گمانه چیست؟ برای پاسخ به این سؤال باید بگوییم که گمانه یا بورهول (borehole)، سوراخی به قطر 5 تا 25 سانتیمتر است که در زمین حفر می‌شود و بسته به نوع خاک، قطر آن متغیر است. به‌عنوان‌مثال، در شهر تهران، قطر گمانه‌ها معمولاً حدود 10 سانتیمتر است. در واقعیت یک نوع چاه کوچک با قطر کم بوده که در آزمونهای خاک اهمیت بسیاری دارد.
گمانه‌ها می‌توانند به‌صورت عمودی، افقی یا شیب‌دار حفر شده و برای اهداف مختلفی مانند نمونهبرداری از مصالح زمین، لایه‌های سطحی، ارسال تجهیزات و ابزار، بررسی وضعیت و آزمایش خاک منطقه و دیگر اهداف صنعت ساخت‌وساز، نقش مهمی ایفا می‌کنند.
لطفاً توجه داشته باشید که برای حفر گمانه، به دستگاه حفاری خاصی نیاز است و به‌صورت دستی، به‌راحتی نمی‌توان چاهکی با این قطر کم را حفاری کرد.
گمانه زنی چیست
گمانه زنی یا سنداژ، در اصطلاح، به عمل حدس زدن یا تخمین، با تکیه‌بر مشاهدات و اصول نظری اشاره دارد. قبل از آغاز عملیات ساختمانی، لازم است اطلاعات دقیق و کاملی از مطالعات ژئوتکنیک شامل موقعیت و شرایط قشرهای زمین و خاک به دست آید.
در واقع فرآیند ایجاد سوراخ یا حفر چاه‌های مطالعاتی در زمین، با بهره‌گیری از ابزار حفاری متنوع، به‌منظور شناسایی نوع و جنس خاک مورد استفاده، گمانه زنی نامیده می‌شود. این عمل همچنین به بررسی قشرهای مختلف زمین در محل احداث سازه با هدف شناسایی پارامترهای فیزیکی و دینامیکی این قشرها نیز می‌پردازد.
به‌عبارت‌دیگر، سنداژ خاک، به‌عنوان یک مرحله اساسی پیش از آغاز کارهای ساختمانی استفاده می‌شود. تشخیص تیپ خاک، ارزیابی وضعیت آب‌وهوای زیرزمینی و تعیین نحوه طراحی و پی‌ریزی ساختمان، از کاربردهای آن است. این فرایند به مهندسان و طراحان کمک می‌کند تا با داشتن اطلاعات دقیق، مشکلات مربوط به خاک و زمین را مدیریت و بهینه‌سازی کرده و از طراحی مناسبی برای سازه‌ها بهره‌مند گردند.
ابزارهای گمانه چیست
با توجه به نوع روش حفاری که انتخاب می‌شود، ابزار و تجهیزات نیز متفاوت خواهند بود. مته‌های فنری، مکانیکی، پره‌ای و محفظه‌ای هرکدام بر اساس نوع روش حفاری ممکن است استفاده گردند. به‌طورکلی، یک دستگاه حفاری قدرتمند شامل اجزایی همچون موتور، پمپ، دکل، نمونه‌گیر و میله‌های حفاری در گمانه زنی، وجود دارد. همچنین، ایجاد یک حوضچه جهت خرده‌سنگ‌های ناشی از حفاری، ضروری است که توسط تیم حفاری در محل اجرای پروژه ایجاد می‌شود.
انتخاب ابزار یا روش‌ها، به عواملی مانند موقعیت و مکان جغرافیایی پروژه، جنس و تیپ خاک، هدف حفاری، قطر و عمق گمانه بستگی دارد.
کاربرد گمانه زنی
در حوزه ژئوتکنیک گمانه‌ها به‌صورت عمودی، شیب‌دار یا افقی قابل اجرا هستند و کاربردهای گوناگونی دارند. این موارد، شامل نمونهبرداری از مصالح زمین، انجام آزمونهای برجا، بررسی شرایط هیدروژئولوژی، ایجاد شبکههای زهکشی و انجام شمع ریزی برای پی، می‌شود.
