قدمتها التدريسية م.م. اسراء عبد الجليل مجيد_ قسم الهندسة المدنية – جامعة المستقبل الملخص تُعدّ التربة الجبسية من الترب الإشكالية في المناطق الجافة وشبه الجافة، لأن الجبس ذائب نسبياً في الماء فتتغير بنيتها وتنهار وتهبط عند تعرضها للرطوبة، كما يهاجم الخرسانة بالكبريتات. تستعرض هذه المقالة خصائص هذه التربة وأنواع الأساسات المناسبة لها (الحصيرة، والمنفردة والشريطية، والركائز والخوازيق، والأساسات الطافية) والإجراءات المساندة وأسس الاختيار. الكلمات المفتاحية: التربة الجبسية، إذابة الجبس، الانهيار، الأساس الحصيري، الخوازيق، هجوم الكبريتات. 1. التربة الجبسية ومشكلاتها الهندسية الجبس معدن كبريتات الكالسيوم المائية (CaSO₄·2H₂O) وتبلغ ذوبانيته في الماء نحو 2 غرام/لتر، وهي قيمة عالية قياساً إلى معظم معادن التربة. وتُسمى التربة جبسية عند احتوائها على نسبة ملحوظة من الجبس (تبدأ المشكلات غالباً عند نحو 10–15% وأكثر)، وهي منتشرة في العراق وبقية المناطق الجافة وشبه الجافة. وتتصف عادة بمقاومة عالية وهبوط قليل وهي جافة، لأن حبيبات الجبس تعمل كمادة رابطة بين الحبيبات. وتنشأ المشكلات عند دخول الماء إلى التربة: الانهيار (Collapse): يذيب الماء الجبس الرابط فتنفصل الحبيبات وتهبط التربة هبوطاً مفاجئاً تحت حملها. الإذابة والتجاويف: يؤدي جريان الماء إلى إذابة مستمرة وتكوين فراغات وكهوف، وقد تنهار سقوفها فجأة على غرار ظواهر الكارست. الهبوط التفاضلي: يتفاوت محتوى الجبس والرطوبة من موضع لآخر فيختلف الهبوط تحت الأساس. هجوم الكبريتات على الخرسانة، بتكوّن الإترينجايت والجبس الثانوي وتمدد الخرسانة وتشققها، إلى جانب تآكل حديد التسليح. تغير الخواص بالمياه: تنخفض مقاومة القص وتزداد الانضغاطية بمجرد التشبع، حتى بعد أن تثبت مقاومة التربة الجافة جيدة. وتُقاس قابلية الانهيار مخبرياً بفحص الانضغاط أحادي البعد مع التشبع (ASTM D4546)، ويُحدد محتوى الجبس بالتجفيف على درجات حرارة منخفضة تتجنب فقدان ماء التبلور. 2. أنواع الأساسات المناسبة تقوم فلسفة التصميم على ثلاثة مسارات: تقليل وصول الماء إلى التربة، أو توزيع الحمل بصلابة تتحمل هبوطاً موضعياً، أو تجاوز الطبقة الجبسية إلى طبقة سليمة. ويُصمَّم الأساس دائماً على مقاومة التربة وهي مشبعة (حالة ما بعد الانهيار) لا على مقاومتها الجافة. أ. الأساسات الضحلة (المنفردة والشريطية). تصلح عند انخفاض محتوى الجبس واستبعاد الماء عن الموقع. تُوسَّع قاعدتها لخفض الإجهاد الملامس للتربة، وتُربط بروابط أرضية (Tie Beams) لتقليل الهبوط التفاضلي، ويُحدد عمقها تحت المنطقة السطحية المعرضة للترطيب الموسمي. وتُراجَع قدرة التحمل والهبوط بقيم التربة المشبعة. ب. الأساس الحصيري (Raft). هو الخيار الأشيع عند ارتفاع محتوى الجبس أو احتمال تجاويف موضعية، إذ يوزع الأحمال على مساحة واسعة، ويخفض الإجهاد، ويتحمل فقدان دعم موضعي، ويحدّ من الهبوط التفاضلي. ويُقوّى بأضلاع أو بصندوق (Cellular Raft) عند المنشآت الحساسة، ويُفضَّل أن يوضع فوق طبقة محسّنة. ج. الأساسات على فرشة محسّنة أو بديلة. تُزال طبقة الجبس السطحية (غالباً بسماكة 0.5–1.5 م بحسب الدراسة) وتُستبدل بحصى أو رمل غير جبسي مدموك، وتُفصل عن التربة بجيوتكستايل وتُغطى بطبقة قليلة النفاذية. وتعمل الفرشة على توزيع الحمل وتقليل الانهيار الموضعي. د. الخوازيق والركائز (Piles and Drilled Piers). تُستخدم عند سماكة كبيرة من التربة الجبسية أو عند خطر التجاويف، فتنقل