يصل الانحدار الطولي لممر مدخل مترو الأنفاق إلى 30 درجة، أي ما يعادل ارتفاع مبنى مكون من حوالي ستة طوابق - على هذا المنحدر الحاد، يتم تركيب العناصر الجاهزة التي يبلغ وزن كل منها عدة أطنان بدقة متناهية مثل "تركيب المكعبات"، مع التحكم في هامش الخطأ ضمن نطاق المليمتر. في 25 يونيو، أكمل فريق مشروع شركة السكك الحديدية الثامنة الصينية (China Railway No.8 Engineering Group Co., Ltd.) تركيب آخر عنصر جاهز للمدخل D لمحطة هاينان لو (Hainan Road) في المرحلة الثانية من الخط 6 لمترو تشينغداو، ليتم بنجاح بناء أول مدخل مترو أنفاق جاهز بانحدار كبير يبلغ 30 درجة في البلاد. يمثل هذا الإنجاز اختراقًا من "الصفر إلى الواحد" في مجال البناء الجاهز للمنشآت التابعة لمترو الأنفاق ذات الانحدار الكبير في الصين.
معضلة المنحدر في مداخل المترو
نظرًا للقيود المتعددة التي تفرضها الطرق السطحية والمباني المحيطة والمرافق تحت الأرض على مداخل محطات المترو، غالبًا ما تحتاج الممرات إلى تصميم بانحدار طولي كبير. في طريقة البناء التقليدية بالصب في الموقع، يواجه صب الخرسانة في الأجزاء المنحدرة صعوبات كبيرة، كما أن تركيب القوالب معقد، والتحكم في جودة العزل المائي صعب. ولفترة طويلة، كان بناء مداخل المترو ذات الانحدار الكبير يعتمد بشكل كبير على الأعمال الرطبة في الموقع، مما يؤدي إلى فترات بناء طويلة، وكثافة عمالة عالية، وتقلبات كبيرة في الجودة، مما جعلها "عقدة صلبة" تعيق تحسين كفاءة بناء مشاريع النقل بالسكك الحديدية.
على الرغم من أن البناء الجاهز قد طُبق بالفعل في الهياكل الرئيسية للمحطات، إلا أن توسيع نطاقه ليشمل المنشآت التابعة للمداخل ذات الانحدار الكبير يواجه سلسلة من التحديات الجديدة تمامًا. فتركيب العناصر الجاهزة على المنحدرات الحادة قد يؤدي، مع أدنى خطأ، إلى الانقلاب أو الانزلاق أو عدم تطابق الوصلات؛ كما أن نظام العزل المائي عند فواصل الوصلات على المنحدرات أكثر تعقيدًا بكثير من نظيره في الهياكل المسطحة. أصبحت كيفية تحقيق البناء الجاهز على غرار "تركيب المكعبات" بشكل آمن ودقيق على منحدر حاد بزاوية 30 درجة تحديًا عالميًا أمام القائمين على البناء.
أربعة اختراقات في التقنيات الأساسية
في مواجهة التحديات الكبيرة المتمثلة في ارتفاع مخاطر البناء على المنحدرات الحادة وصعوبة التحكم، قام فريق مشروع شركة السكك الحديدية الثامنة الصينية، ولأول مرة في القطاع، بتطبيق مجموعة من تقنيات البناء الجاهزة المتكاملة التي تجمع بين المحاكاة الشاملة لسير العمل باستخدام نمذجة معلومات البناء (BIM) وعربة تركيب متخصصة للمنحدرات.
"البناء بعد الاختبار الافتراضي": محاكاة رقمية شاملة لسير العمل باستخدام BIM
قبل بدء التركيب الفعلي، استخدم الفريق تقنية نمذجة معلومات البناء (BIM) لإجراء محاكاة رقمية شاملة لمسار الرفع وتعديل الوضعية وترتيب التثبيت لكل عنصر جاهز. هذه الاستراتيجية الرقمية المزدوجة، التي تتبع مبدأ "البناء بعد الاختبار الافتراضي"، مكنت من اكتشاف وحل التعارضات المكانية المحتملة ومخاطر العمليات في الفضاء الافتراضي مسبقًا، مما وفر "خريطة ملاحة" دقيقة للبناء في الموقع.
