تقرير كامل - كل ما تريد معرفته عن حقــن التـربـة تحت الاساسات - Soil injection
مقدمة عن اسباب حقن التربة اسفل الاساسات
هبوط المبنى ينتج عن عدة اسباب واهمها نوعية التربة و يمكن تكون رملية او صخرية او طينية ومن الاسباب الأخرى التي تنتج أيضا عن هبوط المباني و قليل ماتحدث و هو ضعف التسليح وكذالك ضعف الخرسانة ( اسمنت + رمل + بحص + ماء ) مما نضطر إلى عملية حقن التربة تحت الاساسات و التي هي عبارة عن ادخال مواد كيميائية الى التربة والغرض من ذلك هو تحسين خواص التربة لتحمل الاحمال المسلطة عليها او التي سوف تسلط عليها.
ان عملية الحقن ومركبات الحقن هي متغيرات تتبع لكل حالة على حدة لا يمكن باي شكل من الاشكال تحديد مواصفات المواد وطريقة العمل الا بعد الفحص المختبري للتربة ودراسة خواصها وايجاد الطريقة والالية المناسبة لعملية الحقن لذلك اجد من الصعوبة تعميم المعلومات لتشمل كل الحالات.
أدى انتشار العمران وتزاحم المبانى والمنشآت فى المدن إلى الحاجة لتشييد منشآت ضخمة لخدمة الإنسان ، وقد يصادف أن تكون التربة غير قادرة على تحمل الأحمال ، أو الإضطرار إلى تشييد المنشأ جزئياً أو كلياً تحت منسوب المياه الجوفية
ومن اجل التغلب على ذلك لجأ المهندسون الى حلول متنوعة منها :-
تعريف حقن التربة (Soil injection)
الحقن هو ضخ المواد المحقونة تحت تأثير الضغط وتلك المواد تأخذ شكل سوائل مختلفة اللزوجة وذلك لتتغلغل فى المسامات والفجوات بداخل التربة لتحل محل الماء والهواء التى تملأ الشقوق، والتصدعات والتجاويف في التربة أو الصخر وأحيانا يتم حقنها لإزاحة التربة ودمكها فى مكانها ثم تتصلب المادة المحقونة لتعطى ناتجاً ذو مقاومة مناسبة.
تكمن الفائدة والجدوى الاقتصادية الكبيرة لهذه الطريقة من خلال تقليل الكلف العالية لعملية استبدال التربة في موقع العمل وتقليل المخاطر لانهيار بعض الأبنية القائمة سلفا بسبب الهبوط غير المنتظم للمنشأ نتيجة للعوامل العديدة التي تسبب ذلك (ارتفاع المياه الجوفية , نسبة المواد العضوية , تركيب ومكونات التربة , درجة الحامضية , نسبة الأملاح )
والاهم من ذلك كله حمل البناية المسلط على التربة بالنسبة للبنايات القائمة لذلك فمن الأجدى والأفضل حقن التربة تحت الأساسات في مواقع محددة بمواد كيميائية مثبتة للتربة تحدد نوعياتها حسب متغيرات يحددها كل مشروع على حدة,
تقوم هذه المواد بتكوين أساس ثانوي تحت الأساس الأصلي للبناية يساعد على تثبيت البناية ويقاوم المتغيرات في التربة التي تسبب الانهيارات علما أن هذه العملية يمكنها أن تزيد من العمر الافتراضي للمنشأ .
معالجة التربة بالحقن
تستخدم هذه الطريقة لملئ الفراغات والتكهفات الموجودة في الصخور او المسامات في التربة الحبيبية التي تسمح للمياه بالتدفق من خلالها الامر والتي تؤدي الى ضعف التربة والتقليل من صلابتها وقدرة تحملها ، ويتم تطبيق هذه الطريقة من خلال منافذ تخترق طبقات التربة المتضررة حتى الوصول الى طبقة سليمة ذات صلابة وقدرة تحمل عالية ( يتم تحديد ذلك من خلال تأثيرها على آلية الحفر)،
حيث يتم حقن المواد من اسفل نقطة مع سحب انبوب الحفر تدريجيا للأعلى اثناء الحقن ليتم تعبئة جميع الفجوات والفراغات على عدة مستويات حتى الوصول الى أعلى نقطة .
تعتبر طريقة حقن التربة بالاسمنت طريقة اقتصادية مقارنة مع الطرق التقليدية مثل الازالة والاستبدال او حتى طرق التدعيم بالركائز حيث انها لا تقتصر على مساحات محدودة كما يمكن استخدامها للاماكن التي يصعب الوصول إليها عن طريق حفر المنافذ بشكل قطري او ما شابه.
طرق حقن التربة (Soil injection)
الحقن الاسمنتي هي التقنية المستخدمة لملأ الفراغات بين حبيبات التربة وذلك بناء علي التصميم الخاص بذلك, حيث يتم حقن الخليط الاسمنتي تحت ضغط من خلال أنبوبة واحدة او أنابيب متعددة .
