غشاء أرضي من البولي إيثيلين عالي الكثافة لبناء الأنفاق: العزل المائي والتحكم في المياه الجوفية

يُعدّ تطوير الأنفاق مهمة هندسية معقدة تواجه العديد من التحديات، من بينها العزل المائي والتحكم في المياه الجوفية، وهما عنصران أساسيان لسلامة النفق ومتانته وكفاءته التشغيلية. مع التطور المستمر لمواد البناء، برز غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) كخيار مفضل لعزل الأنفاق وإدارة المياه الجوفية نظرًا لأدائه المتميز. ستتناول هذه المقالة التكلفة البرمجية لغشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة في تطوير الأنفاق من عدة جوانب، مع التركيز على دوره الأساسي في ضمان استدامة مشاريع الأنفاق واستخدامها على المدى الطويل.

1. لماذا يُعد غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) ضروريًا لبناء الأنفاق؟

في هندسة الأنفاق، لا يمكن الاستهانة بتأثير المياه الجوفية. لن يؤدي التسرب المفرط للمياه الجوفية إلى الحد من قدرة تحمل الصخور والتربة المحيطة فحسب، مما يؤدي إلى مخاطر محتملة مثل انهيار النفق، ولكنه يؤدي أيضًا إلى تآكل الشكل الداخلي للنفق، مما يؤدي إلى تقصير عمر مزوده. يحتوي الغشاء الأرضي HDPE، وهو غشاء أرضي من البولي إيثيلين عالي الكثافة، على منازل جسدية وكيميائية خاصة تجعله لا يمكن استبداله في العزل المائي للأنفاق والتحكم في المياه الجوفية.

أولاً، يتميز غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بنفاذية عالية. فبنيته الجزيئية الكثيفة تمنع تسرب المياه الجوفية، مُشكلةً حاجزًا مقاومًا للماء موثوقًا. وبالمقارنة مع المواد المقاومة للماء التقليدية، مثل الأسفلت والأغشية الأرضية الشائعة، يتميز غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بانخفاض معدل نفاذية بخار الماء، مما يضمن فعالية طويلة الأمد في مقاومة الماء حتى في بيئات المياه الجوفية ذات الضغط العالي. ثانيًا، يتمتع هذا الغشاء بخصائص ميكانيكية قوية، مثل قوة الشد العالية، ومقاومة التمزق، ومقاومة الثقب. أثناء بناء الأنفاق، غالباً ما تتعرض الأغشية الجيولوجية للاحتكاك والضغط والتأثير من الصخور المحيطة ومعدات التطوير، ويمكن للأغشية الجيولوجية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة أن تتحمل هذه القوى الخارجية دون أن تتضرر بسهولة.

بالإضافة إلى ذلك، يتميز غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بمقاومة كيميائية ومناخية عالية. فهو يتحمل تآكل العناصر الكيميائية في المياه الجوفية (مثل الأحماض والقلويات والأملاح)، ولا يتأثر بالتقادم أو التشقق أو التدهور نتيجة التعرض طويل الأمد للضوء وتغيرات درجات الحرارة والرطوبة. وهذا يضمن احتفاظ الغشاء بثبات أدائه العام لفترة طويلة في بيئة النفق القاسية. وأخيرًا، يتميز تركيب غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة بسهولة وفعالية التركيب. إذ يمكن تقصيره وتوصيله وفقًا لهيكل النفق وأبعاده، كما أن نظام التركيب بسيط، مما يساهم في تقصير مدة البناء وخفض تكاليفه. بالنسبة لمبادرات الأنفاق التي تتطلب عزلًا مائيًا صارمًا وتحكمًا دقيقًا في المياه الجوفية، فإن اختيار غشاء HDPE الجيولوجي هو اختيار ذكي يمكن أن يضع أساسًا قويًا للجودة المشتركة للمشروع.

2. الوظائف الأساسية لغشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة في عزل الأنفاق والتحكم في المياه الجوفية

تركز فائدة الأغشية الجيولوجية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة في تطوير الأنفاق عادةً على جانبين أساسيين: العزل المائي والتحكم في المياه الجوفية. هذان الجانبان مترابطان ومتكاملان، ويضمنان معًا التشغيل الآمن للنفق.

