الأنفاق

إن النفق عبارة عن أنبوب مجوّف يمتد خلال الأرض أو الحجارة وإن بناء النفق أحد أكثر التحديات المعقّدة في حقل الهندسة المدنية وتعتبر العديد من الأنفاق تحف تقنية وأكثر الحكومات تعطي مهندسي الأنفاق شرف الأبطال وهذا بالطبع لا يعني بأن بعض مشاريع حفر الأنفاق لم تصادف عقبات رئيسية ولكن هذه التحديات لم توقف المهندسين من الحلم بأفكار أكبر وأجرأ مثل بناء النفق عبر الأطلسي للربط بين نيويورك ولندن.

أساسيات النفق:
إن النفق عبارة عن ممر أفقي يقع في مكان ما تحت الأرض وإن التآكل وقوات طبيعية أخرى يمكن أن تشكل الأنفاق أيضاً ولكننا سنتحدث عن أنفاق من صنع الإنسان، أنفاق مصنوعة بعملية الحفر.
هناك العديد من الطرق المختلفة لحفر النفق يتضمن ذلك العمل اليدوي والمتفجرات والتدفئة والتبريد السريع وآلات حفر الأنفاق أو يمكن أن يكون عن طريق مجموعة من هذه الطرق.

إن بعض الأبنية قد تتطلّب حفر مشابه لحفر النفق ولكنها في الحقيقة ليست أنفاقاً فالأعمدة على سبيل المثال تتطلب حفر يدوي في أغلب الأحيان أو حفر بالأجهزة البسيطة وهي عمودية وقصيرة على خلاف الأنفاق.

إنّ الهندسة الأساسية للنفق هي قوس مستمر لأن الأنفاق يجب أن تقاوم الضغط الكبير من كلّ الجوانب والقوس هو الشكل المثالي للأنفاق.

تتم هندسة النفق مثل هندسة الجسر أي يجب أن تتعلق بمنطقة الفيزياء المعروفة بعلم توازن القوى إذ يقوم علم توازن القوى بوصف كيفية قيام القوات التالية بالتفاعل لإحداث الموازنة في الأبنية مثل الأنفاق والجسور:-

“الشد الذي يقوم بتوسيع أو سحب المواد” و “الضغط الذي يقوم بتقصير أو ضغط المواد” و “القص الذي يتسبّب بانزلاق أجزاء المواد وبمرورها باتّجاهات معاكسة لبعضها البعض” و “الالتواء الذي يتسبب بانحناء المواد”.
وإن على النفق أن يقاوم هذه القوات بمواد قوية مثل الفولاذ والحديد والإسمنت.

الأنفاق يجب أن تكون قادرة على مقاومة الأحمال التي وضعت عليها ويشير الحمل الميت إلى وزن التركيب بنفسه بينما الحمل الحيّ يشير إلى وزن العربات والناس الذين يتحرّكون خلال النفق.

أنواع الأنفاق:
هناك ثلاثة أصناف رئيسية للأنفاق: أنفاق التعدين وأنفاق الأعمال العامة وأنفاق النقل، وسنرى باختصار في كلّ نوع من هذه الأنواع.

1- أنفاق التعدين
تستخدم أنفاق التعدين أثناء استخراج معادن الخام وتمكّن العمّال أو الأجهزة من الدخول إلى عمق أماكن تواجد المعادن داخل الأرض وإن هذه الأنفاق أدت إلى استخدام التقنيات المماثلة كالأنواع الأخرى من الأنفاق ولكنّ كلفتها في البناء أقل، وعلى أي حال إن أنفاق التعدين ليست أمينة كالأنفاق المصممة من أجل الاستخدام الدائم.

2- أنفاق الأعمال العامة
تنقل أنفاق الأعمال العامة المياه أو خطوط الغاز أو مياه المجاري عبر مسافات طويلة وكانت الأنفاق الأسبق تستخدم لنقل الماء إلى المناطق المأهولة بالسكان بشدّة ومياه المجاري بعيداً عنها وقد استخدم المهندسون الرومان شبكة شاملة من الأنفاق للمساعدة على حمل الماء من الجبل إلى المدن والقرى.

3- أنفاق النقل قبل تواجد القطارات والسيارات، كان هناك قنوات لممرات مائية اصطناعية استخدمت للسفر أو للشحن أو للري كسكك الحديد والطرق اليوم وتمتد هذه القنوات عادة فوق سطح الأرض وقد ألهم بناء القناة ببعض من أنفاق العالم الأسبق.

المصدر: موقع كل شيء عن البناء