لتقليل انتفاش أو انتفاخ التربة تحت الأساس أو القواعد، يمكن أن يتم حفر التربة الانتفاخية أو الانتفاشية بمقدار أعمق من الموصى به واستبدالها بتربة غير انتفاخية أو معالجة. في هذا النهج، يتم حفر التربة الانتفاشية بعمق كافٍ لتقليل الانتفاخات وحركات التربة، ثم استبدالها بإحلال مُعالج ومدموك بشكل صحيح حتى منسوب التأسيس.
يجب مراعاة عمق الحفر المطلوب، بالإضافة إلى حجم الإحلال والموقع والتكلفة. يتم تحديد عمق التربة التي يجب إزالتها من خلال المظهر العام للتربة في تقرير فحص التربة، وطبيعة مادة الإحلال، وكمية الرفع التي يمكن تحملها. تتميز الطبقة الصلبة من الردم المضغوط (طبقة الإحلال) بفائدة إضافية تتمثل في التعامل مع الاختلافات في انتفاخ التربة الأصلية الأساسية، وبالتالي القضاء على الانتفاخ التفاضلي.
في حالة عدم وجود تربة إحلال مناسبة غير انتفاشية حول المنطقة، يمكن استخدام أسلوب تكييف ترطيب التربة والتحكم في الدمك والرص لتغيير خصائص الانتفاخ في التربة الانتفاخية في الموقع. سيؤدي حقن المياه التربة إلى كثافة أقل في الجانب الرطب من المحتوى الرطوبي الأمثل إلى تقليل إمكانية الانتفاخ، ولكن يجب توخي الحذر لضمان تكثيف التربة المعاد دمكها جيدًا بما يكفي لتجنب الهبوط. يمكن استخدام المضافات الكيميائية جنبًا إلى جنب مع تكييف الرطوبة في بعض الحالات.
ومع ذلك، إذا امتدت طبقة التربة الانتفاخية إلى عمق يجعل الإزالة الكاملة والاستبدال باهظ التكلفة، فينبغي إجراء اختبارات ودراسات التربة المناسبة لتصميم الحفر وتقييم الانتفاخ المحتمل المتوقع بعد إجراء الحفر الزائد وإعادة الإحلال والدمج. يجب أن يضرب الرفع أو الانتفاخ المتوقع في هامش أمان عند تحديد عمق الحفر الزائد.
الحفر الزائد - overexcavation : هو حفر التربة بعمق أكبر من المطلوب وإعادة إحلال الأرض بطبقة مناسبة لرفع منسوب التأسيس.
اقترح تشين (1988) حدًا أقصى لعمق الحفر الزائد من 3 إلى 4 أقدام (1 إلى 1.3 متر)، ولكن تم تحديد هذه الأعماق لتكون غير فعالة للمواقع ذات التربة شديدة الانتفاخ. درس طومسون (1992 a و 1992 b) بعض متطلبات التأمين ووجد أنه إذا كان هناك 10 أقدام (3 أمتار) أو أكثر من التربة غير الانتفاخية الصالحة للتأسيس تحت القواعد، يكون أفضل من الأعماق الضحلة. تم تحديد أعماق الحفر الزائد التي تبلغ 10 أقدام (3 م) أو أكثر بانتظام في أعمال طومسون. في حالات معينة، تم حفر أعمق يبلغ 20 قدمًا (6 أمتار) من التربة وتكييفها مع الرطوبة وإعادة ضغطها في مكانها.
يمكن التحكم في تغيرات محتوى الماء في طبقات التربة الانتفاخية الأساسية عن طريق الحفر الزائد والاستبدال. ستحدث غالبية التباين الموسمي في محتوى الماء في الأقدام القليلة العلوية من التربة. ومع ذلك، إذا كانت التربة السفلية ذات قدرة عالية على الانتفاخ، فقد لا تكون المنطقة ذات الحفر الزائد كافية لمنع انتفاخ السطح أو الانكماش. إذا تبللت التربة الانتفاخية الأساسية ، فقد يتسبب ذلك في حركة لا يمكن السيطرة عليها. من المستحيل التنبؤ ببعض مصادر المياه المحتملة أو التحكم فيها. نتيجة لذلك، يجب على مهندس التصميم مراعاة أن مثل هذه الأحداث قد تحدث خلال عمر الهيكل واتخاذ قرارات التصميم المناسبة.
