مفهوم النفق
النفق: هو نظام مُعقد ينتج من تفاعل عدد كبير من العمليات داخل المجموعات الفرعية، كما يُعتبر النفق ممر ضيق طويل جداً، قليل العرض مُقارنة مع الطول، كما أنّه مُغلق من جميع الجهات باستثتاء فتحة واحدة في كل من طرفيه، حيث يُعد كل نفق فريد من نوعه بحيث يتطلب أساليب وأدوات خاصه لكل منه، كما يتم بناء النفق ليمتد بين مخرج ومدخل سطح الأرض، وأمّا عن استخداماته فهي مُتعددة تدخل في المواصلات والتعدين وشبكات المياه بالإضافة إلى شبكات الصرف الصحي، كما أنّ عملية بناء وإنشاء النفق عملية خطيرة جداً تؤدي في بعض الأحيان إلى مقتل الأشخاص، لذا يجب أخذ الحيطة والحذر عند القيام بعمليات البناء.
الأمور الواجب مُراعاتها عند بناء النفق
- تقدير مدى وخطورة الصعوبات الجيولوجية التي من الممكن أن يتعرض لها النفق أثناء بنائه.
- تحديد وتقدير تكلفة بناء النفق والمدَّة الزمنية التي يحتاجها لبنائه.
- معرفة المخاطر المُتعلقة في فصل الشتاء كانهيار الثلوج.
- معرفة الظروف البيئية المُحيطة بمكان بناء النفق، خاصة إذا كانت المناطق حضارية للتقليل من الضجيج وتفريغ الهواء المُلوّث.
- عمل منافذ خاصة من أجل عمليات التهوية والإخلاء بالإضافة إلى تقليص مدة بناء النفق.
- الحد من نسبة الانحدار التي لها تأثير على نظام التهوية.
- مُراعاة أمور الصرف الصحي الموجودة تحت الأرض خلال فترة البناء والإنشاء.
- الابتعاد عن التقاطعات الموجودة داخل أو خارج الأنفاق.
- أن لا يتعدى ارتفاع النفق طوله.
- أن تكون التربة طينية للبدء بعمليات الحفر.
- الابتعاد عن المناطق الأكثر عُرضةً للزلازل.
أنواع المواد التي تدخل في بطانة النفق
يتم حفر النفق داخل الأرض، ولحماية سطح النفق يتم دعمه ببطانه هذه البطانة مصنوعة من:
- بطانة الخشب: وهي أرخص المواد التي يتم استخدامها في بطانة السقف وذلك لوجودها وتوافرها في الطبيعة بشكل دائم، لكن عمرها قصير لأنّها أكثر عُرضة للتعفن، كما انّ قدرتها ع التحمل محدودة.
- المعادن: قدرتها على مقاومة الظروف المحيطة بها عالية، وبسبب سهولة تفاعلها مع المياه والغازات تكون أكثر عُرضةً للصدأ، كما أنّها غالية جداً.
- التبطين بالخرسانة المُسلحة: هذه الطريقة الأفضل والأطول عُمراً، لها القدرة على تحمُّل الضغوطات والعوامل الخارجية بشكل كبير، ونظراً لأسعارها المُتدنية يتم استخدامها وتداولها حالياً، حيث يتم استخدام هذا النوع في الأنفاق التي يتم بناؤها على الأراضي الجافة.
المقطع العرضي للنفق
ينبغي الأخذ بعين الاعتبار عدَّة أمور لتحديد مقطع النفق العرضي، من هذه الأمور: تحديد طبيعة صخور الأرض فكلما كان الصخر ليناً وهشّاً كانت الأنفاق أكثر عُرضةً للإنهيار لذا يتم بناء مقطع إهليجي لحلِّ مثل هذه المشكلات، كما يجب تحديد طريقة الحفر والبناء التي من خلالها يتم تحديد شكل المقطع للنفق، ففي السكك الحديدية يأخذ مقطع النفق شكل حذوة الحصان، في حين يكون شكله مستطيل أو نصف دائري في أنفاق المُشاه، أمّا بالنسبة لأنفاق الطرق فتأخذ أشكالاً مُتعددة.
