مجاري الصرف في مناطق نفق المرافق الحضرية الصغيرة الحجم هي شكل مبتكر لبناء البنية التحتية الحضرية، على وجه التحديد تشير إلى الوحدات الهيكلية شبه الأنفاق تحت الأرض المصممة والمشيدة بعناية لتلبية الاحتياجات الفريدة من المدن الصغيرة أو مناطق محددة داخل المدينة. وتتميز هذه القنوات بأبعادها المقطعية العرضية الصغيرة نسبيا ومواصفات الطول المرنة، ويتم تصنيعها أساسا باستخدام تكنولوجيا الخرسانة الجاهزة الصنع. وظيفتها الأساسية هي دمج واستيعاب مختلف مرافق خطوط الأنابيب البلدية في المدينة وحمايتها بشكل فعال، مثل أنظمة إمدادات المياه وأنظمة الصرف وكابلات الطاقة وكابلات الاتصالات الضوئية وخطوط أنابيب الغاز.

ستأخذكم هذه المقالة الى فهم التصميم والتركيب الإنشائي للأجزاء الصغيرة

.

1. التصميم الهيكلي واختيار المواد من قنوات الصناديق الصغيرة

1-1 تحليل الأشكال الهيكلية والسيناريوهات القابلة للتطبيق

وعند تصميم القنوات الصندوقية في مناطق أنفاق المرافق الحضرية الصغيرة الحجم، تكون الأشكال الهيكلية الشائعة مستطيلة الشكل ودائرية في المقام الأول. ولكل من هذين الشكلين خصائص فريدة وسيناريوهات قابلة للتطبيق. تصميم مساحتها الداخلية قابل للتكيف ومرن، مما يسمح بالاستخدام الفعال للمساحة تحت الأرض وتسهيل التركيب، الترتيب، وصيانة خطوط الأنابيب المختلفة من أنواع وأحجام مختلفة. في المناطق الحضرية الضيقة أو المراكز الحضرية المكتظة بالسكان مع شبكات أنابيب واسعة، ومزايا القنوات الصنعية المستطيلة هي أكثر وضوحا. ويمكنها أن تتلاءم بفعالية مع المساحة الموجودة تحت الطرق القائمة وأن تلتحم بسلاسة مع الهياكل الأخرى الموجودة تحت الأرض مثل أنفاق مترو الأنفاق ومرافق الصرف الصحي. وبسبب توزيعها المنتظم للضغط حول الجسم، فإنها تمتلك أداء انضغاطي وثبات جيد، وهي مناسبة بشكل خاص للظروف الجيولوجية المعقدة أو المواقف التي تحتاج إلى تحمل ضغط خارجي أكبر، مثل طبقات الرمال المتحركة، والمناطق ذات مستويات المياه الجوفية العالية، والمناطق ذات الأنشطة الزلزالية المتكررة. وعلاوة على ذلك، فإن الهيكل الدائري له تأثير أقل على تدفق المياه، مما يحسن التشغيل السلس لنظام الصرف ويقلل من مخاطر السلامة الناجمة عن التعرية المائية.

1-2 البحث في الخواص المادية 

من حيث اختيار المواد لهياكل مجاري الصناديق الصغيرة، الخرسانة المسلحة والخرسانة المضغوطة مسبقًا أصبحت الخيارات الرئيسية بسبب خصائصها الميكانيكية الممتازة، وملاءمة البناء، وفعالية التكلفة. تتكون من الصلب عالي القوة والخرسانة المسلحة، مما يجعلها قوية بما يكفي للتعامل مع الأحمال، بما في ذلك الوزن الذاتي، ووزن خط الأنابيب، وضغط التربة، والأحمال العرضية. وفي غضون ذلك، يمكن تحسين متانتها ومقاومتها للتحات البيئي من خلال اتخاذ تدابير معقولة للتناسب ومقاومة التآكل. على هذا الأساس، يتم تحسين القوة الهيكلية والاستقرار. من خلال تطبيق ما قبل الضغط مقدمًا لتعويض معظم إجهاد الشد الذي قد يحدث أثناء عملية الاستخدام، يتم تقليل إمكانية حدوث الشقوق، ويتم تمديد العمر الافتراضي لقناة الصندوق، ويمكن تصميم سمكات جدار أرق وامتدادات أكبر، مما يوفر تكاليف المواد مع تعزيز سلامة الهيكل وجماليته. ومع التقدم المحرز في العلم والتكنولوجيا وتحسين متطلبات حماية البيئة، ظهرت مواد مركبة جديدة (مثل البرنامج العالمي لإصلاح الغطاء النباتي، والبرنامج العالمي لألياف الكربون المقوى بألياف الكربون) وجُرّبت وطُبّقت في مشاريع محددة في مجاري صغيرة. إن هذه المواد الجديدة لا تتمتع بخصائص كونها خفيفة الوزن وعالية القوة ومقاومة للتآكل فحسب، بل تساعد أيضا في تقليل تأثير البناء على البيئة المحيطة وانخفاض تكاليف الصيانة، تماشيا مع مفهوم التنمية المستدامة. 

