خانه - خدماتنا - تثبيت الحفر العميقة

محاور الأنشطة لشركة ایستاسازه الهندسية وتقديم خدماتها في قسم تثبيت الحفر العميقة هي بشكل عام كما يلي:

1) التسمیر أو نیلینغ (Soil Nailing)

2) إرساء التربة أو انکراج (Ground Anchorage)

3) البناء من الأعلی إلی الأسفل  (Top-Down Construction)

4) الإحتواء المتقابل أو  تثبیت الدعامة  (Bracing Strut)

5) جدار برلن (Berlin Wall)

6) بناء الجمالون المحتجز (Truss Retaining Structure)

7) جدار كومة الحاجز (Diaphragm Pile Wall)

8) التدریع (Sheet Pile)

9) جیوسنتیک (Geosynthetict)

10) مراقبة جدران الحفرة (Monitoring)

11) مساح (Surveying)

في كل من الطرق المذكورة آنفاً ، ، يمكن أن یوجد عضو کمانع وفقًا لمتطلبات التصميم. يمكن أن يكون هذا العضو جدار الفولاذي الحاجز ، وأكوام خرسانية ، وأعمدة الحقن بالضغط العالي وأعمدة الخلط العميقة ، وأكوام الحماية الحدیدیة ، والتدریع أو أعضاء مماثلة. طبعا في طريقة التسمير یُستخدم سطح من الخرسانة المرشوشة (شاتکریت) كغطاء عادةً.

لكل من جدران الحماية المختلفة فوائد وقيود خاصة يمكن استخدامها بوحدة أو مزيج منها وفقًا للمشاريع.

1) تسمیر الجدران أو نیلینغ (Soil Nailing)

تسمير الجدران أو نیلینغ هو تسلیح كتلة التربة الموجودة عن طريق تثبيت المسامیر الحدیدیة (Nails) على مسافات قريبة بعضها مع البعض على سطح مائل أو في موقع الحفر عموديًا و ثم تنفیذه من أعلى إلى أسفل (Top Down Construction). عادة ما يتم وضع المسامیر في الحفر الموجودة في الجدار الأرضي التي تمتلئ بملاط الأسمنت لمنع تآكل قضبان التسليح والانتقال الطاقات الصحيحة بين التربة والمسامیر. تخلق طريقة التسمير مقطعًا عرضيًا ثابتًا الذی یقوى القدرة على تثبيت التربة خلفه.

تمت معالجة التسمير لأول مرة في عام 1960 ، تعتمد هذه الطريقة على طريقة الإرساء وشد الأحجار بواسطة اللولب. قد إستخدم هذا النوع من التثبيت في حفر الأنفاق في نمسا سنة 1960 لأول مرة. في هذا النفق  یُستخدام حدید التسلیح وحقن ملاط ​​الأسمنت والخرسانة المرشوشة للإستقرار و التثبیت.

علی أساس المبادئ العلمية في الهندسة الجيوتقنية ، فإن طريقة التسمير یعمل قوياً خلال تفاعل التربة مع حديد التسليح المنتج من تشوه التربة ، فلذلك ، لایوصی بإستخدام التسمير في الحالات التي تكون فيها الحساسية للإزاحة بسبب الحفر عالية أو تکون الحفر بالقرب من الهياكل الحساسة والقديمة والبالية أو تشمل علی التربة الرخوة والمتوسطة من حيث الصلابة والمقاومة بشكل عام.

