١. النفق هو نظام معقّد 

• ١.١.١ تعقيد نظام النفق
• ١.١.٢ مجموعة فرعية "هندسة مدنية"
• ١.١.٣ مجموعة فرعية "التهوية"
• ١.١.٤ مجموعة فرعية "معدّات الادارة"
• ١.١.٥ مجموعة فرعية "السلامة"
• ١.١.٦ التوليف 

١.١.١ تعقيد نظام النفق 

يشكل النفق "نظام معقّد" نتيجة لتفاعل عدد كبير جدا من المعلمات. يمكن جمع هذه المعلمات في مجموعات فرعية، وتظهر الرئيسية منها في المخطط أدناه (الرسم ١.١-١).
تتغير وتتفاعل كل هذه المعلمات داخل كل مجموعة فرعية، وبين المجموعات الفرعية.
يختلف ترجيح المعلمة وطابعها وفقا لطبيعة كل نفق. على سبيل المثال:

• ان المعايير التي تحدّد والمعلمات التي ترجّح ليست هي نفسها لأنفاق الحضر ولأنفاق الجبل؛
• تختلف المعلمات ما بين أنفاق قصيرة وطويلة، وما بين أنفاق تعبر فيها مركبات تنقل بضائع خطرة وأنفاق تعبر فيها سيارات نقل الركاب فقط؛
• لا تكون المعايير نفسها لنفق حديث البناء أو لنفق يتم تجديده أو تحسينه ليتطابق مع المعايير الحديثة المتعلقة بالسلامة.

ملاحظة ١: تعّدد الروابط وغالبا ما يمكن عكسها - يتم وضع المفهوم العام للنفق والقسم الوظيفي في مركز الرسم. ويمكن إنشاء أنماط مماثلة من المخططات من خلال وضع عوامل أخرى في مركز الرسم.
ملاحظة٢: تمثل الدائرة الأولى "المجالات الفنية". وتمثل بعض المجالات جوانب متعددة:

• السلامة: التنظيم - تحليل المخاطر - وسائل التدخل - متطلبات التوافر،
• الجيولوجيا: الجيولوجيا - الجيوتقنية - أبعاد هيكلية،
• الأعمال المدنية: الوسائل - الجدول الزمني للبناء - المخاطر والأخطار،
• الإدارة: ادارة، تشغيل وصيانة (الجوانب الفنية)،
• التكاليف: البناء - الإدارة - الصيانة اليومية - تصليحات كبرى،
• البيئة: الأنظمة - التشخيص - تقييم الأثر - معالجة والتخفيف من آثارها،

ملاحظة ٣: تمثل الدائرة الثانية "السياق" الذي يحتضن المشروع. تمثل بعض العناصر جوانب متعددة:

• البيئة البشرية: حساسية - التحضّر - تواجد المباني أو البنية التحتية،
• البيئة الطبيعية: حساسية - ماء - الحيوانات - النباتات - نوعية الهواء - المناظر الطبيعية،
• طبيعة النقل: طبيعة وحجم حركة المرور - التصنيف - أنواع السلع التي يتم نقلها – الخ.
• مختلف القيود الخارجية: المنافذ والقيود الخاصة - الظروف المناخية - الانهيارات الثلجية - استقرار الأرض - السياق الاجتماعي الاقتصادي – الخ
• الربحية: القبول الاقتصادي - قدرة التمويل - السيطرة على التكاليف المالية - السياق الاقتصادي والسياسي العام في حالة تنازل أو شراكة القطاعين العام والخاص (PPP).

يتطلب تصميم نفق جديد (أو تجديد وتطوير الأنفاق القديمة) العديد من هذه المعايير التي ينبغي أخذها في الاعتبار. ان شجرة القرارات المتعلقة بهذه المعلمات معقدة، وتتطلب مدخلات من أطراف ذات خبرة ومتعددة الاختصاصات. لذلك يجب أن يتم التدخل بأسرع وقت ممكن، وذلك للأسباب التالية:

• للأخذ بالاعتبار جميع المعلمات ذات الصلة منذ بداية المشروع، ولتجنب العديد من المشاكل المحتملة في المشاريع التي هي قيد التنفيذ أو في الأنفاق التي أنجزت مؤخرا. وتشمل مثل هذه الأخطاء الاعتبار المتأخر للمعدات اللازمة للإدارة والسلامة، وتطوير نظام إشراف من دون دمج نتائج تحليل المخاطر، وخطة الاستجابة للطوارئ أو اجراءات الادارة. مما قد يترتب عليه أن يكون النفق وأنظمة ومعدات الادارة والإشراف غير ملائمة لإدارة آمنة وفعالة.
• يساهم التدخل المبكر في تحسين أفضل للمشروع، سواء من وجهة نظر السلامة أو تكاليف البناء والادارة. تشير الأمثلة الحديثة إلى أن تحقيق  تحسينات عرضية (الهندسة المدنية - التهوية - الإخلاء للسلامة) في مراحل المشروع الاولى يمكن أن يوفّر نحو ٢٠٪ من التكاليف.

