تحليل متعمق ومجموعة كاملة من حلول الوقاية من تسرب المياه والملاط أثناء حفر الأنفاق الدرعية أثناء حفر أنفاق الدرع

يعد تسرب الماء والملاط خطرًا متكررًا أثناء حفر الأنفاق الدرعية لمشاريع مترو الأنفاق والأنفاق. إنه يحدث بشكل رئيسي في ختم الدرع الخلفي، الختم المفصلي، الناقل اللولبي، وصلات الأجزاء، نظام الحشو وغرفة التربة. بسبب عوامل مجتمعة بما في ذلك تآكل ختم المعدات، وتشغيل البناء غير السليم، وأداء المواد الرديء والظروف الهيدروجيولوجية المعقدة، قد يؤدي التسرب الشديد إلى انهيار الأرض وتلف المعدات وحوادث السلامة الشخصية. يجب أن يتبع العلاج مبدأ الوقاية أولاً مع الوقاية والتخفيف المتكاملين. من الضروري الحفاظ على ختم المعدات وتوحيد بناء الموقع والتحكم في جودة المواد الخام والتنبؤ بالمخاطر الجيولوجية. إن اعتماد المنتجات الكيميائية الداعمة مثل شحم ذيل الدرع المضاد للتآكل، وعامل رغوة تكييف الوحل، ومواد الحشو عالية الأداء يمكن أن يقلل بشكل فعال من مخاطر التسرب ويضمن حفر نفق درع آمن.

1. المقدمة: مخاطر تسرب ملاط الماء في أنفاق الدرع

إن حفر الأنفاق هي طريقة البناء السائدة لمترو الأنفاق في المناطق الحضرية، وأنفاق عبور الأنهار، وأنفاق الخدمات. ومع ذلك، فإن تسرب الماء والملاط يمثل مشكلة متكررة وصعبة في أعمال الحفر تحت الأرض تحت ظروف معقدة.

وفقا للإحصاءات، فإن أكثر من 60٪ من عيوب الجودة في أنفاق الدرع المحلية ترتبط بتسرب الماء.

● يؤدي التسرب البسيط إلى تفاقم بيئة عمل الأنفاق وزيادة تأخيرات البناء.

● قد تؤدي الحوادث الخطيرة إلى هبوط الأرض وانهيار السطح وتلف المعدات الكهربائية والهيدروليكية.

● يؤدي التسرب على المدى الطويل إلى تآكل الفولاذ وتدهور الخرسانة، مما يقلل من عمر خدمة الأنفاق، بل ويجلب تهديدات مميتة للعاملين في الموقع.

وتتركز حالات فشل التسرب في عدة مواقع نموذجية، مع مستويات خطر مختلفة وأسباب جذرية.

2. مواقع التسرب الرئيسية والأسباب الجذرية

2.1 نظام إغلاق ذيل الدرع (الموضع الأكثر خطورة)

يتكون ختم الدرع الخلفي من فرش سلكية فولاذية متعددة الجدائل وشحم مانع للتسرب مخصص لمنع ردم الردم والمياه الجوفية. الأسباب الرئيسية للتسرب:

● شحم ذيل الدرع غير المناسب: حجم غير كافي، أو ضغط حقن منخفض، أو شحم ذو نوعية رديئة يتم غسله بواسطة المياه الجوفية.

● ضغط الحشو المتزامن المفرط يتجاوز الحد الأقصى وهو 0.5 ميجا باسكال، مما يؤدي إلى اختراق ختم الفرشاة الخلفية.

● تجميع الأجزاء الضعيفة: إزاحة الأجزاء الكبيرة، زوايا الأجزاء التالفة، الحشيات المقاومة للماء المشوهة أو المتساقطة.

● وضعية الدرع غير المعقولة: الإفراط في التصحيح المتكرر والقيادة الشبيهة بالثعبان مما يؤدي إلى عدم تساوي خلوص الذيل.

● تآكل أو تمزق أو تشوه فرش ذيل الدرع.

2.2 نظام الختم المفصلي

يتيح المفصل المفصلي لآلة الدرع إمكانية القيادة على طول المحاذاة المنحنية. في الأراضي الرملية الغنية بالمياه، قد يتطور التسرب الطفيف بسرعة إلى تدفقات رملية مائية. المحفزات الرئيسية: تآكل حشوات الختم، وعدم كفاية شحم المفصلة، وزاوية المفصلة المفرطة أثناء حفر النفق المنحني، ومسامير التوصيل المفكوكة، وعيوب التجميع.

2.3 تدفق الناقل اللولبي

يحدث التدفق غالبًا في الطبقات الحاملة للمياه ذات النفاذية العالية. الأسباب الأساسية: عدم كفاية تكييف الوحل، وتشغيل الحجرة الفارغة، وسرعة دوران المسمار العالية جدًا، وانخفاض ضغط الحجرة الأرضية، وأختام نهاية العمود التالفة.

