من السيد عبد الرؤف د/ مؤ- مزهربقنا هندسة ا1 CHAPTER (5) Dewatering المهندسى تواجه التلصعوبات من أكثر ا ينه امرضية قبل تنفيذلمياو ظهور اة التنفيذ ه فى بدايمساسات امياه إلىلم تسريب لث يتلمياه حي ومنفذة لفة التكوينر فى تربة ضعيلة الحف وذلك فى حاستكماللمياهية نزح ل بعمللقيام يستلزم اما موقع الحفر م عاليةتطلب مهارةى ت والتعمال ام فىيم والتنفيذ التصممكنة تكاليف ممجاورة وبأقلت اللمنشئاثير على التا لعدم ا. سليمت النزح الجوفى الطا اشترا1 - أن التى يمكنذبذبات لتجنب الت الوقترة طوالحت السيط أن يبقى ته المخفض يجبلميا منسوب اى اتزان الحفر. تؤثر عل2 - نتفاخرات أو انهياائم بدون حدوث ا بشكل دً لحفر متزناء اعى بقاة يجب أن ترالمختار الطريقة التربة. فوران لع الحفر أو لقا3 - يدة التدرج فيمكن من مواد حبيبية جمطلوب صرفهاه واللمياة لحاملتكون الطبقة ال عندما تلضخ . التربة نتيجة ل حبيباتى يمنع سحبة مرشح طبيعارها بمثاب اعتبلحالة غير ذلك تكون ا وعندما بد من وضع مرشح فلحبيباتيقة الة التربة دقب وخاصة فى حارات السحة حول بيا ات مناسب وخاصةلضخ عدمه نتيجة ل التربة من حبيباتن عملية سحبلتأكد ملحبيبات. ولن عدم سحب ا لضماق من حدوثلتحق خزان لمسحوبة داخله اللمياية من ا تجميع كم يتمد مبانى مجاورةجو فى حالة وع اللتربة فى قا ترسيب لية الضخية عماى أن يتم ذلك فى بدا خزان علرات . وعلى فت4 - حدوث أى أعطال.ياطية تجنبا ل احت وحداتجود و5 - عمل لمنطقة الم عودتهاحفربشكل يضمن عدرج منطقة اللمنزوحة خاه المياتخلص من ا ال مرة أخرى.6 - لمجاورةلمنشآت ار باضرا تجنب الحبيبات منه الجوفية إلى سحب المياؤدى تخفيض اث ي حيا مساساتفاوترة مسببا هبوطا متلمجاوت المنشئا أسفل الجار ا لزيادةحدث ذلك نتيجة أن يما يمكن كلة المشبعةلحا المغمورة إلى الحالةفة التربة من ا نتيجة لتغير كثافعال الضغط الرأسى ال. 7 - تجنب الفقد الزائ يتعدىع الحفر بحيثنب أو قاتسرب من الجوالتربة نتيجة لل د ل7 جم / لتر م يتعدىكل بئر و فى المتوسط ل15 كل اجم / لتر ل م بار.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
1
CHAPTER (5)
Dewatering
فى بداية التنفيذ هو ظهور المياه األرضية قبل تنفيذ ينمن أكثر الصعوبات التى تواجه المهندس
وذلك فى حالة الحفر فى تربة ضعيفة التكوين ومنفذة للمياه حيث يتم تسريب للمياه إلى األساسات
فى األعمال والتى تتطلب مهارة عاليةموقع الحفر مما يستلزم القيام بعملية نزح للمياه الستكمال
. لعدم التاثير على المنشئات المجاورة وبأقل تكاليف ممكنةالتصميم والتنفيذ
اشتراطات النزح الجوفى السليم
منسوب المياه المخفض يجب أن يبقى تحت السيطرة طوال الوقت لتجنب التذبذبات التى يمكن أن -1
تؤثر على اتزان الحفر.
بشكل دائم بدون حدوث انهيارات أو انتفاخ -2 الطريقة المختارة يجب أن تراعى بقاء الحفر متزنا
لقاع الحفر أو فوران للتربة.
