المهندسون المدنيون العرب : كيفية رصف الطرق وأنواع الرصفات

تطورت الطّرق تطوراً ملحوظاً فهي مرت بمراحل عديدة حتى وصلت إلى ما عليه الآن، كانوا في القدم يتنقلون على الدّواب و العربات على طرق الأتربة و الآن إختلفت وسائل النّقل تماماً فهي طرق معبدة سهل المرور عليها ، و الطّريق صنع حتى يخدم غاية واحدة و هي إمكانية المرور عليها أي تسمح بالتنقل دون أي عثرات تعيق عملية المرور.

الطّرق حتى تكون جاهز للنقل يجب أن تكون خاضعة لعملية رصف جيدة، و تتم عملية رصف الطّرق بعدة خطوات و عدة مواصفات، و لرصف الطّريق أولا يجب أن يكون هناك دراسة واضحة للطريق يعني من حيث المساحة و الإتجاه و طبيعة الأتربة، و طبيعة الطريق . يبدأ رصف الطّريق بجرف الأتربة و عمل طريق واضح المعالم ثم يتم غربلتها من الحجارة الكبيرة و أحيانا تتم بواسطة الكسارات الضخمة المتحركة التي تعمل على رص الحجارة جيدا أي تقوم بتمهيد الطريق و رص الحجارة جيدا هي للعمل على زيادة قوة التماسك و سد الفراغات حتى يصبح الطريق يتحمل قوة الشاحنات الثقيلة التي تمر عليها .

و لرصف الطّريق أيضاً، يجب معرفة هل الطّريق الذي سنقوم برصفه من حيث طبيعة الأتربة التي ستكون هي طبقة الأساس هل ستكون قوية التّحمل و هل ستتعرض للإنهيار عندما تهطل الأمطار، فبعض الطّرق عندما تتشبع بمياه الأمطار تعمل على تجويف في الطّريق من الصّعب على وسائل النّقل أن تسير بسهولة .لذلك مهندس الطّريق عندما يبدأ أول خطوة في رصف الطّريق يعمل على دراسة التّراب جيداً و بعدها يضع طبقة الأساس و هذه الطبقة تكون من الحجارة الصّغيرة و هي الحصوة التي تدخل في صناعة الطّوب، و هذه الحصوة يجب أن تكون خالية من أي تراب يذوب في الماء حتى لا يعمل على ترك فراغات بين الحجارة لأنها يجب أن تكون كذلك نظيفة خالية من أي أوساخ لأنه يأخذ بعين الإعتبار كم مدة من الوقت ستخدم كطبقة أساس نظيفة خالية من مواد تجعلها طبقة أساس ضعيفة .

بعد و ضع طبقة الأساس يتم تمرير آلة رصف الطّريق أو سيارة تعبيد الطّريق التي عندما تسير فوق الحصوة تعمل على رصها جيداً و تجعلها طبقة ناعمة، بعد ذلك يتم وضع طبقة من الإسفلت و تسمى بمادة الزفتة السوداء حيث تكون ذات درجة حرارة حالية حيث عندما تبدأ عملية صبها و رصفها على طريق تكون قد بردت و كونت طبقة متراصة جداً و أحياناً تترك لمدة يومين حتى تتماسك أكثر و المهم في الطّريق عند رصفه أن يكون متيناً خالياً من أي شقوق و يتحمل قوة المسير عليه و تحمل كافة أنواع السيّارات حتى لا يتعرض للكسر و الحفر بسبب حجم السّيارات الكبير التي تسير عليه .

أنواع الرصفات:

هناك ثلاثة أنواع رئيسية للرصفات:
أ‌- الإسفلتية أو المرنة ( Flexible Pavements ).
ب‌- الخرسانية أو الصلدة ( Rigid Pavements ).
ت‌- المركبة أو المختلطة ( Composite Pavements ).

أولاً : الرصفات الإسفلتية أو المرنة ( Flexible Pavements ).

يوجد ثلاثة أساليب لإنشاء هذا النوع من الرصفات :
i. الرصفات الإسفلتية التقليدية ( Conventional Flexible Pavement ).
ii. الرصفات الإسفلتية ( Full-Depth Asphalt Pavement ).
iii. الرصفات الإسفلتية الحاضنة ( Contained Rock Asphalt Mats-CRAM ).

i. الرصفات الإسفلتية التقليدية ( Conventional Flexible Pavement ).

تتكون من ثلاث طبقات رئيسية الطبقة السطحية (Surface Course) تليها طبقة الأساس (Base Course) ثم طبقة ما تحت الأساس (Subbase Course ).
الطبقة السطحية تكون من أفضل نوعية مواد من حيث القدرة على التحمل.
ينتقل تأثير الحمولات المرورية من خلال هذه الطبقات إلى التربة الطبيعية التي يفترض أن تكون قدرتها على التحمل عالية نسبياً حيث يتم دمكها بشكل جيد (Compacted Subgrade) لتحسين مواصفاتها.

ii. الرصفات الإسفلتية ( Full-Depth Asphalt Pavement ).

