(2) أعمال الحفر
تجري أعمال الحفر بالموقع لأحد الأغراض الآتية:
الحفر للتطهير والإزالة.
الحفر لقواعد الأساسات بأنواعها.
الحفر لتخليق مناسيب أو ميول أو تسوية.
الحفر لتفريغ جزء من الموقع لبدروم أو حمام سباحة أو لأي غرض تصميمي.
وفي حالة الحفر للأساسات تتوقف مساحة الحفر للأساسات على نوع التربة والميول المأمونة لها وزاوية الاحتكاك الداخلي وهي في حالة الأرض الرملية والطينية تكون على زاوية مقدارها 60٪ من زاوية الاحتكاك إذا وجدت مياه جوفية وكذلك تتوقف على العمق المطلوب ونوع الأساس المستخدم وطريقة تنفيذه.
أدوات الحفر:
(1) الفأس – الكوريك – كوريك الغز – الجاروف – القفة.
(2) الغلق – الزمبيل – الأزمة – الشوكة.
(3) الأوتاد – خوابير المناسيب.
(4) البولدوزر – الجرار.
(5) الجردل – خرطوم المياه.
(6) ميزان الخيط – ميزان المياه – الموازين الهندسية.
الاحتياطات اللازمة لأعمال الحفر:
إذا كان الحفر في أرض متماسكة أمكن للجوانب أن تظل محتفظة برأسيتها وشكلها حسب الرسم لأعماق تختلف حسب نوع التربة فإذا زاد العمق فإن جوانب الحفر تبدأ في التفكك والانهيار حتى تميل بحيث تعمل مع المستوى الأفقي زاوية ميل معينة تسمر زاوية الشو وهي تختلف من تربة لأخرى.
إذا كانت الحفرة مجاورة للطريق العام فإن ذلك يعرضها للأخطار وفي هذه الحالة يجب سند جوانب الحفر بشدات خشبية تختلف حسب نوع التربة وعمق الحفر:
(أ) سند جوانب الحفر في أرض صلبة متجانسة:
يمكن حساب ميل الحفر في هذه الأرض مع معامل أمن 1.5 وعند عمل حفر عميق فإننا نضع ألواحاً رأسية من خشب الموسكي بعرض 20 إلى 25سم أي 8 إلى 10بوصة وسمك 2بوصة، أي 5سم وبأطوال حسب الطلب على مسافات 2متر ملاصقة لجوانب الحفر ويستند كل لوحين متقابلين بواسطة عوارض أفقية تسمى كباسات زنق من عروق فلليري 4×4 بوصة لتضغط بواسطة الألواح الرأسية على جوانب الحفر وتمنعه من الانهيار وتكون على مسافات رأسية 1.20م ولا تزيد عن 1.5م وفي حالات الحفر لعمق أقل من متر واحد فيكتفى بكباس واحد في منتصف اللوح الرأسي وفي الأعماق الكبيرة في التربة المتماسكة نجد أنه ليس من الضروري عمل شدة متصلة بكامل ارتفاع الحفر ولكننا نصمم شدة بارتفاع متر واحد مثلاً ثم نترك متراً بدون شدة ثم نكرر ذلك ويمكن حساب الميول الحفر حسب الجدول الخاص بذلك.
(ب) صلب جوانب الحفر في أرض متوسطة الصلابة:
نقوم بعمل شدة من ألواح رأسية ملاصقة لجوانب الحفر بمسافات 50سم من المحور للمحور وتسند بمدادات من ألواح أفقية مدكمة ومزنوقة في أماكنها بواسطة كباسات بواقع 3 كباسات لكل مدادين متقابلين.
(ج) صلب جوانب الحفر في أرض سهلة الانهيار:
نقوم بوضع ألواح رأسية متلاصقة معاً على جانبي الحفر وتثبيتها بمدادات أفقية من خشب موسكي طول 5:4متر وعرضه 30:20سم وسمك 8:5سم على مسافات حوالي 80سم ومزنوقة بدكم من عروق فلليري 10×10سم على مسافات حوالي 1.20م وتثبت هذه الدكم بالزنق أو الخوابير الخشبية وتعمل الربطة بطول 50سم وبعرض 15:10سم وبسمك 5سم ويتناسب عدد المدادات والدكم طردياً مع عمق الحفر.
