با توسعه روزافزون جوامع و رشد صنعت ساخت و ساز، علم معماری و مهندسی عمران نیز تحولات چشمگیری را تجربه کرده است. یکی از جنبه‌های مهم در پروژه‌های ساختمانی، گودبرداری و پایدارسازی گودها است. برای این منظور، روش‌های متعددی به کار گرفته می‌شوند که هر کدام به صورت مجزا یا ترکیبی قابل استفاده هستند. این روش‌ها شامل سپرکوبی، سازه نگهبان خرپایی، اجرای شمع، ساخت سازه از بالا به پایین، مهار فشاری، نیلینگ (میخ‌کوبی) و انکراژ (مهار کوبی) می‌باشند. در میان این روش‌ها، نیلینگ و انکراژ به عنوان دو روش رایج در مهندسی عمران، به‌ویژه برای پایدارسازی خاک و جلوگیری از ریزش و رانش آن شناخته می‌شوند. هر دو از میلگرد یا کابل‌های فولادی برای تقویت و مسلح‌سازی خاک استفاده می‌کنند، اما تفاوت اصلی آن‌ها در شیوه اجرا و عملکرد است. پیشرفت‌های چشمگیر صنعت ساختمان‌سازی، نیاز به استفاده از این روش‌های نوین را دوچندان کرده و بهره‌گیری صحیح از آن‌ها می‌تواند امنیت و کیفیت ساخت و سازها را به طور قابل‌توجهی افزایش دهد. در این مقاله به صورت کامل به بررسی این موضوع می‌پردازیم با مهد فولاد همراه باشید.

نیلینگ چیست؟

نیلینگ (Soil Nailing) یا میخ‌کوبی خاک، یکی از روش‌های رایج برای پایدارسازی گودها و شیب‌ها در پروژه‌های عمرانی است. در این روش، میلگردهای فولادی با قطر و طول مناسب در داخل خاک قرار گرفته و سپس با تزریق دوغاب سیمان، فضای خالی بین میلگرد و خاک پر می‌شود. این فرآیند باعث ایجاد شبکه‌ای مسلح در خاک می‌شود که به پایداری و استحکام دیواره‌ها کمک می‌کند.

عملیات نیلینگ معمولاً با حفر سوراخ‌هایی به عمق 1 تا 2 متر آغاز می‌شود. پس از آن، میلگردهای فولادی مقاوم در برابر خوردگی، که ممکن است از جنس استنلس استیل، فولاد یا الیاف شیشه‌ای باشند، در داخل این سوراخ‌ها نصب می‌شوند. پس از نصب میلگردها، دوغاب سیمان به داخل سوراخ‌ها تزریق می‌شود تا هم میلگردها را ثابت کند و هم فضای خالی پر شود. در نهایت، یک لایه شاتکریت (بتن پاششی) بر روی دیواره خاکی اعمال می‌شود تا پایداری نهایی را فراهم کند.

هدف اصلی نیلینگ، جلوگیری از رانش و ریزش خاک در پروژه‌های گودبرداری و ساخت و ساز است. این روش که اولین بار در دهه 1960 در استرالیا برای پایدارسازی یک تونل به‌کار گرفته شد، به سرعت در سراسر جهان از جمله ایران مورد استفاده قرار گرفت.

کاربردهای نیلینگ شامل موارد زیر است

• گودبرداری در کنار سازه‌های موجود
• تقویت و مقاوم‌سازی سازه‌های نگهبان قدیمی
• پایدارسازی ترانشه‌ها در کنار راه‌ها و خطوط راه‌آهن

این روش یکی از کارآمدترین راه‌حل‌ها برای پروژه‌های عمرانی است که نیاز به پایداری طولانی‌مدت و ایمنی در برابر رانش و ریزش خاک دارند.

مزایای نیلینگ

1. مقرون‌به‌صرفه بودن: نیلینگ یکی از اقتصادی‌ترین روش‌ها برای پایدارسازی گود است و به دلیل مصرف کم مصالح، هزینه‌های پروژه را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.
2. سرعت اجرا: این روش به دلیل سادگی تجهیزات و مراحل اجرایی، به سرعت قابل انجام است و برای پروژه‌هایی با محدودیت زمانی گزینه مناسبی است.
3. استفاده بهینه از فضا: نیلینگ به فضای کمتری نسبت به بسیاری از روش‌های پایدارسازی نیاز دارد و به همین دلیل عبور و مرور وسایل و تجهیزات در محل پروژه به راحتی انجام می‌شود.

