كيفية إنشاء الأنفاق

15
ﻛﯿﻔﯿﺔ إﻧﺸﺎء اﻷﻧﻔﺎقﺪة ﻓﻲ ف ﯾﻤﺘﺪ ﺧﻼل اﻷرض أو اﻟﺤﺠﺎرة وإن ﺑﻨﺎء اﻟﻨﻔﻖ أﺣﺪ أﻛﺜﺮ اﻟﺘﺤﺪﯾﺎت اﻟﻤﻌﻘ إن اﻟﻨﻔﻖ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ أﻧﺒﻮب ﻣﺠﻮ ﺣﻘﻞ اﻟﮭﻨﺪﺳﺔ اﻟﻤﺪﻧﯿﺔ وﺗﻌﺘﺒﺮ اﻟﻌﺪﯾﺪ ﻣﻦ اﻷﻧﻔﺎق ﺗﺤﻒ ﺗﻘﻨﯿﺔ وأﻛﺜﺮ اﻟﺤﻜﻮﻣﺎت ﺗﻌﻄﻲ ﻣﮭﻨﺪﺳﻲ اﻷﻧﻔﺎق ﺷﺮف اﻷﺑﻄﺎل وھﺬا ﺑﺎﻟﻄﺒﻊ ﻻ ﯾﻌﻨﻲ ﺑﺄن ﺑﻌﺾ ﻣﺸ ﺎرﯾﻊ ﺣﻔﺮ اﻷﻧﻔﺎق ﻟﻢ ﺗﺼﺎدف ﻋﻘﺒﺎت رﺋﯿﺴﯿﺔ ﻓﻔﻲ ﻣﺸﺮوع ﻧﻔﻖ ﺷﺮﯾﺎن اﻟﻤﻮاﺻﻼت اﻟﻤﺮﻛﺰي) Big Dig ( ﻓﻲ ﺑﻮﺳﻄﻦ ـ ﻣﺎﺳﻮﺷﻮﺳﺘﺲ أﺻﯿﺐ ﺑﺘﺨﻄﯿﺎت اﻟﻜﻠﻔﺔ اﻟﮭﺎﺋﻠﺔ وﺑﺎدﻋﺎءات اﻟﻔﺴﺎدى إﻟﻰ ﻣﺼﯿﺒﺔ وﻟﻜﻦ ھﺬه اﻟﺘﺤﺪﯾﺎت ﻟﻢ ﺗﻮﻗﻒ اﻟﻤﮭﻨﺪﺳﯿﻦ ﻣﻦ اﻟﺤﻠﻢ ﺑﺄﻓﻜﺎر أﻛﺒﺮ واﻧﮭﯿﺎر ﺟﺰﺋﻲ ﻟﻠﺴﻘﻒ اﻟﺬي أد وأﺟﺮأ ﻣ ﺜﻞ ﺑﻨﺎء اﻟﻨﻔﻖ ﻋﺒﺮ اﻷﻃﻠﺴﻲ ﻟﻠﺮﺑﻂ ﺑﯿﻦ ﻧﯿﻮﯾﻮرك وﻟﻨﺪن. اﻟﻤﺜﺎﻟﻲ ﻟﺴﻜﻚ اﻟﺤﺪﯾﺪ واﻟﻄﺮق واﻟﻤﺮاﻓﻖ اﻟﻌﺎﻣ ﺳﻨﺴﺘﻜﺸﻒ ﻓﻲ ھﺬه اﻟﻤﻘﺎﻟﺔ ﻣﺎ اﻟﺬي ﯾﺠﻌﻞ ﻣﻦ اﻷﻧﻔﺎق اﻟﺤﻞ ﻣﺸﺮوع واﻻﺗﺼﺎﻻت وﺳﻨﺮى ﻣﯿﺰات اﻷﻧﻔﺎق وﻛﻢ ﻧﻔﻖ ﺑﻨﻲ ﺣﺘﻰ اﻵن وﺳﻨﺴﺘﻌﺮض أﯾﻀﺎ) Big Dig ( ﺑﺎﻟﺘﻔﺼﯿﻞ ﻟﻤﻌﺮﻓﺔ اﻟﺘﺤﺪﯾﺎت ﻣﺴﺘﻘﺒﻞ ھﺬه اﻷﻧﻔﺎق واﻟﻔﺮص اﻟﻤﺘﻌﻠﻘﺔ ﺑﺒﻨﺎء اﻷﻧﻔﺎق وﺳﻨﺮى أﺧﯿﺮا. ﻧﻔﻖ ﻏﻮﺗﺜﺎرد اﻷﺳﺎﺳﻲ ـ ﻧﻔﻖ ﺳﻜﺔ ﺣﺪﯾﺪ ﻗﯿﺪ اﻹﻧﺸﺎء ﻓﻲ ﺳﻮﯾﺴﺮا أﺳﺎﺳﯿﺎت اﻟﻨﻔﻖ إن اﻟﻨﻔﻖ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ ﻣﻤﺮ أﻓﻘﻲ ﯾﻘﻊ ﻓﻲ ﻣﻜﺎن ﻣﺎ ﺗﺤﺖ اﻷرض وإن اﻟﺘﺂﻛﻞ وﻗﻮات ﻃﺒﯿﻌﯿﺔ أﺧﺮى ﯾﻤﻜﻦ أن ﺗﺸﻜﻞ وﻟﻜﻦ ﺳﻨﺘﺤﺪث ﻓﻲ ھﺬه اﻟﻤﻘﺎﻟﺔ ﻋﻦ أﻧﻔﺎق ﻣﻦ ﺻﻨﻊ اﻹﻧﺴﺎن، أﻧﻔﺎق ﻣﺼﻨﻮﻋﺔ ﺑﻌﻤﻠﯿﺔ اﻟﺤﻔﺮ اﻷﻧﻔﺎق أﯾﻀﺎ. ھﻨﺎك اﻟﻌﺪﯾﺪ ﻣﻦ اﻟﻄﺮق اﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ ﻟﺤﻔﺮ اﻟﻨﻔﻖ ﯾﺘﻀﻤﻦ ذﻟﻚ اﻟﻌﻤﻞ اﻟﯿﺪوي واﻟﻤﺘﻔﺠﺮات واﻟﺘﺪﻓﺌﺔ واﻟﺘﺒﺮﯾﺪ اﻟﺴﺮﯾﻊ وآﻻت ﺣﻔ ﺮ اﻷﻧﻔﺎق أو ﯾﻤﻜﻦ أن ﯾﻜﻮن ﻋﻦ ﻃﺮﯾﻖ ﻣﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﻦ ھﺬه اﻟﻄﺮق. ﻓﺎﻷﻋﻤﺪة ﻋﻠﻰ ﺳﺒﯿﻞ اﻟﻤﺜﺎل ﺐ ﺣﻔﺮ ﻣﺸﺎﺑﮫ ﻟﺤﻔﺮ اﻟﻨﻔﻖ وﻟﻜﻨﮭﺎ ﻓﻲ اﻟﺤﻘﯿﻘﺔ ﻟﯿﺴﺖ أﻧﻔﺎﻗﺎ إن ﺑﻌﺾ اﻷﺑﻨﯿﺔ ﻗﺪ ﺗﺘﻄﻠ

