د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
)CHAPTER (5 Dewatering 5-1 Introduction The control of groundwater is one of the most common and complicated problems encountered on a construction site. Construction dewatering can become a costly issue if overlooked during project planning. من أكثر الصعوبات التى تواجه المهندسين فى بداية التنفيذ هو ظهور المياه األرضية قبل تنفيذ األساسات وذلك فى حالة الحفر فى تربة ضعيفة التكوين ومنفذة للمياه حيث يتم تسريب للمياه إلى موقع الحفر مما يستلزم القيام بعملية نزح للمياه الستكمال األعمال والتى تتطلب مهارة عالية فى التصميم والتنفيذ لعدم التاثير على المنشئات المجاورة وبأقل تكاليف ممكنة . اشتراطات النزح الجوفى السليم -1منسوب المياه المخفض يجب أن يبقى تحت السيطرة طوال الوقت لتجنب التذبذبات التى يمكن أن تؤثر على اتزان الحفر. -2الطريقة المختارة يجب أن تراعى بقاء الحفر متزنا ً بشكل دائم بدون حدوث انهيارات أو انتفاخ لقاع الحفر أو فوران للتربة. -3عندما تتكون الطبقة الحاملة للمياه والمطلوب صرفها من مواد حبيبية جيدة التدرج فيمكن اعتبارها بمثابة مرشح طبيعى يمنع سحب حبيبات التربة نتيجة للضخ .وعندما تكون الحالة غير ذلك فال بد من وضع مرشحات مناسبة حول بيارات السحب وخاصة فى حالة التربة دقيقة الحبيبات لضمان عدم سحب الحبيبات .وللتأكد من عملية سحب حبيبات التربة من عدمه نتيجة للضخ وخاصة فى حالة وجود مبانى مجاورة يتم تجميع كمية من المياه المسحوبة داخل خزان للتحقق من حدوث ترسيب للتربة فى قاع الخزان على أن يتم ذلك فى بداية عماية الضخ وعلى فترات . -4وجود وحدات احتياطية تجنبا لحدوث أى أعطال . -5التخلص من المياه المنزوحة خارج منطقة الحفربشكل يضمن عدم عودتها لمنطقة العمل مرة أخرى.
1
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
-6تجنب االضرار بالمنشآت المجاورة حيث يؤدى تخفيض المياه الجوفية إلى سحب الحبيبات من أسفل المنشئات المجاورة مسببا هبوطا متفاوتا ألساسات الجاركما يمكن أن يحدث ذلك نتيجة لزيادة الضغط الرأسى الفعال نتيجة لتغير كثافة التربة من الحالة المغمورة إلى الحالة المشبعة. -7تجنب الفقد الزائد للتربة نتيجة للتسرب من الجوانب أو قاع الحفر بحيث ال يتعدى 7مجم /لتر فى المتوسط لكل بئر وال يتعدى 15مجم /لتر لكل اآلبار.
5-2 The purpose of Dewatering 1-To keep the excavation bottom dry للحصول على بيئة جافة للعمل فى قاع الحفر .حيث يتم تخفيض المياه أسفل قاع الحفر لعمق ال يقل عن 0.5متر فى حالة عدم استخدام ماكينات ثقيلة للعمل والتخفيض لعمق 1متر فى حالة وجود معدات ثقيلة للعمل فى قاع الحفر. 2-To prevent leakage of groundwater or soils منع التسرب للمياه والتربة خالل الخوازيق الساندة أو الستائر اللوحية 3-To avoid sand boiling منع فوران التربة فى أسفل قاع الحفر نتيجة لقوى الرفع وذلك فى حالة التربة الرملية وذلك بتخفيض تأثير المياه على القاع بحيث ال تزيد قوى الرفع عن وزن التربة فى قاع الحفر و الموجودة أعلى منسوب المياه الجوفية كما هو موضح بشكل ( .)5-1حيث أن قوى الرفع عبارة عن ارتفاع عمود المياه مضروبا فى كثافة المياه بينما وزن التربة عبارة عن ارتفاع التربة مضروبا فى كثافتها. 4-To avoid upheaval failure فى حالة الحفر فى طبقة ضعيفة النفاذية كالطين يقع أسفلها طبقة منفذة كالرمل فإن قاع الحفر يتعرض لقوى رفع نتيجة لضغط المياه فى هذه الحالة إذا زادت قوى الرفع عن وزن التربة يمكن أن يحدث فوران وانتفاخ لطبقة الطين كما هو موضح بشكل (. ) 5-2 5- To keep the basement floor from floating لحماية األعمال بدور البدروم من التعويم فى حالة كانت قوى الرفع أكبر من وزن األعمال اإلنشائية . Factor of safety against heave = total stress/up lift pressure
2
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Figure (5-1) Sand boiling
Figure (5-2) Upheaval failure
Problem 5-1 For the excavation shown in the figure below, when the depth of excavation reached 8.0 m the excavation bed rose and was flooded with mixture of sand and water. a) Find the depth of ground table before the excavation started. b) Calculate the depth at which G.W.T must be lowered to provide a factor of safety against ground heave = 1.5.
