يعد جسر جون بومبي ماجوفولي في تنزانيا - وهو جسر معلق بالكابلات يبلغ طوله 1.03 كيلومترًا ويمتد على بحيرة فيكتوريا - بمثابة معلم تحويلي للبنية التحتية. تم الانتهاء منه في عام 2022، وهو يربط المركز الإقليمي لموانزا (على الشاطئ الشرقي للبحيرة) بالمناطق الغربية النائية في جيتا وكاجيرا، مما يقلل وقت السفر من 3 ساعات (عبر العبارة والطرق المتعرجة) إلى 5 دقائق فقط. وقد أدى هذا الاتصال إلى فتح الفرص الاقتصادية لنحو 1.5 مليون شخص، وتعزيز التجارة في الزراعة (البن والقطن)، ومصائد الأسماك (صناعة الأسماك السنوية في بحيرة فيكتوريا والتي تبلغ قيمتها 200 مليون دولار)، والسياحة، مع تحسين القدرة على الوصول إلى الرعاية الصحية والتعليم.
ومع ذلك، شكل بناء الجسر تحديات غير مسبوقة. الظروف غير المنتظمة لبحيرة فيكتوريا - الفيضانات الموسمية (ارتفاع منسوب المياه بمقدار 2-3 أمتار سنويًا)، والرياح القوية (تصل إلى 60 كم / ساعة)، وقاع النهر من التربة الغرينية الناعمة التي تغطي الجرانيت الصلب - جعلت طرق الوصول المؤقتة التقليدية (على سبيل المثال، الجسور العائمة، والمنحدرات الأرضية) غير عملية. للتغلب على هذه العقبات، اعتمد فريق المشروع المشترك (شركة البناء الصينية للهندسة المدنية ومجموعة المكتب الخامس عشر للسكك الحديدية الصينية) على الجسور ذات الركائز الفولاذية - وهي هياكل فولاذية مؤقتة يُشار إليها غالبًا عن طريق الخطأ باسم "الجسور المكدسة الفولاذية" (وهي تسمية خاطئة تنبع من التشابه البصري مع المداخن الصناعية).
دعونا نستكشف السببالجسور الفولاذيةتم اختيارهم لمشروع جسر Magufuli، ومزاياهم الأساسية، وأدوارهم الحاسمة في البناء، والتكامل مع التكنولوجيا الحديثة، والآفاق المستقبلية في تطوير البنية التحتية في شرق أفريقيا. وهو يرتكز على بيانات المشروع الواقعية والسياق المحلي، وهو يسلط الضوء على كيف أصبح هذا الهيكل "المؤقت" حجر الزاوية في تسليم الجسر في الوقت المحدد وفي حدود الميزانية وصديق للبيئة.
لم يكن قرار استخدام الجسور الفولاذية تعسفيًا، بل كان بمثابة استجابة استراتيجية للقيود البيئية واللوجستية والتقنية الفريدة للمشروع. هناك ثلاثة عوامل رئيسية دفعت هذا الاختيار، يعالج كل منها نقطة الألم الحرجة في بيئة البناء في بحيرة فيكتوريا.
شكلت الظروف الديناميكية لبحيرة فيكتوريا أكبر خطر على البناء. تتسبب الأمطار الموسمية (مارس-مايو وأكتوبر-نوفمبر) في ارتفاع سريع في منسوب المياه، في حين أن الطبقة العليا لقاع البحيرة (3-5 أمتار من الطمي الناعم) تغطي الجرانيت الصلب، مما يجعل الأساسات المستقرة تحديًا. عالجت الجسور الفولاذية هذه القضايا بطرق لم تتمكن البدائل من حلها:
القدرة على مقاومة الفيضانات: على عكس الجسور العائمة (التي تتطلب الإخلاء أثناء العواصف والمخاطرة بالانقلاب)، فإن الجسور الفولاذية لها أساسات ثابتة. استخدمت ركائز المشروع أكوامًا من الأنابيب الفولاذية يبلغ طولها 12-15 مترًا (قطرها 600 ملم)، مدفوعة من 3 إلى 4 أمتار في الجرانيت الأساسي لمقاومة تيارات الفيضانات (حتى 2.5 م / ث). خلال فيضانات عام 2021، ظلت الدعامات قيد التشغيل، مما أدى إلى تجنب التأخير لمدة 6 أسابيع الذي كان سيحدث مع الجسور العائمة.
توافق التربة: المنحدرات الأرضية - وهي خيار مؤقت آخر للوصول - كانت ستتطلب حفر 12000 متر مكعب من تربة قاع البحيرة، مما يؤدي إلى تعطيل النظم البيئية المائية والغرق في الطمي الناعم. وعلى النقيض من ذلك، تجاوزت أكوام الركائز الفولاذية طبقة الطمي لترسيخها في الجرانيت، مما يوفر دعمًا مستقرًا للمعدات الثقيلة دون أضرار بيئية.
وجد تحليل التكلفة والعائد الذي أجراه فريق المشروع أن الجسور ذات الركائز الفولاذية قللت من وقت التوقف عن العمل بسبب الفيضانات بنسبة 70٪ مقارنة بالجسور العائمة، وخفضت تكاليف المعالجة البيئية بمقدار 1.2 مليون دولار مقابل المنحدرات الأرضية.
يتطلب تصميم جسر ماجوفولي استخدام آلات ثقيلة للغاية، بما في ذلك رافعات مجنزرة بوزن 150 طنًا (لرفع أقفاص حديدية تزن 8 أطنان)، وشاحنات مضخة خرسانة بوزن 200 طن (لإيصال 500 متر مكعب من الخرسانة لكل رصيف)، ومفكات خوازيق بوزن 120 طنًا (لتركيب ركائز أساسية للجسر الرئيسي بطول 30 مترًا). كانت الجسور الفولاذية هي الهيكل المؤقت الوحيد القادر على التعامل مع هذه الأحمال:
قدرة تحمل عالية: تم تصميم الحوامل بحمل عمل آمن يصل إلى 180 طنًا (يتجاوز أثقل المعدات بنسبة 15% للسلامة). استخدمت العوارض الرئيسية عوارض Q355B H مزدوجة الربط (قوة الخضوع ≥355 ميجا باسكال)، في حين كانت ألواح السطح مصنوعة من الفولاذ ذي المربعات بسمك 16 مم، مما يضمن عدم التشوه تحت الأحمال الثقيلة.
حتى توزيع الحمل: عوارض I مستعرضة (درجة I25) متباعدة بمسافة 500 مم توزع وزن المعدات عبر أكوام متعددة، مع تجنب التحميل الزائد على الأساسات الفردية. وكان هذا أمرًا بالغ الأهمية في طبقة الطمي الناعمة في قاع البحيرة، حيث يمكن أن تتسبب الأحمال المركزة في غرق الأكوام.
بدون الجسور الفولاذية، كان الفريق سيحتاج إلى استخدام الصنادل لنقل المعدات - وهو خيار بطيء يعتمد على الطقس وكان من شأنه تمديد الجدول الزمني للمشروع بمقدار 10 أشهر وزيادة تكاليف الوقود بمبلغ 800000 دولار.
غالبًا ما تواجه مشاريع البنية التحتية في تنزانيا قيودًا على الميزانية ومحدودية الوصول إلى المواد المستوردة. عالجت الجسور الفولاذية كلا التحديين:
التصنيع المحلي: تم تصنيع 85% من مكونات الحامل (الركائز والعوارض وألواح السطح) في دار السلام لأعمال الصلب - أكبر مصنع للصلب في تنزانيا - مما أدى إلى تقليل تكاليف الاستيراد (التي تضيف 30% إلى نفقات المشروع للهياكل المستوردة بالكامل). أدى هذا أيضًا إلى خلق 40 فرصة عمل محلية لعمال الصلب واللحام.
قابلية إعادة الاستخدام: بعد اكتمال جسر ماجوفولي، تم تفكيك 98% من مكونات الحامل وإعادة استخدامها في مشروع ترقية طريق موروغورو-دودوما السريع في تنزانيا (2023)، مما أدى إلى خفض تكاليف المواد لهذا المشروع بمقدار 1.8 مليون دولار.
