بخشی از مقاله
*** به دلیل مشکل تصاویر ، قیمت کاهش پیدا کرد ***
طراحی جاده ها در خاکهای نمکی
مقدمه:
امروزه راههای ارتباطی یكی از عوامل مهم زیربنایی توسعه اقتصادی شناخته شده ودر ارتباط مستقیم با شكوفایی اقتصاد و صنعت كشـور وایجادرابطه اجتماعی افراد؛از لحاظ مبادلات بازرگانی واز همه مهمتر بسط دانش، فرهنگ وبهداشت در مناطق دور و نزدیك شناخته شده است بدین جهت راه و راهسازی بعنوان پایه و اساس اقتصاد معقول هر جامعه موردتوجه قرار گرفته است . از اینجاست كه راه وسیله جابجا كردن ثروت{1} نام گرفته است. مراحل مختلف طراحی واحداث راهها ، متاثر از عوامل مختلف اقلیمی ،اجتماعی ،اقتصادی وسیاسی است .پارامترهای مختلفی كه در مراحل مختلف مسیر یابی ،انتخاب مصالح مناسب ، روش اجرا و… تاثیر گذارند، را میتوان به دو بخش اختیاری و غیر اختیاری تقسیم نمود.بعنوان مثال انتخاب نوع مصالح روسازی را می توان اختیاری به حساب آورد، چون بسته به شرایط اقتصادی وبررسی منابع قرضه دور و نزدیك میتوان بهترین مصالح را از جهات مختلف انتخاب كرد،ولی پارامترههایی مانند توپوگرافی و شرایط اقلیمی به گونه ای هستند كه ایجاد تغییرات در آنها مستلزم سرمایه گذاری هنگفت ودور از دسترس است و به ناچار تمامی مراحل طراحی و اجرا باید با در نظر گرفتن این شرایط صورت پذیرد.
از آنجاییكه برای تكمیل وبهبود شبكه ارتباطی كشور ، عبور از مناطق بیابانی ،اجتناب ناپذیر است به نظر میرسد كه شناخت مسائل ویژه پروژههای راهسازی در برخورد با كویر و بیابان و روشهای مقابله و كنترل آنها ،لازم و مورد توجه باشد .بنا بر این در مقاله حاضر سعی می شود با رویكرد فوق به مسائل راهسازی پرداخته شود .
نكته قابل توجه اینكه در سراسر این مقاله عبارات بیابان و كویر به تساهل بجای یكدیگر مورد استفاده قرار گرفته اند كه به دلیل تاكید مقاله بر مسائل راهسازی ناشی ازاقلیم (ونه خود اقلیم)، تاثیری بر روند كلی مقاله نخواهد داشت .
همچنین در معرفی مشكلات و راهكارهای ارئه شده،بدلیل محدودیت مقاله ،جانب اختصار رعایت شده و مراجع جهت اطلاعات تفصیلی در هر زمینه معرفی شده است.
نگارنده جهت جمع آوری مراجعی جامع در این زمینه ، علاوه بر كتب راهسازی موجود در كتابخانه دانشگاه آزاد اسلامی گرگان ،به جستجو در سایتهای مختلف شبكه اینترنت و مجلات معتبر راهسازی واساتید این رشته پرداخته است . لذا در جمع آوری ،تحلیل ،و نتیجه ــ گیریهای به عمل آمده ،وجود اشكال و مسامحه ،قریب به یقین است واز استاد گرامی كه در رفع این مشكلات یاری رسان باشند،پیشاپیش سپاسگزاری میشود .
با توجه به مطالب ذكر شده ، در این مقاله مشكلات پروژههای راهسازی در مناطق مختلف كویری از جمله خاكهای نمكی ، بیابانهای ماسه ای و كویر های باتلاقی مورد بحث قرار گرفته است وراههای كنترل و مقابله به اختصار بیان شده است .
طراحی جاد هها در خاكهای نمكی طبق یك تعریف ، خاك نمكی خاكی است كه در لایه یك متری فوقانی آن ، مقدار نمكهای محلول ، بیشتر از 3 /. درصد وزنی باشد {4}.اینخاكها معمولاًدر مناطق بیابانی و به صورت یك منطقه (zone)پیوسته تشكیل می شود والبته گاهی هم به صورت سطوح پراكنده بین خاكهای غیر نمكی به چشم می خورد .
