خدمات مشاوره راه، فرودگاه و راه آهن شرکت آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک

دفتر مهندسین مشاور شرکت آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک با بهره‏ گیری از تجهیزات غیرمخرب ارزیابی روسازی در زمینه ارائه طرح بهسازی، تعیین علل خرابی، شاخص‌های عملکردی و وضعیت موجود روسازی در سطح شبکه و پروژه و همچنین پیاده‌سازی سیستم مدیریت نگهداری راه و فرودگاه فعالیت می ‏نماید. دفتر مهندسین ‏مشاور به پشتوانه گستردگی شرکت آزمایشگاه فنی و مکانیک خاک در سراسر کشور، علاوه بر تجهیزات غیرمخرب، امکان بهره‏ گیری از تجهیزات پیشرفته آزمایشگاهی و صحرایی را دارد.

توانمندی‌های فنی در سطح شبکه

منظور از سطح شبکه، برداشت و تحلیل داده‌ها در مجموعه‌ای از محورها می ‏باشد. به‏ عنوان مثال می ‏توان از شبکه راه‌های یک شهر یا استان، شبکه راه‌های بزرگراهی و شریانی در کشور و یا سطوح پروازی یک یا چند فرودگاه نام برد. تحلیل سطح شبکه وضعیت کلی روسازی و بودجه مورد نیاز را برای نگهداری آن در سطح مطلوب بررسی و محاسبه می‏ نماید. مهمترین خدمات فنی دفتر مهندسین مشاور در سطح شبکه عبارت است از:
- تهیه شناسنامه محورها
- ارزیابی خصوصیات عملکردی و سازه‌ای محورها
- تفکیک محورهای دارای کفایت سازه‌ای از محورهای با ضعف سازه‌ای
- تعیین نوع عملیات نگهداری (پیشگیرانه، بهسازی و بازسازی) در شبکه راه
- قطعه‌بندی محورها بر اساس خصوصیات عملکردی و سازه‌ای
- تعیین محورهای مستعد انواع عملیات حفاظتی (فوگ سیل، چیپ‌سیل، اسلاری‌سیل، میکروسرفیسینگ و ...)
- پیاده‌سازی سامانه مدیریت روسازی راه و فرودگاه‌های کشور

توانمندی‌های فنی در سطح پروژه

طرح بهسازی روسازی راه

در این بخش کفایت سازه‏ای روسازی با دستگاه FWD مورد ارزیابی قرار می‌گیرد و ضخامت روکش مورد نیاز برای تحمل بارهای ناشی از ترافیک در دوره طرح روسازی محاسبه می‌شود. در طرح بهسازی راه پس از قطعه‌بندی روسازی، گزینه نهایی در هر قطعه با توجه به وضعیت سازه‌ای، ناهمواری و خرابی‌های سطحی در کنار انجام آزمایش‌های مخرب تعیین می‌گردد.

ارزیابی خرابی‌های سطحی روسازی

در این بخش خرابی‌های سطحی روسازی شامل انواع ترک ها، نشست ها، کناررفتگی‌ها، هوازگی‌ها و ناهمواری ها برداشت و شاخص PCI مطابق استاندارد ASTM-D6433 در راه و استاندارد ASTM D5340 در فرودگاه تعیین می‌گردد که در محاسبه این شاخص از آخرین نسخه نرم‌افزار PAVER استفاده می‌شود. در این نرم‌افزار علاوه بر محاسبه شاخص PCI درصد خرابی‌های روسازی ناشی از بارگذاری، شرایط آب و هوایی و کیفیت ساخت و اجرای تعیین می‌شود. دفتر مهندسین مشاور آزمایشگاه بر اساس اهمیت پروژه از روش چشمی یا مکانیزه برای مطالعه خرابی‌های سطحی روسازی استفاده می‌نماید. در روش چشمی مطابق استانداردهای مذکور پس از قطعه‌بندی، خرابی‌های سطحی در واحدهای نمونه انتخابی برداشت و شاخص PCI محاسبه می‌گردد.

