بخشی از مقاله
خلاصه
رویههای آسفالتی موجود در راههای کشور به عنوان سرمایهی ملی محسوب میگردد که هرساله بخش اعظمی از بودجههای مرتبط به راه برای بازسازی و ترمیم خرابیهای ایجاد شده آن استفاده میشود. خرابی روسازیها عوامل متعددی دارد که یکی از اصلیترین عوامل این خرابیها شرایط آب و هوایی منطقه میباشد. هدف اصلی این تحقیق شناسایی خرابی عمده روسازی در منطقه سردسیر و تاثیر این خرابی بر وضعیت رویهی مورد مطالعه میباشد. در این مطالعه با بررسی محور ارومیه به سرو که در منطقه سردسیری قرار گرفته خرابیهای آن را ثبت نموده و پس از آن خرابی عمده آن را مشخص نمودهایم. با بررسی بر روی خرابی عمدهی این محور مشخص گردید، عامل اصلی ایجاد این خرابی عدم استفاده مصالح متناسب با شرایط آب و هوایی این منطقه بوده است. در نهایت شاخص وضیعت روسازی - PCI - برای این محور به کمک نرمافزار Micro Paver V5,3 محاسبه میگردد تا بتوان تاثیر این خرابی را بر روی این محور بدست بیاوریم. در انتها مصالح متناسب با این شرایط آب و هوایی را پیشنهاد نموده تا از تخریب بیشتر رویه راه در این منطقه جلوگیری به عمل بیاید.
کلمات کلیدی: روسازی، خرابی عمده، PCI، شرایط آب و هوایی، مصالح.
1. مقدمه
افزایش روز افزون جمعیت و توسعهی شهرها از یک سو و افزایش تولید ماشین از سویی دیگر جابه جایی انسان و کالا را به صورت پیچیدهای در آورده و به این علت شبکه حمل و نقل جادهای در هر کشور نقشی حیاتی در آن جامعه را بازی میکند. توسعه پایدار، حمل و نقل سریع و ایمن نیز همانند سایر ابعاد زندگی بشر، هنگامی تبلور پیدا میکند که به صورت نظاممند و بر اساس منطق علمی پایهریزی شده باشد و یکی از این منطقهای علمی طراحی، ساخت و نگهداری اصولی راههای ارتباطی شبکه حمل و نقل میباشد. قطعا بدون راههای ارتباطی مناسب، به حمل و نقل با کیفیت دست نمی-یابیم. به همین منظور برای داشتن راهی با کیفیت و اصولی به رویه و زیر لایهی مناسب نیاز داریم.
برای داشتن چنین راهی باید عوامل مختلف از جمله شرایط آب و هوایی، ترافیک، مصالح مصرفی، طراحی، نحوه ساخت و نحوه اجرا را در نظر گرفت و با مطالعات مهندسی و اصولی به راهی با شرایط مناسب و با کیفیت دست پیدا کنیم.[1]در این مطالعه بخشی از عوامل تاثیرگذار در خرابی مورد بررسی قرار گرفته است. در واقع هدف بررسی اثر آب و هوای سرد بر روی روسازی و شناسایی خرابیهای مختص آن از اهداف این مطالعه میباشد. پس از شناسایی خرابیها نشانهی وضعیت رویه توسط نرم-افزار Micro Paver محاسبه میگردد تا تاثیر آن بر روی نشانهی وضعیت مشخص گردد.
2.تعریف مسئله
از آنجایی که فرایند اضمحلال روسازی بلافاصله بعد از احداث و عبور ترافیک بر روی آن آغاز میشود، لذا شناخت فرایند زوال روسازیها برای کاهش سرعت این روند و بهینهسازی راه مفید میباشد.[1]در هر محوری که احداث میشود، عوامل مختلف بسته به شدت و نوع اثر، شروع به تخریب آن مینمایند. بارهای ناشی از ترافیک عبوری وسایل نقلیه به همراه عوامل زیست محیطی نظیر دما، تورم ناشی از یخبندان و رطوبت باعث از بین رفتن روسازی میشوند.[2] عامل مورد بررسی در این مطالعه شرایط آب و هوایی موجود میباشد. منطقهی مورد مطالعه استان آذربایجان غربی میباشد که دارای آب و هوایی سرد و نیمه خشک است. چنین شرایط آب و هواییقطعاً خرابی مختص خود را دارد که شناسایی این خرابیها یکی از اهداف اصلی این تحقیق میباشد. به این علت محوری در استان جهت انجام مطالعه انتخاب شده تا خرابیهای زودرس روسازی های آسفالتی به نحو احسن مورد بررسی قرار گیرد و همچنین وضعیت موجود توسط نرمافزار Micro Paver تحلیل گردد.