معایب نیلینگ

1. محدودیت در خاک‌های خاص: نیلینگ در خاک‌های بسیار سست یا بیش از حد سخت قابلیت اجرایی محدودی دارد و برای این نوع خاک‌ها به روش‌های پایدارسازی دیگری نیاز است.
2. محدودیت در مناطق با آب‌های زیرزمینی: در مناطقی که سطح آب زیرزمینی بالا است، نیلینگ باید با احتیاط و رعایت استانداردهای خاص انجام شود تا از نشت و جابجایی آب جلوگیری شود.
3. ایجاد لرزش: یکی از معایب این روش، احتمال ایجاد لرزش در زمین حین حفاری و نصب میلگردها است که ممکن است بر روی سازه‌های مجاور تأثیرگذار باشد.

انکراژ چیست؟

انکراژ (Anchorage) یا مهار کششی، یکی از روش‌های پایدارسازی گودها و تقویت خاک است که در پروژه‌های عمرانی به کار می‌رود. در این روش، میلگردها یا کابل‌های فولادی به داخل زمین یا سازه‌های مجاور تزریق شده و سپس با اعمال نیروی کششی توسط جک هیدرولیکی، در خاک یا سازه قفل می‌شوند. هدف این فرآیند، ایجاد پایداری و جلوگیری از رانش و جابجایی خاک است. انکراژ به‌طور گسترده‌ای برای تقویت سازه‌های نگهبان، دیواره‌های حائل، و فونداسیون‌ها استفاده می‌شود.

روش انکراژ شباهت‌هایی با نیلینگ دارد اما در این تکنیک نیازی به تزریق دوغاب سیمانی نیست. به جای آن، با استفاده از نیروی کششی و اعمال فشار، بولت‌ها یا استرندهای فولادی (کابل‌های فولادی با مقاومت بالا) کشیده می‌شوند تا تنش کششی درون آن‌ها ایجاد شود. این تنش باعث قفل شدن میلگردها یا کابل‌ها در خاک شده و به پایدارسازی نهایی کمک می‌کند. در پایان، با بستن مهره‌ها، سیستم تثبیت کامل می‌شود.

تفاوت اصلی انکراژ با نیلینگ در نحوه اتصال و عملکرد آن است. در حالی که در نیلینگ، میلگردها به صورت یکپارچه در خاک تثبیت می‌شوند، در انکراژ، دو لایه خاک با مقاومت متفاوت به یکدیگر متصل می‌شوند تا از رانش لایه‌های نرم‌تر جلوگیری شود. این روش به‌ویژه برای پروژه‌هایی با بودجه محدود بسیار مقرون‌به‌صرفه است و می‌تواند به تقویت قابل‌توجه سازه‌ها کمک کند.

کاربردهای انکراژ شامل

• پایدارسازی گودهای عمیق
• تقویت دیوارهای حائل
• مقاوم‌سازی فونداسیون‌ها و سازه‌های نگهبان

مزایای انکراژ

1. ایمنی بالا: یکی از بزرگترین مزیت‌های روش انکراژ، ایجاد ایمنی فوق‌العاده برای سازه است. این روش به دلیل استفاده از انکرهای قوی که قابلیت کشیده شدن دارند، تضمین می‌کند که نیروهای رانش و کشش به خوبی مهار شوند.
2. مقاومت در برابر رانش و کشش خاک: با اعمال فشار و تثبیت انکرها، خاک در برابر رانش و نیروهای کششی مقاوم می‌شود و از جابجایی لایه‌های خاک جلوگیری می‌کند.
3. کنترل تغییرات: انکراژ به شما امکان می‌دهد که تغییرات لازم را به آسانی در پروژه اعمال کنید. این روش به دلیل استفاده از میل‌مهارها و قابلیت پیش‌تنیدگی، کنترل بهتری بر تغییرات مکانیکی خاک فراهم می‌آورد.

معایب انکراژ

1. هزینه بالا: روش انکراژ به دلیل استفاده از تجهیزات پیشرفته و مصالح تخصصی، نسبت به بسیاری از روش‌های دیگر گران‌تر است. هزینه‌های بالای مصالح، تجهیزات و نیروی کار حرفه‌ای، از معایب اصلی این روش به شمار می‌آید.
2. نیاز به نیروی کار متخصص: اجرای انکراژ نیازمند تخصص و نیروی کار مجرب و آموزش‌دیده است. در صورتی که این روش به‌درستی توسط نیروهای غیرحرفه‌ای اجرا نشود، می‌تواند در آینده مشکلات و خطرات جبران‌ناپذیری به بار بیاورد.
3. زمان‌بر بودن: انکراژ به دلیل فرآیند مرحله‌به‌مرحله‌ای که دارد، ممکن است زمان بیشتری نسبت به سایر روش‌ها نیاز داشته باشد. این نکته در پروژه‌هایی که نیاز به سرعت بالا دارند، باید مورد توجه قرار گیرد.

