אתגרים בתת קרקע, מי תהום ופתרונות
בפרויקטים מורכבים, כולל מגדלים

סמינר בג'ינס הנדסה וביצוע 2024
אינג' מוטי יוגר

הקדמה

עולם תת הקרקע טומן בתוכו אתגרים רבים, הן בפן הביצועי והן בפן התכנוני וההנדסי.

אי הוודאות המאפיינת את התחום, נגזרת מהאילוצים שמכתיבים הקרקע והסביבה של אתר הבנייה, הפכה להיות חלק אינטגרלי מכל פרויקט ומאלצת את אנשי המקצוע להיות יצירתיים ובעלי הבנה כוללת בתחום.

שלבי הביסוס הינם קריטיים להמשך התנהלות הפרויקט ומשפיעים על יציבות המבנה כולו ועל אופן ההתמודדות עם האתגרים הבאים.

​

סוגי קרקעות:

• חול דק עם דקים​

• חול חרסיתי דק

• קרקעות קוהזיביות: חרסית חולית וחרסית טינית, מעל ומתחת למי תהום

• טין

• קרקע גרנולרית: קרקע חולית 

• •סלעים למיניהם:  גיר, דולומיט, בזלת, קירטון, חוואר

 

דיפון החפירה:

 ​

הבנייה הצפופה בארץ והצורך לבצע חפירות באזורים אורבניים, מחייבים, לעתים, ביצוע קירות דיפון לצורך תימוך המגרשים השכנים בעת החפירה.

התכנון הקונסטרוקטיבי של הדיפון צריך לקחת בחשבון את לחצי הקרקע, עומסי מבנים מסביב ובמידת הצורך המים על הקירות. משימה שמצריכה הבנה מעמיקה בתחום מכניקת הקרקע.

תכנון של קירות הדיפון מחייב שיתוף פעולה בין יועץ הקרקע והקונסטרוקטור. 

 

מי תהום:

​

 ​

מי תהום קיימים בתת הקרקע, בחללים בין גרגירי הקרקע או בסדקים בסלעים.

מי תהום נוצרים כאשר מי גשמים או מקורות מים אחרים מחלחלים דרך שכבות הקרקע. במהלך החלחול, המים עוברים עד שמגיעים לשכבה אטומה שעליה הם מצטברים.

גובה מפלס המים יכול להשתנות בהתאם לכמות המשקעים, קיום מאגרים בפני השטח, זרימות תת קרקעיות וצריכת מים מקומית (באמצעות שאיבה).

כאשר הבנייה המתוכננת חודרת למי תהום, הדבר מחייב ביצוע השפלת מי תהום לתקופת הביצוע.

​

השפלת מי תהום:

​

השפלת מי תהום נועדה לשליטה וויסות גובה מי התהום במהלך הבנייה, על מנת לאפשר בנייה מקומית בקרקע יבשה.
הנמכת מפלס מי התהום מתבצעת עד לסיום הבנייה וביצוע האיטום המאפשר החזרת מפלס מי התהום לקדמותו. במקרה כזה יש להביא בחשבון הפעלת כוחות עילוי של המים על המבנה.
פעולת השאיבה יכולה לגרום לסחיפות קרקע, שקיעות בקרקע וערעור יסודות סמוכים. תכנון של אופן ביצוע השאיבה נעשה על ידי ההידרולוג ולעתים בסיוע יועץ הקרקע והקונסטרוקטור.

​

בעיות איטום, ניקוז וקורוזיה בבנייה תת קרקעית:

​

• במקומות בהם בונים מרתפים, ולעתים גם מרתפים החודרים למי תהום, קיימת בעיה של איטום המרתפים כנגד בעיות רטיבות וקורוזיה.

• הבעיה אינה מסתכמת רק בנושא של רטיבות ולעתים מחייבת ניקוז אזור המרתף ע"י קידוחי ניקוז לשכבה מחלחלת.

• בהעדר שכבה מחלחלת, שאיבה אוטומטית של המים וסילוקם מהאתר ע"פ תכנון יועץ ניקוז.

• פתרונות הניקוז ניתנים על ידי יועץ הניקוז/הידרולוג ופתרונות האיטום ע"י יועץ איטום, שהם אחראים על טיב הניקוז והאיטום.
   