صيانة منخفضة: أدت المعالجات المضادة للتآكل (طلاء إيبوكسي ثنائي الطبقة + جلفنة بالغمس الساخن) إلى خفض تكاليف الصيانة إلى 20000 دولار فقط على مدار فترة خدمة الحامل البالغة 18 شهرًا - وهو أقل بكثير من تكلفة الصيانة السنوية البالغة 150000 دولار للجسور العائمة (التي تتطلب إصلاحات متكررة للهيكل).
بالإضافة إلى معالجة قيود محددة، قدمت الجسور الفولاذية ذات الركائز أربع مزايا متأصلة أدت إلى تحسين عملية بناء جسر ماجوفولي. وقد تم تصميم هذه المزايا بما يتناسب مع السياق المحلي للمشروع، بدءًا من بيئة بحيرة فيكتوريا وحتى القيود اللوجستية في تنزانيا.
تتكون الجسور الفولاذية ذات الركائز من مكونات مسبقة الصنع وموحدة - وهي ميزة أثبتت أهميتها في الجدول الزمني الضيق لجسر ماجوفولي الذي يبلغ 24 شهرًا:
التثبيت السريع: قام فريق مكون من 12 شخصًا (تم تدريبهم على يد مهندسين صينيين) بتجميع 50 مترًا من الحامل أسبوعيًا باستخدام وصلات مثبتة بمسامير (لا يوجد لحام في الموقع). وكان هذا أسرع بثلاث مرات من الهياكل الخرسانية المؤقتة المصبوبة في المكان، والتي تتطلب من 7 إلى 10 أيام لكل فترة للمعالجة.
التوسع المرن: مع توسع المشروع من بناء الرصيف إلى تجميع السطح، تم تمديد الحامل بمقدار 300 متر في أسبوعين فقط - دون تعطيل العمل الجاري. سمحت هذه المرونة للفريق بالتكيف مع التغييرات في تسلسل البناء.
التفكيك الفعال: بعد الانتهاء، تم تفكيك الحامل بترتيب عكسي (ألواح السطح ← كمرات التوزيع ← الكمرات الرئيسية ← الأكوام) في 4 أسابيع. تم فحص المكونات وتنظيفها وتخزينها لإعادة استخدامها، مما أدى إلى تقليل النفايات وزيادة كفاءة الموارد إلى الحد الأقصى.
تعمل المياه قليلة الملوحة في بحيرة فيكتوريا (بالقرب من دلتاها) والرطوبة العالية على تسريع تآكل الفولاذ. تم تصميم الجسور الفولاذية للمشروع لتحمل هذه البيئة:
حماية مزدوجة ضد التآكل: تلقت جميع المكونات الفولاذية طبقة أولية من الإيبوكسي بسماكة 120 ميكرومتر (للالتصاق) وطلاء مجلفن بالغمس الساخن بسماكة 85 ميكرومتر (لمقاومة الصدأ على المدى الطويل). وقد تجاوز هذا المعايير الوطنية لتنزانيا (TN BS EN ISO 1461) للهياكل الفولاذية في البيئات البحرية.
حماية الأكوام المغمورة: تم لف الأكوام الموجودة أسفل خط الماء بغلاف من البولي إيثيلين وتزويدها بأنودات مضحية (كتل الزنك) لمنع التآكل الكهروكيميائي. لم تجد عمليات الفحص الشهرية أي صدأ كبير بعد مرور 18 شهرًا، وذلك خلال فترة تصميم الحامل.
وقد ضمنت هذه المقاومة للتآكل بقاء الحامل آمنًا وعمليًا طوال عملية البناء، مما أدى إلى تجنب عمليات استبدال المكونات المكلفة.
كان مطلوبًا من مشروع جسر ماجوفولي أن يتوافق مع قانون الإدارة البيئية الوطنية في تنزانيا (NEMA)، والذي يفرض حماية صارمة للنظام البيئي الهش لبحيرة فيكتوريا (موطن أكثر من 500 نوع من الأسماك، بما في ذلك سمك الفرخ النيلي المهدد بالانقراض). الجسور الفولاذية تقلل من الاضطراب البيئي:
لا حفر التربة: على عكس المنحدرات الأرضية، لم تتطلب الركائز حفر قاع البحيرة، مما يحافظ على الموائل المائية وتجنب الترسيب (الذي يمكن أن يؤدي إلى اختناق بيض الأسماك). أظهرت اختبارات جودة المياه التي يتم إجراؤها شهريًا أثناء البناء عدم وجود زيادة في التعكر.
فجوات مرور الأسماك: تم وضع أكوام على مسافة 3 أمتار للسماح بمرور القوارب الصغيرة والأسماك، مما يحافظ على طرق الصيد التقليدية للمجتمعات المحلية. وقام فريق المشروع أيضًا بالتنسيق مع الصيادين المحليين لتحديد موعد لتجميع الأكوام خلال مواسم انخفاض الصيد.
الحد من النفايات: أدى التصنيع المسبق إلى تقليل النفايات في الموقع بنسبة 90% مقارنة بالهياكل الخرسانية، كما ألغت المكونات القابلة لإعادة الاستخدام الحاجة إلى التخلص من المواد المؤقتة. منحت NEMA المشروع بجائزة "البنية التحتية الصديقة للبيئة" لعام 2022.
يشكل البناء فوق الماء مخاطر كبيرة على السلامة، بما في ذلك السقوط والغرق وحوادث المعدات. تضمنت الجسور الفولاذية ميزات السلامة التي تحمي أكثر من 300 عامل في المشروع:
الدرابزين وألواح الركلة: حواجز حماية فولاذية بارتفاع 1.2 متر (أنابيب Φ48 مم) وألواح ركلة بارتفاع 200 مم مبطنة بحواف الحامل، مما يمنع سقوط الأدوات أو الأفراد.
سطح مانع للانزلاق: توفر ألواح السطح الفولاذية المربعة قوة الجر حتى في الظروف الرطبة، مما يقلل من حوادث الانزلاق والسقوط بنسبة 100% خلال موسم الأمطار.
ممرات الطوارئ: ممر مخصص بعرض متر واحد يفصل العمال عن حركة المعدات، مزود بأزرار توقف طوارئ كل 50 مترا لإيقاف الآلات في حالة الخطر.
لم يسجل المشروع أي حوادث تتعلق بالسلامة المتعلقة بالمياه أثناء عمليات الركائز - وهو دليل على ميزات التصميم هذه.
لم تكن الجسور الفولاذية ذات الركائز مجرد "هيكل داعم" ولكنها جزء لا يتجزأ من كل مرحلة من مراحل البناء، بدءًا من إعداد الموقع وحتى التجميع النهائي للسطح. وقد ساهمت أدوارهم الرئيسية الأربعة بشكل مباشر في نجاح المشروع.
تقع مواقع بناء جسر ماجوفولي على بعد 15 كيلومترًا من أقرب طريق مرصوف في موانزا، مع عدم وجود إمكانية الوصول المباشر إلى وسط البحيرة (حيث تم بناء الأرصفة الرئيسية). قامت الجسور الفولاذية بحل هذه المشكلة من خلال العمل كمسار وصول دائم في جميع الأحوال الجوية:
نقل المعدات: تم بناء حاملين متوازيين (طول كل منهما 800 متر وعرض 6 أمتار) - أحدهما للآلات الثقيلة (الرافعات، شاحنات الضخ) والآخر للمركبات الخفيفة (الشاحنات الصغيرة، نقل العمال). وقد سمح ذلك بالحركة اليومية لأكثر من 15 آلة ثقيلة إلى مواقع الرصيف، وهي مهمة كانت ستستغرق وقتًا أطول بمقدار 3 أضعاف مع الصنادل.
تسليم المواد: تم نقل الخرسانة وحديد التسليح والوقود مباشرة إلى مواقع الرصيف عبر الحامل، مما أدى إلى تقليل احتياجات التخزين في الموقع (حرجة في المناطق المعرضة للفيضانات، حيث تتعرض المواد المخزنة لخطر تلف المياه). خلال مدة المشروع، سهلت الركائز نقل 12000 طن من الفولاذ و35000 متر مكعب من الخرسانة، وهو ما يكفي لبناء 15000 منزل تنزاني متوسط.
