מה זה כלונסאות - קידוח ויציקת כלונס לביסוס

בשעה שבע בבוקר, באתר בנייה בשפלה, מכונת קידוח מורידה מקדח לתוך הקרקע עד עומק של שתים עשרה מטרים. תוך פחות משעה ייכנס לבור כלוב ברזל, ומיד אחריו יזרום הבטון. כך נולדים כלונסאות: עמודי בטון מזוין שנוצקים בתוך הקרקע כדי להעביר את משקל הבניין לשכבה שיכולה לשאת אותו. רוב המבנים בישראל עומדים היום על ביסוס עמוק כזה, גם אם מבחוץ לא רואים ממנו דבר.

כלונס: הרגל שהבניין עומד עליה

כלונס הוא עמוד בטון שנוצק בתוך בור שנקדח בקרקע, ובתוכו כלוב של מוטות פלדה.

הרעיון פשוט. השכבות העליונות של הקרקע, במיוחד חרסית, חול רופף או מילוי, לא תמיד מסוגלות להחזיק בניין בלי לשקוע או לזוז. במקום להניח את היסודות על השכבה הזאת, קודחים דרכה עד שמגיעים לשכבה יציבה יותר, ובונים שם את נקודת המשען, בדיוק כמו שמחפשים אבן יציבה לפני שמניחים עליה משקל. הבניין נשען על קורות היסוד, קורות היסוד נשענות על ראשי הכלונסאות, והכלונסאות מעבירים את כל העומס למטה. במילים אחרות, כלונס הוא הרגל שהבניין עומד עליה, גם כשהקרקע שמסביב לא שווה הרבה.

ההבדל בין כלונס ליסוד רדוד (יסוד עובר או יסוד בודד) הוא בעיקר העומק. יסוד רדוד יושב מטר או שניים מתחת לפני הקרקע ומתאים לקרקע יציבה ולמבנים קלים. קידוח כלונסאות יורד עמוק הרבה יותר, ולכן זה הפתרון כמעט בכל מקום שבו הקרקע בעייתית, המבנה כבד, או שניהם יחד.

כלונס קצה או כלונס חיכוך: שני מנגנונים להעברת עומס

לא כל כלונס עובד באותה צורה. מהנדס הביסוס בוחר את המנגנון לפי מה שהוא מוצא בדוח הקרקע, ולפעמים משלב את שניהם באותו כלונס.

כלונס קצה נשען על שכבה קשה

כשמתחת לשכבות הרכות יש סלע, כורכר או חרסית קשה, הכלונס נקדח עד שהוא נוגע בשכבה הזאת ומעביר אליה את העומס דרך הקצה התחתון שלו. זה מנגנון ברור וקל לחישוב, בתנאי שבאמת מגיעים לשכבה הנושאת ולא עוצרים מטר לפניה.

כלונס חיכוך נאחז בדפנות

כשאין שכבה קשה בעומק סביר, הכלונס מחזיק את העומס דרך החיכוך בין דופן הבטון לקרקע שמסביב, לכל אורכו. כאן האורך והקוטר קובעים הכול, כי כל מטר נוסף של דופן מוסיף כוח אחיזה. גם איכות הדופן חשובה: קידוח שמרח את הקרקע או השאיר בוץ בדפנות מוריד את החיכוך שהמהנדס חישב.

בפועל, רוב הכלונסאות בישראל עובדים בשילוב של שני המנגנונים, וההבדל ביניהם הוא רק אחד מכמה קווים שמפרידים בין סוגי כלונסאות שונים.