"مخصص للمنحدرات": عربة تركيب متخصصة ونظام مانع للانزلاق ومحدد للمواضع
عربات التركيب المسطحة التقليدية غير قادرة على العمل بثبات على المنحدرات الحادة. طور الفريق بشكل مستقل مجموعة متكاملة من معدات عربة التركيب المتخصصة للمنحدرات، مزودة بنظام مراقبة وقياس ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي باستخدام المحطة الشاملة (Total Station) ومجموعة من أجهزة الحماية متعددة الطبقات المانعة للانزلاق ومحددات المواضع، مما يحقق عملية مستمرة ومتكاملة لالتقاط العناصر الجاهزة وتدويرها وتثبيتها بدقة على المنحدر. هذا يعادل توفير "مسار" و"نظام فرامل" حصريين لكل عنصر على المنحدر الحاد، مما يضمن سلامة البناء من الناحية التقنية والمعدات.
"عزل ثلاثي الطبقات": حل مشكلة التسرب في فواصل المنحدرات الكبيرة
يعد عزل فواصل الوصلات في الهياكل الجاهزة تحديًا شائعًا في القطاع، ويزداد الأمر صعوبة في ظروف الانحدار الكبير. طور فريق المشروع بشكل مستقل نظام عزل مائي ثلاثي الطبقات - من خلال مجموعة من العمليات المتعددة مثل التحديد الدقيق باستخدام لسان وفتحة (tongue and groove)، والشد المسبق بالإجهاد (prestressing)، والحقن بختم مطاطي مزدوج، تم بناء حاجز عزل مائي متعدد المستويات. تزامنت فعالية التفتيش والمراقبة التي نظمتها شركة مترو تشينغداو لجميع خطوط الشبكة في 7 يوليو مع هطول أمطار مستمرة، مما أتاح اختبارًا شاملاً وواقعيًا لأداء نظام العزل المائي في ظل الظروف الجوية الممطرة الطبيعية، وحظي بإشادة وفود التفتيش.
نمذجة كاملة مسبقة الصنع: تكامل القاعدة والجدران الجانبية والسقف والسلالم
تم تصنيع جميع عناصر المدخل D لمحطة هاينان لو، بما في ذلك القاعدة والجدران الجانبية والسقف والسلالم، بشكل موحد ومسبق في مصنع متخصص، ثم تم تجميعها وتركيبها في الموقع. هذا النموذج القائم على "تصنيع الأجزاء في المصنع وتركيب المكعبات في الموقع" ينقل جزءًا كبيرًا من الأعمال التي كانت تتم على ارتفاعات عالية وفي مساحات ضيقة إلى المصنع على الأرض، مما يقلل بشكل كبير من مخاطر سلامة البناء.
تقليص مدة البناء بنسبة 44% وخفض العمالة بنسبة 77%
بالمقارنة مع البناء التقليدي بالصب في الموقع، يُظهر نموذج البناء الجاهز مزايا كبيرة في الكفاءة الإجمالية:
| بعد المقارنة | الصب التقليدي في الموقع | البناء الجاهز | نسبة التحسن |
|---|---|---|---|
| مدة البناء | 90 يومًا | 50 يومًا | تقليص بنسبة 44% |
| عدد العمال في ذروة العمل | 45 عاملًا | 10 عمال | خفض بنسبة 77% |
| دقة التركيب | تعتمد على العمالة اليدوية | دقة ملليمترية | قابلة للتحكم بدقة |
| نموذج البناء | أعمال رطبة في الموقع | تصنيع مسبق في المصنع + تركيب في الموقع | ترقية صناعية |
بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعادة استخدام معدات وأدوات العمل المتخصصة المختلفة بشكل متكرر، مما يقلل باستمرار تكاليف البناء للمشاريع اللاحقة. وقد أسفرت هذه التقنية عن العديد من معدات العمل وعمليات البناء الحصرية المطورة ذاتيًا، والتي تتمتع بحقوق ملكية فكرية مستقلة، مما سد الفجوة التقنية في مجال البناء الجاهز للمنشآت التابعة لمترو الأنفاق ذات الانحدار الكبير في الصين.
