Published in: الهندسة المدنية

تعزيز التربة بواسطة شبكات الجيوغريد

Author م. مناس مراد

Published on: 7 ديسمبر، 2023

م. مناس مراد

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هو تعزيز التربة؟

غالبًا ما تكون عمليات البناء على جزيئات التربة الرخوة صعبة، أما جزيئات التربة الفضفاضة، فهي تجعل عملية بناء أساسٍ متينٍ للبناء عمليةً صعبة، وفي هذه الحالة، يُلجأ لاستخدام تقنيات تقوية التربة، مثل: استخدام شبكات الجيوغريد لتحسين استقرار التربة، والتعزيز في البناء المدني، وهناك العديد من العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار أفضل شبكةٍ للموقع. يعدُّ الحمل المتوقّع، وجودة الطبقة السفلية، ونوع الركام من الاعتبارات المهمّة التي ستؤثر على أداء هذه الشبكات. ^[1]

ما هي شبكة الجيوغريد؟

شبكة الجيوغريد (Biaxial Geogrid) هي عبارةٌ عن نسيجٍ هندسي جيولوجي صناعي مصنوع من البوليمرات العالية الجودة، مثل: البولي بروبيلين، أو البولي إيثيلين، أو البوليستر، وتتكون من مجموعاتٍ متوازيةٍ متصلةٍ من أضلاع الشدّ بفتحاتٍ ذات حجمٍ كافٍ للسماح باختراق التربة المحيطة، أو الحجر، أو المواد الجيوتقنية الأخرى.

تختلف هذه الشبكة عن العديد من المواد الصناعية الأخرى، لأنها أقلُّ من نسيجٍ، وأكثر من شبكةٍ بلاستيكية منظمة، ويجب ارتداء حماية اليد عند التعامل مع الشبكة ثنائية المحور، لأنها يمكن أن تكون حادة، ويمكن تلخيص عملية الإنتاج ببساطة على أنها بكرة خلط، وتسخين، وبثق، وتثقيب، وتمدُّد بحيث توفر الحبس الجانبي، وتساعد في تقوية التربة الضعيفة، وتختلف عملية البثق تمامًا عن طريقة نسج أقمشة التكسية الأرضية، وقد تمَّ تحسين المنتج الناتج للتطبيقات الرأسية أو الجانبية. ^{[2] [5]}

كيف تعمل شبكة الجيوغريد على تثبيت الطبقة السفلية؟

تنحني التربة الناعمة للغاية عند إضافة حملٍ ثقيل، فتعمل جيوغريد (Geogrid) على تثبيت التربة عن طريق حصر الركام المضغوط في فتحاتها، وتسمح الفتحات أيضًا للركام بالدخول عبر الشبكة، والتشابك مع التربة الموجودة بالأسفل، وهذا ما يزيد من توتر التربة.

عندما يتمُّ إدخال حملٍ ثقيلٍ إلى الطبقة السفلية، تقوم الشبكة بتوزيع هذا الحمل من خلال الضغط على كامل مساحة سطح الشبكة، ونظرًا لأن الشبكة ثنائية المحور تتمتّع بالقوة في كلا الاتجاهين، ويتمُّ دعم الحمل بالتساوي عبر السطح. ^{[3] [7]}

الجمع بين جيوغريد (Geogrid)، وجي تيكستيل (Geotextiles)

تعدُّ ظروف التربة الأصلية ونوع الركام في الموقع من الاعتبارات المهمّة للغاية التي يمكن أن تؤثر بشكلٍ كبير على قدرة الشبكة على تثبيت الطريق. عندما يكون هناك توترٌ ضعيف في التربة، يؤدي نقل الحمل إلى إزاحة التربة الضعيفة المحيطة إلى الطبقة السفلية القريبة، مما يؤدي إلى حدوث أخاديد، ونقاطٍ منخفضة.