description

كيفية إنشاء الأنفاق

Transcript of كيفية إنشاء الأنفاق

Page 1: كيفية إنشاء الأنفاق

كیفیة إنشاء األنفاق

إن النفق عبارة عن أنبوب مجّوف یمتد خالل األرض أو الحجارة وإن بناء النفق أحد أكثر التحدیات المعّقدة في

حقل الھندسة المدنیة وتعتبر العدید من األنفاق تحف تقنیة وأكثر الحكومات تعطي مھندسي األنفاق شرف

اریع حفر األنفاق لم تصادف عقبات رئیسیة ففي مشروع نفق شریان األبطال وھذا بالطبع ال یعني بأن بعض مش

في بوسطن ـ ماسوشوستس أصیب بتخطیات الكلفة الھائلة وبادعاءات الفساد ) Big Dig(المواصالت المركزي

وانھیار جزئي للسقف الذي أّدى إلى مصیبة ولكن ھذه التحدیات لم توقف المھندسین من الحلم بأفكار أكبر

.ثل بناء النفق عبر األطلسي للربط بین نیویورك ولندنوأجرأ م

سنستكشف في ھذه المقالة ما الذي یجعل من األنفاق الحّل المثالي لسكك الحدید والطرق والمرافق العاّمة

بالتفصیل ) Big Dig(واالتصاالت وسنرى میزات األنفاق وكم نفق بني حتى اآلن وسنستعرض أیضًا مشروع

.والفرص المتعلقة ببناء األنفاق وسنرى أخیرًا مستقبل ھذه األنفاقلمعرفة التحدیات

نفق غوتثارد األساسي ـ نفق سكة حدید قید اإلنشاء في سویسرا

أساسیات النفق

ما تحت األرض وإن التآكل وقوات طبیعیة أخرى یمكن أن تشكل إن النفق عبارة عن ممر أفقي یقع في مكان

.األنفاق أیضًا ولكن سنتحدث في ھذه المقالة عن أنفاق من صنع اإلنسان، أنفاق مصنوعة بعملیة الحفر

ھناك العدید من الطرق المختلفة لحفر النفق یتضمن ذلك العمل الیدوي والمتفجرات والتدفئة والتبرید السریع

