קרקע חולית וקרקע חרסיתית נבדלות זו מזו בגודל החלקיקים, ביכולת החזקת המים, ברמת הלכידות ובהתנהגות שלהן בזמן חפירה או קידוח. ההבדלים בין סוגי הקרקע משפיעים ישירות על תכנון עבודות תשתית, על בחירת ציוד הקידוח, על יציבות התוואי ועל קצב ביצוע העבודה.
לכן, לפני שמתחילים פרויקט של קידוח אופקי, הנחת צנרת או חפירה, חשוב לדעת איזו קרקע נמצאת בשטח. קרקע חולית עשויה להתפורר ולנוע סביב כלי הקידוח, בעוד שקרקע חרסיתית יכולה להיות דביקה, קשה לעיבוד ורגישה מאוד לשינויים בכמות המים.
מהי קרקע חולית?
קרקע חולית מורכבת משיעור גבוה יחסית של גרגרי חול. חלקיקי החול גדולים יותר מחלקיקי החרסית, והמרווחים ביניהם בדרך כלל גדולים יותר. כתוצאה מכך, מים יכולים לנוע דרך הקרקע במהירות יחסית.
הקרקע החולית נחשבת בדרך כלל לקרקע בעלת ניקוז מהיר. כאשר היא יבשה, היא עשויה להיות רופפת ומתפוררת. כאשר היא רוויה במים, ההתנהגות שלה משתנה והיא עלולה לאבד יציבות, במיוחד כאשר מבצעים בה חפירה או יוצרים חלל קידוח.
חשוב להבין שלא כל הקרקעות החוליות זהות. קיימים הבדלים בין חול דק, חול גס, חול מהודק, חול רופף וקרקע המשלבת חול עם חרסית או טין. צפיפות הקרקע, עומק מי התהום והרכב השכבות משפיעים על רמת הקושי של העבודה.
מהי קרקע חרסיתית?
קרקע חרסיתית מורכבת מחלקיקים זעירים מאוד. בשל גודלם וצורתם, החלקיקים נצמדים זה לזה ויוצרים קרקע בעלת לכידות גבוהה יותר מקרקע חולית.
כאשר החרסית לחה, היא יכולה להפוך לחומר דביק וגמיש. כאשר היא מתייבשת, היא עשויה להתקשות, להתכווץ ולהיסדק. סוגים מסוימים של חרסית גם מתנפחים כאשר הם סופגים מים ומתכווצים כאשר הם מתייבשים.
ההתנהגות של קרקע חרסיתית תלויה לא רק בכמות החרסית אלא גם בסוג המינרלים, ברמת הרטיבות ובמידת הדחיסה. לכן שתי קרקעות שמוגדרות חרסיתיות עשויות להגיב באופן שונה לחלוטין במהלך קידוח.
מרקם הקרקע נקבע לפי היחס בין חול, טין וחרסית. היחס הזה משפיע על יכולת הקרקע להחזיק מים, על תנועת המים והאוויר בתוכה ועל מידת הקלות שבה ניתן לעבוד בה.
ההבדלים המרכזיים בין קרקע חולית לקרקע חרסיתית
ניתן לזהות מספר הבדלים מרכזיים בין שני סוגי הקרקע:
- בקרקע חולית החלקיקים גדולים יחסית, ואילו בקרקע חרסיתית החלקיקים קטנים מאוד.
- קרקע חולית מנקזת מים במהירות, בעוד שקרקע חרסיתית נוטה לעכב את תנועת המים.
- לקרקע חרסיתית יש בדרך כלל לכידות גבוהה יותר, בעוד שקרקע חולית עלולה להיות רופפת ולהתפורר.
- חול עלול לחדור לחלל הקידוח ולגרום לקריסתו, ואילו חרסית עלולה להידבק לציוד ולסתום את מעבר חומרי הקידוח.
- החרסית רגישה להתנפחות ולהתכווצות בעקבות שינויים ברטיבות, בעוד שהתנהגות החול מושפעת מאוד מהצפיפות ומנוכחות מי תהום.
