حصر الأعمال الترابية والحفر

توجد التربة في ثلاث حالات، ويتغير الرقم المسجَّل بينها بنحو 10 إلى 70 بالمئة. الحالة الطبيعية هي الحجم الطبيعي غير المحرَّك الذي تقرؤه من المخططات: موشور القطع بين الأرض القائمة وسطح التصميم، أو موشور الردم بين الأرض الأصلية والمنسوب النهائي. الحالة المفككة هي الحجم المحفور المتمدد الذي يملأ الشاحنة، ويساوي الحالة الطبيعية مضروبة في واحد زائد نسبة التمدد. الحالة المدموكة هي الحجم الموضوع والمدحرج الذي يشغله السد الترابي النهائي، ويساوي الحالة الطبيعية مضروبة في معامل الانكماش.

يربط بين الحالات عاملان، كلاهما منسوب إلى الحالة الطبيعية. التمدد يحوّل الحالة الطبيعية إلى مفككة، ومقلوبه، أي معامل التحميل، يعيد المفككة إلى الحالة الطبيعية. الانكماش يقلّص الحالة الطبيعية إلى مدموكة، لذا يحتاج الردم النهائي دائماً إلى قطع طبيعي أو إعارة أكبر من حجمه الهندسي: الإعارة المطلوبة بدلالة الحالة الطبيعية تساوي حجم الردم المدموك مقسوماً على معامل الانكماش. مقاصّة القطع الخام مقابل الردم الخام دون تطبيق الانكماش هو خطأ موازنة الأعمال الترابية الكلاسيكي.

تتباين العوامل تبايناً قوياً بحسب المادة. كقيم تخطيطية تقريبية، تتمدد الرمال والحصى الحُبيبية بنحو 12 إلى 18 بالمئة وتنكمش بنحو 5 إلى 14 بالمئة؛ وتتمدد التربة العادية بنحو 25 بالمئة وتنكمش بنحو 10 إلى 20 بالمئة؛ ويتمدد الطين بنحو 30 إلى 40 بالمئة وينكمش بنحو 10 إلى 20 بالمئة؛ وتتمدد الصخور المفجَّرة بنحو 50 إلى 70 بالمئة ولها انكماش سالب يقارب 30 بالمئة، لأن الصخر المكسَّر يشغل حيزاً أكبر من الحالة الطبيعية التي أتى منها. هذه متوسطات منشورة للتخطيط؛ أما القيم الحقيقية فتأتي من اختبار التربة، الكثافة في الموقع وفق ASTM D1556 أو D6938 والكثافة الجافة القصوى باختبار بروكتور وفق ASTM D698 أو D1557.

تختار الحالة المراد تسجيلها وفقاً للغرض. للعطاء تبدأ من القطع بالحالة الطبيعية والردم المدموك، ثم تضيف الإعارة الطبيعية اللازمة لأي عجز؛ وللنقل والتخلص تحوّل إلى المفككة؛ ولسد ترابي يُدفع في مكانه تسجّل المدموكة. الياردة المكعبة أو المتر المكعب المجرَّد غامض، لذا ينبغي دائماً وسم الوحدة بحالتها. بموجب معظم مواصفات الطرق السريعة في الولايات المتحدة، يُقاس حفر الطريق بالوضع الطبيعي والسد الترابي بالوضع المدموك، مع تحمّل المقاول للتمدد والانكماش دون دفعة منفصلة.

تسود طريقتان هندسيتان، والصحيحة منهما تتوقف على نوع العمل. في الأعمال الترابية الطولية وأعمال الطرق، تأخذ طريقة متوسط مساحة الطرفين مساحة المقطع العرضي للقطع أو الردم عند كل محطة، وتحسب متوسط مساحتين متجاورتين، وتضربه في المسافة بينهما. بالوحدات الأمريكية تساوي الياردات المكعبة متوسط مساحتي الطرفين مضروباً في الطول، مقسوماً على 27. تبالغ الطريقة قليلاً في تقدير الحجم حيث تتغير المقاطع بسرعة، ويحسّنها التصحيح الموشوري حيث تهم الدقة. تعتمد الدقة على التباعد: تُقسَّم الأرض المستقيمة على نحو 50 إلى 100 قدم، وعادة 100 قدم في الريف و50 قدماً في المناطق الحضرية، ويُخفَّض إلى نحو 25 قدماً أو أقل عند المنحدرات الوصلية والمنحنيات الحادة والأرض السريعة التغير.

أما المواقع وقواعد المباني والبرك، حيث لا يوجد محور توجيه واحد، فتُستخدَم بدلاً من ذلك طريقة الشبكة أو المناسيب النقطية: تُسقَط شبكة، ويُحسَب عمق القطع أو الردم عند كل عقدة من المنسوب القائم ناقص المنسوب المقترح، وتُجمَع المواشير. تنتج كلتا الطريقتين حجماً بالحالة الطبيعية للقطع وحجماً مدموكاً للردم؛ وتُطبَّق تحويلات الحالة لاحقاً، ولا تُدمَج أبداً في الهندسة.

