مع التقدم المستمر لبناء البنية التحتية للنقل، أصبحت مشاريع الأنفاق شائعة بشكل متزايد. وتؤثر جودة التبطين الثانوي، بوصفه عنصرا حاسما في هيكل النفق، تأثيرا مباشرا على التشغيل الآمن للنفق. بسبب عوامل مؤثرة مختلفة، تكون البطانة الثانوية عرضة لأنواع مختلفة من العيوب، مثل الشقوق، وتسرب المياه، والانسكاخ، والفجوات. هذه العيوب لا تؤثر فقط على الأنفاق#39 ؛ يشكل مظهره أيضًا تهديدًا خطيرًا للسلامة الهيكلية والخدمة للنفق. تقدم هذه المقالة أنواع هذه العيوب.

1. شقوق

(1) شقوق درجة الحرارة: تغير درجة الحرارة داخل النفق عامل مهم يسبب هذه الشقوق. وخلال النهار، قد ترتفع درجات الحرارة داخل النفق بسبب درجة حرارة الهواء الخارجي وتشغيل معدات البناء، وما إلى ذلك، وتنخفض ليلا. التمدد الحراري والانكماش من خصائص الخرسانة يؤدي إلى تمديدها وضغطها مرارا وتكرارا خلال هذه التقلبات في درجات الحرارة. إذا كان نطاق تغير درجة الحرارة كبيرا ومتكررا، فإن الضغط المتولد داخل الخرسانة يتجاوز قوة الشد، مما يؤدي إلى شقوق درجة الحرارة.

(٢) التشققات: خلال عملية تصلُّب الخرسانة، تتبخر الرطوبة تدريجيا، ويخضع الاسمنت للترطيب، وكلاهما يؤدي الى انكماش الحجم. إذا تم تقييد هذا الانكماش عن طريق التشكيل أو التعزيز أو الخرسانة الموضوعة مسبقًا، لمنع الانكماش الحر، ستتشكل شقوق الانكماش. في بناء البطانة الثانوية، عوامل مثل نسبة خلط الخرسانة وطرق الصب يمكن أن تؤثر على حدوث شقوق الانكماش. على سبيل المثال، الخرسانة ذات نسبة عالية من الماء والأسمنت تميل إلى ترك المزيد من المسام بعد تبخر الرطوبة وانكماش أكبر، مما يجعلها أكثر عرضة لتشققات الانكماش.

(3) شقوق التسوية التفاضلية: تخضع التسوية غير المتكافئة لأساس النفق لإجهاد غير متكافئ. غالبًا ما تكون الظروف الجيولوجية التي تقع فيها الأنفاق معقدة ومتباينة، ومن المحتمل أن تشمل طبقات التربة الرخوة والمناطق الصخرية المتصدعة وغيرها من الظروف الأرضية غير المواتية مع قدرة تحمل متفاوتة. بعد اكتمال النفق، قد يخضع الأساس لتسوية تفاضلية. وإذا كان اختلاف التسوية كبيرًا، فإن بنية البطانة الثانوية تتعرض للإجهاد مثل الالتواء والتمدد، مما يؤدي إلى حدوث شقوق.

2. الشقوق المتعلقة بجودة البناء

(1) نسبة خلط الخرسانة غير الصحيحة: تؤثر النسب غير الصحيحة من الأسمنت والركام والرمل والماء على قوة وخصائص الخرسانة. فعلى سبيل المثال، يؤدي عدم كفاية محتوى الأسمنت إلى عدم كفاية قوة الخرسانة، مما يجعلها عرضة للتشقق في ظل الأحمال الخارجية ؛ تؤدي نسبة الماء إلى الإسمنت المرتفعة بشكل مفرط إلى زيادة القدرة على العمل ولكنها تقلل من القوة وتزيد من الانكماش، مما يؤدي أيضًا إلى حدوث شقوق.

(2) عدم كفاية الضغط أثناء السكب: إذا كان الاهتزاز أثناء وضع الخرسانة غير كافٍ، فإن العيوب مثل المسام والفراغات تظل داخل الخرسانة. هذه العيوب تقلل من سلامة وقوة الخرسانة. تحت الأحمال الخارجية، من المرجح أن تتشكل الشقوق في هذه النقاط الضعيفة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي سرعات الصب المفرطة السرعة أو متواليات الصب غير المعقولة أيضاً إلى ضغط غير كاف وتصدع لاحق.

