دليل المهندس لتقييم وتصنيف التربة وفق نظام AASHTO

AASHTO - Classification of Soil

عند تصميم الطرق، لا يقتصر الاهتمام على الشكل الجمالي أو الوظيفي فقط، بل يشمل أيضًا الجودة على المدى الطويل واستدامة المشروع. ومن العوامل الأساسية لضمان أداء ممتاز للتربة وطبقات الرصف يأتي تصنيف التربة وفق نظام AASHTO، الذي يُعد أداة رئيسية لتقييم صلاحية التربة للاستخدام.

يتيح هذا التصنيف للمهندس معرفة ما إذا كانت التربة صالحة للاستخدام مباشرة، أو تحتاج إلى تحسين خواصها مثل الدمك أو المعالجة بالمواد المحسنة، أو تستلزم استبدالها بتربة مناسبة لضمان ثبات وسلامة الرصف.

وباستخدام نتائج التحليل المنخلي وخصائص اللدونة، يمكن اتخاذ قرارات دقيقة بشأن قبول التربة أو رفضها، مما يضمن استقرار طبقات الرصف وجودة الأرضيات والهاردسكيب بشكل عام.

تعريف نظام AASHTO

استخدام نظام تصنيف التربة AASHTO

فكرة تصنيف التربة AASHTO

• التحليل المنخلي (Sieve Analysis)، الذي يحدد نسبة الحبيبات المختلفة في التربة، مثل الرمل والحصى والطمي والطين، لمعرفة مدى تدرجها وصلاحيتها للدمك والتحمل.
• تحديد الخصائص اللدنية للتربة مثل الحد السيولي (LL) ومؤشر اللدونة (PI)، حيث تحدد هذه القيم مدى مرونة التربة واستجابتها للضغط والرطوبة.
• تحديد معامل المجموعة (GI) لتقييم جودة التربة بشكل إجمالي، مما يساعد المهندس على اتخاذ قرارات دقيقة بشأن قبول التربة، تحسينها، أو استبدالها.

تقسيم التربة وفقا AASHTO

أولا: المواد الحبيبية (Granular Materials)

1. تحتوي على 35% أو أقل من الوزن المار من منخل رقم 200.
2. تشمل التصنيفات A-1، A-2، A-3.
3. غالبًا ما تكون صالحة جدًا للاستخدام المباشر كطبقة تأسيس وتُصنف بين Excellent إلى Good.

1. تحتوي على أكثر من 35% من الوزن المار من منخل رقم 200.
2. تشمل التصنيفات A-4، A-5، A-6، A-7.
3. عادةً ما تكون ضعيفة كطبقة تأسيس، وقد تحتاج إلى تحسين أو استبدال، وتصنف بين Fair إلى Very Poor.

التحليل المنخلي للتربة (Sieve Analysis) وفق AASHTO.

1. مدى تدرج الحبيبات في التربة، وحجم الحبيبات الكبيرة والصغيرة.
2. قدرة التربة على الدمك والانضغاط، وصلاحية التربة كطبقة تأسيس تحت الطرق والبنية التحتية.

1. في منخل رقم 10، يمكن أن تمر نسبة تصل إلى 50% من التربة المصنفة A-1-a.
2. في منخل رقم 40، تمر عادةً أقل من 25% من التربة الحبيبية، بينما تمر أكثر من 36% من التربة الغروية.
3. في منخل رقم 200، لا يتجاوز مرور التربة الحبيبية 50%، بينما تمر أكثر من 36% من التربة الغروية.

يعكس هذا التحليل الفروق الجوهرية بين الترب الحبيبية والطميية الطينية، ويساعد المهندس على اتخاذ قرارات دقيقة بشأن قبول التربة كما هي، تحسينها، أو استبدالها لضمان استقرار الرصف وطبقات الردم.

الخصائص اللدنة للتربة (Plasticity Characteristics).