مراحل طریقة التسمیر أو نیلینغ

في طريقة التسمير ، تعمل المسامير في حالة المدّ ، ولكن في ظروف خاصة ، یهتمّ بخصائصها الأخری کالإنحناء والقص. یحقق أثر تسلیح المسامیر لتحسين ثبات الجدار خلال الوظيفتين التاليتين:

• زيادة الطاقة الموجودة وبالتالي زيادة مقاومة القص علی سطح الانزلاق في التربة الاحتكاكية
• تقلیل إنزلاق السطح الدافع في التربة الاحتكاكية والمتماسكة

بعد تثبيت قضبان التسليح جدار سطحي دقیق الذی يحتوي على الخرسانة المرشوشة عادة جنبًا إلى جنب مع سطح من التسليح خفيف الوزن یغطي سطح الجملون أو الجدار الحفرة. الغرض من هذا الجدار هو:

•  منع تآكل التربة السطحي
• إنشاء سطح نهائی أكثر ملاءمة للإنشاءات اللاحقة المحتملة
• الغرض الأكثر أهمية من بناء هذه الجدران هو زيادة الكفاءة لعملیة التربة المستحکمة خاصة في الأجزاء القريبة من جدار الحفرة

تساعد هذه الطبقة الخرسانية – الفولاذية على نقل القوى الدافعة إلى عناصر التسليح بشكل أفضل أيضًا. يمكن تصميم الغطاء النهائي (Facing) وتنفيذها عبر الطريقتين التاليتين:

• مؤقت (Temporary)
• مستمرّ (Permanent)

يعتبر تسمير التربة أو نیلینغ طريقة جديدة إلی حد ما تثبيت الحفر العميقة ، و یُستخدم نظرًا لاقتصادها و فوائدها الوحیدة کثیراً كحل مناسب جدًا في المواضع المختلفة التالیة:

• تثبیت المنحدرات ، والجملون ، و الخنادق
• زیادة قدرة الشحن
• تحدید التغییرات فی الأشکال عن طريق أقل نسبة من التداخل فی حالة الأرض الطبيعية

تم استخدام طريقة التسمير على نطاق واسع في العقدين الماضيين في معظم البلدان المتقدمة والنامية لتثبيت الحفريات وكذلك تثبيت المنحدرات الطبيعية. بعض مواضع إستعمال الواسعة لهذه الطريقة یشتمل علی تثبیت المنحدرات الطبيعية أو الخنادق المجاورة للطرق ، وتوسيع الطرق ، والحفر بالقرب من الهياكل الموجودة ، وتثبيت هياكل الحراسة القديمة وتحکیمها و إلخ.

2) انکراج أو إرساء التربة (Ground Anchorage)

مبادئ تنفیذ إرساء التربة أو أنکراج تشبه کثیراً بطریقة نیلینغ (تسمیر). يكمن الاختلاف الرئيسي في تطبيق قوة ما بعد التوتر على عنصر التسلیح. خطوات التنفيذ کطريقة التسمير تشمل علی حفیرة المؤقتة وحفر الحفر وتركيب حدید التسليح وحقن ملاط ​​الأسمنت (في جزء من طول الحفرة) وصبّ الخرسانة وتركيب صفحة النيلي وصواميل علوية. بعد مضی فترة زمنية مناسبة لمعالجة ملاط ​​الأسمنت تم تطبيق قوة ما بعد الشد حتى المقدار المطلوب من التصميم على حديد التسليح وملاط موجودة أنحائه خلال تثبيت قاعدة الرافعة ، ورافعة الشد ودینامونتر.

المرحلة الأولی: الحفیرة إلی حد تثبیت أول الصفوف من المراسي.

الخطوةالثانیة: يتم الحفر لتنفيذ المرساة

الخطوةالثالثة: تثبیت الحوامل والحقن

الخطوةالرابعة: يتم إجراء عمليات الشد والحفیرة وغطاء الخرسانة بعد ضبط الملاط.

یمکن تطبيق تغطية دائمة إذا لزم الأمر في هذه الطريقة. يمكن أن تكون هذه الغطائات من الأقسام التالیة:

• خرسانة مرشوشة
• خرسانة مصنوعة من قبل
• الخرسانة المصبّة آناً
• الطرق الحدیثة الأخری لتنفیذ غطائات منقوش و الموافق بالبیئة

في طريقة إرساء التربة ، توجد طرق الحقن المختلفة لتوفير المقاومة للجزء الثابتة

3) البناء من الأعلی إلی الأسفل (Top – Down Construction)

في طريقة البناء من أعلى إلى أسفل يتم تنفيذ الهيكل الرئيسي نفسه من أعلى إلى أسفل بدلاً من إنشاء هيكل حماية ، متزامنا مع الحفیرة.  تُستخدام هذه الطريقة لإنشاء محطات المترو في أوروبا لتقليل الوقت وتكاليف التنفیذ والاضطراب في حركة المرور الحضرية وحياة الناس من خلال إجراء تغييرات في تصميم الهياكل وحسابها وامتلاك بعض المعدات والمرافق الخاصة. هذه الطریقة حلت محل الطرق التقليدية بسبب فوائدها العالية في السنوات الأخيرة في المشاريع الكبيرة.

یبدأ تنفیذ الطرق التقلیدیة المسمّاة بطریقة الحفر من الأسفل إلی الأعلی (Bottom-Up) من الحفیرة ، ثم بناء الأساس (فونداسیون) وینتهي بالهیکل الرئیسي و إستکمال السقف النهائی. خلافاً لهذه الطریقة توجد طریقة أخری المسمّاة بـ « Top-Down» التی حلّت محلّ الطرق التقلیدیة فی المشاریع الکبیرة فی السنوات الأخیرة. تبدأ هذه الطريقة ببناء الجدران الجانبیة والأعمدة والسقف النهائي خلافا للطرق التقلیدیة وتنتهي بإكمال إعمال الحفیرة وبناء أساس الهيكل. یمکننا أن نشیر إلی إلغاء سطوح التنسیق أو تقلیلها أو إزالة القيود المؤقتة أو تقليلها بوصفه من أهم مزايا هذه الطريقة.

 خطوات طريقة البناء من أعلى إلى أسفل

في طريقة البناء من أعلى إلى أسفل يحدث بناء جدار حاجز أو كومة فولاذية أو كومة خرسانية حول المحيط فی البدایة ، ثم يتم تنفيذ أعمدة الهيكل مع الأساس بالنوع العميق أو شبه العميق من أعلى إلى أسفل الهيكل الرئيسي متزامنا مع الحفیرة. إذا كانت حالة التربة جيدة من حيث الإستحکام وكانت ظروف المياه الجوفية موافقة ، فيمكن تنفيذ الجدار خطوة بخطوة کتزامناً مع تنفيذ الطبقات من الأعلى إلى الأسفل.

 في هذه الطريقة يمكن تنفيذ الهيكل تماماً أو بعض منه من أعلى إلى أسفل. إذا كانت أبعاد المشروع صغيرة في الخطة ، فمن الممكن تنفيذ الهيكل في الطابق السفلي تماماً بسهولة عن طريق البناء من أعلى إلى أسفل. إذا توجد مساحة كبيرة فی المخطط ، یمکن أن يكون الشريط المحيطي عن طریقة البناء من أعلى إلى أسفل والمنطقة المركزية من طريقة البناء من الأسفل إلى الأعلى خیار مناسب. من الممكن أيضًا دمج هذه الطريقة مع طرق التثبيت الأخرى.

4) استرات أو إرساء التربة (Braced Excavations – Struts)

في طريقة تثبیت الدعامة ، تستخدم إرساء المضغوط لنقل ضغط التربة. تشمل مكونات هذا النظام علی فی ما یلي بشكل عام:

• الجدار الذي يمكن أن يكون من Sheet Pile أو جدار حاجز أو الأعمدة الواقية من الحدید أو الخرسانة و إلخ.
• أعضاء الضغط المسماة بـ Strut أو Brace
• أعضاء واسطة بین الجدار و أعضاء الضغط المسمّاة بـ Wale .

فی هذه الطریقة ینتقل ضغط التربة من الجدار إلی Wale و من Wale إلی Strut علی أساس قوة الإنحناء و القص ، و یصمم الجدار علی أساس القوی المرکبة.

فی طریقة إرساء التربة عن طریق الضغط فی البدایة تم تنفیذ العمود الفولاذي الحافظ في أنحاء الحفرة ، ثم تم تنفیذ Wale فی مراحل الحفر جمیعاً و یتصل Strut به.

فی هذه الطریقة یمکن إستخدام نمذجة ثنائیة الأبعاد و ثلاثة الأبعاد و تنظیم الحالات النهائیة وإستثمار و تصمیم أعضاء الهیکل علی أساس الطاقات المکتسبة. تصنع الأعضاء الهيكلية بشكل عام من الفولاذ وفقًا قوانین الهياكل الفولاذية.

5) جدار برلني أو جدار سولجر بایل (Berlin wall – Soldier Pile and Lagging System)

من طرق تثبیت الحفرة هي طریقة جدار برلني. هذه الطریقة یحتوي علی عمود واقي من الخرسانة أو الفولاذ وغطاء الخرسانة (شاتکریت). یعیّن زهاء 25% من طول العمود الواقي الخرساني أو العمود الفولاذی کجذر العمود الواقي من أجل تثبیتها. یستخدم غطاء من الخرسانة  بين الركائز المصنوعة فوراً أو سابقاً لمنع الإنهیار في بعض الکومات.

یتم وضع حديد التسليح بين الركائز بعد الحفر من أجل تنفيذ إجراءات الخرسانة فوراً ، ثم یتم إنشاء سطح خرساني بين الركائز عن طريق صبّ الخرسانة (شاتکریت).

تثبيت الحفر العميقة عن طریق یُستخدام مزيج جدار برلين التسمیر (نیلینغ) أو إرساء التربة (أنکراج). 

6) بناء الجمالون المحتجز (Truss Retaining Structure)

في طریقة بناء الجمالون المحتجز کواحد من طرق تثبيت الحفر شبه العميقة ، ینتقل ضغط التربة على جدار الحفرة إلى قاع الحفرة من خلال أعضاء أفقية ومائلة.

يمكن أن تكون الأعضاء العمودية مصنوعة من الفولاذ أو الخرسانة. تُصنع الأعضاء الأفقية والمائلة للجمالون مصنوعة من الحدید.

هیکل الجمالون المحتجز مناسب للحفر العمیقة التی یقلّ عمقها من 14 متراً و نسبة عرض الحفرة إلى عمقها أكبر من خمسة. في التحفیر العميق الأشدّ یصعب توفير منحدر آمن وتحدید من التشوهات إلى المستوى المسموح به ، ويوصى باستخدام طرق بديلة المحتملة.

في تصميم عام لهیکل الجمالون المحتجز و  وترتيبه من أجل منع حدوث ظاهرة الفشل التدريجي ، يوصى بزيادة درجة غیرمحدد في الهيكل بقدر المستطاع.

7) جدران الحاجز أو جدران الطين (Diaphragm walls – Slurry walls)

تثبيت الحفر العميقة من خلال جدار الحاجز أو جدار الطين. في هذه الطريقة ، یصنع جدار خرساني لحماية جدار الحفرة من الانهيار. في بعض الأحيان ، یستخدم مزیج من طرق التثبيت الأخرى مع هذه الطريقة لتثبيت الحفرة.

لتنفيذ هذا الجدار ، تستخدم أجهزة الحفر الخاصة المسماة هیدروفرز أو الجراب (grab). يستخدام ملاط ​​البنتونيت لمنع الانهيار المحلي للجدار المحفور. بعد إتمام الحفر لجدار الحاجز ، يتم عمل حديد التسليح ويصب الجزء المحفور تماماً باستخدام أنبوب حراري لصب الخرسانة وينشئ جدار خرساني. أنبوب حراري هو أداة لصبّ الخرسانة علی أقل سطوح الحفرة. من خلال القيام بهذه الطریقة أثناء صب الخرسانة ، وزن الخرسانة الخاصة بالنیبة إلی البنونایت یؤدي إلى ارتفاع البنتونايت ويمكن تجميع البنتونيت المرتفع لإعادة استخدامه.

