بخشی از مقاله
مقایسه فنی و اقتصادی روسازیهای بتنی و آسفالتی مطالعه موردی آزادراه زنجان قزوین
خلاصه
راهها از سرمایههای ملی هر کشوری محسوب میگردند که حفظ ونگهداری از آنها امری ضروری است. هزینههای ساخت ، نگهداری و استفاده کنندگان از راه از مهمترین مولفههای هزینههای راهها میباشند. مقدار این هزینهها به مقدار زیادی متاثر از نوع روسازی میباشد.با توجه به اینکه روسازی بتنی در خیلی از کشورها به مقدار زیادی استفاده گردیده است. در ایران ، به دلیل ارزان بودن قیر تاکنون مورد توجه و استفاده نبوده است.
با این حال با توجه به کم شدن منابع نفت و حذف یارانهها از قیر و افزایش هزینه آسفالت ، استفاده از روسازیهای بتنی در ایران نیازمند بررسی و توجه است. در این مقاله به طور موردی استفاده از دو نوع روسازی بتنی و آسفالتی برای آزادراه قزوین- زنجان مورد بررسی قرار گرفته و از نظر فنی و اقتصادی مورد مقایسه قرار گرفته است. پس از محاسبه ضخامت قسمتهای مختلف روسازی با استفاده از روش آشتو هزینههای ساخت و هزینه-های جانبی شامل تعمیر ، نگهداری ، ترمیم و ... محاسبه گردید.اقتصادی تربودن روسازی بتنی نسبت به روسازی آسفالتی بستگی به مقدارنرخ بهره ای داردکه هزینه های عمرباآن تنزیل می گردند. درنرخ بهره های پایین ترروسازی بتنی ازروسازی آسفالتی اقتصادی تربوده ولی برای مقادیربالاترروسازی آسفالتی اقتصادی تراست.
کلمات کلیدی: مقایسه فنی و اقتصادی ، روسازی بتنی ، روسازی آسفالتی
1. مقدمه
راهسازان از زمانهای قدیم تا به امروز بر لزوم و اهمیت روسازی راهها واقف بودند و بر حسب مورد از انواع آن استفاده میکردند . طرح ، اجرا و نگهداری روسازی راهها از مهمترین و در عین حال از مشکلترین قسمتهای راهسازی است ، از انواع روسازی میتوان به روسازی انعطاف پذیر و صلب اشاره کرد.
در سالهای اخیر در زمینه مقایسه انواع روسازیها اقدامات زیادی در خارج از کشور انجام شده است که از جمله آنها میتوان به مطالعات کلیفورد اورسیچ1تحت عنوان ارزیابی اقتصادی روسازیهای صلب و انعطافپذیر بین ایالتی اوهایو اشاره کرد.[13] هدف این مطالعه ارزیابی روسازیهای ساخته شده درون ایالتی اوهایو است که به صورت آسفالتی ، بتنی یا مختلط برای هزینههای واقعی میباشد. در این مطالعه پس از رسم نمودار هزینهها در برابر زمان ، نشان داده شد که هزینههای روسازی آسفالتی در طی زمان تقریبا ثابت است اما این نمودار برای روسازی بتنی صعودی مییاشدو هزینه روسازی آسفالتی در کوتاه مدت کمتر ازروسازی بتنی است. همچنین گزارش انجمن بتن و سیمان نیوزلند تحت عنوان مزایای اقتصادی روسازی بتنی جادهها [14 ]نشان میدهد که مزایای قابل توجهی برای روسازی بتنی در زمینههای بررسی شده وجود داردکه از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
.*عمر روسازیهای بتنی حداقل 40 سال است که در مقابل عمر 20 تا 25 سال روسازی آسفالتی بسیار بیشتر است.
.* پیش بینی هزینه اولیه برای روسازی بسیار مشکل است اما به طور کلی برای پروژه با مقیاس بزرگ روسازی بتنی اگر ترافیک زیاد باشد بسیار به لحاظ اقتصادی مناسبتر از روسازی آسفالتی است.
در ایران بر روی مقایسه روسازی بتنی و آسفالتی کار زیادی انجام نشده است. ولی در این زمینه میتوان به بررسی و مقایسه فنی و اقتصادی رویههای بتنی و آسفالتی پژوهشکده حمل و نقل[12] اشاره کرد .
