تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

ما هو تسمير التربة؟

طريقةٌ هندسيةٌ تُستخدم لتثبيت المنحدرات الموجودة أو الحفر، حيث يتمُّ البناء وفق تسلسلٍ من الأعلى إلى الأسفل (Top Down Construction)، ويعمل على معالجة المنحدرات الطبيعية غير المستقرة، أو إنشاء منحدراتٍ شديدة الانحدار، جديدة أو موجودة باستخدام مسامير فولاذية متقاربة، ولا يعمل نظام مسمار التربة بشكلٍ فردي، ولكن كنظام تسميرٍ كامل، حيث يتمّ حفر قضبانٍ صلبةٍ أو مجوفة إلى أعماقٍ يحددها مهندس جيوتقني. ^[1]

ما هي مسامير التربة؟

عبارةٌ عن قضبان (مسامير مقاومة للتوتر) مقوّاة، وهي عناصر غير مجهدة مثبتةٌ في كتلة التربة، ويمكن تركيبها في التربة التي تستوعب التغيرات في ظروف الأرض، وتعمل جيداً تحت التحميل الزلزالي بسبب اقترانها بالأرض، وكل مسمار مثبّت هو مسبار، ويمكن أن يساعد في تحسين التصميم أثناء البناء، وهي جزءٌ من نظام بنية التربة، الذي يتكون من العناصر التالية: المواد الأرضية، والأوتار، والجص، والخرسانة المرشوشة، والوصلات، وأنظمة الصرف. ^{[1] [5]}

ما هي تقنيات تسمير التربة؟

هناك أنواع مختلفة من تقنية تثبيت التربة، وهي: ^{[2] [8] [9]}

1- طريقة تسمير التربة المحفورة والمحشوة

يتمُّ حفر الثقوب في الجدران أو الوجه المنحدر، ثم يتمُّ إدخال المسامير في الثقوب المحفورة، وبعد ذلك، يتمُّ ملء الحفرة بمواد الحشو، مثل: الخرسانة. يتراوح قطر المسامير من 100-200 ميلي متر بتباعد مسافة 1.5 متر.

2- طريقة تسمير التربة المدفوعة

يتمُّ استخدامها لتحقيق الاستقرار المؤقت لمنحدرات التربة، وهذه الطريقة سريعةٌ إلى حدٍّ كبير، لكنها لا توفر الحماية من التآكل لفولاذ التسليح أو المسامير، حيث يتمُّ دفع المسامير في وجه المنحدر أثناء الحفر، ويبلغ قطر المسمار حوالي 19 ميلي متر إلى 25 ميلي متر، وهو صغيرٌ نسبيًا، تكون المسافة بين المسامير من 1 متر إلى 1.2 متر.

3- طريقة تسمير التربة بالحفر الذاتي

تُستخدم القضبان المجوفة، حيث يتمُّ حفرها في سطح المنحدر، ويتمّ حقن الجصّ في وقتٍ واحدٍ أثناء عملية الحفر، وهي أسرع من طريقة تسمير التربة المحفورة، وتوفر هذه الطريقة مقاومةً أكبر لتآكل المسامير مقارنةً مع المسامير المدفوعة.

4- طريقة تسمير التربة بالحقن النفّاث

يتمُّ استخدام القضبان المجوفة بدلاً من المسامير الفولاذية ثم يتمُّ تركيب القضبان في هذه الحفرة، وحشوها بالخرسانة، وتوفر حمايةً جيدةً من التآكل.

5- طريقة إطلاق مسمار التربة

يتمُّ دفع القضبان الفولاذية إلى داخل التربة بطلقةٍ واحدة باستخدام آلية الهواء المضغوط، ويكون تركيب مسامير التربة سريعاً، لكن التحكم في زاوية ميل القضيب وطوله الذي يخترق الأرض أمرٌ صعب، وتستخدم لتعزيز كتلة التربة غير المستقرة (المنزلقة)، ويبلغ قطر المسمار 38 ميلي متر، وطوله حوالي 6 أمتار.