(د) صلب جوانب الحفر في تربة رخوة ومفككة لأعماق كبيرة:
نقوم بعمل الحفر بلا شدة حتى مستوى العمق التي يمكن للتربة أن تكون متماسكة عنده بلا انهيار وبدون ضرر وبعد ذلك نبدأ بوضع ألواح المدادات الأفقية أولاً في اتجاه طول الحفر وفي جوانبه ثم تدق 3 ألواح رأسية وراء كل مداد خلف خلاف أي لوحين من أمامه ولوح من خلفه ليكون تثبيته مضفراً وقوياً وتزنق المدادات المتقابلة بثلاثة دكم زنق وتكون الكباسات طويلة تضغط ما خلفها من ألواح جانبي الحفر وترتفع كفاءة ومتانة الصلب بالضغط العكسي من التربة على الصلبة لأن المدادات سوف يستحيل عليها الزحزحة والحركة.
استلام أعمال الحفر:
تراجع مقاسات الحفر من أسفل الحفر وأعلاه وبالنسبة للعمق يقاس من منتصف قاع الحفر بوضع ذراع أو أدة رأسية عند القاع وأخرى أفقية على خوابير المناسيب على جانبي الحفر وأخذ قراءة العمق عليها بعد ضبط الأفقية بميزان مياه.
يراعى أن تكون خطوط جوانب الحفر مستقيمة أو مماثلة للرسومات وتراجع بشد خيطان عليها أو شد خيطان محاور القواعد وقياس بعد جوانب الحفر عن المحاور من كل جانب في الاتجاهين.
يجب أن تكون جوانب الحفر رأسية تماماً وقيعانه أفقية تماماً أو حسب الرسومات وزواياه قائمة ويكون خالياً من الشوائب.
حساب عرض الحفر عند سطح الأرض:
لتقدير العرض عند فوهة الحفر من أعلى يجب أن ندخل في الاعتبار أن الاتساع يزيد بمقدار سمك مدادين كلما ارتفعنا من الشدة ويستخدم القانون التالي للحساب:
عرض الحفر عند سطح الأرض = ب + 2ن × 0.05 متر
حيث:
ب = عرض قاع الحفر حسب الطلب
ع= ارتفاع الحفر
ل= طول الألواح الرأسية
ن= عدد أدوار الشدة
5سم = سمك المدادات المستعملة
حيث:
ن = ع / ل – 0.3
(3) أعمال الأساسات
الأساس هو القاعدة أو الفرشة التي تحمل أي جزء إنشائي في المبنى من عامود أو حائط أو كلاهما ويتوقف تحديد نوع الأساس المستخدم على خبرة المهندس في تقدير الجهود التي تتحملها أنواع التربة المختلفة وأنواع الأساسات المستعملة في المباني والمنشآت هي:
(أ) أساس عادي:
قاعدة من الخرسانة العادية على جزء واحد أو جزئين وقد يكون معظمها من الخرسانة العادية وعليها كمرة أو ميدة مسلحة أو قاعدة صغيرة مسلحة.
(ب) أساس مسلح:
قاعدة تعتمد أساساً على التسليح وقد يكون تحتها دكة من خرسانة عادية لتسهيل توزيع الجهود على فرشة أكبر على التربة وكذلك لعزل الحديد عن الأرض.
(ج) أساس طوب – أساس دبش:
أساس يعتمد على استخدام الطوب أو الدبش في نقل الأحمال والجهود إلى التربة على ميول غالباً 45ْ للقصص المباني و60ْ للقاعدة الخرسانية وإن كان يكفي 45ْ.
(د) أساس صلب:
أساس يعتمد على كمرات من الصلب لتوزيع الجهود والأحمال ونقلها إلى الأرض وقد تغلف بالخرسانة العادية لعزلها عن الرطوبة والجو وحمايتها من الصدأ والتفكك.
(هـ) أساس خشب:
أساس كالسابق ويعتمد على الخشب بدلاً من الصلب مع مراعاة عزل الخشب تماماً ضد الرطوبة واستخدام خرسانة عادية لتغليفه.
(و) أساسات مستمرة:
أساسات حوائط مستمرة بدون فاصل بينها كقواعد الأعمدة.
(ز) أساسات منفصلة – القواعد المنفصلة:
أساس مكون من عدة قواعد منفصلة كل منها مستقلة تحت عمود مسلح وقد تربط معاً بميد أو كمرات مسلحة لحمايتها من الهبوط الجزئي أو الانفرادي.
(ح) أساسات متصلة – قواعد متصلة – قواعد مشتركة:
أساس مشترك تحت عمودين أو أكثر وتراعى تغيرات العزوم في هذه الحالة من موجب إلى سالب وبالعكس.
(ط) أساسات ميكانيكية – خوازيق ميكانيكية:
خوازيق تدق بالآلات للوصول إلى التربة السليمة الصالحة للتأسيس.