عندما تتكون الطبقة الحاملة للمياه والمطلوب صرفها من مواد حبيبية جيدة التدرج فيمكن -3
وعندما تكون الحالة غير ذلك اعتبارها بمثابة مرشح طبيعى يمنع سحب حبيبات التربة نتيجة للضخ .
ات مناسبة حول بيارات السحب وخاصة فى حالة التربة دقيقة الحبيبات فال بد من وضع مرشح
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
وعلى فترات .خزان على أن يتم ذلك فى بداية عماية الضخ ترسيب للتربة فى قاع ال
وجود وحدات احتياطية تجنبا لحدوث أى أعطال. -4
مرة التخلص من المياه المنزوحة خارج منطقة الحفربشكل يضمن عدم عودتها لمنطقة العمل -5
أخرى.
حيث يؤدى تخفيض المياه الجوفية إلى سحب الحبيبات من تجنب االضرار بالمنشآت المجاورة -6
كما يمكن أن يحدث ذلك نتيجة لزيادة الجار أسفل المنشئات المجاورة مسببا هبوطا متفاوتا ألساسات
.الضغط الرأسى الفعال نتيجة لتغير كثافة التربة من الحالة المغمورة إلى الحالة المشبعة
مجم / لتر 7د للتربة نتيجة للتسرب من الجوانب أو قاع الحفر بحيث ال يتعدى تجنب الفقد الزائ -7
بار.مجم / لتر لكل اآل 15فى المتوسط لكل بئر وال يتعدى
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
2
The purpose of Dewatering 1-To keep the excavation bottom dry
فة للعمل فى قاع الحفر. حيث يتم تخفيض المياه أسفل قاع الحفر لعمق ال يقل للحصول على بيئة جا
متر فى حالة وجود 1متر فى حالة عدم استخدام ماكينات ثقيلة للعمل والتخفيض لعمق 0.5عن
للعمل فى قاع الحفر. معدات ثقيلة
2-To prevent leakage of groundwater or soils
خالل الخوازيق الساندة أو الستائر اللوحية للمياه والتربة منع التسرب
3-To avoid sand boiling
وذلك بتخفيض وذلك فى حالة التربة الرملية منع فوران التربة فى أسفل قاع الحفر نتيجة لقوى الرفع
فى قاع الحفر و الموجودة أعلى على القاع بحيث ال تزيد قوى الرفع عن وزن التربة تأثير المياه
حيث أن قوى الرفع عبارة عن ارتفاع عمود .(5-1منسوب المياه الجوفية كما هو موضح بشكل )
المياه مضروبا فى كثافة المياه بينما وزن التربة عبارة عن ارتفاع التربة مضروبا فى كثافتها.
Figure (5-1) Sand boiling
4-To avoid upheaval failure
فى حالة الحفر فى طبقة ضعيفة النفاذية كالطين يقع أسفلها طبقة منفذة كالرمل فإن قاع الحفر يتعرض
كن أن يحدث لقوى رفع نتيجة لضغط المياه فى هذه الحالة إذا زادت قوى الرفع عن وزن التربة يم
( . 5-2قة الطين كما هو موضح بشكل )فوران وانتفاخ لطب
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
3
Figure (5-2) Upheaval failure
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
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.
c) Calculate the factor of safety against heave if the depth of excavation = 6
m.
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
4
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.
Data required to design dewatering system مالمطلوبة للتصمي البيانات
1-The site dimensions. أبعاد الموقع
2- The purpose of dewatering. الغرض من التخفيض
3- Site investigation report. ق المياه وطبقات التربة موضح به عمتقرير استكشاف الموقع
4- The results of permeability tests in laboratory and field. نتائج اختبارات النفاذية
( قيمة معامل النفاذية المقابل لكل نوع من أنواع التربة .5-1ويوضح جدول )
5- The required drawdown. قيمة التخفيض المطلوبة
6- The required time الوقت المطلوب الستمرار عملية التخفيض للمياه
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
5
7- The depth of excavation عمق الحفر
Table ( 5-1) Range Of Permeability for Various Type of Soil.
