عمال الحفر/ عمل الترنشات / عمل الدعامات
Excavation / Trenching / Shoring
1-مقدمة:_

•الحفر هو عنصر أساسي في عمليات الإنشاء – وبالأخص بالنسبة لإنشاء الأساسات والصرف (المجاري) – وفي مواقع الإنشاء بوجه عام.

•عند القيام بأعمال الحفر – فان حالة التربة تختلف بصورة كبيرة وغالباً على مسافات قصيرة – وليس هناك تربة مهما كانت طبيعتها – يمكن الاعتماد عليها في مساندة وزنها أو ثقلها بنفسها أو ذاتياً لأي فترة زمنية طالت أو قصرت.

•ويمكن عمل انحدار عكسي للحفر بحيث يكون بميل آمن كما أن الجوانب تحتاج إلى دعامات لمنع احتمال انهيارها لذلك فهي:
توفر ظروف آمنة للأفراد الذين يعملون في الحفر أو بالقرب منه.
تساعد على أداء العمل بدون أي توقف.
حماية الممتلكات المجاورة – والخدمات العامة القريبة من الحفر.

•إن السلامة والصحة تتطلب توفير مكان عمل آمن ووسائل آمنة للدخول والخروج من وإلى الحفر كما أن ممتلكات الغير يجب حمايتها.

•وفي حالة الحاجة إلى القيام بأعمال الحفر لذا يجب أن يؤخذ في الاعتبار إعطاء الأهمية لطبيعة التربة وطريقة الحفر التي سوف تستخدم ، والطريقة التي سوف تتم بها عمل الدعامات الضرورية والمطلوبة لجوانب الحفر.

•عادة ما تستخدم الكتل الخشبية وبصورة تقليدية كدعامات لأعمال الحفر وعلى أي حال فان الطرق الحديثة تقوم باستخدام الحديد الصلب كدعامات.

•جميع أعمال الحفر داخل مناطق الأجهزة أو بالقرب منها – تتطلب تصريح عمل بالإضافة إلى تصاريح العمل الساخن والبارد المعتادة.

•هذا التصريح المطلوب خاص بأعمال الحفر – وفي الحالات التي يزيد فيها عمق الحفر عن حد معين فان ذلك يتطلب أيضاً إصدار تصريح دخول إلى حيز مغلق
(Confined Space Entry Permit) وبالرغم من أن الحفر يظل مفتوحاً إلا أنه يتطلب ضرورة إصدار تصريح دخول إلى حيز مغلق قبيل السماح لأي شخص بالدخول إلى الحفر.

2- تعريفات Definitions
♦ المصاطب المدرجة Benching
وهى طريقة لحماية العاملين من الانهيارات وذلك بحفر الجوانب بحيث يكون جزء منها مسطحاً – أو عدة أجزاء مسطحة بالتسلسل – أو في صورة درجات (Steps) – مع أسطح رأسية أو قريبة من الرأسية بين هذه الدرجات.

♦ الانهيار (Cave-in)
وهو انفصال لكتلة من التربة – أو المواد الصخرية من جوانب الحفر أو فقد التربة أسفل الجوانب أو الدعامات – وسقوطها المفاجئ إلى داخل الحفر – أما بالانهيار أو بالانزلاق وبكميات كبيرة كافية على انحصار الأشخاص – أو دفنهم – أو إصابتهم وعدم قدرتهم على حركتهم – أو إمكان تحريكهم.

♦ الشخص الماهر (Competent Person)
هو الشخص الماهر الذي لديه القدرة على معرفة الأخطار المتواجدة – أو المتوقعة في المناطق المحيطة – أو في طبيعة وظروف العمل – الغير صحيحة أو الخطرة على العاملين وهو الذي له السلطة لاتخاذ الإجراءات السريعة لتصحيح أو إزالة هذه الأخطار.

