جاده ها، پل ها و خطوط راه آهن سراسر کشور بخش مهمی از سیستم حمل و نقل را تشکیل می دهند و در توسعه و گسترش جوامع و رونق اقتصاد (از طریق فعالیت های گسترده در زمینه تولید و توزیع کالا و خدمات) نقش مهمی ایفا می کنند. در نتیجه باید نقش خود را به عنوان مسیرهایی ایمن و با پایداری کافی در برابر بارهاي عبوري به بهترين شکل ممکن ايفا نمايند. از این رو توجه به کیفیت و ایمنی زیرساخت ها از مهمترین اصول در طراحی و اجرای جاده ها و خطوط راه آهن می باشد.
در طراحی و ساخت هر سازه ای خاک نقش اساسی دارد. زیرا بارهای وارده در نهایت توسط خاک تحمل می شود و می توان گفت خصوصیات خاک ها تا حدودی می تواند تعیین کننده پایداری سازه باشد. در برخی مواقع احداث جاده، پل و راه آهن در مناطقی که دارای خاک ضعیف و مسئله دار هستند مدنظر است. این گونه خاک ها ظرفیت کافی برای حمل بارهای وارده را ندارند و ممکن است تحت اثر بارهای وارده دچار تغییر شکل های قابل توجه شوند. علاوه بر این معمولا در خاک های ماسه ای (اشباع) در نزدیکی سواحل خطر روانگرایی وجود دارد. به دنبال وقوع زمین لرزه و یا هرگونه ارتعاش، با افزایش فشار آب منفذی، مقاومت و سختی خاک از بین رفته و روانگرایی اتفاق می افتد. این پدیده باعث آسیب هایی از جمله نشست و کج شدن پایه های پل بدلیل از بین رفتن ظرفیت باربری، نشست و ایجاد شکاف در جاده ها، لغزش و … می شود.
بسیاری از خطوط ریلی و راه های موجود قدمت بالایی دارند و مطابق با شرایط و نیازمندی های ترافیکی مدرن طراحی نشده اند. باتوجه به مطالبات آینده برای سریع تر و سنگین تر شدن حمل و نقل، این سازه ها ممکن است ظرفیت لازم برای حمل بارهای وارده را نداشته باشند و مشکلاتی از قبیل کاهش پایداری، افزایش نشست و احتمال ارتعاشات گسترده را تجربه کنند. این مسائل تأثیرات منفی بر روی ایمنی، دوام و عملکردهای اقتصادی این صنعت دارد.
با توجه به مشکلات بیان شده، می توان گفت یکی از عمده ترین آسیب ها برای زیرساخت های صنعت راه و راه آهن، پدیده نشست است. پدیده نشست در بستر راه ها از لحاظ زمین شناسی عمدتا در زمین های ریزدانه با نفوذپذیری کم به دلایلی از جمله ضعیف بودن خاک، اعمال سربار بیش از حد مجاز و ظرفیت باربری پایین خاک و در برخی موارد به دنبال وقوع روانگرایی اتفاق می افتد.
در تصویر زیر پدیده فرونشست زمین در جاده کرج-چالوس در سال 1398 مشاهده می شود.
به دنبال برداشت بی رویه آب های زیرزمینی نیز پدیده فرونشست زمین رخ می دهد. این پدیده بسیار حائز اهمیت است و برخلاف رویدادهایی مثل سیل و زلزله، خسارات ناشی از آن آرام آرام اتفاق می افتد و می تواند صدماتی را به زیرساخت ها از جمله خطوط راه آهن، جاده ها و پل ها وارد کند. پدیده فرونشست زمین در بسیاری از کشورهای جهان وجود دارد. بررسی های انجام شده روند رو به رشد فرونشست در ایران را نسبت به سایر نقاط جهان نشان می دهد. از 600 دشت در کشور 230 دشت دچار پدیده فرونشست شده است.
از بین مناطق وسیعی در کشور که دچار این پدیده هستند شرایط برخی از آن ها ویژه است. از جمله این مناطق می توان به دشت مهیار واقع در 30 کیلومتری اصفهان اشاره کرد. در این دشت زیرساخت های مهمی از جمله راه آهن اصفهان – شیراز و جاده اصفهان – شیراز واقع شده است. هم چنین دشت ورامین با نشست بیش از 30 سانتی‌متر در سال که بخشی از راه آهن تهران-مشهد از آن می گذرد. شکاف های ناشی از فرونشست به نزدیکی راه آهن و جاده رسیده است. در صورت گسترش شکاف ها به زیر جاده و ریل احتمال فروریزش ناگهانی قسمت هایی از زمین و ایجاد فاجعه ای بزرگ وجود دارد.
به منظور پیشگیری از تمام آسیب ها و خسارات شرح داده شده و همچنین بهبود عملکرد زیرساخت ها در شرایط مذکور، بهسازی و مقاوم سازی خاک ضرورت می یابد.
در این راستا شرکت مهندسی آساکو یکی از شرکت های پیشرو در زمینه ارزیابی عملکرد سازه های موجود و بررسی های ژئوتکنیکی در صنعت راه و راه آهن و همچنین مشاور، طراح و مجری پروژه های مقاوم سازی و بهسازی بستر در این صنعت می باشد.
بسته به نوع پروژه، مقاوم سازی به دو صورت می تواند انجام شود:
– تقویت خاک دقیقا در زیر مسیر انجام شده و معمولا نتایج بسیار خوبی حاصل می شود. ممکن است در این روش محدودیت هایی برای تردد وسایل نقلیه در نظر گرفته شود. به عنوان مثال اگر مقاوم سازی در زیر ریل های راه آهن مدنظر باشد لازم است قطار با سرعت کمتری تردد کند و یا در ساعاتی ترددها متوقف می شود.
– تقویت خاک در کناره های مسیر انجام می شود که معمولا محدودیتی در تردد وسایل و اجرای پروژه وجود ندارد.
براساس شرایط ژئوتکنیکی منطقه، وضعیت مسیر، خصوصیات خاک زیرین، بارگذاری، ماشین آلات موجود و محدودیت های پروژه، روش های مختلفی برای مقاوم سازی و بهسازی وجود دارد. انتخاب بهترین روش بر اساس دلایل نیاز به مقاوم سازی و بهسازی بستر راه مشخص می شود.