كمية الدفع والتصميم هي الخط الصافي: من الأرض القائمة نزولاً إلى سطح القطع النظري أو المنسوب النهائي، عند الميول الجانبية التصميمية. يحفر المقاول دائماً تقريباً أكثر من ذلك، لأن التربة لا تثبت رأسياً، لكن ذلك التراب الزائد هو من وسائل وطرق التنفيذ، لا من الكمية المقيسة. تسجيل الموشور المائل الفعلي بدلاً من الخط الصافي يبالغ في كمية الدفع بمقدار حجم الميل.

عندما يُنمذِج الحصر الموشور المحفور الحقيقي لأغراض تقدير التكلفة، يحدّد الميل الجانبي مقدار القطع الزائد. يحدّد OSHA الجزء الفرعي P الميول القصوى المسموح بها لأعمال الحفر حتى عمق 20 قدماً، مع نظام حماية مطلوب عند 5 أقدام أو أكثر ما لم تكن الواجهة صخراً مستقراً، وتصميم هندسي لما يتجاوز 20 قدماً. الميول القصوى هي: رأسي للصخر المستقر، وثلاثة أرباع أفقي إلى واحد رأسي (نحو 53 درجة) لتربة النوع A، وواحد إلى واحد (45 درجة) للنوع B، وواحد ونصف إلى واحد (نحو 34 درجة) للنوع C. هذه حدود سلامة، لا خط دفع.

يُقاس حفر الخندق وفق عرض دفع محدَّد، عادةً القطر الخارجي للأنبوب زائداً خلوصاً للعمل على كل جانب، أو عرضاً منصوصاً عليه في العقد أو التفصيل المعياري، بغض النظر عن العرض الذي يحفره المقاول. خلوص كل جانب بنحو 150 إلى 300 مليمتر (6 إلى 12 بوصة) هو ممارسة شائعة لا رقم ثابت، لذا تحقّق من عرض الدفع مقابل تفصيل الخندق للمشروع. العرض الزائد عن خط الدفع هو تكلفة على المقاول.

يُقاس حجم الأعمال الترابية صافياً، دون أي بدل للتمدد أو الانكماش أو الهدر مدمَج في الكمية الهندسية. هذا مبدأ منصوص عليه في CESMM4 وتشترك فيه NRM2 وطريقة أستراليا ونيوزيلندا وDIN 18300. تضخيم الهندسة بالتمدد ثم تطبيق معامل حالة كذلك يؤدي إلى عدّ مزدوج، ولهذا تبقى الهندسة صافية وتبقى التحويلات صريحة.

لا يوجد حدّ فراغ مقنَّن خاص بالأعمال الترابية، والعوائق المعزولة الصغيرة مثل ركائز مفردة أو خدمات صغيرة تُتجاهل وتُستوعَب. الآلية المهيمنة للمنشآت والخدمات القائمة داخل الحفر هي «الزيادة الإضافية»، التي تضيف تكلفة الحفر حولها أو عبرها بدلاً من استقطاع حجمها؛ تقيس NRM2 الزيادة الإضافية للحفر بمحاذاة الخدمات القائمة أو عبرها ولتكسير الصخر أو الخرسانة المسلحة أو أعمال الطوب. تُستقطَع الفراغات الكبيرة فقط، وحيث يُرغَب في حدّ حجمي، يُستخدَم بالقياس رقم المتر المكعب الواحد تقريباً من عُرف الفراغات في أعمال المباني.

تُقسَّم أعمال الحفر بحسب المادة لأن التكلفة تختلف بمقدار أُسّ من حيث صعوبة حفر الأرض. تفصل ممارسة الولايات المتحدة وAASHTO بين الحفر العادي، وحفر الصخر (مادة تحتاج إلى تمزيق أو تفجير، مع احتساب الجلاميد التي تتجاوز حجماً محدداً صخراً)، والحفر غير الصالح أو حفر التربة التحتية، وهو وحل لين أو عضوي يُزال تحت المنسوب ويُستبدَل كبند دفع مستقل. كما يشيع بند حفر غير مصنَّف واحد، يتحمل فيه المقاول كامل مخاطرة المادة. حجم الجلمود الذي يجعله صخراً يتباين بحسب الجهة؛ يستخدم بعضها حجماً كنحو ياردة مكعبة واحدة ويستخدم آخرون اختبار قابلية التمزيق. بموجب NRM2 وCESMM4، تُقسَّم أعمال الحفر إلى تربة سطحية، ومادة غير التربة السطحية أو الصخر، وصخر. وقد استبدلت VOB الألمانية مع DIN 18300 فئات التربة الثابتة القديمة بمناطق متجانسة خاصة بالمشروع.

