ثقافة تحريات التربة للمشاريع الإنشائية

تختلف معايير وثقافة تحريات التربة بين البلدان وتتباين ضوابطها من قبل الجهات المانحة لإجازة المشروع وكذلك من قبل الجهات المستفيدة وحتى استشاري أو مصمم المشروع .

و يلاحظ هذا التباين الكبير بين الدول في شروط وضرورة البدأ بتقرير متكامل لتحريات التربة لمختلف المشاريع، حيث لاتسمح الجهات المسؤولة في بعض البلدان بإعطاء اي موافقات مبدئية لأي مشروع حتى لمستوى أضافة بسيطة على منشأ قائم مثل بناء غرفة أضافية لسكن من طابق واحد بدون تقرير جديد لتحريات التربة بينما تتساهل أخرى في السماح بإنشاء مبنى من أربع طوابق وأكثر بدون أجراء تحريات مسبقة للتربة ومعرفة خواصها ، وللاسف يتوقع مالك المشروع في معضم الأحيان ان ذلك يوفر عليه المال و الوقت باعتماده على خبرة المصمم السابقة وربما تقارير فحوصات قديمة لمواقع قريبة وبالتأكيد ذلك غير جائز وتكون احتمالية المخاطرة بسلامة المنشأ غير قليلة .

من الأهداف الرئيسية لمفهوم تحريات التربة هو تصميم أقتصادي وتوفير في كلف الأساسات وفق معامل أمان كافي ومعرفة الأحمال التي من الممكن ان تتحملها التربة للمنشأ وتقرير الجدوى الاقتصادية له ، كذلك أستكشاف الموقع ودراسة التربة والصخور والمياه الجوفية وتحليل المعلومات وترجمتها للتنبوء بطريقة تصرف وسلوك التربة بعد تحميلها بالمنشأ المقترح ويعتبر ذلك مكملًا  لمرحلتي التصميم والتنفيذ .

ومن المفروض أن يوضح تقرير تحريات التربة التالي :

1. وصف كامل للموقع مع الأبنية المجاورة او الطرق المحاذية ان وجدت وكذلك مناسيب سطح الموقع الحالية و تحديد ارتفاعها او انخفاضها لنقطة معلومة محددة وأقتراح مستوى الأساسات المناسب وما يتطلب ذلك من احتمالية حفر أو ردم بطبقات تربة جديدة بتدرج ومواصفات معينة .
2. حساب قوة تحمل التربة وخصائصها تحت تأثير الأحمال وبعض التقاريرالجيدة تعطي خيارات بقوى تحمل لمختلف الأعماق تحت مستوى الارض الطبيعية أو حتى لأسس مختلفة ( منفصلة ، حصيرة ، ركائز مختلفة القياسات والأطوال ) لترك الحرية لمناقشة الجدوى الاقتصادية بين مالك المشروع والجهة المصممة ومقارنة تكاليف نوع الاساس مع الرغبة بزيادة الأحمال .
3. التصنيف الدقيق لطبقات التربة وعلى شكل جداول ورسومات ومنحنيات توضيحية لكل طبقة .
4. التنبوء بمقدار الهطول الذي سيحصل بالمنشأ خلال فترة زمنية محددة وبحدود مقبولة ، وكذلك ضرورة التأكد من عدم وجود الهطول الغيرمتكافئ لنقاط مختلفة من التربة وتحت أسس المنشأ وذلك لتسببة بحدوث تشققات لاحقه في هيكل المبنى وتلف في الإنهاءات والتركيبات.
5. وجود المياه الجوفية من عدمة وتأثيرهاعلى المنشأ مع احتمال اختلاف منسوبها الموسمي كذلك ضرورة نزح تلك المياه في حال كوّن منسوبها اعلى من منسوب الأسس أثناء مرحلة الإنشاء .
6. الفحوصات الكيمياوية لنماذج التربة المستخرجة من الموقع وبالأخص من مستوى الأسس المقترحة والتي تشمل بالعادة معرفة نسبة الكبريتات والكلوريدات وذلك لتحديد نوع الأسمنت المستخدم في تلك الأسس واحتمالية حاجته لبعض المعالجات.
7. دراسة وتوضيح لتأثيرالعوامل الجوية في الموقع المعني مثل الأمطارأوالثلوج اواختلاف درجات الحرارة وتأثير ذلك على سلوك التربة لاحقا.
8. تشخيص طبقات معينة من التربة تحتاج معالجات خاصة أو استبدال مثل أنواع الترب الرخوه او المنتفخة او المتمددة وكذلك احتمالية وجود طبقات دفن قديمة ملوثة أو ردم بأنقاض أنشائية أو زراعية غير صالحه  .

تعتمد تحريات التربة للأغراض الإنشائية على العمل الموقعي والعمل المختبري ويرتكز الأول على حفريات موقعية على شكل آبار أنبوبية وجمع النماذج وقياس الاختراق القياسي الموقعي لمختلف طبقات التربة بينما يرتكز العمل المختبري على نتائج مجموعة من الفحوصات الفيزيائية والميكانيكية والكيميائية لنماذج التربة المستحصلة .

