الخندق والفرشة والردم لأنابيب HDPE: التربة نصف المنشأ

كل أنبوب PE مدفون تقريبًا أُخرج من الأرض لأنه انحرف أو تشقق عند وصلة أو تبيّض فوق الحد كان الأنبوب الصحيح. ما لم يكن فيه هو التربة الصحيحة حوله. البولي إيثيلين أنبوب مرن: تحت الحمل ينحرف قليلًا، ويدفع التربة جانبًا عند الأكتاف، والتربة تدفع بالمقابل. نظام الأنبوب والتربة هذا هو ما يحمل المرور والغطاء. أزل دعم التربة — فراغ تحت الكتف، ردم بكتل طينية، مرور المعدات قبل الدمك — فيحمل الأنبوب الحمل وحده، وهو ما لم يُصمَّم له قط.

كُتب هذا الدليل للطاقم والمفتش. يتبع الخندق من الأسفل إلى الأعلى، ويعطي الأرقام المهمة عند كل طبقة، ويقول من أي مواصفة جاء الرقم ليُقارَن بمواصفات المشروع. وحيث تختلف ASTM وEN تُعطى كلتاهما.

لماذا يهتم الأنبوب المرن بالتربة ولا يهتم الصلب

يأتي الحمل على الأنبوب المدفون من عمود التربة فوقه ومن كل ما يتحرك على السطح. الأنبوب الصلب يقاوم بقوة جداره وحدها ويُصمَّم بمعامل فرشة. أما الأنبوب المرن فينحرف تحت ذلك الحمل؛ وكلما تفلطح تحركت جوانبه إلى الخارج في تربة الإحاطة، فتتولى مقاومة التربة المنفعلة معظم الحمل. في إحاطة حبيبية مدموكة جيدًا تحمل التربة غالبية الحمل الرأسي ولا تهم صلابة الأنبوب الحلقية كثيرًا. وفي إحاطة سيئة الوضع يحمل الأنبوب أكثر بكثير من نصيبه.

عرض الخندق وعمقه

يجب أن يكون الخندق عريضًا بما يكفي لوضع الإحاطة ودمكها على جانبي الأنبوب — لا أعرض. الخندق الأعرض لا يفيد الأنبوب ويكلّف مالًا لملئه. الحد الأدنى تحدده عرض معدات الدمك التي عليها العمل في الأكتاف، ولذلك يكبر الرقم مع مقاس الأنبوب.

عمق الغطاء هو النصف الآخر. تحت الحقول والأرصفة يكون 600 مم إلى قمة الأنبوب الحد الأدنى الشائع؛ وتحت الطرق يرتفع إلى 900 مم–1.2 م بحسب الجهة، لأن الأنبوب يجب أن يكون عميقًا بما يكفي لينتشر حمل العجلة قبل أن يبلغ القمة. غطاء أقل تحت المرور ممكن ببلاطة خرسانية أو جسر حبيبي مدموك، لكنه يُصمَّم ولا يُرتجل.

الفرشة: 100 إلى 150 مم، وليس صخرًا أبدًا

يُسوّى قاع الخندق على الخط والمنسوب، ويُزال أي صخر أو جلاميد أو نقاط صلبة ويُستبدل. تُوضع طبقة الفرشة — 100 مم حدًا أدنى للأنابيب الصغيرة، و150 مم للأنابيب فوق DN400، و150 مم حدًا أدنى فوق الصخر — وتُدمك قبل وضع الأنبوب. وظيفتها إعطاء الأنبوب دعمًا منتظمًا على كامل طوله. الأنبوب المستند إلى نقطتين مرتفعتين بفجوة بينهما جائز، والبولي إيثيلين جائز رديء.

• المادة: الفئة I من ASTM D2321 (حصى مكسّر 6–20 مم) أو الفئة II (رمل وحصى نظيفان). لا طين، لا مواد عضوية، لا مادة متجمدة.
• الحد الأقصى لحجم الحبيبات في الفرشة والإحاطة: 20 مم للأنابيب حتى DN400، و25 مم فوق ذلك. الحجارة الكبيرة تحت الأنبوب أحمال نقطية تبقى خمسين عامًا.
• في المياه الجوفية استخدم الحصى المكسّر بدل الرمل، وجفّف الخندق قبل الوضع. الرمل الموضوع في ماء راكد لا يندمك بل يتميّع.

