أنواع مختلفة من نظام العزل المائي للأنفاق

يعتبر العزل المائي أمرًا بالغ الأهمية في تطبيقات الأنفاق العميقة لأن المخاطر عالية جدًا، عادةً ما تتسبب أعمال الصيانة أو الإصلاح في حدوث انقطاع خطير في الخدمة، لذلك يجب القيام بالمهمة بشكل صحيح، ومع ذلك؛ فإن وظيفة العزل المائي الفاشلة ليست فقط مزعجة ولكنها خطيرة. 

بناءاً لحالة التربة والمياه الجوفية فإنه من الضروري حماية الهيكل من تسرب المياه الجوفية واختيار نظام عزل مناسب خاص بالموقع للهيكل، يعد تسرب المياه في الأنفاق أحد أكثر القطاعات تطلبًا وتحديًا في صناعة الأنفاق، تواجه أنظمة العزل المائي متطلبات صارمة للغاية فيما يتعلق بالمتانة والتعرض والاستدامة وظروف الإجهاد، والتي تتطلب طرقًا وتسلسلات بناء مدروسة جيدًا لسهولة التطبيق وإدارة التكلفة الإجمالية، 
فشل العزل المائي السيئ في حماية النفق من التلف الناتج عن الرطوبة ويمكن أن يؤدي إلى الدخول غير المقصود للمياه أو التربة أو المواد الكيميائية، كما أن العزل المائي هو عملية جعل جسم أو هيكل مقاومًا للماء، بحيث يبقى غير متأثر نسبيًا بالمياه أو يقاوم دخول الماء في ظل ظروف محددة.
كما يمكن استخدام هذه العناصر في البيئات الرطبة أو تحت الماء إلى أعماق محددة، حيث من الممكن استخدام عازل المياه، طلاء أو غشاء يوضع على سطح، مثل جدار الأساس؛ لمنع تسرب الماء تحت الضغط، قد تشتمل المواد على الأسفلت أو اللباد أو القطران أو أغشية تركيبية مختلفة.

غالبًا ما تشير مقاومة الماء إلى اختراق الماء في حالته السائلة وربما تحت الضغط، بينما يشير دليل الرطوبة إلى مقاومة الرطوبة، تم الإبلاغ عن تغلغل بخار الماء من خلال مادة أو هيكل كمعدل انتقال بخار الرطوبة (MVTR).

مشكلة دخول مياه النفق:

فيما يتعلق بمتانة الهياكل الجوفية، فإن دخول الماء عادة ما يكون أهم عامل يجب مراعاته، أعدت مجموعة العمل التابعة لاتحاد الأنفاق الدولي (ITA) والمعنية بصيانة وإصلاح الهياكل الجوفية تقريرًا عن الآثار الضارة للمياه على الأنفاق خلال فترة خدمتها، وذلك استنادًا إلى تاريخ الحالات التي تم جمعها من العديد من البلدان، مما يعكس الممارسات العالمية وكذلك البطانات المختلفة طرق.
تم تحديد سبعة عشر نوعًا من العيوب وتم الإشارة إلى تدابير علاجية محددة، بعض العيوب متأصلة في أنواع البطانة المحددة ولكن يمكن القول أن العزل المائي هو سبب معظم المشاكل، حيث ترتبط المشكلة التي زادت في الأنفاق الحضرية بالمياه الجوفية العدوانية كيميائياً. لمثل هذه الحالات.

معايير الاختيار لنظام العزل المائي للأنفاق:

لفهم تطبيقات العزل المائي للأنفاق، فإنه من الضروري معرفة مبادئ العزل المائي تحت الهياكل الأرضية، وبمجرد اختيار معايير التسرب المسموح به، فإنه يجب الانتباه إلى معايير اختيار العزل المائي، وفيما يلي العناصر اللازمة لاختيار نظام العزل المائي المناسب:

• نوع الهيكل.
  
• نوع البناء (ممل، قطع وتغطية، إلخ.)
  
• عمق دفن الهيكل (أدنى ارتفاع للهيكل).
  
• أقصى ارتفاع للمياه الجوفية (بعد البناء).
  
• الظروف البيئية في الموقع (بما في ذلك درجة الحموضة والهيدروكربونات والمواد الكيميائية).
  
• سهولة التركيب.
  
• سجل حافل (نجاحات وإخفاقات النظام).
  