3
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
c) Calculate the factor of safety against heave if the depth of excavation = 6 m.
Solution a) Up lift pressure = Hw x γw =10 Hw kN/m² Soil pressure = h xγsat = (14-8) x 19 = 114 kN/m² Up lift pressure = Soil pressure 10 Hw =114 → Hw =11.4m. b) Factor of safety against heave = total stress/up lift pressure Total stress= Soil pressure=114 kN/m². 1.5= 114/ 10 Hw → Hw = 7.6 m. The drawdown = 11.4 -7.6=3.8m. c) Factor of safety against heave = total stress/up lift pressure Total stress=(14-6)x19=152 kN/m² Factor of safety = 152/114=1.33.
5-3 Data required to design dewatering system أبعاد الموقع
1-The site dimensions.
الغرض من التخفيض
2- The purpose of dewatering.
3- Site investigation report. تقرير استكشاف الموقع موضح به عمق المياه وطبقات التربة 4- The results of permeability tests in laboratory and field. نتائج اختبارات النفاذية . ) قيمة معامل النفاذية المقابل لكل نوع من أنواع التربة5-1( ويوضح جدول 4
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
قيمة التخفيض المطلوبة
5- The required drawdown.
الوقت المطلوب الستمرار عملية التخفيض للمياه
6- The required time
عمق الحفر
7- The depth of excavation Table ( 5-1) Range Of Permeability for Various Type of Soil.
Relative Permeability
Permeability
Type of Soil
)Coefficient(k)(cm/sec High
Exceeds 10-1
Coarse gravel
Medium
10-1 to 10-3
Clean sand
Low
10-3 to 10-5
Dirty sand
Very low
10-5 to 10-7
Silt
Impervious
Less than 10-7
Clay
حاالت الخزان الجوفى الذى يتم تخفيضه خزان جوفى غير محصور 1-Unconfined Aquifer وهو حالة وجود طبقة منفذة (رمل أو خليط من الرمل والزلط) تكون حاملة للمياه الجوفية ويقع أسفلها طبقة غير منفذة (طين أو طمى أو صخر) وفى هذه الحالة يكون السريان بالجاذبية األرضية ويطلق على البئر أنه بئر جذب .حيث تكون المياه الجوفية متصلة بشكل مباشر مع الغالف الجوى بواسطة الفراغات بين الحبيبات .
خزان جوفى محصور 2-Confined Aquifer فى حالة وجود طبقة منفذة حاملة للمياه تقع بين طبقتين غير منفذتين مكونة بئر جوفى ارتوازى يكون تحت ضغط يطلق عليه الضغط االرتوازى وهو غالبا يكون أكبر من الضغط الجوى مما يسبب ارتفاع المياه فى البئر لمسافة تعادل الفرق بين الضغط الجوى والضغط االرتوازى.ويشترط أن يكون ارتفاع المياه فى اآلبار أكبر من سمك الطبقة الحاملة). (ho> Dمع مالحظة أنه إذا وصل التخفيض إلى الطبقة المنفذة للمياه يتم التعامل مع هذه الطبقة وكأنها غير محصورة ويعتبر السريان فى هذه الحالة مشترك
5
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
حيث يكون السريان بالجاذبية خالل مسافة السريان فى الطبقة الحاملة للمياه وسريان ارتوازى خالل مسافة السريان فى الطبقة الغير منفذة .
