م.م حنين فاضل<br />المقدمة<br /><br />تُعدّ التربة الضعيفة من أبرز التحديات التي تواجه المهندسين المدنيين في تصميم وتنفيذ الأساسات، نظرًا لانخفاض مقاومتها وتحملها للأحمال العالية أو تعرضها للهبوط الزائد.<br />ولمعالجة هذه المشكلة، طُورت عدة طرق لتحسين خواص التربة، ومن أبرزها الحقن بالإسمنت والمواد البوليمرية، التي أثبتت كفاءتها في زيادة مقاومة القص وتقليل النفاذية وتحسين الاستقرار العام للتربة.<br />تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في المشاريع الإنشائية الكبرى، كالسدود والأنفاق والمباني العالية، حيث تتطلب الأساسات خصائص ميكانيكية وهيدروليكية محسّنة.<br /><br />مفهوم تحسين التربة بالحقن<br /><br />الحقن (Grouting) هو عملية ضخ مواد سائلة أو شبه سائلة إلى داخل التربة عبر أنابيب خاصة تحت ضغط محدد، بهدف ملء الفراغات المسامية أو الفجوات، مما يؤدي إلى زيادة تماسك التربة وصلابتها.<br />ويُختار نوع مادة الحقن بناءً على:<br /><br />طبيعة التربة (رملية، طينية، أو مختلطة).<br /><br />الهدف من التحسين (زيادة المقاومة، تقليل النفاذية، أو تثبيت المنحدرات).<br /><br />الظروف الميدانية (الضغط، الرطوبة، ودرجة الحرارة).<br /><br />أنواع مواد الحقن المستخدمة<br /><br />يمكن تقسيم مواد الحقن إلى نوعين رئيسيين:<br /><br />1. الحقن بالإسمنت (Cement Grouting)<br /><br />يُعد أكثر الطرق شيوعًا، ويُستخدم في الترب الخشنة أو الحصوية.<br />يتكون المزيج عادة من الإسمنت والماء، ويمكن إضافة مواد مضافة كالبنتونايت أو السيليكا لتحسين قابلية الضخ وتقليل الانفصال.<br />الفوائد الأساسية:<br /><br />زيادة مقاومة القص بنسبة تتراوح بين 100% و300%.<br /><br />تقليل النفاذية حتى 10⁻⁷ م/ث.<br /><br />تحسين استقرار الأساسات تحت الأحمال الديناميكية.<br /><br />2. الحقن بالمواد البوليمرية (Polymer Grouting)<br /><br />تُستخدم البوليمرات الصناعية مثل اليوريثان (PU)، والإيبوكسي، والأكريلاميد كمواد حقن حديثة.<br />تتميز بقدرتها على التفاعل بسرعة وتكوين هلام صلب منخفض النفاذية داخل التربة.<br />مزاياها مقارنة بالإسمنت:<br /><br />إمكانية استخدامها في الترب الدقيقة (مثل الطين والرمل الناعم).<br /><br />لزوجة منخفضة تسمح بالانتشار العميق.<br /><br />زمن تصلب سريع.<br /><br />مقاومة عالية للعوامل الكيميائية والمياه الجوفية.<br /><br />آلية تحسين التربة<br /><br />تعمل عملية الحقن على تحسين التربة من خلال:<br /><br />ملء الفراغات بين الحبيبات، مما يقلل النفاذية ويزيد الكثافة.<br /><br />تكوين روابط ميكانيكية وكيميائية بين جزيئات التربة ومواد الحقن.<br /><br />زيادة زاوية الاحتكاك الداخلي والتماسك (c & φ) للتربة.<br /><br />توزيع الأحمال على نطاق أوسع من خلال تكوين كتلة صلبة متجانسة تحت الأساسات.<br /><br />طرق الحقن المستخدمة<br /><br />الحقن بالضغط المنخفض (Permeation Grouting):<br />يُستخدم في الترب النفاذة، حيث تُحقن المادة دون إحداث تخلخل في البنية.<br /><br />الحقن بالخلخلة (Compaction Grouting):<br />يُستخدم مزيج إسمنتي كثيف لرفع التربة وتحسين كثافتها، خاصة تحت الأساسات القائمة.<br /><br />الحقن الكيميائي (Chemical Grouting):<br />يستخدم مواد كيميائية أو بوليمرية لتكوين شبكة مترابطة تقلل النفاذية.<br /><br />الحقن متعدد المراحل (Stage Grouting):<br />يُستخدم في الطبقات العميقة أو غير المتجانسة لتوزيع المادة بالتدريج وتحقيق تحكم أكبر.<br /><br />العوامل المؤثرة في فعالية الحقن<br /><br />نوع التربة: تؤثر في قابلية النفاذ والانتشار.<br /><br />خصائص مادة الحقن: مثل اللزوجة، زمن التصلب، والوزن النوعي.<br /><br />ضغط الحقن وسرعة الضخ: يجب ضبطها لتجنب تكسير التربة أو فقدان المادة.<br /><br />درجة التشبع بالماء: تؤثر على تفاعل المواد البوليمرية.<br /><br />دراسات وأمثلة تطبيقية<br /><br />أظهر Karol (2003) أن الحقن بالإسمنت في الترب الرملية زاد من مقاومة القص بمعدل مرتين إلى ثلاث مرات مقارنة بالتربة غير المحقونة.<br /><br />وجد Ivanov & Chu (2008) أن استخدام البوليمرات الحيوية أدى إلى تقليل النفاذية بنسبة 90% دون التأثير على البيئة.<br /><br />في دراسة حديثة، أشار Al-Mashaqbeh et al. (2020)<br />جامعة المستقبل الجامعة الاولى في العراق