הצטרפו ל WhatsApp של קהילת ענף הבנייה והתשתיות בישראל. כאן >>

עקרון העבודה בבנטונייט והשימוש בו בעבודות ביסוס

בעבודות ביסוס שונות, בהן חתך הקרקע אינו יציב (לרוב בקרקעות חוליות ו/או כשמפלס מי התהום גבוה) וקיים חשש למפולות ולסחיפת דופן הקידוח שאינו יאפשר/יסכן את שלמות ביצוע עבודות הביסוס בעומק ובקוטר הנדרש (כלונסאות/עבודות סלארי) נוכל להיעזר בתמיסת הבנטונייט - לייצוב הדפנות.

תמיסת הבנטונייט בעלת משקל עצמי של 1.04 [גרם/סמ"ק] הנמצאת בבור הקידוח, יוצרת לחץ הידרוסטטי על הדופן ולכן נשמרת יציבותה ללא התמוטטות. יש לשמור תמיד כי גובה תמיסת הבנטונייט בבור תהיה גבוהה מעל 2 מטרים מגובה מי התהום ובכך תמנע כניסת מי תהום לקדח - שגוררת אחריה התמוטטויות וסחף הקרקע מהדופן.

רוצים לדעת עוד בנושאי קרקע? הירשמו לקורס "אתגרים בתת קרקע" של CivilEng Academy, ממש כאן >>

הבנטונייט הוא חומר במרקם ג`לי ולכן אינו חודר לקרקע בעת החפירה. אנו יוצרים "בלון" בתוך הקידוח ובכך שומרים על יציבותו. השיטה מתאימה לקרקע בלתי יציבה/חול או המכילה חול שאין ביכולתה לשמור על יציבות במהלך עבודת הקידוח/סלארי.

דגשים לתכונות הבנטונייט הרצויות בעבודות ביסוס
1. הבנטונייט צריך להגיע ממקור מוכר על מנת שיהיו בו כל התכונות הכימיות והפסקליות המתאימות לתקנים האירופאים ASTM D4318.
2. ריכוז הבנטונייט בתמיסה יהיה בשיעור של 6-8% ויקבע בהתאם לאיכות הבנטונייט.
3. יש לתת לתמיסה "לעמוד" 24 שעות כדי שתתקבל התוצאה הטובה ביותר.
4. לאחר 24 שעות, הדקנטציה לא תעלה על 1% מהגובה, כלומר הפרדת הבנטונייט מהמים. (לדוגמא: אם נמלא גליל בגובה 1 [מטר] לא נקבל יותר מ 1 [ס"מ] מים נקיים בחלק העליון).
5. צמיגות הבנטונייט הטרי, הנמדדת במשפך מרש בנפח 984 [סמ"ק] תהיה בין 33 ל-45 שניות. לידיעה - מים במשפך מרש יזרמו החוצה מן המשפך במשך 28 שניות.
6. רמת החומציות PH של התמיסה תמצא בתחום של 8-11.5.
7. אחוז החול בתמיסה לא יעלה על 1% ובבור הקידוח לא יעלה על 4% לכל היותר.
8. גובה הבנטונייט בקידוח יהיה 2 [מ`] לפחות, מעל מפלס מי התהום ולא נמוך מפני הקייסינג (RING - הסבר בהמשך) ב-1 [מ`].
9. אין להתחיל ביציקה אם צפיפות הבנטונייט בתחתית הקדח גבוהה מ-1.15 [גרם/סמ"ק]. הדגימה נלקחת על ידי "דגמן".
10. במקרה והצפיפות גבוהה מהמצופה, יש לבצע שאיבה של הבנטונייט מהקדח ולהחליפו בתמיסת בנטונייט נקייה.

מערכת הבנטונייט
השימוש בבנטונייט מתבצע באמצעות מערכת משאבות ומיכלי איסוף המאפשרים את הכנת הבנטונייט, את ההולכה שלו אל הבור ואת שאיבתו - עם תום העבודה.
מערכת ההכנה, ההולכה והשאיבה החוזרת של הבנטונייט מורכבת מהחלקים הבאים:

מיכל ערבוב: במיכל זה נמלא מים נקיים, אליהם נשפוך בקצב איטי את שקי הבנטונייט דרך "עופר" (חץ כחול) שבתחתיתו מוזרמים מים בלחץ גבוה (ראה צינור בתחתית העופר) בשל לחץ המים הגבוה, מתערבבים חלקי החומר עם המים והופכים לתמיסה המצטברת בתוך המיכל.

מיכל זיקוק ומיחזור הבנטונייט: למיכל זה נשאבת תמיסת הבנטונייט לאחר שהושבה מבור הקידוח.

צנרת הובלה: צנרת זו מחברת בין המיכל הראשי ומיכלי המשנה, כמו גם למערכת השאיבה אל הקדח וממנו.