علاوة على ذلك، يجب تجنب تجميع المياه في منطقة الحفر بأي ثمن. لا يُقترح استخدام إحلال من تربة حبيبية عالية النفاذية. سوف يسمح الإحلال عالي النفاذية للماء بالتدفق بحرية وتتجمع. "Bathtub effect" هو مصطلح يستخدم لوصف هذه الظاهرة. سوف يحدث تسرب في الطبقات السفلية الانتفاشية أو تربة الأساس نتيجة لهذا الموقف. لذلك فإن أي مادة إحلال غير منفذة وغير انتفاشية هي الأفضل. إذا كانت المواد الحبيبية مطلوبة، فيجب تركيب حواجز رطوبة ومصارف دائمة، مثل الأغشية الأرضية، لمنع الرطوبة من التسلل إلى هذه المنطقة.
من المتوقع أن تتمتع المادة المزالة والمعاد ضغطها بموصلية هيدروليكية أعلى من التربة الموجودة في الموقع وطبقة الصخور الأساسية، حتى بدون تربة حبيبية. يمكن اعتراض المياه الجوفية باستخدام نظام الصرف السفلي المثبت في الجزء السفلي من منطقة الحفر الزائد. يجب توخي الحذر للتأكد من أن المصرف يحتوي على تصريف إيجابي وأنه لا يركز الماء فقط في منطقة قد يؤدي فيها إلى زيادة ترطيب التربة وانتفاشها.
مزايا الحفر الزائد وإحلال التربة الانتفاخية
فيما يلي بعض فوائد الحفر الزائد في التربة الانتفاشية:
- نظرًا لأن استبدال التربة لا يتطلب معدات بناء خاصة، فقد يكون أقل تكلفة من خيارات العلاج الأخرى.
- يمكن خلط إضافات معالجة التربة بطريقة أكثر مساواة، مما يؤدي إلى بعض تحسين التربة.
- قد يؤدي الحفر الزائد والإحلال إلى تأخير البناء أقل من العمليات الأخرى التي تحتاج إلى فترة معالجة.
عيوب الحفر الزائد وإحلال التربة الانتفاخية
فيما يلي بعض عيوب طريقة الحفر المفرط والاستبدال:
- يمكن أن تكون تكلفة الإحلال بتربة ذات النفاذية المنخفضة عالية إذا كان يجب جلب التربة من منطقة بعيدة.
- إذا أظهرت تربة الموقع المعاد ضغطها إمكانية تمدد لا تحتمل، فقد لا تكون إزالة التربة الانتفاشية في الموقع وإعادة ضغطها كافية للحد من خطر حركة الأساس.
- قد تكون السماكة المطلوبة لمادة الإحال والردم المعاد ضغطه أكبر من أن تكون عملية أو فعالة من حيث التكلفة.
- إذا كانت مادة الردم والإحلال شديدة النفاذية، يمكن أن تعمل منطقة الحفر الزائد كخزان، وتخزين المياه لتربة الأساس بمرور الوقت.
إذا كان الحفر الزائد والإحلال غير فعالين بمفردهما، فيمكن دمجهما مع خيارات التأسيس الأخرى. قد يكون من المتصور استخدام أساس لبشة أو حصيرة صلبة بدلاً من أساس عميق عالي التكلفة إذا كان من الممكن تخفيف الانتفاخ المحتمل بشكل مناسب.
References [1] Chen, F. H. 1988. Foundations on Expansive Soils. New York: Elsevier Science. [2] Thompson, R. W. 1992a. “Swell Testing as a Predictor of Structural Performance.” Proceedings of the 7th International Conference on Expansive Soils, Dallas, TX, 1, 84–88. [3] Thompson, R. W. 1992b. “Performance of Foundations on Steeply Dipping Claystone.” Proceedings of the 7th International Conference on Expansive Soils, Dallas, TX, 1, 438–442
اقرأ:
كيفية تجنب تأثيرات التربة الانتفاشية (الانتفاخية) على المباني؟
التربة الانهيارية وطرق معالجتها الفعالة قبل البناء