2.1 البناء الشامل للحاجز المقاوم للماء

تتمثل الميزة الأساسية للأغشية الجيولوجية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) في الأنفاق في تشكيل حاجز كامل مقاوم للماء. أثناء حفر الأنفاق، تحتوي الكتلة الصخرية المحيطة حتمًا على شقوق ومسام، وهي أهم قنوات تسرب المياه الجوفية. من خلال وضع غشاء HDPE الجيولوجي على الأرضية الداخلية للنفق (مثل القوس، والجدار الأمامي، والقاع)، يمكن سد هذه القنوات تمامًا. يتم توصيل الغشاء الجيولوجي بعناية بهيكل النفق، وتُلحم الوصلات بإحكام، لتشكيل طبقة متصلة مقاومة للماء تمنع تسرب المياه الجوفية إلى داخل النفق. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) مع مواد أخرى مقاومة للماء (مثل اللفائف والطلاءات المقاومة للماء) لتكوين نظام متعدد الطبقات مقاوم للماء، مما يعزز موثوقية مقاومة الماء. على سبيل المثال، في بعض أقسام الأنفاق عالية الخطورة التي تحتوي على كميات كبيرة من المياه الجوفية، يمكن اعتماد شكل مركب مقاوم للماء يتكون من "غشاء + طلاء مقاوم للماء" لتحقيق حماية مزدوجة. تضمن خاصية عدم نفاذية غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أنه حتى في حالة تلف الطبقة الخارجية المقاومة للماء، يظل الغشاء قادرًا على أداء دوره في مقاومة الماء، مما يمنع حوادث تسرب المياه بكفاءة.

2.2 تحويل المياه الجوفية والتحكم بها بشكل فعال

إضافةً إلى العزل المائي، يُمكن لغشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) أن يُساعد في تحويل المياه الجوفية والتحكم بها. في الأنفاق التي تشهد تدفقًا هائلاً للمياه الجوفية، قد يؤدي انسداد هذه المياه إلى زيادة الضغط المائي على هيكل النفق، مما يُؤثر على توازنه. في هذه الحالة، يُمكن استخدام غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) لإنشاء نظام تحويل. من خلال وضع الغشاء بطريقة دقيقة (مثل وضع أخاديد وأنابيب تصريف أسفله)، يُمكن توجيه المياه الجوفية إلى نظام التصريف المُستهدف، مما يُقلل من الضغط المائي على هيكل النفق. لا تقتصر تقنية التحويل والتحكم هذه على حل مشكلة تسرب المياه الجوفية فحسب، بل تقلل أيضًا من تأثير ضغط المياه على النفق، مما يضمن استقراره على المدى الطويل. فعلى سبيل المثال، في أنفاق الجبال ذات الظروف الجيولوجية المعقدة، يمكن لمجموعة طبقات غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) وآلة الصرف أن تتحكم بكفاءة في مستوى المياه الجوفية حول النفق، مما يُنشئ بيئة بناء محمية ويضمن سهولة تنفيذ المشروع.

3. النقاط الرئيسية لتركيب الأغشية الأرضية في بناء الأنفاق

لا يمكن الاستفادة الكاملة من الأداء الممتاز لغشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) إلا إذا كان تركيب الغشاء الجيولوجي موحدًا ومعقولًا. يتضمن تركيب الغشاء الجيولوجي في مشاريع الأنفاق عدة مراحل، ولكل مرحلة متطلبات عمل صارمة. أي خطأ قد يؤثر على فعالية العزل المائي والتحكم في المياه الجوفية.