حال در این مقاله به مقایسه دو نوع روسازی آسفالتی و بتنی به روش آشتو1993 1 پرداخته و به علت عدم رغبت به استفاده از روسازی بتنی در روسازی راهها در ایران ، و برای درک بهتر این تفاوتها و اختلافات این دو نوعروسازی به بررسی موردی آزاد راه زنجان – قزوین پرداخته می شود .
2. مکان مورد مطالعه
آزادراه قزوین- زنجان به طول 189 کیلومتر با سرمایه گذاری مستقیم بانک ملی ایران از محل سپرده های مردمی ، با تأمین 80 درصد هزینه های طرح و همچنین مشارکت وزارت راه و ترابری با تأمین 20 درصد هزینه های طرح انجام شده است . سال 1369 عملیات اجرایی آن آغاز شد و در مهر ماه سال 1375 مورد افتتاح و بهره برداری قرار گرفت.
یکی از مهمترین محورهای ارتباطی از نظر حمل و نقل سنگین و جابجایی کالا و مسافر در کشور می باشد که به لحاظ اقتصادی و اجتماعی همواره مورد نظر بوده است . این پروژه بصورت شش خطه از شرق شهر قزوین شروع می شود و بعد از عبور از شمال شهر قزوین ، تاکستان ، خرمدره ، ابهر و سلطانیه بطرف زنجان ادامه پیدا می کند و به منظور ارتباط با جاده قزوین ، رشت ، تاکستان ، خرمدره و ابهر ، گذرگاهها ی غیر همسطح با ایستگاه اخذ عوارض احداث شده است .
3. روسازی انعطاف پذیر( آسفالتی )
روسازی آسفالتی به دلیل گستردگی استفاده ، اهمیت بالایی دارد . این روسازی در سالهای اخیر با چالشهای جدیدی روبرو شده است. در این نوع روسازی ضخامت لایه ها باید به گونه ای تعیین گردد که مسیر طرح شده بتواند ترافیک و بار وارده را بدون هیچگونه کاهش در سرویس دهی مورد انتظار در طول عمر تعیین شده از خود عبور دهد. لازم به ذکر است به دلیل تاثیر عمده عوامل جوی ، شرایط زهکشی ، ملاحظات اقتصادی ، نوع و
مشخصات فنی و مکانیکی مصالح مصرفی و ... در عمر روسازی بایستی ملاحظات مذکور نیز در ضخامت روسازی مد نظر قرار گیرند. در اینجانتیجه طراحی ضخامت لایه های روسازی انعطاف پذیر ( آسفالتی) محور زنجان – قزوین بر اساس نشریه 234 به صورت خلاصه به شرح زیر میباشد :
شکل -1 نتایج طراحی روسازی آسفالتی
4. روسازی صلب (بتنی )
در این نوع روسازی ، رویه راه از بتن حاوی سیمان پرتلند ساخته می شود. اولین روسازی بتنی در دیترویت میشیگان در آمریکا در سال 1908 ساخته شد
. برای طراحی روسازی بتنی به جای تئوری لا یه ها که در طراحی روسازی انعطاف پذیر ( آسفالتی) استفاده می شود از تئوری صفحات استفاده می گردد .روسازی بتنی ، تاب فشاری و کششی زیاد دارد و بار ترافیک را ، بدون تغییر شکل زیاد صفحه بتنی ، در سطح گسترده تری به خاک بستر منتقل
می سازد .دال بتنی ، در این نوع روسازی به مرور تغییر شکل می دهد و در زیر آن تنش کششی ایجاد می شود. تکرارکرنش های کششی درزیردال بتنی منجربه خستگی وشکست دال می گردد.بنابراین، طراحی ضخامت دال براین اساس انجام می شودکه عمرخستگی دال منطبق ترافیک عبوری ازروسازی درطول عمرطرح باشد. براساس اطلاعات موردنیازجمع آوری شده برای آزادراه قزوین-زنجان،روسازی بتنی ازنوع مسلح درزدار است که در نتیجه ضخامت دال 32,5 سانتی متر و آرماتور های آن برای تنش مجاز طراحی گردید .
