یا آبرفتی به هیچ وجه قابل اجرا نیست و در مدت کوتاهی تأثیر خود را از دست می‌دهد؛ به همین دلیل، این روش تا حد زیادی به شرایط زمین‌شناسی پروژه وابسته است. فرآیند نیلینگ، هنگام محاسبات و اجرا، به کنترل و نظارتی دقیق نیاز دارد؛ چرا که بروز خطا در بخش‌های حفاری یا تزریق بتن، ممکن است غیر قابل جبران باشد. علاوه بر این‌ها، در صورت عدم حفاظت از سطح دیوار یا خاک نیلینگ شده، احتمال آسیب و تخریب آن جدی است.

استانداردها و آیین‌نامه‌های مربوط به نیلینگ در ایران و جهان

فرآیند نیلینگ در ایران و جهان با روشی یکسان اجرا می‌شود اما برخی از قسمت‌های آن وابسته به مقررات و استانداردهای هر کشور است. یکی از مهم‌ترین مقررات در رابطه با نیلینگ خاک، آئین‌نامه‌ آمریکایی FHWA است که امروزه در بسیاری از نقاط جهان و حتی ایران نیز اجرا می‌شود. البته در خود ایران، وزارت راه و شهرسازی دستورالعمل‌های زیادی پیرامون میخکوبی خاک تعیین کرده است. این نهاد دولتی، همچنین مجریان پروژه‌های ساختمانی را مکلف نموده از مهندس ژئوتکنیک برای نظارت بر طراحی و اجرای نیلینگ کمک بگیرند. موارد زیر برخی از مهم‌ترین بندهای موجود در آئین‌نامه‌‌ وزارت راه هستند: 

• تعیین نوع خاک و خواص مکانیکی آن (مقاومت برشی، چسبندگی، وزن مخصوص و غیره)
• محاسبه نیروهای وارده بر میخ‌ها و دیواره نیلینگ (نیروی وزن خاک، آب، بارهای اضافی و غیره)
• انتخاب قطر، طول و آرایش میخ‌ یا میلگرد (نیل‌ها) و کنترل کیفیت مصالح
• تعیین فواصل و زاویه میخ‌ها نسبت به افق
• طراحی پوشش نهایی (شاتکریت یا سایر روش‌ها) و انجام آزمایش‌های کنترل کیفی
• تزریق دوغاب سیمان در گمانه‌ها جهت انتقال نیرو و جلوگیری از خوردگی
• انجام آزمایش‌های خاک‌شناسی قبل از اجرا و نظارت دقیق بر مراحل اجرا 

هزینه اجرای نیلینگ (با عوامل مؤثر)

اجرای نیلینگ در بسیاری از پروژه‌ها امکان‌پذیر است اما همه ساختمان‌سازان قادر به تأمین هزینه‌های آن نیستند؛ به‌ویژه پروژه‌های در معرض آسیب که نیازمند حجم زیاد گروت سیمانی هستند. بطور کلی هزینه اجرای نیلینگ به عوامل مختلفی مانند ارتفاع گود، نوع خاک، عمق حفاری، تعداد نیل‌ها، مصالح مورد استفاده و موقعیت جغرافیایی پروژه بستگی دارد. برخی از شرکت‌های مهندسی، این عملیات را با تجهیزات پیشرفته و مصالح با کیفیت، برای پروژه‌های دیگر اجرا می‌کنند؛ قیمت‌گذاری آن‌ها نیز به ازای هر متر طول نیلینگ یا هر متر مربع سازه تعیین می‌شود. اما برون‌سپاری نیلینگ در پروژه، هزینه‌ کار را بطور قابل توجهی افزایش خواهد داد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

نیلینگ یا میخکوبی یکی از روش‌های اصولی جهت افزایش مقاومت و پایدارسازی خاک یا دیوار سازه‌های عمرانی است. این روش معمولاً در گودبرداری ساختمان‌ها، شیب‌های جاده‌ای، بزرگراه‌های شهری و تونل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ چرا که تا حد زیادی از ریزش خاک یا دیوار جلوگیری کرده و نسبت به دیگر روش‌های سنتی، مقرون به صرفه است. علی‌رغم ساده بودن فرآیند نیلینگ، تمام مراحل آن از طراحی و محاسبات تا اجرا، باید تحت نظارت مهندسان پروژه انجام شود.

پرسش‌های متداول درباره نیلینگ: