تدعيم الحفريات ونزح المياه الجوفية – حفرية عميقة جافة ومستقرة

تبدأ الأقبية ومحطات الضخ والخزانات الأرضية كلها بحفرية عميقة. وفي كثير من مناطق الإمارات تجتمع مشكلتان: رمل مفكك لا يثبت على ميل حاد، ومياه جوفية على عمق أمتار قليلة. أعمال التدعيم تعالج الأولى، ونزح المياه يعالج الثانية.

الألواح الفولاذية والجسور الأفقية والدعامات

الألواح الفولاذية (Sheet piles) مقاطع متعشقة تُدق أو تُغرز بالاهتزاز في الأرض قبل بدء الحفر، فتشكل جداراً متصلاً يسند التربة ويحد من تدفق المياه. ومع تعمق الحفرية تُثبت جسور فولاذية أفقية (Walers) على الوجه الداخلي للجدار، وتُركب دعامات (Struts) عبر الحفرية بينها، فيسند كل جانب الجانب الآخر.

وحيث تمنع الطبقات الصلبة نزول الألواح، تُحفر ثقوب على خط الجدار أولاً. استخدمنا هذه الطريقة في تدعيم حفرية في الجرف وفي تركيب جسور التدعيم في ليوان.

خفض منسوب المياه الجوفية

من الطرق الشائعة لخفض المياه الجوفية نظام آبار النزح (Wellpoints). تُركب آبار صغيرة القطر حول الحفرية، ويتصل كل منها بخرطوم مرن بأنبوب رئيسي، وتسحب المضخات المياه من التربة عبر هذا الأنبوب، فينخفض منسوبها تحت قاع الحفرية.

في هذه الصورة تمتد خراطيم آبار النزح على جوانب الحفرية، وتقف مضخة النزح عند أعلاها، بينما تعمل حفارة على القاع الجاف.

العمل في قاع الحفرية

حين تنخفض المياه وتُسند الجوانب تصبح الحفرية منصة عمل، فتعمل فيها حفارات الأساسات وفرق الخرسانة والحدادة كما في أي موقع آخر. ويستمر الضخ عادة حتى يصبح وزن المنشأ كافياً لمقاومة دفع المياه المحيطة به إلى الأعلى.

اختيار نظام التدعيم

الألواح الفولاذية خيار واحد من عدة خيارات. ويتوقف النظام المناسب على عمق الحفرية ونوع التربة ومنسوب المياه الجوفية والمساحة المتاحة وما يجاور الحفرية.

الألواح الفولاذية سريعة التركيب ويمكن غالباً سحبها بعد انتهاء العمل، وتناسب التربة الرملية والمشبعة بالمياه. وقد يسبب دقها ضوضاء واهتزازات يجب ضبطها قرب المباني القائمة.

جدران الركائز المتجاورة والمتداخلة أكثر صلابة وأقل حركة، ولذلك تناسب الأقبية العميقة المجاورة للمنشآت القائمة. كما تساعد الركائز المتداخلة (Secant piles) في الحد من تسرب المياه الجوفية.

الجسور الرأسية مع الألواح الساندة (Soldier piles) قد تكون اقتصادية حيث خُفض منسوب المياه وكانت التربة قادرة على الثبات لفترة قصيرة بين الجسور.

الجدران الحاجزة (Diaphragm walls) تناسب الأقبية العميقة جداً والأحمال الكبيرة، ويمكن أن تصبح جزءاً من المنشأ الدائم.

والأوضاع القائمة في الموقع لا تقل أهمية عن الأعمال الجديدة. فقد قيّمنا نظام تدعيم قائماً في مشروع Fashion Z1 في دبي، ووضعنا حلاً تصميمياً للتدعيم بسبب غرفة تفتيش معترضة، ونفذنا أعمال بئر دائرية في جزيرة ياس.

ما الذي يجب أن يتحقق منه التصميم

لا يقتصر تصميم التدعيم على التحقق من مقاومة الجدار. وأهم الأسئلة هي:

الاستقرار: هل يمتد الجدار في التربة إلى عمق كافٍ ليبقى مستقراً في كل مرحلة من مراحل الحفر؟

القوى في العناصر: عزوم الانحناء والقوى المحورية في الجدار والجسور الأفقية والدعامات، بما في ذلك أثناء تركيب الدعامات أو إزالتها.

انهيار القاع: هل يمكن أن يسبب تدفق المياه إلى الأعلى تحت الجدار تآكلاً داخلياً للتربة أو انتفاخاً في قاع الحفرية؟

الحركة: مقدار انحراف الجدار وهبوط التربة خلفه، وأثر ذلك في المباني والخدمات المجاورة.

ضبط مخاطر نزح المياه

تعمل آبار النزح بالشفط، ولذلك يقتصر خفض المياه في المرحلة الواحدة عادةً على نحو 5 إلى 6 أمتار. أما الخفض الأعمق فيحتاج إلى عدة مراحل أو إلى آبار عميقة.

ولخفض المياه الجوفية آثار تتجاوز حدود الموقع. فقد يسبب هبوطاً تحت المنشآت المجاورة، ويجب التخلص من المياه المضخوخة وفق متطلبات الجهات المختصة. وتعطي أجهزة قياس ضغط المياه ونقاط رصد الهبوط، حين تُراجع قراءاتها مقابل حدود إنذار متفق عليها، تحذيراً مبكراً يتيح تعديل الضخ أو نظام التدعيم.

الأسئلة الشائعة

كم يستمر نزح المياه؟

يستمر الضخ عادةً حتى يصبح وزن المنشأ والردم كافياً لمقاومة دفع المياه إلى الأعلى، في المرحلة التي يحددها المصمم. وقد يؤدي التوقف المبكر إلى رفع بلاطة القبو أو الخزان الفارغ.

هل يمكن سحب الألواح الفولاذية بعد انتهاء العمل؟

غالباً نعم، ما لم يؤثر سحبها في المنشأ الجديد أو التربة المحيطة. وفي تلك الحالة يمكن تركها في مكانها وقصها تحت المنسوب النهائي.

ما المعلومات اللازمة لتصميم النظام؟

تشمل المعلومات الأساسية التحريات الجيوتقنية، ومخطط الحفرية وعمقها، ومناسيب المياه الجوفية، وتفاصيل المنشآت والخدمات المجاورة.

تجد أعمال التدعيم والحفر لدينا ضمن خدمات الإنشاءات والبنية التحتية. وللاطلاع على طرق الركائز، اقرأ ركائز CFA أم ركائز محفورة أم ركائز دقيقة. هل تخطط لقبو أو محطة ضخ أو خزان أرضي؟ أرسل إلينا المخططات وتقرير التربة لمناقشة الخيارات.