♦ زاوية الاستقرار (Angle of Repose)
هي أكبر زاوية بالنسبة للمسقط الأفقي والذي تصبح فيه المواد تظل في مكانها دون إنزلاق.

♦ شرائح التقوية Cleats
وهى قطع من الخشب والتي تربط بين القطع العرضية بالأجزاء الرئيسية الأفقية.

♦ الحفر Excavation
أي فراغ أو انخفاض من سطح الأرض بفعل الإنسان ويشمل الجوانب والحوائط الجانبية أو الأوجه التي تتكون نتيجة إزالة الأتربة مكونة بذلك.تربة غير مسنودة أو مدعومة بسبب الحفر.
فإذا ما كان هناك أشكال من التركيبات أو ما شابه ذلك قد وضعت بحيث تقلل نسبة العمق إلى العرض للحفر .

♦ التغطية بالألواح – أو التصفيح (Sheeting)
وهى المواد التي توضع بحيث تكون متصلة مع بعضها لتكوين حائط (مثل الخشب والحديد أو الخرسانة) وذلك لمقاومة الضغوط الجانبية للمياه – أو الأتربة المجاورة – أو أية مواد أخرى.

♦ المخلفات (Spoil)
وهى المواد الناتجة عن أعمال الحفر.

♦ الدعامات (Struts / Braces)
وهى الأجزاء الأفقية لنظام الدعائم للحفر – والذي نهايته أو أطرافه تحمل الأجزاء الرأسية القائمة – أو الأضلاع الطولية.

♦ التغطية أو التصفيح المحكم (Tight Sheeting)
وهو التصفيح المتراكب مع بعضه لكي يشكل حائط صلب مستمر لكي يقاوم الضغوط الجانبية للأتربة – أو الماء أي مواد أخرى.

♦ الترنش (Trench)
هو حفر ضيق تحت مستوى سطح الأرض – وبوجه عام يكون العمق أكبر من العرض ولكن عرض الترنش لا يزيد عن 15 قدم

♦ درع الترنش (Trench Shield)
هو نظام للدعامات يتكون من ألواح حديدية ودعامات(Bracing) ساندة ومثبتة مع بعضها بواسطة اللحام أو البرشام – وهو يسند ويدعم حوائط الترنش من سطح الأرض حتى قاع الترنش – والتي يمكن تحريكها إلى الأمام كلما تقدم العمل.

♦ ألواح الربط الأفقي – أو الدعامات الأفقية (Wales / Stringers)
هي الأجزاء الأفقية الرئيسية لنظام التصفيح والذي جوانبه تساند ضد الأحمال الرأسية – أو الأتربة.

♦ نظام الحماية Protective System
وهو طريقة حماية العاملين من الانهيارات – ومن المواد التي يمكن أن تسقط أو تتدحرج بسبب أعمال الحفر – أو انهيار الإنشاءات المجاورة.
إن أنظمة الحماية تشمل أنظمة الدعامات – وميل الجوانب – أو نظام المصاطب المتدرجة نظم الدروع – وغيرها من الأنظمة التي توفر الوقاية اللازمة.

♦ الميل (Sloping)
وهى طريقة لحماية العاملين من الانهيارات بسبب أعمال الحفر – وذلك بجعل الجوانب للحفر تميل إلى الخارج من الحفر لمنع انهيارها.
إن زاوية الميل المطلوبة لمنع حدوث الانهيار تختلف مع اختلاف نوع التربة وطول التعرض – والأحمال الإضافية.

3- المتطلبات العامة (General Requirements)
•إن الظروف الخاصة بطبيعة الموقع التالية يجب أخذها في الاعتبار والحسبان من أجل إجراء الحفر بصورة آمنة:
1- المرور
2- المياه السطحية والجوفية
3- قرب الإنشاءات وطبيعتها من مكان الحفر
4- الخدمات السطحية والأرضية
5- التربة
6- الظروف الجوية

•قبيل البدء في عمليات الحفر – فان الأنظمة القياسية تتطلب من صاحب العمل تحديد أماكن وجود المرافق – مثل المجاري – التليفونات – خطوط الغاز والكهرباء – خطوط المياه أو أية منشآت أخرى تحت الأرض والتي قد تصادف عمليات الحفر.