تشير الخصائص اللدنة للتربة إلى مدى قدرة التربة على الانسياب والتشوه عند تعرضها للماء أو الضغط دون أن تنكسر أو تتفتت. ويُعد كل من الحد السيولي (Liquid Limit – LL) ومؤشر اللدونة (Plasticity Index – PI) من أهم المؤشرات لتقييم هذه الخاصية.

• أولا: الحد السيولي (LL) يوضح نسبة الرطوبة التي تتحول عندها التربة من حالة شبه صلبة إلى حالة سائلة، فإذا كان LL أقل من 40 تُصنف التربة منخفضة اللدونة، أما إذا كان أكبر من 41 فهي تربة عالية اللدونة.
• ثانيا: مؤشر اللدونة (PI) فيُحسب كفرق بين الحد السيولي والحد البلاستيكي (Plastic Limit – PL) للتربة، أي PI = LL – PL، ويمثل مدى قابلية التربة للتشوه والانسياب قبل الوصول إلى مرحلة التكسير. فتربة ذات PI ≤ 10 تُعد منخفضة اللدونة، بينما PI ≥ 11 تُصنف على أنها عالية اللدونة. الحد البلاستيكي نفسه يحدد محتوى الرطوبة الذي تتحول عنده التربة من حالة شبه صلبة إلى حالة بلاستيكية.

الأنواع المختلفة للتربة وفق تصنيف AASHTO.

• A-1: حصى ورمال جيدة التدرج، تُعد من أفضل أنواع التربة للاستخدام المباشر كطبقة تأسيس.
• A-2: خليط من الحصى أو الرمل مع نسب ملحوظة من السلت أو الطين، وتعتبر متوسطة الجودة.
• A-3: رمال ناعمة غير لدنة، جيدة التصريف، ومناسبة للاستخدام مع بعض التحسينات.
• A-4 و A-5: تربة سلتية ضعيفة، غالبًا تحتاج إلى معالجة أو تحسين قبل الاستخدام.
• A-6: تربة طينية عالية اللدونة، ضعيفة كطبقة تأسيس وتحتاج إلى تحسين كبير أو استبدال.
• A-7: تربة عالية اللدونة جدًا، الأسوأ للاستخدام المباشر وتستدعي عادةً استبدالها أو تعديل خواصها.

جدول 5.1. نظام تصنيف التربة ASSHTO

التقييم العام للتربة كطبقة تأسيس وفق AASHTO.

• الترب الحبيبية (A-1 و A-3): تُعد الأفضل للاستخدام المباشر، حيث توفر أساسًا قويًا ومتينًا، وتُصنف ضمن الفئة الممتازة إلى الجيدة (Excellent to Good).
• الترب المختلطة والسلتية (بعض أنواع A-2 وA-4 وA-5): تعتبر متوسطة الجودة إلى ضعيفة (Fair to Poor)، وغالبًا تحتاج إلى تحسين أو معالجة قبل الاستخدام كطبقة تأسيس.
• الترب الطينية عالية اللدونة (A-6 وA-7): تُعد الأضعف على الإطلاق (Very Poor)، ولا يُنصح بالاعتماد عليها دون معالجة أو استبدال لضمان استقرار الرصف وجودة المشايات والهاردسكيب.

حلول لمعالجة أنواع التربة المختلفة وأثر الدقة الاقتصادية.

هذا الأمر له أثر كبير في تقليل التكلفة الإجمالية للمشروع، خاصة في المشاريع الكبيرة مثل الطرق، المشايات، والهاردسكيب، حيث يضمن التوازن بين الأداء الفني والجوانب الاقتصادية دون الإضرار بثبات واستدامة الرصف وطبقات الردم.

أولاً: طرق تحسين التربة (Soil Improvement)

1. الدمك الجيد (Compaction) عن طريق رفع كثافة التربة لزيادة قدرتها على التحمل والاستقرار.
2. إضافة مواد محسنة مثل الرمل، الحصى، أو الجير لتقليل اللدونة وتحسين التماسك.
3. خلط التربة الضعيفة مع تربة حبيبية أفضل لتحسين خصائصها الفيزيائية.

ثانياً: كيفية استبدال التربة (Soil Replacement)