ما هي تطبيقات شبكة الصرف المركبة ثلاثية الأبعاد في الأنفاق؟

يُعدّ نظام الصرف في هندسة الأنفاق بالغ الأهمية. وتُعتبر شبكة الصرف المركبة ثلاثية الأبعاد من المواد الشائعة الاستخدام في هذا المجال. فما هي استخداماتها في الأنفاق؟

أولاً: الخصائص التقنية لشبكة الصرف المركبة ثلاثية الأبعاد

تتكون شبكة التصريف المركبة ثلاثية الأبعاد من لب شبكي بلاستيكي ثلاثي الأبعاد مصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ونسيج أرضي نفاذ ملتصق من الجانبين. ويتألف هيكلها الأساسي من قناة تصريف تتكون من أضلاع رأسية وأضلاع دعم عرضية علوية وسفلية لتشكيل نظام دعم مستقر. لذا، فهي تتمتع بثلاث مزايا تقنية رئيسية:

1. قدرة تصريف فعالة: يمكن أن تصل النفاذية إلى 2500 متر/يوم، وهو ما يعادل تأثير تصريف طبقة من الحصى بسمك متر واحد، ويمكن تصريف التسرب في النفق بسرعة.

2. مقاومة الضغط العالي: يمكنها تحمل حمل ضغط عالٍ يصل إلى 3000 كيلو باسكال لفترة طويلة، ويبلغ سمك قلب الشبكة 5-8 مم، وقوة الشد ≥36.5 كيلو نيوتن/متر، مما يضمن التشغيل المستقر في ظل الظروف الجيولوجية المعقدة.

3. وظيفة الحماية الشاملة: فهي تتمتع بوظائف منع التسرب، ونفاذية الهواء، وتعزيز الأساس، مما يشكل نظام حماية متكامل "منع التسرب - التصريف - الحماية".

ثانيًا: أربعة سيناريوهات تطبيقية رئيسية في هندسة الأنفاق

1. طبقة تصريف خلف البطانة

يتولد ضغط الماء بسهولة نتيجة لتراكم المياه الجوفية خلف بطانة النفق، مما يؤدي إلى التسرب وحتى إلى أضرار هيكلية. تُوضع شبكة تصريف مركبة ثلاثية الأبعاد بين البطانة والصخور المحيطة لتشكيل قناة تصريف طولية لتوجيه مياه التسرب الجبلية إلى الخندق الجانبي للتصريف.

2. نظام تصريف المياه ذو القوس المقلوب

يُعدّ القوس المقلوب عرضةً لتشوّهات التجمّد الناتجة عن تراكم المياه. تُستخدم شبكة تصريف مركبة ثلاثية الأبعاد مع طبقة الحصى لتصريف المياه الجوفية بسرعة. ويمنع هيكلها ثلاثي الأبعاد ارتفاع المياه الشعرية، وبالتالي يحمي من أضرار التجمّد الشتوية.

3. طبقة تصريف الجدار الجانبي

في الأنفاق ذات الصخور المحيطة الضعيفة، قد يؤدي تسرب المياه إلى الجدار الجانبي إلى زعزعة استقرار الهيكل الداعم. وباعتبارها طبقة تصريف للجدار الجانبي، فإن شبكة التصريف المركبة ثلاثية الأبعاد لا تقتصر وظيفتها على تصريف مياه التسرب فحسب، بل تحد أيضًا من تشوه الصخور المحيطة بفضل مقاومتها العالية للشد. وتشير بيانات الاختبار إلى أن مقاومتها للقص أعلى بنسبة 40% من المواد التقليدية، مما يضمن استقرار الجدار الجانبي.

4. طبقة انتقالية لتصريف مدخل النفق

يُعد مدخل النفق عرضةً للانهيار نتيجةً لتسرب المياه السطحية. ولذلك، وُضعت شبكة تصريف مركبة ثلاثية الأبعاد خلف بطانة مدخل النفق لتشكيل طبقة انتقالية للتصريف، تعمل على توجيه المياه السطحية إلى قناة التصريف. وتتميز هذه الشبكة بمقاومتها للتآكل، مما يُسهم في مقاومة تآكل المياه الجوفية الحمضية ويضمن استقرارها على المدى الطويل.

ثالثًا: نقاط البناء ومراقبة الجودة

1. التحكم في اتجاه التمديد: يجب أن يكون اتجاه طول لفة المواد عموديًا على محور النفق لضمان أن تكون قناة التصريف متوافقة مع اتجاه تدفق المياه.

2. المعالجة المشتركة: استخدم تقنية الإبزيم أو اللحام للتثبيت، ويكون طول التداخل ≥15 سم، واستخدم مسامير على شكل حرف U أو أحزمة بوليمر للربط كل 0.3 متر.

3. حماية الردم: يجب إكمال الردم في غضون 48 ساعة بعد وضع الرصف، والحد الأقصى لحجم جسيمات الحشو هو ≤6 سم، ويتم استخدام الضغط الميكانيكي الخفيف لتجنب تلف هيكل النواة الشبكية.