سد الفجوة التقنية المحلية ووضع معيار صناعي
يمثل هذا المشروع أول مدخل مترو أنفاق جاهز بانحدار كبير في قطاع النقل بالسكك الحديدية في الصين، وقد سدت تقنيات البناء الرئيسية المتكاملة الفجوة في هذا المجال. في 7 يوليو، نظمت مجموعة مترو تشينغداو (Qingdao Metro Group) فعالية تبادل ومراقبة لتقنيات بناء المداخل الجاهزة لجميع خطوط الشبكة، حيث قاد نائب المدير العام وانغ شوهوي (Wang Shouhui) وفدًا من ممثلي شركات البناء التابعة ومكاتب التصميم للمرحلة الثالثة وجميع الجهات المشاركة في بناء الشبكة بالكامل لتفقد الموقع عمليًا، مما أثبت بشكل كامل جدوى هذه التقنية واستقرارها وتقدمها.
منخفض الكربون وأخضر، دعمًا لأهداف "الكربون المزدوج"
يعتمد البناء الجاهز نموذج التصنيع المركزي بكميات كبيرة للعناصر في المصنع والتجميع المعياري في الموقع، مما يقلل بشكل كبير من الأعمال الرطبة في الموقع وهدر المواد، ويتوافق مع مفهوم التنمية الخضراء ومنخفضة الكربون، ويوفر دعمًا قويًا لتحقيق أهداف "الكربون المزدوج" الوطنية. من خلال التصنيع المسبق بكميات كبيرة في المصنع، يمكن أيضًا تحسين الجودة الفعلية للهيكل، وتقليل العيوب الهيكلية، وزيادة كفاءة الإنتاج.
قابلية التكرار والتعميم، لقيادة ترقية القطاع
شكلت هذه التقنية نموذجًا عمليًا قابلاً للتكرار والتعميم. بناءً على تلخيص شامل لتجارب تصميم وبناء المحطات الجاهزة للخط 6، اقترحت مجموعة مترو تشينغداو وشكلت نظام بناء متكامل للتجميع الجاهز للنقل بالسكك الحديدية، وسيتم تطبيق هذه التقنية في جميع المحطات الأربع عشرة المؤهلة في خطوط المرحلة الثالثة. توفر مجموعة تقنيات البناء الجاهزة لمداخل المنحدرات الكبيرة هذه نموذجًا هامًا للتكامل العميق بين التصنيع والمعلوماتية والذكاء الاصطناعي في مشاريع النقل بالسكك الحديدية الملحقة على مستوى البلاد.
من "تكتيكات الحشود البشرية" إلى "التصنيع الذكي بالآلات"، ومن "الصب في الموقع" إلى "التصنيع المسبق في المصنع" - إن بناء أول مدخل مترو أنفاق جاهز بانحدار 30 درجة في البلاد لا يمثل نجاح مشروع فحسب، بل يشير أيضًا إلى تحول جذري في نموذج بناء المنشآت التابعة للنقل بالسكك الحديدية في الصين.
وكما أثبتت فعالية التفتيش والمراقبة: عندما يتم تركيب العناصر الجاهزة على منحدر حاد بزاوية 30 درجة بدقة ملليمترية، وعندما ينجح نظام العزل المائي ثلاثي الطبقات في اجتياز الاختبار العملي لهطول الأمطار المستمر، تكون هذه التقنية التي سدت فجوة محلية قد انتقلت من "المختبر" إلى "موقع البناء"، ومن "النموذج التجريبي" إلى "التعميم". في المستقبل، مع تطبيق تقنيات البناء الجاهزة في المزيد من خطوط المترو وسيناريوهات الانحدار الأكبر، سيتسارع بناء النقل بالسكك الحديدية في الصين نحو مرحلة جديدة أكثر كفاءة وأمانًا وخضرة.