تفاوت نیلینگ و انکراژ

روش‌های نیلینگ و انکراژ، هر دو از متدهای رایج در پایدارسازی گودها و شیب‌های خاکی هستند، اما تفاوت‌های قابل‌توجهی در اجرا، عملکرد، تجهیزات و هزینه‌ها دارند. این تفاوت‌ها در انتخاب روش مناسب برای هر پروژه نقش کلیدی ایفا می‌کنند. در ادامه به بررسی دقیق‌تر این تفاوت‌ها می‌پردازیم.

تفاوت در تجهیزات و مصالح

نیلینگ به مصالح و تجهیزات کمتری نسبت به انکراژ نیاز دارد. در نیلینگ از میلگردهای عاج‌دار با ضخامت ۲۵ تا ۴۰ میلی‌متر استفاده می‌شود که پس از نصب در چاله‌های حفاری شده، با گروت پر می‌شوند تا پیوستگی لازم میان خاک و میلگرد ایجاد شود. در مقابل، انکراژ از میل مهارهای با مقاومت بالا یا کابل‌های مهار با تنش تسلیم حدود ۱۸۰۰ مگاپاسکال استفاده می‌کند که به مراتب از فولادهای معمولی قوی‌تر هستند (۶ تا ۸ برابر).

تفاوت در اجرا

نیلینگ به روش مقاوم یا غیرفعال (Passive) اجرا می‌شود. در این روش، میلگردها پس از حفر چاله‌ها نصب می‌شوند و تا زمانی که تغییر شکل قابل توجهی در خاک رخ ندهد، نیروی چندانی به میلگردها وارد نمی‌شود. اما در روش انکراژ، میل مهارها به‌صورت فعال (Active) عمل می‌کنند؛ به این معنا که پس از نصب، با اعمال نیروی پیش‌تنیدگی توسط جک هیدرولیکی، میلگردها به طور فعال وارد عمل می‌شوند. این ویژگی باعث می‌شود که انکراژ از همان ابتدای کار به مقابله با نیروهای رانش و ریزش خاک بپردازد و از حرکت لایه‌های نرم‌تر جلوگیری کند.

تفاوت در عملکرد

نیلینگ بیشتر برای پروژه‌هایی مناسب است که محدوده کوچک‌تری از خاک نیاز به پایدارسازی دارد. این روش به علت نیاز کمتر به مصالح و تجهیزات، فضای بیشتری برای عبور و مرور و حمل وسایل فراهم می‌کند و هزینه‌های اجرایی کمتری نسبت به انکراژ دارد. با این حال، قدرت و توانایی انکراژ در مهار نیروی رانش و ریزش خاک به مراتب بیشتر است و برای پروژه‌های بزرگ‌تر و حساس‌تر که نیاز به تقویت گسترده‌تر دارند، مناسب‌تر است.

تفاوت در سرعت اجرا

نیلینگ به دلیل سادگی در تجهیزات و مراحل اجرا، سرعت بیشتری دارد و می‌تواند در زمان کوتاه‌تری انجام شود. این ویژگی نیلینگ را به گزینه‌ای جذاب برای پروژه‌هایی با محدودیت زمانی تبدیل کرده است. اما انکراژ با وجود زمان بیشتری که برای اجرا نیاز دارد، به‌ویژه به دلیل اعمال نیروی پیش‌تنیدگی، از نظر پایداری و قدرت تثبیت برتری دارد.

سخن پایانی

انتخاب روش مناسب برای پایدارسازی گود، چه نیلینگ و چه انکراژ، به دقت در بررسی شرایط خاک، محدودیت‌های پروژه، و نیازهای سازه بستگی دارد. هر کدام از این روش‌ها دارای مزایا و معایبی هستند که باید با توجه به بودجه، زمان، و میزان تخصص نیروی کار به دقت مورد ارزیابی قرار گیرند. در پروژه‌های حساس و پیچیده، مشاوره با متخصصان حرفه‌ای و استفاده از تکنولوژی‌های نوین می‌تواند تضمین‌کننده ایمنی و موفقیت پروژه باشد.