حفاری نیلینگ چیست ؟(میخکوبی)+دستگاه های ویژه نیلینگ

نیلینگ (Nailing) یا اصطلاحا میخکوبی، از جمله روش‌هایی است که می‌توان به عنوان یک سازه نگهدارنده به منظور جلوگیری از ریزش دیواره در محل گود برداری از آن استفاده نمود. روش‌های مختلف و متنوعی برای مهارکردن دیواره ی گود برداری وجود دارد. از جمله این روش‌ها، می‌توان به انکراژ، اجرای شمع، سپرکوبی، سازه نگهبان خرپایی و … اشاره کرد.

روش نیلینگ، بسیار مشابه روش مهارسازی انکراژ می‌باشد. روش انکراژ از دیگر روش‌های پایدارسازی گود برداری و شیب ‌ها در عملیات عمرانی است. با اجرای روش انکراژ یا روش مهارکوبی توان و مقاومت خاک بسیار افزایش می‌یابد. در رو‌ مهارکوبی یا انکراژ وهمچنین سیستم نیلینگ، از یک وسیله فولادی استفاده می‌‌شود که عموما میلگرد و یا استرند است. در این روش، علاوه بر سایر مراحل پایدارسازی، یک مرحله به نام مرحله اعمال نیرو، که نیروی پس تنیدگی نام دارد نیز اعمال می‌شود.

مراحل طراحی سیستم نیلینگ

در مرحله اول لازم است پارامترها و ملاحظات اولیه در پروژه مورد نظر لحاظ گردد و موقعیت سنجی کامل از محل مورد نظر داشته باشیم. سپس در مرحله دوم به کمک محاسبات و جداول ساده شده طراحی اولیه صورت می‌گیرد. از پارامترهای مهم وقابل توجه در این مرحله، توجه به مقاومت اتصال میخ‌ها، میزان چسبندگی بین دوغاب و خاک ویا همان قدرت پیوند، طول میخ‌ها وفاصله آن‌ها از یکدیگر می‌باشد. دست یابی به این اطلاعات در مرحله دوم به کمک آزمایشات کشش نهایی (Bond Ultimate Strength) وکارایی میخ‌ها (Test Sacrificial /Pullout ) در طول اجرا میسر وامکان پذیر می‌باشد؛ بنابراین در اولین مقطع خاکبرداری و نیلینگ، نیاز به انجام آزمایش کشش میخ داریم.

 بهتر است مرحله دوغاب ریزی حداکثر به فاصله دوساعت از عملیات حفاری چاله انجام شود. همچنین توصیه می‌گردد آزمایش out pull حداکثر پس ازدو تا چهار روز از زمان دوغاب ریزي در پروژه انجام شود تا میزان صحت وسقم فرضیات چسبندگی دوغاب و خاك مشخص شده ودر محاسبات و پارامترها صحت سنجی و بازنگري انجام شود. از مراحل اساسی در این وهله، طراحی میخ‌ها می‌باشد. عموما میخ‌ها مقاومتی به اندازه 420 تا 520 مگاپاسکال را دارا می‌باشند. میخ‌هاي آجدار مارپیچی براي کاربردهاي مختلفی در قطرهای 25،32،36 و 42 میلیمتري و طول حداکثر 18 متر وجود دارند. لازم به ذکر است می‌توان به همراه میخ‌ها در هنگام نصب از متمرکز کننده‌ها که معمولا از جنس PVC هستند؛ در امتداد طول میخ استفاده کرد تا پوشانندگی حداقل ضخامت دوغاب را در اطراف میخ تامین کند.

دیواره نیلینگ

مقایسه سیستم نیلینگ و روش انکراژ

همان ‌طور که ذکر گردید سیستم‌ های نیلینگ یا میخکوبی و روش انکراژ و یا مهارکوبی هر دو از روش‌‌های بسیار رایج در بین روش‌های پایدار سازی در عملیات گودبرداری هستند. علی ‌رغم شباهت‌های فراوانی که این دو روش با هم دارند، تفاوت‌هایی نیز در میان آن‌ها مشهود است. در ادامه به ذکر این تفاوت‌ها می‌پردازیم.