1.3 مبادئ التصميم والمؤشرات التقنية الرئيسية

التأكد من أن المجاري صندوقية يمكن أن تحمل بأمان وثبات الأحمال من جميع الاتجاهات في ظروف التشغيل العادية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر الوزن الذاتي، وضغط التربة، وحمل خط الأنابيب، وحمل حركة المرور، وغيرها من الأحمال المفاجئة. يجب على المصممين حساب وحجز عوامل السلامة الكافية بدقة على أساس ظروف العمل الفعلية.

اختيار المواد ذات المتانة القوية والأداء الجيد المضاد للتآكل، وإدراج تفاصيل التصميم الإنشائي التفصيلي، مثل وضع طبقات معقولة مقاومة للماء، وتعزيز معالجة الوصلات، واستخدام مواد منع التسرب عالية الجودة، للتقليل إلى أدنى حد من تأثير تغلغل المياه في هيكل مجاري الصناديق وإطالة عمر الخدمة للمرافق. بالإضافة إلى تصميم الهيكل، ينبغي النظر في نظام شامل مضاد للماء ومضاد للتسرب لضمان عدم وجود تسرب على الجدران الداخلية والخارجية للمجرى الصنعي، وضمان التشغيل الطبيعي لخطوط الأنابيب، وتجنب الآثار الضارة على بيئة التربة المحيطة. النظر، خلال مرحلة التصميم، في احتياجات خطوط الأنابيب من الفحص والاستبدال في المستقبل، وتوفير موانئ وممرات الفحص الكافية، وتبسيط الهيكل الداخلي لجعل أعمال الصيانة اليومية والإصلاح في حالات الطوارئ أكثر ملاءمة وكفاءة.

2. تحليل متعمق لتكنولوجيا تركيب قنوات الصناديق الصغيرة في الموقع

2-1 اختيار طرق التركيب

بالنسبة للحالات التي تسمح فيها الظروف الجيولوجية ويكون التأثير على البيئة المحيطة صغيرًا نسبيًا، يتم دفع وحدات مجاري صندوق الصب تدريجيًا للأمام وفقًا لمتطلبات التصميم من خلال أخاديد دليل ما قبل الحفر على الأرض أو تحت الأرض. هذه الطريقة لديها سرعة بناء سريعة والحد الأدنى من التأثير على حركة المرور والمساكن#39 ؛ ولكن يتطلب تحكمًا دقيقًا في سرعة الدفع والاتجاه لتجنب الأضرار التي قد تلحق بالهياكل المحيطة.

عندما تكون الظروف الهندسية معقدة أو يكون حجم مجرى الصرف الصندقي كبيرًا، يتم عادة استخدام الحفريات للتركيب. أولاً، يتم حفر الحفرة الأساسية، ثم يتم رفع مكونات المجرى الصنعي المسبق إلى مواضعها المحددة مسبقًا وتقسيمها وتثبيتها. على الرغم من أن طريقة الحفر لها تأثير كبير نسبيا على البيئة المحيطة بها، إلا أنها يمكن أن تتكيف مع مختلف الظروف الجيولوجية المعقدة ومتطلبات البناء ولها مرونة عالية.