Figure (5-3) The types of Aquifer
)Figure (5-3) Confined Aquifer (Artesian flow
5-4 Methods of dewatering طريقة النزح السطحى طريقة اآلبار األبرية
1- Surface Dewatering 2- Well point system
6
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
طريقة اآلبار العميقة
3- Deep wells
طريقة حقن التربة
4- Grouting
طريقة الكهروأسموزية
5- Electro Osmosis
طريقة الهواء المضغوط
6- Compressed air
طريقة تجميد مياه التربة
7- Freezing
وتختلف كل طريقة من هذه الطرق عن األخرى فى تكلفتها ومناسبة كل واحدة لظروف الموقع ووجود المعدات والكوادر الفنية القادرة على التنفيذ .وتتوقف عملية اختيار الطريقة المناسبة للنزح على مجموعة من المعامالت منها: -1خواص التربة مثل النفاذة وتتابع الطبقات. -2عمق الحفر تحت منسوب المياه الجوفية. -3مصدر المياه المطلوب نزحها وعمق الطبقة الحاملة للمياه . -4طريقة تدعيم جوانب الحفر . -5مدى ضرورة تأمين المنشآت القائمة بجوار الحفر. -6نوعية المياه المطلوب نزحها وذلك بدراسة األمالح الذائبة للتأكد من نسبة امالح الكربونات أو األكاسيد الحديدية والتى يمكن أن تسبب صدأ الشبكة المعدنية للبئر. النزح السطحى
)5-4-1Surface Dewatering (Ditches and Open Sump
هى واحدة من أكثر طرق النزح بساطة وشيوعا وتتلخص فى اختيار أكثرالنقاط المنخفضة فى الموقع وذلك فى صورة قناة صرف تحيط بالموقع أو بيارة (شكل )5-5ثم تركيب طلمبة تقوم بسحب المياه ثم طردها خارج الموقع وتستخدم غالبا فى حالة التربة الخشنة ذات معامل نفاذية عالى أومتوسط ولتالفى عملية سحب حبيبات التربة خالل النزح يمكن وضع فلتر من الزلط أو الرمل داخل القناة أو المصرف.
7
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Figure (5-5) Ditches and open sump system Advantages of Open Sump and Ditches 1. Widely used method. 2. Most economical method for installation and maintenance. 3. Can be applied for most soil and rock conditions. Disadvantages of Open Sump and Ditches Ground water flows towards the excavation with high head or a steep slope and hence there is a risk of collapse of sides. طريقة اآلبار األبرية
5-4-2Well point system
سم) التى تنفذ على هيئة صفوف (شكل5-8( عبارة عن مجموعة من المواسير ذات األقطار الصغيرة ) وهو يستخدم فى حالة كان هناك خط مواسير ممتد أو موقع بأبعاد محددة وألعماق حفر أسفل6-5
8
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
منسوب المياه الجوفية يصل إلى 6متر وفى حالة الزيادة عن ذلك يتم استخدام أبار ابرية متعددة المراحل كما هو موضح بشكل (. )5-7
Figure (5-6) Typical well point system
Figure (5-7) Multi stage well point
مكونات النظام -1ماسورة البئر وتتكون من أ -ماسورة ذات قطر من 5إلى 8سم تنتهى من أعلى بجزء كروى للربط مع الخرطيم الموصلة إلى الماسورة المجمعة وتصل إلى طول 6متر.
