بهره‌گیری از زیربالاست در زیرسازی خطوط راه‌آهن

1. Design Contract Specs Summary بهره‌گیری از زیربالاست در زیرسازی خطوط راه‌آهن اداره کل تحقیق و فن‌آوری ژرف‌کاوی دلایل عدم اجرای زیربالاست در خطوط جدید راه‌آهن ایران ارائه دهنده: مهندس ماهان یلداشخان

2. Design Contract ریشه‌یابی دلیل عدم کاربرد زیربالاست در خطوط جدید راه‌آهن ایران Specs Summary • در هر یک از بخش‌های فوق سوال آن است که: • آیا به لحاظ اطلاعات موجود کمبودی احساس می‌شود یا خیر؟ • در انتهای هر بخش جمع‌بندی به لحاظ پاسخ به سوال فوق ارائه می‌گردد. در واقع می‌توان مباحث فوق را به ترتیب مرتبط با مشاور، پیمانکار (یا تامین‌کننده) وکارفرمای طرح دانست. هر یک از بخش‌های فوق، یک پایه از پروژه را در بر می‌گیرد.

3. Design Contract وظایف لایه زیربالاست Specs Summary • فراهم كردن سطحي صاف و مناسب براي بالاست • محافظت از بستر خاکی در برابر آب باران، فرسايش و يخبندان (خصوصاً قبل از اجرای لایه بالاست) • هدايت و توزيع بارهاي وارده از بالاست • زهکشی رواناب سطحی • ایفای نقش فیلتر بین خاک بستر و خاک درشت‌دانه بالاست • حفاظت از لایه فوقانی بستر در مقابل نفوذ سنگ‌دانه‌های بالاست • محافظت از زیرسازی در برابر یخزدگی • کاهش تنش‌های وارده بر لایه‌های زیرسازی (کاهش تنش تا میزان مجاز آخرین لایه خاکریز) • جلوگیری از پامپینگ بالاست • کاهش هزینه تامین مصالح بالاست (در واحد طول) و همچنین افزایش سرعت اجرا و زیرکوبی لایه بالاست • جلوگیری از فرسایش بدنه خاکی بستر در خلال بهره‌برداری • 1- کاهش تنش‌های وارده بر لایه‌های زیرسازی (کاهش تنش تا میزان مجاز آخرین لایه خاکریز) • 2- ایفای نقش فیلتر بین خاک بستر و خاک درشت‌دانه بالاست • 3- محافظت از بستر خاکی در برابر آب باران، فرسايش و يخبندان (خصوصاً قبل از اجرای لایه بالاست)

4. مشکلات ناشی از عدم تامین ضخامت کافی بالاست و زیربالاست افزایش فشار آب منفذی بارگذاری بیش از حد بر بستر خاکی کاهش مقاومت خاک کاهش دوره تعمیر ونگهداری نشست خط و پامپینگ

5. مشکلات ناشی از عدم تامین ضخامت کافی بالاست و زیربالاست پامیپنگ بالاست در اثر عدم رعایت معیار فیلتر جاری شدن بستر ریزدانه از زیرخط به دلیل بارگذاری بیش از حد نشست خط

6. Design Contract Specs Summary بخش اول: اصول طراحی

7. Principle AREMA EBO Design Contract ساختار بخش طراحی Specs Summary UIC OBB Summary 1- اصول و مفاهیم انتقال بار و انتخاب مصالح در روسازی بالاست راه‌آهن 2- روابط تالبوت جهت تعیین عمق بالاست و زیربالاست 3- روش اتحادیه بین‌المللی راه‌‌آهن‌ها 4- روش آیین‌نامه راه‌آهن آمریکا (AREMA) 5- طراحی به روش آیین‌نامه آلمان (EBO) 6- طراحی به روش راه‌آهن اتریش (OBB)

8. Principle AREMA EBO Design Contract اصول طراحی خط بالاستی Specs Summary UIC OBB Summary تنش در سامانه راه‌‌‌آهن از بیشترین مقدار (در موقعیت تماس چرخ و ریل) تا سطح فوقانی بستر کاهش می‌یابد. به تناسب کیفیت مصالح نیز از بالا به پایین کاهش می‌یابد. یکی از اهداف اصلی استفاده از لایه زیربالاست، کاهش کیفیت مصالح (و به تناسب آن هزینه تامین) با کاهش تنش می‌باشد. مرجع: Modern Railway Track- Second Edition Professor C. Esveld (Figure 1.9)