یختلف سماکة الجدران الحاجزة بین 6/0 إلی 1/1. تم صنع الجدار بشکل الألواح التی یوافق عمقها مع عمق الحفرة. عرض الألواح یختلف بین 2 إلی 6 أمتار. قاع هذه الجدران یصنع بشکل المستطیل عادة ، ولکن یمکن إستخدم الأشکال الأخری کـ T و L  للأهداف الخاصة.

8) التدریع  (Sheet Pile)

یعتبر التدریع  طریقة إفتصادیة بالنسبة إلی جدار حاجز من الخرسانة و جدار سکانت من الخرسانة. فی هذه الطریقة لایحتاج إلی تصلب الخرسانة و یمکن القیام بالحفر بعد إتمام التدریع ، علی هذا یقلّ مدة تنفیذ المشروع بالنسبة إلی الطرق المماثلة.

9) تربة مسلحة أو جیوسنتتیک (Geosynthetict)

لفظ جیوسنتتیک یتشکل من “جیو” (Geo) و “سنتتیک” (Synthetic). یستخدام “جيو” فی الموضوعات المرتبطة بالأرض ، وتستخدم ” سنتتیک ” للمواد المصنوعة عن طریق القوی البشریة. یطلق جیوسنتیک أو تربة مسلحة علی المنتجات التی تزیل مشاکل جیوسنتیک و مشامل المرتبطة بالتربة. فیما یلي یذکر عدد من المنتجات التی تسمّي التربة المسلحة:

• تكسية أرضية (geotextile)
• جیوجرید (geogrid)
• غشاء أرضي (geomembrane)
• جیونیت (geonet)
• جی سی ال یا جیوسنتتیک کلی لاینر (geosynthetic clay liner)
• جیوفوم (geofoam)
• جیوسل (geocell)
• جیوکامبوزیت (geocomposite)

خصیصة المنتجات المذكورة البوليمرية تسبب بقائها للغاية. تُستخدم المواد الجیوسنتیکیة بأشكال مختلفة والإستهلاک المختلف بما فیها الجيوتقنية ، والنقل ، وبيئة والهيدروليكية في المواضع التالية:

الطرق والمطارات والسكك الحديدية والسدود الترابية والجدران المانعة ومخازن المياه والسدود والقنوات ومكافحة التآکل والرواسب ومحل دفن النفایات، غطاء دفن النفایات والمعادن وتربية حیوانات المائية والزراعة.

إذا یستخدم مواد جیوسنتیکیة بجانب التربة أو الحجر أو المواد الهندسیة الأخری یتوقع عملیة واحدة أو عدة العملیات من التسلیح ، والإنفصال ، والتصفیة (ترشیح) ، تصریف المیاه ، وممانعت تسرّب الماء ، والحفاظة دائماً.

10) مراقبة الجدران العمیقة (Monitoring)

حساسية البناء وصيانة الهياكل الجديدة تحتاج إلى مزيد من الدقة و المعالجة ، نظرًا للتقدم المتزايد في صناعة البناء ، لأنّها کما أن الهیاکل الجدیدة مفیدة ومؤثرة فی حیاة الإنسان ، یمکن أن عدم الدقة والمعالجة فی التصمیم ، والإستثمار وحفظها یؤدي إلی النتائج الضارّة التی لایمکن إصلاحها. فلذلک توجد حاجة ماسّة إلی إستخدام الطرق و آلات القیاس الخاصة. علم جیوماتیک یعد من العلوم التی یُستخدم لقیاسات دقیقة ، و فلهذا یُستخدم أیضاً الطرق المختلفة لقیاسات فیه و یعتبر ميکروجئودسیا من أهمّها. ميکروجئوديسیا (الجيوديسيا الصغيرة) هو تحديد موقع هيكل أو منطقة صغيرة بحيث لایوجد فیه أثر كروية الأرض.

یتغیّر موقع الهیاکل و شکلها علی مضي الزمن ، کتغییر الجسور إثر مرور السیّارات الثقیلة ، أو تغییر السّدود إثر طاقة ضغط الماء ، أو هزّة أرضیة قائماً إثر الحفر و تفریغ المواد المعدنیة و حرکة جدران الحفرة إثر الحفر والتثبیت أیضاً.

