چرا پل های خرپایی فولادی، کار پل ماگوفولی را انجام دادند؟

1. مقدمه

پل جان پومبه ماگوفولی تانزانیا - یک پل کابلی به طول 1.03 کیلومتر که بر روی دریاچه ویکتوریا قرار دارد - به عنوان یک نقطه عطف زیرساختی متحول است. این پروژه که در سال 2022 تکمیل شد، مرکز منطقه ای موانزا (در ساحل شرقی دریاچه) را به مناطق دورافتاده غربی Geita و Kagera متصل می کند و زمان سفر را از 3 ساعت (از طریق کشتی و جاده های پر پیچ و خم) به تنها 5 دقیقه کاهش می دهد. این اتصال فرصت های اقتصادی را برای 1.5 میلیون نفر باز کرده است، تجارت در کشاورزی (قهوه، پنبه)، ماهیگیری (صنایع ماهی سالانه 200 میلیون دلاری دریاچه ویکتوریا) و گردشگری را تقویت می کند و در عین حال دسترسی به مراقبت های بهداشتی و آموزش را بهبود می بخشد.

با این حال، ساخت پل چالش‌های بی‌سابقه‌ای را به همراه داشت. شرایط نامنظم دریاچه ویکتوریا - سیل های فصلی (سطح آب سالانه 2 تا 3 متر افزایش می یابد)، بادهای شدید (تا 60 کیلومتر در ساعت)، و بستر رودخانه ای از خاک آبرفتی نرم که گرانیت سخت را پوشانده است- روش های دسترسی موقت سنتی (مانند پل های شناور، رمپ های خاکی) را غیرعملی کرد. برای غلبه بر این موانع، تیم سرمایه گذاری مشترک پروژه (شرکت ساخت و ساز مهندسی عمران چین و گروه 15 دفتر راه آهن چین) بر پل های پایه فولادی تکیه کردند - سازه های فولادی مدولار و موقت که اغلب به اشتباه به عنوان "پل های پشته ای فولادی" شناخته می شوند (نام غلطی که از شباهت های بصری صنعتی ناشی می شود).

بیایید بررسی کنیم که چراپل های پایه فولادیبرای پروژه پل ماگوفولی، مزیت های اصلی، نقش های حیاتی در ساخت و ساز، ادغام با فناوری مدرن و چشم انداز آینده در توسعه زیرساخت های آفریقای شرقی انتخاب شدند. بر اساس داده‌های پروژه در دنیای واقعی و زمینه محلی، نشان می‌دهد که چگونه این ساختار "موقت" به سنگ بنای تحویل به موقع، بودجه و سازگار با محیط زیست پل تبدیل شده است.

2. چرا پل های استیل ترستل برای ساخت پل ماگوفولی انتخاب شدند؟

تصمیم برای استفاده از پل‌های پایه فولادی خودسرانه نبود، بلکه پاسخی استراتژیک به محدودیت‌های منحصر به فرد محیطی، لجستیکی و فنی پروژه بود. سه عامل کلیدی این انتخاب را هدایت کردند که هر کدام به یک نقطه دردناک بحرانی در محیط ساخت و ساز دریاچه ویکتوریا اشاره می کنند.

2.1 سازگاری با شرایط سخت هیدرولوژیکی و زمین شناسی دریاچه ویکتوریا

شرایط دینامیکی دریاچه ویکتوریا بیشترین خطر را برای ساخت و ساز ایجاد کرد. باران‌های فصلی (مارس-مه و اکتبر-نوامبر) باعث افزایش سریع سطح آب می‌شوند، در حالی که لایه بالایی بستر دریاچه (3 تا 5 متر از سیلت نرم) بر روی گرانیت سخت قرار گرفته است و پایه‌های پایدار را به چالش می‌کشد. پل‌های پایه فولادی این مسائل را به گونه‌ای حل می‌کنند که جایگزین‌ها نمی‌توانستند:

مقاومت در برابر سیل: بر خلاف پل های شناور (که در هنگام طوفان و خطر واژگونی نیاز به تخلیه دارند)، پل های پایه فولادی دارای پایه های ثابت هستند. پایه‌های این پروژه از شمع‌های لوله فولادی به طول 12 تا 15 متر (قطر 600 میلی‌متر) استفاده می‌کردند که برای مقاومت در برابر جریان‌های سیل (تا 2.5 متر بر ثانیه) 3 تا 4 متر در گرانیت زیرین رانده شدند. در طول سیل‌های 2021، پایه‌ها همچنان فعال بودند و از تأخیر 6 هفته‌ای که می‌توانست با پل‌های شناور رخ می‌داد اجتناب شود.

