امروزه با پیشرفت تکنولوژی و گسترش راه های مواصلاتی از هر شهر یا منطقه ای به نقطه ای دیگر ، امنیت راه ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در کتابی که هم اکنون از پیش روی شما می گذرد ، بر آن شدیم تا قسمتی از مسائل و نکات اجرایی که در یک فرآیند راه سازی موثر است را مورد بررسی قرار دهیدم. به عنوان مثال: لایه های اساس و زیر اساس که امروزه با تنوع زیادی چه از نظر نوع دانه بندی و چه از نظر مقاومت خاک روبرو شده است، خود امری مهم بوده و چشم پوشی از هر یک از نکات باعث ضعف در راه گشته و این مساله به صورت یک بیماری در راه پدید می آید و گاها باعث خسارتهای مالی و جانی نیز می گردد. همچنین تنوع در آسفالت و قیر، امری قابل توجه بوده و رعایت استانداردهای مذکور باعث حفظ ایمنی و عمر طولانی آن می گردد. به عنوان مثال: تنوع این دو عنصر مهم در راهسازی در انواع آب وهوا و شرایط زیست محیطی، همه و همه فقط به خاطر بهره برداری بهتر از راه می باشد. همین امر سبب گردیده تا بسیاری از محققان در این عرصه دست به نوآوری های جالبی بزنند که از آن می شود به : تاثیرات فناوری نانو در صنعت راهسازی ، بازیافت آسفالت با اسفتاده از دستاگه های پیشرفته و غیره، اشاره کرد که به تفصیل هر یک در طول کتاب خواهیم پرداخت.

امید است مطالعه کنندگان عزیز نهایت استفاده را از این مطالب ببرند.

کمیل پائین شهری

دانشکده فنی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شرق

آذر ماه 1388

اساس و زیر اساس

مقدمه

هدف از روسازی : ایجاد یک سطح صاف و هموار که قابلیت تحمل وزن چرخ های وسایل نقلیه را داشته باشد و در طول عمر روسازی در تمام شرایط آب و هوایی پایداری خود را حفط کند .

روسازی راه مجموعه ای از یک سری لایه های طراحی شده با مصالح ها بر روی لایه های تحکیم شده زمین طبیعی می باشد . زمین طبیعی در حالت عادی مقاومت و تراکم کافی را ندارد ، در نتیجه لایه های خاکریز با ضخامت های محدود تعریف شده ، پخش و کوبیده می شوند تا به ارتفاع از پیش تعیین شده بستر روساری برسند .

تا این قسمت زیر سازی راه گفته می شود و به مجموعه لایه های بعدی روسازی راه گویند.

اولین لایه روسازی زیر اساس (Sub base) نامیده می شود . زیر اساس در تمام پروژه ها طراحی و احداث آن اجباری نیست ، در دوحالت از زیر اساس استفاده می کنیم :

1- جاده اصلی باشد

2- زیر سازی راه ضعیف باشد

مصالح زیر اساس ، شن و ماسه ای نسبتا مرغوب هستند و با توجه به محدودیت ضخامت هر لایه ممکن است که در چند لایه این کار انجام شود .

بعد از لایه زیر اساس ، لایه اساس (Base) را خواهیم داشت . اجرای لایه اساس در تمامی پروژه ها الزامیست.

متاسفانه در ایران در بسیاری از پروژه های راهسازی ،زیر اساس که وجودش اجباری نیست ریخته می شود اما اساس که وجودش الزامیست به دلیل پرهزینه بودن حذف می شود.

مصالح اساس باز هم شن و ماسه اما با کیفیت بالاست (کاملا مرغوب) . در اینجا هم با توجه به محدودیت ضخامت هر لایه می تواند لایه اساس در چند لایه اجرا شود .

در مورد لایه اساس با توجه به نزدیک بودن به سطح جاده می توانیم این لایه را با مواد خارجی تثبیت کنیم .

مواد خارجی مثل : سیمان و یا قیر : (اساس تثبیت شده با سیمان یا اساس تثبیت شده با قیر )

اساس های تثبیت شده مقاومت و دوام بیشتری خواهند داشت . اگر هم تثبیت نکنیم و شن و ماسه خالی باشد به آن اساس دانه ای گوییم . در یک روسازی می توانیم هم لایه اساس دانه ای و هم تثبیت شده داشته باشیم.

