أسباب أعطال الأنفاق الخرسانية والعلاجات

ما هي الأنفاق الخرسانية؟

يُعد حفر الأنفاق من خلال الكتل الصخرية الضعيفة والمفصلية كما هو الحال في مشروع مترو أصفهان (تكوين شمشك) مهمة صعبة للمخططين والمصممين والمهندسين والجيولوجيين بسبب كثافتها العالية والسطح النباتي الكثيف والصخور الفقيرة والجيولوجيا المتغيرة للغاية وجود العديد من مناطق القص الصغيرة والكبيرة والتوجهات والأعطال وما إلى ذلك.

بسبب هذه الأسباب، تمت مواجهة مشاكل الأنفاق مثل الضغط على الأرض وتشكيل المداخن وانهيار الوجه والمياه في الاندفاع وما إلى ذلك في الماضي وما زالت قائمة. كما يمكن اعتبار الفشل والمشاكل على أنها تحديات وفرص لتوليد قاعدة معرفية جديدة وبالتالي زيادة الاعتماد على الذات في حفر الأنفاق. وبناءً على ذلك، فإنّ التجربة الحديثة في حفر الأنفاق عبر الصخور الفقيرة، تعاني من ظروف الضغط.

يُعد حفر الأنفاق من أكثر المشاريع تعقيدًا وَتكلفة في الهندسة والبناء. ومع تزايد الطلبات والتركيز على تقليل وقت السفر بين أي مكانين أصبح أولوية، زادت المخاطر والتحديات التي ينطوي عليها بناء الأنفاق. حيث تم تنفيذ مفهوم الأنفاق لأول مرة في عام 1843 عندما تم إنشاء أول نفق تحت الماء لربط الضفة الشمالية والجنوبية لنهر التايمز في لندن.

بعد الكثير من المشقة وسلسلة من الإخفاقات، على الرغم من بناء النفق بنجاح، إلا أنه لا يزال يعتبر فشلًا ماليًا. ومن أجل التعامل مع هذه الإخفاقات، يذهب التخطيط المكثف والمسح إلى مشاريع حفر الأنفاق. لذلك، من المهم فهم أنواع فشل النفق وأسبابه والتدابير العلاجية لمنع فشل النفق.

ما هي أسباب أعطال الأنفاق الخرسانية والعلاجات؟

1- انهيار الأرض بالقرب من بوابة النفق الخرساني:

• سبب انهيار الأرض: يعود سبب انهيار الأرض بالقرب من بوابة النفق إلى التراكم المفرط لضغط مياه المسام، والذي قد يكون بسبب هطول الأمطار الغزيرة.
  
• إجراءات تصحيحية: يجب اتباع تقنية المظلة التي تحافظ على المواد المحيطة بمحيط النفق وتقلل من خطر الانهيار المفاجئ.
  

2- التفاف نظام دعم النفق الخرساني:

• أسباب التفاف نظام دعم النفق الخرساني: بسبب التدفق المستمر للمياه إلى أسفل بوابة النفق، تقل قدرة تحمل التربة الأرضية بالقرب من البوابة، ممّا يتسبب في استقرار البطانة الخرسانية في الأرض وبالتالي يؤدي إلى التفاف ولف نظام دعم النفق.
  
  • اجراءات تصحيحية: الجزء الذي يتعرض لأقصى مستوى من الإجهاد هو مستوى عكس النفق. لذلك، لحماية المقلوب، يجب اتباع نهج منظم في تصميم نظام الصرف.
    

3- تقنيات التفجير غير الصحيحة للأنفاق الخرسانية:

• أسباب التفجير غير المناسب: أثناء بناء نفق في المناطق الجبلية، من الصعب إجراء عملية حفر الأنفاق باستخدام آلات حفر الأنفاق بسبب عامل التكلفة الذي ينطوي عليه نقل آلات حفر الأنفاق وتعزيز نظام النقل الحالي. لذلك، تم اعتماد النهج البديل، أيّ استخدام التفجير لطريقة القطع والغطاء. وإذا لم يتم تصميم التفجير بشكل صحيح، فيمكن أن يؤدي إلى ضغط وانفجار كتلة الصخور، ممّا قد يؤدي في النهاية إلى الانهيار الكامل للنفق.
  
• إجراءات تصحيحية: يجب تصميم نظام التفجير بطريقة تتضمن جميع المعلمات الوظيفية مثل العبء وطول الجذع وتباعد المقاعد والتحكم في الصخور المتطايرة وما إلى ذلك.
  

4- تشكيل التجويف للأنفاق الخرسانية:

• أسباب تكون التجاويف: بعد الانتهاء من عملية التفجير، قد تتولد تجاويف في كتلة الصخور المحيطة. وإذا لم يتم تقييم التجاويف في محاذاة النفق قبل التقدم في كل مسار ، فقد يؤدي ذلك إلى فشل النفق بالقرب من بوابة التقدم، مما قد يؤدي بالتالي إلى زيادة معدل الحوادث.
  
• إجراءات تصحيحية: قبل كل تقدم في قسم النفق، يجب عمل ثقوب ممر، وإذا لوحظ أي تجويف، فيجب ملؤه بملاط البنتونيت.
  

5- وجود مناطق التصدع في الأنفاق الخرسانية:

• أسباب الخطأ ومناطق الكسر: بسبب تقنية التفجير، يتم فك العيوب والكسور، وبالتالي تخلق كتلة الصخور المتحللة قوة قص مفرطة على محيط النفق الحالي، ممّا قد يتسبب في فشل القص وتشققات في البطانة الخرسانية.
  
• إجراءات تصحيحية: أثناء بناء النفق، في حالة وجود أي خلل أو كسور كبيرة، يجب تغيير محاذاة النفق بدلاً من المضي قدمًا بنفس المحاذاة. وإذا لم يكن من الممكن تغيير المحاذاة لأسباب لا يمكن تجنبها ، فيجب مراقبة تباعد الأخطاء باستخدام معدات المراقبة المناسبة. حيث أنه إذا تجاوز الحد المسموح به، فيجب أن يتبعه على الفور التثبيت الكيميائي (الحشو). بالقرب من مناطق الصدع أو الكسر، يجب أن تكون قوة دعم النفق أعلى من السعة العادية.
  

6- انتفاخ التربة أسفل الأنفاق الخرسانية:

• أسباب انتفاخ التربة: بعد بدء خدمة النفق، إذا لوحظ انتفاخ التربة الطينية فوق تاج النفق، فإنّها ستتعرض للضغط الحراري المائي، والذي بدوره يمكن أن يتسبب في زيادة حجم جزيئات التربة، وبالتالي يتسبب في تنفيس في قاعدة سطح الرصيف.
  
• إجراءات تصحيحية: تعتبر البراغي الصخرية أو براغي التثبيت مفيدة جدًا في حالة تورم التربة الطينية لأنها تقلل من التدفق السلبي للمواد على جزيئات التربة، ومن ثم يجب وضعها حول محيط النفق وأيضًا أسفل قاعدة سطح الرصيف.