.ر األنفاق أو یمكن أن یكون عن طریق مجموعة من ھذه الطرقوآالت حف

إن بعض األبنیة قد تتطّلب حفر مشابھ لحفر النفق ولكنھا في الحقیقة لیست أنفاقًا فاألعمدة على سبیل المثال

Page 2: كيفية إنشاء الأنفاق

.تتطلب حفر یدوي في أغلب األحیان أو حفر باألجھزة البسیطة وھي عمودیة وقصیرة على خالف األنفاق

البیاني قي األسفل یبین العالقة بین المنشآت التي تقع تحت األرض في نفق جبل مثالي، إّن الھندسة إن الرسم

األساسیة للنفق ھي قوس مستمر ألن األنفاق یجب أن تقاوم الضغط الكبیر من كّل الجوانب والقوس ھو الشكل

.المثالي لألنفاق

تتم ھندسة النفق مثل ھندسة الجسر أي یجب أن تتعلق بمنطقة الفیزیاء المعروفة بعلم توازن القوى إذ یقوم علم

:توازن القوى بوصف كیفیة قیام القوات التالیة بالتفاعل إلحداث الموازنة في األبنیة مثل األنفاق والجسور

.أو سحب الموادالشد الذي یقوم بتوسیع "

.الضغط الذي یقوم بتقصیر أو ضغط المواد"

.القص الذي یتسّبب بانزالق أجزاء المواد وبمرورھا باّتجاھات معاكسة لبعضھا البعض"

.االلتواء الذي یتسبب بانحناء المواد"

.وإن على النفق أن یقاوم ھذه القوات بمواد قویة مثل الفوالذ والحدید واإلسمنت

Page 3: كيفية إنشاء الأنفاق

ولكي تبقى األنفاق ساكنًة یجب أن تكون قادرة على مقاومة األحمال التي وضعت علیھا ویشیر الحمل المیت إلى

.نفقوزن التركیب بنفسھ بینما الحمل الحّي یشیر إلى وزن العربات والناس الذین یتحّركون خالل ال

ـ أنواع األنفاق

أنفاق التعدین وأنفاق األعمال العامة وأنفاق النقل، وسنرى باختصار في كّل : ھناك ثالثة أصناف رئیسیة لألنفاق

.نوع من ھذه األنواع

ـ أنفاق التعدین

ق أماكن تواجد تستخدم أنفاق التعدین أثناء استخراج معادن الخام وتمّكن العّمال أو األجھزة من الدخول إلى عم

المعادن داخل األرض وإن ھذه األنفاق أدت إلى استخدام التقنیات المماثلة كاألنواع األخرى من األنفاق ولكّن

.كلفتھا في البناء أقل، وعلى أي حال إن أنفاق التعدین لیست أمینة كاألنفاق المصممة من أجل االستخدام الدائم

Page 4: كيفية إنشاء الأنفاق

عامل في منجم الفحم یقف وراء عربة في نفق المنجم

الحظ جوانب النفق التي تمت تقویتھا بالخشب

ـ أنفاق األعمال العامة

سبق تنقل أنفاق األعمال العامة المیاه أو خطوط الغاز أو میاه المجاري عبر مسافات طویلة وكانت األنفاق األ

تستخدم لنقل الماء إلى المناطق المأھولة بالسكان بشّدة ومیاه المجاري بعیدًا عنھا وقد استخدم المھندسون

الرومان شبكة شاملة من األنفاق للمساعدة على حمل الماء من الجبل إلى المدن والقرى وكانت ھذه األنفاق جزء

سرًا منحدرًا كاألبنیة المدعومة بسلسلة من األقواس من أنظمة القناة التي تشمل أیضًا غرفًا تحت األرض وج

ملیون غالون من الماء یومیًا من الجبل إلى مدینة ٨٥ بعد المیالد قامت تسع قنوات تقریبًا بحمل ٩٧وفي عام

.روما

Page 5: كيفية إنشاء الأنفاق

ن بركة سلیمان إلى القدسقناة رومانیة تمتد م

ـ أنفاق النقل

قبل تواجد القطارات والسیارات، كان ھناك قنوات لممرات مائیة اصطناعیة استخدمت للسفر أو للشحن أو للري

كسكك الحدید والطرق الیوم وتمتد ھذه القنوات عادة فوق سطح األرض وقد ألھم بناء القناة ببعض من أنفاق

.العالم األسبق

ة التي تقع تحت األرض تقع في مقاطعة النكاشیر وفي مانشستر ـ إنجلترا وقد تم بناؤھا من منتصف حتى القنا

. وتتضّمن أمیال من األنفاق إلسكان القنوات تحت األرض١٧٠٠أواخر القرن

١٨٥٠ وعام ١٨٣٦الذي بني في غرب فرجینیا بین عام ) Paw Paw(إحدى أنفاق أمریكا األولى كان نفق