דיסנדר (Desander): לאחר שהחלה עבודת הקידוח ופני הקדח מלאים בתמיסה הבנטונייט, מתערבבת התמיסה עם חלקיקי החומר (בדרך כלל חול) הנשמטים מן המקדח בשעת השליפה מן הבור. על מנת שניתן יהיה לשוב ולהשתמש בתמיסת הבנטונייט בהמשך העבודה, מושבת התמיסה למיכל (לפני היציקה או במהלכה) דרך הדיסנדר, שתפקידו להפריד בין הנוזל לחול שהצטבר בו. ההפרדה היא הפרדה מכאנית ובה (תמיסת בנטונייט מוזרמת בלחץ גבוה למערכת ציקלונית המפרידה בין המוצקים לנוזל, המוצקים שוקעים על שולחן וויברציוני המפריד באופן סופי בין המוצקים לתמיסה. בתום התהליך, מוחזרת התמיסה למיכל אחסון (במידת הצורך ייעשה תיקון לתמיסת הבנטונייט) ומשם להמשך השימוש. על פעולה הדיסנדר ניתן ללמוד בסרטון זה.

משאבות:
1. משאבת סחרור: נמצאת בין המיכלים ותפקידה לערבב את הבנטונייט בתוך המיכל ולהעבירו לקדח.
2. משאבת טבילה ו/או יניקה: משמשות לשאיבת הבנטונייט המושב מהקדח (בזמן היציקה) לדיסנדר.

בתמונה: משאבת סחרור

בתמונה: משאבת טבילה

סכמה: מערכת בנטונייט

נפח המיכלים וכמויות הבנטונייט הנדרשות הן כפונקציה של העומק והקוטר של הקידוח, כמויות לקידוח, כמויות לשטיפה וכן חומר טרי שישמש לרזרבה.

שיטת הביצוע בעבודה עם בנטונייט (קידוח / סלארי)

בעבודת סלארי יש ליצור תעלת בטון (גייד) שמשמש לכיוון והגנה על דופן האלמנט בחלק העליון.
בקידוח בנטונייט יש להכניס צינור מגן בחלק העליון של הקידוח באורך בין 1.5 ל 3 מטרים בקוטר של כ 10 ס"מ מעל הקוטר המתוכנן.
בשני המקרים נפח הגייד או צינור המגן כאשר מוציאים את מוט הקידוח והמקדח מלא בחומר החפור, גובה הבנטונייט בצינור לא יורד מתחתית הצינור, בסלארי לא יורד מתחתית הגייד.
תפקידי צינור המגן (רינג) והגייד הם: לשמור על יציבות הדופן הזמן העבודה. מניעת מפולת של הדפנות עקב נגיעות המקדח \ הכף בזמן ההוצאה מהבור, כמו גם לתת עומק התחלתי לקידוח. יש לוודא כי חומרים זרים לא יחזרו לקידוח בזמן העבודה. בנוסף, משמש צינור המגן כאמצעי בטיחות לעובדים סביב בור הקידוח.
פחת מתוכנן לתמיסת הבנטונייט (בזמן הקידוח נכנס בחומר היוצא חלק מהתמיסה) כ-20%.
בעת ביצוע הקידוח או אלמנט הסלארי מזרימים בנטונייט טרי מהמיכלים ושומרים על גובה מקסימאלי בתוך הצינור או הגייד.
קידוח לעומק הדרוש בקוטר הדרוש עד להגעה לעומק הרצוי.

בגמר הקידוח יש להוריד את כלוב הזיון עם שומרי מרחק כנדרש, את הכלוב יש למקם בגובה הדרוש עפ"י התוכנית. לאחר הורדת כלוב הזיון לבור יש לבדוק את תחתית הכלונס ע"י דוגם ולוודא שצפיפות הבנטונייט אינה עולה על 1.15 [גרם\סמ"ק]. במידה והצפיפות גבוהה מהנדרש יש להחליף את הבנטונייט הנמצא בבור. במידה והצפיפות מתאימה הבור מוכן ליציקה.