9
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
ب -الماسورة المثقبة طولها من 30إلى 110سم وفتحات ثقوب من 0.3إلى 0.6مم وتغطى بشبكة رقيقة مصنوعة من المعدن أو البالستك لمنع الصدأ وسهولة التنظيف وذلك لمنع مرور حبيبات التربة الناعمة. ج -الحربة والتى تنتهى بماكينة غرز تقوم بضخ المياه ت حت ضغط عالى جدا مما يسمح بتفتيت التربة ونزول الماسورة إلى العمق المطلوب. -2خراطيم التوصيل : وهى عبارة عن خراطيم عادية مرنة ذات نهايات كروية تصل بين ماسورة البئر والماسورة المجمعة. -3الماسورة المجمعة وهى عبارة عن ماسورة تكون عادة من األلمونيوم وبقطر من 6إلى 8بوصة لها مخارج قطر 2 بوصة مثبتة على البدن من الخارج تسمح لها بالربط بخراطيم التوصيل . -4طلمبة السحب وهى من نوع خاص لتقوم بسحب المياه من طبقات األرض ثم تقوم بصرف المياه إلى المصارف العمومية حيث يتم وضع طلمبة لكل من 50إلى 1000بئر مع وجود مضخات احتياطية. مع مالحظة أنه فى حالة التربة الرملية يتم عمل مرشح حول الماسورة من الرمال الخشنة بسمك ال يقل عن 15سم (شكل .) 8-5
Figure (5-8) Filter For well point 10
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
المسافة بين اآلباراألبرية تتوقف المسافة بين اآلبار على درجة نفاذة التربة ونوع التربة والزمن المطلوب لتخفيض المياه وابعاد الموقع ففى حالة الرمل الخشن أو الزلط الرملى تكون المسافة من 0.75إلى 1متر وفى التربة الناعمة تصل إلى 1.5متر وعموما فإن المسافة بين اآلبار تتراوح من
1إلى 2متر.
-Design of well point system عند تصميم أى نظام نزح يجب مراعاة االعتبارات األتية: -1تحديد النظام المستخدم هل آبار أبرية أم عميقة. -2تحديد اتجاه سحب البئر للمياه ,ففى حالة اآلبار األبرية يكون السحب من اتجاه واحد أو من اتجاهين(مصدر واحد للمياه أو مصدرين) و فى حالة اآلبار العميقة يكون السحب إما فى مسارات خطية من مصدر المياه إلى البئر أو سحب من جميع االتجاهات. -3تحديد نوع اختراق البئر للطبقة الحاملة هل هو اختراق كلى أم جزئى حيث يكون االختراق فى نظام اآلبار األبرية اختراق جزئى فى الغالب ويكون االختراق كلى غالبا فى حالة اآلبار العميقة. -4تحديد نوع البئر من حيث السريان بالجاذبية (بئر جذب) أو بالضغط األرتوازى (بئرارتوازى). -حالة االختراق جزئى والبئر جذب والمياه من اتجاهين (شكل )9-5تكون العالقة كالتالى:
Where: Q=Total discharge, m³/sec H=Initial water level in aquifer (m). K=Coefficient of permeability (m/sec). X=Total trench length (m). L= Length of influence lf total area (m) = 1500(H-ho)√k W= Penetration depth قيمة التخفيض المطلوبة 11
(H-hd) =Required drawdown
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
Figure (5-9) Drawdown in free aquifers for the partial penetration well مننن العالقننات السننابقة يمكننن حسنناب طننول الخن ط وبالتننالى يمكننن حسنناب عنندد الحننراب المطلوبننة بقسننمة المسافة الكلية على المسافة بين الحراب والتى يمكن تحديندها حسنب مقندار التخفنيض المطلنوب ونفاذينة التربة.
-حالة بئر ارتوازى واالختراق جزئى(شكل )10-5
Figure (5-10) Drawdown curve for partially penetration in confined aquifers يمكن حساب التصرف ومقدار التخفيض فى منسوب المياه الجوفية ألى مسافة أفقية ( ) yمن العالقة اآلتية:
12
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Where: λ= )5-11( معامل يمكن الحصول عليه من الشكل
Figure (5-11) Factor λ versus ratio w/D
Problem 5-2 Design the well point system shown in the figure below. Knowing that: total line discharge =60 m³/h, K=10-4 m/sec.
13
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Solution
Assume the down draw at well point (H-ho) = 6.0m→ho=3.0 m L=1500(H-ho)√k = 1500x6√10-4 =90 m
hD = 3(1.48/90(6)+1) = 3.3 m.
K= 10-4 m/sec =10-4 (60)*(60) m/h= 0.36 m/h 60= (0.73+0.27 (6/9)(0.36 *X/180) (9²-3²). X= 457.9 m. Assume distance between wells =2.0m. No. of well point = X/ 2 =457.9/2=228.9 Take 230 wells.
