מתכנן מבנה מסעות ויועץ קרקע - היכרות עם שני תפקידים משלימים

בפרויקטים של תשתית נדרשים שני בעלי מקצוע בעלי חשיבות מרכזית: מתכנן מבנה מסעות ויועץ קרקע. העבודה של השניים חיונית והם משלימים האחד את השני.

שוחחנו עם דורי אלקלעי, מתכנן מבנה מסעות ועם ד"ר מאיר ארילון, יועץ קרקע, כדי להבין את גבולות הגזרה של השניים בעבודה אחד מול השני ואת שיתוף הפעולה וההדדיות בין שני התפקידים.

באילו פרויקטים יש צורך במתכנן מבנה מסעות?

מתכנן מבנה מסעות נדרש לכל פרויקט בו יש מעורבות לכביש או כל תשתית אחרת המהווה מסעה מונחת, קרי - מדרכה, אי תנועה, מגרש משחקים, שביל אופניים וכדומה. מתכנן המיסעה נותן מענה למבנה התשתית החדשה ו/או הנחיות לשיקום התשתית הקיימת. התשתיות שבהן מתכנן מבנה עוסק הינן אספלטיות, משטחי בטון ואבנים משתלבות. לכל אחת מהן המאפיינים שלה, יתרונות וחסרונות וחשוב לשייך את התשתית המתאימה לצורך.

באילו פרויקטים יש צורך ביועץ קרקע?

בכל פרויקט אשר יש בו אינטראקציית מבנה קונסטרוקטיבית עם הקרקע נדרש יועץ קרקע, אם זה יסודות של מבנה, דיפון, קידוח אופקי של תשתית מתחת לכביש, מאגר מים, זרימה תת קרקעית וחפירה או מילוי היוצרים שינוי מאמצים או שינוי עומסים על הסביבה העשויים לגרום לשקיעות או לתוספת מאמץ על מבנים סמוכים ועוד.

מה נמצא תחת תחום האחריות של כל אחד מבעלי התפקיד בפרויקט?

הפעולה הבסיסית ביותר שעליה אחראי מתכנן המבנה היא גיבוש מבנה המיסעה - בין אם זה מבנה חדש או מבנה לשיקום. כנגזרת מכך, מתכנן המבנה נדרש לתת מענה לסוגיות משניות רבות וחשובות ביותר, למשל - איזה חומר מילוי מתאים לשימוש והאם חומר חפור שנמצא בפרויקט (חומר מושאל) יכול לשמש כחומר מילוי. בפרויקטים רבים מתוכננות עבודות עפר רחבות ויש צורך לדעת באם ניתן לעשות שימוש בחומרים חפורים או שיש לסלקם. לדבר יכולה להיות משמעות הנדסית, ביצועית וכספית משמעותית ביותר, שכן חלק מהחומרים החפורים ניתנים לטיוב אפילו לרמה של מצעים המהווים את השלד של מבנה המיסעה.

ד"ר מאיר ארילון: כל פרויקט אשר יש בו אינטראקציית מבנה קונסטרוקטיבית עם הקרקע נדרש יועץ קרקע

מתכנן המבנה בודק גם משמעויות הנדסיות של תופעות קרקעיות שונות הרלוונטיות למיסעת המבנה:

• נוכחות מי תהום - אשר עלולה לפגוע בתפקוד המיסעה במגוון רחב של אספקטים, בין אם בתופעת קונסולידציה או השפעה על תפיחה והתכווצות של קרקעות.
• יציבות מדרונות - שיפוע חד מדי של מדרון עלול לסכן את יציבות ושלמות המבנה ועל כן, יציבות המדרון הינה באחריות מתכנן המבנה. מעל 69 מעלות (לפי הנחיות נת"י) האחריות עוברת ליועץ הקרקע שיכול לגבש פתרונות הנדסיים אחרים כגון - מסלעה, קיר תמך, קיר קרקע משוריינת וכך הלאה.
• תופעות נוספות, כגון - מייט או תפיחה והתכווצות של קרקעות חרסיתיות.