3.1 أعمال التحضير قبل التركيب

يُعدّ التدريب قبل التركيب أساسًا لضمان أفضل تركيب للغشاء الأرضي. أولًا، من الضروري تجهيز أرضية النفق قبل التركيب. يجب أن تكون الأرضية مستوية ونظيفة وخالية من الأجسام الحادة (مثل الحجارة والقضبان المعدنية والحطام)، وإلا فقد يتعرض الغشاء الأرضي للثقب. بالنسبة للأسطح غير المستوية، من المهم تسويتها بالمونة أو مواد أخرى لضمان التصاق الغشاء الأرضي بالسطح بإحكام. ثانيًا، من الضروري فحص منتجات الأغشية الأرضية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE). تحقق من مطابقة مواصفات ونماذج ومؤشرات الأداء العامة للغشاء الأرضي لمتطلبات الرسم التخطيطي، وافحصه بحثًا عن أي عيوب كالتلف أو الثقوب أو التجاعيد. في حال العثور على منتجات غير مطابقة للمواصفات، يجب استبدالها فورًا. إضافةً إلى ذلك، من الضروري تجهيز معدات وأدوات التطوير، مثل آلات اللحام وأدوات القطع وأدوات القياس، والتأكد من سلامة تشغيلها لضمان تنفيذ أعمال التركيب بدقة.

3.2 عملية وضع غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة القياسية

يجب أن يلتزم تركيب غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) في الأنفاق بمبدأ "من الأعلى إلى الأسفل، من الداخل إلى الخارج". يُوضع الغشاء أولاً على قوس النفق، ثم على الجدار الجانبي، وأخيراً على القاع. أثناء التركيب، يجب شد الغشاء برفق لتجنب التجاعيد، ولكن يجب عدم شده بشدة لتجنب تلفه. يجب أن يتوافق عرض التداخل بين الأغشية المتجاورة مع متطلبات الرسم التخطيطي (عادةً لا يقل عن 10 سم). خلال عملية التركيب، من الضروري تجنب جر الغشاء على الأرض لمنع حدوث خدوش. إذا تمزق الغشاء الأرضي في مرحلة ما من مراحل وضعه، فيجب إصلاحه في الوقت المناسب (مثل استخدام رقعة للحام والإصلاح) لضمان سلامة الطبقة المقاومة للماء.

3.3 لحام وفحص جودة الأغشية الأرضية

تُعدّ عملية لحام الأغشية الأرضية خطوةً أساسيةً في عملية التركيب، إذ تؤثر بشكلٍ مباشر على فعالية العزل المائي. عادةً ما يتم لحام أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) باستخدام آلة لحام بالذوبان الساخن. قبل اللحام، من الضروري ضبط معايير اللحام (مثل درجة الحرارة والسرعة والضغط) وفقًا لسمك الغشاء الأرضي ودرجة حرارة المحيط. أثناء اللحام، يجب أن يكون سطح اللحام مستويًا لضمان تجانس اللحام وقوته. بعد اللحام، من الضروري إجراء فحص دقيق للحام. تشمل طرق الفحص الشائعة اختبار ضغط الهواء واختبار الماء. لإجراء اختبار ضغط الهواء، قم بسد طرفي اللحام، ثم احقن الهواء فيه، ولاحظ ما إذا كان ضغط الهواء ينخفض ​​خلال فترة زمنية محددة. إذا انخفض ضغط الهواء، فهذا يدل على وجود تسريب في اللحام، ويجب إعادة لحامه. أما بالنسبة لاختبار الماء، فقم بسكب الماء في اللحام وتحقق من وجود أي تسرب. لا يمكن إجراء أي عملية ربط لاحقة إلا بعد اجتياز اللحام لهذا الفحص.

4. حالات تطبيق عملية للأغشية الجيولوجية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الكثافة في مشاريع الأنفاق

لقد تم التحقق بدقة من الأداء العام المتميز والتأثير الموثوق به لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) المقاومة للماء في العديد من مشاريع الأنفاق محليًا ودوليًا. وسنستعرض فيما يلي مثالين عمليين لتوضيح الدور المحوري لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة في عزل الأنفاق والتحكم في المياه الجوفية.