•لا يسمح لأي شخص تشغيل أي قطعة من المعدات – قبيل حصوله على التدريب المناسب لاستخدام هذه المعدة – وأنه على دراية ووعى بأخطارها الكامنة.

•إن الأنظمة القياسية تتطلب أن يكون هناك شخص ماهر (Competent) يقوم بالتفتيش على أعمال الحفر بصورة يومية – كذلك على المناطق المجاورة خوفاً من أية انهيارات قد تحدث أو محتملة – أو إخفاق نظم الحماية للحفر أو للمعدات أو وجود جو خطر – أو أية ظروف أخرى خطرة.

•يجب استخدام توفير نظم الحماية للعاملين – وذلك عن طريق الميول لجوانب الحفر, أو التصفيح للجوانب – أو الدروع السائدة للجوانب.

•يجب توفير مهمات الوقاية للعاملين وارتدائها حيثما كان ذلك ضرورياً وذلك لتأمين حمايتهم.

•جميع مخلفات الحفر وأكوام الأتربة يجب وضعها على مسافة 2 قدم على الأقل من جوانب الحفر – كما يجب ألا تسد أكوام المخلفات منافذ الخروج الآمنة للأفراد.

•إذا كان الترنش أو الحفر 4 أقدام في العمق أو أكثر – يجب استخدام درجات أو سلالم أو مدرجات كوسيلة آمنة للصعود والنزول. بالنسبة للترنشات يجب ألا يضطر العاملين إلى السير لمسافة أكثر من 25 قدم للوصول إلى سلالم الخروج أو درجات الصعود من الحفر.

• لا يسمح لأي عامل بالعمل داخل الحفر إذا ما كانت هناك مياه متجمعة بالحفر ما لم تكن هناك إجراءات خاصة لحماية العاملين.

•يجب على الشخص الماهر التفتيش على جميع أعمال الحفر – والترنشات يومياً وذلك قبيل تعرض العاملين للدخول إلى الحفر – وعقب أية أمطار – أو تغير في طبيعة التربة أو أية وقت آخر خلال وردية العمل – كما يجب عليه اتخاذ الإجراءات الفورية والسريعة لإزالة أية أخطار.

•إن الحفر – أو الترنشات التي يصل عمقها إلى 4 قدم أو أكثر – والتي يحتمل فيها وجود أخطار لمواد سامة – أو أجواء خطرة – يجب الكشف عنها وفحصها على الأقل يومياً, وإذا ما كان الجو غير مناسب أو غير صالح – يجب استخدام أنظمة الوقاية للعاملين.

•إذا كان العمل في مجال حركة المرور – يجب تزويد العاملين بصديرية (Vest) ذات لون برتقالي عاكس (Reflective) – كما يجب استخدام العلامات والحواجز وذلك لضمان سلامة العاملين – والسيارات المارة – والمشاة.

4-ظروف وطبيعة الأرض (Ground Conditions)
4/1- مقدمة عامة
قبيل البدء في أية عمليات حفر – فانه من المهم جداً تحديد نوعية الأرض التي سوف يبدأ فيها أعمال الحفر. إن الجدول الموضح بالمرفق أعمال الحفر مفيد جداً للاسترشاد به في تحديد الحالات المختلفة التي يمكن أن نجدها.

•عند فحص الثقوب أو الحفر الأرضية – أو الحفرة التجريبية للمعلومات يجب إعطاء أهمية خاصة لموقع أو مكان مستوى سطح المياه الجوفية.