پیشنهاد مشاهده: خرید دستگاه کرگیری

عموما سیستم نیلینگ در عملیات گود برداری، نیازمند تجهیزات، امکانات و مصالح کمتری در مقایسه با روش انکراژ یا مهارکوبی می‌باشد که این امر موجب می‌گردد این روش به عنوان یک سیستم با صرفه اقتصادی بالا شناخته شود. علاوه بر آن، مراحل پایدارسازی عملیات گودبرداری بسیار سریع‌تر و آسان‌تر از انکراژ، قابل انجام است. همچنین در سیستم نیلینگ، قسمت کمتری از خاک به حالت مسطح درمی‌آید. در روش میخکوبی و یا نیلینگ محیط گسترده‌تری برای حمل‌ونقل تجهیزات فراهم می‌شود و این امر، یک ویژگی مثبت جهت رفت و آمد در حین عملیات گود برداری محسوب می‌شود.

از دیگر تفاوت‌های سیستم انکراژ با روش نیلینگ، این است که میلگردها در روش انکراژ در مراحل واپسین، تحت نیروی پس تنیدگی قرار می‌گیرند که این امر موجب می‌شود تا این روش از قدرت بیشتری در مهار نیروهای رانشی و ریزشی زمین مورد نظر، برخوردار باشد. همچنین در سیستم انکراژ میلگردهای فولادی مورد استفاده، از فولادهایی هستند که 6 تا 8 برابر فولاد معمولی مقاوم‌تر هستند. لازم به ذکر است در سیستم نیلینگ، میلگرد ها فقط نقش یک مولفه غیرفعال و مقاومتی در برابر نیروهای وارده، از خود نشان می‌دهند؛ این در حالیست که در عملیات پایدارسازی به روش انکراژ، میلگردها نقش فعالی را از خود ایفا می‌کنند. به بیان دیگر، پس از ایجاد تغییر شکل در خاک دیواره منطقه تحت گود برداری، نیروهای میخ‌ها فعال می‌شود اما در روش انکراژ، آزاد شدن نیروی پیش تنیدگی در میلگردها پیش از حرکت توده خاک باعث ایجاد استحکام در سازه می‌شود.

بیش از سه دهه از اجرای سیستم نیلینگ در عملیات عمرانی می‌گذرد. انتخاب دستگاه‌ها و تجهیزات مناسب در این روش بسیار حائز اهمیت است. عملیات حفاری به ترتیب در مراحل مختلف انجام می‌شود. به طور خلاصه می‌توان گفت در روش نیلینگ، اولین مرحله از مراحل ساخت، حفاری در عمق معین است. سپس ابتدا میخ‌ها را در سوراخ‌ها قرار می‌دهیم. سپس دوغاب را به خاک تزریق می‌کنیم تا میخ‌ها را در جای خود محکم کند.

در نهایت، یک لایه شات کریت را به عنوان ماده پوششی قرار می‌دهیم تا از میخ‌ها در معرض فرسایش محافظت کنیم. از آنجایی که وجود آب میتواند مشکل ساز شود، ضروری است که از سیستم زهکشی مناسب در ساخت دیواره خاک جهت محافظت از میخ‌ها استفاده کنیم. در برخی موارد، می‌توانیم میخ‌ها را توسط یک لایه اپوکسی جهت محافظت در برابر فرسایش پوشش داده شوند. درون چاه‌های حفر شده کابل‌های پیش تنیدگی قرار داده وکابل‌ها به کمک بتن در خاک ثابت می‌کنیم.

سیستم نیلینگ

فواصل نصب متمرکزکننده‌ها در نیلینگ، در حدود 50.2 متر در امتداد طول میخ و فاصله ي حدودا نیم متري از هر انتهاي میخ می‌باشد. جهت جلوگیري از خوردگی شیمیایی میخ‌ها در عملیات گود برداری، از روکش‌هاي پلی اتیلن موج دار و یا رنگ اپوکسی پاششی بر روي میخ استفاده می‌شود. ظرفیت کششی میخ‌ها به دو بخش ظرفیت سازه اي و ظرفیت برون کششی آن‌ها تقسیم می‌شود و سازه طراحی شده باید بتوان به بهترین نحو جوابگوي نیروي کششی احتمالی ایجاد شده در میخ‌ها باشد. عموما فاصله افقی میخ‌ها با فاصله عمودي آن‌ها از یکدیگر برابر می‌باشد. پشنهاد می‌شود در شرایط خاص جهت کنترل جابجایی‌ها از روش افزایش طول میخ‌ها تا دو سوم و چهار سوم بالاي دیواره گود استفاده شود.