گمانه‌ها، در ایجاد تصاویر دقیق از ویژگی‌های زمین و خصوصیات زمین‌شناسی نقش مؤثری دارند. علاوه بر نمونهبرداری از مصالح زمین، به تحلیل و تعیین ویژگی‌های مکانیکی و مهندسی خاک و سنگ مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بررسی شرایط هیدروژئولوژی و اندازه‌گیری پارامترهای آب زیرزمینی، از دیگر کاربردهای گمانه‌هاست. همچنین، با استفاده از این ابزارها، شبکههای زهکشی به‌منظور مدیریت آب و جلوگیری از احتمال سیلاب و خطرات آب‌وهوایی طراحی می‌شود. در زمینه پی‌ریزی نیز، گمانه‌ها مورد استفاده قرار گرفته و شمع‌های ریز برای پی سازه‌ها، ایجاد می گردند که این موارد نقش بسیار حیاتی در استحکام سازه‌های عظیم و پایداری آن‌ها ایفا می‌کنند.
درواقع میتوان گفت که گمانه، چاهی است که به دو صورت دستی یا با استفاده از ماشین برای انجام آزمایشات خاک، جاسازی مواد منفجره یا قرار دادن ابزار دقیق در زمین ایجاد می‌شود. به‌وضوح میتوان گفت که قطر گمانه دستی بیشتر از گمانه‌های ماشینی خواهد بود.
این سوراخ‌ها از قطر ۵ تا ۲۵ سانتیمتر در زمین حفر شده و قطر آن‌ها به نوع خاک بستگی دارد. به‌عنوان‌مثال در آزمایشات مکانیک خاک در شهرهایی مانند تهران، قطر گمانه‌ها معمولاً حدود ۱۱ سانتیمتر است. البته باید در نظر داشت که سوراخ‌هایی با قطر بزرگ‌تر را چاه می‌نامند که نباید با گمانه‌ها اشتباه گرفته شوند.
برای حفر گمانه‌ها به‌منظور انجام مطالعات، حداقل عمق مورد نیاز برابر با عمقی است که تنش ناشی از وزن سازه بر روی آن، به ۱۰ درصد تنش زیر شالوده برسد. عمق گمانه ماشینی نیز باید دو برابر کوچک‌ترین ضلع ساختمان به‌اضافه عمق گودبرداری باشد. این اقدامات با هدف اطمینان از عملکرد مؤثر گمانه‌ها و استحکام ساختمان انجام می‌گردد.
روش‌های حفاری
حفاری گمانه‌ها از طریق اجرای روش‌های گوناگون صورت می‌گیرد. هر یک از این روش‌ها دارای مزایا و معایب خاص خود هستند و هیچ‌کدام از آن‌ها بر دیگری برتری ندارند. در زیر، ۶ روش برجسته حفاری گمانه، اشاره خواهیم کرد:
حفاری شستشویی یا واشبورینگ
اگر بخواهیم بگوییم که رایج‌ترین و ساده‌ترین روش حفاری در گمانه چیست باید به تکنیک شستشویی یا واشبوریگ اشاره کنیم. این متد به‌منظور آزمایش خاک در بسیاری از پروژه‌های ساختمانی و صنعتی با اهمیت کم و متوسط، استفاده می‌شود. حفاری به این شیوه، به‌خصوص در زمین‌هایی با خاک نیمه سخت استفاده شده و سوراخ‌های حاصل از این عملیات معمولاً دارای قطری در حدود ۱۵ سانتیمتر هستند.
در این روش، مته حفاری در محل گمانه قرار گرفته و دستگاه حفاری با استفاده از سیستم هیدرولیک، نیروی لازم را برای ایجاد فشار پیش‌رونده و حرکت دورانی فراهم می‌کند. به‌این‌ترتیب، با استفاده از سر مته و خرد کردن لایه‌های خاک، عملیات حفاری بهبود یافته و پیشرفت می‌کند. این شیوه با بهره‌گیری از سیستم هیدرولیک، توانایی لازم برای اجرای این عملیات را فراهم ساخته و به‌دقت و کارایی بیشتری در حفاری گمانه‌ها منجر می‌گردد.