سازگاری با خاکرمپ های زمین - یکی دیگر از گزینه های دسترسی موقت - نیاز به حفاری 12000 متر مربع خاک بستر دریاچه، مختل کردن اکوسیستم های آبی و فرو رفتن در گل و لای نرم دارند. شمع های پایه فولادی، در مقابل، لایه سیلت را دور زده و در گرانیت لنگر می اندازند و پشتیبانی پایدار برای تجهیزات سنگین بدون آسیب زیست محیطی فراهم می کنند.

تجزیه و تحلیل هزینه و فایده توسط تیم پروژه نشان داد که پل‌های پایه فولادی در مقایسه با پل‌های شناور، زمان خرابی ناشی از سیل را تا 70 درصد کاهش می‌دهند و هزینه‌های اصلاح زیست‌محیطی را به میزان 1.2 میلیون دلار در مقایسه با رمپ‌های خاکی کاهش می‌دهند.

2.2 ظرفیت پشتیبانی از تجهیزات سنگین ساختمانی

طراحی پل ماگوفولی نیازمند ماشین آلات بسیار سنگین از جمله جرثقیل های خزنده 150 تنی (برای بلند کردن قفس های تقویتی فولادی 8 تنی)، کامیون های پمپ بتن 200 تنی (برای تحویل 500 مترمربع بتن در هر پایه) و شمع گیرهای 120 تنی (برای نصب پایه های 30 متری پل اصلی) بود. پل های پایه فولادی تنها سازه موقتی بودند که قادر به تحمل این بارها بودند:

ظرفیت تحمل بار بالا: پایه ها با بار کاری ایمن 180 تنی طراحی شده اند (برای ایمنی بیش از 15 درصد از سنگین ترین تجهیزات). تیرهای اصلی از پرتوهای H دوتایی شده Q355B (مقاومت تسلیم ≥355 مگاپاسکال) استفاده می کردند، در حالی که صفحات عرشه از فولاد شطرنجی با ضخامت 16 میلی متر بودند که از عدم تغییر شکل تحت بارهای سنگین اطمینان حاصل می کردند.

توزیع بار یکنواخت: تیرهای عرضی I (درجه I25) با فاصله 500 میلی متر از هم، وزن تجهیزات را در چند شمع توزیع می کنند و از بارگذاری بیش از حد پایه های جداگانه جلوگیری می کنند. این در لایه لجنی نرم بستر دریاچه بسیار مهم بود، جایی که بارهای متمرکز می تواند باعث فرورفتن شمع شود.

بدون پل‌های پایه فولادی، تیم باید از بارج‌ها برای حمل و نقل تجهیزات استفاده می‌کرد - گزینه‌ای آهسته و وابسته به آب و هوا که می‌توانست زمان‌بندی پروژه را 10 ماه تمدید کند و هزینه سوخت را 800000 دلار افزایش دهد.

2.3 کارایی هزینه و همسویی با منابع محلی

پروژه های زیرساختی تانزانیا اغلب با محدودیت های بودجه و دسترسی محدود به مواد وارداتی مواجه هستند. پل‌های پایه فولادی هر دو چالش را برطرف کردند:

تولید محلی: 85 درصد از اجزای پایه (شمع ها، تیرها، صفحات عرشه) در کارخانه فولاد دارالسلام - بزرگترین کارخانه فولاد تانزانیا - ساخته شد که هزینه های واردات را کاهش می دهد (که 30٪ به هزینه های پروژه برای سازه های کاملاً وارداتی اضافه می کند). همچنین 40 شغل محلی برای کارگران فولاد و جوشکار ایجاد کرد.

قابلیت استفاده مجدد: پس از تکمیل پل ماگوفولی، 98 درصد از اجزای پایه برای ارتقاء بزرگراه موروگورو-دودوما تانزانیا (2023) جدا شد و تغییر کاربری داد و هزینه‌های مواد برای آن پروژه را 1.8 میلیون دلار کاهش داد.