نهایتا در آخرین لایه ها ، لایه های رویه را خواهیم داشت .

لایه های رویه تابعی از میزان تردد در مسیر هستند و هرچه تردد بیشتر باشد رویه قوی تر و با دوام تر باید طراحی شود . به طور مثال در راه های فرعی درجه 3 (روستایی) میزان تردد بسیار کم و ناچیز می باشد ، در نتیجه می توانیم از رویه شنی استفاده کنیم . در راه های درجه 2 یا منطقه ای با تردد بیشتر می توانیم از آسفالت سرد استفاده کنیم و در صورتی که مسیر پر تردد یا جاده اصلی داشته باشیم می توانیم از رویه های بتنی و یا آسفالت گرم استفاده کنیم.در کشور هایی مانند ایران که تولید قیر زیاد و قیمت کمی هم دارد از آسفالت گرم استفاده می کنیم و شاید قریب به اتفاق تمام پروژه های سطح کشور آسفالتی باشد و بر عکس در کشور هایی که سیمان زیاد تولید می شود و ارزانتر خدمت مصرف کننده است رویه های بتنی توجیه پذیرند . رویه های بتنی مانند دال مسلح عمل می کنند ، در سطح کشور و در سطح شهر مکان هایی نیز می باشد که بتنی ساخته شده اند ( قسمتی از فرودگاه ، قسمتی از ترمینال ، زیر گذر حرم مطهر مشهد قبلا رویه یتنی داشته است و...)

رویه های بتنی از لحاظ اجرا بسیار مشکل تر از رویه های آسفالتی می باشد . تعمیر مشکل تری هم نسبت به آسفالت دارد . ولی از لحاظ استقامت در مقایسه با آسفالت گرم ممکن است استقامت بیشتری داشته باشد .

آسفالت گرم انواع مختلفی دارد . بهترین نوع آن بتن آسفالتی است ، هر آسفالت گرمی بتن آسفالتی نیست که بحث عمده ما نیز برای بتن آسفالتی خواهد بود .

رویه : ( رویه بتنی ، آسفالت گرم ، آسفالت سرد، رویه شنی )

عواملی که در طراحی روسازی تاثیر دارند :

1- خاک بستر روسازی : که بایستی از لحاظ جنس و با نفوذ پذیری مورد بررسی قرار بگیرد.

2- مصالح روسازی : که بایستی از لحاظ مقاومت و دوام بررسی کنیم .

3- میزان تردد که بایستی بر اساس تعداد محورهای پیش بینی شده در طول عمر روسازی ، طراحی شود .

4- عوامل جوی : روسازی بایستی در سرما و گرما و تکرار بارندگی ها و یخبندان ها پایداری خود را حفظ کند .

روسازی هایی که رویه بتنی دارند ، اصطلاحا روسازی های سخت و روسازی هایی که رویه آسفالتی دارند ، اصطلاحا روسازی های انعطاف پذیر نامیده می شوند .

در روسازی های انعطاف پذیر چون فشار ناشی ار چرخ های وسایل نقلیه در سطح کمتری به بستر روسازی فشار وارد می کنند ، در نتیجه شناخت رفتار خاک در بستر روسازی برای این نوع روسازی ها بسیار مهم است .

برای شناخت خاک ، نمونه برداری و گمانه زنی انجام می دهیم .

برداشت ها از محور راه و از کناره های راه پیشنهادی صورت می گیرد .

فاصله نمونه ها بستگی به تنوع خاک دارد ، هرچه تنوع خاک بیشتر باشد ، فاصله نمونه ها کمتر انتخاب می شوند . این فاصله بین 15 تا 150 متر است .

هدف از انجام نمونه برداری :

1- تعیین جنس و مشخصات خاک بستر

2- تعیین محل و جنس خاک مناسب برای بکارگیری در خاکریزهاست.

3- تعیین محل و جنس مصالح مناسب جهت تثبیت خاک هاست.

4- تعیین محل و جنس مصالح مناسب جهت به کارگیری در لایه های روسازی است.