قدمًا فھي ما ٣،١١٨بطول ) Paw Paw(من قناة تشیسبیك وأوھایو وبالرغم من أن القناة لن تمر عبر كجزء

.زالت أحد أطول أنفاق القنواة في الوالیات المّتحدة

نیوجیرسيالمرور في نفق ھولندا من مانھاتن إلى

وفي القرن العشرون استبدلت القنوات بالقطارات والسیارات كشكل أساسي للنقل مما أدى إلى بناء أنفاق أطول

وكان من أحد أوائل طرق األنفاق وما زال أحد أعظم مشاریع الھندسة ١٩٢٧وأكبر وأكمل نفق ھولندا في عام

عربة یومیًا تقریبًا ١٠٠،٠٠٠ء ویقوم النفق على حمل في العالم وقد سمي باسم المھندس الذي أشرف على البنا

.بین مدینة نیویورك ونیوجیرسي

تصمیم النفق

Page 6: كيفية إنشاء الأنفاق

إن كّل نفق تقریبًا ھو حل لتحدي أو لمشكلة معّینة في العدید من الحاالت وإن ھذا التحدي ھو عقبة على طریق

أو على سكة حدید ویقوم النفق بتجاوزھا فربما تكون

سام مائیة أو جبال أو طرق نقل أخرى، وكان التحدي في نفق ھولندا نظام عّبارة ملغي بقي ینقل ھذه العقبة أج

عربة یومیًا عبر نھر ھدسون وكان الحل لمسؤولي مدینة نیویورك واضحًا وھو بناء نفق ٢٠،٠٠٠أكثر من

ن إلنشاء النفق تأثیر للسیارات تحت النھر وترك المسافرین یوصلون أنفسھم من نیوجیرسي إلى المدینة، وكا

. دقائق فقط٨ عربة بالعبور بوقت سفر متوسط یبلغ ٥١،٦٩٤فوري ففي یوم االفتتاح لوحده قامت

في الیابان ألن العّبارات تعبر ) سیكان(تعرض األنفاق أحیانًا حًال أكثر أمانًا من األبنیة األخرى فقد تم بناء نفق

وال جویة في أغلب األحیان وبعد أن أغرق اإلعصار خمس وھي تصادف میاه خطرة وأح) تسوغارو(مضیق

قامت الحكومة الیابانیة بوضع تشكیلة من الحلول حیث قّرروا بأّن سالمة أي جسر ١٩٥٤عّبارات في عام

قدم ٨٠٠یجب أن تكون كافیة لمقاومة الحاالت الشدیدة وقد تم أخیرًا اقتراح نفق لسكة حدید یمتد تقریبًا بطول

.١٩٨٨رسمیًا في عام ) سیكان(لبحر وفتح نفق تحت سطح ا

تعتمد كیفیة بناء النفق بشّدة على المواد التي تساھم في بنائھ وإن حفر النفق خالل أرض ناعمة على سبیل المثال

تتطّلب تقنیات مختلفة جدًا عن حفر نفق خالل الصخر الصلب أو الصخرة الناعمة مثل الطین الصفحي أو

ر الرملي وإن حفر نفق تحت الماء یشكل تحّدیًا أكبر في كّل البیئات ولھذا السبب إن التخطیط الطباشیر أو الحج

مھم جدًا من أجل مشروع نفق ناجح إذ یقوم المھندسون بإجراء تحلیل جیولوجي شامل لتقریر نوع الماّدة التي

بعین االعتبار العدید من العوامل، سیحفرون النفق خاللھا ویقّیمون األخطار النسبیة للمواقع المختلفة ویأخذون

:وإن بعض العوامل األكثر أھمیة تتضّمن

.ـ أنواع الصخرة والتربة

.ـ الطبقات والمناطق الضعیفة یتضمن ذلك مناطق القّص والشقوق

. ـ المیاه الجوفّیة یتضمن ذلك نمط التدفق والضغط

.ـ أخطار خاّصة كالحرارة والغاز وخطوط الشق

حد سیعبر في أغلب األحیان بأكثر من نوع واحد من المواد أو سیواجھ أخطار متعّددة ولھذا یسمح إن النفق الوا

التخطیط الجید للمھندسین بالتصمیم من أجل ھذه االختالفات منذ البدایة وھذا یقلل التأخیرات الغیر متوّقعة التي

ي سیعبر بھا النفق ویقومون بخطة تنقیب تحدث في منتصف المشروع وعندما یقوم المھندسون بتحّلیل المواد الت

.عاّمة یمكن وقتھا بدء البناء

األرض الناعمة والصخر الصلب : بناء النفق

یستعمل العّمال تقنیتان أساسیتان عمومًا لتقدیم النفق ففي الطریقة ذات الوجھ الكامل یقوم العمال بحفر كامل قطر