 در روش مکانیزه از دستگاه اسکنر سطح جاده استفاده می‌شود که در آن خرابی‌های روسازی با سنسور LCMS بصورت پیوسته و با سرعت تا 100 کیلومتر بر ساعت اسکن می‌گردد. این دستگاه پروفیل‌هایی سه بعدی از سطح روسازی با رزولوشن طولی 5 میلیمتر، رزولوشن عرضی 1 میلیمتر و رزولوشن ارتفاعی 5/0 میلیمتر تولید می‌نماید.

مزایای برداشت مکانیزه خرابی‌های سطحی عبارتست از:
• برداشت پیوسته خرابی‌های سطحی به جای واحدهای نمونه انتخابی
• تعیین شدت خرابی‌ها بصورت مکانیزه به جای قضاوت کارشناسی
• امکان قطعه‌بندی روسازی بر اساس هر یک از انواع خرابی‌ها بعد از برداشت داده‌ها
• تعیین دقیق حجم عملیات نگهداری روسازی (طول درزگیری و مساحت لکه‌گیری و تراش آسفالت)
• امکان برداشت همزمان خرابی‌های سطحی و شاخص ناهمواری (IRI)
• امکان تعیین شاخص خرابی‌ها (شاخص ترکهای خستگی، شاخص ترکهای طولی و ...) به جای تعیین عدد PCI

تعیین ضخامت و عمق لایه‌های روسازی با دستگاه GPR

با استفاده از دستگاه GPR می‌توان به‏صورت غیرمخرب پروفیل ضخامت لایه‌های روسازی شامل آسفالت و مجموع اساس و زیراساس را تعیین نمود. همچنین با بررسی داده‌های دستگاه GPR می‌توان عمق روسازی را از نظر میزان رطوبت در لایه‌های اساس و زیراساس و وجود تاسیسات زیرزمینی مانند لوله‌ها و کابل‌ها مورد بررسی قرار داد.

تخمین CBR لایه‌های دانه‌ای روسازی با استفاده از دستگاه DCP

دستگاه DCP بهترین عملکرد را در بستر روسازی و راه‌های روستایی دارد. با استفاده از این دستگاه در هر نقطه از روسازی پس از مغزه‌گيری از لایه آسفالتی می‌توان CBR لایه‌های دانه‌ای را برآورد نمود. به‏ علاوه با بررسی تغییرات نرخ نفوذ دستگاه در عمق روسازی، ضخامت لایه‌های دارای مقاومت یکسان را نیز می‏ توان تعیین کرد.

کنترل‏ کیفیت بستر و لایه‌های خاکی اجرا شده با دستگاه LWD

دستگاه LWD مدول برجهندگی بستر اجرا شده، اساس و زیراساس را (جهت استفاده در طرح روسازی AASHTO) تعیین نموده و با مقایسه مقادیر به دست آمده در نقاط مختلف محور راه، کیفیت اجرای بستر (تراکم و تثبیت) نیز مشخص می‌گردد. با انجام آزمايش روی بستر متراکم ‏شده می‌توان به‏ طور مستقیم از مدول برجهندگی در طرح روسازی استفاده نمود و يا نتايج را با مقادير طرح اوليه مقايسه و در صورت لزوم، اصلاح طرح يا افزايش مقاومت بستر را در دستور كار قرار داد.

تعیین ناهمواری روسازی در قالب شاخص IRI

وضعیت ناهمواری روسازی تاثیر زیادی در کیفیت سواری‌دهی راه دارد. با استفاده از دستگاه RSP مقدار ناهمواری روسازی در امتداد چرخ چپ و راست در قالب شاخص IRI و RN محاسبه می‌شود. از این شاخص می‌توان برای تحویل راه‌های جدیدالاحداث و یا روکش شده استفاده‏ نمود. جداول ذیل مربوط به حدود شاخص IRI به منظور تحویل موقت و قطعی راه‌های کشور می‌باشد که در شورای عالی فنی امور زیربنایی حمل و نقل تدوین و توسط مقام عالي وزارت در تاريخ 9/6/95 (ابلاغ شماره 02/100/27245) ابلاغ شده است.