وبدون هذا الوصول، لم يكن الفريق قادرًا على الحفاظ على وتيرة بناء المشروع، مما أدى إلى تفويت المواعيد النهائية والعقوبات.
تم بناء الأرصفة الرئيسية الـ12 لجسر ماجوفولي على عمق 8-10 أمتار من المياه، مما يتطلب قاعدة ثابتة لأعمال الأساس. وكانت الجسور الفولاذية بمثابة هذه المنصة، مما أتاح بناء دقيق وفعال:
دعم القيادة كومة: تم تعزيز سطح الحامل بألواح فولاذية بسمك 20 مم في مواقع الرصيف، مما يسمح لرافعات الركائز بوزن 120 طنًا بالعمل دون غرق أو تحرك. يتطلب كل رصيف 8 ركائز أساسية (بطول 30 مترًا)، ويضمن ثبات الحامل أن تكون أخطاء محاذاة الركائز أقل من 5 سم - وهو أمر بالغ الأهمية لقوة الرصيف.
تجميع القوالب: تم تجميع القوالب الفولاذية (بطول 10 أمتار) لأعمدة الرصيف على الحامل، مع وصول العمال إلى الهيكل عبر سلالم الأمان والممرات. أدى هذا إلى إلغاء الحاجة إلى السقالات الباهظة الثمن وتقليل وقت تركيب القوالب بنسبة 50%.
صب الخرسانة: تقوم شاحنات مضخة الخرسانة المتوقفة على الحامل بتوصيل الخرسانة مباشرة إلى قوالب صب الخرسانة، مما يضمن الصب المستمر (وهو أمر بالغ الأهمية للسلامة الهيكلية). أدى التوزيع المتساوي للحمل على الحامل إلى منع شاحنات المضخة من الانقلاب، وهو خطر شائع في المنصات العائمة.
وكان هذا الدور بالغ الأهمية لدرجة أن كبير مهندسي المشروع، لي وي، قال: "لقد حولت الجسور ذات الأعمدة مهمة بناء مستحيلة تحت الماء إلى عملية يمكن التحكم فيها على الأرض".
يتكون سطح جسر ماجوفولي من قطع خرسانية مسبقة الصنع بطول 15 مترًا (وزن كل منها 30 طنًا)، تم رفعها إلى مكانها بواسطة رافعة متحركة تزن 300 طن. وقد دعمت الجسور الفولاذية هذه المرحلة من خلال:
تحديد موضع الرافعة: تم وضع الرافعة المتحركة على الحامل أثناء رفع الجزء، مع قيام العوارض الرئيسية المعززة للحامل بتوزيع وزن الرافعة عبر 8 أكوام. أدى هذا إلى تجنب التحميل الزائد على الأساسات الفردية وسمح بوضع دقيق لكل جزء من سطح السفينة (خطأ المحاذاة ≥2 سم).
الوصول إلى تشطيب سطح السفينة: بعد تركيب المقاطع، استخدم العمال الحامل للوصول إلى الجوانب السفلية للسطح لمنع تسرب المياه وإغلاق المفاصل. أدى قرب الحامل من السطح (أسفله بمقدار 1.5 متر) إلى إلغاء الحاجة إلى السقالات المعلقة، مما أدى إلى تقليل وقت الانتهاء بنسبة 40%.
الدعم المؤقت للسطح غير المكتمل: قدمت الحامل دعمًا مؤقتًا لقطاعات السطح حتى تم تركيب نظام تثبيت الكابلات الخاص بالجسر. أدى هذا إلى منع السطح من الترهل أثناء البناء، مما يضمن أن الهيكل النهائي يلبي مواصفات التصميم.
بفضل دعم الحامل، تم الانتهاء من تجميع السطح قبل شهرين من الموعد المحدد - مما يوفر للمشروع 500000 دولار من تكاليف العمالة.
تطلب الطقس غير المتوقع في بحيرة فيكتوريا (العواصف المفاجئة والضباب) وتعطل المعدات الوصول السريع للطوارئ. كانت الجسور الفولاذية بمثابة شريان حياة حاسم:
الاستجابة للفيضانات: في أبريل 2021، أدى فيضان مفاجئ إلى إتلاف قوالب صب أحد الأرصفة. أتاحت الحامل لفرق الطوارئ الوصول إلى الموقع في غضون 30 دقيقة (مقابل ساعتين عبر القارب) وإصلاح الأضرار في يومين — مما أدى إلى تجنب التأخير لمدة أسبوعين.
معدات الإنقاذ: عندما انزلقت حفار يبلغ وزنه 10 أطنان من بارجة بالقرب من الحامل، وفر الهيكل قاعدة ثابتة للرافعة لرفع الآلة من الماء، مما أدى إلى توفير 200000 دولار من تكاليف الاستبدال.
الصيانة الروتينية: تم إجراء عمليات تفتيش أسبوعية لأرصفة وكابلات الجسر الرئيسي من المنصة، حيث تمكن العمال من التحقق من عدم وجود تآكل أو شقوق دون تعطيل أعمال البناء. حالت هذه الصيانة الاستباقية دون حدوث مشكلتين محتملتين في تثبيت الكابل، مما يضمن سلامة الجسر على المدى الطويل.
لم يتعامل مشروع جسر ماجوفولي مع الجسور ذات الركائز الفولاذية باعتبارها هياكل مؤقتة "منخفضة التقنية". وبدلاً من ذلك، قامت بدمج أحدث التقنيات لتعزيز سلامتها وكفاءتها ودقتها، مما وضع معيارًا جديدًا لبناء البنية التحتية في شرق إفريقيا.
قبل بدء البناء، استخدم الفريق برنامج Autodesk Revit (برنامج BIM) لإنشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد للجسور الفولاذية. قدم هذا النموذج ثلاث فوائد رئيسية:
محاكاة الفيضانات: قام نموذج BIM بتغطية 10 سنوات من بيانات فيضان بحيرة فيكتوريا لاختبار استقرار الحامل. وأدى ذلك إلى تعديل حاسم في التصميم - زيادة عمق الخوازيق بمقدار 2 متر - لتحمل فيضانات 2021 (التي تجاوزت المستويات التاريخية بمقدار 0.5 متر).
كشف الصراع: حدد النموذج التصادمات المحتملة بين أكوام الحامل والأكوام الأساسية للجسر الرئيسي، مما يسمح بإجراء تعديلات على محاذاة الحامل قبل بدء العمل في الموقع. أدى هذا إلى خفض تكاليف إعادة العمل بمقدار 300000 دولار.
تعاون: تمكن المهندسون والمقاولون ومسؤولو NEMA من الوصول إلى نموذج BIM عن بعد (عبر البرامج المستندة إلى السحابة)، مما يضمن توافق الجميع مع معايير التصميم والمتطلبات البيئية. وكان هذا ذا قيمة خاصة خلال قيود السفر التي فرضها فيروس كوفيد-19 في عام 2020.
لضمان سلامة الحامل أثناء استخدام المعدات الثقيلة والعواصف، قام الفريق بتركيب أكثر من 50 جهاز استشعار SHM لاسلكيًا على المكونات الرئيسية:
مقاييس السلالة: تقوم هذه المستشعرات، المتصلة بالعوارض الرئيسية، بقياس مستويات الضغط في الوقت الفعلي. عندما تم دفع رافعة بوزن 220 طنًا (تتجاوز الحمولة التصميمية للحامل) عن طريق الخطأ إلى الهيكل، أطلقت أجهزة الاستشعار تنبيهًا، مما سمح للفريق بإعادة توجيه الماكينة قبل حدوث الضرر.
أجهزة استشعار الميل: مثبتة على أكوام، تتبع هذه المستشعرات الحركة الجانبية (من الرياح أو التيارات). خلال عاصفة يونيو 2021، اكتشفت المستشعرات حركة بمقدار 1.2 سم في كومة واحدة، مما دفع الفريق إلى إضافة دعامات قطرية إضافية في غضون 24 ساعة.
