اصول و تکنیک های زیرسازی جهت جاده ها

کی از مهمترین مسایل موجود در طراحی و اجرای را ههای کشور عدم توجه کافی به ضوابط و معیارهای طراحی زیرسازی و روسازی و یا استفاده ترکیبی از ضوابط و معیارها، با ماخذ گوناگون بوده است که موجب کاهش کیفیت و عمر مفید جاده ها و در نتیجه اتلاف سرمایه های ملی نیز شده است.
مجموعه ی حاضر در برگیرنده ضوابط و معیارهای طراحی روسازی راههای آسفالتی است که با استفاده از آئین نامه ها، مبانی و معیارها و توصیه های فنی بین المللی و تجارب راهسازی کشور تهیه شده است.

تعریف؛
روسازی راه, ساز ه ای است که برروی آخرین لایه متراکم شده خاک زمین طبیعی موجود یا اصلاح شده،خاکریز ی ها، یا کف برش های خاکی و یا سنگی که بطور کلی بستر روسازی نامیده میشود، قرار می گیرد. روسازی معمولا متشکل از قشرهای مختلف نظیر زیراساس، اساس و لایه های آسفالتی یا بتنی و یا ترکیبی از آنهاست که هریک تابع مشخصات فنی و دارای ضخامت معینی است.
هدف از روسازی؛
زمین طبیعی، بستر خاکریزیهای آماده شده راه، کف بر ش های خاکی و یا سنگی، حتی در شرایط کاملا متراکم و خوب دانه بندی شده، مقاومت کافی برای تحمل بارهای وارده از چرخ خودرو را در شرایط متغیر جوی ندارد . بارگذاری این گونه خاک ها موجب شکست برشی و ایجاد تغییر شک لهای دائم بیش از اندازه برای آنها می شود.
روسازی، از بروز و ظهور آسیب دیدگی های فوق جلوگیری نموده و عبور و مرور راحت، سریع، مطمئن، ایمن و بدون گرد و غبار را در یک سطح هموار فراهم می کند.

عملکرد روسازی؛
نحوه کلی عملکرد و توزیع بار در روسازی در شکل زیر نشان داده شده است.در این شکل، بار وسیله نقلیه، توسط چرخ در سطح تماس تقریبا دایره ای شکل، به سطح روسازی وارد می شود. شدت تنش وارده در نقاط واقع در سطح زیر بار حداکثر بوده و با ازدیاد فاصله از این سطح، تقلیل می یابد. اگر فشار قائم در سطح تماس با راه P° باشد، ضخامت لایه های روسازی و کیفیت مقاومتی آنها طوری انتخاب م یشود که بار چرخ هر چه بیشتر توزیع و گسترده شده تا حداکثر شدت تنش در سطح بستر روسازی به مقدار P1کاهش یابد که خاک بستر بتواند با تغییر شکل مجاز، آن را تحمل کند. عملکرد سیستم روسازی و کیفیت هر یک از لایه های آن
بشرح زیر می باشد:1-3-1 مقاومت در مقابل تنش
هر یک از لایه ها باید در برابر تن شهای وارده، بی آنکه تغییر شکل بیش از اندازه در آن بوجود آید، مقاومت کند.2-3-1 کاهش تنش برای لایه های زیرین
هریک از لایه ها باید قادر باشد تن شها را تا میزان قابل تحمل برای لای های که در زیر آن قرار گرفته، کاهش دهد.با توجه به شکل (1-1) و بر اساس عملکرد و رفتار سازه روسازی م ی توان روسازی راه را از چندین لایه با مقاومت و مرغوبیت متفاوت طرح کرد به نحوی که از مصالح با مرغوبیت و مقاومت بیشتر در لای ه های بالاتر و مصالح با مرغوبیت و مقاومت کمتر در لای ههای پایین تر، که میزان تنش در آنها کمتر است، استفاده شود.