2.4 التسرب المشترك للقطاع

وهو عيب شائع طويل الأمد في جودة الأنفاق، ويغطي تصنيع القطاعات والتجميع في الموقع والحشو:

● عيوب القطاعات مسبقة الصب وحشيات منع تسرب المياه غير المؤهلة.

● أسطح الوصلات المتسخة، وإزاحة القطعة، وعدم كفاية قوة الربط المسبق للمسمار أثناء التجميع.

● الحشو المتزامن غير كاف أو متناسب بشكل سيئ، الجزء يطفو بعد ترك غلاف ذيل الدرع.

2.5 نظام الحشو المتزامن

يأتي التسرب من خطوط الأنابيب البالية، وأختام الفلنجة الفاشلة، وأختام عمود الخلاط التالفة، ونسبة خلط الجص غير المتطابقة.

2.6 غرفة التربة ووجه الحفر

تأتي التهديدات بشكل رئيسي من المياه المحصورة ذات الضغط العالي، والكهوف الكارستية غير المتوقعة / مناطق الصدع، وضغط الدعم غير الكافي وفشل أختام المحامل الرئيسية.

3. تأثير الظروف الجيولوجية والبيئية

الجيولوجيا هي العامل الخارجي الأساسي لخطر التسرب.

● جيولوجيا شديدة الخطورة: طبقة رملية غنية بالمياه، وطبقة من الحصى الرملية، وطبقة المياه الجوفية المحصورة، ومنطقة صدع الصدع، والتكوينات الكارستية، التي تتميز بضغط الماء العالي ومعامل النفاذية الكبير.

● العوامل البيئية: التقلبات الموسمية لمستوى المياه الجوفية، ونزح المياه من حفرة الأساس القريبة، والرسوم الإضافية على السطح، مما قد يؤدي إلى إعادة فتح وصلات الأنفاق المكتملة ويؤدي إلى تسرب ثانوي.

4. الإجراءات المضادة الشاملة للوقاية والسيطرة

انطلاقاً من مبدأ "الوقاية أولاً، الجمع بين الوقاية والعلاج".

4.1 إدارة ختم المعدات

● حافظ على الحقن الكافي والمستقر لشحوم الدرع الخلفي والشحم المفصلي، وتحقق من حالة الحقن لكل حلقة.

● فحص حالة تآكل فرش الذيل وحشيات المفصلية وأختام عمود النقل اللولبي بشكل منتظم؛ استبدال المكونات التالفة في الوقت المناسب.

● استكمال فحص الاستدارة واختبار الختم بعد إعادة تجميع الدرع.

4.2 مراقبة البناء في الموقع

● التحكم بشكل صارم في ضغط الحشو المتزامن الذي يقل عن 0.5 ميجا باسكال، وضمان حجم الحشو المناسب.

● تثبيت وضعية قيادة الدرع، وتجنب التصحيح المتكرر واسع النطاق.

● تحسين جودة تجميع القطعة، والتحكم في إزاحة القطعة، وتنظيف أسطح الوصلات، وضمان عزم ربط المسمار مسبقًا.

● تحسين صيغة تكييف الوحل. حظر حفر الغرف الفارغة في الأراضي الغنية بالمياه.

4.3 مراقبة جودة المواد

قم بإجراء فحص صارم للواردات للمواد الرئيسية: شحم ذيل الدرع المضاد للتآكل، وحشيات منع تسرب الماء للقطاعات، وعامل تكييف الرغوة، ومواد الحشو. سيتم رفض المنتجات غير المؤهلة.

4.4 الإنذار المسبق للمخاطر الجيولوجية والتحضير لحالات الطوارئ

● إجراء تنبؤ جيولوجي مسبق قبل حفر الأنفاق؛ تجميع مخططات بناء خاصة للأقسام الغنية بالمياه عالية المخاطر.

● قم بتخزين مواد توصيل الطوارئ، وتنظيم تدريبات طوارئ منتظمة لحوادث تسرب الماء.

5. الاستنتاج

يعد تسرب الماء والملاط أثناء حفر نفق الدرع مشكلة اقتران متعددة العوامل ناجمة عن حالة المعدات، وعملية البناء، وأداء المواد، والظروف الجيولوجية. ولا يمكن لأي إجراء واحد أن يزيل المخاطر بشكل كامل.

يلعب اختيار المواد الكيميائية الداعمة عالية الأداء (شحم الدرع الخلفي المضاد للتآكل، وعامل رغوة تكييف الوحل، ومركب الحشو عالي القوة) دورًا حيويًا في تعزيز موثوقية الختم، وتحسين خاصية الوحل وضمان تأثير الردم. يمكن لمطابقة المواد المعقولة مع الإدارة الموحدة للموقع أن تقلل بشكل فعال من مخاطر التسرب وتضمن حفر نفق آمن وفعال.