5-4-3Deep wells
اآلبار العميقة
When water has to be extracted from depths greater than 8 m and it is not feasible to lower the type of pump and suction piping used in shallow wells to gain a few extra meters of depth the deep wells are such and submersible pumps installed within them. 14
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
فى هذا النظام يتم حفر آبار باستخدام ماسورة بقطر يزيد عن 30سم لتغليف الحفر وذلك حتى العمق المطلوب والذى يتجاوز 8مترثم يتم انزال ماسورة بقطرأقل من الماسورة الخارجية بحوالى 15سم بحيث تكون مخرمة و مغطاة بسلك شبك و جزءها السفلى مصمت لعدة أقدام ومسدود بما يشكل بيارة لنزول الطلمبة الغاطسة .ثم يتم وضع زلط متدرج فى الفراغ بين الماسورتين ليعمل كفلتر ومرشح لحبيبات التربة ثم يتم سحب ماسورة تغليف الحفر تدريجياً.
Figure (5-12) Typical deep wells system
Figure (5-13) Construction of deep wells
15
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
The most important input parameters for selecting and designing a dewatering system: - The height of the groundwater above the base of the excavation - The permeability of the ground surrounding the excavation
Figure (5-14) Parameters of deep wells system
Design of filters
16
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Figure (5-15) shows the typical design of filters
Figure (5-15) Typical design of filter
Design of deep wells system Drawdown of the water table at a point produces a cone of depression and the radius of influence (R) is a function of the drawdown (h) and the permeability (k) of the soil as shown in figure (5-16). More permeable the soil means greater the radius of influence.
17
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Figure (5-16) Cone of depression resulting from drawdown The proposed equation to calculate R (Sichardt ,1928) R = C (H-hw)√ k
R, H, hw in meters and k in m/s
Where C = Factor equal to 3000 for radial flow to pumped wells and between 1500 and 2000 for line flow to trenches or to a line of well points. نصف قطر دائرة التأثير للبئر هو نصف قطر الدائرة التى يتالشى بعدها تاثير البئروال يقوم بتخفيض .منسوب المياه الجوفية For unconfined aquifers and fully penetration well:
18
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Figure (5-17) Drawdown in free aquifers for the fully penetration well For Multi wells:
For confined aquifers and fully penetration:
19
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
For Multi wells:
Figure (5-18) Drawdown curve for fully penetration in confined aquifers مع مالحظة أن الحالتين السابقتين هما أبسط األمثلة .إال أنه توجد الكثير من الحاالت المعقدة لكثرة المتغيرات كتداخل اآلبار وعدم التأكد من معامالت النفاذية فى الحقل واالختراق الجزئى لآلبار .ففى حالة االختراق الجزئى للطبقة المحصورة يمكن حساب التصرف كالتالى :
عمق االختراق =Where: W خطوات تصميم آبار النزح الجوفى : -1يتم تحديد نصف القطر المكافئ للموقع ككل
20
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
-2يتم حساب نصف قطر التأثير لبئر واحد فقط بالموقع . -3يتم حساب قيمة الميا ه المسحوبة بواسطة البئرللموقع بأكمله وذلك باستخدام المعادالت المناسبة حسب طبيعة الخزان الجوفى وحالة االختراق للطبقة الحاملة. -4يتم حساب عدد اآلبار المطلوبة بقسمة كمية المياه المسحوبة من الموقع بأكمله على أساس أنه تم التخفيض بواسطة بئر واحد على قدرة السحب للبئر الواحد الذى سيتم تنفيذه فعلياً. -5يتم التأكيد على قيمة التخفيض بحساب قيمته عند منتصف الموقع. حساب نصف القطر المكافئ للموقع: فى حالة موقع مستطيل الشكل باألبعاد الموضحة بالشكل فى األسفل يتم حساب نصف القطر المكافئ للموقع ككل كالتالى :
)re=√(a b/π
Problem 5-2 Design the dewatering system for the excavation shown in figure below to lower the ground water table to 2.0 m below the bottom of excavation. Assume the quantity of well discharge = 60 m³/h.