إذا كان موقع البناء يعاني من الضخّ، فقد يحتاج إلى أكثر من شبكةٍ لتعزيز الطبقة السفلية، يجب أن يكون هناك تداخلٌ بين اللفات المجاورة، ويعتمد حجم هذا التداخل على التصنيف، وسمك التعبئة، ونوع الطبقة السفلية. الحدّ الأدنى من التداخل 300 ميلي متر، والحدّ الأقصى 600 ميلي متر، وعادةً ما تتداخل التداخلات مع الركام الذي يتمُّ وضعه فوق الجزء العلوي لزيادة وزنه، ومع ذلك يمكن تدبيسه في مكانه أيضًا.

توفر شبكة الجيوغريد دعمًا للطبقة السفلية عند ضغطها بالركام الصحيح، ولكن عندما تنزلق التربة الناعمة والرطبة جدًا عبر فتحات الشبكة، فقد تتعرض قدرة التحمُّل والضغط للخطر، ولحل هذه المشكلة، يجب تركيب قماش جيوتكستيل غير منسوجٍ أسفل الشبكة، حيث يقوم القماش غير المنسوج بتصفية التربة الدقيقة، وفصلها عن الشبكة والقاعدة المُجمّعة. ونتيجةً لذلك، يتمُّ ضغط الطبقة السفلية بشكلٍ أكبر، ويتمُّ تقليل الضغط الهيدروستاتيكي.

على الرغم من أنه يمكن تثبيت نسيج التكسية الأرضية والشبكة بشكلٍ منفصل، إلا أن بعض الشركات المُصنّعة تنتج مركبات ثنائية المحور، وتحتوي هذه المركبات على شبكةٍ ثنائية المحور مرتبطة حرارياً بنسيج تكسية أرضي غير منسوج. يمكن أن تكون المركبات الجيولوجية مريحة، لأنها تجعل تركيب الشبكة والنسيج الأرضي عمليةً من خطوةٍ واحدة. ^{[3] [7]}

ما هي الأنواع المختلفة لشبكات جيوغريد؟

1- شبكة أحادية المحور

تتميز الشبكة الأحادية المحور بهيكلٍ أحادي الاتجاه، ولديها مقاومةٌ جيدة لأضرار البناء، فهي مناسبةٌ لمختلف هياكل التربة المسلحة.

2- شبكة ثنائية المحور

تقوم الشبكة ذات المحورين بتوزيع الحمل من خلال اتجاهين، فهي تتميز بصلابةٍ انثناء عالية، وقدرة تحميلٍ جيدة، واستقرار طويل الأمد.

3- شبكة ثلاثية المحاور

تتميز الشبكة ثلاثية المحاور ببنية شبكةٍ ثلاثية فريدة من نوعها، ولديها صلابةٌ ممتازة داخل الطائرة، واستقرار الفتحة.

4- شبكة بلاستيكية

تتمتع الشبكة البلاستيكية بمقاومةٍ جيدةٍ للتآكل، وكفاءة توصيل عالية، وهي متوفرة في مختلف الأشكال والأبعاد.

5- شبكة من البلاستيك الصُّلب

تتمتع الشبكة البلاستيكية الفولاذية بقوةٍ عالية، وقدرة تحمُّل جيدة مطبقةٍ في تقوية الجدران، وبناء السكك الحديدية.

6- شبكة من الألياف الزجاجية

تتبنى الشبكة المصنوعة من الألياف الزجاجية تقنيةً منسوجةً فريدة من نوعها، ولديها قوة شدٍّ عالية، واستقرار حراري ممتاز، وهذا المنتج مثالي للمشاريع الدائمة.

7- شبكة من البوليستر

تتمتع شبكة البوليستر بمقاومةٍ جيدة للتدهور طويل المدى، ويتمُّ استخدامه بشكلٍ شائعٍ لتعزيز هيكل الطبقة السفلية للسكك الحديدية، ومترو الأنفاق، والطرق السريعة.