مرحله سوم از فرایند طراحی نیلینگ، مرحله طراحی نهایی می‌باشد. در این مرحله باید گسیختگی خارجی برای طرح دائمی، ملاحظات لازم برای وقوع زلزله در طرح دائمی گود، گسیختگی داخلی برای طرح دائمی گود، طراحی رویه موقت و دائمی برای آن و محاسبه ماکزیمم نیروی کشش رویه، لحاظ گردد.

در مرحله چهارم از فرایند طراحی نیلینگ، میزان تغییر شکل جابه جایی قائم و افقی تخمین زده می‌شود.

در مرحله آخر، ملاحظات دیگر جهت طراحی و کنترل زهکشی انجام می‌شود. لازم به ذکر است اجرای سازه نگهبان به روش سیستم نیلینگ نیاز به متخصصین با تجربه و کار آزموده دارد.

در حقیقت مکانیزم اصلی روش نیلینگ خاک یا میخ گذاری، دوختن ناحیه فعال به ناحیه مقاوم است؛ به همین دلیل به روش نیلینگ، روش دوخت به پشت نیز گفته می‌شود.

حال لازم است تا انواع گسیختگی‌های سیستم نیلینگ که در مرحله طراحی ذکر شد را تعریف نماییم. دو شرایط حدی در طراحی روش نیلینگ وجود دارد که باید مورد بررسی وتحلیل قرار گیرند:

طراحی نیلینگ

حالت حدی مقاومت

در حالت حدی مقاومت زمانی که نیروها در سیستم بیشتر از مقاومت مجاز می‌گردد، گسیختگی رخ می‌دهد. در طراحی سیستم نیلینگ باید اطمینان حاصل نمود که سیستم در برابر گسیختگی‌های خارجی، گسیختگی داخلی و گسیختگی در دیواره گود، مقاومت لازم را دارا می‌باشد.

حالت حدی سرویس

در این حالت حدی، امکان دارد گسیختگی رخ ندهد اما سازه دیگر حالت ایمن خود را نخواهد داشت. در این حالت میزان جابجایی‌‌هایی که در قسمت دیواره رخ می‌دهد، بسیار مورد اهمیت است و نباید از مقدار معینی تجاوز کند.

در گسیختگی خارجی در حالت حدی مقاومت، سطح گسیختگی از بین میخ‌ها و یا پشت میخ‌ها عبور می‌کند.

پایداری سطح مورد نظر درگود برداری بر اساس برقراری تعادل نیروهای مقاوم و نیروهای محرکی که در سطح لغزش به وجود می‌آید، محاسبه می‌گردد. اگر سطح لغزش از میان میخ‌ها عبور کند، لازم است پایداری نیروهای مقاومی که در میخ‌ها وجود دارد نیز محاسبه گردد.

لازم به ذکر است روش نیلینگ، برای مکان‌هایی که جریان آب زیادی دارند مناسب نمی‌باشد. همچنین سیستم نیلینگ، برای خاک‌هایی با خورندگی زیاد، خاک‌های با سطح آب زیر زمینی زیاد، خاک‌های دارای سنگ‌هایی با اندازه بیشتر از سه اینچ، خاک‌های خشک و بدون چسبندگی، خاک‌های آلی، لای سنگ و سنگ‌های هوازده مناسب نمی‌‎باشد.

می‌دانیم که روش نیلینگ، در حقیقت یک سازه نگهبان است که موقتا می‌توان آن بهره برد و با عوامل مختلف از جمله، نفوذ آب‌های سطحی، گذشت زمان، هوازدگی سطح خاک و خوردگی آماتورها می‌تواند مقاومت خود را از دست بدهد بنابر این باید نسبت به ساخت و نصب سازه در محل مورد نظر اقدام کرد.

