טכנולוגיית קידוחים בשיטת דחיקה ישירה

קידוח בדחיקה ישירה החליף בשנים האחרונות את הקידוח הספיראלי, לצורך דיגום בתהליך אפיון זיהום בקרקע. מה יתרונות השיטה ומאפייניה? כיצד מיישמים אותה? ועוד

מאת: אמיר קרן, ד"ר רפי מנדלבאום, LDD טכנולוגיות מתקדמות בע"מ

 קידוחים בשיטת דחיקה ישירה, Direct push technology (DPT), מתייחסים לשיטה בה מחדירים מוט חלול בקוטר וצר (עד 3.5") לעומק הקרקע באמצעות דחיקה, דפיקה וויברציה.

שיטת הדחיקה הישירה נכנסה לשימוש בארץ בסקרי קרקע בשנים האחרונות (החל משנת 2009 נכנסו לתוקף הנחיות המשרד להגנת הסביבה שהנחו להשתמש בדיגום קרקע בדחיקה ישירה למעט מקרים חריגים). בתקופה שקדמה להנחיות החדשות, דיגום הקרקע התבצע באמצעות סיבוב מקדח ספיראלי רגיל או חלול (Hollow Stem). הקידוח הספיראלי מתאים פחות לדיגום קרקע לצורך אפיון זיהום קרקע, בהשוואה לדחיקה ישירה, מכיוון שחתך הקרקע מופר וקיים חשש מיצירת זיהום צולב בחתך הקרקע שיקשה על קביעת משרעת הזיהום ו/או יטה את תוצאות החקירה.

שיטת הדחיקה הישירה מאפשרת הוצאת דוגמא בלתי מופרת כפי שנדרש בנהלי המשרד להגנת הסביבה. כלומר, הוצאת חתך קרקע רציף לכל אורך הקידוח ללא חשש ל"פספוס" אזורים מזוהמים או שינוי בליתולוגיה (סדר שכבות הקרקע השונות), דבר המאפשר לדוגם הקרקע לבחור את הנקודה המדויקת אותה ירצה לדגום.

מאפייני שיטת קידוח בדחיקה ישירה

 בשיטת הדחיקה הישירה קוטר הקידוח קטן משמעותית ביחס לשיטת הספיראלה ובהתאם לזאת נפח הקרקע הנערמת שמקורה בבור הקידוח מצומצם מאוד. למעשה האתר הנחקר נשאר מצומצם וללא קרקע שאריתית בפני השטח.

שיטת הדחיקה הישירה מתאימה לעומקים רדודים בטווח של עד 20-30 מטר ותלויה בסוג הקרקע. כמו כן, בוצעה התאמה לדיגום חטף של מי תהום ו/או התקנת בארות צרות קוטר (Narrow Diameter Well).

יש יתרונות גדולים לשימוש בשיטת הדחיקה בקידוחי מי תהום: מהירות הביצוע, קיצור משך זמן ההפרעה באתר הנחקר, כיסוי שטח נרחב באקוויפר באמצעות פריסת נקודות דיגום רבות, אפיון מדויק של איכות מי התהום, צמצום משמעותי של עלות חקירת מי התהום בכדי 50% מעלותה באמצעות קידוח ספיראלי וכן צמצום עלותן של פעולות נלוות כגון פיתוח בארות. יתרון נוסף לטובת מכונות הקידוח בשיטת דחיקה ישירה הוא גודלן היחסי שמאפשר להן יכולת תמרון במרחבים צרים ובתוך מבנים מקורים.

יישומים שונים לקידוח בדחיקה ישירה

  • דיגום קרקע

קיימות שתי שיטות לביצוע דיגום קרקע בדחיקה ישירה: צינור יחיד וצינור כפול (איור 1).

צינור יחיד -Single Tube) ) כאשר בכל פעם מוצאים את כל המוטות מהקרקע והבור נשאר פתוח בין דוגמא לדוגמא. בשיטה זו עלול להיווצר זיהום צולב בין חתך קרקע מזוהם לחתך נקי. ניתן לראות באיור 1א' שלב 3 שבור הקידוח נשאר פתוח במעבר בין עומקים שונים.