• تكلفة البناء.
  
• صيانة طويلة المدى.

من الضروري أن نتذكر أنه يجب اختيار نظام العزل المائي والتخطيط له من أجل تمثيل الحل الأمثل فيما يتعلق بالمتطلبات المحددة المتعلقة بالاستخدام المقصود من ناحية والإمكانيات المقبولة تقنيًا واقتصاديًا من ناحية أخرى.
إن المعايير الرئيسية لاختيار هذا النظام هي مفهوم الهيدرولوجيا، على سبيل المثال، المنطقة الحساسة بيئيًا، منسوب المياه الدائم، درجة ضيق المياه المطلوبة، مفهوم التصريف أو غير المجفف، ارتفاع ضغط المياه، والتأثيرات والظروف أثناء البناء والحرائق والتصنيع ومعايير السلامة أثناء البناء ونوع المواد الكيميائية في المياه الجوفية وتركيزاتها وتأثيراتها المحتملة على المواد المختارة بالإضافة إلى ذلك أنواع مختلفة من نظام العزل المائي للأنفاق.

أنواع مختلفة من نظام العزل المائي للأنفاق:

هناك العديد من أنظمة العزل المتاحة، وفيما يلي أهمها:

نظام العزل السائل:

تتمتع الأنظمة السائلة بأطول سجل حافل وتتألف عمومًا من المطاط الساخن والقطران والبوليمرات ومستحلبات الإسفلت، يتم تطبيق هذه الأنظمة على الساخن وتتطلب غلايات تعمل بالكهرباء أو البروبان لرفع درجة حرارة المادة إلى حوالي 100 درجة، تتطلب ضرورة وجود غلاية قوة عاملة إضافية ويتم وضع المواد يدويًا وذلك باستخدام ممسحة.

نظام عزل الألواح:

أنظمة الألواح هي تلك الأنظمة التي تستخدم البنتونايت المنتفخ المغلف إما في لفافة قماشية أو كرتون، يجب أن ينتفخ البنتونيت لإنشاء حاجز مضاد للماء فعال، يحدث هذا التورم بشكل عام في غضون 4 ساعات من ملامسة الماء، يتطلب هذا النظام وضع اللوح في “الجاف” وربطه بالخرسانة، يجب أن تكون مواقع المرفقات مغطاة لإغلاق الاختراقات في اللوحة. 

نظام العزل الغشائي:

يتم تطبيق أنظمة عزل الغشاء على الأسطح الرأسية أو الأفقية، تتكون أنظمة الأغشية من غشاء ودورة حماية ووسيط تصريف وطبقة من قماش المرشح، عندما لا يحتوي سطح الخرسانة على نسيج موحد، ستتطلب بعض مواد الغشاء  طبقة تقشير تستخدم لملء الثقوب أو الفراغات، تضمن طبقة التقشير هذه أن يكون للغشاء سطح موحد للربط الكامل.

نظام العزل المائي لأغشية الألواح:

تتوفر أنظمة أغشية الألواح في المطاط والنيوبرين والبولي يوريثين عالي الكثافة (HDPE) ومجموعات من المطاط و HDPE، يتم توفيرها على شكل لفات يبلغ عرضها حوالي 2-3 متر ويتم لصقها ذاتيًا، أثناء التطبيق، يتم وضع الأسطوانة مقلوبة وإزالة الدعم، توضع الصفيحة على الخرسانة مع مادة لاصقة تلامس الخرسانة وتضغط في مكانها.
كما يمكن استخدام الألواح إما كعزل مائي للجانب الأعلى ضد دعامات الصفائح أو نظام دعم مؤقت أو يمكن تطبيقها بعد المعالجة الجزئية للخرسانة، الجانب الأعلى لا يتطلب لوحة حماية، ومع ذلك؛ يتطلب التثبيت العادي استخدام لوحة حماية.

نظام العزل المائي من الإيبوكسي:

تم تطوير أنظمة بطانة الإيبوكسي لأول مرة للاستخدام على أسطح الجسور تحت صابورة السكك الحديدية، وهي عبارة عن نظامين مكونين ويتم إنتاجهما بشكل عام في صيغتين: واحدة للأسطح الأفقية والأخرى للأسطح الرأسية، الفرق هو أن المادة الرأسية غير متدلية لتلتصق بشكل أفضل بالأسطح الرأسية، حيث أن التركيبات غير قابلة للتبديل بسبب الحاجة إلى عدم ارتخاء الأسطح الرأسية لتطوير السماكة المطلوبة، يتم إجراء التثبيت النموذجي لأنظمة الإيبوكسي عن طريق رش الإيبوكسي.