دًا لألنفاق التي تعبر أرضًا قاسیة أو ألنفاق األبنیة األصغر وإّن النفق في الوقت نفسھ وھذه الطریقة مناسبة ج

التقنیة الثانیة مبینة في الرسم البیاني اآلتي، ففي ھذه التقنیة یقوم العّمال بحفر نفق أصغر معروف بالرأس

وإن ھذه وعندما تتقدم قمة الرأس بعض الشيء إلى الصخرة، یبدأ العّمال بالحفر فورًا تحت أرضیة قمة الرأس

.العملیة تمكن المھندسین من استخدامھا لقیاس استقرار الصخرة قبل التقّدم بالمشروع لألمام

Page 7: كيفية إنشاء الأنفاق

خالل الجبال أو تحت الحظ بأن الرسم البیاني یبین حفر یجري من كال الجانبین وإن األنفاق التي یتم حفرھا

الماء یتم العمل بھا عادة من النھایتین المعاكستین للمرور وفي األنفاق الطویلة قد تحفر األعمدة العمودیة على

.مراحل من أجل التنقیب في أكثر من نقطتان

خر األرض الناعمة ـ الص: سنرى اآلن بشكل أوضح كیفیة حفر األنفاق في كّل من البیئات األساسیة األربع

.الصلب ـ الصخرة الناعمة ـ تحت الماء

ـ األرض الناعمة

یحفر العّمال أنفاق األرض الناعمة خالل الطین أو الغرین أو الرمل أو الحصى ففي ھذا النوع من األنفاق كم

من الوقت ستثبت األرض لوحدھا بسالمة عند الحفر؟ ألن لھذا األمر أھمیة عظمى فالوقت الذي ستقف فیھ

لوحدھا عند حفر النفق في األرض الناعمة قصیر عمومًا وھناك تھدید دائم باإلنھیارات ولمنع حدوث األرض

ھذا األمر یستخدم المھندسون جھاز خاّص یدعى الحاجز الواقي وھو عبارة عن إسطوانة حدیدیة أو فوالذیة

ة أثناء إزالة الحطام وتركیب دفعت إلى التربة الناعمة تقوم بحفر فتحة مستدیرة جدًا وتدعم األرض المحیط

بطانة دائمة مصنوعة من الحدید الصلب أو من اإلسمنت المسبق الصنع وعندما یكمل العّمال القسم الذي یعملون

.بھ تقوم الرافعات بدفع الحاجز الواقي إلى األمام من أجل تكریر العملیة

وذلك لحفر نفق ١٨٢٥ لألنفاق في عام قام المھندس الفرنسي مارك برونیل باختراع الحاجز الواقي األول

ھیكل مرتبطین ببعضھم ومحمیین في القمة وعلى ١٢التایمز في لندن ـ إنجلترا وقد شمل حاجز برونیل

الجوانب بصفائح ثقیلة وقام بتقسیم كّل ھیكل إلى ثالثة أماكن للعمل أو خالیا یمكن العمال أن یعملوا فیھا بسالمة

و ألواح مقاومة بفصل كّل خلیة في واجھة النفق ویقوم الحفار بإزالة لوح المقاومة ویقوم حائط أخشاب قصیر أ

والحفر من ثالثة إلى أربع بوصات في الطین واستبدال اللوح وعندما ینتھي جمیع الحفارین في جمیع الخالیا

.ماممن ھذه العملیة في القسم الواحد تقوم روافع لولبیة قوّیة بدفع الحاجز الواقي إلى األ

Page 8: كيفية إنشاء الأنفاق

قام بیتر بارلو وجیمس ھنري بإجراء تحسینات على تصمیم برونیل وذلك ببناء درع دائري ١٨٧٤وفي عام

تایمز من أجل صف مع قطع حدیدیة وقد استخدموا الدرع ذو التصمیم الحدیث وذلك لحفر نفق ثاني تحت ال

كان الدرع یستخدم في المساعدة على حفر نفق القطارات في لندن وھو النفق ١٨٧٤المرور العادي وفي عام

خل النفق فعندما األول في العالم، قام غریثیرد بعدھا بتعدیل تصمیم الدرع أكثر بإضافة ضغط ھواء مضغوط دا

یتجاوز ضغط الھواء داخل النفق ضغط الماء في الخارج سیبقى الماء خارجًا وقام مھندسون في نیویورك

.وبوسطن وبودابست وباریس بتبني درع غریثیرد لبناء أنفاقھم الخاصة

ـ الصخور الصلبة

لوضع ) جمبو( العمال سقالة مسّماة إن حفر نفق في الصخر الصلب یتضّمن تفجیرًا بشكل دائم تقریبًا ویستخدم

بإنشاء ) جمبو(إلى واجھة النفق وتقوم المثاقب المركبة على الـ ) جمبو(المتفجرات بسرعة وبسالمة ینتقل الـ

