בדיקת איכות של כלונסאות
המאמר מציג סוגי כלונסאות ודרכים למניעת פגמים בהם, למשל ביצוע בדיקה סונית ובדיקה אולטרסונית.
מה זה כלונס?
כלונס הוא יסוד תמיר, שהיחס בין הממד האנכי שלו (עומק) לממד האופקי (קוטר) עולה על חמש. בדרך כלל משתמשים בכלונסאות כאשר שכבת הקרקע העליונה איננה מתאימה לביסוס . הכלונסאות מאפשרים להגיע לשכבה נושאת טובה בכל עומק רצוי. בארה"ב ובאירופה מרבים להשתמש בכלונסאות טרומיים הלומים, עשויים בטון, פלדה או עץ. בארץ, לעומת זאת מעדיפים כלונסאות קדוחים ויצוקים באתר באחת מארבע השיטות הבאות:
א.כלונסאות "יבשים" - כאשר מי התהום עמוקים והקרקע יציבה, קודחים תחילה את החור (בקרקע - על ידי סיבוב המקדח ובסלע - בהקשה), לאחר מכן מורידים לתוכו את הזיון ויוצקים את הבטון. על פי ממצאי מחקרים אחרונים, ניתן לצקת בשפיכה חופשית בכל עומק דרוש, כל עוד הדבר נעשה בצורה מקצועית.
ב. כלונסאות "רטובים"- כאשר מי התהום קרובים לפני הקרקע ושכבות הקרקע אינן יציבות, תומכים את דופן החור בבוץ קידוח (בנטוניט או פולימר סינתטי) הממלא את החור. לאחר הורדת הזיון לחור יוצקים את הכלונס דרך צינור ארוך ("טרמי") המגיע עד לתחתית, ומונע ערבוב של הבטון עם הבוץ. בכלונס החור הוא כמובן בעל חתך מעגלי אך קיימים גם אלמנטים בעלי חתך מלבני המשמשים הן כיסודות והן כקירות תומכים.
ג. כלונסאות בורגיים-(CFA)הקידוח נעשה במקדח לולייני ארוך בעל ציר חלול. המקדח מוחדר לקרקע על ידי סיבוב בפעולה רצופה, כאשר העפר עולה על פסיעות הלוליין. כאשר המקדח מגיע לעומק הרצוי יוצקים את הבטון דרך הציר החלול לתחתית הקידוח באמצעות משאבת בטון.
ד. כלונסאות "ויברקס"- באמצעות הלמניה מתאימה מחדירים לקרקע צינור פלדה בעל תחתית אבודה, וכאשר הוא מגיע לעומק הרצוי מורידים לתוכו את הזיון, ממלאים אותו בבטון ושולפים אותו תוך כדי ריטוט.
בכל השיטות פותחו טכנולוגיות מוכחות וכיום אין זה נדיר למצוא כלונסאות בקוטר של שלושה מטרים ואף יותר, היורדים לעומק של כמה עשרות מטרים מתחת הקרקע ונושאים עומסים של אלפי טונות, כשמחיר כל אחד מהם מגיע לעשרות אלפי שקלים. שיטות הביצוע השונות מתועדות בתקנים ובמפרטים בינלאומיים מקובלים.
פגמים בכלונסאות
למרות התחכום של שיטות הביצוע המודרניות, אין לשכוח שבסיכומו של דבר מדובר ביציקה של בטון לתוך חור בקרקע, זאת, כאשר במקרים רבים התהליך כולו נסתר מן העין. עובדה זו הביאה לאחרונה את המומחים למסקנה כי גם במקרה האופטימלי אחוז מסוים של כלונסאות עם פגמים הוא בלתי-נמנע.
הפגמים עלולים להיות תוצאה של מפולת קרקע בזמן היציקה, של ערבוב של בטון עם עפר תחוח או בוץ קדוח או חשיפה לזרימות תת-קרקעיות.
הגישה המודרנית לשליטה בנושא הפגמים מתבצעת בשלושה שלבים:
א. אבטחת איכות. הכלונס מבוצע תחת בקרה ממוחשבת מלאה, העוקבת אחרי כל תהליך הקדיחה והיציקה.
בדרך זו מצטמצם חלקו של הגורם האנושי, קטן שיעור הפגמים והמזמין מדווח אוטומטית על כל חריגה.
שלב זה הוא באחריות קבלן הכלונסאות שהמערכת מותקנת על הציוד שלו. הוא אחראי לתחזוקה הולמת של מערכת הבקרה ולדיווח שוטף למזמין.