همان طور که گفته شد، برای بررسی پایداری سیستم نیلینگ در یک پروژه عملیاتی، یک مدل که شامل دو قسمت ناحیه فعال (Active) و ناحیه مقاوم (Passive) می‌باشد، مورد مطالعه و بررسی قرار می‌گیرد. فصل مشترک این دو قسمت، سطح گسیختگی یا اصطلاحا سطح لغزش نام دارد. همواره فرض بر این است که هر ناحیه خاک به صورت جدا و مستقل از ناحیه دیگر است. اگر سطح لغزش را مبنا قرار دهیم، ناحیه جلوی آن که همواره تمایل به جدا شدن دارد، ناحیه فعال و ناحیه پشت سطح لغزش، ناحیه مقاوم است.

عملیات حفاری نیلینگ

کاربردهای سیستم نیلینگ

روش نیلینگ برای کاربردهای مختلفی از جمله جهت پایداري جداره تونل‌ها وهمچنین سازه‌هاي زیرزمینی، پایداري ترانشه‌ها در احداث بزرگراه‌ها و راه آهن‌ها، پایدار ساختن و حفاظت از گود در سازه‌هاي مناطق شهري، ساختمان‌هاي مجاور گود، ایستگاه‌هاي زیرزمینی مترو و حتی پایدار سازي کوله‌هاي مجاور پل‌ها در زمین‌هاي سست و ریزشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

محدودیت‌هاي قانونی استفاده از سیستم نیلینگ

استفاده از روش نیلینگ، در طراحی و ایمن سازی گود داراي محدودیت‌هاي قانونی می‌باشد. مطابق ماده 38 قانون مدنی، مالکیت زمین مستلزم مالکیت فضای محاذی آن است تا هر کجا بالا رود و همچنین است نسبت به زیر زمین بالجمله مالک حق همه گونه‌ تصرف در هوا و فراز گرفتن دارد مگر آنچه را که قانون استثناء کرده باشد. بنابراین روش نیلینگ هم از نظر فنی باید با دقت بالا و در نظر گرفتن قدمت، نوع سازه و بارگذاري ساختمان مجاور انجام شود و هم مستلزم اخذ رضایت مکتوب مالک ویا مالکین ساختمان مجاور که زیر آن عملیات نیلینگ انجام می‌شود، است.

نکاتی جهت انجام سیستم نیلینگ و زهکشی

  • انجام رگلاژ دیواره‌ها تا فاصله ۲۰ سانتیمتري با استفاده از بیل مکانیکی و پس از آن به روش دستی است.
  • پنل برداري در هر مرحله منوط به پایان یافتن عملیات پایدارسازي درمرحله تراز فوقانی است.
  • شیوه پنل برداري به صورت دندانه اي و از ردیف سوم به بعد و به طول حداکثر ۱۲ متر انجام می‌شود.
  • حداقل طول همپوشانی در زهکش‌هاي نواري۵۰ سانتی‌متر می‌باشد.
  • حداقل عرض نوارهاي زهکش (ژئوکامپوزیت) باید۲۰ سانتی‌متر باشد.
  • حداقل قطر لوله‌هاي زهکش عمقی PVC 2اینچ می‌باشد.
  • سرعت پمپاژ آب از محل گود اهمیت بسیار زیادی داشته و افزایش سرعت منجر به افزایش نشست‌ها می‌گردد.
  • در گودهاي با ابعاد بزرگ بهتر است عملیات پایدارسازي پس از اتمام فرایند زهکشی کامل آغاز شود.
  • گزارش تراز آب در بخش‌های مختلف عملیات به طراح و ناظر توسط عوامل پروژه زهکشی ارائه گردد.
  • پک نمودن انتهاي زهکش‌هاي عمقی به وسیله درپوش یا ژئوتکستایل الزامی می‌باشد.
  • عملیات شیارزنی بر روي زهکش عمقی در نیم دایره فوقانی مقطع آن ضروری می‌باشد.
  • پک نمودن انتهاي زهکش‌هاي عمقی توسط درپوش یا ژئوتکستایل الزامی است.
  • رواداري طول پایپ زهکش برابر ۲۵ سانتی‌متر می‌باشد.
  • وجود پمپ رزرو در عملیات ضروری می‌باشد.
دستگاه حفاری نیلینگ