عّدة فتحات في الصخرة ویتراوح عمق الفتحات اعتمادًا على نوع الصخرة لكن الفتحة المثالیة یساوي عمقھا

ضعة بوصات فقط ویقوم بعدھا العّمال بحشر متفجرات في الفتحات وتفجیر النفق أقدام تقریبًا وقطرھا ب١٠

وبعد أن تخرج األدخنة الضارة التي خلفھا االنفجار یستطیع العّمال أن یدخلوا ویبدؤوا بتنظیف النفق من الحطام

النار بدیل جید من أجل باستعمال العربات ثّم تكرر ھذه العملیة التي تجعل النفق یتقدم ببطء خالل الصخرة، وإن

التفجیر ففي ھذه التقنیة یسخن حائط النفق بالنار وبعد ذلك یبّرد بالماء ویتسّبب بالتالي التوّسع واالنكماش السریع

الناتج عن تغییر درجة الحرارة المفاجئ بانكسار قطع كبیرة من الصخرة وقد أنشأت إحدى أنفاق مجاري روما

.یةالقدیمة باستخدام ھذه التقن

صخرة ناعمة وتحت الماء : ـ بناء نفق خالل

Page 9: كيفية إنشاء الأنفاق

رأس الحفر یبین قرص القواطع

إن حفر نفق داخل الصخر الناعم ونفق تحت األرض یحتاج لطرق مختلفة فإن السیطرة على التفجیر في

القوي مثل الطین الصفحي أو حجر الكلس صعب جدًا فیستخدم المھندسین بدًال من ذلك آالت الصخر الناعم

)TBMs ( لحفر األنفاق أو حفارات األنفاق من أجل إنشاء النفق وإن الـTBMs أجھزة ذات قطع ھائلة تبلغ

اطع القرص وھي كلفتھا مالیین الدوالرات مع صحن دائري على أحد نھایاتھ وإّن الصحن الدائري مغطى بقو

عبارة عن إزمیل على ھیئة أسنان جارحة أو أقراص فوالذیة أو مجموع من االثنان فبینما یدور الصحن

الدائري ببطء تقوم قواطع القرص بالقطع داخل الصخرة وتدخل المخلفات خالل الفراغات في الرأس القاطع

المخلفات إلى خلف اآللة وثبتت اسطوانات ھیدرولیكیة ومنھا إلى النظام الناقل ویقوم بالتالي النظام الناقل بحمل

. مما یؤدي إلى دفعھا بضعة أقدام إلى األمامTBMبالعمود الفقري للـ

بإنشاء األنفاق فقط إنما تقوم بتزوید دعم للنفق أیضًا ففي أثناء حفر اآللة یقوم مثقبان فقط وراء TBMsال تقوم

ال بضخ الجص إلى الفتحات ویربطون مزالیج إلبقاء كّل شيء في مكانھ القواطع باختراق الصخرة ثم یقوم العّم

.حتى یتم تركیب البطانة الدائمة

Page 10: كيفية إنشاء الأنفاق

في بناء مخزن جبل یاكاTBMاستخدم نظام

مؤسسة تخزین الطاقة لفرع الوالیات المتحدة

ـ تحت الماء

بنیت األنفاق عبر قیعان األنھار و قیعان الخلجان وأجسام مائیة أخرى باستخدام طریقة القطع والتغطیة التي

تتضّمن غمر أنبوب في خندق وتغطیتھ بمواد إلبقاء األنبوب في مكانھ یبدأ البناء بإزالة الوحل من قاع الخندق

م طویل ألنبوب مجّھز مسبقًا مصنوع من الفوالذ أو من اإلسمنت في قاع النھر أو قاع المحیط یوضع بعدھا قس

ومحكم اإلغالق إلبقاء الماء خارجًا في الموقع ویغرق في الخندق المحّضر ثّم یقوم بعدھا الغّواصون بوصل

.األقسام وإزالة األختام ویتم إخراج أّي ماء فائض ویغطى كامل النفق بتراب الردم

Page 11: كيفية إنشاء الأنفاق

نھایة نفق مجرى نھر في بریطانیة ـ تشیریتون قرب فوكستون في كنت

إن النفق الذي یصل إنجلترا وفرنسا معروف بنفق القناة أو النفق األوربي أو القناة یمتد ھذا النفق تحت القناة

طباشیریة الناعمة وبالرغم من أّنھ أحد أطول األنفاق في العالم إال أنھ أخذ میل من األرض ال٣٢اإلنجلیزیة بـ

آلة من ھذه اآلالت ١١ الحدیثة حیث اشتركت TBMsفقط ثالث سنوات من الحفر والفضل یعود ألنظمة