2-2 عملية التثبيت والخطوات الرئيسية

عملية طريقة الدفع المباشر:

حفر أخاديد الدليل بدقة وفقا لرسوم التصميم وضمان استقامتها واستوائها. قم بالتجميع الأولي لكل جزء من المجارير الصنعية في المنطقة المحددة، واستكمل تركيب خطوط الأنابيب الداخلية والمعالجة الخارجية المقاومة للماء. استخدام معدات احترافية لدفع مجرى الصندوق في أخاديد الدليل ومراقبة سرعة الدفع واتجاهه في الوقت الحقيقي. إجراء تعديلات وتصحيحات دقيقة عند الضرورة. التأكد من أن توصيل أجزاء مجاري الصندوق المجاورة محكمة وخالية من التسرب، وتنفيذ تدابير التعزيز اللازمة للأجزاء الموصلة. 

عملية طريقة الحفر:

حفر حفرة الأساس وفقا لمتطلبات التصميم، واتخاذ تدابير الدعم المؤقتة الفعالة مثل دعامات عظمي الرنكة، دعامات برغي، أو دعامات الخرسانة مسبقة الصب في وقت واحد. استخدم رافعات او معدات رفع اخرى لرفع مجاري الصناديق الجاهزة الى الحفرة الاساسية قسما بعد جزء، وضعها بدقة، وثبّتها مؤقتا. إكمال لحام أو ربط الوصلة البينية بين قنوات الصرف الصندوقي والمعالجة الداخلية والخارجية المقاومة للماء. في النهاية، يتم تركيب القنوات الصنعية وتجتاز فحص القبول، وتقوم بعملية ردم الحفرة الأساسية، وتقوم بعمل جيد في استعادة قدرة تحمل الأساس وضمان استقراره.

2-3 تكنولوجيات الدعم خلال عملية التركيب

طريقة دعم عظم الرنجة: تستخدم هذه الطريقة أقواس عظم الرنجة ذات الهيكل الفولاذي كهياكل دعم مؤقتة، وهي بسيطة الاستخدام ومنخفضة التكلفة نسبيًا. وتشمل المزايا سرعة البناء السريعة والتكيف المرن الملائم. وتشمل مساوئها محدودية عمق الحفرة الأساسية والارتفاع النسبي لمتطلبات الظروف الجيولوجية، ولا تنطبق على المواقع ذات التربة الرخوة أو ارتفاع منسوب المياه الجوفية.

طريقة دعم الكتل اللولبية: استخدم مثقبات لولبية للسير في طبقة التربة لتشكيل أكوام لولبية لتوفير دعم مؤقت مستقر وموثوق به. هذه الطريقة مناسبة لمختلف ظروف التربة، خاصة أن لها تأثير جيد على طبقات التربة الرملية. وتتمثل المزايا في تأثير الدعم الكبير وكفاءة البناء العالية، ولكن التكلفة مرتفعة نسبيا وتعتمد اعتمادا كبيرا على المعدات.

طريقة دعم الخرسانة سابقة الصب: تتميز أعضاء دعم الخرسانة سابقة الصب مثل العوارض I-وعوارض H بخصائص القوة العالية والصلابة العالية، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال تشوه وانهيار الحفرة الأساسية. وتتمثل المزايا في الاستقرار القوي والمتانة والموثوقية. بيد أن النقل والتركيب معقدان نسبيا، وفترة البناء أطول، والاستثمار لمرة واحدة كبير نسبيا.

وتتسم البحوث المتعمقة بشأن تكنولوجيا بناء القنوات الصورية الصغيرة في مناطق أنفاق المرافق الحضرية بأهمية بعيدة المدى لتحسين كفاءة استخدام الموارد الفضائية الموجودة تحت الأرض في المناطق الحضرية، والوصول بتصميم المرافق البلدية إلى الحد الأمثل، وضمان التشغيل العادي للوظائف الحضرية. وفي المستقبل، ومع استمرار الابتكار التكنولوجي وتراكم الخبرات العملية، ستتحرك تكنولوجيا بناء القنوات الصغيرة نحو اتجاه للتنمية المستدامة أكثر مراعاة للبيئة وذكاء وكفاءة، مما سيزيد من تعزيز بناء التحديث الحضري والتنمية عالية الجودة.