•فإذا ما كان مستوى سطح المياه الجوفية سوف يكون مكشوفاً عند الحفر فان ذلك يتطلب إعطاء عناية خاصة عن مدة تأثير هذه المياه على ثبات جوانب الحفر حيث أن المياه الجوفية يمكن أن يكون لها تأثير كبير على ثبات أي تربة وبالأخص التربة الغير متماسكة – كما أن المياه الجوفية يمكنها الدخول إلى أماكن الحفر كصرف لمياه جارية.

•مهما كان مصدر هذه المياه – يجب اتخاذ إجراء فعال – إما بوقف المياه من المصادر السطحية التي تدخل إلى الحفر – أو في حالة المياه الجوفية ضرورة التقليل من تأثيرها إلى أقصى درجة.

4/2- المياه السطحية (Surface Water)
إن الحفر والأحواض – والمجاري المائية وغيرها – قد تتعطل بسبب أعمال الحفر – وقد تحتاج إلى تحويل مسارها. فإذا ما كان الحفر عبر ميل في الأرض يجب عمل مجري قاطع للمياه . إذا ما كانت أعمال الحفر في موسم الأمطار. وفي الأماكن التي تكون فيها مجاري التصريف مرئية أو مكشوفة. يجب قطعها وتحويلها قبيل البدء في الحفر الرئيسي.

4/3- المياه الأرضية (Ground Water)
•إن وجود المياه الأرضية يشكل صعوبة للتعامل معها عن المياه السطحية حيث أنه يمكن أن تؤثر على جوانب الحفر إلى الحد الذي يؤدي إلى إزالة المياه للمواد الموجودة خلف التصفيح لجوانب الحفر – رغم وجود الدعامات وفي بعض أنواع التربة – فان قاع الحفرة يصبح غير ثابت ويغلي (Boil) وهى ظاهرة الفوران للأرضيات مما قد يؤدي إلى انهيار الحفر أو الترنش.

•إن العلاقة بين المياه الجوفية – ونوعية التربة تحتاج إلى التحليل بعناية كافية قبيل اتخاذ القرار نحو نوع وطبيعة الدعامات التي سوف تستخدم.

•إذا كانت الأرض مناسبة يمكن استخدام أحد الوسائل المناسبة لسحب هذه المياه مثل هذه الطرق تشمل إما بضخ المياه من حفرة غير عميقة – أو توجيه المياه إلى بئر الضخ منها.

•إن أي من هذه الطرق فان ضخ المياه يكون له تأثير كبير في تخفيض منسوب سطح المياه الجوفية إلى الحد الذي سوف تصل إليه أعمال الحفر.

5-تصنيف التربة وتحديد نوعياتها Soil Classification & Identification
• إن النظام القياسي لـ (OSHA) يحدد تصنيف التربة من خلال نظام تصنيف مبسط والذي يتألف من أربعة مجموعات وهى:
1. تربة صخرية ثابتة Stable Rock
2. تربة من النوع (A)
3. تربة من النوع (B)
4. تربة من النوع) (C

• إن درجات الثبات في التربة الصخرية الثابتة هو أعلا درجات الثبات للتربة وتقل درجة الثبات كلما اتجهنا نحو النوعية (A) وحتى النوعية (C) والتي هي أقلها ثباتاً.

•الصخر الثابت: (Stable Rock) يمكن تعريفه بأنه معدن طبيعي صلب يمكن إجراء الحفر فيها بجوانب رأسية – وتظل متماسكة طوال فترة وجودها مكشوفة (مثال ذلك الجرانيت والحجر الرملي).

•تربة من النوع (A) : وهى تربى ملتصقة ومتماسكة – دلها قوة انضغاط غير محصورة تصل إلى 1.5 طن/قدم مربع أو أكثر (مثال ذلك الطفلة – أو الطمي ألطفلي – أو الطفل الرملي أو الرمل ألطفلي).

•تربة من النوع (B) : وهى تربة متماسكة وملتصقة ولها قوة انضغاط غير محصورة أكبر من 0.5طن/القدم المربع ولكن أقل من 1.5 طن/قدم مربع (مثال ذلك – الزلط الطفلة والطمي ألطفلي).