قیقة تشمل الھائلة بالحفر خالل القاع الذي یكمن تحت القناة ولكن لماذا ھذا العدد من اآلالت؟ ألن القناة في الح

ثالثة أنابیب متوازیة إثنان منھما من أجل القطارات وواحد من أجل نفق خدمة ولدى حفر ھذه األنفاق تم وضع

على النھایات المعاكسة لكل نفق وقامت على حفر كّل ھذه األنابیب أي ثالثة من آالت TBMsآلتان من الـ

TBMs البریطانیة تسابق ثالثة من آالت TBMsرؤیة من سیصل إلى المنتصف أوال أما باقي آالت الفرنسیة ل

TBMsالخمسة قامت بالحفر داخل البالد إلنشاء جزء النفق الذي یقع بین المداخل والسواحل .

داخل نفق برج التھویة ـ ھولندا

قصیرًا فإن السیطرة البیئة ضروریة لتزوید شروط العمل اآلمنة ولضمان أمان المسافرین بعد إذا لم یكن النفق

تشغیل النفق وإن من أحد أھم المخاوف التھویة حیث كبرت ھذه مشكلة مع الغازات الناتجة عن القطارات

مل اسمھ وكان حّلھ أن والسیارات وقد قام كلفورد ھوالند بمعالجة مشكلة التھویة عندما صّمم النفق الذي یح

یضیف طبقتان إضافیتان فوق وتحت نفق المرور الرئیسي إذ تقوم الطبقة العلیا بتنقیة الدخان بینما تقوم الطبقة

السفلیة بضخ الھواء النقي وھناك أربعة أبراج تھویة كبیرة إثنان على كّل جانب من جوانب نھر ھدسون تحوي

وذھابًا ویصل عدد ھذه المراوح إلى أربعة وثمانون مروحة وبھذا یمكن ھذه األبراج مراوح تحرك الھواء جیئًة

. ثانیة٩٠ قدم كّل ٨٠أن یتغّیر الھواء بالكامل في كّل

)Big Dig(ـ نفق

Page 12: كيفية إنشاء الأنفاق

إن نظام الطریق السریع الرئیسي الذي یمّر عبر قلب مدینة بوسطن یعتبر الشریان المركزي للمدینة ویعتقد بأن

من أحد المشاریع الغالیة واألكثر تعقیدًا وھندسًة یفاخر بھا في التاریخ األمریكي، إن ھذا المشروع سیكون

في الحقیقة عبارة عن عّدة مشاریع مختلفة في آن واحد تتضمن جسر جدید وعّدة أنفاق " Big Dig"مشروع

طن یحوي وھو نفق تید ولیامز الذي یغوص تحت میناء بوس١٩٩٥وھناك نفق رئیسي واحد أكمل في عام

).فورت بوینت(طریق سریع یمتد من جنوب بوسطن إلى مطار لوجان وإن النفق الرئیسي اآلخر یقع تحت قناة

سنرى لماذا قرر المسؤولین في ) Big Dig(قبل أن ننظر إلى بعض التقنیات التي استخدمت في بناء نفق

األول وإن القضیة األكبر كانت حركة بوسطن أن یتعّھدوا بالھندسة المدنیة لھكذا مشروع ھائل في المركز

یمكن أن تدوم ساعة ازدحام بوسطن ٢٠١٠مرور المدینة المرعبة فبعض الدراسات أشارت بأّنھ بحلول عام

ساعة یومیًا تقریبًا وھذا األمر فرض العمل للتخفیف من ازدحام المرور وجعل األمر أكثر سھولة على ١٦

ملیون دوالر لمشروع تحسین ٧٥٥ بتخصیص ١٩٩٠الكونجرس في عام المسافرین للتجول في المدینة فقام

.الطریق السریع الھائل وبعد سنة أعطت إدارة الطریق السریع االتحادیة موافقتھا للتقّدم لألمام

نفق تید ویلیامز

حیث استفاد ھذا النفق من تجارب تقنیات حفر ) تید ولیامز( ببناء نفق ١٩٩١في عام ) Big Dig(بدأ مشروع

األنفاق التي استخدمت في العدید من أنفاق العالم وألن میناء بوسطن عمیق جدًا قام المھندسین باستخدام طریقة

قدم إلى بوسطن بعد أن ٣٠٠ولھا قدم وط٤٠القطع والتغطیة وقد نقلت األنابیب الفوالذیة التي یبلغ قطرھا

صنعت في بالتیمور، أضاف العمال بعدھا الدعم من أجل الطریق وملحقات من أجل معالجة الھواء والتبطین

واإلكساء الكامل للنفق وقام عّمال آخرون بإزالة الوحل من الخندق في موقع النفق ثّم تم وضع األنابیب في

إلى الخندق، وبعد ذلك أفرغ الماء منھا ووصل العّمال األنابیب بعضھا الموقع ومألت بالماء وأنزلت بعدھا