עומק וקוטר: המספרים שקובעים את הכלונס

אין מידה אחת. הקוטר והעומק נקבעים על ידי מהנדס הביסוס לפי העומס, סוג הקרקע ומי התהום, והם משתנים מפרויקט לפרויקט. הטבלה מציגה סדרי גודל שרואים בשטח, לא תכנון:

שלושה דברים משפיעים על המספרים האלה יותר מכל השאר:

• העומס מהמבנה: כמה קומות, איזה שלד, ואיפה העמודים יורדים לקרקע.
• הקרקע עצמה: חרסית תופחת, חול, מילוי או סלע מתנהגים אחרת לגמרי, ודוח הקרקע הוא מה שמגלה את זה מראש.
• מי תהום: ברגע שיש מים בבור, השיטה משתנה, ואיתה גם הקוטר והעומק שאפשר להגיע אליהם.

מהמספרים האלה נגזרת גם הבחירה בין סוגי קידוח כלונסאות, כי לא כל מכונה ולא כל שיטה מגיעות לכל קוטר ולכל עומק.

מהבור לעמוד: תהליך הקידוח והיציקה שלב אחרי שלב

סדר הפעולות כמעט זהה בכל אתר, וההבדלים הם בציוד ובקצב.

1. סימון: מודד מסמן את מרכז כל כלונס לפי תוכנית הביסוס, וסטייה של סנטימטרים ספורים כבר דורשת אישור של המהנדס.
2. קידוח: מכונה סיבובית מורידה מקדח בקוטר המתוכנן עד לעומק שנקבע, ובקרקע לא יציבה מייצבים את הדפנות בתמיסת בנטונייט או בצינור פלדה.
3. בדיקת הבור: מודדים את העומק בפועל, בודקים שאין התמוטטות של דפנות ושתחתית הבור נקייה מפסולת קידוח.
4. הכנסת כלוב הזיון: מוטות פלדה אורכיים קשורים בחישוקים, עם שומרי מרחק שמבטיחים כיסוי בטון סביב הברזל.
5. יציקה: הבטון נשפך מהתחתית כלפי מעלה, דרך צינור יציקה כשיש מים בבור, עד שהוא עולה מעל גובה ראש הכלונס המתוכנן.

יש חריג אחד בולט לסדר הזה. בקידוח CFA המקדח הרציף מזרים בטון דרך המרכז שלו בזמן שהוא נמשך החוצה, כך שהבור אף פעם לא עומד פתוח, וכלוב הזיון נדחף לתוך הבטון הטרי אחרי היציקה. זו הסיבה שהשיטה הזאת מתאימה לקרקע חולית ולמי תהום, שבהם בור פתוח פשוט היה מתמוטט.

אחרי היציקה הכלונס נח. את ראשו חוצבים לגובה המדויק רק כשהבטון התקשה, חושפים את קצות הברזל, ואז מחברים אליו את קורות היסוד או את הרצפה.

כלונסאות דיפון: כשהכלונס הופך לקיר

לא כל כלונס נועד להחזיק בניין מלמטה. כשחופרים מרתף או חניון תת קרקעי, צריך משהו שיחזיק את הקרקע מסביב לחפירה, ובעיר גם את הבניינים והכביש שצמודים אליה. הפתרון הוא שורה של כלונסאות שנקדחים לפני החפירה, צמודים זה לזה ברווח של סנטימטרים ספורים, ויוצרים יחד קיר בטון בתוך הקרקע.

רק אחרי שהקיר הזה קיים מתחילים לחפור, והחפירה מתקדמת לאורכו בלי שהקרקע מאחוריו זזה.

קיר דיפון נמדד קודם כל בדיוק שלו: כלונס שסטה מהקו משאיר פתח שדרכו נופל עפר לחפירה, ולכן בקידוח דיפון עובדים עם מרווחים של 5 עד 10 ס"מ ועם בקרה על האנכיות של כל בור. בחפירות עמוקות מוסיפים עוגני קרקע או תמיכות פלדה שמחזיקים את הקיר מבפנים, וקורת ראש מבטון קושרת את כל ראשי הכלונסאות לגוף אחד.

מה מפריד בין כלונס טוב לכלונס בעייתי?

הבטון בתוך הקרקע לא נראה לעין, ולכן האיכות נקבעת תוך כדי הביצוע ולא אחריו. מפקח או מהנדס בשטח מסתכל על כמה דברים קבועים.