9. Principle AREMA EBO Design Contract اصول طراحی خط بالاستی Specs Summary UIC OBB Summary سازه خطوط بالاستی عادی کاهش کیفیت مصالح در روسازی راه‌آهن متناسب با کاهش تنش ریل فولادی تراورس بتنی بالاست درشت‌دانه زیربالاست (شن) بستر خاکی زمین طبیعی مرجع: Modern Railway Track- Second Edition Professor C. Esveld (Figure 1.8)

10. Principle AREMA EBO Design Contract اصول انتقال بار در صورت بهره‌گیری از پابند دارای زینچه Specs Summary UIC OBB Summary بطور کلی می‌توان عنوان نمود که لایه بالاست باید تنش را از میزان: حداکثر: 30 الی 37 N/cm2 به میزان: حداقل: 5الی 10 N/cm2 کاهش دهد. میزان حداکثر بسته به نوع تراورس (جنس و ابعاد) و میزان حداقل بستگی به جنس بستر (تراکم و دانه‌بندی) دارد.

11. Principle AREMA EBO Design Contract طراحی به روش آیین‌نامه راه‌آهن آمریکا (AREMA) Specs Summary UIC OBB Summary آیین‌نامه آمریکا برای هر یک از موارد نام برده فوق یک عدد پیشنهاد نموده است. به عنوان نمونه برای SBD مقدار پیشنهادی 12 اینچ یا حداقل 6 اینچ را پیشنهاد نموده است (بند 2-1-1-5-3-1).

12. Principle AREMA EBO Design Contract طراحی به روش اتحادیه بین‌المللی راه‌آهن‌ها (719) Specs Summary UIC OBB Summary

13. Principle AREMA EBO Design Contract طراحی به روش آیین‌نامه راه‌آهن آلمان (EBO) Specs Summary UIC OBB Summary ضخامت لایه بالاست و زیربالاست برای خطوط اصلی راه‌آهن با سرعت بیشتر از 160 و کمتر از 230 کیلومتر در ساعت با پیش‌فرضهای مشخص شده در شکل مطابق آیین‌نامه آلمان. در صورت تغییر فرضیات نسبت به مقطع فوق، ضخامت معادل از روابط روبرو محاسبه خواهد شد. در روابط فوق، E1، E2 و E3 به ترتیب مدول دوم الاستیسیته بارگذاری لایه‌های بالاست، زیربالاست و بستر خاکی (زیرسازی) می‌باشد.

14. Principle AREMA EBO Design Contract استاندارد راه‌آهن اتریش (OBB) Specs Summary UIC OBB Summary

15. Principle AREMA EBO Design Contract طراحی به روش معادله تالبوت Specs Summary UIC OBB Summary که در آن: Pa= حداکثر شدت فشار زیرتراورس یا فشار وارد بر بالاست از طرف تراورس بر حسب kgf/cm2 Pall= ماکزیمم فشار مجاز وارده به بستر بر حسب kgf/cm2(مطابق AREMA این مقدار بایستی کوچکتر از 1.758kgf/cm2 در نظر گرفته شود) h= عمق بالاست زیر تراورس بر حسب cm Pdyn= بار دینامیکی وارده از تراورس به بالاست [Kgf] k = درصد توزیع بار بین هر تراورس ( بطور معمول = 0.4) L= طول تراورس بر حسب cm W= عرض تراورس بر حسب cm

16. Principle AREMA EBO Design Contract ضخامت مجموع بالاست و زیربالاست بر اساس بار محوری 25 تن و ماکزیمم سرعت Specs Summary UIC OBB Summary

