الموضوع: المشاركة الألفية-تكنولوجيا حفر انفاق السيارات والمترو

هذة هى مشاركتى رقم 1000 ، وبكدة ابقى حطيت رجلى على اول عتبة فى منتدى المخضرمين ذوى الأربعة ارقام

انا كان عندى موضوع ظريف بقاله فترة بس كنت مدخره لمناسبة هامة مثل هذة ، وهو عن تكنولوجيا الحفر العميق لانفاق السيارات

فيه طريقتين لعمل نفق للسيارات او المترو او القطار او حتى الصرف الصحى

الطريقة الاولى هى انى احفر الأرض كلها لخلق النفق اللى انا عايزه وبعيدن أعمل كوبرى خرسانة فوق الحفرة فى مستوى سطح الأرض ويبقى كدة عندى نفق ، وهذة الطريقة هى اللى اتنفذ بها انفاق مثل نفق ميدان الدقى وكل انفاق المرحلة الأولى من مترو الأنفاق القديم

وهى طريقة الى جانب انها قديمة ومكلفة ومضيعة للوقت ، تسبب توقف المرور تماما لشهور وربما لسنوات فى منطقة حفرالنفق وهو ما عايشه كل من عاصروا المرحلة الاولى من مترو الانفاق ويذكرون جيدا كيف كان شارع رمسيس وميدان التحرير مكانين غير موجودين على الخريطة لسنوات فى اوائل ثمانينات القرن الماضى رهنا لمشروع لا يعرف الناس ماهو ولا كيف سيكون اسمه مترو الأنفاق

اما الطريقة الثانية وهى التى تم بها تنفيذ المرحلة الثانية من مترو الأنفاق ونفق الأزهر ونفق صلاح سالم-الطيران فهى طريقة ماكينة الحفر العميق، وهى ببساطة تمثل الفكرة التى ستخطر على بال طفل فى السابعة او الثامنة من عمره لو سالته كيف يمكن ان يحفر نفقا فى الأرض، حيث ان الطفل بتفكيره البسيط لن يفكر فى حفر وردم وكوبرى خرسانة وما الى ذلك ولكن هيقول لك ببساطة :" نجيب خرامة ونخرم بيها الأرض من اول النفق الللى احنا عايزينه لحد آخره"
وفى الواقع فإن هذة الجملة تلخص فعلا ما يتم لحفر نفق بتكونولوجيا الحفر العميق

فالحفر العميق لنفق السيارات اشبه ما يكون بعمل ثقب فى قطعة خشب باستخدام شنيور وبنطة مع اختلاف المقياس بالطبع

كيف يتم ذلك

فى البداية فإن الأداه الأساسية التى تعد قلب المشروع النابض هى آلة الحفر، وهى اشبه ما يكون بشنيور ضخم تتقدمه بنطة عملاقة بالقطر الذى نريد حفره، وهذة الآلة يوجد منها نوعين، نوع يقوده سائق يركب الآلة نفسها ويستخدم ، ، للأقطار الكبيرة ، ونوع آخر يتم تشغيله من أول نفق الحفر ويستخدم للأقطار الصغيرة، النوع الأول هو المهم بالنسبة لنا لانه هو المستخدم لحفر انفاق السيارات والمترو

تتكون تلك الآلة من 5 أجزاء اساسية
الجزء الأول هو بدن الآلة نفسها وهو الجزء الذى يتم منه قيادة الآلة وهو بالطبع اسطوانى الشكل

صور:

http://www.carto.net/neumann/travell...ng_machine.jpg

http://www.carto.net/neumann/travell...ng_machine.jpg

http://www.enquirer.com/editions/2001/08/12/machine.jpg

أما الجزء الثانى فهو درع القطع الموجود فى مقدمة الآلة الذى تستعلمله فى قطع التربة او الصخور الموجودة امامها

http://omni-bc.com/images/tunnel-96.jpg

http://www.hilti.com/data/editorials...hrkopf_220.jpg

http://www.seismo.unr.edu/htdocs/stu...ures/yucc4.GIF

http://upload.wikimedia.org/wikipedi....Trude.wmt.jpg


ويتم تركيب اسحلة قطع شكلها كما فى الصورة التالية داخل درع القطع

http://www.uwgb.edu/DutchS/geophoto/...c/BOREBITS.JPG


اما الجزء لثالث فهو العمود الذى ترتكز عليه الآلة لكى تندفع للامام لقطع التربة

http://www.urbandigs.com/tunnel.jpg

والجزء الرابع هى دعامات الإرتكاز المرحلية وسنأتى على تفاصيلها لاحقا

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...4-1466_img.jpg


اما الجزء الخامس فهى منظومة رفع الردم المتخلف عن عملية الحفر

والآن فإن لدينا آلة الحفر العميق وسنبدأ بحفر النفق ، بالتأكيد ان اسلوب حفر النفق اعقد قليلا من الأسلوب الذى كان كان يستعمله اشرار افلام سلاحف النينجا الذين كانوا يمتلكون آلة كاريكاتورية ذات بريمة ضخمة امامها يقومون باستعمالها للذهاب اينما شاءوا مستخدمين باطن الارض كانه طريق أسفلت، ليت الامور كانت بهذة البساطة، إذن لكانت كل مشاكل المرور اتحلت