3.شرایط آب و هوایی سرد و خرابیهای مختص آن
مناطق با آب و هوای سرد و تابستانهای معتدل بعنوان کشورهای با شرایط آب و هوایی سرد طبقهبندی میشوند. در این مناطق نوعی از خرابی و اضمحلال روسازی روی میدهد که ناشی از دمای کم و شرایط یخبندان و ذوب شدن میباشد. این خرابیها میتواند به شکل ناهمواری، شنزدگی و ترکهای ناشی از دمای کم خود را نشان دهد. حضور آب و رطوبت به همراه هوای سرد اصلیترین علت خرابی روسازیهای این مناطق است.زمان شاخص یخبندان و خاک بستر روسازی متغیرهایی بودهاند که تغییرات ناهمواری را توضیح میدهند. - این عوامل از اهمیت بیشتری برخوردارند - دماهای پایین در روسازی آسفالتی تنشهای کششی ایجاد میکنند.
تنشهای اعوجاجی - پیچشی - بوسیله اختلاف دمای بالا و پایین روسازی آسفالتی ایجاد میشوند، که خود به ضخامت و سفتی روسازی آسفالتی وابستهاند. تنشهای اعوجاجی همراه با ترافیک موجب تنشهایی در لبههای مسیر عبور چرخ وسیله نقلیه میشود که ترکهای طولی را در سطح روسازیهای آسفالتی بوجود میآورند. زمانیکه تغییرات ناهمواری بر اساس زمان سنجیده شود، مشاهده میشود که ترافیک - سنگین - در روند خرابی روسازی، متغیر مهمی نیست.شرایط یخبندان ذوب یخ این توانایی را دارد که تشکیل عدسیهای یخی ناشی از عمل یخبندان و هوازدگی فیزیکی ذرات مصالح سنگی را در صورت استفاده از مواد شیمیایی یخزدا تشدید کند.
شیارافتادگی محل عبور چرخ ناشی از سایش سطح راه با لاستیکهای آجدار در راههای پر رفت و آمد یکی از مهمترین عوامل اضمحلال روسازی در شرایط آّب و هوایی سرد به شمار میآید. پیشتر در کشور سوئد از مدل شیارافتادگی جای چرخ ناشی از سایش سطح راه استفاده شده است. با تمامی این تفاسیر، علیرغم حجم نسبی پایین ترافیک در این کشورها - در مقایسه با دیگر کشورهای اروپایی - خرابیهایی همچون شیارافتادگی جای چرخ ناشی از رفتار خمیری روسازی و ترکهای ناشی از خستگی از خرابیهای رایج این مناطق هستند. احتمالاً تأثیر جمع شدن تنشهای ایجاد شده در روسازی دراثر بارگذاری ترافیک و شرایط آب و هوایی، میتواند خرابیهای وابسته به ترافیک را شتاب بخشد.
4.شاخص وضعیت روسازی
PCI یک نشانهی عددی است که مقدار آن از صفر برای یک روسازی غیر قابل استفاده تا 100 برای یک روسازی ایدهآل تغییر میکند. محاسبهی PCI هم بر اساس نتایج یک بررسی چشمی و هم به صورت دقیق، با تعیین نوع و شدت خرابیها و اندازهگیری میزان آنها صورت می-گیرد.[3]برای تعیین PCI یک قطعهی روسازی، ابتدا آن قطعه را به واحدهای نمونه تقسیم میکنند. پس از آنکه بررسی وضعیت روسازی برای کلیه واحدهای نمونه انتخاب شده انجام گرفت، از نتایج مربوط در محاسبهی PCI استفاده میشود. شاخص وضعیت روسازی را به صورت دستی و یا به کمک نرمافزار با وارد کردن اطلاعات خرابی در بانک اطلاعاتی سیستم Micro Paver میتوان محاسبه کرد. محاسبهی PCI براساس ضرایب کاهندگی انجام میشود که عبارتند از: ضرایب وزنی از صفر تا 100 که تأثیر خرابیها را بر وضعیت روسازی نشان میدهند.
ضریب کاهندگی صفر نشاندهندهی آن است که خرابی هیچ گونه تأثیری بر وضعیت روسازی ندارد در حالی که ضریب کاهندگی 100 نشانگر یک خرابی فوقالعاده جدی است.[4]شاخص PCI دارای محدودیتهایی نیز میباشد. به این معنی که اطلاعات کلی در مورد شرایط روسازی را فراهم نکرده و هیچ اطلاعاتی در مورد دلایل خرابی به دست نمیدهد. هیچ فعالیت نوسازی را پیشنهاد نمیدهد و به اقدامات ضروری جهت نوسازی اکتفا میکند. مقادیر یکسانی برای روسازیهای آسیب دیده که از لحاظ ظاهری مشابهاند در نظر میگیرد، در حالی که این روسازیها ممکن است به روشها و دلایل مختلفی آسیب دیده باشند. در نهایت، عملکرد روسازی را پیشبینی نمیکند و اثر خرابی روی ایمنی رانندگی را در نظر نمیگیرد.
