در ارزیابی امکان­پذیری سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) دیوار بایستی ملاحظات فنی و اقتصادی لحاظ گردد:

  1. ارزیابی شرایط عمومی و متداول زمین
  2. ارزیابی مزیت­ها و معایب دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) در کاربری­های خاص
  3. مقایسه با سایر سیستم­های موجود (مثلاً، سیستم مهارکوبی زمین)
  4. ارزیابی هزینه­ها
  • ارزیابی شرایط عمومی زمین در اجرای پایدارسازی گود به روش دیوارهای میخکوبی یا نیلینگ

سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) خاک را می­توان در گستره وسیعی از انواع خاک­ها و شرایط زمینی اجرا کرد. تجارب پروژه­های قبلی نشان داده است که شرایط زمینی مطلوب می­تواند هزینه­ های میخکوبی (یا نیلینگ) خاک را در مقایسه با سایر تکنیک­ها و سیستم­ها بهینه کند. بالعکس ممکن است، برخی شرایط خاص زمین، استفاده از سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) را زیر سوال برده و آن را در مقایسه با سایر تکنیک­ها بسیار پر هزینه سازد. اگر پروفیل خاکی شامل مصالح مناسبی باشد عموماً می­توان دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) را بدون هیچ مشکلی اجرا نمود. ذیلاً شرایط زمینی مطلوب و نامطلوب برای اجرای این سیستم شرح داده می­شود. شرایط خاکی بینابین نیز، که امکان­پذیری سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) در آن به آسانی قابل بررسی نیست، مورد بحث قرار گرفته است.

 

  • شرایط زمینی مطلوب برای پایدارسازی گود به روش میخکوبی یا نیلینگ خاک

میخکوبی (یا نیلینگ) دیوار در انواع خاک­ها با موفقیت اجرا شده­ اند. زمانیکه خاک مخصوصی با شرایط مطلوب پدیدار گردد بطور کلی می­توان مشکلات ساخت و پیچیدگی­های بلند مدت را کنار زد. در مواردی ثابت شده که میخکوبی (یا نیلینگ) خاک به لحاظ اقتصادی مقبول و به لحاظ فنی امکان­پذیر می­باشد:

  • خاک محل حفاری، تا عمق 1 تا 2 متر، در حفاری­های قائم یا نزدیک به قائم به مدت یک یا دو روز بدون سیستم نگهداری، ایستا باشد.
  • میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­هایی که تمام طول آن بالاتر از تراز آب زیر زمینی قرار گرفته باشد
  • اگر میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) پایین­تر از تراز آب زیرزمینی قرار گرفته باشد، آب زیرزمینی تاثیر نامطلوبی بر جبهه حفاری، مقاومت طول پیوند دوغاب- زمین، یا تمامیت بلند مدت سیستم میخکوبی (یا نیلینگ)، نخواهد گذاشت (مثلاً، مشخصه­ های شیمیایی زمین تاثیری در پیشرفت خوردگی نخواهد داشت).

اگر چه حفر گمانه در زمین­هایی که به مدت چند ساعت قبل از استقرار میلگردها و تزریق، بدون غلاف­ گذاری پایدار بمانند و ادامه حفاری میسر باشد، یک مزیت است. ولی در اغلب موارد، میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ها با استفاده از روش حفاری میلگردهای تو خالی در گمانه­هایی با غلاف موقت و تمام طول اجرا می­شوند. انتخاب روش حفاری معمولاً به صلاحدید پیمانکار مربوطه صورت می­گیرد.

هر آن زمان که نتایج حاصل از آزمایش­های محلی دلالت بر استحکام خاک داشته باشند، فرض می­شود که شرایط خاکی برای اجرای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) مطلوب است. از مقادیر SPT ،”N”، می­توان برای تشخیص اولیه شرایط خاکی، استفاده کرد.