تعیین دِوِر در قوس های افقی راه با استفاده از دستگاه RSP

به کمک دستگاه RSP و یا اسکنر سطح جاده مقدار شیبهای طولی و عرضی راه، بافت درشت روسازی و همچنین شعاع قوس و میزان دِوِر (Superelevation) در قوس‌های افقی تعیین می‌شود. از آنجا که در دوره‌های تعمیر و نگهداری، به‏خصوص انجام روکش آسفالتی ممکن است به حفظ دور روسازی در قوس ها توجه نگردد، لذا اندازه‌گیری میزان دِوِر به‏ عنوان پارامتر مهم در تامین ایمنی وسایل نقلیه به‏ خصوص در راه‌های اصلی از اهمیت بالایی برخوردار است.

بررسی اصطکاک رویه راه

با استفاده از دستگاه RSP و یا اسکنر سطح جاده می‌توان مقدار بافت درشت روسازی را برحسب میکرون اندازه‌گیری نمود که نقش مهمی در میزان اصطکاک روسازی در سرعت ‏های بالا و همچنین زهکشی آب در زیر چرخ وسیله نقلیه دارد. دستگاه RSP بافت درشت پروفیل روسازی را در مسیر چرخ راست وسیله نقلیه و دستگاه اسکنر این شاخص را در تمام عرض راه اندازه‌گیری می‏ نماید.

توانمندی‌های فنی در بخش فرودگاه

طرح بهسازی عوامل پروازی فرودگاه

در این بخش با روش‌های مخرب و غیرمخرب روسازی سطوح پروازی شامل؛ باندهای پرواز، باندهای خزش و اپرون مورد ارزیابی قرار گرفته و طرح مناسب بهسازی برای سرویس‏دهی به ناوگان پروازی ارائه می‌گردد.

تعیین شاخص ACN/PCN روسازی فرودگاه (Aircraft/Pavement Classification Number)

شاخص PCN مقاومت نسبی روسازی فرودگاه را نشان می‌دهد که باید بزرگتر از شاخص ACN هواپیماهای موجود در ناوگان آن فرودگاه باشد. دفتر مهندسین مشاور با استفاده از تجهیزات غیرمخرب مانند HWD و GPR مقدار عددی این شاخص را در روسازی باند پرواز، باند خزش و اپرون فرودگاه تعیین می‌نماید.

تعیین شاخص ناهمواری BBI در روسازی باند فرودگاه

ناهمواری روسازی فرودگاه در میزان استهلاک هواپیما بسیار موثر می‏باشد. لذا با تعیین شاخص BBI در روسازی فرودگاه می‏ توان نقاطی با ناهمواری بالاتر از مقدار مجاز را مشخص نمود. همچنین میزان شتاب عمودی داخل کابین خلبان که وابسته به میزان ناهمواری روسازی باند است، نیز با تحلیل پروفیل روسازی قابل تعیین است.

تعیین شاخص PrI در روسازی باند فرودگاه

مطابق FAA پذیرش همواری سطح باند پرواز با بررسی شاخص PrI (California Profilogragh) انجام می‌شود. این شاخص در قطعات 528 فوتی با تحلیل پروفیل اندازه‌گیری شده توسط دستگاه RSP در نرم‌افزار ProVAL محاسبه می‌گردد که طبق دستورالعمل FAA:AC 150/5370-10G برای پرداخت کامل به پیمانکار نباید از in/mi  7 بیشتر باشد.

تعیین میزان انتقال بار از درزها در روسازی بتنی (LTE)

میزان انتقال بار از درزها در روسازی بتنی (توسط داول بار یا قفل و بست سنگدانه‏ای تامین می‏شود) به کمک دستگاهHWD  مورد ارزیابی قرار می‏گیرد. در صورتی که داول بارها به خوبی عمل نکنند خرابی‏ هایی مانند پامپینگ، شکستگی لبه و پلکانی شدن در دال های روسازی بتنی رخ می‏ دهد.