در یك طبقه بندی كلی می توان این خاكها را به دو دسته خاكهای قلیایی سیاه و خاكهای قلیایی سفید تقسیم كرد كه در نوع اول ،بیشتر نمكها در عمق بیشتر از 5/. متر و در نوع دوم در سطح خاك قرار دارند واز آنجاییكه در مناطق بیابانی اغلب میزان بارش اندك است ، بیشتر با نوع دوم یعنی خاكهای قلیایی سفید سرو كار داریم كه نمك های غالب ، در آنها بصورت كلراید ، سولفات و كربنات سدیم ،كلسیم ومنیزیم است .
مشكلات خاكهای نمكی وجود خاكهای نمكی در پروژههای راهسازی سبب بروز مشكلاتی میگردد كه ذیلاً به مهمترین آنها می پردازیم :
ــ این خاكها ممكن است در شرایط عادی (خشك)،مقاومت و مشخصات مكانیكی مناسبی از خود بروز دهند بطوریكه برای استفاده برای بستر راه مناسب تشخیص داده شوند ؛ لیكن اغلب در برخورد با رطوبت دچار افت های شدید مقاومتی شده و حتی در برابر بارهای بسیار كوچك دچار فروریزی (collapse )می شوند.یك نمونه از این خاكها به نام sabkha كه در منطقه وسیعی از عربستان سعودی یافت می شود، خرابیهای شدید و نیز لغزش شیبها و ترانشه ها را پس از بارندگی ها ی بیابانی ، نمایان ساخته است . بنابراین نمی توان به مقاومت ظاهری این خاكها در حالت خشك اطمینان كرد .
ــ نمكهای موجود در خاك ممكن است به روسازی راه هم آسیب برساند كه میزان آسیب رسانی به نوع و میزان نمكها و نیزبه نوع مصالح رو سازی بستگی دارد . به عنوان مثال اگر میزان سولفات سدیم و منیزیم حتی به یك درصد برسد ، می تواند در یك دوره دو تا سه ساله روسازی را تخریب كند . در جدول 1 تقسیم بندی برحسب نوع و میزان نمكها ، و كفایت هر نوع خاك برای استفاده به عنوان مصالح بستر و یا زیر اساس راه بررسی شده است .
شدت نمکی بودن خاک میزان نمکها در یک متر فوقانی خاک % امکان استفاده در راه سازی
نمکهای کلراید و کلراید همراه سولفات نمکهای سولفات و کربنات استفاده در بستر راه استفاده در زیر اساس بصورت تثبیت شده
کم 1 – 3/0 5/0 – 3/0 مناسب مناسب
متوسط 5 – 1 2 – 5/0 مناسب نامناسب
زیاد 8 – 5 5 – 2 مناسب در شرایط خاص نامناسب
بیش از حد 8 5 نامناسب نامناسب
جدول 1-اثر نوع ومیزان نمكها بر كفایت مصالح راهسازی
راههای مقابله و كنترل خاكهای نمكی همانگونه كه ذكر شد ، خاكهای نمكی تاثیرات نامطلوبی بر پرژههای راهسازی دارد . بنابراین راههای مختلفی برای مقابله و كنترل این گونه خاكها مورد برسی قرار می گیرد .
ــ ایرانیان باستان هرگاه ناگزیر از احداث راه بر روی خاكهای نمكی بودند،خاكریزی به ارتفاع 70تا 80سانتیمتر از خرده سنگ ویا خرده آجر مطابق شكل 1 ایجاد می كردند و بدین ترتیب تا حدی از مشكلات مقاومتی و رطوبتی این خاكها دوری می جستند{1}.
ــ باتوجه به مشكلات ذكر شده باید تا حد امكان از نفوذ نمكها به مسیر راهسازی جلوگیری به عمل آورد و اگر در مسیر ، با تودههای عظیم نمكی شدید برخوردیم باید آنها را دور بزنیم .مثلاً در پروژه راه شهداد ـ نهبندان قسمت عمدهای از مسیر ، با تودههای عظیم نمكی مواجه بود كه دور زدن این محدوده وعدم ورود به آن ، به عنوان راه حل اقتصادی انتخاب گردیده است .