بر اساس معیارهای عمومی، اغلب انواع زمین­های زیر برای اجرای میخکوبی مناسب فرض می­شوند:

  • خاک­های ریزدانه سفت تا سخت- خاک­های ریزدانه (یا چسبنده) از جمله، رس­های سفت تا سخت، سیلت­های رسی، رس­های ماسه­ای، سیلت­های ماسه­ای، و ترکیبی از موارد فوق. بطور تجربی خاک­های ریزدانه را می­توان “سفت” تلقی نمود، اگر عدد SPT، “N” حداقل برابر “9 ضربه در هر300 میلیمتر” باشد. مشخصات استحکامی خاک­های ریزدانه نبایستی صرفاً بر مقادیر SPT متکی باشد. بلکه این مشخصه­ها (مقاومت برشی) بایستی با سایر آزمایش­های درجا و آزمایشگاهی تعیین شود. برای به حداقل رساندن پتانسیل جابجایی جانبی بلند مدت دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ)، خاک­های ریزدانه بایستی دارای پلاستیسیته نسبتاً کمی باشند (شاخص پلاستیک آنها کمتر 15 باشد، PI < 15).
  • خاک­های دانه­ای متراکم تا خیلی متراکم با قدری چسبندگی ظاهری- این خاک­ها شامل ماسه و شن با عدد SPT بزرگتر از 30 (ترزاقی و همکارانش، 1996)، و با قدری ریزدانه (معمولاً کمتر از 10 تا 15 درصد)، یا با سیمانتاسیون طبیعی ضعیف که تامین کننده چسبندگی است، می­باشند. همچنین نیروهای موئینگی در ماسه­های ریزدانه مرطوب یک چسبندگی ظاهری ایجاد می­کند. بطور کلی، برای تضمین زمان ایستایی معقول، چسبندگی ظاهری این خاک­ها بایستی بزرگ­تر از 5 کیلوپاسکال باشد. برای اجتناب از نیروهای موئینگی مازاد و در پی آن کاهش چسبندگی ظاهری، بایستی حرکت آب به طرف جبهه حفاری با استفاده از انحراف مسیر آب نسبت به جبهه حفاری به حداقل رسانده شود.
  • سنگ­های هوازده بدون صفحات ضعیف- سنگ­های هوازده می­توانند مصالح تقویتی مناسبی برای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) باشند، به شرطی که رگه­ها و صفحات ضیعف در امتدادهای نامطلوب وجود نداشته باشد (مثلاً، صفحات ضعیفی که مسیر حفاری را قطع کنند). همچنین مطلوب است که درجه هوازدگی در سرتاسر سنگ تقریباً یکنواخت باشد، چنانکه فقط یک روش حفاری و اجرا لازم باشد. بالعکس، درجه هوازدگی بسیار متفاوت در سنگ ممکن است نیازمند تغییر در تجهیزات حفاری و یا تکنیک­های اجرا بوده و در پی آن موجب بالا رفتن هزینه­ ها و به درازا کشیدن پروژه گردد.
  • خاک­های یخچالی- مصالح outwash یخچالی و تیل یخچالی معمولاً برای اجرای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) مناسب می­باشند. این خاک­ها معمولاً متراکم بوده و از مصالح دانه­ای خوب دانه­بندی شده با اندکی ریزدانه تشکیل شده­ اند.
  • شرایط خاکی نامطلوب برای سیستم میخکوبی یا نیلینگ

انواع خاک­ها و شرایط زمینی نامطلوب بدین قرارند:

  • خاک­های غیر چسبنده خشک با دانه­بندی بد- زمانیکه خاک­های غیر چسبنده بد دانه­ بندی شده کاملاً خشک باشند، و هیچ ریزدانه­ای یا نشانی از سیمنتاسیون طبیعی نداشته باشند، چسبندگی ظاهری نیز نخواهند داشت. بنابراین، حصول سطح گود برداری قائم یا نزدیک به قائم دشوار خواهد بود.
  • خاک­های با تراز آب زیرزمینی بالا- بالا بودن تراز آب زیرزمینی در محل اجرای دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) مستلزم سیستم زهکشی مناسب خواهد بود، که برای پایدارسازی توده خاک در چنین شرایطی ضروری می­باشد. مضافاً، مقادیر زیاد آب زیرزمینی می­تواند موجب ریزش دیوار گمانه (بویژه در خاک­های دانه­ای کم تراکم) شود، بنابراین منجر به بالا رفتن هزینه دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) خواهد شد. تراوش آب زیرزمینی اضافه از دیواره حفاری، می­تواند مشکلاتی را در اجرای شاتکریت موجب شود.
  • خاک­های حاوی سنگ لاشه­ها و تخته سنگ­ها- حضور مقادیر زیاد لاشه سنگ و تخته سنگ در خاک می­تواند موجب مشکلات مضاعف در حفاری گردد و ممکن است منجر افزایش هزینه­ها و تاخیر در زمان اجرا شود. وقتی که مقادیر تخته سنگ و لاشه سنگ کم باشند، اصلاح مسیر و زاویه حفاری از یک محل به محل دیگر می­تواند مشکلات حفاری را به حداقل رسانده یا کلاً از بین ببرد. اما زمانیکه مقادیر لاشه سنگ­ها و تخته سنگ­ها زیاد باشد، این روش عملاً محدودیت می­یابد.
  • خاک­های ریزدانه نرم تا خیلی نرم- این خاک­ها معمولاً عدد SPT کمتر از N=4 دارند و برای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) نامطلوب می­باشند چونکه مقاومت ناحیه پیوند دوغاب- میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) – زمین در چنین شرایطی کم خواهد بود، و در نتیجه برای حصول مقاومت لازم طول پیوند بسیار طولانی و نا معقول نیاز خواهد بود. در خاک­های با پلاستیسیته بالا، تغییرشکل­های بلند مدت (خزش) خاک دغدغه مهمی است. عموماً در کاربری­های موقت تغییر شکل خزشی کمتر اهمیت دارد. در خاک­های نرم ریزدانه، برای هر سیستم حائلی که به روش بالا به پائین ساخته شده باشد، پتانسیل ناپایداری در کف حفاری بالا می­باشد. بعلاوه، خاک­های با پلاستیسیته بالا می­تواند متورم شده و فشارهای موضعی اضافی را بر روی دیواره گمانه ایجاد کنند.
  • خاک­های آلی- برخی خاک­های آلی همچون سیلت­ها و رس­های ارگانیک و تورب (خاک نباتی)، معمولاً مقاومت برشی بسیار پایین و در نتیجه مقاومت پیوند پایینی را نشان می­دهند، که منتهی به طول پیوند زیاد و غیر اقتصادی میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) (یا نیل) می­شود. در حالیکه برخی خاک­های ارگانیک مقاومت برشی قابل قبولی دارند، سایر خاک­های ارگانیک مانند تورب الیافی ممکن است بسیار ناهمگن و ناهمسان باشند. در چنین مواردی ممکن است مقاومت برشی خاک در برخی از امتدادها قابل قبول باشد، در حالیکه در سایر امتدادها بسیار کم است. این امتدادهای نامطلوب می­تواند تاثیر تعیین کننده­ای بر پایداری دیوار پایدارسازی شده داشته باشند و نهایتاً تعداد میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­های بیشتری لازم باشد. همچنین، خاک­های ارگانیک بیشتر خاصیت چسبندگی دارند تا خاک­های غیر ارگانیک.
  • خاک­های با خورندگی بالا (سرباره، روباره، تفاله) یا تراز آب زیرزمینی بالا – این شرایط ممکن است نیازمند تمهیدات محافظت از خوردگی بسیار گسترده­ای باشد. واضح است که این شرایط برای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) دائمی، بحرانی­ تر می­باشند.
  • سنگ­های هوازده با صفحات ضعیف نامطلوب و کارست­ها- سنگ­های هوازده با صفحات ضعیف نامطلوب همچون، مفاصل، ترک­ها، شکاف­ها، گسل­ها، شیستوسیتی­ها و تورق­ها می­توانند بر پایداری دیواره گمانه تاثیر گذاشته و تزریق را دشوار سازند. همچنین، حضور این ناپیوستگی­ها ممکن است موجب شکل­گیری بلوک­های بالقوه ناپایدار شود که خیلی زود در اثر نیروهای مختلف، همچون ناودانی شدن (gouge) مفاصل، آپلیفت و فشارهای جانبی هیدرواستاتیک، و نیروهای نشت و تراوش زوال می­یابند. ممکن است پایدارسازی بلوک­های منفرد ضروری بوده و این مسئله می­تواند در قیاس با سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) مرسوم غیر اقتصادی باشد. همچنین، تزریق در سنگ­ها با مفاصل باز خیلی بزرگ یا حفرات، بسیار دشوار بوده و به خاطر اتلاف مضاعف دوغاب گران خواهد شد. تزریق در محیط­های کارستی مناسب نمی­باشد.
  • خاک لس- زمانی که خاک لس خشک باشد، می­تواند مقاومت قابل قبولی را نشان دهد که امکان اجرای اقتصادی سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) را فراهم می­کند. اما زمانیکه مقادیر آب قابل توجهی به پشت دیوار پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) راه یابد، ساختار خاک لس فرو ریخته و کاهش مشهودی در مقاومت خاک رخ می­دهد. بنابراین، بمجرد مرطوب شدن این خاک­ها، بایستی پتانسیل ریزش ارزیابی گردد. در خاک لسی که پتانسیل ریزش قابل توجهی را نشان می­دهد، بایستی اقدامات مناسب برای جلوگیری از مهاجرت آب به ناحیه میخکوبی (یا نیلینگ) شده تدارک دیده شود. بعلاوه در شرایط خاص، ممکن است مقاومت برشی بسیار تنزل یابد. در این موارد، معمولاً میخ (یا مسلح‌کننده نیلینگ) ­هایی با طول بلند لازم می­باشد که این امر می­تواند به روش­های مرسوم اجرای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) منجر شود. برای افزایش مقاومت پیوند در خاک لس، از تزریق مجدد (غیر معمول و پر هزینه) استفاده می­شود.