-4-1 لایههای روسازی و خواص کلی آنها
ضخامت و کیفیت مصالح لای ه های روسازی، به نوع و درج ه بندی راه، مقاومت خاک بستر، میزان ترافیک، شرایط جوی، نوع مصالح قابل دسترسی و عوامل اقتصادی بستگی دارد.
خصوصیات و ویژگی های کلی بستر و هریک از لایه های تشکیل دهنده روسازی ، بشرح زیر است:1-4-1 بستر روسازی
کیفیت خاک بستر، میزان تحمل باربری و حساسیت و آسیب پذیری آن در ب رابر عوامل جوی، در انتخاب لای ه های ر وسازی نقش تعیین کننده دار د. در اثر عبور بار ترافیکی، کرنشهای فشاری قائم در بالای بستر روسازی ایجاد می شود که هرگاه مقدار این کرنشها از مقدار مجاز بزرگتر باشد می تواند منجر به شیار افتادگی در روسازی شود شکل (1-2) .
به طور کلی تمام خاک هایی که در طبقه بندی آشتو ازA-1 تا A-7 تقسیم بندی شد ه اند، م ی توانند برای بستر روسازی راه مناسب باشند. با وجود آنکه خا ک های گروه A-4 تا A-7 این طبق ه بندی در شرایط خشک از مقاومت کافی برخوردارن د ، ولی در مناطق پربارش و شرایط اشباع و یخبندان، به ویژه برای ترافیک سنگین، مناسب ن بوده و بهتر است با استفاده از مواد تثبیت کننده نظیر آهک، این مصالح را اصلاح و تقویت کرد . مشخصات خاک بستر روسازی، میزان تراکم نسبی آنها و سایر خصوصیات مربوطه در فصل دوم ارائه شده است.شیبهای طولی و عرضی جاده که در طرح تعیین شده است باید در سطح بستر روسازی ت امین گردند تا هریک از لایه های روسازی با ضخام تهای طراحی اجرا شوند.
2-4-1 زیراساس
زیراساس معمولاً نخستین قشر لایه روسازی است که برروی بستر روسازی قرار می گیرد. مصالح زیراساس معمولاً از بستر رودخانه ها، مخروط افکنه ها و یا معادن کوهی (سنگ شکسته ) تهیه می شود و در موردهایی که ضرورت فنی و اقتصادی ایجاب نماید از تثبیت خاک با قیر، سیمان، آهک و یا افزودنی های شیمیایی استفاده می شود. مصالح زیراساس علاوه بر عملکرد عمومی ساز ه ای که در کل سیستم روسازی برای آن در نظر گرفته شده ، باید دارای خصوصیات زیر نیز باشد:
-1-2-4-1دانه بندی
دانه بندی زیراساس باید طوری باشد که از نفوذ مواد ریزدانه خاک بستر روسازی به قشر اساس جلوگیری کند، لذا باید دانه بندی پیوسته ای داشته باشد.-2-2-4-1مقاومت در برابر یخبندان
در مناطقی که عمق نفوذ یخبند ان به زیراساس می رسد، باید مصالح زیراساس طوری انتخاب شود که در برابر یخبندان حساسیت نداشته باشد.-3-2-4-1 خاصیت زهکشی
از جمع شدن آب آزاد ناشی از نفوذ آب های سطحی و یا تراوشی در لایه روسازی جلوگیری کند و لذا باید خاصیت زهکشی مطلوب برای تخلیه آب را داشته باشد.
-3-4-1اساس
قشر اساس، معمولاً بلافاصله در زیر لایه آسفالت و روی قشر زیراساس قرار می گیر د. مصالح این قشر باید متشکل از سنگ کوهی شکسته، یا شن و ماسه روخان های شکسته، یا سرباره کوره های آهن گدازی و یا ماکادام باشد.-5-1عوامل موثر در طرح روسازی
روسازی ها معمولاً تحت تاثیر عوامل و متغیرهای زیادی قراردارند . هر یک از این عوامل و متغیرها در طرح روسازی و در طول یک راه مقدار ثابتی نبوده و حتی در مواقع مختلف سال نیز متفاوت است . بعنوان مثال حجم مصالح مصرفی بسیار زیاد و قابل توجه است و لذا از نظر اقتصادی حمل این مصالح در مسافت های زیاد مقرون به صرفه نبوده و موجب می شود که در کیفیت و بهین ه سازی، محدودیت هایی ایجاد شود که توجه مهندس طرا ح به آن اهمیت خاصی دار د . عوامل موثر در طرح روسازی را می توان به هفت گروه زیر تقسیم کرد:

-1-5-1ویژگ یهای خاک بستر روسازی
ویژگی های خاک بستر روسازی شامل مواردی نظیر نوع، طبقه بندی، مقاومت ، حساسیت در برابر تغییر حجم و یخ بندان، نشست و تحکیم و شاخص تراکم نسبی آن می باشد.

