أنواع الأعمال الترابية وتأمين الحفريات ضد الانهيار وتأثير المياه الجوفية

نميز نوعين من الحفر:

1. الحفر الواسع: ويستخدم غالبًا لإنشاء الأقبية أو تنفيذ الطرق.

2. الحفر الضيق: ويستخدم غالبًا لأساسات الجدران أو لحفر القنوات والخنادق.

تشمل أعمال إزالة التربة والحفر ما يلي:

• الحفر.

• تفكيك التربة أو الصخور.
• التفجير.
• نقل المواد الترابية.

أما أعمال الردم فتشمل:

• دمك التربة.

• تسوية السطح.
• الدحل باستخدام المداحل.

حماية جوانب الحفر من الانهيار

تتحقق حماية جوانب الحفر من الانهيار بإحدى الطريقتين:

1. تنفيذ جوانب الحفر بميل يساوي زاوية الانحدار الطبيعي للتربة.

2. مقاومة ضغط التربة باستخدام منشآت أو دعامات إنشائية مؤقتة مخصصة لهذا الغرض.

الحفر الواسع

يتم تنفيذ الحفر الواسع بحيث يكون أعرض من حدود المبنى بمقدار 1 إلى 1.5 متر، وذلك لتوفير مساحة كافية للعمل حول الجزء السفلي للمبنى، ولا سيما في منطقة القبو.

ويتم تأمين هذا النوع من الحفر بواسطة الدعامات (التدعيم) أو أنظمة التثبيت بالمراسي الأرضية (Anchoring).

ويُطلق على الحفر الواسع بعد الانتهاء من تجهيزه وتسويته اسم حفرة البناء.

عند تنفيذ حفريات يزيد عمقها على 2 متر، يجب تشكيل الجوانب بميل مناسب. وإذا لم تتوفر المساحة اللازمة لذلك، فيمكن في الأراضي من الفئتين الثانية والثالثة تنفيذ جوانب أكثر انحدارًا حتى عمق 2 متر، شريطة تأمينها بواسطة ألواح تدعيم (شدّات أو تغليف خشبي/فولاذي) تثبتها أعمدة رأسية مدعومة بدعامات مائلة.

ولمنع تجمع مياه الأمطار داخل حفرة البناء، يجب حفر حفرة تجميع للمياه في موقع مناسب، وتركيب مضخة لتصريف المياه وضخها خارج الحفرة.

الحفر الضيق

يُستخدم الحفر الضيق بشكل رئيسي لتنفيذ الأساسات الشريطية للمباني. ويتم تأمين هذا النوع من الحفر بواسطة الدعامات المتقابلة (التدعيم الداخلي – Bracing).

وعند تنفيذ الحفر، يجب إيلاء اهتمام خاص للأماكن التي تتقاطع فيها الحفريات الضيقة (الخنادق)، إذ يجب تأمينها في كلا الاتجاهين لضمان استقرار جوانب الحفر ومنع انهيارها.

أما الجوانب الرأسية لحفر الأساسات التي يتراوح عمقها بين 1.5 و2.0 متر، فيتم تدعيمها في الثلث العلوي من عمق الحفر.

وعند زيادة عمق الحفر، تُدمج وسائل حماية الجوانب مع منصات مخصصة لإخراج ونقل التربة المحفورة.

وكلما ازداد عمق الحفر، ازدادت أيضًا متطلبات وإجراءات التدعيم والتأمين لضمان سلامة العمال واستقرار الحفر.

حماية حفريات حفر البناء باستخدام المنحدرات (الميول)

عند إزالة التربة أو تفجيرها في الأراضي المنحدرة، تتكون على بعض جوانب الحفر فروق في المناسيب بين الأرض الطبيعية خارج الحفر والأرض داخله. ولمنع انهيار التربة الواقعة أسفل مستوى الأرض الطبيعية، يتم اللجوء إلى أحد الحلين التاليين:

• إنشاء جدار استنادي (ضمن أعمال البناء).

• تشكيل منحدر (ميل) بزاوية مناسبة تضمن استقرار التربة ومنع انهيارها (ضمن الأعمال الترابية).

أقصى ميول مسموح بها وفقًا للوائح

وفقًا للوائح المعمول بها، فإن أقصى الميول المسموح بها هي:

• التربة من الفئة C:
  • للحفريات التي يزيد عمقها على 3 أمتار: يكون الميل حتى 1 : 1.5 (زاوية تقارب 35°).

  • للحفريات التي يقل عمقها عن 3 أمتار: يكون الميل حتى 1 : 1 (زاوية 45°).
• التربة من الفئة B:
  • أقصى ميل هو 1 : 0.5 (زاوية تقارب 63°).

• التربة من الفئة A:
  • أقصى ميل هو 1 : 0.25 (زاوية تقارب 76°).

ووفقًا لنوع التربة، يمكن تغطية المنحدرات بطبقة من التربة السطحية (الدبال)، أو زراعتها بالأعشاب، أو غرس النباتات فيها، وذلك لحماية سطحها من التعرية، وزيادة تماسكها، وتحسين مظهرها.

خفض منسوب المياه الجوفية

لكي يصبح تنفيذ الأعمال الترابية، ومن بعدها بقية الأعمال الإنشائية، ممكنًا، يجب خفض منسوب المياه الجوفية إلى مستوى أدنى من قاع حفرة البناء.

ويتحقق ذلك من خلال ضخ المياه ومنع استمرار تدفقها إلى الحفرة بعدة طرق، منها:

1. إذا كان تدفق المياه الجوفية محدودًا، فيمكن ضخ المياه مباشرة من حفرة البناء بواسطة حفرة تجميع ذات قاع أخفض، أو من آبار تُحفر حول حفرة البناء، حيث تتجمع فيها المياه الجوفية نتيجة فرق المناسيب.

   وتتحرك المياه الجوفية داخل التربة وفق مبدأ الأوعية المستطرقة، ولكن مع وجود تأخير نسبي بسبب مقاومة التربة لحركة المياه.

2. تستخدم أنظمة خاصة تقوم في الوقت نفسه بضخ المياه ومنع استمرار تدفقها إلى حفرة البناء، وتُعرف باسم مضخات التفريغ (Vacuum Pumps) المزودة بمرشحات إبرية (Wellpoint Filters – Iglofilters)، وهي من أكثر الوسائل استخدامًا لخفض منسوب المياه الجوفية أثناء تنفيذ الحفريات.