ــ اگر خاك ریزی بستر راه شامل خاكهای نمكی باشد ، باتوجه به نوع خاك(شرایط زهكشی) و سطح آب زیر زمینی ، تمهیدات خاصی باید در نظر گرفته شود . البته از آنجاییكه معمولاً سطح آب زیر زمینی در بیابانها ، بسیار پایین است ، اقدامات خاصی دراین زمینه مورد نیاز نخواهد بود ولی در صورت بالا بودن سطح ایستایی باید ارتفاع خاكریز به میزانی كه در جدول 2 آمده است ، بالاتراز سطح ایستایی اجرا گردد .
ــ در صورت اجتناب ناپذیر بودن استفاده از این نوع خاكها در پروژه راهسازی ، میزان مجاز نمكها ، با استفاده از جدول 1 كنترل میگردند.
نوع خاک تراز بستر راه بالاتر از سطح آب (متر)
خاک نمکی ضعیف خاک نمکی شدید
ماسه ها و لومهای درشت دانه ماسه ای 5/0 7/0
ماسه های لای دار و لوم ماسهای 9/0 1/1
لوم ها و رسها 4/1 6/1
لومهای ماسه ای لای دارولومهای لای دار 6/1 9/1
جدول 2-حاقل تراز خاكریز نسبت به سطح ایستایی در خاكهای نمكی
راهسازی در بیابانهای ماسه ای خواص آب و هوایی و توپوگرافی بیابانهای ماسه ای ، اساساً شرایط ساخت واستفاده از جادهها را دچار مشكل می كندكه در این حالت توپوگرافی خود متاثر از حركت پیوسته ماسه ها در اثر باد است. چگونگی اندر كنش باد وخاك وتشكیل و حركت انواع مختلف تودههای ماسه درمناطق مختلف در مراجع {4}و{5} آمده است كه می توان برای بدست آوردن اطلاعات بیشتر در این زمینه به مراجع ذكر شده ماجعه كرد . با توجه به این مراجع میتوان بطور خلاصه میزان پیشروی یك توده ماسه ای ( D ) با ارتفاع H را كه تحت اثر باد ، با دبی در واحد عرض Q در حال حركت است ، با رابطه 1نشان داد : g: وزن مخصوص توده ماسه
(1) D=Q/Hg
مشكلات ماسه های بیابانی
در هنگام احداث و نیز در دوران بهره برداری راههایی كه از مسیر ماسه های بیابانی می گذرند، مشكلات عدیدهای گریبان گیر طراحان و مسؤلین محافظ راهها خواهد شد كه در زیر به شرح برخی از این مسائل پرداخته می شود :
ــ كمبود آب یكی از مواردی است كه فرایند اجرای زیر سازی و روسازی راه را با مشكل روبرو می كند . همچنین هنگام بهره ـ برداری خطری برای مسافران محسوب می شود .
ــ یكی از مشكلات احداث جاده در این گونه نواحی ،عدم وجود جادههای دسترسی به محل احداث راه اصلی و نیز مشكلات احداث راه موقت دسترسی است . بنابراین اغلب ، لازم به نظر می رسد كه راه در دو مرحله اجرا شود . مرحله اول ایجاد یك راه موقت برای دسترسی و مرحله دوم اجرای راه اصلی كه می تواند بر روی مسیر اولی قرار گیرد .
ــ در شرایط خاص آبوهوایی بیابان ، ماشین آلات و نیز نیروی انسانی از كارایی لازم برخوردار نیستند . بطوری كه وجود گرد و غبار و نیز گرمای هوا ، احتراق را در ماشین آلات دچار اختلال می كند و كادر اجرایی با كاهش توان فكری و عملی (در مقایسه با شرایط آب و هوایی مناسب ) مواجه می گردند .