(3) معالجة غير كافية: تتطلب الخرسانة معالجة مناسبة بعد وضعها لضمان تطور القوة الطبيعية والاستقرار الحجمي. إذا كانت مدة المعالجة غير كافية أو الطرق غير مناسبة (على سبيل المثال، الفشل في الحفاظ على الرطوبة عن طريق رش المياه في بيئات حارة وجافة)، تتبخر رطوبة السطح بسرعة كبيرة، مما يسبب فقدان سريع للرطوبة الداخلية ويؤدي إلى تقلص التشققات.

3. تسرب المياه

تسرب الجدار الجانبي: الجدار الجانبي، حيث تلامس البطانة الثانوية الصخور المحيطة، هو موقع شائع لتسرب المياه. وقد تشمل الأسباب التركيب غير السليم للغشاء المقاوم للماء، مثل عدم كفاية عرض التداخل، أو اللحام غير الكامل للطبقات، أو التثبيت غير الآمن، مما يسمح للمياه الجوفية باختراق التبطين الثانوي في الوصلات أو المناطق التالفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن عدم كفاية ضغط الاهتزاز الخرساني أو الشقوق/العيوب الموجودة في منطقة الجدار الجانبي يمكن أن توفر مسارات لترشيح المياه.

(2) التسرب المشترك للتسوية: يتم تصميم مفاصل التسوية لاستيعاب التشوهات الناتجة عن تسوية الأساس، وتغيرات درجة الحرارة، وما إلى ذلك، أثناء النفق#39 ؛ حياة الخدمة. يمكن أن يحدث تسرب في هذه المفاصل بسبب التركيب غير الصحيح لمحطات المياه، أو تقادم/تلف محطات المياه، أو فشل موانع تسرب المفاصل. كما يمكن أن يتسبب التعامل غير الصحيح أثناء البناء، مثل عدم الالتزام بمواصفات التصميم أو التصنيع دون المستوى، في تسرب مفصل التسوية.

(3) تسرب مشترك الإنشاءات العكسية: إن الإنشاءات العكسية هي الهيكل السفلي للنفق، ومفاصل الإنشاءات الخاصة به عرضة للتسرب. ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن معالجة مفاصل البناء في المعكوس أمر صعب، ووضع الخرسانة عرضة للضغط غير الكافي. وعلاوة على ذلك، غالبا ما يكون ضغط المياه الجوفية أعلى عند العكس. وإذا كانت تدابير منع تسرب المياه في وصلات البناء غير كافية، فسوف تتسرب المياه الجوفية إلى داخل النفق من خلال هذه الوصلات.

(4) تسرب التاج القوسي: التاج القوسي هو الهيكل العلوي للنفق. ونظرًا لموقعها المرتفع، فإن البناء صعب، وضمان جودة وضع الخرسانة صعب. في حالة وجود فراغات أو ضغط غير كاف أو عيوب أخرى في الخرسانة التاجية القوسية، أو إذا لم يتم وضع الغشاء المقاوم للماء بسلاسة أو تثبيتها بأمان في هذه المنطقة، يمكن أن يحدث تسرب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للضغط الصخري المحيط الكبير على سقف النفق الضغط على البطانة الثانوية، وتوسيع الشقوق والعيوب في تاج القوس وزيادة تفاقم التسرب.

4. الشظية

(1) عدم كفاية قوة الخرسانة: قوة الخرسانة هي مؤشر رئيسي لضمان استقرار ومتانة هيكل التبطين الثانوي. ويمكن أن تؤدي عوامل مثل نسبة المزيج غير المناسبة، وجودة الإسمنت دون المستوى، أو الخلط غير المتساوي إلى عدم كفاية القوة. أثناء الخدمة، تحمل البطانة الثانوية أحمالاً من الضغط الصخري المحيط واهتزازات المركبة، إلخ. إذا كانت قوة الخرسانة غير كافية لتحمل هذه الأحمال، تحدث الشظية.

