זיהוי הקרקע לקראת ביצוע עבודות עפר
במאמר מוצגות בדיקות לזיהוי הקרקע, בין השאר: חפירת בורות בדיקה וביצוע קידוחים ובדיקות מעבדה.
בשלב הראשון יבוצע סיור באתר לשם התרשמות ואיסוף נתונים כגון:
- המצב הטופוגרפי, לרבות המדרונות, הנחלים או מעיינות ומערות, הימצאות מי תהום, הצמחייה.
- עבודות עפר שבוצעו בקרבת מקום.
- ביסוסם של מבנים קיימים באזור, האמור ללמד אותנו הרבה בנדון.
- דרכי הגישה, קווי המים, החשמל, התקשורת והביוב.
קיימים קריטריונים ויזואליים שעל פיהם קובעים את סוג הקרקע ומכאן בוחרים את נתוני התכן של התשתיות לכבישים וליסודות. התקן הישראלי מס' 253 "מיון קרקעות" מאפשר את סיווגן הראשוני של הקרקעות לפי ההגדרות הבאות:
סלעים ואבנים:
אבן סלע: חומר קשה בשכבות או בגושים שאינו משנה את נפחו בהשפעת רטיבות.
אבנים: בשברים, עם מקצועות חדים או מעוגלים.
כורכר: דומה לאבן חול גרגירית, מתפורר על ידי לחיצה.
אבן מדומה:
חיזרה: בזלת פריכה מעורבת בחול המזוהה על ידי כך שהיא נחפרת בקלות יחסית.
נארי: דומה לאבן גיר, נחפרת בקושי.
הוור: אבן גיר פריכה, הכוללת כמות ניכרת של חרסית ונחפרת בקלות.
צרורות, חולות ואדמות מלוכדות:
קרקעות גסות-הגרגירים.
קבוצה זו כוללת צרורות וקרקע צרורות, צרורות נקיים, צרורות עם דקים, חול וקרקע חולות, חול נקי וחול עם דקים.
הזיהוי מתבסס על מגוון גודל הגרגירים ועל העובדה שלפחות 50% מן החומר אינו עובר נפה מס' 200.
קרקעות דקות-הגרגירים (אדמות מלוכדות).
קבוצה זו כוללת: טין וחרסית בעלי פלסטיות נמוכה (אדמות הנגב, לס, חמרה), טין וחרסית בעלי פלסטיות גבוהה (טין בלתי אורגני, טין גמיש, חרסית אורגנית, קרקע אורגנית מאוד).
הזיהוי מתבסס על לכידות אפסית עד נמוכה או ממוצעת ופלסטיות אפסית עד ממוצעת.
במקרה של פרויקט בעל ממדים גדולים או כשיש ספקות לגבי זיהוי מוחלט של הקרקע, ניתן להשלים את הבדיקה הוויזואלית על ידי האמצעים הבאים:
- סקר גאולוגי לקביעת מקום, עובי, אופי ונטיית שכבות הקרקע, להערכת אחידות הסלע, לגילוי שברים גאולוגיים או אי רציפות, המהווים סכנה של אי יציבות, למציאת מי התהום ולמדידת עומקם.
- סקר גאופיסי, המאפשר קבלת תמונה כללית של תכונות הקרקע במטרה לצמצם את מספר הקידוחים שיידרש.
שיטות מתוחכמות יותר:
- בדיקה אקוסטית: לקביעת העומק שבו נמצאות שכבות סלעיות המאפשרות ביסוס יציב.
- בדיקה סיסמית: לקביעת מודול האינרציה של הסלע שעליו רוצים לבסס את המבנה, על ידי מדידת המהירות וזמן ההתפשטות של גלים סיסמיים יזומים. מהירות זו של הגלים הולכת וגדלה עם צפיפות הסלע וגם עם אחוז המים באדמה.