-2-5-1ویژگ یهای لای ههای روسازی
شامل جنس، کیفیت، مقاومت فشاری و کششی، دوام، تراوایی، زهکشی و پایداری در برابر دوره های یخبندان- ذوب می باشد.
-3-5-1شرایط جوی
شامل رطوبت، یخبندان و عمق نفوذ آن، درجه حرارت محیط و تغییرات آن است.
-4-5-1شرایط هندسی
شامل شیب های تند طولی مسیر و تقاطعات می باشد که معمولاً موجب تغییر شکل قشررویه میگردد.
-5-5-1ترافیک
شامل نوع، وزن، ترکیب و تعداد محورهای وسایل نقلیه عبوری م یباشد.
-6-5-1عمر طرح
عمر طرح که براساس آن روسازی طراحی می شود.
-7-5-1هزینه طرح
شامل هزینه های مراحل ساخت، بهره برداری و نگهداری است.
-6-1انواع روسازی
روسازی ها، از نظر نوع مصا لح مصرفی در قشر رویه، شامل بتن ، آسفالت و یا مختلط(بتن و آسفالت)می باشد. انواع روسازی ها به سه دسته زیر تقسیم می شود.
روسازی سخت یا بتنی
(بتن سیمانی) در این روسازی، رویه راه با بتن ساخته می شود. قشر بتنی، در شرایطی که خاک بستر روسازی از کیفیت مقاومتی مطلوبی برخوردار بوده و ترافیک، س نگین و یا خیلی سنگین نباشد، می تواند روی بستر و در غیر این صورت بر روی لایه های زیراساس یا اساس قرارداده شود.

مقاومت فشاری و کششی روسازی بتنی زیاد است و بار ترافیک را، بدون تغییر شکل زیاد صفحه بتنی، در سطح گسترده تری به خاک بستر منتقل می سازد. در این نوع روسازی، دال بتنی به مرور تغییر شکل می دهد و در زیر آن تنش کششی ایجاد می شود. اگرتنش کششی از مقاومت کششی بتن زیادتر باشد، بتن می شکند و ترک می خورد. از این رو اینگونه روساز ی ها بصورت مصلح طرح واجرا می گردند. -2-6-1 روسازی انعطافپذیر یا آسفالتی
روسازی آسفالتی، مقاومت برشی مناسبی دارد ولی مقاومت کششی آن بسیار کم است . بارهای وارده بر روسازی آسفالتی در سطح نسبتاً کوچک تر و با گستردگی کمتری نسبت به روسازی بتنی به خاک بستر روسازی منتقل م ی شود. در روسازی آسفالتی، معمولاً از سه لایه متمایز زیراساس، اساس و آسفالت استفاده می شود. مقاومت و کیفیت خاک بستر روسازی در پایداری روسازی آسفالتی، نقش تعیین کننده دارد.روسازی تمام آسفا ل تی نیز یکی از انواع روساز ی های انعطا فپذیر است که در آن فقط از لای ه های آسفالتی که مستقیماً روی بستر روسازی و یا بستر تقویت شده قرار م ی گیرد، استفاده م ی شود. در این نوع روسازی، مصالح زیراساس و یا اساس کاربردی ندارد . روسازی های تمام آسفالت، عمر طولانی دارند و صرفاً برای مناطق مرطوب با یخبندان زیاد م یتواند کاربرد داشته باشند.

-3-6-1روسازی مختلط

روساز یهایی که ترکیبی از دو نوع روسازی سخت و قابل انعط اف باشد، روساز ی های مختلط نامیده می شود. به عنوان مثال، در روسازی فرودگاه ها که با روسازی سخت و بتنی طرح می شود، دال بتنی را معمولاً بر روی قشری از آسفالت (معمولاً اساس قیری ) قرار می دهند و یا این که روی ه های سخت و یا قابل انعطاف موجود در راه ها و فرودگا ه ها را به هن گام بهسازی و تقویت ، برحسب مورد و با توجه به شرایط خاص طرح، به ترتیب با رویه قابل انعطاف و یا سخت، روکش می نمایند. در واقع در روسازی های مختلط و یا ترکیبی، روسازی از لای ه های مختلف غیر آسفالتی، آسفالتی و بتنی تشکیل می شود. دو نمونه روسازی مختلط در شکل های زیر نشان داده شده است.