حفاری لوله مارپیچی
روش نوآورانه و رایج در حفاری چاه‌های نفت که بیشتر در زمین‌های نرم و نیمه سخت کاربرد دارد، حفاری با استفاده از مته مارپیچ است. در این شیوه، لوله مورد استفاده قبل از ورود به چاه به‌صورت مستقیم درآمده و پس از فرو رفتن در زمین و سپس خروج از چاه، با بازگشت به مکان اصلی خود، به دور قرقره می‌پیچد. روش مته مارپیچ، توانایی حفاری به‌صورت دقیق و مؤثر در زمین‌های مختلف را فراهم می‌کند. این شیوه در حوزه استخراج نفت از چاه‌ها، به‌طور گسترده استفاده شده و مورد توجه قرار می‌گیرد.
حفاری دورانی
این تکنیک، نسبت به سایر عملیات حفاری، سرعت بالاتر و ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارد. در این روش، اغلب از تعدادی لوله توخالی با جنس اصلی فولاد و آلومینیوم استفاده می‌شود. حرکت دورانی مته باعث شکستن سنگ شده و این امکان را فراهم می‌کند که عملیات حفاری به عمق مشخصی انجام شود. این شیوه عمدتاً در تمام انواع خاک و تیپ‌های مختلف کاربرد داشته و برای مغزه گیری نیز مناسب است.
حفاری ضربه‌ای
تکنیک ضربه‌ای، اساساً برای حفاری در خاک‌های سخت و متراکم و چاه‌هایی که داخل سنگ‌های مقاوم قرار دارند، کاربرد دارد اما باید در نظر داشت که به دلیل اقتصادی نبودن، به‌ندرت استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها از نظر فنی ساده هستند و برای پژوهش‌های آب‌یابی بسیار مناسب می‌باشند. اصل کار این سیستم بر اساس خرد کردن سنگ‌ها است و این عمل با استفاده از مته‌ای به نام حفاری یا تراپان انجام می‌گیرد.
حفاری توربینی
شوروی سابق یک روش حفاری دورانی نوآورانه را ابداع کرد که در آن، برخلاف استفاده از لوله فولادی برای دوران سر مته، از یک توربین به‌عنوان نیروی محرکه استفاده شد که از گل حفاری یا الکتریسیته به جهت منبع انرژی استفاده می‌کرد.
در این تکنیک، قسمت متحرک سر مته، در عمق چاه حرکت می‌کند. این روش از نظر سرعت بالایی که دارد، با برتری اقتصادی قابل توجهی همراه است و نه‌تنها در اروپا بلکه در آمریکا نیز به‌عنوان یک شیوه مؤثر حفاری، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
حفاری اوگر مارپیچی تند
این دستگاه به‌طور پیوسته سوراخ‌هایی با قطر کوچک تا متوسط حفر کرده و نمونه‌های دست‌نخورده را به دست می‌آورد. این روش حفاری با چرخش یک رشته ممتد و مارپیچی به نام اوگر انجام می‌گردد و معمولاً از آن در خاک‌های دارای چسبندگی استفاده می شود.
باید در نظر داشت که پس از خروج از خاک با چسبندگی کم یا بدون چسبندگی، احتمال ریزش چاه وجود دارد. به همین دلیل، عمق حفاری تا نزدیک سیستم ایستابی محدود خواهد شد.
تثبیت دیواره در گمانه چیست
تثبیت دیواره بورهول یک اقدام اساسی است که برای جلوگیری از ریزش، به‌ویژه در خاک‌های غیر چسبنده، حائز اهمیت می‌شود. یکی از روش‌های موجود برای جلوگیری از ریزش دیواره چاه، استفاده از کیسینگ یا استوانه‌های فلزی توخالی است. این روش اگرچه اجرای آسانی دارد، اما با هزینه‌های بالایی همراه بوده و برای پروژه‌هایی که بودجه کمی دارند، توصیه نمی‌شود.