نظام غشاء العزل المائي بالرش:

غشاء العزل المائي بالرش هو نظام جديد في الأنفاق ببطانات ذات غلاف واحد، يتم تحليل شروط تطبيق هذا النظام من حيث التشوه وحالة السطح للطبقة الأولى من قشرة الخرسانة المرشوشة، ودخول الماء وضغط الماء خلف غشاء العزل المائي، حيث يمكن لهذه الطريقة أن ترتبط بالبطانات الأولية والثانوية.
كما يوفر هذا فوائد الصيانة والإصلاح من خلال منع حركة المياه إما خلف الغشاء أو أمامه في حالة اختراقه، إن تطبيق الغشاء بسيط للغاية ويمكن تنفيذه بواسطة آلة الخرسانة المرشوشة الجافة، لنقل المسحوق بتيار رفيع إلى الفوهة، يلزم وجود هواء مضغوط، يجب أن يُظهر الماء المضاف في الفوهة ضغطًا ثابتًا لا يقل عن 2 بار، يتم تغذية المنتج في قادوس آلة الخلط الجاف، من خلال الخرطوم إلى الفوهة، حيث يضاف الماء.

 يمكن التعامل مع الفوهة يدويًا بسهولة بواسطة رجل واحد مع مساعد وسعة تطبيق تزيد عن 50 م 2 / ساعة أمر طبيعي تمامًا.

نظام العزل الأسمنتي:

أنظمة العزل الأسمنتية عبارة عن مزيج من البوليمرات المشتركة والأسمنت البورتلاندي، تستخدم هذه المواد البوليمرات المشتركة؛ لتقليل حجم مسام الخرسانة لمنع مرور جزيء الماء عبر الطلاء مع السماح بمرور بخار الماء، تستخدم هذه الطلاءات بشكل عام على الجانب السلبي (الجانب الداخلي) من الهيكل في مشاريع إعادة التأهيل حيث لا يمكن الوصول إلى السطح الخارجي للخرسانة، ومع ذلك، فقد تم استخدامه على الأسطح الخارجية للأنفاق بنجاح.

نظام العزل الهجين:

تجمع أغشية العزل المائي الهجينة ذات المستوى الأدنى بين تقنية حاجز البوليمر النشط مع تقنية المنتجات التقليدية الرابطة السلبية في محاولة لمواجهة اتجاهات الفشل، من خلال دمج مواد حاجزة متعددة في غشاء واحد مانع لتسرب المياه، حيث تعوض أغشية البوليمر الهجين الجديدة النشطة عن أوجه القصور في المواد التقليدية فيما يتعلق بالصنعة والاعتماد على التركيب المثالي لمنع الفشل.
ومن خلال التعرف على أنماط الفشل في الأغشية التقليدية، يتم تصميم منتجات نشطة جديدة لمنع الفشل من خلال الجمع بين طبقات المواد المختلفة التي تزيد من أوضاع الفشل التي يجب أن تحدث في موقع معين حتى يحدث دخول المياه.

يعتبر العزل المائي أمرًا بالغ الأهمية في تطبيقات الأنفاق العميقة لأن المخاطر عالية جدًا، عادةً ما تتسبب أعمال الصيانة أو الإصلاح في حدوث انقطاع خطير في الخدمة، لذلك يجب القيام بالمهمة بشكل صحيح، ومع ذلك؛ فإن وظيفة العزل المائي الفاشلة ليست فقط مزعجة ولكنها خطيرة. 

تتطلب فترة الخدمة الطويلة لإنشاءات الأنفاق متانة جميع المكونات، يلعب جزء كبير في هذا السياق طبقة العزل المائي والمكونات المختلفة، خاصة تلك التي من المفترض أن تمتزج معًا، مثل أقراص PVC وأشرطة الماء والشفاه ، إلخ، عمل كل مكون، تعتبر هذه التدابير جنبًا إلى جنب مع خبرة اختيار الشركة المصنعة ضرورية لعزل الأنفاق المائي.