5- مشخص کردن سطح آب های زیر زمینی می باشد . در پروژه های راه سازی عمق آب های زیر زمینی راباید مشخص کنیم ، چراکه اگر سه عامل زیر همزمان با هم اتفاق بیفتد باعث از بین رفتن روسازی می شود :

1- سطح آب های زیر زمینی در عمق کمتر از 3 متر باشد .

2- خاک بستر لایه دار باشد

3- درجه حرارت به زیر صفر برسد.

لایه زیر اساس

تعريف

زير اساس معمولاً اولين قشر است كه روي بستر آماده شده روسازي راه قرار ميگيرد. اين قشر با مشخصات و ضخامت معين، در تمام عرض بستر روسازي پخش و كوبيده ميشود.

عملكرد زير اساس در روسازي

عملكرد زير اساس در روسازي، بطور خلاصه بشرح زير است:

تعديل فشارهاي وارده

فشارهاي وارده از قشرهاي بالاي روسازي به وسيله اين قشر تعديل و به بستر راهمنتقل مي گردد، به طوريكه تنش هاي ايجاد شده سبب نشست و يا تغيير شكل غيرمجاز بسترنشود. با تغيير ضخامت زيراساس مي توان فشار وارده بر سطح بستر روسازي راه را تنظيمكرد.

خاصيت تراوايي

قشر زيراساس بايد بتواند آب هاي سطحي و يا آب هاي نفوذي شانه ي راه و يا آبهاي تراوشي را به نهرهاي خارج جسم راه هدايت كند. براي تامين اين ويژگي لازم استدانه بندي مصالح قشر زير اساس با دانه بندي هاي جدول 1 منطبق باشد.

تقليل ضخامت قشر اساس

استفاده از مصالح زيراساس موجب تقليل ضخامت روسازي و صرفه جويي در لايه هاياساس و لايه هاي آسفالتي كه مرغوبتر و گرانتر هستند مي شود.

كاهش اثر يخبندان

با افزايش ضخامت زيراساس، كه مصالح آن در برابر يخ بندان حساسيت نداشته باشد،مي توان عمق لايه مقاوم در مقابل يخ بندان را افزايش داد.

انواع زيراساس

انواع متداول زيراساس بشرح زير است:

زيراساس با شن و ماسه رودخانه اي

زيراساس معمولاً از شن و ماسه بستر رودخانه ها، مسيل هاي قديمي، تپه هاي شن وماسه اي يا واريزه ها و ساير معادن به دست مي آيد. چنانچه اين مصالح دانه هاي درشتتر از حد مشخصات داشته باشد، بايستي آنها را به وسيله سرندهاي مكانيكي سرند نموده ودانه بندي مناسب براي مصرف در قشر زيراساس را تامين كرد.

زير اساس از سنگ شكسته كوهي يا قلوهسنگ شكسته

سنگهاي استخراج شده از معادن سنگ و يا قلوهسنگهاي درشت طبيعي ميتواند درسنگشكن شكسته و سپس سرند شده و پس از اختلاط با ساير مصالح، در قشر زير اساس بكاررود.

زير اساس تثبيت شده

در محل هايي كه مخلوط شن و ماسه رودخانه اي و يا سنگ شكسته كوهي طبق مشخصات دردسترس نباشد، مي توان با اضافه كردن مواد تثبيت كننده مانند سيمان و آهك و يا قيرآن را پايدار كرد. در زمينهايي كه آلوده به مواد مضري هستند كه روي سيمان اثر مخربمي گذارند و در جاهايي كه احتمال رشد و روييدن گياهان وجود دارد، از زيراساس آهكي،مي توان استفاده كرد. زيراساس آهكي در اين فصل تشريح شده است، در پايدار نمودن پيراه ها، بزرگراه ها، خيابان ها، مسيرهاي راه آهن، پاركينگها و غيره كاربرد دارد.

مشخصات فني زير اساس

زير اساس رودخانه اي و سنگي

مصالح زير اساس از شن و ماسه طبيعي و يا سنگ شكسته بايد داراي مشخصات زيرباشد:

دانه بندي

دانه بندي مصالح زيراساس با توجه به شرايط محلي بايد با يكي از دانه بنديهاي I تا V مندرج در جدول 3-1 مطابقت داشته باشد.

ساير مشخصات

ساير مشخصات مصالح زيراساس بايد با حدود مقادير مندرج در جدول 2 مطابقت داشتهباشد.