تعمیر و نگهداری کم: درمان های ضد خوردگی (پوشش اپوکسی دو لایه + گالوانیزه گرم) هزینه های تعمیر و نگهداری را در طول عمر 18 ماهه پایه به 20000 دلار کاهش داد - بسیار کمتر از هزینه نگهداری سالانه 150000 دلاری پل های شناور (که نیاز به تعمیر بدنه مکرر دارند).

3. مزایای اصلی پل های پایه فولادی برای پروژه پل ماگوفولی

فراتر از پرداختن به محدودیت‌های خاص، پل‌های پایه فولادی چهار مزیت ذاتی ارائه می‌دهند که فرآیند ساخت پل Magufuli را بهینه می‌کنند. این مزایا بر اساس بافت محلی پروژه، از محیط زیست دریاچه ویکتوریا تا محدودیت های لجستیکی تانزانیا، طراحی شده است.

3.1 طراحی مدولار، مونتاژ و جداسازی سریع را امکان پذیر می کند

پل های پایه فولادی از اجزای پیش ساخته و استاندارد تشکیل شده اند - مزیتی که در جدول زمانی فشرده 24 ماهه پل Magufuli بسیار مهم است:

نصب سریع: یک تیم 12 نفره (که توسط مهندسان چینی آموزش دیده اند) با استفاده از اتصالات پیچ (بدون جوشکاری در محل) 50 متر پایه در هفته را مونتاژ کردند. این 3 برابر سریع‌تر از سازه‌های موقت بتنی ریخته‌شده در محل بود، که به 7 تا 10 روز در هر بازه برای درمان نیاز دارند.

گسترش انعطاف پذیر: با گسترش پروژه از ساخت اسکله به مونتاژ عرشه، 300 متر در عرض 2 هفته بدون ایجاد اختلال در کار ادامه یافت. این انعطاف‌پذیری به تیم اجازه داد تا با تغییرات در توالی ساخت و ساز سازگار شود.

جداسازی کارآمد: پس از اتمام، پایه به ترتیب معکوس (صفحات عرشه → تیرهای توزیع → تیرهای اصلی → شمع) در 4 هفته جدا شد. قطعات برای استفاده مجدد بازرسی، تمیز و ذخیره شدند - به حداقل رساندن ضایعات و به حداکثر رساندن کارایی منابع.

3.2 مقاومت در برابر خوردگی برای محیط آبی دریاچه ویکتوریا

آب شور دریاچه ویکتوریا (نزدیک دلتای آن) و رطوبت زیاد، خوردگی فولاد را تسریع می کند. پل‌های پایه فولادی این پروژه برای مقاومت در برابر این محیط طراحی شده‌اند:

محافظت دوگانه در برابر خوردگیهمه اجزای فولادی یک پرایمر اپوکسی با ضخامت 120 میکرومتر (برای چسبندگی) و یک پوشش گالوانیزه گرم با ضخامت 85 میکرومتر (برای مقاومت طولانی مدت در برابر زنگ زدگی) دریافت کردند. این از استانداردهای ملی تانزانیا (TN BS EN ISO 1461) برای سازه های فولادی در محیط های دریایی فراتر رفت.

حفاظت از شمع غوطه ورشمع های زیر خط آب در یک آستین پلی اتیلن پیچیده شده و با آندهای قربانی (بلوک های روی) برای جلوگیری از خوردگی الکتروشیمیایی نصب شده است. بازرسی های ماهانه بعد از 18 ماه زنگ زدگی قابل توجهی پیدا نکردند - در طول عمر طراحی پایه.

این مقاومت در برابر خوردگی تضمین کرد که پایه در طول ساخت و ساز ایمن و کاربردی باقی بماند و از تعویض قطعات پرهزینه جلوگیری شود.

3.3 حداقل اثرات زیست محیطی

پروژه پل ماگوفولی باید با قانون مدیریت محیط زیست ملی تانزانیا (NEMA) مطابقت داشته باشد، که حفاظت دقیق از اکوسیستم شکننده دریاچه ویکتوریا (محل زندگی بیش از 500 گونه ماهی، از جمله سوف نیل در خطر انقراض) را الزامی می کند. پل های پایه فولادی اختلالات زیست محیطی را به حداقل می رساند:

عدم حفاری خاک: بر خلاف رمپ‌های زمین، پایه‌ها نیازی به حفاری در بستر دریاچه ندارند - حفظ زیستگاه‌های آبی و اجتناب از رسوب‌گذاری (که می‌تواند تخم‌های ماهی را خفه کند). آزمایش‌های کیفیت آب که ماهانه در طول ساخت و ساز انجام می‌شود، افزایش کدورت را نشان نداد.