Type of Soil Permeability
Coefficient(k)(cm/sec)
Relative
Permeability
Coarse gravel Exceeds 10-1 High
Clean sand 10-1 to 10-3 Medium
Dirty sand 10-3 to 10-5 Low
Silt 10-5 to 10-7 Very low
Clay Less than 10-7 Impervious
حاالت الخزان الجوفى الذى يتم تخفيضه
بالصورة األتية: جوفية على هيئة خزاناتتتواجد المياه الجوفية فى طبقات التربة
1-Unconfined Aquifer خزان جوفى غير محصور
وهو حالة وجود طبقة منفذة )رمل أو خليط من الرمل والزلط( تكون حاملة للمياه الجوفية ويقع أسفلها
نفذة )طين أو طمى أو صخر( وفى هذه الحالة يكون السريان بالجاذبية األرضية ويطلق طبقة غير م
حيث تكون المياه الجوفية متصلة بشكل مباشر مع الغالف .(3-5على البئر أنه بئر جذب )شكل
الجوى بواسطة الفراغات بين الحبيبات .
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
6
Figure (5-3) Unconfined Aquifer (Gravity flow)
2-Confined Aquifer خزان جوفى محصور
ة للمياه تقع بين طبقتين غير منفذتين مكونة بئر جوفى ارتوازى وهو فى حالة وجود طبقة منفذة حامل
تحت ضغط يطلق عليه الضغط االرتوازى وهو غالبا يكون أكبر من الضغط الجوى مما يسبب يكون
مع مالحظة أنه ارتفاع المياه فى البئر لمسافة تعادل الفرق بين الضغط الجوى والضغط االرتوازى.
ة المنفذة للمياه يتم التعامل مع هذه الطبقة وكأنها غير محصورة. إذا وصل التخفيض إلى الطبق
Figure (5-4) Confined Aquifer (Artesian flow)
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
7
Methods of dewatering النزحطرق
1- Surface Dewatering طريقة النزح السطحى
2- Well point system طريقة اآلبار األبرية
3- Deep wells طريقة اآلبار العميقة
4- Grouting طريقة حقن التربة
5- Electro Osmosis الكهروأسموزيةطريقة
6- Compressed air طريقة الهواء المضغوط
7- Freezing طريقة تجميد مياه التربة
خرى فى تكلفتها ومناسبة كل واحدة لظروف الموقع وتختلف كل طريقة من هذه الطرق عن األ
وتتوقف عملية اختيار الطريقة المناسبة للنزح ووجود المعدات والكوادر الفنية القادرة على التنفيذ.
على مجموعة من المعامالت منها:
اص التربة مثل النفاذة وتتابع الطبقات. خو -1
عمق الحفر تحت منسوب المياه الجوفية. -2
مصدر المياه المطلوب نزحها وعمق الطبقة الحاملة للمياه . -3
طريقة تدعيم جوانب الحفر . -4
مدى ضرورة تأمين المنشآت القائمة بجوار الحفر. -5
ألمالح الذائبة للتأكد من نسبة امالح الكربونات أو نوعية المياه المطلوب نزحها وذلك بدراسة ا -6
األكاسيد الحديدية والتى يمكن أن تسبب صدأ الشبكة المعدنية للبئر.
1-Surface Dewatering (Ditches and Open Sump) النزح السطحى
وتتلخص فى اختيار أكثرالنقاط المنخفضة فى هى واحدة من أكثر طرق النزح بساطة وشيوعا
ثم تركيب طلمبة تقوم ( 5-5)شكل أو بيارة الموقع وذلك فى صورة قناة صرف تحيط بالموقع
التربة الخشنة ذات معامل نفاذية عالى فى حالة غالبا بسحب المياه ثم طردها خارج الموقع وتستخدم
خالل النزح يمكن وضع فلتر من الزلط أو الرمل ولتالفى عملية سحب حبيبات التربة أومتوسط
. داخل القناة أو المصرف
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
8
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.