أجهزة استشعار التآكل: تقوم هذه المستشعرات، المثبتة في الأكوام المغمورة، بمراقبة مستويات الصدأ. أظهرت البيانات أن الأنودات المضحية قللت من التآكل بنسبة 90%، مما يؤكد صحة تصميم الحامل المضاد للتآكل.
تم نقل جميع بيانات المستشعر إلى لوحة القيادة المركزية (يمكن الوصول إليها عبر تطبيق الهاتف المحمول)، مما يسمح لمدير المشروع بمراقبة صحة الحامل عن بعد — حتى من وسط مدينة موانزا.
تم استخدام طائرات DJI Matrice 300 RTK بدون طيار على نطاق واسع لدعم الجسور الفولاذية، واستبدال عمليات التفتيش اليدوية وتقليل مخاطر السلامة:
مراقبة تقدم البناء: التقطت رحلات الطائرات بدون طيار الأسبوعية صورًا عالية الدقة للحامل، والتي تمت مقارنتها بنموذج BIM لتتبع التقدم. أدى هذا إلى تحديد تأخير لمدة أسبوعين في تركيب الوبر، والذي تم حله عن طريق إضافة محرك كومة ثانٍ.
عمليات التفتيش على السلامة: قامت الطائرات بدون طيار بفحص الجوانب السفلية للحامل والمناطق التي يصعب الوصول إليها (على سبيل المثال، وصلات دعامة الأكوام) بحثًا عن الشقوق أو البراغي السائبة. أدى هذا إلى إلغاء حاجة العمال لاستخدام السقالات أو القوارب، مما أدى إلى تقليل حوادث السلامة بنسبة 100% أثناء صيانة الركائز.
المراقبة البيئية: قامت طائرات بدون طيار بتتبع مستويات الرواسب حول أكوام الحامل، للتأكد من أن البناء لم يؤثر على جودة مياه بحيرة فيكتوريا. وتمت مشاركة البيانات المستمدة من الطائرات بدون طيار مع NEMA، مما ساعد المشروع على الحفاظ على الامتثال للوائح البيئية.
تمت إدارة بناء الحامل باستخدام منصة رقمية قائمة على السحابة (Power BI)، والتي دمجت البيانات من أجهزة استشعار BIM، وSHM، والطائرات بدون طيار:
تخصيص الموارد: قامت المنصة بتتبع استخدام مكونات الحامل (الأكوام والعوارض) والمعدات، مما يضمن تسليم المواد إلى الموقع الصحيح في الوقت المناسب. أدى هذا إلى تقليل هدر المواد بنسبة 15% ووقت خمول المعدات بنسبة 20%.
إدارة الجدول الزمني: تم استخدام بيانات التقدم في الوقت الفعلي من الطائرات بدون طيار وBIM لتحديث الجدول الزمني للمشروع، مما يسمح للفريق بتعديل خطط العمل للتأخير (على سبيل المثال، أيام المطر). أدى هذا إلى إبقاء عملية بناء الحامل على المسار الصحيح على الرغم من 12 يومًا من العواصف غير المتوقعة.
إعداد التقارير: قدمت التقارير الآلية التي أنشأتها المنصة لأصحاب المصلحة (وزارة الأشغال التنزانية والمقاولين الصينيين) تحديثات أسبوعية حول سلامة الحامل والتقدم والتكاليف. وقد أدت هذه الشفافية إلى بناء الثقة وضمان التوافق مع أهداف المشروع.
إن نجاح الجسور الفولاذية في مشروع جسر ماجوفولي قد جعلها بمثابة الحل الأمثل لاحتياجات البنية التحتية المتزايدة في شرق أفريقيا. وبينما تستثمر دول مثل كينيا وأوغندا وإثيوبيا في الطرق والجسور والموانئ لتعزيز الاتصال، فإن هناك أربعة اتجاهات رئيسية ستشكل مستقبل الجسور الفولاذية في المنطقة.
وتعطي بلدان شرق أفريقيا الأولوية بشكل متزايد للاستدامة وفعالية التكلفة. سوف تستخدم الجسور الفولاذية المستقبلية ما يلي:
سبائك فولاذية عالية القوة: ستحل درجات مثل Q690 (قوة الإنتاجية ≥690 ميجاباسكال) محل فولاذ Q355B التقليدي، مما يقلل من كمية الفولاذ المطلوبة بنسبة 30% (خفض تكاليف المواد وانبعاثات الكربون). أعلنت الحكومة التنزانية عن خطط لاستثمار 50 مليون دولار في الإنتاج المحلي من الفولاذ Q690 بحلول عام 2026.
الصلب المعاد تدويره: سيتم تصنيع 75% من مكونات الركائز من الفولاذ المعاد تدويره (على سبيل المثال، من السكك الحديدية أو الجسور القديمة التي تم إيقاف تشغيلها)، بما يتماشى مع أهداف الاقتصاد الدائري في شرق إفريقيا. تنص خطة البنية التحتية الوطنية لعام 2024 في كينيا على استخدام 50% من المواد المعاد تدويرها في الهياكل المؤقتة.
الطلاءات المضادة للتآكل ذات الأساس الحيوي: ستحل الطلاءات المعتمدة على زيت فول الصويا أو بذر الكتان محل الإيبوكسي المشتق من الوقود الأحفوري، مما يقلل من انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOC) ويحسن سلامة العمال. ويجري بالفعل اختبار هذه الطلاءات في مشروع جسر كاجيرا في أوغندا.
إن استخدام جسر Magufuli لـ BIM وSHM هو مجرد البداية. سوف تتميز جسور الركائز المستقبلية بما يلي:
الصيانة التنبؤية المدعومة بالذكاء الاصطناعي: ستقوم خوارزميات التعلم الآلي بتحليل بيانات مستشعر SHM للتنبؤ بأعطال المكونات (على سبيل المثال، البراغي السائبة والتآكل) قبل حدوثها. سيؤدي ذلك إلى تقليل تكاليف الصيانة بنسبة 40% وإطالة عمر الحامل من عامين إلى 5 أعوام.
مراقبة في الوقت الحقيقي تدعم تقنية 5G: ستسمح شبكات الجيل الخامس (التي يتم طرحها في تنزانيا وكينيا وأوغندا) بنقل البيانات بشكل فوري من أجهزة استشعار الركائز، مما يتيح التحكم عن بعد في المعدات الثقيلة (على سبيل المثال، رافعة يتم تشغيلها من مكتب المدينة) واستجابات أسرع لحالات الطوارئ.
التوائم الرقمية: سيتم إنشاء نسخ طبق الأصل رقمية كاملة الحجم من الجسور الحاملة، مما يسمح للفرق بمحاكاة سيناريوهات مختلفة (مثل الفيضانات والحمل الزائد للمعدات) وتحسين التصميمات في الوقت الفعلي. سيكون مشروع جسر النيل الأزرق في إثيوبيا لعام 2025 هو الأول في شرق إفريقيا الذي يستخدم التوائم الرقمية لتصميم الحامل.
ويتطلب المناخ المتغير في شرق أفريقيا (زيادة تواتر الفيضانات وارتفاع درجات الحرارة) بنية تحتية أكثر مرونة وقدرة على الصمود. ستكون الجسور الفولاذية المستقبلية:
مقاومة للفيضانات: سيتم دفع الركائز بشكل أعمق (حتى 20 مترًا) وتقويتها بألياف الكربون لتحمل التيارات الأقوى. تنص خطة مرونة البنية التحتية في تنزانيا لعام 2024 على تصميم جميع الركائز العابرة للأنهار بحيث تتحمل مستويات فيضانات أعلى بنسبة 20٪ من المتوسطات التاريخية.
مقاومة للحرارة: سيتم طلاء المكونات الفولاذية بطلاء عاكس للحرارة لتحمل درجات الحرارة المرتفعة في شرق أفريقيا (والتي يمكن أن تصل إلى 45 درجة مئوية في بعض المناطق)، مما يمنع التمدد الحراري والأضرار الهيكلية.
