النفق العائم المغمور (SFT)، ويُسمى أيضًا جسر أرشميدس أو النفق المعلق،
هو نفق يطفو في الماء مدعومًا بطفوه من خلال استخدام الدفع الهيدروستاتيكي.
وتعتبر الأنفاق في المياه ليست جديدة في الهندسة المدنية، منذ القرن العشرين تقريبًا، تم إنشاء العديد من الأنفاق المغمورة حول العالم.
فالجسور والأنفاق هي الهياكل الأكثر شيوعًا المستخدمة لعبور المسطحات المائية.
وفي بعض الحالات، تمتد الأنفاق المغمورة تحت البحر أو قاع النهر.
لكن الأنفاق العائمة المغمورة تستخدم عندما يكون السرير صخريًا جدًا أو عميقًا أو متموجًا.
مميزات النفق العائم
النفق العائم هو مفهوم جديد لم يتم بناؤه من قبل، ولكن تم طرح العديد من المقترحات من قبل كيانات مختلفة.
ويلاحظ أن عمق النفق يختلف من مكان إلى آخر بدرجة أكبر، ويعد أقصى عمق يمكن أن يصل إلى 8 كم ومتوسط العمق 3.3 كم.
والبديلان المتاحان للبناء هما جسر فوق مستوى الماء أو نفق تحت مستوى الأرض.
ومع ذلك، بما أن العمق يبلغ 8 كم، فمن المستحيل إنشاء أعمدة خرسانية بهذا الارتفاع للجسر.
وأيضًا، فإن الضغط تحت 8 كيلومترات من سطح البحر يعادل حوالي 500 ضعف الضغط الجوي،
لذلك لا يمكن للمرء البقاء على قيد الحياة في منطقة الضغط العالي هذه.
ولذلك فإن العمق الأمثل للنفق العائم هو 30 متراً من مستوى سطح البحر، حيث لا توجد مشكلة بسبب الضغط العالي.
وسيكون هذا كافيًا لأي سفينة كبيرة للمرور عبر SFT دون عائق.
المبادئ الأساسية للنفق العائم المغمور
النفق العائم المغمور عبارة عن هيكل عائم يتحرك في الماء.
وتعتبر العلاقة بين الطفو والوزن الذاتي مهمة جدًا لأنها تتحكم في السلوك الثابت للنفق، في الاستجابة للقوى الديناميكية.
يمكن تعويم النفق العائم المغمور بطريقتين:
الطفو الإيجابي
في هذا النوع، يتم تثبيت النفق العائم المغمور عن طريق تثبيت أرجل الشد في الأسفل أو الطوافات على السطح.
وهنا، يقع النفق العائم المغمور بشكل أساسي على عمق 30 مترًا تحت سطح الماء.
الطفو السلبي
تكون الأساسات عبارة عن أرصفة أو أعمدة لقاع البحر أو قاع البحيرة في هذا النوع.
وتقتصر هذه الطريقة على عمق 100 متر من الماء، حيث يتعرض النفق العائم المغمور لجميع الإجراءات البيئية النموذجية في البيئة المائية:
مثل التيار، الأمواج، اهتزاز مستوى الماء، التآكل، الزلازل، الجليد، والنمو البحري.
ولذلك، ينبغي أن تكون مصممة لتحمل كافة الإجراءات، والأحمال التشغيلية والعرضية، مع ما يكفي من القوة والصلابة.
ويتم توفير الصلابة العرضية عن طريق التثبيت السفلي.
مميزات النفق العائم المغمور
رؤية واضحة
إن عبور الممرات المائية، سواء كان ذلك من البر الرئيسي إلى الجزر في البحر أو عبور بحيرة داخلية، ربما يثير في كثير من الحالات اعتراضات من دعاة حماية البيئة ومن الجمهور بشكل عام.
ولكن، من ناحية أخرى، ينبغي الحفاظ على البحيرات ذات الجمال الخاص أو القيمة التاريخية للمستقبل؛
إن عبور هذه المناطق والبحيرات بواسطة SFT قد يجعل ذلك ممكنًا دون التأثير على البيئة الطبيعية المحيطة.
طول ثابت
ويصل هيكل النفق العائم المغمور إلى نفس طول المسافة بين الشاطئين.
وقد يتم توصيل النفق العائم المغمور مباشرة بالأنفاق ومن ثم يكون بعيدًا عن الأنظار تمامًا لأي طول مرغوب.