ــ چنانچه خاكریز بستر راه بر روی ماسه های سست قرار بگیرد ، امكان لغزش و ناپایداری شیبها و نیز خطر ریزش ترانشه هایی كه برای عبور راه احداث می شود زیاد خواهد بود .
ــ پوشیده شدن مسیر راه از تودههای در حال حركت ماسه و در نتیجه بسته شدن مسیر ، از جمله مشكلاتی است كه هر لحظه موفقیت و كارایی یك راه بیابانی را تهدید می كند .
ــ عدم وجود مصالح قرضه با دانه بندی و خواص مكانیكی مناسب برای بستر ، زیر اساس ، اساس و رویه راه ، احداث این گونه راهها را از نظر اقتصادی با مشكل مواجه می كند .
راههای مقابله و كنترل ماسه های بیابانی ــ با توجه به گلباد به دست آمده در منطقه و روابط اندر كنش باد و خاك ، می توان حركت تودههای ماسه را پیش بینی و ارزیابی كرد .بنا براین باید حتی الامكان سعی كرد تا مسیر راه در جهت حركت تودههای ماسه روان قرار نگیرد .
ــ تا حد امكان باید از اجرای خاكریز بستر راه برروی ماسه های سست جلو گیری شود و در صورت اضطرار ، از عملیات تثبیت استفاده شود . برای مطالعه بیشتر در زمینه تثبیت ماسه های روان از مراجع{4}و{5} استفاده نمود .
ــ حفر ترانشه در مسیر های ماسه ای با محدودیت های خاصی مواجه است ، بدین ترتیب كه شیب های ترانشه به گونه مناسبی با مصالح درشت دانه و سنگی پوشانده شده و شكل مقطع طوری باشد كه با ایجاد جریانهای گردابه ای(Eddy )، از ته نشین شدن ماسه روی مسیر جاده جلوگیری شود . نمونه ای از شكل مناسب برای این ترانشه ها در شكل 2 آمده است .
ــ برای آنكه ماسه های روان مسیر جاده را مسدود نكنند، یكی از راههای مناسب این است كه مقطع جاده به صورت خطوط جریانی (Streamlining ) ساخته شود تا تودههای ماسه بدون توقف از روی آن عبور كرده و به سمت دیگر بروند یك نمونه از این مقاطع در شكل 2 نشان داده شده است .
ــ در صورتیكه احداث جاده در مسیر حركت تودههای ماسه اجتناب ناپذیر باشد بهتر است كه مقطع جاده به فاصله ای كه بیشتر از دو برابر ارتفاع توده ماسـه است از این تودهها قرار بگیرد . همچنین می توان بستر راه را روی خاكریز قرار داد كه ارتفاع آن بیشتر از تودههای در حال حركت باشد یا در اطراف مقطع جاده ترانشه ای برای تله اندازی تودههای در حال حركت احداث كرد (شكل3).
ــ علاوه برتثبیت ماسه های روان كه برای جلوگیری از حركت تودههای ماسه انجام می شودو در موارد فوق به آن اشاره گردید (ومراجع مورد نیاز معرفی شد)یكی دیگر ازموارد مهم استفاده از فرایند تثبیت ، استفاده از این عملیات در تثبیت مصالح موجود در منطقه و ایجاد مصالح مناسب جهت استفاده در قسمت های مختلف بستر راه ، زیر اساس ، اساس و مصالح رویه است .بطوری كه مشخصات مقاومتی و مكانیكی لازم برای هریك از این قسمتها فراهم شود .
تحقیقات ومطالعات وسیعی جهت تثبیت مصالح بیابانی انجام شده است و روشهایی برای برای تولید مصالح مناسب و ارزان قیمت از منابع قرضه موجود در محل ارائه شده است . كه از آن جمله میتوان به تحقیقاتی كه آقای دكتر نیازی در مرجع{6}بر روی تثبیت خاكهای ماسه ای مسیر زاهدان ـ زابل انجام داده است اشاره كرد.