كل نفق هو فريد من نوعه ولا بد من عمل تحليل خاصبه ، مع الأخذ بعين الاعتبار جميع الظروف الخاصة والمعينة. هذا التحليل ضروري لتحقيق إجابات مناسبة وللسماح بما يلي:

• الاستفادة من المشروع من الناحيتين الفنية والمالية؛
• الحد من المخاطر التقنية والمالية والبيئية؛
• ضمان المستوى المطلوب من السلامة لمستخدمي النفق.

لا يوجد "حل سحري يناسب جميع الانفاق" وغالباً ما يكون مجرد عملية "نسخ ولصق" غير مناسبة.
يتطلب تصميم وتحسين النفق ما يلي:

• جردة شاملة ومفصلة لجميع المعلمات،
• تحليل التفاعلات بين المعلمات،
• تقدير درجة مرونة كل معلمة وإذا لزم الأمر حساسية كل واحدة منها فيما يتعلق بالأهداف المرجوة،
• خبرة واسعة لتحقيق النجاح، وذلك لأنه:
  - لا يمكن الاعتماد على مناهج الرياضيات البحتة، نظرا لواقع "النظام" المعقّد اذ ليس هناك إجابة واحدة؛
  - لا يزال عدد كبير جداً من المعلمات غير محدد أو غير ثابت خلال المراحل الأولى من المشروع، ولكن لا بد من اتخاذ الخيارات الأساسية؛
  - يجب الأخذ بالاعتبار تقييم المخاطر، خطورتها واحتمال حدوثها؛
  - ان العديد من المعلمات مترابطة والكثير من التفاعلات تكون دائرية.

يتم إعطاء العديد من الأمثلة في الفقرات التالية مما يوضح مدى تعقيد وتفاعل التحليل، بالاضافة الى طابعه التكراري و"الدائري".
هذه الأمثلة ليست شاملة. انما الهدف منها هو ببساطة جعل القارئ على بيّنة من القضايا مع امكانية تركيز الاعتبارات على كل نفق بالتحديد.

 ١.١.٢ مجموعة فرعية "هندسة مدنية"

١.١.٢.١  المعلمات

يعطي الجدول ١.١-٢  أدناه مثالاً على المعلمات الرئيسية المتعلقة بجوانب الهندسة المدنية:

الجدول ١.١-٢  : المعلمات الرئيسية وفقا للهندسة المدنية

• يشير العمود الأول بدءا" من يسار الجدول إلى المجموعات الرئيسية للمعلمات،
• يشير العمود الثاني من الجدول إلى المجموعات الفرعية الرئيسية من المعلمات المتعلقة بمجموعة رئيسية،
• يسرد العمود الثالث عدد معين من المعلمات الابتدائية المتعلقة بمجموعة فرعية. وهذه القائمة ليست شاملة،
• يشير العمود الرابع عن يمين الجدول الى النتائج الرئيسية المتعلقة بمجموعة فرعية من خلال مجموعة أو مجموعة  فرعية.

.١.١.٢.٢ التفاعلات بين المعلمات

تكون التفاعلات بين المعلمات عديدة وغالبا ما ترتبط بها وصلات متبادلة تأخذ بالاعتبار التداخل ما بين مختلف المعلمات.

يتعلق المثال أدناه (الجدول ١.١-٣) بالتفاعلات بين التهوية، المقطع العرضي والسلامة:

• يتعلق العمود الأول بالتهوية. ان المعلمات الواردة في هذا العمود هي المعلمات الابتدائية الناتجة عن الجدول ١.١-٢ أعلاه للمجموعة الفرعية "التهوية"،
• يتعلق العمود الثاني بالمقطع العرضي. ان المعلمات ناتجة عن الجدول ١.١-٢،
• يتعلق العمود الثالث بالسلامة.

الجدول ١.١-٣ : التفاعلات بين المعلمات

يكشف الشكل عدد معين من المعلمات المشتركة لعدة أعمدة (انظر خطوط الروابط)، التي تخلق التفاعل المتبادل بين المجموعات الفرعية المختلفة للمعلمات. وتربط هذه التفاعلات معادلات معقدة، تجعل امكانية حل المشكلة بواسطة الرياضيات البحتة أمر شبه مستحيل.