ב. בקרת איכות. מעבדה מתמחה בודקת את הכלונסאות הגמורים במערכות ממוחשבות, המסוגלות לקבוע את אורכם בפועל (As made) ולגלות פגמים ביציקה, אם ישנם.
ג. ניתוח המימצאים. תהליך זה הוא באחריות מנהל הפרויקט, הנעזר בקונסטרוקטור וביועץ הביסוס.
בניתוח ממיינים את הפגמים לשלוש קטגוריות עיקריות:
1. פגמים משניים שאינם פוגמים בתסבולת הכלונס או בקיים שלו. מקרים כאלה נשארים ללא טיפול, עם אפשרות לקנוס את הקבלן על שסיפק מוצר נחות.
2. פגמים מהותיים הניתנים לתיקון שאחריו יתפקד הכלונס כמצופה.
3. פגמים מהותיים שבנסיבות העניין אינם ניתנים לתיקון ומחייבים לפסול את הכלונס.
בקרת איכות בכלונסאות
כיוון שהכלונס הגמור אינו חשוף לבדיקה ויזואלית, משתמשים בשיטות עקיפות של הדמיה כדי ליצור מודל של הכלונס הגמור. שיטות אלו מבוססות בעיקר על גלי קול, ומתחלקות לשתי קטגוריות עיקריות: שיטה סונית ושיטה אולטרסונית. שתי השיטות בנויות על מעבר גלים במוצקים וכיוון שכך, הן ניתנות ליישום רק לאחר התקשות הבטון בתקופה של ארבעה עד שבעה ימים לפחות. שתי השיטות מתייחסות לרציפות הבטון בלבד, ואינן נותנות כל מידע לגבי תסבולת הכלונס.
 | בדיקה סונית: לצורך בדיקה זו מכים על ראש הכלונס בפטיש פלסטי המייצר גל ארוך יחסית (כשלושה מטרים). גל כה ארוך הוא חד-ממדי, כלומר הוא מסוגל לנוע רק בכיוון האורך של הכלונס. בגלל אורך הגל, כושר ההפרדה (רזולוציה) של השיטה הסונית נמוך יחסית, כך שהיא אינה מסוגלת לאבחן פגמים קטנים. לצורך הבדיקה מצמידים מתמר רגיש לראש הכלונס, ובסמוך אליו מכים על הבטון. המתמר קולט את מכת הפטיש וכן את הגלים המוחזרים מהקצה ומכל אי-רציפות בבטון. האות המתקבל מועבר למחשב מיד ולאחר עיבוד מופיע על הצג בצורת רפלקטוגרמה (ראה תרשים). שממנה ניתן לקבוע את אורך הכלונס ומידת רציפותו. אם יש בכלונס פגמים ניתן לגלותם ברפלקטוגרמה וללמוד ממנה על עומקם, אופיים ומידת חומרתם. השיטה הסונית מהירה, זולה ומתאימה לכלונסאות מכל הסוגים. עם זאת יש לה מספר מגבלות: א. כדי שמכת הפטיש בראש הכלונס תיתן גל אפקטיבי, על ראש הכלונס להיות מבטון נקי ובעל חוזק מלא. הבדיקה על ראש כלונס שלא הוכן כהלכה נותנת רפלקטוגרמות באיכות ירודה, העלולות להתפרש בצורה מטעה. |
ב. דיוק המדידה של עומק תחתית הכלונס או של עומק פגם כלשהו תלוי בהנחות שנעשו לגבי מהירות הגלים בבטון. מהירות זו, הקשורה לטיב הבטון ולגילו, שונה מכלונס לכלונס ולכן תיתכן שגיאה בסדר-גודל של 10%בקביעת העומק. ברור שאין זה נכון להסתמך על תוצאות הבדיקה לצורך התחשבנות עם קבלן.
ג. כתוצאה מחיכוך בקרקע עלול להיווצר מצב שבו לא ניתן , גם בציוד הרגיש ביותר, לקבל החזר מהקצה.
בתופעה זו נתקלים כאשר יחס האורך לקוטר גדול מ- 20 עד 40 , בהתאם למידת החיכוך. כאשר הכלונס נקדח בסלע, יחס זה נמוך עוד יותר.
ד. כיוון שפגם חמור או נתק בכלונס מחזירים את הגל בשלמותו, אין הבדיקה הסונית נותנת כל מידע ביחס למה שקורה מתחתם.