جدول 1 دانه بندي مصالح زير اساس شني و يا سنگي

نوع دانه بندي

اندازه الك

درصد وزني رد شده از هر الك

III

50 ميليمتر ( 2 اينچ )

5/37 ميليمتر ( 5/1 اينچ )

25 ميليمتر ( 1 اينچ )

5/9 ميليمتر ( اينچ )

75/4 ميليمتر ( شماره 4 )

2 ميليمتر ( شماره 10 )

425/0 ميليمتر ( شماره 40 )

075/0 ميليمتر ( شماره 200 ) [1]

100

65-30

55-25

40-15

20-8

8-2

100

100-90

90-75

70-40

60-30

50-20

30-10

12-0

100

95-75

75-40

60-30

45-20

30-15

12-5

100

100-90

80-55

60-40

48-28

28-14

12-5

100

85-50

65-35

50-25

30-15

12-5

رديف

شرح

حد مشخصات

روش هاي آزمايش

آشتو

اي اس تي ام

نشانه خميري

حد رواني

ارزش ماسه اي ( پس از كوبيدگي )

درصد سايش با روش لوس آنجلس

سيبيآر در تراكم 100 درصد آزمايشگاهي

درصد افت وزني با سولفات سديم در 5 سيكل

حداكثر 6

حداكثر 25

حداقل 30

حداكثر 50

حداقل 25

حداكثر 12

90 T

89 T

176 T

96 T

104 T

4318 D

2419 D

131 C

1883 D [2]

88 C

زير اساس آهكي

زيراساس آهكي از اختلاط خاك محل و يا خاك قرضه با آهك و آب، به مقدار معين،حاصل مي شود. افزودن آهك به خاك و يا مصالح بستر روسازي راه به منظور اصلاح خواصفيزيكي و مقاومتي آن انجام مي گردد. اين عمل موجب افزايش قابليت باربري و مقاومتخاك، كاهش حد رواني و نشانه خميري خاك هاي رس دار مي شود. اختلاط آهك سبب تقليلتغيير حجم خاك، افزايش تراكم ذرات خاك رس، افزايش دوم آن در برابر تكرار دوره هاييخ بندان- ذوب يخ و بالاخره تغيير در طبقه بندي خاك مي گردد. اين تغييرات به علتتركيب دوغاب آهك با رس تشكيل سيليكات و آلومينات كلسيم است كه سبب چسباندن دانه هايخاك به يكديگر ( واكنش پوزولاني ) مي شود.

افزايش مقاومت خاك و آهك تدريجي بوده و با توجه به شرايط جوي، مدت زماني بهطول مي انجامد و به همين مناسبت استفاده از زيراساس آهكي در مناطق گرم نتيجه مطلوبتري مي دهد. درصد آهك مصرفي بهينه با روش ها و آزمايش هاي زير تعيين مي شود. انتخابروش بر حسب شرايط با انتخاب مهندسين مشاور پروژه انجام شده كه شرح كامل آن بايد درمشخصات فني – خصوصي قيد شود.

اجراي انواع زيراساس

اجراي زيراساس با شن و ماسه طبيعي و سنگ شكسته

پس از انتخاب معدن شن و ماسه، ابتدا دانه بندي مصالح مطابق روش آشتو 27 T تعيين مي گردد. چنانچه دانه هاي درشت تر از حد مشخصات وجود داشته باشد، قبل از حملبا سرند مكانيكي آنها را جدا مي كنند، به طوري كه مصالح سرند شده به طور هم آهنگباحدود حداكثر و حداقل، در داخل محدوده يكي از دانه بنديهاي تعيين شده در جدول 3-1قرار گيرد. سپس ساير آزمايش هاي مندرج در جدول 3-2 نيز انجام مي گيرد. چنانچه نتايجدر حد مشخصات باشد، مصالح حمل و روي بستر روسازي آماده شده راه ريسه مي شود.

قبل از ريسه نمودن مصالح، سطح بستر روسازي بايستي براساس شيب هاي طولي و عرضيمندرج در نقشه ها تنظيم شده و ارقام نقاط مختلف آن با ارقام نظير در نقشه ها بايداختلاف حداكثر 2 ± سانتي متر مطابقت داشته باشد.