شکاف های گذرگاه ماهی: شمع ها با فاصله 3 متری از هم قرار گرفتند تا به قایق های کوچک و ماهی ها اجازه عبور داده شود و مسیرهای ماهیگیری سنتی برای جوامع محلی حفظ شود. تیم پروژه همچنین با ماهیگیران محلی هماهنگی کرد تا در فصول کم ماهیگیری، انبوهی را برنامه ریزی کنند.

کاهش ضایعات: پیش ساخته ضایعات در محل را تا 90 درصد در مقایسه با سازه های بتنی کاهش داد و اجزای قابل استفاده مجدد نیاز به دفع مواد موقت را از بین برد. NEMA این پروژه را با جایزه «زیرساخت دوستدار محیط زیست» در سال 2022 به رسمیت شناخت.

3.4 استانداردهای ایمنی بالا برای کارگران

ساخت و ساز بر روی آب خطرات ایمنی قابل توجهی از جمله سقوط، غرق شدن و حوادث تجهیزات را به همراه دارد. پل‌های پایه فولادی شامل ویژگی‌های ایمنی بود که از بیش از 300 کارگر پروژه محافظت می‌کرد:

نرده های محافظ و صفحات ضربه ای: نرده‌های فولادی با ارتفاع 1.2 متر (لوله‌های Φ48 میلی‌متر) و صفحات ضربه‌ای به ارتفاع 200 میلی‌متر در لبه‌های پایه قرار گرفته‌اند و از سقوط ابزار یا پرسنل جلوگیری می‌کنند.

عرشه بدون لغزش: صفحات عرشه فولادی شطرنجی حتی در شرایط مرطوب نیز کشش را فراهم می کند و تصادفات ناشی از لغزش و سقوط را تا 100٪ در طول فصل باران کاهش می دهد.

پیاده روهای اضطراری: یک پیاده‌روی اختصاصی به عرض 1 متر، کارگران را از ترافیک تجهیزات جدا می‌کرد، با دکمه‌های توقف اضطراری هر 50 متر برای توقف ماشین‌آلات در صورت خطر.

این پروژه هیچ حادثه ایمنی مرتبط با آب را در طول عملیات ترستل ثبت نکرد - گواهی بر این ویژگی های طراحی.

4. نقش های مهم پل های پایه فولادی در ساخت پل ماگوفولی

پل‌های پایه فولادی فقط یک «ساختار پشتیبانی» نبودند، بلکه بخشی جدایی‌ناپذیر از هر مرحله ساخت‌وساز، از آماده‌سازی محل تا مونتاژ نهایی عرشه بودند. چهار نقش کلیدی آنها به طور مستقیم به موفقیت پروژه کمک کرد.

4.1 راهرو دسترسی اولیه برای تجهیزات و مواد

محل ساخت و ساز پل ماگوفولی در 15 کیلومتری نزدیکترین جاده آسفالته موانزا قرار داشت، بدون دسترسی مستقیم به وسط دریاچه (جایی که پایه های اصلی ساخته شده بودند). پل‌های پایه فولادی این مشکل را با عمل به عنوان یک مسیر دسترسی دائمی و همه‌جانبه حل کردند:

حمل و نقل تجهیزات: دو پایه موازی (هر 800 متر طول، 6 متر عرض) ساخته شد - یکی برای ماشین آلات سنگین (جرثقیل، کامیون های پمپاژ) و دیگری برای وسایل نقلیه سبک (وانت، حمل و نقل کارگر). این امکان جابجایی روزانه بیش از 15 ماشین سنگین را به محل اسکله می داد، کاری که با بارج ها 3 برابر بیشتر طول می کشید.

تحویل مواد: بتن، آرماتورهای فولادی و سوخت مستقیماً از طریق ترستل به مکان‌های اسکله منتقل شدند و نیازهای ذخیره‌سازی در محل را کاهش دادند (در مناطق مستعد سیل بسیار مهم است، جایی که مواد ذخیره‌شده در معرض آسیب آب هستند). در طول مدت پروژه، پایه‌ها حمل و نقل 12000 تن فولاد و 35000 مترمکعب بتن را تسهیل کردند که برای ساخت 15000 خانه متوسط ​​تانزانیایی کافی بود.