يتطلب حل المشكلة تحديد التسلسل الهرمي بين مختلف المعلمات، يليها الأخذ بعين الاعتبار افتراضات للمعلمات الواقعة في أعلى التسلسل الهرمي. يختلف هذا التسلسل الهرمي من مشروع إلى آخر، على سبيل المثال:

• في الأنفاق المحفورة القصيرة أو الأنفاق المحفورة المتوسطة الطول ذات حركة مرور في اتجاه واحد، تكون التهوية الأكثر احتمالا هي "التهوية الطولية". ان مراوح التقوية المثبتة في سقف النفق عادة ما يكون لها في الواقع تأثير بسيط جدا على مقاييس المقطع العرضي.  وعليه يمكن ان يتم تحديد مقاييس هذا الأخير في البدء قبل تصميم التهوية، لكن مع الأخذ في الاعتبار المعلمات المحدِدة الأخرى، على أن يتم فحص تأثير التهوية على المقطع العرضي بعد ذلك،
• وبالعكس، إذا كان النفق طويل جدا أو المقطع العرضي مستطيل (مقطع وغطاء)، يكون لنظام التهوية ومكوناته (القسم، عدد وطبيعة مجاري الهواء الممكنة - مقاييس مراوح التقوية إذا لزم الأمر – وغيرها) تأثير أساسي على مقاييس المقطع العرضي. وعليه يجب تحديد مقاييس نظام التهوية مسبقا عند بدء التحليل من خلال وضع افتراضات أولية لأبعاد المقطع العرضي. يتم بعد ذلك فحص هندسة المقطع العرضي.

يتم تكرار عملية القرار المستند إلى مجموعة أولى من الافتراضات، كما هو مبيّن في الأمثلة السابقة. وتتطلب هذه العملية خبرة عرضية كبيرة متعددة التقنية لدى المهندسين مما يجعل من الممكن أن تأخذ في الاعتبار المعلمات ذات الصلة بالمشروع، من أجل تحسين استهداف التكرارات المتعاقبة وضمان الاستفادة المثلى للمشروع مع المستوى المطلوب من الخدمة والسلامة.

  ١.١.٣ مجموعة فرعية "التهوية"

يعطي الجدول ١.١-٤  أدناه مثال على المعلمات الرئيسية بشأن الجوانب المتعلقة بالتهوية. ان هذا الجدول غير شامل.

أما بالنسبة ل "الهندسة المدنية"، فان التفاعلات بين المعلمات عديدة وهي تخضع أيضا لعلاقات تبادلية.

ان عملية حل المشاكل هي مشابهة لتلك المذكورة أعلاه ل "الهندسة المدنية".

جدول ١.١-٤: المعلمات الرئيسية التي تؤثر على التهوية 

  ١.١.٤ مجموعة فرعية "معدات الادارة"

وهي لا تشكل معلمات أساسية للتعريف بالقسم الوظيفي، باستثناء:

• أجهزة وأكمام لمرور الكابلات وأنابيب إمدادات المياه لزوم جهاز مكافحة الحريق،
• إشارات، لافتات المعلومات، ارشادات السلامة أو الشرطة. قد يكون لإشارات الاتجاه في بعض الأحيان (طريقة "البناء "حفر وتغطية) تأثير مهم جدا على الهندسة (المسافة بين الأرضية والسقف مع أثر محتمل على المحاذاة العمودية وطول النفق). هذا وقد يتطلب في نهاية المطاف امثلية أكثر شمولية، قد تهم الموقع و / أو تصميم التقاطعات خارج النفق على مقربة من المداخل.

.تشكل "معدات الادارة" من جهة أخرى، معلمات أساسية لأبعاد المباني التقنية على المداخل، للمحطات الفرعية تحت الأرض، ولجميع الفسحات الفنية تحت الأرض، أو مختلف المنافذ التجاويف أو الخلوات. انها غالبا ما تتطلب ترتيبات خاصة فيما يتعلق بدرجة الحرارة، بتكييف الهواء، وبنوعية الهواء.

وهي أيضا معلمات مهمة من حيث التكلفة: البناء، الإدارة والصيانة.

تشكل "معدات الإدارة" معلمات أساسية فيما يتعلق بسلامة النفق. يجب أن يتم تصميمها، بناءها والمحافظة عليها ضمن هذا الهدف:

• توافر وموثوقية، وخاصة إمدادات الطاقة وتوزيعها، بالاضافة الى جميع شبكات الاتصالات،
• حماية جميع المعدات من الحريق، وخاصة كابلات إمدادات الطاقة الرئيسية وكابلات شبكات الإرسال،
• متانة المعدات ومكوناتها من أجل ضمانها طوال فترة حياتها، موثوقيتها والاستفادة المثلى من التكاليف: الادارة والصيانة،
• لتسهيل التدخل للصيانة والحد من تأثيرها على ظروف حركة المرور، وعلى سلامة فرق الصيانة والمستخدِمين، الأمر الذي يتطلب ترتيبات خاصة فيما يتعلق بتصميم وإمكانية الوصول إلى هذه ألمنشآت،
• تكامل إجراءات الإدارة وخطة الاستجابة للطوارئ في تصميم نظام المراقبة (SCADA)، والراحة في اطار عمل الإنسان / الآلة ، مع دعم المشغل لا سيما أثناء وقوع حادث.