• עומק בפועל מול עומק מתוכנן: כלונס קצה שעצר מעל השכבה הנושאת לא עושה את העבודה, גם אם הוא יצוק מושלם.
• כמות הבטון: נפח הבטון שנכנס לבור צריך להיות קרוב לנפח המחושב. עודף גדול מעיד על התמוטטות דפנות, חוסר מעיד על היצרות בבור.
• רציפות היציקה: הפסקה ארוכה באמצע היציקה יוצרת תפר חלש בגוף הכלונס.
• מיקום הכלוב: כלוב ששקע, צף או נצמד לדופן משאיר ברזל בלי כיסוי בטון.

אחרי כמה ימים אפשר גם לבדוק את הכלונס מבחוץ, בבדיקה קולית שמאתרת היצרויות וסדקים לאורכו. הבדיקה הזאת מגלה בעיות, היא לא מונעת אותן. רוב המפקחים דורשים אותה על חלק מהכלונסאות באתר, ובפרויקטים גדולים על כולם.

המניעה מתחילה עוד לפני שהמכונה מגיעה לאתר. הצעת מחיר לקידוח כלונסאות שנבנית מדוח הקרקע ומתוכנית הביסוס, ולא ממספר הכלונסאות בלבד, היא הסימן הראשון שהקבלן מבין מה מחכה לו מתחת לפני השטח.

שאלות נפוצות על כלונסאות

מה שחוזר הכי הרבה בשיחות עם בעלי בתים שמתחילים פרויקט ראשון, ועם קבלנים שרוצים לוודא שהבינו נכון את תוכנית הביסוס.

מה ההבדל בין כלונס ליסוד רדוד?

יסוד רדוד יושב מטר או שניים מתחת לפני הקרקע ומעביר את העומס לשכבה העליונה. כלונס נקדח עמוק, לפעמים עשרות מטרים, ומעביר את העומס לשכבה נושאת בעומק או לחיכוך לאורך הדפנות. בקרקע יציבה ובמבנה קל מספיק יסוד רדוד, ברוב המקרים האחרים בוחרים כלונסאות.

כמה זמן לוקח לקדוח כלונס אחד?

בקרקע נוחה ובקוטר רגיל, מכונה סיבובית קודחת כלונס של עשרה מטרים בפחות משעה. קרקע קשה, מי תהום או קוטר גדול מאריכים את הזמן, ומכונת CFA מבצעת כלונס שלם, כולל יציקה, ברצף אחד.

האם צריך כלונסאות לכל בית פרטי?

לא בהכרח, אבל בישראל זה נפוץ מאוד. באזורים של חרסית תופחת, כמו חלקים גדולים מהשפלה והדרום, המהנדס כמעט תמיד ידרוש כלונסאות גם לבית של קומה אחת, כי הקרקע מתנפחת ומתכווצת עם הרטיבות ומזיזה יסודות רדודים. דוח הקרקע הוא מה שמכריע. העומקים והקטרים בכלונסאות לבית פרטי קטנים בהרבה מאלה של בניין רב קומות, ולרוב הם מבוצעים במכונה שנכנסת דרך שער החצר.

מה זה כלוב זיון?

כלוב זיון הוא מבנה של מוטות פלדה אורכיים שקשורים בחישוקים עגולים, בקוטר קטן מעט מקוטר הבור. הוא נכנס לבור לפני היציקה (או לתוך הבטון הטרי בקידוח CFA) ונותן לכלונס את החוזק למתיחה ולכפיפה שבטון לבד לא מספק.

מה זה כלונסאות דיפון?

שורה של כלונסאות שנקדחים צמודים זה לזה לאורך גבול החפירה, לפני שחופרים. הם יוצרים קיר שמחזיק את הקרקע ואת המבנים השכנים, ומאפשר לחפור מרתפים וחניונים בבטחה.