• تربة من النوع(C) : وهى تربة متلاصقة ومتماسكة – ولها قوة انضغاط غير محصورة 0.5طن / قدم مربع أو أقل (مثال ذلك الزلط – الرمل – والرمل ألطفلي والتربة المغمورة في المياه – أو التربة التي تسيل منها المياه بسهولة وحرية).

6-اختبار التربة والتعرف عليها (Soil Test & Identification)
هناك العديد من أنواع المعدات والطرق التي تستخدم لتحديد نوع التربة السائد في منطقة ما وكما هو موضح كالتالي:
6/1- مقياس الاختراق ألجيبي (Pocket Penetrometer)
يعطي مقياس الاختراق قراءة مباشرة – وهو آلة تعمل بنظام الزنبرك – وتستخدم في تحديد قوة الانضغاط الحر أو المفتوح – للتربة الملتصقة المشبعة – وبمجرد غرزة في التربة فان المؤشر يعطي القراءة مباشرة.

6/2- الاختبار بالنظر (Visual Test)
إذا ما كانت التربة المحفورة في صورة كتل – فإنها تعتبر متماسكة ومتلاصقة أما إذا تكسرت بسهولة – ولا تبقى في صورة كتل فهي تربة حبيبة (Granular).

6/3- اختبار الاختراق بالإصبع الإبهام (Thumb Penetration Test)
إن طريقة الاختراق بإصبع الإبهام – هو محاولة الضغط بإصبع الإبهام بقوة في التربة تحت الاختبار. فإذا تكونت فجوة عميقة وبصعوبة فاحتمال أن تكون التربة من النوع (A) أما إذا اخترق الإصبع الإبهام في حدود ظفر الإصبع فان التربة قد تكون من النوع (B) إما إذا كان الاختراق للتربة بطول إصبع الإبهام فان التربة قد تكون من النوع (C).

6/4- اختبار القوة الجاف (Dry Strength Test)
حاول تفتيت العينة في يديك بواسطة الأصابع – فإذا تفتتت إلى حبيبات فإنها تكون تربة حبيبة – أما الطمي أو الصلصال لا يفتت إلى حبيبات وكن يتفتت إلى قطع صغيرة غليظة.

6/5- الاختبار اليدوي المبلل (Wet Manual Test)
بلل أصابع اليد وأعجن العينة بين الأصابع – بالنسبة للطمي يصبح عجيبة زلقة عندما يكون مبللاً – معنى ذلك أنها تربة متلاصقة – أما إذا كان التفتت يسقط في صورة حبيبات فان التربة حبيبة.

7-أنظمة الوقاية في أعمال الحفر (Excavation Protection Systems)
هناك ثلاثة أنظمة أساسية للوقاية لأعمال الحفر أو عمل الترنشات وهى:
7/1- أنظمة الميل أو المصاطب – (Sloping and Benching).
7/2- أنظمة الدعامات للجوانب – (Shoring System).
7/3- أنظمة الدروع للجوانب – (Shields System).

إن أنظمة الوقاية يجب أن يكون لديها المقدرة على المقاومة دون إخفاق لجميع التي سوف تقع عليها أو المحتمل وقوعها – أو التي تنتقل إلى العظام.

7/1- أنظمة الميل والمصاحب (Sloping and Benching)
7/1/1- أنظمة الميل Sloping Systems
إن أقصى ميل مسموح به لأعمال الحفر التي عمقها أقل من 20 قدم (6 متر) وتبعاً لنوع التربة وزاوية الميل بالنسبة للأفقي هي كالتالي:
نوع التربة نسبة الارتفاع إلى العمق زاوية الميل
* تربة صخرية ثابتة رأسي 90 درجة
* تربة نوع – (A) ¾ : 1 53 درجة
* تربة نوع – (B) 1 : 1 45 درجة
* تربة نوع – (C) 1 : ½ 1 34 درجة