حجم حبيبات مادة الحقن لابد من ان تكون متناسبة مع حجم الفراغات بين جزيئات التربة لتتمكن من المرور. يتم تنفيذ الحقن بالخليط الاسمنتي في التربة لتحسين قوتها أو تقليل نفاذيتها. ويتم أستخدام هذه التقنيه أيضا في تقوية التربة أسفل الاساسات وفي إسناد جوانب الحفر
أسلوب تنفيذ الحقن الاكثر شيوعا يتم بواسطة حفر ثقوب بالتربة ثم الحقن تحت ضغط . وليكون الخليط الاسمنتي مستقر و متوازن يتم عمل مزج بين الاسمنت والماء مع وجود أضافات. حيث يبدأ العمل بشكل عام مع خلطة أساسية ويتم تعديل الخلطة مع أستمراراعمال الحقن وذلك من أجل الوصول الي القيم المطلوبة مسبقا سواء لأقلال نفاذية التربة أو لزيادة قوتها.
تستخدم هذه الطريقة في التربة الرملية او التربة المتفككة ، وهي تقنية تعمل تحويل التربة المسامية الى كتل صخرية متماسكة ، حيث يتم حفر منافذ داخل هذه الطبقات ومن ثم تثبيت انابيب معدنية تسمح بمرور خليط المواد الى الطبقات المراد معالجتها ،وتكون هذه المواد قليلة اللزوجة ليسهل تدفقها وتجانسها داخل التربة ليتحول بعد ذلك الى كتل صخرية متينة ومتماسكة ابتداءً من اخفض منسوب حتى الوصول الى اعلى نقطة.
- زيادة متانة التربة على جوانب الحفريات وذلك قبل البدء بأعمال الحفر للحصول على جدران متماسكة وخالية من الانهيارات.
- ايقاف تهريب المياه في الطبقات التي تكون اسفل المنشآت مثل السدود والجدران الإستنادية.
- تقوية تربة الدفان اسفل المباني والتي تحتوي على المخلفات وبقايا الانقاض من الخشب والبلوك.
المواد المستخدمة فى حقن التربة
- 1- مونة الأسمنت ( أسمنت + رمل ،أو أسمنت+طين، أو أسمنت + بيتونايت ).
- 2- المواد الكيمائية (جل السليكا + الراتنج -...........الخ)
- 3- الملاط الطين.
- 4- الأسفلت السائل.
مميزات وعيوب حقن التربة
- عندما تكون الاساسات ستنشأ تحت منسوب المياه الجوفية حيث تحتاج لوقت أطول فى البناء ،وفى هذه الحالة يتضح مميزاتها بالمقارنة بتجفيف الموقع من المياه وما يصاحبه من مشاكل.
- عندما توجد هناك صعوبات للوصول الى مستوى الاساسات ،وهذا يكون مثلاً فى أعمال المدن وجسم الأنفاق ، وخطوط المجارى.
- عندما تكون الأبعاد الهندسية للاساسات معقدة.
عيوب الحقن
- تكلفة حقن التربة كبير لاحتياجتها إلى عدد كبير من العمال.
- استعمال نوعيات خاصة من المونة اللازمة للحقن والتى تكون غالية الثمن.
الاستعمالات الممكنة لعملية حقن التربة:-
- إنجاز حاجز دائم كما يحدث فى السدود.
- إنجاز حاجز مؤقت مثل بناء محطة كهرباء عبر مجرى، أو بناء سد عبر نهر كبير بغرض تحويل مساره.
- تصلب تربة الاساسات كما يحدث عند إنشاء الأنفاق.
- تلافى خطر التدمير فى الصخور.
- التحكم فى ضغط المسامات فى دعامات الصخر للسدود.
- لتقلقل انضغاطية التربة وزيادة مقاومتها وتماسكها بالحقن.
طريقة تنفيذ عملية حقن التربة (Soil injection) :-
التربة عالية النفاذية تحقن خلال مرحلة الحفر عند حفر الثقوب حيث يتم عند كل عمق معين حقن المونة خلال قضيب الحفر إلى التربة و عند كل حقن تسد قمة الحفرة المحقونة بطوق لمنع تسرب المونة خارج الحفرة .
الطريقة الاولي للحقن خلال مرحلة واحدة و هى دق الأنابيب إلى العمق الكلى ثم تسحب الأنابيب لمسافة معينه ثم يتم الحقن من خلالها و هذه الطريقة فعالة فقط إذا كانت مادة الحقن لا تخرج خلال الفراغ بين التربة و الأنابيب و لذلك يتم إحاطة الأنبوبة بحشوة على طولها لغلق الفراغ بينها و بين التربة .
أما إذا كان الحقن بأكثر من مرحلة ، فتستعمل أنابيب الحقن الكمية و هى أنابيب يتم الحقن فيها من خلال أنبوبة داخلية عبر ثقوبها و هذه تتحرك داخل أنبوبة أخرى بقطر أكبر و محاطة بالحشو و هذه الطريقة تسمح بعدة حقنات .