بدون این دسترسی، تیم قادر به حفظ سرعت ساخت و ساز پروژه نبود که منجر به از دست رفتن مهلت‌ها و جریمه‌ها می‌شد.

4.2 سکوی پایدار برای ساخت پایه اسکله

12 پایه اصلی پل ماگوفولی در عمق 8 تا 10 متری آب ساخته شده است که به یک پایه ثابت برای کار فونداسیون نیاز دارد. پل‌های پایه فولادی به‌عنوان این پلت‌فرم عمل می‌کنند و ساخت و ساز دقیق و کارآمد را ممکن می‌سازند:

پشتیبانی Pile Driving: عرشه پایه با صفحات فولادی به ضخامت 20 میلی متر در محل های اسکله تقویت شد که به رانندگان شمع 120 تنی اجازه می داد بدون فرورفتن یا جابجایی کار کنند. هر پایه به 8 پایه پایه (طول 30 متر) نیاز داشت و پایداری پایه باعث شد که خطاهای تراز شمع ≤5 سانتی متر باشد که برای استحکام پایه بسیار مهم است.

مونتاژ قالب: قالب‌های فولادی (ارتفاع 10 متر) برای ستون‌های پایه روی پایه مونتاژ شد و کارگران از طریق نردبان‌های ایمنی و راهروها به سازه دسترسی پیدا کردند. این امر نیاز به داربست های گران قیمت را از بین برد و زمان نصب قالب را تا 50 درصد کاهش داد.

ریختن بتن: کامیون های پمپ بتن پارک شده روی پایه، بتن را مستقیماً به قالب پایه می رساند و از ریزش مداوم اطمینان حاصل می کند (برای یکپارچگی سازه حیاتی است). توزیع بار یکنواخت پایه مانع از واژگونی کامیون های پمپ می شد که این یک خطر رایج در سکوهای شناور است.

این نقش به قدری حیاتی بود که مهندس ارشد پروژه، لی وی، خاطرنشان کرد: «پل‌های زیردریایی یک کار ساخت‌وساز غیرممکن در زیر آب را به یک فرآیند قابل مدیریت روی زمین تبدیل کردند.»

4.3 پشتیبانی از مونتاژ عرشه پل

عرشه پل ماگوفولی از قطعات بتنی پیش ساخته به طول 15 متر (هر 30 تن) تشکیل شده بود که توسط یک جرثقیل متحرک 300 تنی در جای خود بلند شدند. پل‌های پایه فولادی این مرحله را با موارد زیر پشتیبانی می‌کنند:

موقعیت یابی جرثقیل: جرثقیل متحرک در حین بلند کردن سگمنت، با تیرهای اصلی تقویت شده، وزن جرثقیل را در 8 شمع توزیع می کند. این امر از بارگذاری بیش از حد پایه های فردی جلوگیری کرد و امکان قرار دادن دقیق هر بخش عرشه را فراهم کرد (خطای تراز ≤2 سانتی متر).

دسترسی به پایان عرشه: پس از نصب قطعات، کارگران از پایه برای دسترسی به سطوح زیرین عرشه برای ضد آب و آب بندی درز استفاده کردند. نزدیکی پایه به عرشه (1.5 متر زیر) نیاز به داربست های معلق را از بین برد و زمان پایان را تا 40 درصد کاهش داد.

پشتیبانی موقت برای عرشه ناتمام: تا زمانی که سیستم کابلی پل نصب شود، پایه پشتیبان موقتی برای بخش‌های عرشه فراهم می‌کرد. این امر از افتادگی عرشه در طول ساخت و ساز جلوگیری کرد و اطمینان حاصل کرد که ساختار نهایی مشخصات طراحی را برآورده می کند.

به لطف پشتیبانی پایه، مونتاژ عرشه 2 ماه زودتر از برنامه به پایان رسید - باعث صرفه جویی 500000 دلاری پروژه در هزینه های نیروی کار شد.

4.4 پاسخ اضطراری و تعمیر و نگهداری خط حیات

آب و هوای غیرقابل پیش بینی دریاچه ویکتوریا (طوفان های ناگهانی، مه) و خرابی تجهیزات نیاز به دسترسی سریع اضطراری داشت. پل های پایه فولادی به عنوان یک راه نجات حیاتی عمل می کردند:

واکنش سیل: در آوریل 2021، سیل ناگهانی به قالب یک اسکله آسیب زد. تله به تیم‌های اورژانس اجازه می‌دهد ظرف 30 دقیقه (در مقابل 2 ساعت از طریق قایق) به محل برسند و آسیب را در 2 روز ترمیم کنند—از تأخیر 2 هفته‌ای جلوگیری کنند.