التدرج المنخفض جدًا
غالبًا ما تعني المعابر بالجسور أو الأنفاق تحت سطح البحر إنشاءات أطول وبالتالي تكاليف أعلى، مما يؤدي إلى ارتفاع سعر المتر لنفق عائم مغمور بديل.
وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون لمعبر النفق العائم المغمور تدرج لطيف جدًا أو يكون أفقيًا تقريبًا، مما يوفر توفيرًا كبيرًا في الطاقة لحركة المرور.
الوصول إلى مواقف السيارات تحت الأرض
من الممكن ترتيب مناطق الخدمة أو أماكن وقوف السيارات تحت الأرض والوصول إلى السطح عن طريق المصاعد مباشرة إلى البلدة أو المدينة.
وقد تكون هذه الاحتمالات واحدة من أكبر المزايا في المستقبل لجميع أنواع الأنفاق.
السطح فوق الخط الساحلي مباشرةً
يمكن وضع النفق العائم المغمور على أي عمق تحت السطح، ويمكن إجراء الترتيبات بحيث يكون سطحه قريبًا جدًا من الشاطئ.
ويجب أن يكون هذا الترتيب مفيدًا للاتصالات بأنظمة الطرق الجديدة أو الحالية ويسمح للمخططين بإنشاء روابط بمرونة.
البناء بعيدًا عن المناطق ذات الكثافة السكانية العالية
المشكلة الرئيسية التي تواجهها العديد من المدن هذه الأيام هي تكدس حركة المرور،
وتحويل الشوارع ذات الاتجاهين إلى شوارع ذات اتجاه واحد.
لذلك، يعد إنشاء نفق عائم مغمور خيارًا قابلاً للتطبيق يمكن تنفيذه في المدن ذات الكثافة السكانية العالية لتخفيف الازدحام المروري.
بعد الانتهاء من أجزاء النفق، يتم سحبها إلى الموقع الفعلي وتركيبها على العمق المطلوب.
وهذا من شأنه أن يكمل العملية بأكملها في أشهر بدلاً من سنوات ويضمن الحد الأدنى من الاضطرابات في المنطقة المحلية.
سهولة الإزالة في نهاية العمر الافتراضي
يجب استبدال جميع الهياكل أو إزالتها عاجلاً أم آجلاً بمجرد اكتمال عمر الهيكل.
فيصبح من المهم النظر في عمليات الإزالة/التفكيك في مرحلة التخطيط والتصميم.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن إزالة أو إعادة تدوير أو إعادة استخدام المواد أو أجزاء من الهياكل سوف تصبح ضرورية بشكل متزايد لأسباب بيئية واقتصادية.
في معظم الحالات، يكون SFT عبارة عن هيكل عائم ككل، وبالتالي يمكن سحبه بعيدًا إلى مكان ما حيث يمكن إعادة استخدام أجزاء من SFT.
إمكانيات إعادة استخدام النفق العائم المغمور
اعتمادا على حجمها وحالتها، يمكن استخدام أقسام النفق لأغراض عديدة.
أحد الاحتمالات الواضحة هو بالنسبة لأنواع مختلفة من مرافق التخزين، سواء على الأرض الجافة أو في البحر،
فإن جزءًا من النفق يبلغ قطره 10 أمتار مقطوعًا بطول 10 إلى 12 مترًا، لن يشكل أي صعوبة في النهوض.
التحديات التي تواجه اعتماد النفق العائم المغمور
التكلفة
ونظرًا لاستخدام الكثير من المواد والآلات في المشروع، فإن التكلفة المقدرة تعادل ضعف تكلفة النفق العادي تقريبًا.
الحرائق
يصبح من الصعب إنقاذ الناس إذا اندلع حريق في القطار أثناء وجودهم في النفق.
الاصطدام
في حالة اصطدام قطارين أو مركبة، ليس من السهل إنقاذ الركاب.
عدم الراحة في تدريب الركاب
عندما يمر قطار عبر نفق، تتولد موجات ضغط تنتشر على طول النفق بسرعة صوتية تقريبًا.
قد تنتقل اختلافات الضغط هذه إلى داخل القطارات، ما لم تكن محكمة الغلق بالضغط،
وقد تسبب عدم الراحة لركاب القطار.