الحمل إلى طبقة سليمة أو صخر تحتها. ويُراعى فيها: إهمال مقاومة الاحتكاك الجانبي ضمن الطبقة الجبسية، والاعتماد على مقاومة الرأس. الحفر الجاف أو باستخدام ماء مشبع بالجبس أو بالبوليمر، لأن الماء العادي يذيب الجبس ويوسّع الحفرة. استعمال أغلفة فولاذية (Casing) وخرسانة مقاومة للكبريتات. هـ. الأساسات الطافية (Compensated). تُخفض فيها صافي الأحمال بحفر وزن مساوٍ تقريباً لوزن المبنى، فتقلل الإجهاد الإضافي على التربة، وتُجمع غالباً مع الأساس الحصيري في المنشآت المتوسطة الأحمال. و. تقوية الفراغات. عند اكتشاف تجاويف تُملأ بالحقن (Grouting) بمواد مقاومة للإذابة، قبل إنشاء الأساس فوقها. 3. الإجراءات المساندة التحكم بالمياه: ميول سطحية تبعد الماء عن المبنى، ومجاري تصريف محكمة، وأرصفة محيطة غير نفاذة بعرض لا يقل عن 1.5 م، وفحص شبكات المياه والصرف ومنع تسربها، وتجنب الري قرب الأساسات. حماية الخرسانة: استعمال الأسمنت المقاوم للكبريتات (النوع V) ونسبة ماء/أسمنت لا تتجاوز 0.45 عند التعرض الشديد (فئتا S2 وS3 في ACI 318، أي 0.20% كبريتات ذائبة أو أكثر في التربة)، وزيادة الغطاء الخرساني، وطلاء الأسطح الملامسة بالقار. عزل الأساس: طبقة بوليثين أو أغشية قاطعة تحت الخرسانة وعلى جوانب الأساس. تحسين التربة: التشبع المسبق الخاضع للرقابة لإحداث الانهيار قبل البناء حيث لا تتأثر المنشآت المجاورة، والحقن لسد المسام والفراغات. ويُتحفظ على التثبيت بالجير أو الأسمنت في التربة عالية الكبريتات لأنه قد يكوّن الإترينجايت والثوماسيت الذي يسبب انتفاخاً، فلا يُعتمد إلا بعد تجارب مخبرية. الرصد: أجهزة قياس هبوط وميلان في المباني الحساسة ومراقبة منسوب المياه لسنوات بعد الإنشاء. 4. معايير الاختيار والخاتمة يعتمد اختيار الأساس على محتوى الجبس وسماكة الطبقة الجبسية، وإمكان وصول الماء للموقع (منسوب جوفي، وتسربات، وأمطار)، ونوع المنشأة وحساسيتها للهبوط، والكلفة. وإرشادياً: محتوى جبس منخفض مع ضبط جيد للماء: أساسات ضحلة موسعة مع روابط أرضية. محتوى متوسط أو منشآت حساسة: أساس حصيري مقوّى فوق فرشة محسّنة. محتوى مرتفع أو سماكة كبيرة أو تجاويف: خوازيق أو ركائز تصل إلى طبقة سليمة، مع حقن الفراغات. ولا يغني الاختيار عن استكشاف جيوتقني يتضمن حفراً اختبارية، وتحديد محتوى الجبس والكبريتات الذائبة، وفحص الانهيار، وتقدير منسوب المياه. الخاتمة. تتحدد سلامة الأساسات في التربة الجبسية بمدى السيطرة على الماء أكثر مما تتحدد بمقاومة التربة الجافة. وأنجع الحلول يجمع بين نوع أساس يلائم محتوى الجبس، وتحكم صارم بالمياه، وخرسانة مقاومة للكبريتات، ومراقبة بعد الإنشاء. النسب والسماكات المذكورة إرشادية وتتفاوت بحسب الموقع، ويُرجع إلى الأكواد المحلية والدراسة الجيوتقنية الموقعية. المراجع Barzanji, A. F. (1973). Gypsiferous soils of Iraq. PhD thesis, University of Ghent. Fookes, P. G., & Collis, L. (1975). Problems in the Middle East. Concrete, 9(7), 12–17. Cooper, A. H. (1998). Subsidence hazards caused by the dissolution of Permian gypsum in England. Geological Society Engineering Geology Special Publication 15, 265–275. Das, B. M. Principles of Foundation Engineering. Cengage Learning. ACI 318. Building Code Requirements for Structural Concrete. American Concrete Institute. ASTM D4546. Standard Test Methods for One-Dimensional Swell or Collapse of Soils.