- בדיקת ההתנגדות החשמלית: למרות שההתנגדות הסגולית החשמלית של קרקע אינה קשורה ישירות לחוזק ללחיצה, ידוע שאדמות בעלות סומך נמוך יחסית הן בעלות התנגדות חשמלית קטנה מזו של הסלעים, ושהיא קשורה לאחוז המים באדמה. ניתן למדוד את ההתנגדות בסביבת קידוח ללא צינור מגן. המדידות של ההשארה המגנטית (אינדוקציה) מובילות לתוצאות אמינות יותר, אך הן דורשות ציוד יקר יחסית. השיטה האלקטרומגנטית מאפשרת זיהוי מיקומם של חללים גדולים בעומק השטח.
- בדיקה גרווימטרית: למדידת השינויים בכוח הכובד. שינויים אלה מבטאים שינויים בצפיפות הסלע ולכן עוזרים לגלות מערות תת קרקעיות שהתמלאו עפר במשך הדורות.
- כאמצעי אחרון, ניתן לחפור בורות בדיקה או לקדוח קידוחי ניסיון, על מנת ליטול מדגמים מהקרקע בעומקים שונים ולבדוק אותם באתר ובמעבדה. שוחת הבדיקה מוגבלת לעומק של 2 עד 3 מ', ומידותיה 1.50 X 1.50 מ' לפחות. מעבר לעומק זה, מחירה מתחיל להיות גבוה למדי ואז בוחרים בשיטת קידוחי הניסיון.
צפיפות הבורות ו/או הקידוחים תהיה כזו של בור/קידוח אחד לפחות עבור כל 1000 מ"ר, או כך שהרווח בשני כיוונים ניצבים, יהיה לא יותר 20-מ מ', אך גם לא יבוצעו פחות משני קידוחים או בורות עבור אתר אחד, קטן ככל אשר יהיה.
הקידוחים אשר יגיעו לשכבה נושאת וגם יחדרו דרכה, יבוצעו בעזרת מערכת כלים מגוונים כגון:
- מוט פלדה בעל חריצים באורך עד 2 מ', בקוטר 3/4" עד " 1. (ראה תרשים א')
- מקדחי יד עד עומק של 2 מ' המאפשרים הוצאת רגבי עפר.
- מגדלי קדיחה המאפשרים הוצאת גושי עפר. (ראה תרשים ב')
- מקדח שטיפה עם צינור מגן ומשאבת יד
|  |
המדגמים הניטלים יכולים להיות :
- מדגמים מופרעים, מתוך קידוח רגיל או מתוך קידוח הקשה, שטיפה או סילון).
- מדגמים לא מופרעים, לפי אחת משלוש שיטות הנהוגות בארצות הברית: גוש קרקע, שנלקח בהתאם להוראות המפורטות ב -
earth manual of the u.s bureau of Reclamation
(ISBN 0-16-027887-2) :
.Water Resources Technical Publication, Item 660-B
- מדגם הניטל בצינור, בהתאם להוראות המפורטות של התקן האמריקאי: ASTM D
Standard Practice for Thin-Walled Tube, Geotechnical Sampling of Soils.
מדגם גרעין, בהתאם להוראות התקן הנ"ל.
הנוהל לזיהוי ותיאור האדמות מפורט ב : ASTM D2488
(Visual-Manual Procedure) Practice for Description and Identification of Soils
כמו כן, קיימים עוד שני תקנים הדנים בנושא:
D 3550 ASTM ו - ASTM D 4220 (עבור טיפול והשמירה של הדגם עד להגעתו למעבדה).
- באתר הבנייה עצמו, ניתן לבדוק את הגורמים הבאים:
ההרכב הכמותי של הגרגירים השונים.
קביעת הדירוג נעשית על ידי ניפוי בנפות סטנדרטיות בעלות נקבים בגודל שונה
- נקבים גדולים: ",3/8",","2", 1 ו- "3.
- נקבים קטנים: 10 20, 40, 80, 200, או 4 נקבים לאורך אינטש אחד.
משקלם של המדגמים נע בין 100 גרם 3000-ל גרם או יותר, בהתאם לגודל הגרגיר.
- החזות
הזיהוי הוויזואלי מתבצע לפי ההגדרות המופיעות בתקן ישראלי מס' 352, כפי שהוזכר לעיל.