الأكتاف والإحاطة: الطبقة التي تقوم بالعمل

ما إن يستقر الأنبوب على الفرشة، يجب ملء منطقة الأكتاف — الإسفين بين الفرشة وخط منتصف الأنبوب في كل جانب — ودمكها. هذا أصعب جزء في العمل لأن الفراغ تحت انحناء الأنبوب يصعب بلوغه، وأهمه لأن تلك هي التربة التي يستند إليها الأنبوب. الفراغات المتروكة هنا هي السبب الأكثر شيوعًا للانحراف المفرط.

1. 1

   الوضع في طبقات 150 مم

   ادفع المادة بالمجرفة تحت الكتف حتى يمتلئ الإسفين، ثم ادمك كل طبقة بمدكّ يدوي أو صفيحة اهتزازية ضيقة. لا تفرغ عمق الخندق كله وتدمك من الأعلى؛ فالمادة تجسّر فوق الكتف وتترك فراغًا.

2. 2

   العمل على الجانبين معًا

   ارفع الإحاطة على جانبي الأنبوب بالطبقات نفسها. ملء جانب أولًا يدفع الأنبوب جانبًا عن خطه وقد يرفعه عن الفرشة.

3. 3

   إيصال الإحاطة إلى 150–300 مم فوق القمة

   يستمر الردم الأولي فوق أعلى الأنبوب بما لا يقل عن 150 مم (ASTM D2321)، أو 300 مم حيث تتبعها معدات دمك ثقيلة، لتُحمى القمة من المدكّ ومن حجارة الردم النهائي.

4. 4

   الدمك إلى الهدف لا إلى الإحساس

   85 % بروكتر قياسي (ASTM D698) هو الحد الأدنى للإحاطة تحت الحقول؛ 90 % ممارسة معتادة؛ 95 % تحت الطرق وحيثما تنص مواصفات المشروع. فحص بمقياس كثافة نووي كل 50 م من الخندق تأمين رخيص.

الردم الأولي والردم النهائي

الردم النهائي لا يحمل واجبًا إنشائيًا تجاه الأنبوب؛ وظيفته استعادة السطح. لذلك تكون المادة الأصلية مناسبة له عادة ولذلك يتراخى حد حجم الحبيبات. ما لا يجوز له هو إسقاط جلمود على 150 مم من الإحاطة فوق القمة. وحيث تكون المادة المحفورة غير مناسبة — طين رطب، أنقاض — فتكلفة استيراد ردم حبيبي للخندق كله صغيرة أمام تكلفة إخراج الأنبوب.

الصخر والمياه الجوفية والطرق والحرارة

• خندق صخري: احفر 150 مم إضافية تحت الأنبوب وافرش بحصى الفئة I؛ لا تضع أبدًا مباشرة على الصخر أو على قاع يبرز منه الصخر.
• المياه الجوفية: جفّف إلى ما دون الفرشة قبل الوضع، واستخدم إحاطة من حصى مكسّر تصرّف الماء، وفكّر في نسيج جيولوجي بين الإحاطة والتربة الأصلية حيث قد تهاجر المواد الناعمة وتجرف الدعم.
• تحت الطرق: غطاء بالحد الأدنى للجهة، 95 % بروكتر في كامل الإحاطة والردم النهائي، وعدم ترك أي عبور بردم رخو تحت حارة مستخدمة ولو لليلة.
• الحرارة: يتمدد PE وينكمش نحو 0.18 مم لكل متر لكل °م. الأنبوب الموضوع تحت الشمس عند 40 °م والمردوم سيشدّ وصلاته حين تبرّده الأرض إلى 15 °م. ثعبِن الأنبوب برفق في الخندق، واردم في ساعات البرودة إن أمكن، ولا تثبّت الطرفين قبل أن يبلغ الأنبوب حرارة الأرض.

اختبر قبل إغلاق الخندق

لأنابيب الضغط يُجرى الاختبار الهيدروستاتيكي والوصلات مكشوفة وجسم الأنبوب مردوم — الإحاطة تقيّد الأنبوب ضد الحركة تحت الضغط، والوصلات المكشوفة تُظهر التسرب. ولأنابيب الجاذبية يثبت مقياس انحراف أو مغزل بنسبة 95 % من التجويف يُسحب بعد الردم سلامة التركيب؛ والمغزل الذي يعلق يخبرك أين تُرك الكتف مجوّفًا، ومعرفة ذلك الآن أرخص بكثير من معرفته عند التسليم.