ميزان مصالح ريسه شده روي سطح بستر روسازي متناسب با عرض بستر و ضخامت و ميزانتراكم قشر زيراساس در هر مورد محاسبه خواهد شد. مصالح ريسه شده روي بستر روسازي راهكه داراي مشخصات لازم باشد، با توجه به كم شدن حجم در اثر تراكم، به ضخامتي حدود 25تا 30 درصد بيش از ضخامت تئوريك تعيين شده در مشخصات پخش مي گردد. سپس با تانكرهايآب پاش روي مصالح پخش شده آب پاشي مي شود. مقدار آب پاشي بايد متناسب با رطوبتبهينه براي كوبيدن مصالح باشد كه طبق روش آشتو 180 T – طريقه D تعيين مي شود. حداكثر ضخامت كوبيده شده زيراساس 20 سانتيمتر مي باشد. در صورتيكه ضخامت كل زيراساساز 20 سانتيمتر تجاوز نمايد، مصالح در 2 و يا چند لايه پخش مي شود.

كوبيدن قشر زيراساس

كوبيدن قشر زيراساس از طرفين محور راه با استفاده از غلتكهاي چرخ فولادياستاتيك و يا غلتكهاي چرخ لاستيكي به وزن حدود 12 تن شروع مي شود، ضمن آنكه جهتتسهيل كوبيدگي، مي توان از غلتكهاي لرزشي ( ويبره ) و يا غلتكهاي كششي – لرزشي نيزاستفاده كرد. وزن غلتك بايد طوري باشد كه سنگدانه ها زير چرخ غلتك شكسته نشود. عمليات غلتك زني و كوبيدن قشر زيراساس در قوس هايي كه داراي شيب يك طرفه ( بربلندي ) مي باشد، از داخل قوس شروع شده و به طرف خارج قوس ادامه مي يابد.

قبل از اتمام كوبيدگي، سطح زيراساس مجدداً ترازيابي شده و ارقام نقاط با ارقامنقاط نظير در نقشه هاي نيمرخ طولي و نيمرخ هاي عرضي مطابقت داده مي شود. چنانچهاختلاف نهايي حداكثر 2 سانتيمتر باشد كوبيدگي ادامه مي يابد، در غير اينصورت مصالحاضافي تراشيده شده و در نقاطي كه مصالح كم مي باشد پخش مي شود. نهايتاً كسري مصالحبه آن اضافه و با آن مخلوط شده و كوبيدگي تا حصول نتيجه ادامه مي يابد.

تراكم نسبي لايه زيراساس، با آزمايش آشتو 191 T ، بايد برابر صددرصد وزن مخصوصخشك مصالحي باشد كه در آزمايشگاه با روش آشتو اصلاح شده ( آشتو 180 T - طريقه D ) بدست مي آيد.

[1] - براي كاهش حساسيت مصالح زيراساس در مقابليخبندان، مي توان به تشخيص دستگاه نظارت، درصد مواد ردشده از الك 200 را كاهش داد وبراي اطمينان بيشتر لازم است درصد مواد ريزتر از 20 ميكرون نيز از %3 تجاوز نكندضمناً مقدار وزني مواد ردشده از الك 200 نبايد از مقدار وزني رد شده از الك 40بيشتر باشد.

[2] - با تراكم به روش 1557 ASTM D ، و رعايت بند 2-4 از فصل دوم براي تعيين سيبيآر در رطوبت بهينه يا اشباع

لايه اساس

تعريف

قشر اساس دومين قشر از روسازي راه است كه با مشخصات و ضخامت معين روي قشرزيراساس و در تمام عرض آن اجرا مي شود.

عملكرد اساس

عملكرد اساس در روسازي عملكرد قشر اساس در روسازي بشرح زير مي باشد:

تحمل بارهاي وارده

بارهاي وارده از قشرهاي بالاتر روسازي به وسيله اين قشر تعديل و به قشرزيراساس وارد مي گردد به طوريكه تنش مجاز وارده، سبب نشست و يا تغيير شكل غيرمجازآن نشود.

خاصيت تراوايي

قشر اساس كه مشخصات فني معين تهيه و پخش مي شود داراي خاصيت تراوايي بيشترينسبت به قشر زيراساس مي باشد.