21
مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا/ م.د
Solution 1-Equivalent radius of excavation re=√(a b/π) re= √(300x100/3.14)= 97.7 m 2-Height of water level in well hw=6+46-25-2=25 m 3-Influence range R = 3000(H-hw)√ k = 3000(46-25)x√(4.7x10-5 )=431.9m ≈432m
Q=3.14x4.7x10-5(462-252)/ ln(432/97.7) =0.148 m³/sec Quantity of well discharge = 60 m³/h =60/(60x60)=0.0167 m³/sec 22
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
No. of wells= 0.148/0.0167 =8.86 wells Take 9 wells يتم التحقق من التخفيض المطلوب بحساب قيمته عند أكثر نقطة حرجة فى الموقع (فنى منتصنف الموقنع ).
Lay out of deep wells
)n* ln(Ri/ri
)ln(Ri/ri
)ri = √(x²+y²
No. of wells
1.057
1.057
150
1
5.02
1.255
123.11
2,5,6,9
7.73
1.93
62.5
3,4,7,8 ∑
13.807
H2-h²= 0.0167x13.807/(3.14x4.7x10-5)= 1562.4 ok
h= √(46²-1562.4) = 23.55 m ˂ 25m طريقة حقن التربة
5-4-4 Grouting
تستخدم طريقة الحقن فى حالة التربة عالية النفاذية مما يجعل تصرف اآلبار كبير جدا ً ومكلف للغاية حيث يتم حقن التربة بمواد الحمة اسمنتية أو بمواد كيميائية (معلق أو سائل أو محلول) لتقليل الفراغات 23
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
بين حبيبات التربة مما يؤدى إلى تقوية التربة و تقليل النفاذية ويعتمد اخيتار مادة الحقن على التوزيع الحجمى لحبيبات التربة .ومن عيوب هذه الطريقة هى التكلفة العالية لذلك يجب االقتصاد فى عملية الحقن لذلك يفضل الحقن بالسوائل ألنها تمأل جميع الفراغات عكس الرغويات التى تمأل الفراغات الكبيرة
فقط.
كما
يوضح
الشكل
() 5-20
أعمال
الحقن
حول
منطقة
الحفر
.
Figure (5-20) Section through the grout zone around the elevator shaft excavation والمواد المستخدمة فى الحقن هى : -1المواد األسمنتية والبنتونيت وهو يستخدم عند الحاجة إلى تقوية التربة مع تخفيض النفاذية حيث يتم تنفيذ ثقوب رئيسية حول الحفر على أبعاد من 2.5إلى 5متر يتخللها ثقوب ثانوية وهو يعطى نتائج جيدة للتربة الرملية.كما يمكن الحقن باستخدام مستحلبات البنتونيت و الطين وأحيانا ً يضاف إليهم مواد كيميائية وتستخدم فى حالة التربة الناعمة والزلطية بغرض تقليل النفاذية فقط دون الحاجة لتقوية التربة. -2الحقن بالمواد الكيميائية وهو يستخدم للتربة الزلطية الرملية والرملية الناعمة وذلك باستخدام مواد كسيليكات الصوديوم التى تخلط بمواد أخرى لتكوين عجينة للحقن تسمى عجينة السيليكا ثم تدق أنانبيب الحقن وتبدأ عملية الحقن لمأل فراغات التربة.