צינור כפול – (Dual Tube) בשיטה זו בור הקידוח נשאר סגור בדפנות הקידוח, הקידוח מבוצע תוך שילוב של שני סוגי מוטות בקטרים שונים, כאשר מוט אחד נשאר קבוע בקרקע ובעזרת המוט השני מוציאים את דוגמת הקרקע. כך נמנעת קריסת קרקע מחלקו העליון של הקידוח וזיהום צולב בין שכבות הקרקע הנבדקות. ראה איור 1ב' שלב 3. במהלך הקידוח שני המוטות נדחקים ביחד אל תת הקרקע (איור 1ב' שלב 1), בתחתית המוט החיצוני ניתן להתקין סוגי "ראשים" ספציפיים כך שיתאימו לסוג הקרקע בה מבוצע הקידוח (ראש רחב לקידוח בקרקע חולית וראש צר לקידוח בקרקע חרסיתית).

שיטת זו הינה המועדפת ע"י המשרד להגנת הסביבה לביצוע סקרי קרקע – הספק העבודה בשיטה זאת גבוה, ניתן לבצע כ 40-50 מטר רץ ביום ובדרך כלל עומקי העבודה בשיטה זו הינם 5-15 מטר

איור 1 – ביצוע קידוח בשיטת צינור יחיד Single Tube) ) ובשיטת צינור כפול(Dual Tube).

איור 1 – ביצוע קידוח בשיטת צינור יחיד Single Tube) ) ובשיטת צינור כפול(Dual Tube).

  • דיגום קרקע מהתווך הרווי

לאור הבנה הולכת וגדלה בשנים האחרונות לכך שטיפול במקור זיהום מצריך חקירה משולבת במדיומים שונים (קרקע מי תהום וגז קרקע) ועל מנת להבין טוב יותר את פריסת הזיהום ולייעל את הליך השיקום קיים צורך בכלים ייעודיים לחקירה. כלי מאתגר במיוחד הוא לקיחת דגימת קרקע מהתווך הרווי כדי לקבוע את ריכוזו הספוח של מזהם בקרקע. שתי השיטות הקיימות לדיגום קרקע מהתווך הרווי אינן פשוטות לביצוע. בשיטה הראשונה, "צינור יחיד", הקדח נסגר בתווך הרווי ולא מאפשר הוצאת דוגמה מהעומק הנדרש. בשיטה השנייה, "צינור כפול", בוץ נכנס מתחתית המוטות ומגביל את הדיגום בתווך הרווי לעומק של 1-2 מטר בלבד.

לצורך כך פותחה שיטת דיגום הבוכנה (piston samplers) בה מבוצע דיגום קרקע מהתווך הרווי בעומק הנדרש ללא שימוש בנוזלי קידוח (מים/בנטונייט/פולימר). ראה איור 2. בתוך המוט התחתון מותקן הליינר בו תצא דוגמת הקרקע. הליינר מחובר למוט החיצוני בלבד (בשונה מקידוח רגיל בו הליינר מחובר למוט הפנימי). כך, המוט הפנימי עובר דרך הליינר ובעצם רק מונע כניסת קרקע במהלך הקידוח עד להגעה לעומק הדיגום הרצוי. הקידוח מבוצע בדחיקה ישירה של שני המוטות ביחד עד לעומק הדיגום הרצוי (איור 2 שלב 1). בשלב זה שולפים את המוטות הפנימיים ומוסיפים עוד מוט חיצוני (איור 2 שלבים 2 ו-3), דוחקים את המוט החיצוני בלבד כשבמהלך הדחיקה הליינר מתמלא בקרקע (איור 2 שלב 4), בסיום הדחיקה שולפים את כל המוטות ומתקבלת דוגמת הקרקע בתוך הליינר (איור 2 שלב 5). דיגום זה יכול להתבצע עד לעומק של כ 30 מטר תלוי בחתך הקרקע ומאפשר הוצאת קור באורך של כ 1.5 מטר מתוך התווך הרווי.

איור 2 – ביצוע דיגום קרקע בשיטת הבוכנה (piston samplers).

איור 2 – ביצוע דיגום קרקע בשיטת הבוכנה (piston samplers).