- ההחדרה
הבדיקה מתבצעת בעזרת צינור בקוטר 5 סמ' המוחדר לקרקע בעזרת פטיש הנופל בנפילה חופשית. הבדיקה משמשת בעיקר להערכת צפיפות הקרקע. פירוט אופן ביצוע ההחדרה מוגדר בתקן ישראלי 940 המפנה לתקן האמריקאי
ASTM D1586.
- כוח הגזירה
הבדיקה נערכת בעזרת כנפת בעלת 4 להבים דקים המוחדרת ומסובבת לתוך הקרקע. כדי לחשב את חוזק הגזירה צריך למדוד את מומנט הפיתול הדרוש כדי לגזור את הגליל שנוצר עד לכשל. תיאור תהליך הבדיקה מופיע בתקן ישראלי 940.
-תסבולת
שיטות הבדיקה של התסבולת (bearing capacity) מתוארות בתקנים האמריקאים ASTM D 1194 ו- ASTM D1143 ומאפשרות קביעת תסבולת היסוד המתוכנן, בין שהנו פלטה או כלונס, על ידי העמסות.
ניתן לפשט את התהליך על ידי יצירת פלטה ריבועית והנחתה על רגל עץ במידות 20/20 סמ' כפי שהיא מופיעה בשרטוט הבא:
כדי להבטיח את יציבות הפלטה קושרים אותה 4-ב קצוות ליתדות מוחדרות באדמה, לאחר מכן מעמיסים על הפלטה משקולות בעלות משקל ידוע עד שהמתקן מתחיל לשקוע. בשלב זה, כשהוא מתחיל לשקוע, כותבים את המשקל של המשקולות שהונחו עליו. חלוקת המשקל הכולל ב-400
(שהוא שטח הרגל) נותנת את התסבולת לסמ"ר, וזו מבטאת את גבול האלסטיות של הקרקע הנבדקת.
העמסות ניסוי אלה מאפשרות לקבוע את המאמץ שמותר להפעיל על הקרקע שנבדקה, כפי שמפורט במאמר קביעת המאמצים המותרים ושיטת היסוד.
הוצאה זו, הנחשבת לפעמים כמיותרת על ידי היזמים הנוטים לחסוך בעיקר בהוצאות הראשוניות, דווקא משתלמת, כי תוצאות הניסוי מאפשרות להתקרב לאמת ולהקטין את מקדם הביטחון המופעל במקרה של אי-ודאות והגורם לגידול עלות היסודות בשיעור גבוה בהרבה מעלות ניסוי ההעמסה.
- הצפיפות בשדה
שיטת הבדיקה מתוארת בתקן האמריקאי ASTM D 1556.
בדיקות במעבדה
אם הבדיקות המוזכרות לעיל אינן מאפשרות הסקת מסקנות ברורות, יישלחו המדגמים למעבדה שבה ניתן לבצע את הבדיקות הבאות:
מיון חזותי המתבצע לפי ת"י 253
תכולת המים הנמדדת לפי תקן אמריקאי .ASTM D 2216
המשקל היחסי הנמדד לפי תקן ASTM D 854.
האנלזיה המכנית המתבצעת לפי תקנים אמריקאים
1140, 422, 421 ASTMD.
גבול הנזילות, הנמדד בקרקע דקת-גרגרים לפי תקן בריטי BS1377. זהו הגבול בין המצב הפלסטי למצב הנוזלי. גבול הנזילות מבטא את תכולת הרטיבות של החומר כאשר חריץ שנעשה בחומר נסגר לאחר מספר מסוים של הקשות על הכלי המכיל את החומר.
גבול הפלסטיות, הנמדד אף הוא לפי הוראות התקן הבריטי BS1377, מבטא את תכולת הרטיבות . כאשר אפשר ליצור מהקרקע גליל בעובי 3 מ"מ הנשבר לקטעים באורך של 1 ס"מ בערך.
מקדמי ההצטמקות (ההתכווצות), הנמדדים לפי תקן אמריקאי ASTM D 427.
גבול ההתכווצות מבטא את תכולת הרטיבות של החומר שהקטנתה אינה גורמת להקטנת נפח החומר.