5. تحلیل اقتصادی
درتحلیل اقتصادی،با مقایسه هزینه و فایده اقتصادی ،ارزش خالص کنونی آنها محاسبه می گرددکه دارای 4مولفه مهم زیر است:
.1-5 هزینه ساخت و اجرا
برای مقایسه اقتصادی اجرای این دو روش ، مقادیر اقلام آن بر اساس ضخامت های طراحی شده برای روسازی هاکه بااستفاده ازروش اشتو برای هردونوع روسازی انجام گردید،و برحسب ردیفهای فهرست بهای پایه رشته راه ، باند و فرودگاه سال 1388 برای یک کیلومتر از این دو نوع روسازی برای آزادراه 6خطه محاسبه شده است.
هزینه هر کیلومتر روسازی آسفالتی برابر 4,147,599,760 ریال میباشد در حالیکه همین مسیر با روسازی بتنی برابر 7,672,319,469 ریال میباشد که نشانگر اختلاف چشمگیر این دو نوع روسازی تنها در یک کیلومتر میباشد
.2-5هزینه تعمیرات و نگهداری
برای اینکه یک راه همواره در سطحی مطلوب سرویس دهی نماید و به منظور جلوگیری از وارد شدن خسارت به استفاده کنندگان باید مجموعهای از عملیات نگهداری به صورت دائمی انجام گردد. اغلب موارد نگهداری راهها در مورد انواع روسازیهای آسفالتی و بتنی مشترک میباشد.اما باید توجه نمود که به دلیل تفاوت فنی و فیزیکی بین انواع روسازی ، در عملیات نگهداری آن ها نیز تفاوتهایی وجود خواهد داشت. به عنوان مثال بعلت رنگ روشن روسازی بتنی ، این روسازیها به تعداد کمتری چراغ برای روشنایی در شب نیاز داشته و لذا هزینه نگهداری سیستمهای روشنایی در این نوع روسازیها نسبت به روسازیهای آسفالتی کمتر میباشد.
به عنوان مثالی دیگر اجرای روکش موضعی به منظور ترمیم گودافتادگی جای چرخفقط در روسازیهای آسفالتی انجام میگیرد. از طرف دیگر عملیات بازدید و پاکسازی درزها فقط در روسازی بتنی انجام میشود. در مورد روسازیهای بتنی مرجع مناسبی برای برآورد هزینههای نگهداری در ایران بدست نیامد و به ناچار در این زمینه از منابع خارجی استفاده گردید.به طور میانگین هزینه نگهداری روسازیهای آسفالتی برای راههای برون شهری ، چهار برابر هزینه ساخت آنها و هزینه نگهداری روسازی بتنی کمتر از نصف هزینه نگهداری روسازی آسفالتی خواهد شد.[12] طی یک سری تحقیقات پیرامون هزینه کل در طی عمر روسازیها که توسط هلبک 1در دانمارک انجام شد ، هزینه نگهداری سالانه روسازی بتنی در مقایسه با روسازی آسفالتی برابر با 0,551 میباشد[12]در تحقیقات دیگری که در آمریکا انجام شد ، نسبت هزینه نگهداری روسازی بتنی ، برابر با نصف هزینه نگهداری روسازی آسفالتی محاسبه شده است.[12] همچنین گزارش دیگری میزان هزینه نگهداری سالیانه روسازی آسفالتی را % 4 هزینه ساخت آن نشان میدهد.[12] باتوجه مواردمذکوروهزینه ساخت هرکیلومترروسازی آسفالتی وبتنی که درقبل برآوردگردبد، هزینه نگهداری برای هرکیلومترروسازی بتنی وآسفالتی درکل عمرروسازی، به ترتیب 4,570,654,936و8,295,199,520به دست می اید.
.3-5هزینه ترمیم روسازیها
روسازیها به مرور زمان دچار فرسودگی میشوند. شدت فرسایش در یک روسازی به عوامل مختلفی مانند نوع روسازی و نیز سیاست نگهداری راه بستگی دارد. از جمله مشکلاتی که بر اثر گذشت زمان برای یک روسازی آسفالتی پیش میآید، میتوان از فرورفتگی موضعی ، گودافتادگی جای چرخها ، ترک خوردگی ، قیرزدگی ، فرسودگی و برهنگی نام برد.