تجهیزات و دستگاه‏ ها

 دستگاه ارزيابی سازه‌ای روسازی (F/HWD (Falling/Heavy Weight Deflectometer

عملكرد دستگاه‏ هایFWD  وHWD  كاملا مشابه يكديگر است، تنها تفاوت آن ها در امكان اعمال تنش‌های بيشتر توسط HWD به سبب وزنه‌های سنگين‌تر آن می باشد كه امكان شبيه ‏سازی تنش ناشی از بار چرخ هواپيما را در روسازی فرودگاه فراهم می‌ کند. اين تجهيزات پس از اعمال تنش به روسازی، افت و خيز ناشی از ضربه را قرائت و ذخيره مي‏ نمایند. دمای هوا و سطح آسفالت به‏ صورت خودكار توسط دستگاه و دمای عمق لایه آسفالتی دستی توسط کاربر اندازه‌گيری و ثبت می شود. فاصله نقاط برداشت در محور راه بر اساس نوع ارزيابی بين 3  تا 500 متر و ژئوفون‌ها معمولا به فاصله 30 سانتیمتر از هم قرار می‌ گیرند. در هر نقطه حداقل سه مرتبه بارگذاری توسط دستگاه در مدت‏ زمان 1 الی 2 دقیقه صورت می گيرد. خروجی مهم این دستگاه کاسه انحنا افت و خیز روسازی است که با استفاده از نرم‌افزار ELMOD و یا روش AASHTO، تحلیل و مدول الاستیسیته لایه‌ها و ميزان روكش مورد نياز در دوره طرح برای روسازی محاسبه می ‏گردد.

دستگاه اسکنر سطح جاده مجهز به (LCMS (Laser Cracking Measurement System

این دستگاه که مجهز به سنسور LCMS(Laser Crack Measurement System) است، از پرتوافکن لیزری خطی و دوربین ­های سرعت بالا برای تولید پروفیل ­های سه بعدی سطح روسازی با رزولوشن طولی 5 میلی­متر، رزولوشن عرضی 1 میلی­متر و رزولوشن ارتفاعی 0/5 میلی­متر استفاده می­ کند. این دستگاه با سرعت 100 کیلومتر بر ساعت پروفیل­ های مذکور را در یک لاین از راه برداشت می‌ کند.

با استفاده از نرم‌افزار تحلیل داده‌های دستگاه اسکنر انواع خرابی‌های سطحی روسازی بصورت خودکار شناسایی شده و به تفکیک گزارش می‌ گردد. بدین ترتیب نظر کارشناس در تعیین نوع، شدت و میزان خرابی‌ حذف شده و نتایج حاصل از این روش در تمام محورها قابل مقایسه خواهد بود. عمده خروجی‌های دستگاه اسکنر به شرح زیر می‌ باشد.

• تعیین نوع (طولی، عرضی و پوست سوسماری)، شدت (بر اساس عرض ترک) و وسعت ترک‌ها (طول یا مساحت)
• تعیین بافت درشت روسازی (Macrotexture)
• تعیین شاخص شن‌زدگی روسازی (Raveling)
• تعیین شدت و وسعت شیارافتادگی روسازی (Rutting)
• شناسایی چاله‌ها و تعیین مساحت و عمق آنها
• تعیین شاخص ناهمواری (IRI) در امتداد مسیر چرخ‌ها
• برداشت خصوصیات هندسی مسیر (شیب طولی، شیب عرضی، شعاع قوس)
• ثبت خصوصیات مکانی داده‌ها (کیلومتراژ و مختصات GPS)
• تشخیص خط‌کشی‌های روسازی (Lane marking)
• تصویربرداری از هر 10 متر روسازی راه و محیط پیرامون

 دستگاه پروفيل‌سنج سطح راه (RSP (Road Surface Profiler

ناهمواری روسازی که باعث ايجاد بارهای ديناميكی ناشی از حركت وسايل نقليه شده و تسريع در روند خرابی روسازی و استهلاک وسایل نقلیه می گردد را  با استفاده از دستگاه RSP می‌توان ناهمواری روسازی را در مسیر چرخ‏ های وسیله‏ نقلیه در قالب شاخص IRI تعیین نمود. علاوه بر ارزيابي ناهمواری این دستگاه قادر است خصوصیات هندسی مسیر شامل شیب طولی، شیب عرضی، شعاع قوس را در خط عبور تعیین نماید. بافت درشت سطح روسازی MPD و یا ETD  و شیارافتادگی، دیگر پارامترهایی است که با این دستگاه اندازه‌گیری می‏شود. همچنین با استفاده از دوربینی که جلو دستگاه RSPنصب شده است می‌توان از هر 10 متر روسازی راه و محیط پیرامون تصویربرداری نمود.