نجات تجهیزات: هنگامی که یک بیل مکانیکی 10 تنی از یک بارج در نزدیکی پایه لیز خورد، این سازه پایه ای پایدار برای جرثقیل فراهم کرد تا دستگاه را از آب خارج کند و 200000 دلار در هزینه های تعویض صرفه جویی کرد.

تعمیر و نگهداری روتین: بازرسی هفتگی پایه‌ها و کابل‌های پل اصلی از روی پایه انجام می‌شد و کارگران می‌توانستند بدون ایجاد اختلال در ساخت، خوردگی یا ترک خوردگی را بررسی کنند. این تعمیر و نگهداری پیشگیرانه از دو مشکل احتمالی کابل ماندن جلوگیری کرد و ایمنی طولانی مدت پل را تضمین کرد.

5. ادغام پل های پایه فولادی با فناوری مدرن

پروژه پل ماگوفولی، پل‌های پایه فولادی را به‌عنوان سازه‌های موقت با فناوری پایین تلقی نکرد. در عوض، فناوری پیشرفته را برای افزایش ایمنی، کارایی و دقت آن‌ها یکپارچه کرد و استاندارد جدیدی برای ساخت و ساز زیرساخت در شرق آفریقا ایجاد کرد.

5.1 BIM (مدل سازی اطلاعات ساختمان) برای طراحی و برنامه ریزی

قبل از شروع ساخت، تیم از Autodesk Revit (نرم افزار BIM) برای ایجاد یک مدل دیجیتالی سه بعدی از پل های پایه فولادی استفاده کرد. این مدل سه مزیت کلیدی داشت:

شبیه سازی سیل: مدل BIM 10 سال از داده‌های سیل دریاچه ویکتوریا را برای آزمایش پایداری پایه‌ها پوشش می‌دهد. این منجر به تنظیم حیاتی طراحی -افزایش عمق شمع به میزان 2 متر- برای مقاومت در برابر سیل 2021 (که 0.5 متر از سطح تاریخی فراتر رفت) شد.

تشخیص تعارض: این مدل برخوردهای احتمالی بین شمع‌های پایه و پایه‌های پل اصلی را شناسایی کرد، که اجازه می‌دهد تا قبل از شروع کار در محل، تنظیمات مربوط به تراز پایه‌ها انجام شود. این باعث کاهش هزینه های دوباره کاری 300000 دلار شد.

همکاری: مهندسان، پیمانکاران و مقامات NEMA به مدل BIM از راه دور (از طریق نرم‌افزار مبتنی بر ابر) دسترسی پیدا کردند و از همسویی همه با استانداردهای طراحی و الزامات محیطی اطمینان حاصل کردند. این امر به ویژه در طول محدودیت های سفر COVID-19 در سال 2020 بسیار ارزشمند بود.

5.2 سنسورهای نظارت بر سلامت ساختاری (SHM) برای ایمنی در زمان واقعی

برای اطمینان از ایمنی پایه در هنگام استفاده از تجهیزات سنگین و طوفان، تیم بیش از 50 سنسور SHM بی‌سیم را روی اجزای اصلی نصب کرد:

کرنش سنج: این حسگرها که به پرتوهای اصلی متصل می شوند، سطوح تنش را در زمان واقعی اندازه گیری می کنند. هنگامی که یک جرثقیل 220 تنی (بیش از بار طراحی پایه) به طور تصادفی روی سازه رانده شد، حسگرها هشداری را ایجاد کردند و به تیم اجازه دادند تا قبل از وقوع آسیب، دستگاه را تغییر مسیر دهند.

سنسورهای شیب: این حسگرها که روی شمع ها نصب شده اند، حرکت جانبی (از باد یا جریان) را ردیابی می کنند. در طوفان ژوئن 2021، حسگرها حرکت 1.2 سانتی متری را در یک شمع شناسایی کردند که تیم را بر آن داشت تا در عرض 24 ساعت یک مهاربندی مورب اضافی اضافه کند.