تتبع طريقة قياس الصخر التقسيم نفسه. في تقليد حصر الكميات، يُقاس الصخر «زيادة إضافية» على الحفر الأساسي: يظل حجم الصخر محسوباً في الحفر الأساسي، مع سعر إضافي للصعوبة، بصرف النظر عن العمق. أما ممارسة الطرق السريعة في الولايات المتحدة فتقيس الصخر بدلاً من ذلك كبند دفع مستقل خاص به يحل محل الكمية الأساسية. الخطأ في هذا إما يَعدّ الصخر عدّاً مزدوجاً وإما يُسقِط الحفر الأساسي تحته.

تُكشَط التربة السطحية وتُكدَّس بمعزل عن الحفر بالجملة، لأنها يُعاد استخدامها لتنسيق المواقع. تُقاس بالمساحة مع النص على عمق كشط متوسط، عادةً نحو 100 إلى 150 مليمتراً (4 إلى 6 بوصات)، ويمكن تسجيلها أيضاً كحجم كومة يساوي المساحة مضروبة في العمق. تقيسها NRM2 بهذه الطريقة، مثلاً كإزالة تربة سطحية بسماكة 150 مليمتراً بالمساحة.

يُبنَّد التخلص من الفائض بحسب الوجهة، ويُسعَّر للنقل عادةً على حجم الشاحنة المفكك، بينما تقيسه جداول حصر الكميات غالباً على الحجم الطبيعي للحفر الذي أتى منه؛ ويُحتسَب الردم المستورد على الحجم المدموك الذي يكوّنه في مكانه. تخضع مسافة النقل لمخطط النقل الكتلي، الذي يرسم تراكم القطع ناقص الردم على أساس طبيعي مشترك على طول المحور. حتى مسافة النقل المجاني المنصوص عليها في العقد، تكون الحركة مضمَّنة في سعر الحفر الأساسي؛ وما يتجاوزها يُدفع النقل الزائد منفصلاً ككمية حجم في مسافة، مثل محطات الياردة المكعبة أو كيلومترات المتر المكعب، لا كحجم صرف.

المملكة المتحدة هي الأكثر تقنيناً. تقيس NRM2 وCESMM4 الحفر صافياً بالأمتار المكعبة، مع النص على السطح الابتدائي والمنسوب المخفَّض. تصنّف NRM2 الحفر بالجملة وحفر الأساسات في مراحل عمق من مترين (لا يتجاوز مترين، من 2 إلى 4 أمتار، من 4 إلى 6 أمتار، وهكذا)، بينما تصنّف CESMM4 بحسب العمق الأقصى الإجمالي. تُترك مساحة العمل لتقدير المقاول بموجب NRM2، وأعادت طبعتها الثانية إدراج قياس دعم الأعمال الترابية لجميع واجهات الحفر التي يتجاوز عمقها 250 مليمتراً، سواءٌ رُئي ضرورياً أم لا.

ليس لممارسة الطرق السريعة في الولايات المتحدة طريقة قياس قانونية: يُقاس حفر الطريق بالوضع الطبيعي بالياردة المكعبة، والسد الترابي مدموك، والعمق غير مصنَّف إلى مراحل، ويتحمل المقاول التمدد والانكماش. في أستراليا ونيوزيلندا، يُقاس القطع والردم المدني بموجب AS 1181، بينما تغطي الطريقة المعيارية للقياس في أستراليا ونيوزيلندا البنية التحتية للمباني، حيث يُصنَّف عمق الحفر بزيادات من متر واحد (من 0 إلى 1، ومن 1 إلى 2، ومن 2 إلى 3، ومن 3 إلى 4 أمتار، بحيث يقع عمق إجمالي قدره 3.5 أمتار في نطاق 3 إلى 4 أمتار) ومساحة العمل هي محيط القاعدة مضروباً في العمق. وعبر أوروبا، تحتسب VOB مع DIN 18300 وفق الأبعاد الفعلية مع تصنيف المواد بالمناطق المتجانسة.

للفوترة المرحلية، يُدفَع للمقاول إما كمية المخطط وإما كمية مقيسة ميدانياً من المقاطع العرضية النهائية. تدفع إدارات الطرق السريعة عادةً كمية المخطط عند عدم حدوث تغيير تصميمي، وتعيد القياس فقط عند بلوغ محفّز محدَّد، مثل تباين مساحات الطرفين المتتالية بما يتجاوز عتبة معينة (تباين 5 بالمئة شائع لكنه خاص بكل جهة)، أو القطع الزائد تحت المنسوب، أو انزلاق، أو هبوط. أساس الدفع هذا متمايز عن كل من كمية العطاء وكمية الأمر، ولا ينبغي أبداً تسجيل أيٍّ من الثلاثة بوصفه الآخر.