الأساس الخرساني الغواص المستخدم في تشييد المباني

ما هو الأساس الخرساني الغواص؟

يُطلق على أساس الغواص أيضًا اسم أساس الرصيف وهو عبارة عن هيكل احتفاظ مانع لتسرب المياه يستخدم كرصيف جسر، في بناء سد خرساني، أو لإصلاح السفن. حيث أنه صندوق مجوف مسبق الصنع أو أسطوانة غارقة في الأرض إلى بعض العمق المطلوب ثم يتم ملؤها بالخرسانة وبالتالي تشكل الأساس.

غالبًا ما يستخدم الأساس الخرساني الغواص في بناء أرصفة الجسور وغيرها من الهياكل التي تتطلب أساسًا تحت الأنهار وغيرها من المسطحات المائية. وذلك لأن القيسونات يمكن أن تطفو إلى موقع العمل وتثبت في مكانها. حيث تتشابه الأساسات الخرسانية الغواصة في شكلها مع أساسات الخوازيق، ولكن يتم تثبيتها باستخدام طريقة مختلفة.

يتم استخدامه عندما توجد تربة ذات قوة تحمل كافية أسفل الطبقات السطحية للمواد الضعيفة مثل الحشو أو الخث. كما أنه شكل من أشكال الأساس العميق الذي يتم بناؤه فوق مستوى سطح الأرض، ثم يتم غرقه إلى المستوى المطلوب عن طريق الحفر أو التجريف من داخل الغواصة.

يتم إنشاء القيسونات وتسمى أحيانًا الأرصفة عن طريق حفر حفرة عميقة في الأرض، ثم ملؤها بالخرسانة. حيث يستخدم حديد التسليح في بعض الأحيان لجزء من طول الغواص. ويتم حفر القيسونات إما في قاعدة صخرية وتسمى القيسونات الصخرية أو في عمق طبقات التربة الأساسية إذا وجد المهندس الجيوتقني أن التربة مناسبة لتحمل عبء المبنى.

عندما ترتكز القيسونات على التربة، يتم صقلها بشكل عام في الجزء السفلي لتوزيع الحمل على مساحة أوسع. كما تستخدم لقم الحفر الخاصة لإزالة التربة لهذه القيسونات ذات الجرس. حيث تحمل أساسات الغواص أحمال البناء في نهاياتها السفلية، والتي غالبًا ما تكون على شكل جرس.

وظائف الأساس الخرساني الغواص:

يمنع نظام الأساس والتربة الموجودة أسفل المبنى المجمع من التحرك عموديًا. حيث أنه عندما يتم وضع حمولة على التربة، فإنّ معظم أنواع التربة تستقر. وهذا يخلق مشكلة عندما يستقر المبنى ولكن المرافق لا تفعل ذلك.

إنّ التسوية التفاضلية أكثر أهمية من التسوية. كما يحدث هذا عندما تستقر أجزاء من المبنى بمعدلات مختلفة، ممّا يؤدي إلى حدوث تشققات، قد يؤثر بعضها على السلامة الهيكلية للمبنى.

على العكس من ذلك، في بعض الحالات النادرة، قد تتضخم التربة، ممّا يؤدي إلى دفع المبنى لأعلى ممّا يؤدي إلى حدوث مشكلات مماثلة. لذلك، يجب أن يعمل نظام الأساسات جنبًا إلى جنب مع التربة لدعم المبنى.

أنواع أساسات الخرسانة الغواص:

• القيسونات الصندوقية.

• القيسونات المحفورة.

• القِيسونات العائمة.

• القيسونات الهوائية.

• القيسونات المفتوحة.

القيسونات الصندوقية: هي صناديق مانعة لتسرب الماء مصنوعة من الأخشاب الثقيلة وتفتح من الأعلى. ويتم تعويمها بشكل عام إلى الموقع المناسب ثم يتم غرقها في مكانها مع وجود رصيف حجري بداخلها.

القيسونات المحفورة: هي تمامًا كما يوحي الاسم، القيسونات التي يتم وضعها داخل موقع محفور. وعادة ما تكون هذه أسطوانية الشكل ثم يتم ملؤها مرة أخرى بالخرسانة.

القيسونات العائمة: تُعرف أيضًا بالأرصفة العائمة وهي صناديق مسبقة الصنع ذات تجاويف أسطوانية.

القيسونات المفتوحة: عبارة عن سدود صغيرة يتم وضعها ثم ضخها جافة ومملوءة بالخرسانة. وتستخدم هذه بشكل عام في تشكيل الرصيف.

القيسونات الهوائية: عبارة عن صناديق أو أسطوانات كبيرة مانعة لتسرب الماء تستخدم أساسًا في البناء تحت الماء.