4.1 التطبيق في نفق جبلي في جنوب غرب الصين

يقع نفق جبلي في جنوب غرب الصين في منطقة غنية بالمياه الجوفية وتضاريس جيولوجية معقدة (مثل التضاريس الكارستية). خلال المراحل الأولى من الإنشاء، واجه النفق مشاكل تسرب مياه خطيرة، مما أثر على سير العمل والسلامة. لحل هذه المشكلة، قررت وحدة التطوير استخدام غشاء أرضي من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) للعزل المائي والتحكم في المياه الجوفية. أثناء الإنشاء، تم وضع غشاء أرضي من البولي إيثيلين عالي الكثافة بسماكة 1.5 مم على الأرضية الداخلية للنفق، وتم تشكيل جهاز مركب مقاوم للماء بطبقات مقاومة للماء. في الوقت نفسه، تم تركيب جهاز تصريف أسفل الغشاء الأرضي لتحويل مسار المياه الجوفية. بعد اكتمال المشروع، أظهر النفق مقاومة مذهلة للماء، وانخفض تدفق المياه الجوفية بنسبة تزيد عن 90%. وظل الغشاء الجيولوجي المصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) آمناً وسليماً بعد التشغيل طويل الأمد، مما يضمن التشغيل الآمن للنفق.

4.2 التطبيق في نفق مترو الأنفاق الحضري

يقع نفق مترو الأنفاق في منطقة مكتظة بالسكان ذات مستوى مياه جوفية مرتفع. لذا، تُعدّ متطلبات عزل النفق ضد الماء بالغة الأهمية، إذ أن تسرب المياه لن يؤثر فقط على تشغيل المترو، بل سيتسبب أيضًا في أضرار للمباني المحيطة. وقد اختارت وحدة التطوير غشاءً أرضيًا من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) كمادة رئيسية مقاومة للماء. وخلال عملية تركيب الغشاء، تم تطبيق إجراءات صارمة لضمان الجودة في كل مرحلة، بدءًا من تنظيف أرضية التركيب وصولًا إلى لحام الغشاء. بالإضافة إلى ذلك، استخدمت وحدة البناء تقنية اختبار غير تدميرية متطورة لفحص جودة لحام الغشاء الأرضي، والتأكد من عدم وجود أي تسريبات فيه. بعد اكتمال نفق المترو، ظل يعمل بأمان لسنوات عديدة دون وقوع أي حوادث تسرب مياه. لا يقتصر دور غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) الأرضي على تلبية متطلبات مقاومة الماء العالية لنفق المترو فحسب، بل يساهم أيضًا في خفض تكلفة تجديد النفق لاحقًا.

خاتمة

في مجال إنشاء الأنفاق، يُعدّ العزل المائي وإدارة المياه الجوفية عنصرين أساسيين لضمان سلامة المشروع وحمايته. وقد أثبتت أغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) الجيولوجية، بفضل خصائصها الممتازة من حيث منع النفاذية، والخواص الميكانيكية، والمقاومة الكيميائية، وسهولة التركيب، أنها الخيار الأمثل لعزل الأنفاق والتحكم في المياه الجوفية. ومن خلال توحيد عملية تركيب الأغشية الجيولوجية، وضمان سلاسة جميع مراحل التركيب، والاستفادة القصوى من الميزات الأساسية لأغشية البولي إيثيلين عالي الكثافة، يُمكننا معالجة مشكلات تسرب المياه في الأنفاق والتحكم في المياه الجوفية بكفاءة عالية، وتعزيز متانة النفق وسلامته، وتقليل تكاليف الإنشاء والصيانة. مع التحسين المستمر لتكنولوجيا هندسة الأنفاق، ستكون آفاق استخدام غشاء البولي إيثيلين عالي الكثافة في تطوير الأنفاق أوسع.

اتصل بنا

اسم الشركة:Shandong Chuangwei New Materials Co., LTD

الشخص الذي يمكن الاتصال به :جادين سيلفان

رقم الاتصال :+86 19305485668

واتساب:+86 19305485668

البريد الإلكتروني للمؤسسة: cggeosynthetics@gmail.com

عنوان المؤسسة:حديقة ريادة الأعمال، منطقة دايو، مدينة تاي آن،

مقاطعة شاندونغ