الهدف من إنشاء الرصيف:
الغرض من الرصف بسيط؛ وهو لدعم الأحمال المرورية، أو هكذا يعتقد معظم الناس، ولكن ماذا عن المساحة الموجودة أسفل الرصيف؟ وماذا عن الغرض من الرصف كقاعدة حول الأشجار الحضرية؟ كيف يمكن توفير أشجار شوارع لمترو الأنفاق مع كافة المتطلبات الإنشائية لهندسة طريق؟ في هذه المقالة نناقش الهندسة الكامنة وراء ما يحافظ على السلامة الهيكلية للرصيف وننظر في كيفية دعم أشجار الشوارع بشكل كافٍ دون المساس بالسلامة الهيكلية.
أنواع الرصف:
توفر الهياكل المعبدة سطحًا أملسًا للمركبات والدراجات والمشاة لتحسين الكفاءة والراحة، يتكون الرصف عادة من طبقات عديدة، حيث إنها توضع فوق المواد الموجودة في الموقع، والتي تعمل معًا لدعم حركة المرور والظروف البيئية.
قد تكون الطبقة السطحية مصنوعة من الأسفلت أو الخرسانة أو الركام أو الكتل المتشابكة، حيث توفر الخرسانة هيكلًا مرصوفًا صلبًا بينما تتميز معظم الأرصفة الأخرى بالمرونة، غالبًا ما تكون الأرصفة المركبة نتيجة لإعادة تأهيل الرصيف، وتتكون من عناصر مرنة وصلبة.
كما أن مواد الرصف مسامية (منفذة) أو غير مسامية (غير منفذة)، إذ تحتوي المواد القابلة للنفاذ على فراغات مفتوحة بين جزيئاتها أو وحداتها التي تسمح بحركة الماء والهواء حول مادة الرصف، على الرغم من أن بعض مواد الرصف القابلة للاختراق لا يمكن تمييزها عن المواد غير المنفذة، إلا أن تأثيرها البيئي مختلف تمامًا.
كما تشمل مواد الرصف القابلة للنفاذ الخرسانة السابقة والإسفلت والركام أحادي الحجم والرصف المرتبط بالراتنج والكتل ذات الوصلات المفتوحة.
إلى جانب ذلك فقد تتمثل إحدى الفوائد الرئيسية للرصف القابل للاختراق في مساهمته في زراعة أشجار حضرية صحية من خلال دخول المياه الحيوية والهواء إلى مناطق التجذير، حيث تتصرف الأرصفة القابلة للنفاذ كسطح تربة طبيعي، مما يمكّن رطوبة التربة من التأرجح مع الترطيب السريع والذي يليه التجفيف وإعادة التهوية، تشمل المزايا الأخرى للرصف المسامي تحسين إدارة جريان مياه العواصف في المناطق الحضرية، مما يؤدي إلى تقليل الملوثات من خلال الالتقاط والانهيار في الطبقة السفلية والتحكم في التعرية والطمي.
كما تشمل العيوب عدم قدرة الأرصفة القابلة للاختراق على التعامل فقط مع أحداث هطول الأمطار الغزيرة، فضلاً عن تلوث التربة المحتمل، وفي بعض الحالات تظهر قيود المناخ أيضًا بسبب عدم فعالية ملح الطريق على الأسطح المسامية، إضافةً إلى التكلفة وطول العمر والصيانة فهي أيضًا قضايا يجب مراعاتها.
ومع ذلك، يمكن إدارة معظم هذه المخاوف المحتملة من خلال دمج الأرصفة القابلة للاختراق مع مرافق مياه الأمطار القياسية والتخطيط الحكيم للمواقع المسامية.
قوة التربة:
الطبقة السفلية هي التربة الموجودة أسفل أي هيكل مرصوف وتتحمل عبء أي حركة مرور على السطح، تتكون الرواسب السفلية من الأرض التي تحدث بشكل طبيعي والتربة الموجودة المضطربة والحشو الذي يتم جلبه من مكان آخر.
على الرغم من أن الطبقة السفلية توفر الدعم الرئيسي للسطح المرصوف، إلا أنها تمثل العنصر الأضعف من الناحية الهيكلية، وحتى يكون هيكل الرصف متينًا، يجب أن يحمي الطبقة السفلية من التشوه، حيث يتم ذلك عن طريق توزيع الحمل على الطبقة السفلية.