7/1/2- نظام المصاطب(Benching System)
هناك نوعان لنظام المصاطب – نوع بسيط ونوع متعدد – إن نوع التربة يحدد نسبة الطول الأفقي إلى الطول الرأسي للجانب المحفور على هيئة مصاطب وكقاعدة عامة – فان قاع الحفر لا يجب أن يزيد الارتفاع الرأسي عن 4 قدم لأول مصطبة بينما المصاطب التالية قد تصل إلى ارتفاع 5 قدم (1.5م) في التربة من النوع (A) وإلى 4 قدم (1.2م) للتربة من النوع – (B) وحتى عمق 20 قدم للترنش.

7/2- أنظمة الدعامات (Shoring Systems)
إن نظام الدعامات هو عبارة عن نظام تدعيم لأوجه الحفر – وتستخدم لمنع حركة التربة أو المرافق الموجودة تحت الأرض – أو الأساسات. وتستخدم طريقة التدعيم عندما يكون الموقع – أو العمق للحفر يكون فيه الانحدار أو الميل إلى أقصى حد مسموح غير عملي. ويتكون نظام الدعامات من أعمدة – وألواح للربط الأفقي – ودعامات تقوية وألواح تصفيح لحوائط الحفر.
وهناك نوعان أساسيان للدعامات – إما بالكتل الخشبية – أو الألومنيوم.

7/2/1- التدعيم الهيدروليكي (Hydraulic Shorting)
وهو عبارة عن دعامات سابقة التجهيز أو ألواح ربط أفقية مصنعة من الألومنيوم أو الحديد. إن نظام الدعامات الهيدروليكي يعطي ميزة أمان تفوق نظام التدعيم بالكتل الخشبية حيث أن العاملين لا يحتاجون إلى النزول إلى الحفر لتركيب أو إزالة الدعامات الهيدروليكية.
جميع أنواع الدعامات يتم تركيبها من أعلى إلى القاع ويتم إزالتها من القاع إلى أعلى.

7/2/2- التدعيم باستخدام الهواء (Pneumatic Shorting)
وهو يعمل بطريقة مماثلة للتدعيم الهيدروليكي – وأن الاختلاف الوحيد بينهما هو استخدام ضغط الهواء بدلاً من الضغط الهيدروليكي.
و من أحد عيوب هذا النظام هو ضرورة وجود ضاغط هواء بالموقع.

7/3- أنظمة الدروع (Shielding Systems)
7/3/1- صناديق الترنشات (Trench Boxes)
وهى تختلف عن نظام التدعيم – أو الدعامات وذلك بدلاً من عمل دعامات بكامل الارتفاع للجوانب – أو تدعيم جوانب الترنش ، فان نظام الصناديق أساساً لحماية العاملين من أي انهيارات لجوانب الحفر وغيرها من الحوادث المماثلة. في هذا النظام يجب أن يكون الفراغ بين الصناديق وجانب الحفر أصغر ما يمكن بقدر الإمكان. كما أن الفراغ بين الصناديق وجانب الحفر يتم إعادة ردمها لمنع الحركة الجانبية للصندوق.

7/3/2- الاستخدام المزدوج (Combined Use)
تستخدم صناديق الترنش في المناطق المفتوحة – ولكن يمكن أيضاً استخدامها مع نظام الانحدار للجوانب أو نظام المصاطب لجوانب الحفر.
ويجب أن يمتد الصندوق على الأقل 18 بوصة أعلى من المنطقة المحيطة إذا ما كان هناك انحدار نحو الحفر. ويمكن الوصول إلى ذلك بتوفير منطقة على شكل مصاطب مجاورة للصندوق.

8-ملفات الحفر:
إن مخلفات الحفر المؤقتة يجب وضعها على مسافة لا تقل عن 2 قدم (0.61م) من حافة الحفر.