שיטות דיפון נפוצות בארץ:

​

• דיפון באמצעות כלונסאות בטון מזוין

• דיפון באמצעות קירות סלארי

• במידת הצורך הדיפון יבוצע תוך איטום הקירות

• מקובלים קירות דיפון קונזוליים

• קירות דיפון הנתמכים ע"י עוגני/מסמרי קרקע ובורגי סלע

• קירות כלונסאות נחתכים "SECANT PILES"

• קירות דיפון הנתמכים באמצעות תמיכות אופקיות פנימיות "STRUTS"

• דיפון בשיטת Top-Down בהם התקרות משמשות כתמיכה

​

התמודדות עם לחצים ועומסים:

​

לחץ קרקע על קירות דיפון הוא גורם מרכזי שיש להתחשב בו בתכנון ובבניית קירות דיפון להבטחת יציבותם. לחצים אלו משתנים בהתאם למאפייני הקרקע והעומסים סביב הבנייה המתוכננת.

סוגי לחצי קרקע:

• לחץ אקטיבי.

• לחץ פסיבי.

• לחץ במצב מנוחה.

התייחסות נכונה ללחץ הקרקע על קירות דיפון היא חיונית להבטחת יציבות המבנים.

​

גורמים המשפיעים על לחץ הקרקע:

 

• סוג הקרקע: סוג קרקע משפיע על גודל הלחץ הנוצר.

• השיפוע: שיפוע פני הקרקע בראש הקיר משפיע אף הוא על גודל הלחץ.

• מפלס המים: נוכחות מי תהום מגבירה את הלחץ ע"י הוספת לחץ הידרוסטטי.

• זווית החיכוך הפנימית של הקרקע: משפיעה על יכולת הקרקע להתנגד לתנועה ולחץ.

• קוהזיה (הידבקות פנימית).

​

שיטות ביסוס:

​

• ביסוס עמוק באמצעות כלונסאות: עמודים ארוכים שמוחדרים לעומק הקרקע עד שמגיעים לתסבולת הנדרשת. ביסוס בשיטה הזו נחוץ בקרקע בעייתית כמו קרקע חרסיתית.

• ביסוס רדוד באמצעות דוברה (רפסודה): משטח בטון שמכסה את כל שטח הבניין ומשמש כבסיס יחיד למבנה כולו ומעביר את עומסי המבנה לקרקע. שימוש בשיטת ביסוס זו "פופולרי" במבנים רבי קומות הנושאים עומסי גרביטציה מסיביים.

• ביסוס רדוד באמצעות פלטות יסוד ויסודות עוברים: השענת העמודים על פלטות בטון מזוין הנושאות את עומסי התכן (אנכיים ו/או אופקיים). ביסוס של יותר מעמוד נקרא יסוד עובר.

• דוברה על טיוב קרקע (C.M.C): דוברה המבוססת על מסת קרקע מטוייבת.

​

שיטות קדיחה של כלונסאות:

​

• קדיחה בשיטה היבשה: שיטת קידוח פשוטה יחסית, אשר נעשית בעזרת מכונה סיבובית. קודחים בשיטה זו כאשר הקרקע היא יציבה ואין חשש ליציבות דפנות הבור.

• קדיחה תוך שימוש בתמיסת בנטונייט: שיטה יעילה לקידוח בקרקעות קשות ורוויות מים. שיטה זו משתמשת בתמיסת בנטונייט לייצוב דפנות הבור, מה שמאפשר קידוח בטוח ויעיל.

• קדיחה בשיטה "חצי יבשה": שיטה זו עובדת בקרקע יציבה, עם מי תהום וללא מפולות בדפנות הקדח. היציקה תיעשה באופן זהה לשיטת הבנטונייט, דהיינו צינור היציקה יתחיל ביציקה כשהוא בתחתית המים ויישאר טבול 3 מ' בבטון הרטוב עד השלמת היציקה וסילוק כל המים מראש הקדח.

• קדיחה בשיטת ה- CFA: שיטה זו משתמשת במקדח ספירלה חלול המאפשר יציקת בטון רציפה לאורך כל עומק הכלונס.

• קידוח מיקרופייל: שיטת קידוח המתאימה לסלעים וצרורות.

​

​