(ى) أساسات يدوية – خوازيق يدوية:
خوازيق تدق بالبريمة أو باليد للوصول إلى التربة السليمة الصالحة للتأسيس.
(ك) أساسات لبشة – أساس فرشة:
أساس مكون من قاعدة واحدة مستمرة تحت المبنى كله وتكون من جزء واحد عادي أو جزء واحد مسلح أو كليهما معاً.
(ل) أساسات ماكينات:
أساسات تحت الآلات ويراعى فيها مقاومة الاهتزاز وتكون من كتل خرسانية على الأرض مباشرةً أو على خوازيق ميكانيكية.
الشروط الواجب مراعاتها عند تصميم وتنفيذ الأساسات:
أولاً: أن تكون تربة التأسيس متجانسة وغير متغيرة المنسوب والسمك ما أمكن مع دراسة التحركات المحتملة للتربة بعد التأسيس.
ثانياً: سلامة بيانات تحمل التربة بعد التأكد من نوعها مع مراعاة معامل الأمان اللازم للتصميم لتكون مساحة الأساس كافية لتوزيع الأحمال على التربة ومواجهة جميع الاحتمالات مع مراعاة عمق وأبعاد الأساس مع احتمال تغير القوى المؤثرة على الأساس.
ثالثاً: توزيع ضغوط وأحمال المبنى بانتظام على الأساس سواء مهما كان نوعه لتفادي الهبوط الغير منتظم الذي يسبب الشروخ والصدع مع مراعاة احتمال نقص قدرة تحمل التربة.
رابعاً: مراعاة تعامد سطح فرشة الأساس مع محصلة الأحمال وكذلك مراعاة انطباق محصلة الضغوط مع محور الأساس ما أمكن إلا في حالة الحوائط الملاصقة للجيران فيستعاض عن ذلك بتقويتها وربطها بشدادات مسلحة وعمل كعب للأساس.
خامساً: مراعاة تصميم خلطات الأساس من مواد مناسبة للقوى المؤثرة ولظروف الموقع من حركة ورطوبة وغيرها.
سادساً: عمل احتياطات العزل اللازمة ضد الرطوبة والذبذبات وظروف الموقع واحتمالات مرور توصيلات أو مرافق خلال الأساسات أو وجود أساسات قديمة بالموقع.
سابعاً: توزيع أحمال المبنى على أعمدته بانتظام ووضع الأعمدة أو الحوائط وبالتالي أساساتها على مسافات متناسبة لتكون الأحمال التي عليها متجانسة.
ثامناً: يراعى الآتي:
حساب الأحمال الدائمة وحدها وهي تسمى أحمال ميتة.
حساب الأحمال الحية وحدها وهي معروفة بالحمل الإضافي.
حساب الأحمال المتحركة وحدها وهي كالسيارات والأوناش.
حساب الأحمال الذاتية للأعمدة نفسها والأساس وتقدر بحوالي من 10:5% من الأحمال الواقعة عليها.
تقدر ضغوط الرياح في حالة المباني المرتفعة وهي حوالي ( + أو - ) 100 كجم / م2 في مصر.
تقدر ضغوط المياه والأتربة للحوائط الساندة ويراعى في ذلك كثافة التربة وارتفاعها وزاوية الشو.
تقدر قوى الاحتكاك بين الأتربة وأجسام الحوائط.
تقدر أوزان الأتربة فوق أقدام الأساسات وكعبها في حساب الضغط من أعلى إلى أسفل وقد تهمل في ذلك أماناً للحساب.
يجب على المهندس المصمم أو المنفذ مراعاة ما يلي:
1- إذا وجدت طبقة لينة على بعد ما من منسوب الأساس فلا يجب أن تزيد الضغوط الإضافية التي تتعرض لها هذه الطبقة عن قدرتها المأمونة للتحميل.
2- إذا كان الأساس قريباً من ميل طبيعي في الأرض فيجب حماية التربة من فقد قدرتها على مقاومة القص وذلك بعمل حوائط ساندة أو عمل الأساس بعمق أكبر من سطح الانزلاق.
3- يزداد معامل الأمان في تقدير الجهود المأمونة للأراضي الطينية اللينة لأن حمل الأساس الرأسي يسبب تحركات جانبية لينة بطيئة مع هبوط في المبنى.
4- إذا تضاغطت التربة الطينية أو الطفلية لتداخل حبيباتها تحت المبنى أو بسبب الاهتزازات فإن حجم التربة يقل ويسبب هبوط الأساس ويعالج ذلك بدمك التربة بالهراسات الهزازة أو بدق الخوازيق اللوحية حولها أو بغمر التربة بالماء في حالة الجفاف.