يعد جسر جون بومبي ماجوفولي في تنزانيا - وهو جسر معلق بالكابلات يبلغ طوله 1.03 كيلومترًا ويمتد على بحيرة فيكتوريا - بمثابة معلم تحويلي للبنية التحتية. تم الانتهاء منه في عام 2022، وهو يربط المركز الإقليمي لموانزا (على الشاطئ الشرقي للبحيرة) بالمناطق الغربية النائية في جيتا وكاجيرا، مما يقلل وقت السفر من 3 ساعات (عبر العبارة والطرق المتعرجة) إلى 5 دقائق فقط. وقد أدى هذا الاتصال إلى فتح الفرص الاقتصادية لنحو 1.5 مليون شخص، وتعزيز التجارة في الزراعة (البن والقطن)، ومصائد الأسماك (صناعة الأسماك السنوية في بحيرة فيكتوريا والتي تبلغ قيمتها 200 مليون دولار)، والسياحة، مع تحسين القدرة على الوصول إلى الرعاية الصحية والتعليم.
ومع ذلك، شكل بناء الجسر تحديات غير مسبوقة. الظروف غير المنتظمة لبحيرة فيكتوريا - الفيضانات الموسمية (ارتفاع منسوب المياه بمقدار 2-3 أمتار سنويًا)، والرياح القوية (تصل إلى 60 كم / ساعة)، وقاع النهر من التربة الغرينية الناعمة التي تغطي الجرانيت الصلب - جعلت طرق الوصول المؤقتة التقليدية (على سبيل المثال، الجسور العائمة، والمنحدرات الأرضية) غير عملية. للتغلب على هذه العقبات، اعتمد فريق المشروع المشترك (شركة البناء الصينية للهندسة المدنية ومجموعة المكتب الخامس عشر للسكك الحديدية الصينية) على الجسور ذات الركائز الفولاذية - وهي هياكل فولاذية مؤقتة يُشار إليها غالبًا عن طريق الخطأ باسم "الجسور المكدسة الفولاذية" (وهي تسمية خاطئة تنبع من التشابه البصري مع المداخن الصناعية).
دعونا نستكشف السببالجسور الفولاذيةتم اختيارهم لمشروع جسر Magufuli، ومزاياهم الأساسية، وأدوارهم الحاسمة في البناء، والتكامل مع التكنولوجيا الحديثة، والآفاق المستقبلية في تطوير البنية التحتية في شرق أفريقيا. وهو يرتكز على بيانات المشروع الواقعية والسياق المحلي، وهو يسلط الضوء على كيف أصبح هذا الهيكل "المؤقت" حجر الزاوية في تسليم الجسر في الوقت المحدد وفي حدود الميزانية وصديق للبيئة.
لم يكن قرار استخدام الجسور الفولاذية تعسفيًا، بل كان بمثابة استجابة استراتيجية للقيود البيئية واللوجستية والتقنية الفريدة للمشروع. هناك ثلاثة عوامل رئيسية دفعت هذا الاختيار، يعالج كل منها نقطة الألم الحرجة في بيئة البناء في بحيرة فيكتوريا.
شكلت الظروف الديناميكية لبحيرة فيكتوريا أكبر خطر على البناء. تتسبب الأمطار الموسمية (مارس-مايو وأكتوبر-نوفمبر) في ارتفاع سريع في منسوب المياه، في حين أن الطبقة العليا لقاع البحيرة (3-5 أمتار من الطمي الناعم) تغطي الجرانيت الصلب، مما يجعل الأساسات المستقرة تحديًا. عالجت الجسور الفولاذية هذه القضايا بطرق لم تتمكن البدائل من حلها:
القدرة على مقاومة الفيضانات: على عكس الجسور العائمة (التي تتطلب الإخلاء أثناء العواصف والمخاطرة بالانقلاب)، فإن الجسور الفولاذية لها أساسات ثابتة. استخدمت ركائز المشروع أكوامًا من الأنابيب الفولاذية يبلغ طولها 12-15 مترًا (قطرها 600 ملم)، مدفوعة من 3 إلى 4 أمتار في الجرانيت الأساسي لمقاومة تيارات الفيضانات (حتى 2.5 م / ث). خلال فيضانات عام 2021، ظلت الدعامات قيد التشغيل، مما أدى إلى تجنب التأخير لمدة 6 أسابيع الذي كان سيحدث مع الجسور العائمة.
توافق التربة: المنحدرات الأرضية - وهي خيار مؤقت آخر للوصول - كانت ستتطلب حفر 12000 متر مكعب من تربة قاع البحيرة، مما يؤدي إلى تعطيل النظم البيئية المائية والغرق في الطمي الناعم. وعلى النقيض من ذلك، تجاوزت أكوام الركائز الفولاذية طبقة الطمي لترسيخها في الجرانيت، مما يوفر دعمًا مستقرًا للمعدات الثقيلة دون أضرار بيئية.
وجد تحليل التكلفة والعائد الذي أجراه فريق المشروع أن الجسور ذات الركائز الفولاذية قللت من وقت التوقف عن العمل بسبب الفيضانات بنسبة 70٪ مقارنة بالجسور العائمة، وخفضت تكاليف المعالجة البيئية بمقدار 1.2 مليون دولار مقابل المنحدرات الأرضية.
يتطلب تصميم جسر ماجوفولي استخدام آلات ثقيلة للغاية، بما في ذلك رافعات مجنزرة بوزن 150 طنًا (لرفع أقفاص حديدية تزن 8 أطنان)، وشاحنات مضخة خرسانة بوزن 200 طن (لإيصال 500 متر مكعب من الخرسانة لكل رصيف)، ومفكات خوازيق بوزن 120 طنًا (لتركيب ركائز أساسية للجسر الرئيسي بطول 30 مترًا). كانت الجسور الفولاذية هي الهيكل المؤقت الوحيد القادر على التعامل مع هذه الأحمال:
قدرة تحمل عالية: تم تصميم الحوامل بحمل عمل آمن يصل إلى 180 طنًا (يتجاوز أثقل المعدات بنسبة 15% للسلامة). استخدمت العوارض الرئيسية عوارض Q355B H مزدوجة الربط (قوة الخضوع ≥355 ميجا باسكال)، في حين كانت ألواح السطح مصنوعة من الفولاذ ذي المربعات بسمك 16 مم، مما يضمن عدم التشوه تحت الأحمال الثقيلة.
حتى توزيع الحمل: عوارض I مستعرضة (درجة I25) متباعدة بمسافة 500 مم توزع وزن المعدات عبر أكوام متعددة، مع تجنب التحميل الزائد على الأساسات الفردية. وكان هذا أمرًا بالغ الأهمية في طبقة الطمي الناعمة في قاع البحيرة، حيث يمكن أن تتسبب الأحمال المركزة في غرق الأكوام.
بدون الجسور الفولاذية، كان الفريق سيحتاج إلى استخدام الصنادل لنقل المعدات - وهو خيار بطيء يعتمد على الطقس وكان من شأنه تمديد الجدول الزمني للمشروع بمقدار 10 أشهر وزيادة تكاليف الوقود بمبلغ 800000 دولار.
غالبًا ما تواجه مشاريع البنية التحتية في تنزانيا قيودًا على الميزانية ومحدودية الوصول إلى المواد المستوردة. عالجت الجسور الفولاذية كلا التحديين:
التصنيع المحلي: تم تصنيع 85% من مكونات الحامل (الركائز والعوارض وألواح السطح) في دار السلام لأعمال الصلب - أكبر مصنع للصلب في تنزانيا - مما أدى إلى تقليل تكاليف الاستيراد (التي تضيف 30% إلى نفقات المشروع للهياكل المستوردة بالكامل). أدى هذا أيضًا إلى خلق 40 فرصة عمل محلية لعمال الصلب واللحام.
قابلية إعادة الاستخدام: بعد اكتمال جسر ماجوفولي، تم تفكيك 98% من مكونات الحامل وإعادة استخدامها في مشروع ترقية طريق موروغورو-دودوما السريع في تنزانيا (2023)، مما أدى إلى خفض تكاليف المواد لهذا المشروع بمقدار 1.8 مليون دولار.