17. Principle AREMA EBO Design Contract جمع‌بندی بخش اول: طراحی Specs Summary UIC OBB Summary با توجه به مباحث فوق می‌توان جمع‌بندی زیر را انجام داد: 1- به لحاظ طراحی ، آیین‌نامه‌های معتبر و قابل دسترس در راه‌آهن ایران، اطلاعات کافی را برای طراحان و مشاورین فراهم می‌آورند. به عبارت دیگر اطلاعات فنی کافی در دسترس متصدیان و کارشناسان متولی طراحی وجود دارد، 2- در راه‌آهن ایران (مطابق مشخصات ارائه شده در بخش آتی) عمق 300 میلیمتر برای بالاست و 150 میلیمتر برای زیربالاست پیشنهاد گردیده است که با توجه به آیین‌نامه معتبر بررسی شده برای سرعت بهره‌برداری 160 کیلومتر در ساعت و بارمحوری 20 تن کفایت نمی‌نماید و پیشنهاد می‌شود، عمق لایه زیربالاست به دو لایه 150 میلیمتر افزایش یابد، 3- پیشنهاد مطرح در بند (2)‌ با ثابت‌نگاه‌داشتن ضخامت روسازی انجام می‌پذیرد و یک لایه زیربالاست جایگزین قشر انتهایی بستر خاکی می‌شود، 4- به منظور طراحی به ترتیب اولویت استفاده از فیش 719 اتحادیه بین‌المللی راه‌آهن‌ها و استاندارد آلمان پیشنهاد می‌شود. استفاده از روابط تالبوت (که در مشاوران مرسوم است) در تعیین عمق لایه بالاست و زیربالاست پیشنهاد نمی‌شود. به هر حال عدم اجرای لایه زیربالاست به دلیل عدم توان طراحی یا عدم وجود استاندارد مرتبط نمی‌باشد و از این لحاظ مشکلی در راه‌آهن ایران وجود ندارد.

18. 355/301 AREMA EPC Design Contract Specs Summary UIC719 GOST KOLN بخش دوم: مشخصات فنی و استانداردها

19. 355/301 AREMA EPC Design Contract ساختار بخش مشخصات فنی و استانداردها Specs Summary UIC719 GOST KOLN 1- مشخصات فنی مطابق نشریه‌های 355 و 301 ایران 2- مشخصات فنی مطابق آیین‌نامه AREMA 3- مشخصات فنی مطابق آیین‌نامه روسیه GOST 4- مشخصات فنی مطابق فیش UIC719 5- مشخصات فنی در اسناد طرح و ساخت شرکت ساخت 6- نمونه مشخصات فنی در راه‌آهن آلمان

20. 355/301 AREMA EPC Design Contract مشخصات فنی مطابق نشریه 301 سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور (مشخصات فنی روسازی بالاستی) و 355 دستور‌العمل نظارت بر روسازی راه آهن Specs Summary UIC719 GOST KOLN در نشریه‌های 355 و 301 ایران با موضوع نظارت و مشخصات فنی روسازی راه‌آهن ایران، مستقل از کلاس راه‌آهن، ضخامت و مشخصات فنی لایه‌های بالاست و زیربالاست ارائه گردیده است. مقایسه با روش‌های طراحی بخش قبل، نشان می‌دهد که برای کلاس خط A این طراحی اندکی دست پایین می‌باشد.

21. 355/301 AREMA EPC Design Contract دانه‌بندی زیربالاست مطابق نشریه 301 و 355 سازمان مدیریت برنامه‌ریزی کشور Specs Summary UIC719 GOST KOLN

22. 355/301 AREMA EPC Design Contract استاندارد روسیه(GOST) Specs Summary UIC719 GOST KOLN • این استاندارد خط نسبت به استانداردهای UIC و اروپا دست بالا می باشد بطوریکه ریلهای 75 کیلوگرمی بکار گرفته می شود و حتی ریلهای سبکتر P65 از ریلهای U60 سنگینتر است. • بالاست دردولایه بکار گرفته می شود که ضخامت آن زیر تراورس ، برای تراورسهای چوبی به 50 الی 55 سانتیمتر و برای تراورسهای بتنی به 55 الی 60 سانتیمتر می رسد. • تعداد تراورس برای 1 کیلومتر نیز عدد چشمگیر 2000 اصله می باشد که این تعداد برای راه آهن ایران 1660 اصله می باشد.

23. 355/301 AREMA EPC Design Contract مشخصات فنی مطابق فیش UIC719 Specs Summary UIC719 GOST KOLN بند 2-10 فیش 719 اتحادیه بین‌المللی راه‌آهن‌ها بخش فوق در ویرایش 2013 فیش 719 اضافه شده است و هدف آن نمایش لایه‌های ضروری جهت روسازی بالاستی و بدون بالاست می‌باشد. ضخامت لایه‌ها، در همین فیش ارائه گردیده است.