ما هي مزايا الجدران التي تستخدم مسامير التربة؟

1- أقل تعطيلًا لحركة المرور، وتُسبّب تأثيرًا بيئيًا أقل مقارنةً بطرق البناء الأخرى.

2- توفير مكان عملٍ أقل ازدحامًا، خاصةً عند مقارنته بعمليات الحفر.

3- يعدُّ تركيب مسامير التربة سريعًا نسبيًا، ويستخدم عادةً مواد بناء أقل.

4- يمكن تعديل موقع المسامير وميلها وأطوالها عند مواجهة العوائق، مثل: الحصى، أو الصخور، أو الأكوام، أو المرافق الموجودة تحت الأرض، لكن تعديل الوضع الأفقي للمسامير الأرضية أكثر صعوبةً، وتصبح مكلفةً تقريبًا.

5- نظرًا لأنه يتمُّ استخدام عددٍ أكبر بكثير من مسامير التربة مقارنةً بالمثبتات الأرضية، فإن التعديلات على تخطيط تصميم مسامير التربة يمكن إنجازها بسهولةٍ أكبر في الحقل دون المساس بمستوى السلامة.

6- يُعتبر مفيدًا في المواقع التي يمكن الوصول إليها عن بعد بسبب الحاجة إلى معداتٍ أصغر.

7- تتميز الجدران بأنها مرنةٌ نسبيًا، مما يجعل أداءها جيدًا أثناء الأحداث الزلزالية.

8- عادةً ما تكون الانحرافات الكلية المقاسة للجدران ضمن الحدود المسموح بها.

9- تُعتبر هذه الجدران أكثر اقتصاداً من الجدران الخرسانية التقليدية. ^[3]

ما هي عيوب الجدران التي تستخدم مسامير التربة؟

1- قد لا تكون جدران مسمار التربة مناسبةً للتطبيقات التي تتطلب تحكُّمًا صارمًا للغاية في تشوُّه الهياكل، والمرافق الموجودة خلف الجدار المقترح، حيث يتطلب النظام بعض التشوُّه في التربة، ويمكن تقليل الانحرافات عن طريق الشدّ اللاحق، ولكن بتكلفةٍ متزايدة.

2- قد تضع المرافق الحالية قيودًا على الموقع، والميل، وطول مسامير التربة.

3- لا تكون جدران مسامير التربة مناسبةً تمامًا عندما تتسرب كميات كبيرة من المياه الجوفية إلى الحفريات بسبب الحاجة إلى الحفاظ على سطح حفر مؤقت غير مدعوم.

4- يتطلب بناء جدران مسامير التربة مقاولين متخصصين وذوي خبرة.

5- ضوضاء الآلات بالإضافة للدخول إلى الأراضي المجاورة.

6- إمكانية تضرُّر الآبار المجاورة. ^[3]

أجزاء المسمار نايل المستخدم في تثبيت التربة

1- المسمار نايل (Nail)

يبلغ قطر حديد التسليح من 25 إلى 30 ميلي متر، وتوضع في جدار الحفرة بزاوية من 10 إلى 20 درجة على الأفق.

2- الغطاء المؤقت

ترشُّ الخرسانة المرشوشة بسماكة من 10 إلى 20 سنتيمتر، وذلك بعد تركيب شبكةٍ فولاذيةٍ خفيفة ملحومة تسمّى (WWM: Welded Wire Mesh)، وظيفة الخرسانة المرشوشة حماية المسامير من التآكل.

3- الغطاء المستمرّ

يجري بعد تركيب المسامير والغطاء المؤقت، وسمك هذا الغطاء من 10 إلى 15 سنتيمتر غالبًا.

4- كرسي الفواصل

وظيفة محافظي الفواصل (الكراسي) هي تثبيت المسمار على طول مركز الحفرة، ويمكن تركيب الفواصل كل 2 متر على طول المسمار، وعلى مسافة 25 سنتيمتر من رأس البئر القائم ونهايته.

