نیلینگ خاک یکی از تکنیک های تقویت خاک مورد استفاده جهت بهبود پایداری شیب ها، دیوارهای حائل و گودها است. در این تکنیک اِلِمان های سازه ای نسبتاً باریک در فواصل نزدیک نصب شده و در دل خاک قرار می گیرند. این تکنیک در اوایل دهه 1960 میلادی ابداع شد و اولین بار در یک تونل در اتریش از میله های فولادی و شاتکریت (تکنیک نیلینگ) مورد استفاده قرار گرفت. تحقیقات صورت گرفته در زمینه نیلینگ از اوایل دهه 1970 تا دهه 1990 میلادی مبنای کار طراحی و ساخت نیلینگ قرار گرفت.
روش های متنوعی برای نصب نیلینگ وجود دارد. انتخاب روش نصب بستگی به عواملی نظیر هزینه، میزان دسترسی سایت، فضای عملیات، و شرایط زمین و سطح آب زیرزمینی دارد. در ذیل برخی از روش های نیلینگ معرفی و به طور خلاصه تشریح می شوند:
- مته زنی و گروت ریزی- این روش رایج ترین روش نیلینگ می باشد. در این روش میله نیلینگ در سوراخی که قبلا با مته ایجاد گردیده قرار می گیرد و سپس تحت فشار ثقلی یا با فشار کم در آن گروت سیمانی ریخته می شود. تکنیک های دریل کردن مختلفی نظیر چرخشی، چرخشی-ضربه ای و چکش های ایجاد سوراخ برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرد. مزیت این روش این است که می تواند بر موانع زیرزمینی مانند سنگ های بزرگ فائق شود و خاک استخراج شده از سوراخ اطلاعات خوبی در مورد زمین به ما ارائه می کند. بعلاوه، نیلینگ های خیلی بلند می تواند از طریق این روش نصب گردد. با اینحال روش مته زنی و گروت ریزی می تواند منجر به ریزش سوراخ شود. برای غلبه بر این مشکل از قالب بندی استفاده می گردد.
- حفاری سرخود- در مقایسه با روش قبل این یک روش نسبتاً جدید است. میله تقویت نیلینگ یک مته به داخل خاک فرو می رود. میله تقویت که توخالی است هم مته و هم لوله گروت را با خود به داخل خاک فرو می برد. روند نصب به واسطه اینکه مته زنی و گروت ریزی همزمان انجام می شود، سریع است. به جای استفاده از هوا یا آب، گروت سیمانی به عنوان وسیله تراز کردن استفاده می شود که مزیت حفظ پایداری حفره را دارا می باشد.
در این روش نیازی به لوله های گروت ریزی و قالب بندی نمی باشد. با این حال نیلینگ با روش حفاری سرخود ممکن است برای زمین های دارای سنگ های بزرگ مناسب نباشد زیرا این مته ها قادر به نفوذ در سنگ های سخت نیستند. تضمین همترازی یا تنظیم محور نیلینگ ها به واسطه انعطافپذیری میله تقویت مشکل است. دوام و پایایی نیز دغدغه ای جدی محسوب می شود زیرا این روش متکی بر یکپارچگی حفاظت از خوردگی ایجاد شده به وسیله پوشش گروت و دیگر پوشش های محافظ خوردگی است که بر روی میله فولادی قرار می گیرند و ممکن است پوشش گروت لازم روی فولاد شکل نگرفته یا پوشش های محافظ حین نصب دچار آسیب شوند.
- روش راندن مستقیم- در این روش میله تقویت نیلینگ مستقیماً به وسیله روش بالیستیک (پرتابی) و با استفاده از یک پرتاب کننده (روش پرکاسیو با بکارگیری ابزار چکش یا استفاده از یک ویبراتور) به داخل خاک رانده می شود. حین فرایند راندن خاک اطراف میله تقویت جابجا شده و فشرده می گردد. روند نصب سریع بوده و کمترین گسست خاک را در پی دارد.