إلى ٢٠١٠ ویتوّقع أن یصل حمل النفق بحلول عام ١٩٩٥رسمیًا في عام ) تید ولیامز(ببعض، وفتح نفق

عربة في الیوم تقریبًا وتم تشكیل نفق آخر على بعد بضعة أمیال غربًا یحوي طریق سریع تحت ٩٨،٠٠٠

قدمًا مما أدى ٤٠٠وھو عبارة عن جسم مائي یبلغ عرضھ ) فورت بوینت(ن ویتقابل النفق مع قناة جنوب بوسط

ولكن في ھذا القسم ال یستطیع المھندسون استخدام نفس ) Big Dig(إلى بعض التحدیات الكبیرة لمشروع

Page 13: كيفية إنشاء الأنفاق

غ بما فیھ الكفایة لوضع ألنھ لم یكن ھناك فرا) تید ولیامز(طریقة األنبوب الفوالذي الذي استخدموه في نفق

األقسام الفوالذیة الطویلة تحت الجسور في شارع سمر ستریت وشارع الكونجرس والدرب الشمالي فقّرروا في

النھایة ترك طریقة األنبوب الفوالذي كلھا والتوجھ إلى طریقة قسم النفق اإلسمنتي وإن أول مكان استخدمت فیھ

انت المشكلة في تركیب األقسام اإلسمنتیة ھي إیجاد طریقة تسمح للعّمال ھذه التقنیة ھو الوالیات المّتحدة وك

بالتحّرك إلى الموقع في القناة ولحّل المشكلة بنى العّمال أوًال حوض جاف ھائل على جانب جنوب بوسطن للقناة

تیة الستة قدم وھو كبیر بما فیھ الكفایة لبناء األقسام اإلسمن٦٠ قدم وبعمق ٣٠٠ قدم وبعرض ١،٠٠٠بطول

قدم وكانت ١٧٤ قدم واألعرض ٤١٤التي تشكل النفق وإن أطول قسم من أقسام النفق الستة كانت بطول

. طن٥٠،٠٠٠ قدم تقریبًا وأثقلھا یبلغ أكثر من ٢٧جمیعھا بارتفاع

المنتھیة وقام العّمال بإغراق الحوض الجاف وبھذا یمكن أن توضع األنابیب في أماكنھا في ركبت األقسام

الخندق المعد لھا في أسفل القناة ولسوء الحظ كان ھناك تحدي آخر منع المھندسون من تنزیل األقسام اإلسمنتیة

الذي یمتد تحت الخندق فإذا تم ببساطة إلى الخندق كان ذلك التحدي نفق الخّط األحمر للنقل لخلیج ماسوشوستس

تركیب األقسام اإلسمنتیة سیقوم وزنھا الھائل بإتالف النفق األقدم ألنھ ال یوجد شيء یحمیھ لذى قرر المھندسین

عمود تم تثبیتھا في حجر األساس حیث ستقوم ھذه األعمدة بتوزیع وزن النفق ١١٠دعم أقسام النفق باستخدام

. مسافر في الیوم١،٠٠٠لذي یحمل وتحمي نفق الخّط األحمر ا

Page 14: كيفية إنشاء الأنفاق

بلیون دوالر ولكن دفع ١٤وبلغت تكلفتھ أكثر بكثیر من ) Big Dig(من مشروع % ٩٨تم حتى الیوم بناء

مسافري بوسطن یجب أن یكون مساویًا لالستثمار وإن ھذا المشروع التحت األرضي الجدید لدیھ من ثمانیة إلى

والنتیجة ھي ساعة إزدحام طبیعیة تدوم ٢٠١٠ یومیًا بحلول عام عربة٢٤٥،٠٠٠عشر طرق وسیحمل حوالي

.ساعتین في الصباح وساعتین في المساء

بمشاریع األنفاق األخرى ) Big Dig(مقارنة نفق

ـ مستقبل حفر األنفاق

حّسن وسائل حقر األنفاق یواصل المھندسون بناء أنفاق أطول وأكبر وتوفرت مؤخرًا تقنیة التصویر بینما تت

المتقدم للمسح داخل األرض بحساب كیفیة سفر الموجات الصوتیة خالل األرض ووفرت ھذه األداة الجدیدة

Page 15: كيفية إنشاء الأنفاق

جیولوجیة الشاّذة مثل العیوب صورة دقیقة لبیئة النفق وإظھار أنواع الصخور والتربة باإلضافة إلى األشیاء ال

.والشقوق

مقالة مترجمة من المواقع

أخوكم في اهللا اعجال:جمعھا لكم

com.yahoo@eajal_Khaled

ةــــائیــــدسة اإلنشـــــات الھنـــــمنتدی: إھـــــــــداء إلى

www.se-f.net