אלה הבדלים כלליים בלבד. בפועל, קרקעות רבות הן קרקעות מעורבות כגון חול חרסיתי, חרסית חולית או טין חרסיתי. לכן אין להסתפק במראה החיצוני של הקרקע.
כיצד קרקע חולית משפיעה על עבודות קידוח?
לעיתים נדמה שקידוח בקרקע חולית אמור להיות פשוט, משום שהקרקע אינה קשה כמו סלע. בפועל, קרקע חולית יכולה להציב אתגרים מורכבים מאוד.
הבעיה המרכזית היא יציבות חלל הקידוח. מאחר שגרגרי החול אינם מחוברים זה לזה בצורה חזקה, הם עלולים לנוע ולחדור אל המסלול שנקדח. במקרים מסוימים, התוואי עלול להצטמצם או לקרוס לפני שמספיקים להשחיל את הצנרת.
גם ההיגוי של ראש הקידוח יכול להיות מורכב. בקרקע שאינה אחידה, ראש הקידוח עשוי לפגוש אזורים רכים ומהודקים לסירוגין. השינויים בהתנגדות עלולים להשפיע על כיוון ההתקדמות ולדרוש תיקונים בזמן העבודה.
אתגר נוסף הוא איבוד נוזל קידוח. בקרקע בעלת חדירות גבוהה, חלק מהנוזל עלול להתפזר אל סביבת הקידוח במקום לחזור לאורך התוואי ולסייע בפינוי החומר.
לכן, קידוח אופקי בקרקע חולית דורש התאמה של תערובת נוזל הקידוח, שליטה בקצב ההתקדמות, בחירת ראש קידוח מתאים ומעקב רציף אחר מיקום הכלי.
כיצד קרקע חרסיתית משפיעה על עבודות קידוח?
בקרקע חרסיתית, חלל הקידוח עשוי להיות יציב יותר בזכות הלכידות בין החלקיקים. עם זאת, גם לקרקע זו יש אתגרים ייחודיים.
חרסית רטובה עלולה להידבק לראש הקידוח, למרחיבים ולמוטות. הצטברות חומר על הכלים מקטינה את יעילות החיתוך, מגבירה את החיכוך ועלולה להאט את העבודה.
כאשר החרסית נדחסת סביב כלי הקידוח, עלולים להיווצר עומסי סיבוב ומשיכה גבוהים. ללא נוזל קידוח מתאים ופינוי יעיל של החומר, הכלים עלולים להתחמם והתקדמות הקידוח עלולה להיעצר.
בקרקעות חרסיתיות מסוימות קיים גם סיכון להתנפחות. מגע עם מים או עם נוזל קידוח שאינו מותאם לתנאי הקרקע עלול לשנות את נפח החרסית ולהשפיע על קוטר התוואי.
מסיבה זו יש להתאים את הרכב נוזל הקידוח ואת קצב העבודה לסוג החרסית שנמצא בשטח ולא להסתמך רק על ניסיון מפרויקטים קודמים.
איזו קרקע קלה יותר לקידוח?
אין תשובה אחת שמתאימה לכל פרויקט. קרקע חולית יכולה להיות קלה לחיתוך אך קשה לייצוב. קרקע חרסיתית יכולה לשמור טוב יותר על צורת התוואי, אך במקביל להידבק לציוד ולהקשות על פינוי חומר הקידוח.
הקושי תלוי בין היתר בגורמים הבאים:
עומק הקידוח, אורך התוואי, קוטר הצנרת, צפיפות הקרקע, רמת הרטיבות, גובה מי התהום, אחידות השכבות והימצאות אבנים או שכבות סלע.
לעיתים האתגר הגדול ביותר אינו סוג קרקע מסוים, אלא מעבר בלתי צפוי בין שכבות שונות. לדוגמה, הקידוח עשוי להתחיל בחול רופף, לעבור דרך שכבת חרסית קשה ולהגיע לאזור הכולל אבנים או סלע.
מדוע חשוב לבדוק את הקרקע לפני תחילת העבודה?