 ١.١.٥ مجموعة فرعية "السلامة"

١.١.٥.١ مفهوم "السلامة"

تنتج شروط السلامة في الأنفاق عن العديد من العوامل على نحو ما ورد في الفصل ٢ من هذا الدليل. من الضروري أن تأخذ في الاعتبار جميع جوانب النظام الذي يتكون من البنية التحتية نفسها لضمان السلامة، فضلا عن الادارة، والتدخلات والمركبات والمستخدِمين (الرسم ١.١-٥).

تشكل البنية التحتية معلمة أساسية في تكلفة البناء. ومع ذلك، يمكن الاستثمار بشكل كبير في البنية التحتية من دون تحسين ظروف السلامة إذا لم يتم في الوقت نفسه اعتبار الأحكام الأساسية المتعلقة:

• التنظيم، الوسائل البشرية والمادية، وإجراءات الإدارة والتدخل،
• تدريب موظفي الإدارة،
• معدات أجهزة خدمات الطوارئ ذات أداء عالٍ وتدريب الموظفين عليها،
• التواصل مع المستخدمين.

١.١.٥.٢ كيف تؤثر هذه المعلمات على مشروع النفق؟ 

قد تؤثر هذه المعلمات المتعلقة بالسلامة بشكل أو بآخر على مشروع النفق. وتعطي الجداول أدناه بعض الأمثلة.

ملاحظة: تشير الجداول الأربعة أدناه إلى العوامل الأربعة الرئيسية الممثلة في الرسم ١.١-٥.

• يشير العمود 1 إلى البنية التحتية الرئيسية أو الإجراءات المعنية بها،
• تبين الأعمدة ٢ و ٣ درجة التأثير على مشروع النفق (الهندسة المدنية - التهوية - معدات الإدارة والسلامة):
   أخضر: تأثير مهم أو كبير
   أصفر : تأثير متوسط
   أحمر: لا تأثير.
• يحدد العمود ٤ الأسباب الرئيسية أو أسباب التأثير.

 ١.١.٦  التوليف

النفق هو "نظام معقد" مما يعني على وجه الخصوص ما يلي:

• ان تناول تصميم النفق فقط من جوانب المحاذاة، الجيولوجيا أو الهندسة المدنية، يؤدي إلى عيوب خطيرة في التصميم، والتي من المرجح أن تجعل النفق غير آمن (وربما عرضة للخطر) وصعب الادارة (وربما من المستحيل ادارته في ظل ظروف معقولة).
• وكذلك، ان تناول تصميم النفق من وجهة نظر معدات الإدارة وحدها، من دون دمج القضايا النابعة من تحليل المخاطر والسلامة والتدخل والإدارة، سوف يؤدي أيضا إلى عيوب ستظهر بسرعة حين يتم فتح النفق أمام حركة المرور،
• ان عدم الأخذ بعين الاعتبار، منذ مرحلة التصميم الأولي، جميع الأهداف والقيود المتعلقة بالإدارة والصيانة، سيؤدي حتما إلى زيادة في تكاليف الإدارة وإلى انخفاض في الاعتمادية بشكل عام.

مع الأسف لا تزال معالجة المشاكل الجزئية أمر شائع، نظراً لعدم توفر "ثقافة النفق" بشكل كافٍ لدى مختلف الجهات الفاعلة المعنية في التصميم.
ان السيطرة على هذا النظام المعقّد صعب لكنه ضروري من أجل:

• ايجاد الحل المناسب لكل مشكلة،
• ضمان مستوى أساسي من السلامة للمستخدمين، وتقديم مستوى جيد من الخدمة والراحة.

على خطٍ مواز، غالباً ما تساهم السيطرة على هذا النظام المعقد في التحسين الفني والاقتصادي للمشروع، من خلال تعريف واضح ومبكر للمهام التي ينبغي ضمانها وباستخدام عملية الهندسة القيمة.
ان الأخذ في الاعتبار، منذ بداية المشروع، القضايا الرئيسية بالنسبة إلى:

• المحاذاة الأفقية والعمودية، الجيولوجيا، وسائل وأحكام البناء للهندسة المدنية،
• التهوية،
• السلامة (من خلال إجراء تحليل أولي للمخاطر والخطر وخطة أولية للطوارئ)
• ظروف الإدارة والصيانة،

يشكل نهجا فعالا في حل هذه المعادلة المعقدة.