8- خلية

تتميز جي تكستيل (Geocell) بهيكل قرص العسل المترابط بشكلٍ وثيق، وهذا الهيكل يحسّن بشكلٍ كبير التفاعل الكلي، (Geocell) هو الحل الأمثل لمنع تآكل التربة، وفقدان المياه. ^[6]

ما هي طرق اختبار شبكات جيوغريد؟

MD وXMD هما الطريقتان لاختبار معظم خصائص الشبكة.

1- يرمز MD إلى اتجاه الماكينة الذي يتحرك خلاله البوليمر أثناء وجوده في آلة البثق.

2- يرمز XMD إلى الاتجاه المتعامد مع الآلة. ^[3]

ما هي خصائص شبكات جيوغريد؟

1- الفتحة

هي إحدى الخصائص المميزة للشبكة، وهي حجم الفتحة الذي يحدُّد مرور البحص ضمنها كيفية تشابك الركام المُدخل (التربة، أو الحجر، أو الرمل)، أو اختراقه، أو انزلاقه عبر الفراغات الموجودة.

2- كفاءة الوصلة

توضح هذه الخاصية مدى قوة الشبكة عند المقطع العرضي لأضلاعها، ويُعرف هذا المقطع باسم العقدة، ويتمُّ اختبار قوة الوصلات من خلال طريقة اختبار GRI GG2، وهي طريقة اختبارٍ قياسية في الصناعة. أثناء الاختبار، يتمُّ سحب الشبكة في عقدها لتحديد قوة الشدّ أو الكسر النهائية، كما يتمُّ التعبير عن كفاءة الوصلات الخاصة بالشبكة كنسبة من قوة الوصلات إلى قوة الضلع، ويتمُّ التعبير عن الرقم الناتج كنسبةٍ مئوية.

3- الحدّ الأدنى لسمك الضلع

الحدُّ الأدنى لسمك الضلع هو خاصية فهرسٍ مميزة، وتختبر هذه الخاصية ما تبدو عليه بالضبط (سمك أضلاع الشبكة). عند المقارنة بين شبكتي ثنائي المحور: TLG-11 وTLG-12، فمن الواضح أن TLG-12 لديه ضلع أكثر سمكًا من TLG-11، ومن الناحية المنطقية، فإن الضلع الأكثر سمكًا سيكون قادرًا على تحمُّل حملٍ أثقل من الضلع الرقيق، ونتائج قوة الشدّ عند إجهاد 2 بالمئة، وقوة الشدّ عند إجهاد 5 بالمئة، وقوة الشدّ القصوى جميعها تمّ اختبارها لـ TLG-12 أعلى من TLG-11.

4- مقاومة الشدّ

قوة الشدّ القصوى تمّ اختبار هذه الخاصية وفقًا للمواصفة ASTM-D6637، وتحدّد مقاومة الشبكات للاستطالة عند تعرّضها لنقل الحمل. عند مقارنة TLG-11 بـ TLG-12، واختبارات TLG-12 أعلى لقوة الشدّ القصوى لتوجيه الماكينة، والاتجاه المتقاطع للماكينة، ومن نتائج الاختبار هذه، نستنتج أن TLG-12 لديه حدُّ قدرة تحميل أعلى من TLG-11، وبالتالي يمكنه التعامل مع ضغطٍ أكبر قبل تعرُّض الطبقة السفلية للخطر. ^[3]

ما هي استخدامات الشبكة؟

1- يمكن أن تساعد جيوغريد (Geogrid) في تقوية الرصيف الخرساني الأسفلتي القديم، وذلك لتحقيق استقرار سطح الإسفلت.

2- الشبكة ثنائية المحور مناسبةٌ لبناء الجدران.

3- يمكن استخدام جيوغريد (Geogrid) مع التكسية الأرضية والخلايا الأرضية كتعزيزٍ للتربة.

4- يمكن أيضًا استخدام جيوغريد (Geogrid) كسياجٍ للمزرعة، ويستخدم العديد من المزارعين في الصين الشبكة لمنع هروب الدجاج والبط.

5- يمكن أيضًا استخدامها كشبكة ترابٍ على ضفة النهر. ^[4]