برای ارزیابی امکان­پذیری سیستم میخکوبی (یا نیلینگ)، علاوه بر مشکلات فوق بایستی، سایر جنبه­های مرتبط با شرایط خاک نیز در نظر گرفته شود:

  • قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دمای منجمد کننده محیط، می­تواند منجر به یخ زدگی خاک­های دانه­ای اشباع و سیلت­ها گردد. در نتیجه، فشار مضاعفی بر روکش­های دائم یا موقت اعمال خواهد شد.
  • تکرار چرخه انجماد- ذوب در خاک میخکوبی (یا نیلینگ) شده، می­تواند مقاومت پیوند دوغاب- زمین و چسبندگی بین شاتکریت و خاک را کاهش دهد. برای کاستن از این تاثیرات زیان­آور بایستی، ترکیب مناسبی از یک محافظ در برابر نفوذ یخ زدگی و شاتکریت تدارک دیده شود.
  • خاک­های دانه­ای بسیار سست (N≤4) و سست (4<N≤10)، ممکن است متحمل نشست­های اضافی، ناشی از ارتعاشات بوجود آمده از تجهیزات ساخت و ترافیک گردند.
  • خاک­های دانه­ای اشباع سست و خیلی سست در نواحی لرزه ­خیز، می­توانند مستعد روانگرایی باشند. چندین تکنیک اصلاح زمین (معمولاً با هزینه­های قابل توجه) را می­توان برای متراکم سازی خاک­های دانه­ای و در نتیجه به حداقل رساندن این تاثیر مخرب به کار برد.

علی­رغم مشکلات مرتبط با شرایط خاکی نامطلوب فوق، باز هم می­توان سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) را اجرا نمود. بایستی هزینه طراحی و ساخت این سیستم در قیاس با دیوارهای مرسوم ارزیابی گردد. چرا که احتمال دارد طراحی و ساخت دیوارهای پایدارسازی شده به روش میخکوبی (یا نیلینگ) در این شرایط بحرانی، ملاحظات اضافی قابل توجه، هزینه مازاد و الزامات اجرایی بلند مدت سخت­تری، نیاز داشته باشد.

  • شرایط خاکی متوسط برای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) دیواره خاکی

برخی شرایط خاکی وجود دارند که ما آنها را شرایط حد وسط بین دو حالت فوق می­شناسیم. اگرچه خصوصیات مهندسی این قسم خاک­ها به اندازه خاک­های بخش 1 مطلوب نمی­باشد، ولی در این شرایط نیز سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) دیوار با هزینه­های بهینه و با موفقیت اجرا شده­اند. نمونه­هایی از شرایط خاکی متوسط ذیلاً ارائه شده­اند:

  • خاکریزهای مهندسی ساز- اگر خاکریزهای مهندسی ساز ترکیبی از مصالح دانه­ای خوب دانه­بندی شده (تقریباً 90% خاک و بیشتر) و خاک­های ریز دانه با پلاستیسیته پایین (PI<15) باشند، می­توان سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) را اجرا نمود.
  • خاک­های رسوبی- خاک­های رسوبی (مثلاً، خاک­هایی که از هوازدگی درجای سنگ مادر بوجود آمده­اند) می­توانند مصالح مناسبی برای سیستم میخکوبی (یا نیلینگ) باشند. در این نوع خاک­ها، باید ملاحظات خاصی بابت تغییر حجم خاک و پایداری آن در برابر زه در نظر گرفته شود.