فى البداية يتم حفر حفرة فى بداية النفق حتى العمق المطلوب حفر النفق عليه، يجب على هذة الحفرة ان تتسع لإنزال الآلة فيها، وتسمى هذة الحفرة thrust well اى بيارة الدفع ، ويتم انشاء بلاطه خراسانية تتحمل ثقل الآلة ثم يتم انشاء حائط خرسانى عموديا على هذة البلاطة فى الجهة المقابلة لنقطة بداية النفق، وظيفة هذا الحائط هو ان يستند عليه عمود الإرتكاز الخاص بالآلة ليبدأ الدفع ، ولذلك فإن هذا الحائط يسمى thrust wall او حائط الدفع

يتم بد ذلك انزال الآلة سواء كقطعة واحدة او قطع يتم تركيبها فى بيارة الدفع كما فى الصورة التالية:

http://www.opg.com/power/hydro/new_p...mages/tbm1.jpg

وبعد ان يتم التجهيز تبدأ اللآلة فى العمل لحفر النفق

ترتكز الآلة على العمود المرتكز بدوره على حائط الدفع لتتقدم وتقطع التربة، ينتج بالطبع عن عملية القطع مخلفات التربة التى يجب ازالتها من موقع الحفر ، وهنا لن تجدى بالطبع الطريقة التى كان يتبعها ابطال فيلم الهروب الكبير حيث ان قيام العاملين فى النفق بملى جيوبهم برمال الحفر ثم الصعود الى الأرض وتفريغها فى منطقة الملاعب لن يجدى مع الكميات الهائلة من التربة التى يجب ازالتها
فى هذة الحالة يكون لدينا خيار من اثنين، لو ان التربة الموجودة امام الآلة تربة رملية او طينة(ليس بها صخور) فإن مياه التبريد التى يتم مدها بخرطوم ضخم الى سلاح القطع تقوم يكسح المخلفات معها، وهنا يتم جمع مياه التبريد فى منظومة صرف تنتهى بخرطوم آخر يصب فى بيارة تم انشائها لهذا الغرض فى منطقة بئر الدفع ، ومن ثم يتم كسح البيارة دوريا وتفريغ نواتج الحفر فى مناطق مقالب الردم

اما لو كانت التربة صخرية فهنا لابد من وجود منظومة ميكانيكية لجمع المخلفات التى لن يمكن كسحها فى خرطوم، ويتم ذلك من خلال آلة نقل بسيطة تعمل على خط حديدى صغير تقوم بحمل المخلفات ويقوم طاقم من العمالة بتعبئتها بمخلفات الحفر سواء كان ذلك يدويا وا باستخدام آلات بسيطة

كلما تقدمت الآلة مسافة ما للآمام يتم اضافة قطع اسطوانية لعمود الدفع لكى ترتكز عليها الآلة لمزيد من التقدم، حتى نصل الى مرحلة معينة بكون فيها من الصعب على الآلة المزيد من التقدم اعتمادا على عمود الدفع فقط ، وهناك نحتاج الى دعامات الإرتكاز المرحلية JACKS هى عبارة عن مكابس هيدروليكية يتم تركيبها على عمود الدفع وترتكز على حائط النفق ثم تقوم المكابس عند ضخ الزيت فيها بدفع الماكينة كلها للآمام ، يحتاج الامر كل عده عشرات من الأمتار لإضافة مجموعة جديدة من الركائز المرحلية تساهم معا فى دف الماكينة للأمام وهكذا حتى ينتهى بنا النفق، حيث يتم انشاء بيارة استقبال لاستقبال الماكينة عند نهاية النفق وسحبها للأعلى

يبقى لدينا شئ هام جدا ، فسائق الماكينة داخل النفق لا يرى معالم الطريق امامه، وكذلك لا يستطيع تحديد موقعه بواسطة جى بى إس مثلا حيث انه معزول داخل باطن الأرض عن الأقمار الصناعية، فكيف يمكننا ان نضمن اننا لو انزلنا الماكينة لتحفر نفقا من ميدان رمسيس لميدان العتبة لن نجدها خارجة لنا من تحت تمثال اخناتون الموجود فى المتحف المصرى بميدان التحرير؟

لابد من منظومة لتوجيه الآله ، وعموما فإن التقدم العلمى قد حل لنا كثر من هذة النوعيات من المشاكل فمصباح الليزر حاليا اصبح فى متناول الجميع وبالتالى فإن التوجيه يعتمد على منظومة لإرسال واستقبال الليزر لتحديد مركز الحفر وضمان السير فى خط مستقيم

لكن التوجيه بالليزر يصلح فقط مع الأنفاق المستقيمة التى لا تحتوى على منحنيات حيث ان الليزر لا ينحنى، اما الأنفاق المنحنية فإنها تعتمد على نظام توجيه آخر يسمى النظام الجيروسكوبى، وهو نفس النظام المستخدم لتوجيه الصواريخ قبل عصر التوجيه بالليزر والتوجية بالأقمار الصناعية، وهو نظام يعتمد على حساب المثلثات عن طريق قياس المسافات الى ثلاثة نقاط ثابتة وتحديد الإتجاه بناء عليها

بعد انتهاء الماكينة من حفر النفق يتم تجيز النفق بتبطينة بالخرسانة ثم الرصف والدهانات وتركيبة الشبكات الكهربائية وشبكات المراقبة والتحكم وانشاء المداخل والمخارج وهكذا يكون لدينا نفق جاهز للتشغيل

فى مصر تمتلك بعض شركات المقاولات ماكينات حفر بأقطار صغيرة تصلح لأنفاق الصرف فقط، اما انفاق السيارات والمترو فأننا نقوم بتأجير الماكينة، وحاليا يتم تنفيذ المرحلة الثالثة من مترو الانفاق بنفس الطريقة