24
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
الطريقة الكهروأسموزية
5-4-5 Electro Osmosis
هى الطريقة األمثل لنزح المياه من التربة الناعمة المتماسكة حيث يتم امرار تيار مستمر بين قضيبين مدفونين فى التربة المشبعة مما يؤدى إلى انتقال المياه من القضيب الموجب (اآلنود) إلى القضيب السالب ( الكاثود) والذى يكون عبارة عن بئر ابرى يتصل بمضخة تسحب المياه إلى خارج الموقع ومن عيوب هذه الطريقة التكلفة العالية لذلك تستخدم غالبا ً لتحسين خواص التربة الناعمة المتماسكة وذلك بسحب المياه مما يؤدى إلى زيادة التصلب للتربة وزيادة مقاومتها للقص. طريقة الهواء المضغوط
5-4-6Compressed air
فى حالة كان الحفر داخل حيز محصو ر كبيارة فمن الممكن التخلص من المياه عن طريق زيادة الضغط داخل هذا الحيز مما ئؤدى إلى دفع المياه للخارج.والمثال األكثر شيوعا ُ لهذه الطريقة هو قيسونات الهواء المضغوط. طريقة تجميد مياه التربة
5-4-7Freezing
فى حالة التربة الناعمة المتماسكة حيث النفاذية الضعيفة جدا ً يمكن استخدام هذه الطريقة حيث يتم دق مواسير حول موقع الحفر بمسافات من 1متر إلى 1.5متر من المركز إلى المركز .تتكون كل واحده من هذه المواسيرمن ماسورتين متداخلتين ,الماسورة الخارجية بقطر من 10إلى 15سم وتكون من الصلب أو البالستك ومغلقة النهاية والماسورة الداخلية بقطر من 3.8سم إلى 7.5سم مفتوحة النهاية ومتصلة من أعالها بوحدة التجميد .يبدأ العمل بضخ سائل التبريد خالل الماسورة الداخلية مما يؤدى إلى اندفاعه فى الفراغ بين الماسورتين فيعمل على تبريد وتجميد التربة حول الماسورة ثم يعود السائل مرة أخرى إلى وحدة التجميد وهكذا حتى تكتمل عملية التجميد والتى قد تستغرق من 6أسابيع حتى أربعة شهور ويمكن تخفيض زمن التجميد إلى الخمس ب استخدام سائل النيتروجين حيث تستغرق العملية عدة أيام أو عدة ساعات.وهذه الطريقة مكلفة للغاية وال تستخدم إال عند فشل كل طرق النزح السابق ذكرها.
5-5 Perched water table A perched water table is an accumulation of groundwater located above a water table in an unsaturated zone as shown in figure (5-21). The groundwater is usually trapped above a soil layer that is impermeable and forms a lens of saturated material in the unsaturated zone. 25
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
Figure (5-21) Perched water يصادف أحيانا ً أن يحدث تسرب للمياه سواءأ بفعل األمطار أو األنشطة البشرية إلى طبقات التربة وعندما يكون أسفل هذه الطبقات طبقة غير منفذة للمياه مثل الطين فإن المياه تتجمع مكونة ما يشبه البئر الجوفى و بالرغم من أنها مياه غير جوفية إال أنها تسبب نفس المشاكل عند اإلنشاء وتحتاج إلى التعامل معها وفى مصر تتواجد هذه الظاهرة فى عدد من المدن والمناطق وخاصة التى تتواجد بها تربة انتفاشية حيث تتسرب المياه بفعل األنشطة البشرية إلى طبقات التربة حتى تصل إلى التربة االنتفاشية والتى تعمل على منع تسرب المياه إلى أسفل .وتظهر هذه المشكلة بوضوح فى منطقة القطامية والتى تقع أسفل جبل المقطم حيث تتسرب المياه الناتجة عن أعمال رى النباتات أوالكسور بمواسير الصرف أو المياه خالل الشقوق بالصخور ثم تتجمع فى سفح الجبل حيث تتواجد التربة االنتفاشية مسببة تجمعا ً للمياه على أعماق صغيرة من سطح األرض وذلك كما هو موضح بشكل ( )5-22كما تتواجد هذه المشكلة بمدينة العاشر من رمضان أيضاً.
26
د.م /مؤمن السيد عبد الرءوف –هندسة األزهر بقنا
Figure (5-22) Perched water in Katameya مالحظات هامة على أعمال النزح الجوفى : من أكبر التحديات التى تواجه المهندسين أثاء عملية النزح هو هبوط قواعد الجار نتيجة للتخفيض المتفاوت القيمة أسفل قواعد الجار مما يؤدى إلى زيادة متفاوتة فى االجهاد على طبقات التربة مما يسبب هبوط متفاوت ألساسات الجار.لذلك يوصى الكود المصرى بربط القواعد المنفصلة بكمرات جاسئة ذات تسليح سفلى وعلوى متساوى كما يمكن التغلب على هذه المشكلة باألتى : -1تنفيذ بئر تغذية بجوار الجار يعوض الفقد فى سحب المياه. -2حقن التربة بالبنتونيت أو األسمنت أو المواد الكيميائية مما يسبب غلق مسم التربة وهى طريقة مكلفة للغاية. -3عمل حوائط أو ستائر مانعة لمرور الماء على حدود الجار.
27