5- تتحرك المياه بالأدوار الأرضية نحو مصادر الحرارة مما يفقد التربة جزءاً كبيراً من مائها فتتصلب وتزيد في الجفاف حتى تنكمش وتهبط.
6- يهبط المبنى إذا سحبت أو انخفضت المياه الجوفية من حوله مع تصلب التربة ويزيد الهبوط كلما كان السحب سريعاً ولذلك يجب تنظيم سحب المياه بطريقة وبمعدل بطيء.
7- الحفر المستجد القريب من المبنى وإنشاء المباني الجديدة المجاورة بسبب خفض لقدرة تحمل التربة ولذلك يجب تزويد الدعامات الكافية.
8- البخر الناشئ حول الأساس وتحته وخاصة في التربة الرملية يسبب انهيار الأساس وخاصة إذا كانت حركة المياه سريعة.
9- تسرب المياه إلى التربة الطينية الجافة أو الطفلية الجافة قد يسبب هبوطاً أو تمدداً للتربة مع فشل في مقاومة جهد القص.
10- لا يترك حفر الأساس في التربة الطينية أو الطفلية مكشوفاً لمدة طويلة حتى لا تتغير الخواص الطبيعية للتربة.
11- تعمل الأساسات باستخدام الأسمنت الألوميني بدلاً من البورتلاندي إذا احتوت التربة على مواد كيماوية ضارة أو متحللة.
12- يراعى أن تكون مناسيب مواسير المياه الرئيسية المارة بالموقع أعلى من منسوب التأسيس حتى لا يؤدي إلى احتمال انفجار أي ماسورة إلى تخلخل التربة بقوة تدفق المياه.
13- القوة الرأسية الواقعة على الأساسات تحتسب كما يلي إذا كانت محورية الحمل:
الحمل الميت +الحمل الحي + الوزن الذاتي للأساس – وزن التربة المزاح
14- يجب أن لا تحدث تفاوتات في جهود التربة تحت القواعد المختلفة للأساس بأكثر من 25% من أقصى جهد مسموح به.
15- في حالة ضغط التربة أو الماء على الحوائط الساندة أو في حالة وجود قوى أفقية من المنشآت المجاورة لا يجوز أن يتعدى أقصى جهد ناشئ عن المحصلة الرأسية للقوى المؤثرة على الأساس قيمة جهد التحميل المسموح به عن التربة كما يجب ألا تزيد المحصلة الأفقية عن قوة الاحتكاك بين أسفل الأساس والتربة الملامسة له مضافاً إليه جزء من الضغط السلبي للتراب فوق الأساسات.
16- في حالة التفاوت الكبير في الضغوط تحت أجزاء المبنى الواحد فتفصل أساسات الأجزاء ذات الأحمال الكبيرة من باقي المبنى وكذلك الجزاء المعرضة للاهتزازات.
17- في حالة استخدام أساسات الفرشات الكاملة أي اللبشات وافتراض انتظام توزيع جهود ضغوط التربة تحت اللبشة فيجب استخدام جهود مخفضة لمادة الأساس ويتوقف الجهد الأقصى لتحميل التربة الغير متماسكة على:
عمق مستوى التأسيس.
عرض الأساس.
كثافة التربة.
قيمة زاوية الاحتكاك الداخلي للتربة.
قوة التماسك.
(4) أعمال الردم
تردم مواقع البناء في منخفضاتها المطلوب ردمها وكذلك حول الأساسات وداخل الغرف حتى منسوب حطة الردم.
يجب أن تدمك التربة المعاد ردمها حول الأساسات وداخل المباني حتى تصل إلى درجة عالية من الكثافة ويلزم أن يكون الردم على طبقات بسمك من40:25سم مع الدمك الجيد.
يجب أن يتم الردم بالرمال في أماكن الأساسات القديمة في الموقع بعد إزالتها.
يجب التأكد من الضغوط الجانبية الطبيعية الناشئة عن أعمال معينة بجوار الردم.
إذا كان منسوب الردم أعلى من منسوب الأرض الطبيعي يراعى تأثيره على ما حوله.
أنواع الردم:
تشمل أعمال الردم الأنواع المختلفة الآتية:
ردم بداخل المبنى.
ردم حول المبنى.
ردم الحدائق والأحواش والمساحات الواسعة ولتخليق المناسيب.
طرق الردم:
ردم من ناتج الحفر وتنقل باقي الأتربة إلى خارج الموقع.
ردم بأتربة من الخارج ويراعى احتساب تكاليفه.