מתכנן המבנה מגבש כאמור את ההנחיות למבנה הכביש ובין היתר הדבר מתייחס גם לאופייה של השכבה הנושאת - בין אם היא שכבה אטומה (תא"צ) או נקבובית המאפשרת חדירת מים דרכה (תא"מ) או נקבובית עם תגבור של ביטומן כדי לתת מענה לנפח תנועה גדול והפחתת עוצמת הרעש (SMA). בעת מתן הנחיות לשיקום מסעה, על מתכנן המבנה לחשב את עובי האספלט הנדרש לקרצוף ולריבוד מחדש כדי לתת "פיצוי" למבנה המיסעה שנחלש לאורך הזמן על מנת לרענן את חוזקו המבני כדי ש"ישרוד" את פרק הזמן התכנוני החדש שנקבע לו. תחום האחריות של יועץ הקרקע בפרויקט הינו הגדרת שיפועי החפירה הזמניים והקבועים בפרויקט. כמו גם בחירת אופן ביסוס האלמנט, התסבולת המותרת ויציבות גלובלית במצב זמני וסופי.

באילו מקרים העבודה של מתכנן מבנה מסעות ושל יועץ קרקע משלימות זו את זו?

מעבר לכך, בכל פרויקט בו נדרשת עבודות ביסוס לאלמנט קונסטרוקטיבי או כאשר נדרש לייצב מדרון בעזרת קיר תמך כלשהו, לדוגמא - שילוב של גשר במסעה מצריך מעורבות של מתכנן מבנה מסעות, יועץ קרקע וקונסטרוקטור. במקרה כזה יועץ הקרקע מגבש המלצות ביסוס לקונסטרוקטור ואלו מתכנן המבנה מתאם את פלטת הגישה מול הקונסטרוקטור. בנושא של קיר קרקע משוריינת נדרש תיאום בין מתכנן המבנה ויועץ הקרקע כדי לתאם את תכונות חומר המילוי שמצד אחד מבטיח את שלמות מבנה הכביש ומצד שני מבטיח את שלמות הקיר.

באילו מקרים העבודה של השניים "מתנגשת"?

העבודה עלולה להתנגש במקומות בהם מתכנן המבנה מזהה תופעה הנדסית שאינה רלוונטית להנחיות הביסוס או שיועץ הקרקע חולק על ממצאי מתכנן המבנה, לדוגמא - תופעת הקונסולידציה. תופעה הנדסית זו מסכנת את שלמות מבנה הכביש, כאשר הוא ממוקם על סוללת מילוי גבוהה. במידה וישנו גם גשר בסוללת המילוי הרי שגם יועץ הקרקע נדרש לתופעה זו וייתכן כי המענה ההנדסי שייתן לא מושפע או מושפע בצורה אחרת מהסוללה עצמה, דבר המצריך תקשורת ותיאום פתרון הנדסי. מקרה נוסף בו יש התנגשות בין המתכננים הוא בהיבטי איטום תשתיות תת"ק או טיב חומרי מילוי, אך לרוב, תיאום בין המתכננים, בעזרת הנהלת הפרויקט, וסיכום על ביצוע קטעי ניסוי משותפים יכול לסייע בפתרון כל מחלוקת. 

העבודה של יועץ הקרקע ומתכנן תכן המבנה פוגשות זו את זו גם בפרויקטים המערבים פיתוח סביבתי יחד עם מבנה כדוגמת סוללת כביש הכוללת גם דיפון או גשר. יועץ הקרקע אחראי על היציבות הגלובאלית, על יסודות הגשר ועל הדיפון בעוד שיועץ תכן המבנה אחראי על מבנה הכביש תוך שהוא חייב לקחת בחשבון את שינויי הקשיחויות של תחתית מבנה המיסעה.

האם יש הבדל בבדיקות הקרקע לצורך התכנון של כל אחד מבעלי התפקיד?

בהחלט. הבסיס לבדיקות הקשור לזיהוי טיב הקרקע ותכונות אינדיקטיביות הינו דומה, אך הממצאים מתחלקים לשתי שיטות מיון קרקעות שונות - מתכנן המבנה עובד לפי שיטת מיון קרקעות של AASHTO ואילו יועץ הביסוס עובד לפי שיטת המיון האחידה (USCS). מעבר לכך למתכנן המבנה מנעד רחב אחר של בדיקות וכך גם ליועץ הקרקע. חשוב לומר, כי שני המתכננים כותבים פרוגרמת בדיקות משלהם המבוססת לרוב על בורות וקידוחים מטעם מתכנן המבנה וקידוחים בלבד מטעם יועץ הקרקע. נת"י הגדירה כי מתכנן המבנה מתכלל את פרוגרמת הבדיקות למסמך אחד ולכ"כ אחד. תפקידו של מתכנן המבנה הוא למנוע מצב בו שני המתכננים קבעו שני קידוחים סמוכים זה לזה למשל וליצור מיקסום של כ"כ.