* العمل الموقعي : غالبا ما تستخدم طريقة الحفر الأنبوبية لغرض جمع نماذج التربة من طبقات وأعماق مختلفة ويعتمد عدد تلك الحفرعلى مساحة أساسات المنشأ أو نوعه وكذلك في حالة وجود تباين للتربة من مكان لآخر، فمثلًا في الأبنية الاعتيادية ممكن ان تكون المسافة بين الحفرتين من ١٠-٣٠ م اعتمادا على مساحة أساسات المنشأ  ، بينما في مقاطع مشروع طريق ممكن ان تصل المسافة بين نقطتين لحد ٣٠٠ م. فيما يعتمد عمق الحفر الاختبارية بدرجة كبيرة على أحمال ونوع المنشآت وفي حالة أستخدام الركائز كأساسات عميقة يجب ان يكون عمق الحفرالاختبارية يتجاوز طبقات الإسناد القوية أو الصخرية بعمق ٢-٥ م. تستخدم بالعادة نفس ماكنة الحفر لجمع عينات الفحص من أعماق مختلفة وتكون لكل نصف متر للأمتار الثلاثة الأولى من عمق الحفر وذلك لاحتمالية اختلاف مكونات التربة القريبة للسطح أكثر، ويستمر جمع العينات لكل مترأوأكثرمن عمق الحفرة الاختبارية لما بعد الثلاث أمتار الأولى.

يرافق جمع عينات التربة أجراء فحص الاختراق القياسي وهو من أهم الفحوصات الديناميكية للتربة في الموقع ، حيث يثبت جامع العينات الأسطواني في نهاية الأنبوب ويكون ملامسًا لسطح الطبقة التي يراد استخراج النموذج منها داخل الحفرة الاختبارية وتبدأ مطرقة قياسية مثبته على آلة الحفر وبوزن قياسي (63.5 كغم) ترفع بفعل محرك ديزل وتسقط سقوط حرمن ارتفاع ثابت (76سم) ولاكثر من مرة لأحداث أختراق قدره ( 45 سم) ويؤخذ في العادة عدد ضربات المطرقة الذي لزم لاختراق أخر ( 30 سم) ويسجل على أنه رقم الاختراق القياسي لتلك الطبقة ، وإذا لم يكتمل الاختراق المطلوب رغم وصول عدد ضربات المطرقة للخمسين طرقة ، يتم تسجيل الاختراق الفعلي الحاصل ويتم رفع الأنابيب من الحفرة الاختبارية وفك جامع العينات واستخراج نموذج التربة المحصور داخله . تكون قيمة عدد ضربات المطرقة المسجلة محدد لقيمة الكثافة النسبية لتلك الطبقة وكلما كان العدد اكبر يمثل قوة الطبقة وقدرتها على تحمل أوزان أكثر .

* العمل المختبري: يتم تصنيف نماذج التربة المستحصلة من الموقع وقبل نقلها للمختبر في أكياس بلاستيكية محكمة الغلق بوزن تقريبي 250 غم لكل نموذج أو صناديق خشبية مقسمة من الداخل للنماذج الصخرية وتفهرس بوضوح بكتابة رقم الحفرة الاختبارية والعمق المأخوذ منه النموذج . من المفضل ان يكون اجراء الفحوصات المختبرية الضرورية على اعماق متباينة مع التركيز على اعماق مستويات الأسس، ومن الممكن تقسيم الفحوصات الأساسية للتربة إلى فيزيائية وميكانيكية وأخرى كيميائية وهذه الفحوصات وان اختلفت في أهميتها لكن جميعها تعتبر مهمة وضرورية للحكم على طبيعة التربة للخروج بتوصيات متكاملة بما يتعلق بسلوك التربة واختيار نوع وتصميم الأساسات المناسبة للمنشأ ،

– الفحوصات الفيزيائية للتربة تعنى بالخصائص المتعلقة بطبيعة التربة نفسها وأهمها محتوى الرطوبة الطبيعي و تدرج التربة من ناحية قياس أقطار جزيئاتها وتناسقها عن طريق التحليل المنخلي ، حدود الليونة واللدونه ، الوزن النوعي ، الكثافة ، نسبة الفراغات ومعامل النفاذية وغيرها .

– الفحوصات الميكانيكية وتعنى بخصائص التربة وتوقع سلوكها بعد تعرضها للأحمال ومن أهمها فحص القص الثلاثي ، فحص القص المباشر، مقاومة الانضغاط مع الزمن .

– الفحوصات الكيميائية وتعنى بتوضيح ما تحتويه التربة من مواد كيميائية يكون لها تأثير سلبي على خرسانة الأسس مثل فحص محتوى الكبريتات والكلوريدات والشوائب العضوية و حامضية أو قاعدية المياه الجوفية إن وجدت عن طريق فحص الرقم الهيدروجيني .

المهندس ألاستشاري

مصطفى عباس المختار

Head of Geo Engineering Dept.

Urban Reform Consultant

Toronto- Canada