דגשים להחלפה ומחזור השימוש בתמיסת הבנטונייט

יציקת הבטון לבור הקידוח נעשית בעזרת צינור טרמי, הצינור הטרמי מורכז מחלקי צינור באורך של כ 1.5 – 5 [מטר]. את החלקים מחברים בעזרת כבל פלדה.
הבטון אותו יש לצקת לבור יהיה בחוזק מינימאלי של ב-30 ובעל שקיעה 7-8 [אינצ`] ומותאם ליציקה בצינור טרמי.
מורידים את הצינור הטרמי עד לתחתית הבור פחות 30 ס"מ, בראש הצינור הטרמי מורכב משפך לבטון עם רשת לסינון גושי הבטון במידה וקיימים.
לפני היציקה יש להכניס פתיתי קל קר לצינור במטרה למנוע עירבוב בין הבנטונייט לבטון הנשפך.
יש להשתמש בצינור טרמי בקוטר 8 [אינצ`] ליציקה בקטרים 50-100 [ס"מ] ובצינור טרמי בקוטר 10 [אינצ`] לקטרים שהם מעל 100 [ס"מ].
יציקת הבטון נעשית מתחתית הבור כלפי מעלה כאשר הבטון יוצר מאין בוכנה בקצה ומנקה אותו מהבנטונייט וכן שאריות קרקע שנשארו מהקידוח.
יש לדאוג שהצינור יהיה תמיד טבול בבטון כ-5 [מטר] ולוודא כי נשפך בטון נקי בסוף ביציקה מהצינור המגן וזאת במטרה לקבל ראש כלונס נקי מקרקע ומבנטונייט.
פחת הבטון הצפוי בכלונס היצוק בבנטונייט הוא כ 20%.

תמונה: קידוח כלונסאות בבנטונייט

תמונה: חפירת סלארי בבנטונייט

סיכום
המאמר בא לתת לקורא רקע כללי בקידוח ועבודת סלארי, כאשר נעשה שימוש בתערובת בנטונייט ליציבות הדפנות. אין המאמר בא להחליף מפרט טכני. יש לקדוח על פי ההוראות שנתנו מיועץ הקרקע. במפרט ניתן למצוא את הדגשים וההנחיות הפרטניות, לביצוע העבודה.

סרטונים להמחשה ניתן למצוא כאן

נספח

טופס עזר לתיעוד ביצוע כלונס

לספח ליומן עבודה מספר ___מתאריך ___
שם אתר ___
תכנית מספר ___חוזה מספר ___מספר כלונס ___

סוג הכלונס : יבש \ בנטונייט \ מיקרופייל

מזג האוויר ___

זיון

האם כלוב הזיון נבדק ועונה לדרישות התוכניות ___

האם הותקנו שומרי מרחק על גבי כלוב הזיון ___סוג שומרי המרחק ___

האם הוארך כלוב הזיון ______ רשום תאור אופן החיבור ואורכו ___

צינורות בדיקה ___אם כן רשום את מספרם ___

שעת הכנסת הזיון לקדח ___

הערות המפקח ___

ביצוע הקידוח

קוטר הכלונס ___

קוטר המקדח ___

עומק הכלונס המתוכנן ___

עומק הכלונס שבוצע ___

שעת התחלת קידוח הכלונס ___

ציון מפלס מי התהום ___

האם סדר השכבות שהתגלה בזמן הקידוח תואם את פרופיל הקרקע שבתוכניות ___

שעת סיום קידוח הכלונס ___

הערות המפקח ___

בדיקות תרחיף הבנטונייט

גבול הנזילות ___

צפיפות תרחיף הבנטונייט במאגר לפני תחילת השימוש ___

צפיפות תרחיף הבנטונייט בקרקעית קדח הכלונס ___

צפיפות תרחיף הבנטונייט בעומקים שונים :

עומק ___צפיפות ___עומק ___צפיפות ___

מספר הפעמים שהוחלף תרחיף הבנטונייט ___

שינויים בביצוע שנעשו בניגוד להוראות , פרט ___

האם היו תקלות בזמן הביצוע , פרט ___

הערות המפקח ___

בטון

שעת הכנסת כלוב הזיון לבור הקידוח ___

שם מפעל הבטון ___

מספר תעודת המשלוח ___

שעת יציאת הערבל מהמפעל ___

סומך הבטון הרשום בתעודה ___

סומך הבטון הנדרש בחוזה ___

שיטת היציקה ( משפך , משאבה , צינור טרמי , אחר – פרט ) ___

*טבלא זו מתייחסת לכלונס הבודד שנוצק על ידי מספר מערבלי בטון

מערבל בטון	שעת הגעת המערבל לאתר	כמות הבטון	סוג הבטון ע"פ תעודת המשלוח	הוספו מים באתר ?	שעת התחלת היציקה	האם נלקחו בדיקות ?	בדיקת שקיעה
1	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים
2	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים	להשלים

שעת סיום היציקה הכוללת ___

האם היציקה בוצעה ברציפות ? כן \ לא ( מחק את המיותר )

האם הותקנו צינורות בדיקה ? ( אם כן כמה ? ___ )

הערות ( מה בוצע בניגוד למפרט וכו` ) ___

תאריך ___ חתימת המפקח ___

אריה לוין

יועץ מקצועי לתכני האתר. אב ללירן ואייל, יליד שנת 1950, נולד ומתגורר בנהריה. בוגר הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון משנת 1977 לתואר .B.Sc בהנדסה אזרחית. מומחה ועתיר ניסיון בענף הבנייה, התמחות בעבודות ביסוס וקרקע.