تجهیزات و دستگاه‌های مورد استفاده در سیستم نیلینگ

همان گونه که ذکر گردید، انتخاب تجهیزات و امکانات مناسب در فرایند سیستم نیلینگ بسیار مهم و حائز اهمیت می‌باشد. در ادامه به معرفی برخی از این دستگاه‌ها و تجهیزات می‌پردازیم:

کمپرسورهای هوا

در عملیات گود برداری و پایدار سازی به روش نیلینگ نیاز به هوای فشرده هست که این مسئولیت را کمپرسور هوا به عهده دارد. موتور کمپرسورها معمولا به حالت دیزل یا برقی می‌باشد و به وسیله واحد هوا ساز به روش مکش هوا و فشرده سازی آن و در نهایت تامین فشار، هوا تولید می‌کنند و از طریق شلنگ هوا، هوای فشرده شده را به دستگاه‌های پنوماتیک انتقال می‌دهند.

دستگاه شاتکریت

دستگاه شاتکریت عمل ترکیب و انتقال ماسه و سیمان را به دیواره جهت شاتکریت انجام می‌دهد. فرایند شاتکریت معمولا توسط افراد متخصص در این زمینه و به کمک کارگران انجام می‌شود. این دستگاه در دو نوع شاتکریت خشک زن و شاتکریت مرطوب زن وجود دارد.

دستگاه تزریق دوغاب

همان گونه که از نام این دستگاه مشخص می‌باشد، این دستگاه وظیفه تزریق دوغاب را در عملیات نیلینگ عهده دار می‌باشد. انتقال دوغاب از طریق شلنگ تزریق دستگاه انجام می‌شود. دستگاه تزریق دوغاب شامل مجموعه تزریق است که دارای بخش‌های میکسر اولیه، میکسر ثانویه و پمپ تزریق است.

دستگاه ژنراتور برق

دستگاه ژنراتور برق، وظیفه تولید و تامین برق در فرایند نیلینگ را به عهده دارد. انواع ژنراتورها بر اساس سوخت آن‌ها در سه حالت گازوئیلی، بنزینی و گازی وجود دارند. موتوری که درسیستم ژنراتور تعبیه شده است، نیروی حرکتی را به برق تبدیل می‌کند. مبدل برق، نیروی حرکتی موتور را به برق تک فاز و سه فاز تبدیل می‌کند. دستگاه ژنراتور برق، برق سه فاز دستگاه‌های تزریق دوغاب و شاتکریت در عملیات گود برداری و پایدارسازی گود را در سیستم‌های نیلینگ، انکراژ و مهار متقابل و سازه نگهبان خرپایی عهده دار می‌باشد.

دستگاه دریل واگن نیلینگ

دستگاه حفاری دریل واگن

از جمله دستگاه‌های مورد استفاده در روش نیلینگ، دستگاه حفاری دریل واگن می‌باشد. این دستگاه شامل 6 بخش زیر بندی، دکل با ابعاد مختلف، کنترل پنل، سیستم روتیشن یا دوران، پاوریونیت، سیستم پیشروی با سیستم جک و قرقره مرکب و یا همان سیستم موتور و گیربکس می‌باشد.

قسمت‌های مختلف این دستگاه شامل مته حفاری، میله حفاری، دکل حفاری، سیستم جلوبرنده مته، سیستم ضد قفل مته، جک‌های هیدرولیکی، فرمان و تابلوی کنترل دستگاه، سیستم روشنایی دستگاه، چرخ‌ها و موتور دیزلی یا الکتروموتور، کمپرسور، سیلندرها شامل سیلندرهای هیدرولیکی روی لاستیک‌ها جهت تراز کردن ماشین و مخزن روغن و سایر قسمت‌های دیگر می‌باشد.

دستگاه دریل واگن، دستگاهی دارای سه درجه آزادی می‌باشد که می‌تواند در ابعاد و ظاهر متفاوت طراحی و تولید شود. کنترل این دستگاه به صورت هیدرولیک و پنوماتیک یا بادی می‌باشد که از طریق کنترل پنل، این کنترل اعمال می‌گردد. این دستگاه از جمله تجهیزات حفاری ضربه ای نیز می‌باشد که در آن مجموعه پاورهد به وسیله واگن به دکل متصل گردیده است و می‌تواند بر روی دکل اصطلاحا به صورت خشاب وار حرکت رفت و برگشتی انجام دهد.