فلذلک یمکننا أن نقول بإختصار أن میکروجیودیسیا هي مجموعة من الإجراءات التی تمت عن بواسطة الآلات الدقیقة ، من أجل معالجة التصریفات و حرکات الهیاکل الکبیرة کالسدّ ، والجسر ، ومخازن النفط ، الهیاکل المجاورة للحفر و أمثال ذلک ، بدقة عالیة و إستخدام المعالجات و الدراسات و محاسبات جیودتیک.

ومن بين نتائج استخدام أنظمة الأجهزة للرصد وقياس السلوك (تثبيت الحفر العميقة) ما يلي:

• تقليل التكاليف: تصميم مناسب و موثق للأجهزة في الظروف الحساسة کتراب قابل للتکثیف العالي أو المواد الأخرى يقلل المخاطر علی نطاق واسع. تقليل مخاطر التصميم يؤدي إلى زيادة الثقة في مرحلة التنفيذ ، سيؤدي هذا الموضوع أيضًا إلى تقليل التكاليف.
• تقلیل مقادیر الثقة: دون التجهیز والقیاس اللازمة ، يعتمد اختيار عوامل التصميم على افتراضات إحتیاطیة فعلی هذا سترتفع عوامل التصميم موثوقية والتكاليف.
• تغییر التصمیم: إذا لم تکف التصامیم الموجودة للإجابة نظراً إلی الظروف تعیّن المعلومات المنتجة من التجهیز فی المراحل المشروع الأولی الحاجة إلی التغییرات فی التصمیم.
• مراقبة عملیات تنفیذیة معالجتها وطریقتها: أدوات العملیة الدقیقة کتثبیت التربة وإصلاحها و تحمیل مسبقة تقدم معلومات عن تطور العملیات ، علی سبیل المثال يمكن معالجة مدى الكفاية لمراقبة عدد أدوات تصریف المیاه المستخدمة في التحميل المسبق بواسطة أدوات دقيقة.
• الأمان: التجهیز یحذر من المخاطر المحتملة قبل الحدوث ، خاصة فی القضایا المرتبطة بإستمرار إنحدار یوفّر فرصة لإستکمال العملیات لإزالة الخطر أو الخروج من المکان.

إضافة إلی المراقبة تهمّ مراقبة أجزاء الهیکل المحافظ جودتها حین التنفیذ أهمیة خاصة. یمکننا الإشارة إلی إختبارات الخرسانة وحدید التسلیح  من حیث مراقبة الجودة کمواضع مراقبة تنفیذ الهیکل المحافظ.

تشتمل إختبارات المراقبة و المراقبات التنفیذیة تشتمل علی أجزاء مختلفة لهیکل المحافظ کالمسمار وقیود الشدّ. تعتبر أنواع اختبارات تحميل الشدّ ودورات التحميل والتفريغ واختبار الزحف والتحميل من هذه الاختبارات إلى الحد الأقصى.

11) مساح (Surveying)

هندسة المساح تعدّ من فروع فرع الهندسیة – فنّیة فی الجامعة ویتناول طرق مختلفة لتجمیع المعلومات الأرضیة لتوفیر الخطة للمستخدمین المختلفین عبر الطرق المتنوعة. إنّ الخطة تعدّ من أولی الخصائص و أهمّها لجمیع الأنشطة الهندسیة المدنیة کتثبیت الحفرة ، تحسین القاع ، أحداث الطرق ، وخطوط نقل الطاقة والماء ، إحداث النفق وقطار الإنفاق و أمثال ذلک.

للتخطیط مرحلتین:

1. قیاس: تُستخدم الأجهزة والطرق المختلفة من أجل الحصول علی المعلومات المطلوبة فی المرحلة الثانیة.
2. تقدیم النتائج: يتم تقدیم النتائج على النحو التالي:
3. إشارة تشابهیة (الخطة، المقاطع الطولیة و العرضیة و …)
4. النتائج بشکل الأرقام (کالجداول، نماذج الأرض الرقمية)