سنسورهای خوردگی: این حسگرها که در شمع های غوطه ور تعبیه شده اند، سطوح زنگ زدگی را کنترل می کنند. داده ها نشان داد که آندهای قربانی خوردگی را تا 90٪ کاهش می دهند، طراحی ضد خوردگی پایه را تأیید می کنند.

تمام داده‌های حسگر به داشبورد مرکزی (قابل دسترسی از طریق برنامه تلفن همراه) منتقل شد و به مدیر پروژه این امکان را می‌دهد تا سلامت پایه را از راه دور - حتی از مرکز شهر موانزا - کنترل کند.

5.3 هواپیماهای بدون سرنشین برای نظارت و ردیابی پیشرفت

پهپادهای DJI Matrice 300 RTK به طور گسترده برای پشتیبانی از پل‌های پایه فولادی، جایگزین بازرسی‌های دستی و کاهش خطرات ایمنی استفاده شدند:

نظارت بر پیشرفت ساخت و ساز: پروازهای هفتگی پهپادها تصاویری با وضوح بالا از پایه را ثبت کردند که برای ردیابی پیشرفت با مدل BIM مقایسه شدند. این یک تاخیر 2 هفته ای در نصب شمع را شناسایی کرد که با اضافه کردن یک درایور شمع دوم برطرف شد.

بازرسی های ایمنی: هواپیماهای بدون سرنشین سطوح زیرین پایه و نواحی صعب العبور (مثلاً اتصالات شمع بند) را از نظر ترک یا پیچ و مهره های شل بازرسی کردند. این امر نیاز کارگران به استفاده از داربست یا قایق را از بین برد و حوادث ایمنی را تا 100٪ در طول تعمیر و نگهداری پایه کاهش داد.

پایش محیط زیست: هواپیماهای بدون سرنشین سطوح رسوب را در اطراف انبوه ستون‌ها ردیابی کردند و اطمینان حاصل کردند که ساخت‌وساز کیفیت آب دریاچه ویکتوریا را مختل نمی‌کند. داده‌های پهپادها با NEMA به اشتراک گذاشته شد و به پروژه کمک کرد تا با مقررات زیست محیطی مطابقت داشته باشد.

5.4 سیستم های مدیریت ساخت و ساز دیجیتال

ساخت این پایه با استفاده از یک پلتفرم دیجیتال مبتنی بر ابر (Power BI) مدیریت شد که داده‌های حسگرهای BIM، SHM و هواپیماهای بدون سرنشین را یکپارچه می‌کرد:

تخصیص منابع: پلت فرم استفاده از اجزای پایه (شمع ها، تیرها) و تجهیزات را ردیابی می کرد و از تحویل مواد به مکان مناسب در زمان مناسب اطمینان می داد. این باعث کاهش ضایعات مواد به میزان 15 درصد و زمان بیکاری تجهیزات تا 20 درصد شد.

مدیریت زمانبندی: داده های پیشرفت در زمان واقعی از پهپادها و BIM برای به روز رسانی برنامه پروژه استفاده شد و به تیم اجازه داد تا برنامه های کاری را برای تأخیرها (مانند روزهای بارانی) تنظیم کند. با وجود طوفان های غیرمنتظره 12 روزه، این امر باعث شد ساخت و ساز این پایه در مسیر خود حفظ شود.

گزارش دهی: گزارش‌های خودکار تولید شده توسط این پلتفرم به ذینفعان (وزارت کار تانزانیا، پیمانکاران چینی) به‌روزرسانی‌های هفتگی در مورد ایمنی پایه، پیشرفت و هزینه‌ها را ارائه می‌دهد. این شفافیت باعث ایجاد اعتماد و همسویی با اهداف پروژه شد.

6. روندهای آینده: پل های پایه فولادی در زیرساخت های شرق آفریقا

موفقیت پل‌های پایه فولادی در پروژه پل ماگوفولی، آنها را به عنوان راه‌حلی برای نیازهای زیرساختی رو به رشد آفریقای شرقی تبدیل کرده است. از آنجایی که کشورهایی مانند کنیا، اوگاندا و اتیوپی در جاده‌ها، پل‌ها و بنادر برای تقویت اتصال سرمایه‌گذاری می‌کنند، چهار روند کلیدی آینده پل‌های پایه فولادی را در منطقه شکل خواهند داد.

