בתחום ההנדסה האזרחית והבנייה, שיטות קידוח וביסוס תת-קרקעי הן קריטיות ליציבות ולבטיחות של כל מבנה, החל ממבני מגורים ועד למגדלי ענק ותשתיות תחבורה. אחת השיטות היעילות והמתקדמות ביותר היא קידוח CFA – ראשי תיבות של Continuous Flight Auger, או בעברית: "קידוח באמצעות מקדח בורגי רציף". שיטה זו מהווה פתרון חכם המשלב בין קידוח לביסוס מיידי של הקרקע, ונחשבת לפופולרית במיוחד בפרויקטים הממוקמים באזורים אורבניים צפופים.
במאמר זה נסקור את עקרונות השיטה, הציוד הדרוש, יתרונותיה, מגבלותיה, תהליך העבודה בפועל, סוגי הקרקע שבהם ניתן להשתמש בשיטה, ולסיום – נסקור גם דוגמאות לשימושים נפוצים בקידוח CFA בפרויקטים ברחבי העולם.
עקרונות השיטה
קידוח CFA מבוצע באמצעות מקדח ספירלי חלול (בורגי) אשר מוחדר אל תוך הקרקע בתנועה סיבובית רציפה. הבורג מפנה את הקרקע כלפי מעלה תוך יצירת חלל בעומק הרצוי. כאשר עומק הקידוח מושג, מוזרק בטון דרך צינור הממוקם בתוך הבורג, תוך כדי שליפה איטית ורציפה של הבורג כלפי מעלה. התוצאה היא יצירת כלונס מבוטן מלא מבלי שהחלל התת-קרקעי נותר פתוח בשום שלב – ובכך מושגת יציבות מקסימלית גם בקרקעות רכות או בלתי יציבות.
לאחר יציקת הבטון, מוכנס כלוב זיון לתוך הכלונס (אם יש צורך), כל עוד הבטון טרי. כך מתקבל כלונס מזוין, מבלי שנדרש להשתמש בצינורות מגן או באמצעים נוספים לייצוב דפנות הקידוח.
השלבים בביצוע קידוח CFA
- מיקום ראשוני וסימון נקודת הקידוח – זיהוי מדויק של נקודת הקידוח לפי התכנון ההנדסי.
- חדירת המקדח לקרקע – הכנסת המקדח הספירלי תוך סיבוב רציף עד לעומק המתוכנן.
- הזרקת הבטון תוך כדי שליפת הבורג – בעת שהמקדח מגיע לעומק, מתחילה הזרקת בטון בלחץ דרך הצינור החלול שבמרכז הבורג.
- שליפת הבורג בסיבוב איטי הפוך – החזרת הבורג החוצה תוך כדי סיבוב מנוגד לשעון, כדי לא לגרור את הבטון החוצה.
- הכנסת כלוב זיון – החדרה של כלוב הברזל אל תוך הבטון הרך לפי דרישות התכנון.
- המתנה להתקשות – ייבוש הבטון והתקשותו להשלמת תהליך הביסוס.
יתרונות קידוח CFA
- מהירות ביצוע גבוהה
קידוח CFA מאפשר ביצוע כלונסים במהירות יחסית גבוהה, שכן אין צורך ביצירת תבניות, צינורות מגן או שלבים נוספים בין הקידוח לביסוס.
- מינימום רעש ורעידות
העובדה שהקידוח מתבצע בצורה רציפה וללא מכות פטיש – הופכת את השיטה למתאימה במיוחד באזורים עירוניים בהם יש מגבלות רעש או דרישה להפחתת רעידות שעלולות לפגוע במבנים סמוכים.
- חסכון כספי בפרויקטים מסוימים
היעדר הצורך באמצעים נלווים לייצוב הדפנות, כמו גם יעילות תפעולית גבוהה, עשויים להפחית את עלויות הביצוע בפרויקטים מסוימים.
- שיפור בטיחות
קידוח CFA מצמצם את הסיכון לקריסת דפנות בור, שכן הבור לעולם לא נשאר פתוח.
- דיוק גבוה
מערכות הקידוח המודרניות כוללות חיישנים ומערכות בקרה המאפשרות תיעוד מלא של העומק, מהירות, לחצים וכמויות הבטון המוזרקות – כך שניתן לוודא דיוק מוחלט בביצוע.
מגבלות השיטה
- רגישות לתנאי קרקע מסוימים
למרות שהשיטה יעילה ברוב סוגי הקרקעות, בקרקעות סלעיות במיוחד או כאלו המכילות שכבות אבן קשות – יעילות הקידוח יורדת ויש צורך בציוד מתאים או שיטות חלופיות.