كویرهای باتلاقی
علاوه برخاكهای نمكی و ماسه ای كه عمده سطح كویر را می پوشاند می توان به زمینهای باتلاقی اشاره كرد .به عنوان مثال ،میتوان از احداث راه در باتلاق دشت قران نام برد كه كفه ای كویری و در واقع ، دریاچه حاصل از رودخانه های محلی دره بید و رود نمكی است .مواد رسوبی این كفه عموماً لای همراه با مواد ارگانیك است {ا2}. این باتلاق به صورت لجنی بوده و تحمل فشاری آن عملاً صفر است . اگر عبور از این زمینها اجتناب ناپذیر باشد ، باید جسم راه بصورت شناور براین باتلاق اجرا شود . بنابراین باید كشش سطحی لازم برای تحمل وزن راه تولید شود .
ماسه بادی با داشتن كشش سطحی بسیار زیاد ، اغلب حلال این مشكل است .بنابراین مصالح مناسب وارزان قیمتی برای احداث راه در این زمینهاست. {2}.در ایران باستان هم برای عبور از زمینهای باتلاقی و احداث بستر شناور راه ، از زغال چوب مطابق شكل 4 استفاده می كردند{1}.
طراحی بزرگراههاوجاده هابادر نظرگرفتن فضای سبزدر مناطق خشك
در مناطق گرم و خشك كه میزان ریزش نزولات جوی كم ویا بسیار كم میباشد استفاده بهینه از قطره قطره آب باران كاری حیاتی و معقول به نظر می رسد .پوشش گیاهی فقیر مناطق بیابانی و گرم وخشك ایران منظرهای هر چند از بعضی لحاظ زیبا ولی ناخوشایند به این مناطق داده است . در طراحی هر سازه مثلاً راه در نظر گرفتن همه جوانب و پرداختن به آنها نشانه هنر طراح می باشد . در طراحی راههای بیابانی و یا بزرگراههای بیابانی یكی از جنبه هایی كه میتوان به آن پرداخت زیبا سازی كناره و میان جادهها با استفاده از گیاهان می باشد كه تاثیر روانی و فیزیكی بسیار مفیدی بر رانندگان می گذارد . باتوجه به مطالب فوق از آنجا كه آبیاری مصنوعی گیاهان در مسیر های طولانی مشكل می باشد لذا در بحث منظر سازی دو مساله زیر باید مورد توجه قرار گیرند:
الف ـ استفاده از گیاهان مقاوم در برابر شرایط اقلیمی منطقه
ب ـ طراحی هماهنگ جاده ها و بزرگراهها و همچنین زمینهای اطراف آنها با آبرسانی به گیاهان
استفاده ازگیاهان مقاوم در برابر خشكی اولاً به میزان قابل توجه ـ
ای آب مورد نیاز را كم می نماید ثانیاً به دلیل هماهنگی طبیعی با شرایط اقلیمی اثر روانی طبیعی تری بر انسان دارد و ثا لثاً احتمال شكست پروژه منظر سازی را به مراتب كمتر می نماید .
در بخش هماهنگ سازی جادهها و بزرگراهها با زمینهای اطراف آنها موارد ذیل قابل توجه است :
طراحی جاده ها و بزرگراهها
سطوح نزدیك به مسیر جادهها و بزرگراهها در مناطق خشك و نیمه خشك از پوشش گیاهی نسبتاً‌غنی تری برخوردار است . این سطوح در صورت درست و هماهنگ جاده ها ، نزولات جوی را به تناسب نوع طراحی ،به كنارههای جاده و یا بخش میانی هدایت می كنند . منظر سازی میانه بزرگراهها نسبت به كناره آن بنا به دلایلی بهتر و مفید تر است كه از آن جمله می توان به جلوگیری از تاثیر نور خودروهای مسیر مقابل ، تعدیل آلودگی صدا و ممانعت از خستگی رانندگان بعلت ایجاد مناظر زیبا اشاره نمود .
به همین دلیل در این نوع طراحی معمولاً بخش میانی را 50 تا 70 سانتیمتر پایین تر از سطح آسفالت در نظر می گیرند و سطوح آبگیر آسفالت در دو طرف باید دارای شیب عرضی معادل یك درصد به طرف بخش میانی باشند كه در صورت عدم لحاظ بخش میانی در بزرگراهها لازم است شیب دهی به نحوی مشابه به سمت حاشیه ها باشد .