به‌عنوان جایگزین این تکنیک، از بنتونایت یا گل حفاری با قابلیت متورم شدن استفاده می‌شود. با ترکیب بنتونایت با آب درون گمانه، به‌سرعت حجم خاک افزایش یافته که از ریزش دیواره جلوگیری می‌کند. همچنین، در برخی مواقع از گل‌های پلیمری و تزریق دوغاب نیز در عملیات سنداژ بهره‌گیری می‌شود.
عمق گمانه چیست
دو عامل اساسی که بر هزینه آزمایش خاک تأثیر می‌گذارند، تعداد گمانه‌های ایجاد شده است. هرچند که تمام افراد می‌خواهند هزینه تست‌های مرتبط با خاک در کمترین حالت ممکن صورت گیرد، اما بر اساس آیین‌نامه‌ها و استانداردهای سازمان نظام مهندسی و با توجه به شرایط زمین محل پروژه، تعداد گمانه‌های متفاوتی نیاز است.
بر اساس اعلام نظام مهندسی، برای ساختمان‌هایی با سطح اشغال کمتر از 300 مترمربع و بر اساس شرایط زمینی، حفر یک گمانه ضروری است. همچنین برای ساختمان‌های با سطح اشغال بین 300 تا 1000 مترمربع، نیاز به حفر دو گمانه و برای سطوح بیشتر، به ازای هر 1000 مترمربع اضافه، یک تا دو چاهک نیز افزوده خواهد شد.
برای تعیین عمق نیز باید بر اساس آیین‌نامه‌های نظام مهندسی عمل کرد. عمق گودبرداری، سطح اشغال و عرض ملک، فاکتورهای تأثیرگذار در عمق بورهول هستند. طبق ماده 7-2-2-1 مبحث 7 مقررات ملی ساختمان، تنها در شرایطی که تیپ خاک نوع 3 یا 4 باشد، به گمانه زنی نیاز نیست، اما برای تیپ‌های 1 و 2، این فرآیند ضروری و لازم‌الاجراست.
درنهایت، شرکت مهندسین مشاوری که مسئول اجرای این فرآیند است، موظف است مکان‌های حفاری را به‌خوبی پوشش دهد. این‌کار باعث می‌شود تا در آینده تأثیر منفی در ساختمان ایجاد نشود. همچنین، عمق و تعداد گمانه‌ها باید تا مرحله اخذ مجوز از شهرداری و نظام مهندسی ادامه یابد.
انجام گمانه زنی با بهترین کیفیت و دقت
برای انجام گمانه زنی با استفاده از پیشرفته‌ترین ابزار و تضمین کیفیت و عملکرد بالا، بسیار مهم است که به تیمی قوی از کارشناسان خبره و متخصص مراجعه کنید. این تیم باید دارای تجربه و تخصص در این زمینه باشد و از تکنولوژی‌ها و تجهیزات به‌روز و پیشرفته استفاده کنند. اطمینان از عملکرد تیم متخصص و حرفه‌ای می‌تواند تأثیر بسزایی در بهبود دقت و کارایی عملیات گمانه زنی داشته باشد.
این تیم باید قادر به تحلیل و درک نیازهای خاص پروژه شما، شناخت دقیق از خصوصیات خاک و محیط محل اجرای پروژه و تعیین بهترین روش‌ها و تجهیزات برای انجام گمانه زنی باشند. همچنین، کارشناسان باید قادر به ارائه راهکارهای مطمئن و بهینه برای هر پروژه خاص بوده و با نظرات فنی و مهندسی به شما کمک کند.
به همین دلیل پیشنهاد ما گروه مهندسی سانا پی است. با تمرکز بر تخصص این شرکت، خدمات مشاوره در حوزه مطالعات و کاوش‌های ژئوتکنیک و مکانیک خاک ارائه شده و تحلیل‌های جامع و طراحی‌های ژئوتکنیکی متنوع، به‌عنوان بخشی از خدمات این مجموعه حرفه‌ای ارائه می‌گردد.
