حفرت الأنفاق في العصور الوسطى تحت القلاع والحصون، وذلك بغية استخدامها كممرات سرية تارة، وللعبور تحت جدران هذه القلاع لمهاجمتها والدخول إليها، تارة أخرى. كما حفرت وما زالت تحفر على أعماق كبيرة بوصفها ممرات تحت الأرض للوصول إلى مكامن فلزات المعادن الثمينة. واستخدمت الأنفاق أيضاً في نقل المياه العذبة أو تصريف المياه العادمة، كتلك التي نفذت في المدن القديمة مثل القدس وروما وأثينا.
ولم تشهد عمليات حفر الخنادق استخدام أجهزة الثقب التي تعمل على الهواء المضغوط إلا بدءاً من العام 1866 مع نفق هوساك في ولاية ماساشوستس الأميركية. أما مواد «النيتروغليسرين» والـ TNT وغيرها فاستعملت للمرة الأولى في العام 1679.
تاريخ بناء الأنفاق
وحديثاً يمكن تقسيم تاريخ بناء الأنفاق إلى مرحلتين رئيسيتين. تمتد المرحلة الأولى من بدايات القرن التاسع عشر إلى منتصف القرن العشرين، حيث أدى اختراع السيارات والقطارات وتطور شبكة الطرقات والسكك الحديدية إلى حفر أنفاق أطول وأفضل من سابقاتها. أما المرحلة الثانية فتمتد من منتصف القرن العشرين إلى أيامنا هذه، وفيها تم ابتكار آلة حفر الأنفاق الضخمة التي فتحت الباب على مصراعيه أمام حفر الأنفاق تحت الجبال وتحت الماء وتحت المدن.
وتستطيع هذه الآلة التهام كل ما يقف أمامها من صخور وغيرها وفي سرعة قياسية تقارب 80 متراً في اليوم. وقد استخدمت هذه الآلة التي تزن 200 طن في حفر نفق لتصريف المياه الآسنة للمرة الأولى في العام 1957 في كندا.
ومع توسع شبكة الطرقات والسكك الحديدية وانخفاض المساحات الأرضية المتبقية في المدن المكتظة بدءاً من القرن التاسع عشر، ومع وجود عوائق طبيعية بين المدن والبلدان مثل الجبال والبحار، أصبحت الحياة فوق الأرض ضيقة ومزدحمة جداً.
من هنا كان الاتجاه إلى تحويل حركة السيارات والقطارات إلى المنفذ الوحيد المتبقي لها، وهو «الأنفاق». وتعتبر الأنفاق من أهم الحلول لمشاكل المرور من حيث التكلفة، ولذلك لا بد من دراستها ضمن منظومة الحلول الكثيرة لهذه المشكلات على أن تراعي الآثار البيئية. وتصنف تركيا ضمن الدول الرائدة في حقل بناء الأنفاق باستخدام حفارات عملاقة كتلك التي تظهر في مقطع الفيديو.
خطوات بناء الأنفاق
لكي يتم بناء أي نفق في العالم، يجب القيام بثلاثة أمور رئيسة هي:
الحفر:
يبدأ المهندسون أولاً بفحص الأرض أو التربة المراد الحفر فيها، ولهذا يقومون بحفر حفر تجريبية ويحللون نماذج الصخور التي يجدونها فيها لتحديد آلية الحفر المناسبة. هذا وقد تعددت وتطورت أساليب الحفر عبر التاريخ، فبدأت بالنار، ومن ثم بالأدوات اليدوية، وبعده بالمواد المتفجرة مثل «النيتروغليسرين» والديناميت وغيرها.
التدعيم:
يحتاج المهندسون أثناء تقدمهم في أعمال الحفر إلى تدعيم التربة من حولهم تباعاً، لتفادي خطر الانهيار الذي يهدد كل من يعمل في حفر الأنفاق. وتختلف الحاجة إلى مثل أعمال التدعيم هذه باختلاف نوعية الأرض التي يتم الحفر فيها. ففي الأنفاق ذات الأرض الضعيفة تكون الحاجة ماسة إلى أعمال تدعيم كبيرة، ولذلك يلجأ المهندسون في هذا النوع من التربة الضعيفة إلى ما يسمى بالدعامات وهي عبارة عن هياكل داخلية تؤمن دعم الجدران حول النفق وتمنع الانهيار.