6.1 پذیرش مواد با استحکام بالا و پایدار

کشورهای آفریقای شرقی به طور فزاینده ای پایداری و کارایی هزینه را در اولویت قرار می دهند. پل‌های پایه فولادی آینده از موارد زیر استفاده خواهند کرد:

آلیاژهای فولادی با استحکام بالا: گریدهایی مانند Q690 (مقاومت تسلیم ≥690 مگاپاسکال) جایگزین فولاد سنتی Q355B می شود و میزان فولاد مورد نیاز را تا 30 درصد کاهش می دهد (کاهش هزینه مواد و انتشار کربن). دولت تانزانیا اعلام کرده است که قصد دارد تا سال 2026 50 میلیون دلار در تولید داخلی فولاد Q690 سرمایه گذاری کند.

فولاد بازیافتی: 75 درصد از قطعات پایه از فولاد بازیافتی (مثلاً از راه‌آهن‌های از کار افتاده یا پل‌های قدیمی) ساخته خواهد شد که با اهداف اقتصاد دایره‌ای آفریقای شرقی همسو می‌شود. برنامه زیرساخت ملی کنیا در سال 2024، 50 درصد مواد بازیافتی را برای سازه های موقت الزامی می کند.

پوشش های ضد خوردگی با پایه زیستی: پوشش‌های مبتنی بر روغن سویا یا بذر کتان جایگزین اپوکسی مشتق‌شده از سوخت فسیلی می‌شوند، انتشار VOC (ترکیبات آلی فرار) را کاهش می‌دهند و ایمنی کارگران را بهبود می‌بخشند. این پوشش ها در حال حاضر در پروژه پل Kagera در اوگاندا آزمایش می شوند.

6.2 ادغام بیشتر فناوری های هوشمند

استفاده پل Magufuli از BIM و SHM تنها شروع کار است. پل های ترستل آینده دارای ویژگی های زیر خواهند بود:

تعمیر و نگهداری پیشگویانه مبتنی بر هوش مصنوعی: الگوریتم‌های یادگیری ماشین داده‌های حسگر SHM را برای پیش‌بینی خرابی قطعات (به عنوان مثال، شل شدن پیچ‌ها، خوردگی) قبل از وقوع تجزیه و تحلیل می‌کنند. این امر هزینه های نگهداری را تا 40 درصد کاهش می دهد و طول عمر پایه را از 2 سال به 5 سال افزایش می دهد.

نظارت بر زمان واقعی با 5G فعال شده است: شبکه‌های 5G (که در تانزانیا، کنیا و اوگاندا راه‌اندازی شده‌اند) امکان انتقال فوری داده‌ها را از حسگرهای پایه، امکان کنترل از راه دور تجهیزات سنگین (مثلاً جرثقیل از یک دفتر شهری) و پاسخ‌های اضطراری سریع‌تر را فراهم می‌کنند.

دوقلوهای دیجیتال: کپی های دیجیتالی در مقیاس کامل از پل های ترستل ایجاد خواهد شد که به تیم ها اجازه می دهد تا سناریوهای مختلف (مانند سیل، اضافه بار تجهیزات) را شبیه سازی کنند و طرح ها را در زمان واقعی بهینه کنند. پروژه پل آبی نیل 2025 اتیوپی اولین پروژه در شرق آفریقا خواهد بود که از دوقلوهای دیجیتال برای طراحی پایه استفاده می کند.

6.3 سازگاری با تغییرات اقلیمی

تغییر آب و هوای شرق آفریقا (سیل های مکرر، افزایش دما) به زیرساخت های انعطاف پذیرتری نیاز دارد. پل های پایه فولادی آینده عبارتند از:

مقاوم در برابر سیل: شمع ها عمیق تر (تا 20 متر) رانده می شوند و با فیبر کربن تقویت می شوند تا در برابر جریان های قوی تر مقاومت کنند. طرح تاب‌آوری زیرساخت تانزانیا در سال 2024 مقرر می‌دارد که تمام پایه‌های عبوری از رودخانه برای 20 درصد سطح سیل بالاتر از میانگین‌های تاریخی طراحی شوند.

مقاوم در برابر حرارت: اجزای فولادی با رنگ منعکس کننده حرارت پوشانده می شوند تا در برابر افزایش دمای آفریقای شرقی (که در برخی مناطق می تواند به 45 درجه سانتیگراد برسد)، از انبساط حرارتی و آسیب ساختاری جلوگیری می کند.