إلى جانب ذلك فقد تعتبر خصائص الطبقة السفلية للموقع عاملاً مهمًا في هندسة الرصف؛ وذلك نظرًا لأن التربة الطبيعية تختلف باختلاف أي موقع معين. كما تتكون الطبقة السفلية عادةً من الطين والطمي والحصى والرمل، ولكل منها خصائص كيميائية مختلفة وأحجام جزيئات مختلفة.
إلى جانب ذلك فقد تتطلب مناطق المساحات المشتركة التي تسمح بحركة مرور المشاة والدراجات والمركبات منطقة قابلة للجذر تحت الأرض للأشجار، مع ضرورة الحفاظ على سطح مرصوف سليم من الناحية الهيكلية.
معايير الطريق ذات الأحمال ذات العجلات:
يشتمل الحمل الإجمالي على سطح مرصوف على الوزن الإجمالي للأحمال الفردية مثل المركبات والمشاة، حيث يتم تكرار مثل هذه الأحداث بمرور الوقت، كما يتم نقل هذا النطاق من الأحمال من حيث وحدة القياس المشتركة، والتي يشار إليها على أنها مركبة مرجعية قياسية، كما يمكن ربط أي مركبة بالمركبة المرجعية من خلال (EWL) حمولة العجلات المكافئة أو (ESAL) حمولة أحادية المحور المكافئة.
يرتبط تدهور الأرصفة بمرور الوقت الإضافي ارتباطًا مباشرًا بحمل المرور، والذي يُعبر عنه بحمل أحادي المحور مكافئ، حيث إنه وعندما يتم تصميم هيكل مرصوف، فمن المتوقع أن يتم حساب (ESAL) ويتم حساب عمرها، وبمجرد وصول نهاية العمر التقديري للرصيف، فمن المفترض أن يتطلب الرصيف إعادة التأهيل بشكل أو بآخر.
التحميل المباشر:
يجب تصميم المناطق المعبدة في المدن بحيث تتحمل الأحمال وفقًا للمعايير المعمول بها، يجب أن تكون مركبات الطوارئ الثقيلة، مثل سيارات الإطفاء قادرة على الوصول إلى الممتلكات دون التسبب في عطل شديد في الرصيف، عند استخدام حفر الأشجار تحت الأرض، يجب أن تكون قادرة على تحمل الأحمال الشديدة مع توفير كميات كافية من التربة غير المضغوطة لنمو الجذور.
على سبيل المثال في شارع ماركهام الرئيسي تم تركيب ستراتيسيلز تحت الطريق وعبر الشارع المزدحم؛ وذلك من أجل ربط حفر الأشجار على جانبي الطريق.
بالإضافة إلى الأحمال الرأسية المباشرة، فقد تخضع الأسطح المرصوفة أيضًا لقوة جانبية كبيرة، كما يمكن أن تتسبب حركة مرور المركبات المستمرة أيضًا في تدهور رصيف الطريق المجاور لمناطق حفر الأشجار ما لم يتم منع ذلك، ومن الضروري أن تكون المساحة المصممة لأنظمة جذر الأشجار قادرة على دعم هذا النوع من القوة الجانبية.
ضمان قوة التربة:
تعد خلايا التربة الهيكلية المتشابكة طريقة موصى بها بشدة لضمان حصول الأسطح المرصوفة ودرجاتها الفرعية على الدعم الأساسي الذي تحتاجه لتحمل الأحمال الموضوعة عليها، تم تصميم هذه الخلايا الجذرية لدعم الأحمال العمودية والجانبية الهائلة مع توفير تربة غير مضغوطة لجذور الأشجار، مما يسمح بجعل أنظمة جذر الأشجار أقرب إلى سطح الرصيف.
إلى جانب ذلك فقد تقفل وحدات خلايا التربة الهيكلية معًا لتشكيل بنية هيكلية ذات قوة معيارية رأسية وجانبية ممتازة، حيث تدعم (StrataCells) أحمال الرصف عن طريق تشتيت الضغط في جميع أنحاء المصفوفة، وذلك بنفس طريقة الدورة الأساسية الهندسية.
هذا وقد تم اختبار نظام (StrataCell) المُجمع وفقًا لـ (FEA) حتى حمولة رأسية تبلغ 550 كيلو باسكال، حيث توقع المهندسون أنه مع 300 مم فقط من الرصيف الحبيبي يمكن لمصفوفة (StrataCell) أن تدعم الحد الأقصى من أحمال مرور المركبات، وذلك مع توفير مساحة خالية بنسبة 94 ٪ لنمو جذور الأشجار أو حصاد مياه الأمطار.