בדיקה אולטרסונית
שיטת בדיקה זו נועדה להתגבר על חסרונותיה של הבדיקה הסונית, והיא מתאימה למבנים קריטיים כגון רבי-קומות או גשרים, שבהם דורש היזם מידע מפורט יותר. כדי לאפשר את הבדיקה יש להתקין בכלונס, בעת היציקה, צינורות Pvc או פלדה בקוטר של לא-פחות מ- 38 מ"מ )1.5) הנקשרים לכלוב הזיון מבפנים. לפני הבדיקה יש למלא את הצינורות מים כדי להבטיח מעבר הגלים בשלימותם. לתחתית אחד הצינורות מורידים משדר של פולסים אולטרסוניים ולתחתית השני מקלט מתאים. המערכת פועלת בתדר גבוה ואורך הגל הטיפוסי שלה הוא פחות מ- 10 ס"מ. בתנאים אלה הגלים חופשיים לנוע לכל הכיוונים והם מספקים מידע ברמת רזולוציה גבוהה.
המשדר והמקלט תלויים בקצה כבלים המחוברים למערכת המדידה דרך מד-עומק הקובע את מיקומם בכל רגע נתון. מעלים את המשדר והמקלט יחד כלפי מעלה ותוך כדי כך נרשמים במחשב זמן ההגעה של הפולסים והאנרגיה שלהם כפונקציה של העומק. כל עוד שני פרמטרים אלו הם בקירוב קבועים, ניתן להסיק שבתחום שבין הצינורות, הבטון הוא אחיד והכלונס תקין. לעומת זאת, אם במפלס כלשהו נרשם פיגור משמעותי בזמן ההגעה (או ירידה באנרגיה הנקלטת). פירוש הדבר שהבטון במפלס זה נחות או שקיים בו פגם. במקרה כזה, ניתן להוריד את המשדר והמקלט במפלסים שונים וכך ניתן לקבוע בצורה טומוגרפית וברמת-דיוק טובה את מיקום הפגם וגודלו. התקנת מספר צינורות בהיקף הכלונס מאפשרת לכסות בבדיקה האולטרסונית כמעט את כל נפח הכלונס.
בגלל אופי השיטה האולטרסונית ותכונותיה היא מגלה פגמים שאין אפשרות לגלותם בכל שיטת-בדיקה אחרת ולכן היא מתאימה לכלונסאות עמוקים וגדולי-קוטר וגם לאלמנטים של קירות-דיאפרגמה (סלארי).
אם מתגלה פגם בכלונס, קיימת אפשרות לפתוח את צינורות הבדיקה בעומק המבוקש ודרך הפתח לתקן את הפגם על ידי דיוס בלחץ.
כיצד לבחור מעבדה לבדיקת כלונסאות?
יחסית לארצות המערב, קיים בארץ היצע גדול של גורמים המציעים שירותי בדיקת כלונסאות. בגלל
מורכבותן של הבדיקות הכרחי שהן תימסרנה למעבדה בעלת מוניטין ללא דופי ותבוצענה על ידי צוות מיומן באמצעות הציוד החדיש והמשוכלל ביותר. על פיענוח התוצאות יופקד מהנדס גיאוטכני מנוסה, בעל ידע מקיף בנושאי מכניקת קרקע, כלונסאות ותורת הגלים.
כדי למנוע חשיפה ללחצים, חשוב כי הבדיקה תוזמן ותשולם על ידי היזם שהוא היחיד המעוניין בעובדות כהוויתן. קבלן הכלונסאות אינו יכול להיות אובייקטיבי, ולעתים קרובות יש לו גם מה להסתיר. גדול הפיתוי שהקבלן יפנה למעבדה המציעה את המחיר הנמוך ביותר או לכזאת שהוא יכול להכתיב לה את התוצאות. הפקדת הנושא בידי קבלן הכלונסאות פסולה, אפוא, בתכלית.
חשוב ביותר שנציג היזם, בקבלו את דוח הבדיקה, לא יסתפק בתיוקו אלא יעיין בו היטב. אם ימצא פריט כלשהו שאינו ברור לו והמחייב הבהרה, בל יתבייש לשאול. אין כל מסתורין בבדיקת כלונסאות, ואין נושא בתחום שאי אפשר להסבירו למהנדס האזרחי המצוי. יש להיזהר ממעבדה שמנהלה מתחמק ממתן הסברים, טוען ש"כך קבע המחשב" או מגיב בצורה רגשית או לא עניינית לשאלות בעלות אופי טכני.