2-Well point system طريقة اآلبار األبرية
سم( التى تنفذ على هيئة صفوف 5-8عبارة عن مجموعة من المواسير ذات األقطار الصغيرة )
وهو يستخدم فى حالة كان هناك خط مواسير ممتد أو موقع بأبعاد محددة وألعماق حفر (6-5)شكل
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
9
استخدام أبار ابرية متر وفى حالة الزيادة عن ذلك يتم 6أسفل منسوب المياه الجوفية يصل إلى
( .5-7متعددة المراحل كما هو موضح بشكل )
Figure (5-6) Typical well point system
Figure (5-7) Multi stage well point
مكونات النظام -
ماسورة البئر وتتكون من -1
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
10
سم تنتهى من أعلى بجزء كروى للربط مع الخرطيم الموصلة 8إلى 5ماسورة ذات قطر من -أ
متر. 6ى طول إلى الماسورة المجمعة وتصل إل
مم وتغطى 0.6إلى 0.3سم وفتحات ثقوب من 110إلى 30الماسورة المثقبة طولها من -ب
البالستك لمنع الصدأ وسهولة التنظيف وذلك لمنع مرور المعدن أو بشبكة رقيقة مصنوعة من
حبيبات التربة الناعمة.
مما يسمح بتفتيت الى جداالحربة والتى تنتهى بماكينة غرز تقوم بضخ المياه تحت ضغط ع -ج
التربة ونزول الماسورة إلى العمق المطلوب.
:خراطيم التوصيل -2
وهى عبارة عن خراطيم عادية مرنة ذات نهايات كروية تصل بين ماسورة البئر والماسورة
.المجمعة
الماسورة المجمعة -3
2بوصة لها مخارج قطر 8إلى 6وهى عبارة عن ماسورة تكون عادة من األلمونيوم وبقطر من
بوصة مثبتة على البدن من الخارج تسمح لها بالربط بخراطيم التوصيل .
طلمبة السحب -4
وهى من نوع خاص لتقوم بسحب المياه من طبقات األرض ثم تقوم بصرف المياه إلى المصارف
بئر مع وجود مضخات احتياطية. 0010إلى 50حيث يتم وضع طلمبة لكل من العمومية
مع مالحظة أنه فى حالة التربة الرملية يتم عمل مرشح حول الماسورة من الرمال الخشنة بسمك ال
(. 8-5سم )شكل 15يقل عن
هندسة األزهربقنا-د/ مؤمن السيد عبد الرؤف
11
Figure (5-8) Filter For well point
ة بين اآلباراألبريةالمساف
ونوع التربة والزمن المطلوب لتخفيض المياهتتوقف المسافة بين اآلبار على درجة نفاذة التربة
متر وفى 1إلى 0.75ففى حالة الرمل الخشن أو الزلط الرملى تكون المسافة من وابعاد الموقع
متر. 2إلى 1تراوح من متر وعموما فإن المسافة بين اآلبار ت 1.5التربة الناعمة تصل إلى
Design of well point system
عند تصميم أى نظام نزح يجب مراعاة االعتبارات األتية:
ع االتجاهاتتحديد نوع السريان للبئر هل سريان خطى من جهة واحدة أم من جمي -1
تحديد اتجاه سحب البئر للمياه هل السحب من اتجاه واحد أم من اتجاهين. -2
حيث يكون االختراق فى تحديد نوع اختراق البئر للطبقة الحاملة هل هو اختراق كلى أم جزئى -3
قة. ويكون االختراق كلى غالبا فى حالة اآلبار العمياختراق جزئى فى الغالب نظام اآلبار األبرية
بار أبرية أم عميقة.آتحديد النظام المستخدم هل -4
حيث السريان بالجاذبية )بئر جذب( أو بالضغط األرتوازى )بئرارتوازى(. البئر منتحديد نوع -5