دستگاه حفاری دریل واگن چرخ شنی، یک نوع از دستگاه‌های دریل واگن است که در آن مجموعه پاورهد و دکل روی زیر بندی از نوع چرخ شنی، مونتاژ می‌شود که این امر موجب تسهیل در اجرای عملیات حفاری و همچنین تسریع در فرایند چال زنی انبوه می‌گردد.

از دیگر کاربردهای این دستگاه، استفاده در عملیات حفاری معادن، سدسازی، راه سازی، تونلینگ، ژئوترمال و … می باشد. از مزایای استفاده از این دستگاه، می توان به صرفه جویی در زمان تخصیص یافته به عملیات حفاری، عدم نیاز به تثبیت در زمین به دلیل وزن زیاد دستگاه، ارائه در دو نوع هیدرولیک دیزلی و هیدرولیک برقی، جابجایی به صورت خودکششی و… اشاره نمود.

دستگاه دریل واگن در دو نوع دستگاه حفاری عمود زن و دریل واگن نیلینگ تولید می گردد. قطر حفاری انجام شده توسط این دستگاه بین 50 تا 150 میلی متر و قطر راد بین 50 تا 90 میلی‌متر می باشد. طول راد در آن، 3 متر بوده و حداکثر عمق حفاری انجام شده توسط دریل واگن، 150 متر است؛ همچنین وزن این دستگاه حدود 5000 کیلوگرم و طول پیشروی به کمک آن، 4 متر است. در کشور ایران، معمولا در عملیات گود برداری و پایدارسازی گود به روش نیلینگ و انکراژ از نوع چکش انتهای گمانه یا DTH انجام می شود.

برای خرید دستگاه دریل واگن کلیک کنید.

دستگاه حفاری راسول دیزلی + قیمت

دستگاه حفاری راسول

بر خلاف دستگاه دریل واگن، دستگاه حفاری راسول بسیار کوچک‌تر و به لحاظ وزنی، سبک‌تر از سایر دستگاه‌های مورد استفاده در حفاری می‌باشد. استفاده از این دستگاه در پروژه‌های مختلف حفاری و عمرانی متداول و رایج بوده و می‌توان از آن، در حفر چال‌های عمودی، چال‌های افقی و نصب روی دیواره‌ها به منظور حفر چال استفاده نمود و اجرای عملیات حفاری را تا حد زیادی تسهیل نمود.

دستگاه حفاری راسول در سه نوع دستگاه راسول هیدرولیک دیزلی، راسول هیدرولیک برقی و دستگاه راسول فول پنوماتیک طراحی و تولید می‌گردد. در دستگاه راسول هیدرولیک برقی، رادها هیدرولیک می‌باشند و سیستم ضربه یا چکش، پنوماتیک است و در دستگاه راسول فول پنوماتیک، تمامی عملگرهای دستگاه شامل سیستم ضربه، پیشروی و چرخش، بادی می‌باشند.

برای خرید دستگاه راسول به این لینک مراجعه کنید.

قطر حفاری صورت گرفته توسط دستگاه حفاری راسول بین 76 تا 90 میلی متر متغیر بوده و قطر راد حفاری بین 60 تا 70 میلی متر می‌باشد. طول راد در این دستگاه یک متر است و حداکثر عمق حفاری انجام شده به وسیله آن، 20 متر می‌باشد.

همان طور که گفته شد، دستگاه حفاری راسول بسیار سبک وزن بوده و راه اندازی، جا به جایی توسط اپراتور، استقرار و بهره برداری از آن بسیار آسان می‌باشد. حداقل فشار کاری اعمال شده توسط این دستگاه 5 بار و وزن شاسی کنترل در آن 120 کیلوگرم می‌باشد.

از مزایای این دستگاه، می‌توان به قابلیت حفر انواع چال با کمترین میزان خطا و انحراف، ارتعاشات کم وناچیز دستگاه، قابلیت حمل به صورت تک نفر به دلیل وزن کم، استحکام و دوام مناسب، کارکرد به همراه کمترین استهلاک، قابلیت نصب انواع راد و چکش حفاری بر روی دستگاه، نیاز نسبتا کم به هوای فشرده و کارایی با سرعت بالا در حفاری اشاره کرد.

حفاری نیلینگ چیست؟