تتكون الرصفة من طبقة أو أكثر من الخلطات الإسفلتية الساخنة (Hot Mix Asphalt) ويتم إنشاؤها مباشرة فوق التربة الطبيعية أو المحسنة (Improved Subgrade).
تعتبر من أفضل الرصفات قدرة على تحمل الشاحنات الثقيلة.
لا يوجد فيها طبقات تحتجز المياه لمدة طويلة.
المدة الزمنية اللازمة لإنشائها أقل من الرصفات المرنة التقليدية.
لا تتأثر بالرطوبة أو الصقيع.
هناك تجانس بين مختلف طبقات الرصف.

iii. الرصفات الإسفلتية الحاضنة ( Contained Rock Asphalt Mats-CRAM ).

تتكون من أربع طبقات العليا والسفلى من الخلطات الإسفلتية الساخنة والثانية والثالثة من مواد حصوية.
هذا الأسلوب الإنشائي ميزته أن الطبقة الإسفلتية السفلى تساهم بشكل ملحوظ في تقليل تأثير الإجهاد الرأسي على التربة والذي يسبب هبوط التربة.

ومن مميزاتها ما يلي :

التحكم بتصريف مياه الأمطار بوجود الطبقة الحصوية العالية النفاذية.
منع تلوث الحصمة بالأتربة القادمة من طبقة التربة الطبيعية.
تقليل حدوث تشققات الكلل أو التمساحية (Fatigue Cracking) التي تتكون في أسفل الطبقة الإسفلتية العليا باستخدام إسفلت قليل اللزوجة.

ثانياً : الرصفات الخرسانية ( Rigid Pavements ).

يتكون هذا النوع من بلاطة خرسانية (Slab PCC) يتم إنشاؤها مباشرة على التربة الطبيعية أو يوضع تحتها طبقة أساس حصوية (Base Course).
تعتبر صلابة البلاطة الخرسانية العامل الأهم في التصميم أما العامل الأهم في تصميم الرصفات المرنة هو قدرة تحمل التربة الطبيعية.
ينتشر هذا النوع من الرصفات في المناطق الباردة (أوروبا وروسيا وأمريكا الشمالية) حيث تقاوم الفواصل الموجودة بين بلاطات الرصفة التغيرات الحرارية الكبيرة بين الصيف والشتاء أو بين الليل والنهار.
قد تكون هذه الرصفات مسلحة أو غير مسلحة وذلك حسب الحجوم المرورية ونسبة الشاحنات الثقيلة.

أهمية عمل طبقة الأساس:

التحكم بتسرب المياه الجوفية والأتربة من خلال الفواصل الموجودة في البلاطة الخرسانية.
التحكم بتأثير الصقيع في البلاد الباردة (Frost Action).
تحسين تصريف مياه الأمطار.
تقليل حدوث الانكماش (Shrinkage) والانتفاخ (Swell).
تسريع عملية الإنشاء.

ثالثاً : الرصفات المركبة ( Composite Pavements ).

يحتوي هذا النوع من الرصفات على طبقات إسفلتية وخرسانية وتكون الطبقة الإسفلتية فوق البلاطة الخرسانية كطبقة إكساء (Overlay) بغية إعادة تأهيل أو إصلاح الرصفة.
تستخدم الرصفات المركبة عند إعادة الإنشاء لمقاومة الحمولات المرورية العالية في الطرق الاستراتيجية.
عوامل التصميم (Design Factors):

أ‌ - الحجوم والحمولات المرورية (Traffic and Loading).

ب‌ - البيئة المحيطة (Environment).

ت‌ - مواد الرصفة (Pavement Materials).

أ‌- الحجوم والحمولات المرورية (Traffic and Loading).

1) تقدير الحمولات المحورية يتم باستخدام الحمل المحوري القياسي المساوي وهذا يستلزم معرفة أنواع وعدد المركبات المتوقع مرورها على الطريق خلال العمر التصميمي (Design Period).

2) وعند تصميم رصفة الطريق يلزم معرفة مساحة منطقة التماس بين عجلات المركبة وسطح الرصفة (Contact Area).

3) يقل تأثير حمولة المركبات على رصفة الطريق بازدياد السرعة ولذلك تزيد سماكة الرصفة في مواقف الشاحنات والتقاطعات.

ب‌- البيئة المحيطة (Environment).

أهم العوامل البيئية التي تؤثر على تصميم الرصفات:

1) تغير درجات الحرارة الذي يسبب حصول التشققات.

2) وزيادة معدل هطول المطر وتراكم الثلوج ترفع نسبة الرطوبة في طبقات الرصفة السفلية وتعمل على ارتفاع مستوى المياه الجوفية التي يجب أن تبقى على عمق 90سم على الأقل من سطح الرصفة.

ت‌- مواد الرصفة (Pavement Materials).

يجب توفر الخصائص التالية في المواد المكونة لطبقات الرصفة المرنة:

1) يجب أن تتحمل الخلطات الإسفلتية التغير في درجات الحرارة.

2) تناسب مواد الرصفة مع متطلبات التصميم مثلاً تكون مقاومة للتشققات التمساحية أو تكون الطبقات السفلية للرصفة تقاوم التشوه الثابت (Permanent Deformation) الناتج عن زيادة الحمولات المحورية.

3) دراسة إمكانية تحسين خصائص التربة الطبيعية عن طريق معالجتها بالإسمنت أو الجير أو أية مثبتات أخرى (Chemical Stabilization).