آلة الحفر العميق
يتم بناء النفق وحفره عن طريق آلة لها شفرات دائرية لها القدرة على حفر أنواع التربة المختلفة سواء كانت تربة رملية أو طينية وغيرها، حيث يمكن من خلالها حفر الأنفاق بأقطار مختلفة ومتعددة، كما تتكون الآلة من صحن دائري مُغطى بقواطع فولاذية صلبة وحادة، تعمل على تهميش الصخور بشكل تلقائي، لتدخل هذه الصخور إلى داخل الآلة لتنتقل بعد ذلك للخلف، حيث يتم نقلها عن طريق شاحنات ضخمة خارج النفق.
أطول الأنفاق
يُعد نفق غوتهارد أطول وأضخم أنفاق السكك الحديدية حيث يجتاز جبال الألب، وهو رمز للوحدة الأوروبية، يتكون من نفقين كلٌّ منهما على سكَّة منفصلة، تم بناؤه لتسريع حركات نقل البضائع والرُّكاب، يقع هذا النفق على امتداد الخط الرئيسي للسكك الحديدية، تم من خلاله حفر أنواع عديدة من الصخور الصلبة كالغرانيت أو الصخور الهشّة، حيث ساهم الاتحاد الأوروبي بتمويل جزء من تكلفة بناء هذا النفق العالية.
أنواع الأنفاق
- أنفاق السكك الحديدية: تُقلل هذه الأنفاق من الفترات الزمنية اللازمة لبناء النفق، كما أنّها تزيد فعالية وحركة القطارات.
- أنفاق الطُرق: يتم من خلالها توفير المسالك للسيارات والشاحنات والمركبات، بحيث يتم بناؤها للتخلص من الأدخنة المُنبعثة من عوادم السيارات.
- الأنفاق المائية: تعمل على توفير كميات كبيرة من المياه، بحيث يتم جمع مياه الأمطار الغزيرة أو مياه البالوعات والصرف الصحيّ في مثل هذه الأنفاق، ونظراً لاحتوائها على بِطانة تُصبح المياه قادرة على الجريان.
- أنفاق التعدين: يتم بناؤه عن طريق عمليات التفجير، أو بآلات الحفر الخاصة.
الأنفاق الأرضية
عملية حفر هذا النوع من الأنفاق خطيرة جداً وذلك لأنّها مُعرضة للانهيارات في أيِّ وقت،لذلك يتم دعم سقف هذه الأنفاق باسطوانة فولاذية تُسمى بالدرع الواقي حيث يُترك في مكانه عند إزالة التراب الموجود في داخله، كما انّها تشتمل على الأنفاق التي يتم حفرها بالصلصال أو الرمل أو حتى الحصى.
الأنفاق المغمورة
يتم بناؤها تحت الأجسام المائية، وهذه الطريقة هي الأرخص مقارنة مع بناء الأنفاق الأخرى، حيث يقوم النفق المغمور ببناء خندق عبر قاع النهر، ليتم بعد ذلك حدوث تعويم لأجزاء النفق الفولاذية أو الخرسانية التي تكون أطرافها مقفلة فوق النفق.
الأنفاق الصخرية
يقاوم الصخر عملية حفر النفق بشكل كبير، حيث تتم عملية بناء الأنفاق الصخرية عن طريق تعرُض الصخور للمُتفجرات، بحيث يتم ثقب الصخور من الداخل لعدَّة مرات، ليتم ملؤها بالمواد المُتفجرة، وبعد أن تتفجر هذه الصخور يتم نقل القطع والأدوات والفتات بواسطة عربات مُتخصصة بالنقل.