דורי אלקלעי: הפעולה הבסיסית ביותר שעליה אחראי מתכנן המבנה היא גיבוש מבנה המיסעה

מתכנן המבנה מתרכז בעיקר בבדיקות שמהן ניתן להסיק תכונות הנדסיות של הקרקע שיבטיחו את שלמות המיסעה החדשה או בדיקות שמהן ניתן להסיק מהו מבנה המיסעה הנוכחי וחוזקה השיורי. על כן, אופי הבדיקות נפרס על פניי כל אורך המסעה הנדונה. יועץ הקרקע עוסק בעיקר בבדיקות נקודתיות הרלוונטיות למבנה שבו הוא עוסק ומיקומו המיועד לאורך תוואי הכביש. על כן הוא משתמש בבדיקות אינדיקטיביות, חוזק וקשיחות בעבור אפיון הקרקע. כחלק ממגוון רחב של בדיקות ניתן למנות את הבדיקות הבאות - בדיקות סומך, קרבונטים, תכולת רטיבות, דירוג, חדירה תקנית SPT, מכנף VT, פרסיורמטר, חוזק לחיצה UU/CU/CD, גזירה ישירה, קונסולודיציה וכו'.

באיזה אופן משתלב כל אחד מבעלי התפקידים בשלב הביצוע לאחר שהסתיים התכנון?

לאחר שהסתיים התכנון, יועץ הקרקע משתלב בבדיקת תוכניות הביסוס ובפיקוח עליון על ביצוע העבודות כמוגדר בדו"ח הקרקע. כל מתכנן מאשר תוכנית בקרת איכות והבטחת איכות ומגדיר את נקודות העצירה לאורך הפרויקט. חשוב לקיים ישיבות התנעה, לזהות את נקודות הכשל הפוטנציאליות, להיערך להן ולהגדיר קטעי ניסוי. נושא קטעי הניסוי אינו זוכה לתהודה נרחבת וההתייחסות אליו אינה מכבדת דיה. למשל, כאשר יש הסכמה לקיים קטע ניסוי, לרוב יוחלט לבצעו על תוואי הכביש כדי שאם הוא יצליח הוא ינוצל לשימוש. הדבר מהווה מכשול בפניי עצמו מכיוון שזה מאוד מקשה על קבלת החלטה לפירוק. ההתייחסות לקטע ניסוי הינה הכי עניינית ומעורכת כאשר הוא נעשה במקום ייעודי לכך, בסמוך לתוואי הכביש הסופי.

בנוסף, לא נהוג לקיים ישיבות התנעה לפניי קטע ביצועי מסוים, וחבל. הדבר יכול להציף הרבה מאוד כשלים פוטנציאליים ויכול לתת הזדמנות לאנשי הביצוע להציף קשיים מבעוד מועד מול המתכנן. ישיבה שכזו תורמת להבנת אתגרי הביצוע ואף לגיבוש הצוות וחוסכת אי-הבנות וכשלים מיותרים. פיקוח עליון הינו תורה בפניי עצמה. מעורבות המתכנן בזמן הנכון ובמקום הנכון יכולה לתרום המון להצלחת הפרויקט, אך לשם כך הוא זקוק למפקח שיידע להתריע על שלבי הפרויקט ולזמנו בעת הנכונה. פרויקטים נוטים להתקדם מבלי שניתנה הזדמנות למתכנן המבנה לתת התייחסות והנחיות שתורמות לא רק למימוש יעיל אלא גם להבנה של המבצעים. כאשר המבצע מודע לשיקולי המתכנן המשימה הופכת להיות יעילה ונכונה.

ד"ר מאיר ארילון, בעל תואר שלישי Phd בתחום הגיאוטכניקה, עומד בראש צוות במפ הנדסה העוסק במגוון רחב של פרויקטי מבנים ותשתיות לסוגיהם השונים, לרבות מתן חוות דעת מומחה לבית משפט בנושא קרקע, ביסוס וסידוק מבנים.

דורי אלקלעי הוא הבעלים והמהנדס הראשי של דוכיפת הנדסה בע"מ, העוסקת בתכן מבנה על כל היבטיו - תכנון, פיקוח, מחקר, הרצאות וקורסי הדרכה, ונמנה גם על סגל המרצים של CivilEng Academy. דורי בעל ניסיון בתחום בתור מהנדס ביצוע, מנהל ומתכנן.