- החדרה של כלוב זיון מוגבלת
בשל העובדה שהכלוב מוכנס לאחר יציקת הבטון, קיים קושי להחדיר כלובים באורך רב או באזורים עמוקים במיוחד. פתרון לכך עשוי להיות שימוש באמצעים מכניים להחדרת הכלוב, אך אלה עשויים לייקר את הביצוע.
- שליטה בזרימת הבטון
בקרקעות מאוד רכות או רוויות מים, קיים חשש של דחיקת בטון לא אחידה או "בריחת" בטון אל שכבות לא רצויות – ולכן נדרש תכנון וליווי מוקפד.
ציוד דרוש לביצוע קידוח CFA
- מכונת קידוח CFA – הכוללת מנגנון קידוח סיבובי עם בורג חלול ומערכת זרקת בטון בלחץ.
- מערכת בטון עם משאבות לחץ – המשמשות להזרקת הבטון דרך מרכז הבורג.
- מערכת מדידה ובקרה ממוחשבת – לתיעוד עומק, לחץ, מהירות סיבוב, וספיקה.
- עגורן או מנוף קטן – לשם הכנסת כלוב זיון אל תוך הבטון.
- מערכת בטיחות סביבתית – למניעת שפיכת בטון בשטח או דליפות.
סוגי קרקע מתאימים לקידוח CFA
קידוח CFA מתאים למגוון רחב של סוגי קרקע, כולל:
- קרקעות חרסיתיות
- חול דק עד בינוני
- קרקע חצצית
- קרקע רוויה במים (בתנאים מסוימים)
- קרקעות רכות לא יציבות
לעומת זאת, קידוח זה פחות יעיל בסלע קשה, או בקרקעות מעורבות בעלות שכבות סלע ותחמוצות ברזל צפופות. במקרים כאלה, ייתכן שתידרש שיטה חלופית כמו קידוח רטוב או קידוח באמצעות פטיש חודר.
שימושים נפוצים לקידוח CFA
- ביסוס מבנים גבוהים באזורים עירוניים – שקט, יעיל ואינו דורש שטח רב.
- הקמת קירות דיפון תת-קרקעיים – יצירת שורת כלונסים צמודים כקיר תמך.
- תשתיות תחבורה – כמו חיזוק גשרים, מנהרות, ומערכות רכבת קלות.
- תחנות כוח ותשתיות אנרגיה – שם נדרש ביסוס כבד ועמידות לטווח ארוך.
דגשים חשובים בתכנון וביצוע
- בדיקות קרקע מוקדמות – קידוח CFA דורש הבנה מדויקת של פרופיל הקרקע – סוגי שכבות, רמת מי תהום, והימצאות חומרים רגישים.
- תכנון עומק וזיון מותאם לעומסים – בהתאם לעומסים ההנדסיים, יש לתכנן את אורך הכלונס, קוטרו, ועובי הזיון.
- פיקוח הנדסי קפדני – כל שלב בתהליך דורש תיעוד, פיקוח והקפדה על סטנדרטים בינלאומיים, במיוחד לפי תקני DIN הגרמניים או EN האירופיים.
- בדיקות איכות לאחר הביצוע – כולל בדיקות סונאר, בדיקות עומס סטטיות ודינמיות, וניתוח תיעוד ממוחשב של תהליך הקידוח והיציקה.
רגולציה ותקינה
קידוח CFA כפוף לתקנים בינלאומיים המבטיחים את תקינות הכלונסים ואחידות איכותם. בישראל, מקובל להיעזר בתקן האירופי EN 1536 או בתקן הבריטי BS 8004, ולעיתים גם בתקני DIN הגרמניים.
כמו כן, נדרש לקבל אישורי פיקוח ובקרה מהנדסית, כולל בקרה על מרכיבי הבטון, אופן החדרת הכלוב, והתנהגות הקרקע באתר.
סיכום
קידוח CFA מהווה פתרון טכנולוגי מתקדם לביסוס מהיר, מדויק ובטוח של מבנים בקרקעות מגוונות. יתרונותיו הרבים הופכים אותו לאחד הכלים המרכזיים בארגז הכלים של קבלני התשתיות וההנדסה האזרחית בימינו, במיוחד בסביבות עירוניות צפופות.
עם תכנון הנדסי מוקפד, שימוש בציוד מתאים ופיקוח קפדני – ניתן להבטיח שביצוע בשיטת CFA יניב כלונסים איכותיים, יציבים ועמידים לשנים רבות.