5. معرفی نرمافزار Micro Paver
هدف اصلی در سیستمهای مدیریت روسازی، تشخیص زمان و روش بهینه تعمیر و نگهداری با در نظر گرفتن شرایط و امکانات موجود است. یک روش سیستماتیک مناسب به کمک ارزیابی عمیق از وضعیت فعلی روسازی و پیشبینی وضعیت آن در آینده امکان انتخاب اقتصادیترین استراتژی ترمیم و نگهداری را فراهم میآورد. در واقع یک سیستم مدیریت و تعمیر خوب باید بداند چه موقع، کجا و چگونه رسیدگی انجام شود تا امکان تصمیمگیری مناسب نسبت به تعمیر و نگهداری و یا نوسازی را فراهم آورده و با صرف کمترین هزینه، بیشترین بازده را نتیجه دهد.
بعد از برداشت خرابیهای راه مورد نظر، این نرمافزار با ارزیابی وضعیت روسازی، اعمال سناریوهای مختلف از جمله تحلیل با بودجهی نامحدود، تحلیل با بودجهی سالیانه، حفظ حداقل شرایط، پیامد ترمیم و نگهداری موضعی و روشهای اجرایی تعمیر، امکان مدیریت وضعیت روسازی در سطح شبکه را فراهم می-کند. همچنین با کمک این نرمافزار میتوان وضعیت روسازیهای مختلف و قطعات آن را با هم مقایسه کرده و برآورد زمانی از برنامه ترمیم و نگهداری راه به دست آورد.در این پروژه، با توجه به عدم دسترسی کافی به دادههای خرابیهای راه و همچنین نبود ابزار کافی برای اندازهگیری مستمر خرابی راهها در طول چند سال پیاپی، ترجیح داده شد از نرمافزار Micro Paver به جای HDM4 استفاده کرد، هرچند که نتایج به دست آمده از HDM4 دقیقتر می-باشد.[5]
6. معرفی مسیر مورد مطالعه و عملیات صورت گرفته
با توجه به شرایط آب و هوایی استان آذربایجان غربی - آب و هوای سرد و نیمه خشک - ، برای انتخاب محور سعی شده تمامی پارامترهای متناسب با اهداف تحقیق در نظر گرفته شود و به نوعی محور انتخابی نمایندهی راههای استان محسوب گردد. محور ارومیه به سرو به دلیل داشتن چنین شرایطی انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت.محور ارومیه به سرو به طول 55 کیلومتر است که 11کیلومتر ابتداییِ این مسیر به صورت بزرگراه میباشد. بخشی از این محور به صورت راه یکطرفه جدا شده و قسمتی از مسیر بصورت دو طرفه است. عملیات احداث این محور در حال اجرا میباشد که حدود 65 درصد پیشرفت فیزیکی داشته است. همچنین 11 کیلومتر بزرگراهی آن در زمستان سال 1385 توسط ادارهی راه و ترابری استان روکش مجدد شده است. در رابطه با روکش اولیه اطلاعاتی در دسترس نبوده، همچنین وجود پایانهی مرزی سرو در انتهای مسیر باعث پر اهمیت شدن این محور در استان و منطقه شده است.
در مرحلهی بعد، به بازدید از محور پرداخته شد. پس از بازدید اولیه، 11 کیلومتر ابتدایی مسیر - حد فاصل باغ رضوان تا دانشگاه ارومیه - که بصورت بزرگراه بوده برای مطالعه انتخاب شد.این بخش از مسیر به صورت دقیقتر بررسی گردید و در حین بررسی برای سهولت در انجام قطعهبندی کیلومتراژ گذاری صورت گرفت. پس از کیلومتراژ گذاری برای انجام قطعهبندی و جداسازی واحدها، از نرمافزار Google Earth استفاده نشده و به صورت حضوری در محل و توسط ابزار مناسب قطعات و واحدها مشخص گردید. در قطعهبندی چند پارامتر که باید در کل قطعه یکسان باشد در نظر گرفته شد که میتوان به ترافیک عبوری، سازهی روسازی، تاریخچهی ساخت، رتبهی روسازی، تسهیلات زهکشی و شانهها اشاره نمود. پس از قطعهبندی مسیر مورد نظر برای بررسی خرابیهای موجود، آنها را به واحدهای کوچکتر با مساحت 230-90 تقسیم نموده، با در نظر گرفتن عرض قطعات بین 44,5 متر، طول هر واحد 60 متر در نظر گرفته شد. هر 60 متر از مسیر توسط پلانیمتر کیلومتراژ گذاری شد. هر واحد با U که ابتدای کلمهی unit میباشد و شمارهی مخصوص به خود نام-گذاری گردید.