24. 355/301 AREMA EPC Design Contract مشخصات فنی زیربالاست مطابق اسناد روسازی طرح و ساخت دفتر فنی شرکت ساخت و توسعه راه‌آهن Specs Summary UIC719 GOST KOLN

25. Principle AREMA EBO Design Contract دانه‌بندی زیربالاست با توجه به معیار فیلتر ترزاقی Specs Summary UIC OBB Summary

26. Principle AREMA EBO Design Contract مشخصات فنی راه‌آهن‌های آلمان(Köln-Rhein/Main) Specs Summary UIC OBB Summary

27. Principle AREMA EBO Design Contract جمع‌بندی بخش دوم: مشخصات فنی Specs Summary UIC OBB Summary با توجه به مباحث فوق می‌توان جمع‌بندی زیر را انجام داد: 1- به لحاظ جمع‌بندی، نشریه‌های موجود در ایران تقریباً تمامی مشخصات ضروری را ارائه نموده‌اند، 2-یکی از نقدهای اصلی وارد به نشریه‌های سازمان مدیریت، عدم توجه کلاس خط در ارائه مشخصات فنی می‌باشد که در گروه A معیارهای دست‌پایینی را نتیجه می‌دهد، 3- با اندکی بررسی می‌توان نتیجه‌ گرفت که آیین‌نامه‌ها و مشخصات راه‌‌آهن ایران، شباهت بسیاری با آیین‌نامه‌های اروپا خصوصاً EBO و DINدارند. لذا بهره‌گیری از معیارهای آیین‌نامه AREMA پیشنهاد نمی‌شود، 4-پیشنهاد می‌شود اعداد مربوط به ضخامت لایه بالاست و زیربالاست از دو نشریه 355 و 301 حذف شود و بسته به طراحی (بخش اول) مشخص گردند. مطابق توضیحات بخش اول، مجموع ضخامت لایه بالاست و زیربالاست از 450 میلیمتر تا 750 میلیمتر (با توجه به شرایط بستر، بارگذاری و جنس دانه‌های بالاست) متغیر می‌باشد. به هر حال عدم اجرای لایه زیربالاست به دلیل عدم وجود مشخصات فنی مرتبط نمی‌باشد و از این لحاظ مشکل حادی در راه‌آهن ایران وجود ندارد.

28. Design Contract Specs Summary بخش سوم: مباحث اجرایی و قراردادی

29. Design Contract حلقه گمشده در قرادادها Specs Summary زیربالاست توسط چه کسی اجرا خواهد شد؟ قشر اول لایه بالاست پس زیربالاست توسط چه کسی اجرا خواهد شد؟ در قراردادهای زیرسازی گاهی اجرای لایه اول بالاست به پیمانکار زیرسازی موکول می‌گردد. پیمانکار نیز بر روی آخرین تراز لایه خاکریز لایه اول بالاست را اجرا می‌نماید. پیمانکار روسازی نیز آن را به عنوان فصل مشترک تحویل می‌گیرد. پس زیربالاست را چه کسی اجرا می‌نماید؟

30. Design Contract سایر مشکلات قراردادی و اجرایی Specs Summary در واقع می‌توان بیان نمود که از دیدگاه اجرای زیربالاست، هیچ نکته مثبتی در قراردادهای پیمانکاران روسازی و زیرسازی پیش‌بینی نشده است. در ادامه به برخی از بندهای اصلی اشاره می‌شود: • در فهرست‌بهای راه و باند 1388 و 1392 آیتمی جهت تامین و اجرای زیربالاست در نظر گرفته نشده است، • به دلیل فوق پیمانکاران زیرسازی که عموماً از روی فهرست‌بها صورت‌وضعیت می‌نمایند، راه قانونی برای اخذ بهای زیربالاست ندارد، • در فهرست بهای منضم به قراردادهای روسازی (که کاملاً خاص می‌باشد) نیز بهای تامین زیربالاست و اجرای آن در نظر گرفته نشده است (برای بالاست کاملاً این موضوع حل شده است)، • در شرایط خصوصی قراردادهای اجرای زیرسازی و روسازی، بحث تامین و اجرای زیربالاست لحاظ نگردیده است، • هیچ قرارداد تامین مصالح زیربالاست با تولید کننده منعقد نگردیده است (بر عکس بالاست)، • با وجود آنکه تقریباً تمامی کارشناسان واحد‌های زیرسازی و روسازی کارفرما حداقل نزدیک به 12 سال از این موضوع آگاه می‌باشند،‌ هنوز بندهای فوق در قراردادها بلاتکلیف می‌باشد.