5- الثقب

يتراوح قطر الحفرة بين 10 و15 سنتيمتر، والمسافة بين نهاية الحفرة، ونهاية المسمار حوالي 15 سنتيمتر على الأقل.

6- ترويب الجص

وظيفة الروبة هي السماح للمسمار الاتصال بالتربة، وحمايته من التآكل، ويجب أن يكون الحدّ الأدنى لغطاء الملاط على حديد التسليح 25 ميلي متر، وعادةً ما تكون نسبة الماء إلى الأسمنت في ملاط الأسمنت 0.5 إلى 0.2.

7- الصفيحة

هي صفيحةٌ يبلغ طول ضلعها 20 إلى 25 سنتيمتر، وسماكتها 2 سنتيمتر، وتقوم هذه الصفيحة بتوزيع قوة المسمار على السطح المؤقت والتربة خلفه.

8- رأس المسمار (Headed Stud)

مهمة مسمار التثبيت البقاء على اتصال بالغطاء المستمرّ مع رأس المسمار بحيث يثبّت مسماران على الصفيحة.

9- شريط الصرف (Strip Drain)

يتمُّ تركيب أشرطة الصرف خلف الجدار، لتقليل ضغط المياه، وتوجيه المياه على سطح الجدار. ^[4]

ما هي أنواع حديد التسليح المُستخدمة للمسامير؟

1- حديد التسليح المملوء غالباً يتراوح من قطر 28 إلى 30 ميلي متر.

2- حديد التسليح الأجوف في بعض الأحيان.

3- أحياناً تصنع المسامير من الألياف الزجاجية. ^[4]

تطبيقات جدران مسامير التربة

تستخدم هذه الجدران لمتطلبات الحفر في ظروف الأرض التي يكون القطع فيها رأسياً أو شبه عمودي، وهي مثاليةٌ للتطبيقات الدائمة والمؤقتة، ومن استخداماتها: ^{[2] [6]}

1- توسيع الطرق، والسكك الحديدية، وبناء الدعامات أسفل الجسور القائمة.

2- أرصفة التحميل في المستودعات.

3- الحفريات المؤقتة أو الدائمة في البيئات الحضرية.     

4- استقرار الطرق السريعة.

5- بوابات الأنفاق في المنحدرات غير المستقرة والحادة.

6- تثبيت السدود شديدة الانحدار.

7- توفير الاستقرار على المدى الطويل للهياكل الخرسانية القائمة دون تكاليف الهدم، وإعادة البناء.

لماذا يُعتبر تسمير التربة جذاباً اقتصاديًا ومجدياً تقنيًا؟

1- تكون التربة التي تمّ إنشاء الحفر فيها قادرة على الوقوف دون دعمٍ في قطع رأسي بارتفاع 1 إلى 2 متر (3 إلى 6 أقدام) أو شبه عمودي لمدة يوم أو يومين، حيث تقع جميع مسامير التربة فوق منسوب المياه الجوفية.

2- إذا كانت مسامير التربة أقل من منسوب المياه الجوفية، ولم تؤثر المياه الجوفية سلبًا على وجه الحفر، أو سلامة مسامير التربة على المدى الطويل (الخصائص الكيميائية للأرض لا تُعزّز التآكل).

3- يبقى كل من القضبان المجلفنة وغير المجلفنة على قيد الحياة لفترةٍ طويلة جدًا في معظم بيئات التربة. ^[3]

مشاريع مميزة لتسمير التربة في العالم

1- مركز الطلاب الجدد في مدرسة جرينوود الثانوية في أركنساس.

2- متحف كريستال بريدجز للفن الأمريكي.

3- تثبيت منحدر غابات أوزارك الوطنية.

4- مكان تجمُّع لتولسا أوكلاهوما.

5- حدث انزلاق صخري على طول منحدر شرق شارع سيدار، منطقة تحسين البلدية رقم 32 في شمال ليتل روك أركنساس. ^[7]