בדיקת קרקע מאפשרת לקבל מידע על הרכב השכבות, הצפיפות, רמת הרטיבות ועומק מי התהום. הנתונים מסייעים לתכנן את מסלול הקידוח ולבחור את הציוד המתאים.
בפרויקטים מסוימים ניתן להסתמך על סקרי קרקע קיימים ועל מידע מפרויקטים סמוכים. בפרויקטים מורכבים יותר יש צורך לבצע קידוחי ניסיון, דגימות קרקע או בדיקות גיאוטכניות.
הבדיקה המוקדמת מסייעת להעריך:
- האם קיים סיכון לקריסת התוואי
- איזה ראש קידוח נדרש
- איזה נוזל קידוח מתאים לקרקע
- האם יש צורך במספר שלבי הרחבה
- אילו כוחות משיכה צפויים בהשחלת הצינור
- האם קיימים מי תהום לאורך המסלול
ככל שהמידע על הקרקע מדויק יותר, ניתן לצמצם הפתעות, תקלות ועיכובים במהלך הביצוע.
כיצד מתאימים את שיטת הקידוח לסוג הקרקע?
בקרקע חולית יש לתת דגש על ייצוב חלל הקידוח ועל מניעת בריחת נוזלים. לעיתים נדרשת תערובת קידוח בעלת יכולת טובה ליצור שכבת איטום בדפנות התוואי ולשאת את גרגרי החול החוצה.
בקרקע חרסיתית הדגש הוא על מניעת הידבקות, שמירה על זרימת חומרי הקידוח והפחתת החיכוך. יש להתאים את תכונות הנוזל כך שיסייעו להפריד את החרסית מראש הקידוח ומהמרחיבים.
בנוסף, יש להתאים את מהירות הסיבוב, כוח הדחיפה, קצב ההתקדמות וקוטר מעברי ההרחבה. הפעלת כוח רב מדי אינה בהכרח מקצרת את משך העבודה. לעיתים היא גורמת לדחיסת הקרקע, להצטברות חומר ולהגדלת העומסים על המערכת.
מה קורה כאשר הקרקע אינה אחידה?
בפרויקטים רבים לא קיימת שכבה אחת רציפה. מסלול הקידוח יכול לעבור בין חול, חרסית, טין, מילוי, אבנים וסלע.
מעברים בין שכבות מחייבים תשומת לב מיוחדת. השינוי בהתנגדות יכול להשפיע על כיוון ראש הקידוח, על קצב ההתקדמות ועל כמות נוזל הקידוח הנדרשת.
מפעיל מנוסה עוקב אחר נתוני המכונה ומזהה שינויים בכוח הסיבוב, בלחץ ובקצב החדירה. הנתונים מאפשרים להבין שהקרקע השתנתה ולהתאים את העבודה לפני שנוצרת תקלה.
התאמת שיטת הקידוח מתחילה בהיכרות עם הקרקע
ההבדל בין קרקע חולית לקרקע חרסיתית אינו מתבטא רק במראה או במגע. מדובר בשני סוגי קרקע בעלי התנהגות הנדסית שונה, המשפיעה על יציבות הקידוח, תנועת המים, בחירת הכלים ותכנון העבודה.
קרקע חולית דורשת התמודדות עם רופפות, חדירות וסיכון לקריסת התוואי. קרקע חרסיתית מחייבת התייחסות ללכידות, להידבקות, לשינויי נפח ולעומסים על ציוד הקידוח.
ש.ע.ר קידוח ותשתיות מבצעת עבודות קידוח אופקי והנחת תשתיות במגוון תנאי קרקע. העבודה מתוכננת בהתאם לנתוני השטח, לסוג התשתית ולמאפייני הקרקע, תוך שימוש בציוד מתאים, מערכות איתור ובקרה וצוות מקצועי ומנוסה.
לפני תחילת פרויקט, מומלץ לבצע בדיקה מקצועית של תנאי הקרקע ולבנות תוכנית ביצוע המתאימה לתוואי. תכנון נכון בשלב מוקדם מסייע לשמור על דיוק, למנוע תקלות ולבצע את העבודה בצורה בטוחה ויעילה.