  • דיגום גז קרקע

פוטנציאל חדירת גזי קרקע למבנים עתידיים או קיימים הגדיל משמעותית את המשקל שקיבלה שיטת חקירה זאת על ידי הרשויות ובמיוחד על ידי המשרד להגנת הסביבה. ברב האתרים הנבנים כיום באזור גוש דן מבוצעת חקירת גז קרקע מקדימה. האתגר ביישום שיטות חקירה מסוג זה הוא הצורך לבצע הפרדה בין האוויר האטמוספרי לבין הגז שנמצא בחללי הקרקע לקראת נטילת דוגמה.

בשיטה זו מוחדר לקרקע בדחיקה ישירה דוגם ייעודי שדרכו ניתן לשאוב אוויר מתת הקרקע (איור 3). לאחר הגעה לעומק הדיגום הנדרש מבוצעת משיכה לאחור של מוטות הקידוח כ 15-20 ס"מ ובכך נחשף הדוגם לקרקע, לאחר חשיפת הדוגם ניתן לשאוב גזי קרקע ולבצע דיגום בהתאם לנהלים לדיגום גזי קרקע בשיטה אקטיבית. – ניתן לבצע 50-60 מטר ביום לעומקים של 5-25 מטר

איור 3

איור 3 – ביצוע דיגום גז קרקע בשיטה אקטיבית

  • דיגום חטף למי תהום

בדיגום זה מבוצעת החדרתו של דוגם מים ייעודי עשוי נירוסטה באורך 60 ס"מ. במהלך הקידוח, הדוגם ממוקם בתוך מוט הקידוח התחתון. לאחר הגעה לעומק שממנו נרצה לדגום מים, מוטות הקידוח נמשכים כ- 60 ס"מ כלפי מעלה ובכך נחשפת המסננת למי התהום וניתן להוציא דוגמת מים באמצעות ביילר או משאבה. באיור 4 ניתן לראות שיטות שונות לדיגום חטף ממי התהום. ניתן לבצע דיגומים מעומקים של 5-30 מטר כתלות בחתך הקרקע.

איור 4 – דיגום חטף למי התהום.

איור 4 – דיגום חטף למי התהום.

 

  • התקנת בארות לניטור מי תהום

בשיטה זו מתבצעת התקנת בארות צרות קוטר (בד"כ 3/4" עד 1") לניטור מי תהום, הקידוח מבוצע בדחיקה ישירה כאשר בתחתית המוטות ישנו פקק. לאחר הגעה לעומק הדיגום הרצוי מושחלת בתוך המוטות באר עשויה PVC כאשר החלק המחורץ עטוף בחצץ קווארצי, לאחר הכנסת הבאר המוטות נשלפים והבאר נשארת בקרקע (איור 5).

השיטה מאפשרת קבלת תמונת מצב של מי התהום באתר ברזולוציה גבוהה משמעותית מהשיטה הקונבנציונאלית. ניתן להתקין 4-10 בארות לעומק של 5-25 מטר כתלות בחתך הקרקע.

איור 5 – התקנת בארות ניטור צרות קוטר למי התהום.

איור 5 – התקנת בארות ניטור צרות קוטר למי התהום.

  • הזרקת חומרים לשיקום קרקע ומי תהום

במקומות בהם נדרש ביצוע שיקום קרקע או מים באמצעות הזרקת חומרים לתת הקרקע, מבוצעת החדרה של מוטות קידוח בדחיקה ישירה כך שבתחתית המוט ישנה מסננת באורך 30 ס"מ. לאחר הגעה לעומק הנדרש, המוטות נמשכים כ- 30 ס"מ אחורה ובכך חושפים את המסננת לקרקע. בשלב זה מחברים משאבה למוט העליון ומחדירים את החומר הנדרש בלחץ גבוה, הלחץ הנוצר תלוי בסוג הקרקע, אזור ההשפעה הרצוי להשגה והספיקה הנדרשת להחדרה. בשיטה זו ניתן לבצע הזרקות במרחקים קטנים (מטרים בודדים), בטווח זמן קצר ולחסוך בעלויות ההתקנה של בארות החדרה קבועות. איור 6 מציג 3 שיטות שונות להזרקת החומרים לתת הקרקע.

איור 6 – הזרקת חומרים לתת הקרקע.

איור 6 – הזרקת חומרים לתת הקרקע.

כל הזכויות שמורות, אל.די.די טכנולוגיות מתקדמות בע"מ | תנאי שימוש באתר

עיצוב: VAZA | פיתוח: The Shark Lady