مزايا الأساس الخرساني الغواص:

• يقلل من احتياجات الغطاء والكفر الخرساني.

• ضوضاء أقل قليلاً واهتزازات أقل.

• قابل للتكيف بسهولة مع ظروف الموقع المختلفة.

• قدرة تحميل محورية وجانبية عالية.

مساوئ الأساس الخرساني الغواص:

• حساسة للغاية لإجراءات البناء.

• ليست جيدة للمواقع الملوثة.

• قلة الخبرة الإنشائية.

• عدم وجود مفتشين مؤهلين.

أساس الرصيف المحفور في الأساس الغواص:

الرصيف المحفور هو نظام أساس عميق يتم إنشاؤه عن طريق وضع الخرسانة الطازجة وحديد التسليح في عمود محفور. كما يتم إنشاء العمود بطرق دوارة باستخدام وحدة حفر قائمة بذاتها أو وحدة حفر مثبتة على رافعة. ويتم دفع الحفرة عبر التربة أو الصخور إلى طبقة المحمل المرغوبة.

يمكن استخدام أغلفة فولاذية مؤقتة أو دائمة للحفاظ على جوانب الحفريات المحفورة إذا أصبح تجويف التربة أو تسرب المياه مشكلة. كما يمكن استخدام الأعمدة المحفورة لتحمل الأحمال المحورية والجانبية العالية. حيث تتراوح أقطار العمود النموذجية من 18 إلى 144 بوصة.

لقد أثبتت الأعمدة المحفورة والتي تسمى أيضًا القيسونات أو الأرصفة المحفورة أو الركائز المملوءة أنها فعالة من حيث التكلفة وأداء ممتاز ونظام أساس عميق، يتم استخدامه في جميع أنحاء العالم. وعادةً ما يتم استخدامها للجسور والهياكل الكبيرة، حيث تكون الأحمال الكبيرة والمقاومة الجانبية من العوامل الرئيسية.

القيسونات الخرسانية في الأساس الغواص:

يتم حفر ثقوب بقطر 10″ أو 12 في الأرض ودمجها في حجر الأساس من 3 إلى 4 أقدام. كما يستخدم عادة للدعم الهيكلي لنوع من جدار الأساس أو الشرفة أو الفناء أو العمود الأحادي أو أي هيكل آخر.

يتم إدخال اثنين أو أكثر من العصي من قضبان التسليح في الفتحة وتشغيلها بطول الحفرة بالكامل ثم يتم صب الخرسانة في فتحة الغواص. كما يتم تصميم الغواص بحيث يستقر على طبقة صخرية أساسية أو تربة مرضية ويستخدم عند وجود تربة غير مرضية.

عملية بناء الأساس الخرساني الغواص:

• بعد بعض أعمال الشكل الأولي وصب الخرسانة، يتم تعويم حافة القطع إلى كاسر الأمواج بواسطة زورق السحب وتثبيتها على دليل الغواص. حيث يتم وضع الخرسانة (سكبها) في أشكال فولاذية مبنية على طول محيط الصندوق. ومع كل موضع خرساني، يصبح الصندوق أثقل ويغرق في الماء على طول دليل الغواص.

• يتم أيضًا بناء النماذج داخل الصندوق حول قباب الهواء ويتم وضع الخرسانة بينهما. وتسمى الأنابيب المفتوحة الناتجة فوق قباب الهواء بآبار التجريف.

• عندما يلامس الغواص أخيرًا قاع النهر، تتم إزالة القباب الهوائية ويتم حفر الأرض من خلال أنابيب البئر الطويلة، كما هو موضح في المخططات. حيث يغرق الغواص في قاع النهر. ويستمر الحفر حتى يغوص الغواص إلى عمقها المحدد مسبقًا.

• كخطوة أخيرة، يتم وضع الخرسانة (سكبها) في أسفل 30 قدمًا من الآبار المجوفة ويتم إغلاق الأسطح.

القيسونات المحفورة بعمود مستقيمة:

تستخدم في التربة ذات التورم المعتدل إلى العالي. وهذا أحد أكثر تصاميم الأساسات فعالية للاستخدام في المواقع التي تحتوي على تربة شاسعة. كما أن الغرض من ذلك هو تحقيق الاختراق المطلوب في المنطقة التي يكون فيها اختلاف الرطوبة الموسمية ضئيلًا أو معدومًا.

المعيار الحالي للرعاية في المنطقة هو الحد الأدنى للاختراق 6 أقدام في الأساس وطول الحد الأدنى 16 قدمًا. حيث يجب أن تكون الأحمال الميتة عالية بقدر ما هي عملية. ويتطلب هذا التصميم مسافات طويلة نسبيًا بين الأرصفة والمزيد من التعزيز في شعاع التدرج.