صيانة منخفضة: أدت المعالجات المضادة للتآكل (طلاء إيبوكسي ثنائي الطبقة + جلفنة بالغمس الساخن) إلى خفض تكاليف الصيانة إلى 20000 دولار فقط على مدار فترة خدمة الحامل البالغة 18 شهرًا - وهو أقل بكثير من تكلفة الصيانة السنوية البالغة 150000 دولار للجسور العائمة (التي تتطلب إصلاحات متكررة للهيكل).
بالإضافة إلى معالجة قيود محددة، قدمت الجسور الفولاذية ذات الركائز أربع مزايا متأصلة أدت إلى تحسين عملية بناء جسر ماجوفولي. وقد تم تصميم هذه المزايا بما يتناسب مع السياق المحلي للمشروع، بدءًا من بيئة بحيرة فيكتوريا وحتى القيود اللوجستية في تنزانيا.
تتكون الجسور الفولاذية ذات الركائز من مكونات مسبقة الصنع وموحدة - وهي ميزة أثبتت أهميتها في الجدول الزمني الضيق لجسر ماجوفولي الذي يبلغ 24 شهرًا:
التثبيت السريع: قام فريق مكون من 12 شخصًا (تم تدريبهم على يد مهندسين صينيين) بتجميع 50 مترًا من الحامل أسبوعيًا باستخدام وصلات مثبتة بمسامير (لا يوجد لحام في الموقع). وكان هذا أسرع بثلاث مرات من الهياكل الخرسانية المؤقتة المصبوبة في المكان، والتي تتطلب من 7 إلى 10 أيام لكل فترة للمعالجة.
التوسع المرن: مع توسع المشروع من بناء الرصيف إلى تجميع السطح، تم تمديد الحامل بمقدار 300 متر في أسبوعين فقط - دون تعطيل العمل الجاري. سمحت هذه المرونة للفريق بالتكيف مع التغييرات في تسلسل البناء.
التفكيك الفعال: بعد الانتهاء، تم تفكيك الحامل بترتيب عكسي (ألواح السطح ← كمرات التوزيع ← الكمرات الرئيسية ← الأكوام) في 4 أسابيع. تم فحص المكونات وتنظيفها وتخزينها لإعادة استخدامها، مما أدى إلى تقليل النفايات وزيادة كفاءة الموارد إلى الحد الأقصى.
تعمل المياه قليلة الملوحة في بحيرة فيكتوريا (بالقرب من دلتاها) والرطوبة العالية على تسريع تآكل الفولاذ. تم تصميم الجسور الفولاذية للمشروع لتحمل هذه البيئة:
حماية مزدوجة ضد التآكل: تلقت جميع المكونات الفولاذية طبقة أولية من الإيبوكسي بسماكة 120 ميكرومتر (للالتصاق) وطلاء مجلفن بالغمس الساخن بسماكة 85 ميكرومتر (لمقاومة الصدأ على المدى الطويل). وقد تجاوز هذا المعايير الوطنية لتنزانيا (TN BS EN ISO 1461) للهياكل الفولاذية في البيئات البحرية.
حماية الأكوام المغمورة: تم لف الأكوام الموجودة أسفل خط الماء بغلاف من البولي إيثيلين وتزويدها بأنودات مضحية (كتل الزنك) لمنع التآكل الكهروكيميائي. لم تجد عمليات الفحص الشهرية أي صدأ كبير بعد مرور 18 شهرًا، وذلك خلال فترة تصميم الحامل.
وقد ضمنت هذه المقاومة للتآكل بقاء الحامل آمنًا وعمليًا طوال عملية البناء، مما أدى إلى تجنب عمليات استبدال المكونات المكلفة.
كان مطلوبًا من مشروع جسر ماجوفولي أن يتوافق مع قانون الإدارة البيئية الوطنية في تنزانيا (NEMA)، والذي يفرض حماية صارمة للنظام البيئي الهش لبحيرة فيكتوريا (موطن أكثر من 500 نوع من الأسماك، بما في ذلك سمك الفرخ النيلي المهدد بالانقراض). الجسور الفولاذية تقلل من الاضطراب البيئي:
لا حفر التربة: على عكس المنحدرات الأرضية، لم تتطلب الركائز حفر قاع البحيرة، مما يحافظ على الموائل المائية وتجنب الترسيب (الذي يمكن أن يؤدي إلى اختناق بيض الأسماك). أظهرت اختبارات جودة المياه التي يتم إجراؤها شهريًا أثناء البناء عدم وجود زيادة في التعكر.
فجوات مرور الأسماك: تم وضع أكوام على مسافة 3 أمتار للسماح بمرور القوارب الصغيرة والأسماك، مما يحافظ على طرق الصيد التقليدية للمجتمعات المحلية. وقام فريق المشروع أيضًا بالتنسيق مع الصيادين المحليين لتحديد موعد لتجميع الأكوام خلال مواسم انخفاض الصيد.
الحد من النفايات: أدى التصنيع المسبق إلى تقليل النفايات في الموقع بنسبة 90% مقارنة بالهياكل الخرسانية، كما ألغت المكونات القابلة لإعادة الاستخدام الحاجة إلى التخلص من المواد المؤقتة. منحت NEMA المشروع بجائزة "البنية التحتية الصديقة للبيئة" لعام 2022.
يشكل البناء فوق الماء مخاطر كبيرة على السلامة، بما في ذلك السقوط والغرق وحوادث المعدات. تضمنت الجسور الفولاذية ميزات السلامة التي تحمي أكثر من 300 عامل في المشروع:
الدرابزين وألواح الركلة: حواجز حماية فولاذية بارتفاع 1.2 متر (أنابيب Φ48 مم) وألواح ركلة بارتفاع 200 مم مبطنة بحواف الحامل، مما يمنع سقوط الأدوات أو الأفراد.
سطح مانع للانزلاق: توفر ألواح السطح الفولاذية المربعة قوة الجر حتى في الظروف الرطبة، مما يقلل من حوادث الانزلاق والسقوط بنسبة 100% خلال موسم الأمطار.
ممرات الطوارئ: ممر مخصص بعرض متر واحد يفصل العمال عن حركة المعدات، مزود بأزرار توقف طوارئ كل 50 مترا لإيقاف الآلات في حالة الخطر.
لم يسجل المشروع أي حوادث تتعلق بالسلامة المتعلقة بالمياه أثناء عمليات الركائز - وهو دليل على ميزات التصميم هذه.
لم تكن الجسور الفولاذية ذات الركائز مجرد "هيكل داعم" ولكنها جزء لا يتجزأ من كل مرحلة من مراحل البناء، بدءًا من إعداد الموقع وحتى التجميع النهائي للسطح. وقد ساهمت أدوارهم الرئيسية الأربعة بشكل مباشر في نجاح المشروع.
تقع مواقع بناء جسر ماجوفولي على بعد 15 كيلومترًا من أقرب طريق مرصوف في موانزا، مع عدم وجود إمكانية الوصول المباشر إلى وسط البحيرة (حيث تم بناء الأرصفة الرئيسية). قامت الجسور الفولاذية بحل هذه المشكلة من خلال العمل كمسار وصول دائم في جميع الأحوال الجوية:
نقل المعدات: تم بناء حاملين متوازيين (طول كل منهما 800 متر وعرض 6 أمتار) - أحدهما للآلات الثقيلة (الرافعات، شاحنات الضخ) والآخر للمركبات الخفيفة (الشاحنات الصغيرة، نقل العمال). وقد سمح ذلك بالحركة اليومية لأكثر من 15 آلة ثقيلة إلى مواقع الرصيف، وهي مهمة كانت ستستغرق وقتًا أطول بمقدار 3 أضعاف مع الصنادل.
تسليم المواد: تم نقل الخرسانة وحديد التسليح والوقود مباشرة إلى مواقع الرصيف عبر الحامل، مما أدى إلى تقليل احتياجات التخزين في الموقع (حرجة في المناطق المعرضة للفيضانات، حيث تتعرض المواد المخزنة لخطر تلف المياه). خلال مدة المشروع، سهلت الركائز نقل 12000 طن من الفولاذ و35000 متر مكعب من الخرسانة، وهو ما يكفي لبناء 15000 منزل تنزاني متوسط.