دستگاه رادار نفوذی زمين (GPR (Ground Penetrating Radar

دستگاه  GPRيکی از تجهيزات غيرمخرب ارزيابی عمقی لايه‌های روسازی است. اين دستگاه قادر است ضخامت لايه‌های روسازی را به‏ صورت پروفيل پيوسته در طول محور راه، اندازه‌گيری نمايد. همچنين از اين دستگاه در شناسايی محل تاسيسات زيرزمينی و تشخيص خرابی موجود در عمق لايه‌های روسازی استفاده می‌ شود.

روش رادار نفوذی ‌زمین یکی از روش‌های نوین در علم ژئوفیزیک است، که برمبنای گسيل امواج الكترو‌مغناطيسی به درون زمين و ثبت امواج بازگشتی عمل می‌ کند. زمانی که سیستم رادار در طول یک خط حرکت داده می‌ شود برای هر نقطه یک تریس دامنه-زمان ایجاد و از کنار هم قرار  گرفتن این تریس‌ها یک پروفیل از زیرسطح (رادارگرام) به همراه عوارض و لایه‌های موجود بدست می‌ آید. کاربردهای این دستگاه به شرح ذیل است:

• کنترل کیفیت و ارزیابی راه‌، باند فرودگاه و راه آهن (تعیین ضخامت لایه‌ها، تشخیص خرابی‌ها در عمق، تعیین میزان رطوبت، تشخیص حفرات و ...)
• شناسایی محل تاسیسات شهری (لوله‌ها، كابل‌ها، مجاري فاضلاب، قنات‌ها، حفرات و ...)
• مطالعات زمين‌شناسی مهندسی (شناسایی لایه‌های مستعد رانش، تعيين عمق سنگ كف، گسل‌ها، نواحی سست و اشباع از آب ...)
• مطالعات زيست محيطی (بررسی نحوه گسترش آلودگی در آب های زيرزمينی و ...)
• مطالعات زمین‌آبشناختی (سطح آب زیرزمینی، شناسایی لایه‌های اشباع، محدوده‌های کارستی و ...)

دستگاه افت و خيزسنج ضربه‌ای سبك ( LWD (Light Weight Deflectometer

 با استفاده از اين دستگاه می‌توان در مدت زمان كوتاه و بدون ایجاد دستخوردگی مدول برجهندگی لايه‌های دانه‌ای روسازی (بستر روسازی، زیراساس و اساس) را اندازه‌گيری نمود. از این دستگاه به‏ خصوص برای کنترل کیفیت بستر حین اجرا و تعیین مدول برجهندگی آن استفاده می‌شود. از مزیت‌های مهم این دستگاه قابلیت انجام آزمایش به تعداد زیاد، در کمترین زمان و در محل پروژه می‌باشد.

دستگاه نفوذسنج ديناميكی (DCP (Dynamic Cone Penetrometer

 دستگاه DCP براي تخمین مقاومت (CBR) در محل لايه‌های اساس، زيراساس و بستر روسازي مناسب است. مكانيزم كار دستگاه DCP برپايه اندازه‌گيری ميزان نفوذ يك مخروط فولادی در لايه خاكی تحت تاثير سقوط وزنه 8 كيلوگرمی از ارتفاع 575 ميليمتری می باشد. تعداد دفعات سقوط وزنه در برابر نفوذ مخروط برای هر آزمايش ثبت و نرخ نفوذ (mm/blow) محاسبه می گردد. در روسازی‌های موجود نیز می‌توان با مغزه‌گيری از لایه آسفالتی مقاومت لایه‌های زیر آن را با دستگاه DCP تعیین نمود.

پروژه‏ های انجام شده

پروژه‌های ارزیابی روسازی در سطح شبکه

پروژه‌های بخش راه

پروژه‌های بخش فرودگاه

پروژه‌های خاص

سوابق پژوهشی