(2) دورات التجميد -الذوبان: في المناطق الباردة، تتأثر البطانة الثانوية بدورات التجميد -الذوبان. في فصل الشتاء، تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى تجمد وتمدد المياه داخل الخرسانة، مما يضر بالهيكل الخرساني. عندما ترتفع درجات الحرارة في الربيع، يذوب الجليد، ويملأ الماء المسام مرة أخرى. وتتراكم دورات التجمد والذوبان المتكررة الضرر، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى حدوث تمايل سطحي.

(3) التعرية الكيميائية: قد تحتوي بيئة النفق على مواد ضارة مثل الكبريتات أو الكلوريدات. هذه يمكن أن تتفاعل كيميائيا مع مكونات في الخرسانة، وتوليد المنتجات التوسعية التي تخلق إجهاد داخلي وتتلف هيكل الخرسانة. على سبيل المثال، تتفاعل الكبريتات مع هيدروكسيد الكالسيوم في الخرسانة لتشكيل كبريتات الكالسيوم، والتي يمكن أن تتحد مع الماء لتشكيل الجبس. التمدد الحجمي للجبس يسبب شقوق و تكسر بالإضافة إلى ذلك، الكربون يقلل من القلوية من الخرسانة، وتدمير الغشاء السلبي على الصلب تعزيز مما يؤدي إلى التآكل، مما يسبب في وقت لاحق التشظية.

 5. الفراغ

(1) عدم كفاية ضغط الخرسانة: أثناء الصب الخرساني، يمكن أن يؤدي وقت الاهتزاز غير الكافي، أو قوة الهزاز غير الكافية، أو وضع الهزاز غير الصحيح إلى عيوب داخلية مثل المسام والفجوات. وهناك عوامل أخرى تؤثر على جودة التنسيب، مثل ضعف عمل الخرسانة أو سرعة السكب المفرطة، يمكن أن تسبب أيضًا فراغات.

(2) تشكيل التشكيل: تشكيل التشكيل الخرسانة أثناء وضع. إذا كان العمل الشكلي يفتقر إلى الصلابة الكافية، أو لديه دعم غير كاف، أو يتعرض لتأثير خارجي أثناء البناء، فإنه يمكن أن يشوه. ويمنع التشوه الخرسانة من ملء المساحة المقصودة بالكامل، مما يؤدي إلى حدوث فراغات.

(3) الانفصال (الفجوات خلف البطانة): الانفصال بين الدعم الأولي والبطانة الثانوية هو سبب شائع للفراغات. يمكن لعوامل مثل سطح الدعم الأولي غير المتساوي أو السمك غير المتساوي للخرسانة أن تخلق فجوات بين الدعم الأولي والبطانة الثانوية. إذا لم يتم الكشف عن هذه الثغرات ومعالجتها خلال وضع الخرسانة التبطين الثانوي، يحدث الانفصال. تقلص الخرسانة التبطينية الثانوية أثناء الإعداد يمكن أن يسبب أيضًا الانفصال عن الدعم الأولي.

للانتهاء

باختصار، تظهر الأنواع الرئيسية من العيوب في البطانات الثانوية للنفق على شكل شقوق، تسرب المياه، الكسر، والفجوات. وغالبًا ما ينتج حدوث هذه العيوب عن التأثيرات المشتركة للتصميم والبناء والمواد والبيئات الخارجية المعقدة. وهذه العيوب ليست مترابطة فحسب وغالبا ما تكون سببية لبعضها البعض (على سبيل المثال، تؤدي الشقوق إلى التسرب، ويؤدي التسرب إلى تفاقم الانكماش) ولكنها أيضا تضعف بشدة القدرة الهيكلية على تحمل الحمل ومتانة البطانة الثانوية، مما يشكل تهديدا مباشرا لسلامة التشغيل في النفق على المدى الطويل.

ولذلك، فإن إدراك وفهم أنواع وأسباب هذه العيوب بشكل كامل هو الخطوة الأولى نحو الصيانة العلمية، والإصلاح في الوقت المناسب، والإدارة الفعالة للأنفاق، وهو أيضا أمر بالغ الأهمية لضمان سلامة هندسة الأنفاق على المدى الطويل.

الخطوة الأولى هي فهم أنواع العيوب ؛ الكشف الدقيق والفوري عن هذه العلل الخفية هو المفتاح لضمان سلامة الأنفاق. وفي المقالة التالية، سنعرض بالتفصيل طرائق اكتشاف عيوب خطوط الانفاق الثانوية.