وبدون هذا الوصول، لم يكن الفريق قادرًا على الحفاظ على وتيرة بناء المشروع، مما أدى إلى تفويت المواعيد النهائية والعقوبات.
تم بناء الأرصفة الرئيسية الـ12 لجسر ماجوفولي على عمق 8-10 أمتار من المياه، مما يتطلب قاعدة ثابتة لأعمال الأساس. وكانت الجسور الفولاذية بمثابة هذه المنصة، مما أتاح بناء دقيق وفعال:
دعم القيادة كومة: تم تعزيز سطح الحامل بألواح فولاذية بسمك 20 مم في مواقع الرصيف، مما يسمح لرافعات الركائز بوزن 120 طنًا بالعمل دون غرق أو تحرك. يتطلب كل رصيف 8 ركائز أساسية (بطول 30 مترًا)، ويضمن ثبات الحامل أن تكون أخطاء محاذاة الركائز أقل من 5 سم - وهو أمر بالغ الأهمية لقوة الرصيف.
تجميع القوالب: تم تجميع القوالب الفولاذية (بطول 10 أمتار) لأعمدة الرصيف على الحامل، مع وصول العمال إلى الهيكل عبر سلالم الأمان والممرات. أدى هذا إلى إلغاء الحاجة إلى السقالات الباهظة الثمن وتقليل وقت تركيب القوالب بنسبة 50%.
صب الخرسانة: تقوم شاحنات مضخة الخرسانة المتوقفة على الحامل بتوصيل الخرسانة مباشرة إلى قوالب صب الخرسانة، مما يضمن الصب المستمر (وهو أمر بالغ الأهمية للسلامة الهيكلية). أدى التوزيع المتساوي للحمل على الحامل إلى منع شاحنات المضخة من الانقلاب، وهو خطر شائع في المنصات العائمة.
وكان هذا الدور بالغ الأهمية لدرجة أن كبير مهندسي المشروع، لي وي، قال: "لقد حولت الجسور ذات الأعمدة مهمة بناء مستحيلة تحت الماء إلى عملية يمكن التحكم فيها على الأرض".
يتكون سطح جسر ماجوفولي من قطع خرسانية مسبقة الصنع بطول 15 مترًا (وزن كل منها 30 طنًا)، تم رفعها إلى مكانها بواسطة رافعة متحركة تزن 300 طن. وقد دعمت الجسور الفولاذية هذه المرحلة من خلال:
تحديد موضع الرافعة: تم وضع الرافعة المتحركة على الحامل أثناء رفع الجزء، مع قيام العوارض الرئيسية المعززة للحامل بتوزيع وزن الرافعة عبر 8 أكوام. أدى هذا إلى تجنب التحميل الزائد على الأساسات الفردية وسمح بوضع دقيق لكل جزء من سطح السفينة (خطأ المحاذاة ≥2 سم).
الوصول إلى تشطيب سطح السفينة: بعد تركيب المقاطع، استخدم العمال الحامل للوصول إلى الجوانب السفلية للسطح لمنع تسرب المياه وإغلاق المفاصل. أدى قرب الحامل من السطح (أسفله بمقدار 1.5 متر) إلى إلغاء الحاجة إلى السقالات المعلقة، مما أدى إلى تقليل وقت الانتهاء بنسبة 40%.
الدعم المؤقت للسطح غير المكتمل: قدمت الحامل دعمًا مؤقتًا لقطاعات السطح حتى تم تركيب نظام تثبيت الكابلات الخاص بالجسر. أدى هذا إلى منع السطح من الترهل أثناء البناء، مما يضمن أن الهيكل النهائي يلبي مواصفات التصميم.
بفضل دعم الحامل، تم الانتهاء من تجميع السطح قبل شهرين من الموعد المحدد - مما يوفر للمشروع 500000 دولار من تكاليف العمالة.
تطلب الطقس غير المتوقع في بحيرة فيكتوريا (العواصف المفاجئة والضباب) وتعطل المعدات الوصول السريع للطوارئ. كانت الجسور الفولاذية بمثابة شريان حياة حاسم:
الاستجابة للفيضانات: في أبريل 2021، أدى فيضان مفاجئ إلى إتلاف قوالب صب أحد الأرصفة. أتاحت الحامل لفرق الطوارئ الوصول إلى الموقع في غضون 30 دقيقة (مقابل ساعتين عبر القارب) وإصلاح الأضرار في يومين — مما أدى إلى تجنب التأخير لمدة أسبوعين.
معدات الإنقاذ: عندما انزلقت حفار يبلغ وزنه 10 أطنان من بارجة بالقرب من الحامل، وفر الهيكل قاعدة ثابتة للرافعة لرفع الآلة من الماء، مما أدى إلى توفير 200000 دولار من تكاليف الاستبدال.
الصيانة الروتينية: تم إجراء عمليات تفتيش أسبوعية لأرصفة وكابلات الجسر الرئيسي من المنصة، حيث تمكن العمال من التحقق من عدم وجود تآكل أو شقوق دون تعطيل أعمال البناء. حالت هذه الصيانة الاستباقية دون حدوث مشكلتين محتملتين في تثبيت الكابل، مما يضمن سلامة الجسر على المدى الطويل.
لم يتعامل مشروع جسر ماجوفولي مع الجسور ذات الركائز الفولاذية باعتبارها هياكل مؤقتة "منخفضة التقنية". وبدلاً من ذلك، قامت بدمج أحدث التقنيات لتعزيز سلامتها وكفاءتها ودقتها، مما وضع معيارًا جديدًا لبناء البنية التحتية في شرق إفريقيا.
قبل بدء البناء، استخدم الفريق برنامج Autodesk Revit (برنامج BIM) لإنشاء نموذج رقمي ثلاثي الأبعاد للجسور الفولاذية. قدم هذا النموذج ثلاث فوائد رئيسية:
محاكاة الفيضانات: قام نموذج BIM بتغطية 10 سنوات من بيانات فيضان بحيرة فيكتوريا لاختبار استقرار الحامل. وأدى ذلك إلى تعديل حاسم في التصميم - زيادة عمق الخوازيق بمقدار 2 متر - لتحمل فيضانات 2021 (التي تجاوزت المستويات التاريخية بمقدار 0.5 متر).
كشف الصراع: حدد النموذج التصادمات المحتملة بين أكوام الحامل والأكوام الأساسية للجسر الرئيسي، مما يسمح بإجراء تعديلات على محاذاة الحامل قبل بدء العمل في الموقع. أدى هذا إلى خفض تكاليف إعادة العمل بمقدار 300000 دولار.
تعاون: تمكن المهندسون والمقاولون ومسؤولو NEMA من الوصول إلى نموذج BIM عن بعد (عبر البرامج المستندة إلى السحابة)، مما يضمن توافق الجميع مع معايير التصميم والمتطلبات البيئية. وكان هذا ذا قيمة خاصة خلال قيود السفر التي فرضها فيروس كوفيد-19 في عام 2020.
لضمان سلامة الحامل أثناء استخدام المعدات الثقيلة والعواصف، قام الفريق بتركيب أكثر من 50 جهاز استشعار SHM لاسلكيًا على المكونات الرئيسية:
مقاييس السلالة: تقوم هذه المستشعرات، المتصلة بالعوارض الرئيسية، بقياس مستويات الضغط في الوقت الفعلي. عندما تم دفع رافعة بوزن 220 طنًا (تتجاوز الحمولة التصميمية للحامل) عن طريق الخطأ إلى الهيكل، أطلقت أجهزة الاستشعار تنبيهًا، مما سمح للفريق بإعادة توجيه الماكينة قبل حدوث الضرر.
أجهزة استشعار الميل: مثبتة على أكوام، تتبع هذه المستشعرات الحركة الجانبية (من الرياح أو التيارات). خلال عاصفة يونيو 2021، اكتشفت المستشعرات حركة بمقدار 1.2 سم في كومة واحدة، مما دفع الفريق إلى إضافة دعامات قطرية إضافية في غضون 24 ساعة.