31. Design Contract لایه زیربالاست با توجه پیمانکار زیرسازی اجرا شود Specs Summary به دلایل زیر به نظر می‌رسد اجرای لایه زیربالاست توسط پیمانکار زیرسازی مناسب‌تر باشد: • مشخصات فنی لایه زیربالاست، به شن و ماسه نزدیک بوده و پیمانکار زیرسازی آشنایی بیشتری به آن دارد، • اجرای لایه زیربالاست با ماشین‌آلات سنگین راهسازی انجام می‌پذیرد (ست کامیون، گریدر و غلتک) به همین دلیل پیمانکار زیرسازی مجهزتر می‌باشد، • پیمانکار زیرسازی با اجرای لایه زیربالاست از خوردگی و فرسایش بدنه خاکریز خود در برابر ترافیک و هوازدگی و باران اطمینان حاصل می‌نماید، • لایه زیربالاست باید در عرض پلاتفورم زیرسازی اجرا گردد، • اجرای لایه زیربالاست در روسازی منجر به تطویل زمان روسازی نسبت به حالت شناخته شده می‌گردد و ممکن است مطابق مشخصات فنی اجرا نگردد، ولی ضخامت لایه زیربالاست در روسازی محاسبه می‌گردد. لایه زیربالاست جایگزین قشر آخرین خاکریز نمی‌شود، بلکه به عنوان تحتانی بالاست اجرا می‌گردد.

32. Design Contract Specs Summary بخش چهارم: جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

33. Design Contract جمع‌بندی Specs Summary عدم توانایی طراحی دلیل عدم اجرای زیربالاست نمی‌باشد. (الف) در بخش طراحی 1-استاندارد طراحی خاصی در ایران برای بالاست و زیربالاست وجود ندارد، 2- پیشنهاد می‌شود جهت طراحی زیربالاست به ترتیب اولویت از فیش 719 اتحادیه بین‌المللی راه‌آهن‌ها و آیین‌نامه راه‌آهن آلمان استفاده شود، 3- روش روابط تالبوت مورد استفاده توسط مشاوران جهت کلاس A‌راه‌آهن نتایج دست‌پایینی می‌دهد، عدم وجود مشخصات فنی دلیل عدم اجرای زیربالاست نمی‌باشد. (ب) در بخش مشخصات فنی و استانداردها 1- مشخصات فنی لایه زیربالاست بطور کامل در نشریه‌های 355 و 301 ارائه گردیده است، 2- به نظر می‌رسد که عمق بالاست و زیربالاست از نشریه‌های فوق باید نسبت به کلاس خط ارائه گردد. برای کلاس A دست پایین می‌باشد، 3-در بخش مشخصات فنی، یکبار لایه زیربالاست با توجه به معیارهای فیلتر ترزاقی و شرایط بستر کنترل شود، (پ) در بخش قراردادی و اجرا 1- اجرای لایه زیربالاست یک حلقه مفقوده در شرح وظایف پیمانکار روسازی و زیرسازی محسوب می‌گردد، 2- در مشخصات فنی قراردادهای زیرسازی، لایه زیربالاست وجود ندارد، 3- مبنای قیمتی برای لایه زیربالاست وجود ندارد، 4- پیشنهاد می‌شود لایه زیربالاست توسط پیمانکار زیرسازی اجرا شود ولی به عنوان یک لایه از روسازی محاسبه گردد، دلیل اصلی عدم اجرای لایه زیربالاست، عدم پیش‌بینی آن در شرایط قراردادی و ابهام در شرایط پرداخت آن به پیمانکار می‌باشد.

34. Design Contract پیشنهادات Specs Summary به عنوان راهکار جایگزین برای بحث تعیین تکلیف قیمت و رفع محدودیت‌های قراردادی، می‌توان تامین بالاست و زیربالاست را به یک تولید کننده واگذار نمود و تنها ردیف اجرای زیربالاست را در قرارداد پیمانکار زیرسازی یا روسازی پیش‌بینی نمود.

35. Design Contract Specs Summary با تشکر از مدیران، کارشناسان، مشاوران، پیمانکاران و تمامی حضار گرامی