با اینحال به دلیل قدرت محدود تجهیزات مورد استفاده، این روش تنها می تواند برای نیلینگ های با طول کوتاه مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این میله فولادی ممکن است به واسطه کمانش حین پروسه نصب آسیب ببیند و از اینرو برای سایت هایی که دارای خاک سخت یا سنگ های بزرگ هستند مناسب نیستند. از آنجا که میله نیلینگ در تماس مستقیم با خاک است مشکوک به خوردگی است مگر آنکه از میله های مقاوم در برابر خوردگی استفاده گردد.
المان های اصلی یک سیستم نیلینگ
شکل 1 مقطع عرضی یک سیستم نیلینگ نوعی را نشان می دهد. یک سیستم نیلینگ تشکیل شده به وسیله روش مته زنی و گروت ریزی مشتمل بر اجزای زیر است:
- نیلینگ
(1) میله تقویت نیلینگ خاک: این المان، المان اصلی سیستم است. کارکرد اولیه آن فراهم آوردن مقاومت کششی است. این میله معمولا یک میله فولادی صلب با تنش تسلیم بالاست. دیگر انواع مصالح نظیر پلیمرهای تقویت شده با فیبر، می تواند به عنوان میله تقویت مورد استفاده قرار گیرد.
(2) متصل کننده میله تقویت (کوپلر): کوپلرها برای اتصال بخش های میله تقویت به کار می روند.
(3) پوشش گروت سیمانی: گروت سیمانی ساخته شده از سیمان پرتلند و آب، بعد از وارد کردن میله تقویت در داخل حفره تزریق می شود. این گروت سیمانی وظیفه انتقال تنش های بین خاک و میله تقویت را بر عهده دارد. همچنین تا حدود زیادی از خوردگی میله تقویت جلوگیری می کند.
(4) مواد محافظت از خوردگی: انواع مختلفی از مواد محافظ در برابر خوردگی بسته به عمر مفید طرح و میزان تهاجم خاک مورد استفاده قرار می گیرد. معمول ترین مواد محافظ اندود گالوانیزه و پوشش پلاستیک راه راه می باشند. مصالح درزگیر ماستیکی نیز به عنوان مواد ضد خوردگی جهت حفاظت از کوپلرها مورد استفاده قرار می گیرند.
(5) رأس نیلینگ: معمولا متشکل از یک پَد بتن مسلح، یک پلیت تکیه گاهی فولادی و مهره است. کارکرد اصلی آن فراهم آوردن عکس العمل برای نیروی کششی جهت هر یک از میله های نیلینگ می باشد. همچنین این بخش پایداری موضعی برای خاک سطح شیب یا دیواره گود و بین نیلینگ ها را تأمین می کند.
(6) روکش محافظ شیب یا سطح دیواره گود: این روکش وظیفه حفاظت از سطح شیب یا دیواره گود را بر عهده دارد و فرسایش و دیگر اثرات نامطلوب آب سطحی بر توده خاک را به حداقل می رساند. این روکش ممکن است نرم، انعطافپذیر، سخت و یا ترکیبی از این سه حالت باشد. یک روکش نرم غیرسازه ای است در حالیکه یک روکش انعطافپذیر یا سخت می تواند سازه ای یا غیرسازه ای باشد.
یک روکش سازه ای می تواند پایداری سیستم را به واسطه انتقال بارها از سطح آزاد بین رأس های نیلینگ و بازتوزیع نیروها بین نیلینگ ها ارتقاء بخشد. معمول ترین نوع روکش نرم پوشش گیاهی است که اغلب برای جلوگیری از فرسایش و معمولا بر روی یک شبکه سیمی اجرا می شود. روکش سخت شامل بتن پاششی، بتن مسلح و سنگچین می باشد. تیرهای سازه ای و گریلاژ (شبکه ای از تیرها) می تواند جهت اتصال رأس های نیلینگ به هم و ارتقای عملکرد منسجم سیستم نیلینگ روی سطح مورد استفاده قرار گیرد.