أجهزة استشعار التآكل: تقوم هذه المستشعرات، المثبتة في الأكوام المغمورة، بمراقبة مستويات الصدأ. أظهرت البيانات أن الأنودات المضحية قللت من التآكل بنسبة 90%، مما يؤكد صحة تصميم الحامل المضاد للتآكل.
تم نقل جميع بيانات المستشعر إلى لوحة القيادة المركزية (يمكن الوصول إليها عبر تطبيق الهاتف المحمول)، مما يسمح لمدير المشروع بمراقبة صحة الحامل عن بعد — حتى من وسط مدينة موانزا.
تم استخدام طائرات DJI Matrice 300 RTK بدون طيار على نطاق واسع لدعم الجسور الفولاذية، واستبدال عمليات التفتيش اليدوية وتقليل مخاطر السلامة:
مراقبة تقدم البناء: التقطت رحلات الطائرات بدون طيار الأسبوعية صورًا عالية الدقة للحامل، والتي تمت مقارنتها بنموذج BIM لتتبع التقدم. أدى هذا إلى تحديد تأخير لمدة أسبوعين في تركيب الوبر، والذي تم حله عن طريق إضافة محرك كومة ثانٍ.
عمليات التفتيش على السلامة: قامت الطائرات بدون طيار بفحص الجوانب السفلية للحامل والمناطق التي يصعب الوصول إليها (على سبيل المثال، وصلات دعامة الأكوام) بحثًا عن الشقوق أو البراغي السائبة. أدى هذا إلى إلغاء حاجة العمال لاستخدام السقالات أو القوارب، مما أدى إلى تقليل حوادث السلامة بنسبة 100% أثناء صيانة الركائز.
المراقبة البيئية: قامت طائرات بدون طيار بتتبع مستويات الرواسب حول أكوام الحامل، للتأكد من أن البناء لم يؤثر على جودة مياه بحيرة فيكتوريا. وتمت مشاركة البيانات المستمدة من الطائرات بدون طيار مع NEMA، مما ساعد المشروع على الحفاظ على الامتثال للوائح البيئية.
تمت إدارة بناء الحامل باستخدام منصة رقمية قائمة على السحابة (Power BI)، والتي دمجت البيانات من أجهزة استشعار BIM، وSHM، والطائرات بدون طيار:
تخصيص الموارد: قامت المنصة بتتبع استخدام مكونات الحامل (الأكوام والعوارض) والمعدات، مما يضمن تسليم المواد إلى الموقع الصحيح في الوقت المناسب. أدى هذا إلى تقليل هدر المواد بنسبة 15% ووقت خمول المعدات بنسبة 20%.
إدارة الجدول الزمني: تم استخدام بيانات التقدم في الوقت الفعلي من الطائرات بدون طيار وBIM لتحديث الجدول الزمني للمشروع، مما يسمح للفريق بتعديل خطط العمل للتأخير (على سبيل المثال، أيام المطر). أدى هذا إلى إبقاء عملية بناء الحامل على المسار الصحيح على الرغم من 12 يومًا من العواصف غير المتوقعة.
إعداد التقارير: قدمت التقارير الآلية التي أنشأتها المنصة لأصحاب المصلحة (وزارة الأشغال التنزانية والمقاولين الصينيين) تحديثات أسبوعية حول سلامة الحامل والتقدم والتكاليف. وقد أدت هذه الشفافية إلى بناء الثقة وضمان التوافق مع أهداف المشروع.
إن نجاح الجسور الفولاذية في مشروع جسر ماجوفولي قد جعلها بمثابة الحل الأمثل لاحتياجات البنية التحتية المتزايدة في شرق أفريقيا. وبينما تستثمر دول مثل كينيا وأوغندا وإثيوبيا في الطرق والجسور والموانئ لتعزيز الاتصال، فإن هناك أربعة اتجاهات رئيسية ستشكل مستقبل الجسور الفولاذية في المنطقة.
وتعطي بلدان شرق أفريقيا الأولوية بشكل متزايد للاستدامة وفعالية التكلفة. سوف تستخدم الجسور الفولاذية المستقبلية ما يلي:
سبائك فولاذية عالية القوة: ستحل درجات مثل Q690 (قوة الإنتاجية ≥690 ميجاباسكال) محل فولاذ Q355B التقليدي، مما يقلل من كمية الفولاذ المطلوبة بنسبة 30% (خفض تكاليف المواد وانبعاثات الكربون). أعلنت الحكومة التنزانية عن خطط لاستثمار 50 مليون دولار في الإنتاج المحلي من الفولاذ Q690 بحلول عام 2026.
الصلب المعاد تدويره: سيتم تصنيع 75% من مكونات الركائز من الفولاذ المعاد تدويره (على سبيل المثال، من السكك الحديدية أو الجسور القديمة التي تم إيقاف تشغيلها)، بما يتماشى مع أهداف الاقتصاد الدائري في شرق إفريقيا. تنص خطة البنية التحتية الوطنية لعام 2024 في كينيا على استخدام 50% من المواد المعاد تدويرها في الهياكل المؤقتة.
الطلاءات المضادة للتآكل ذات الأساس الحيوي: ستحل الطلاءات المعتمدة على زيت فول الصويا أو بذر الكتان محل الإيبوكسي المشتق من الوقود الأحفوري، مما يقلل من انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة (VOC) ويحسن سلامة العمال. ويجري بالفعل اختبار هذه الطلاءات في مشروع جسر كاجيرا في أوغندا.
إن استخدام جسر Magufuli لـ BIM وSHM هو مجرد البداية. سوف تتميز جسور الركائز المستقبلية بما يلي:
الصيانة التنبؤية المدعومة بالذكاء الاصطناعي: ستقوم خوارزميات التعلم الآلي بتحليل بيانات مستشعر SHM للتنبؤ بأعطال المكونات (على سبيل المثال، البراغي السائبة والتآكل) قبل حدوثها. سيؤدي ذلك إلى تقليل تكاليف الصيانة بنسبة 40% وإطالة عمر الحامل من عامين إلى 5 أعوام.
مراقبة في الوقت الحقيقي تدعم تقنية 5G: ستسمح شبكات الجيل الخامس (التي يتم طرحها في تنزانيا وكينيا وأوغندا) بنقل البيانات بشكل فوري من أجهزة استشعار الركائز، مما يتيح التحكم عن بعد في المعدات الثقيلة (على سبيل المثال، رافعة يتم تشغيلها من مكتب المدينة) واستجابات أسرع لحالات الطوارئ.
التوائم الرقمية: سيتم إنشاء نسخ طبق الأصل رقمية كاملة الحجم من الجسور الحاملة، مما يسمح للفرق بمحاكاة سيناريوهات مختلفة (مثل الفيضانات والحمل الزائد للمعدات) وتحسين التصميمات في الوقت الفعلي. سيكون مشروع جسر النيل الأزرق في إثيوبيا لعام 2025 هو الأول في شرق إفريقيا الذي يستخدم التوائم الرقمية لتصميم الحامل.
ويتطلب المناخ المتغير في شرق أفريقيا (زيادة تواتر الفيضانات وارتفاع درجات الحرارة) بنية تحتية أكثر مرونة وقدرة على الصمود. ستكون الجسور الفولاذية المستقبلية:
مقاومة للفيضانات: سيتم دفع الركائز بشكل أعمق (حتى 20 مترًا) وتقويتها بألياف الكربون لتحمل التيارات الأقوى. تنص خطة مرونة البنية التحتية في تنزانيا لعام 2024 على تصميم جميع الركائز العابرة للأنهار بحيث تتحمل مستويات فيضانات أعلى بنسبة 20٪ من المتوسطات التاريخية.
مقاومة للحرارة: سيتم طلاء المكونات الفولاذية بطلاء عاكس للحرارة لتحمل درجات الحرارة المرتفعة في شرق أفريقيا (والتي يمكن أن تصل إلى 45 درجة مئوية في بعض المناطق)، مما يمنع التمدد الحراري والأضرار الهيكلية.
العنوان
الطابق العاشر، المبنى 1، رقم 188 شارع تشانغي، منطقة باوشان، شنغهاي، الصين
الهاتف
86-1771-7918-217
البريد الإلكتروني
sales@evercrossbridge.com
