تعرّف عملية صرف مياه السكك بأنها عملية اعتراض المياه وتجميعها والتخلص منها سواء كانت المياه فوق السكة أو تحتها، وتتم من خلال وضع نظام تصريف سطحي جانبي وتحت أساس السكة الحديدية، ولذلك فإن المزايا الرئيسية لنظام الصرف الجيد هي الإزالة الفعالة لمياه الأمطار من سطح السكة وما يحيط بها وإبقائها جافة والمحافظة على قدرة تحمل جيدة ومنظر جميل وآمن.
لماذا نحتاج إلى نظام صرف المياه في السكك الحديدية
الماء هو أكبر تهديد لمسار السكة الحديدية، والعامل الأبرز الذي يؤثر سلبًا على صيانة السكة هو الصرف غير الجيد للمياه، تؤثر المياه الزائدة على استقرار التربة الداعمة للسكة، كما تقل قدرة تحمل التربة وقدرتها على الامتصاص بشكل كبير، يعطي مهندسو السكك الحديدية أهمية قصوى إلى الصرف المناسب لمسار سكة الحديد والحاجة إلى القيام بذلك بسبب المخاوف التالية:
1. هبوط التربة الداعمة للسكة Settlement of embankment
قد تتسبب المياه الزائدة في التربة الداعمة إلى الهبوط، والهبوط الغير متكافئ في التربة يؤدي إلى تباين في المستويات العرضية كعرض السكة وكذلك المستويات الطولية كالفراغات الزائدة بين القضبان والعوارض مما يؤثر على سلامة وجودة الركوب على مسار السكة الحديدية.
2. انخفاض في قدرة تحمل التربة للأحمال Reduction in bearing capacity
تقل قدرة تحمل التربة و مقاومتها للامتصاص بسبب زيادة المياه في التربة، وهذا بدوره يؤدي إلى العديد من المشاكل ويؤثر في النهاية على سلامة واستقرار مسار السكة الحديدية.
3. انهيار التربة الداعمة للسكة Failure of embankment
يؤدي ترشيح الماء في التربة الداعمة إلى زيادة وزن التربة من جهة وتقليل قدرتها على التحمل ومقاومة الامتصاص من جهة أخرى، وهذا يجعل بنية التربة غير مستقرة، وهذا سبب شائع لانهيار التربة الداعمة، والذي يحدث في شكل انزلاقات.
4. تكوين جيوب فراغات داخل حصمة التأسيس Formation of ballast pockets
تؤدي الرطوبة الزائدة إلى حدوث ثقوب تهبط إلى نهاية بنية حصمة التأسيس، وبفعل حركة القطارات المستمرة عليها يؤدي ذلك إلى وجود جيوب ضاغطة كأعمدة داخلية لكنها تضغط للأعلى وذلك يؤثر على اتزان العوارض الأفقية للسكة مما يغير تربيعة العوارض وتغير العرض الهندسي للسكة تدريجياً مع الوقت، وهنالك مشاكل أخرى من هذا القبيل، كل هذه العوامل تؤدي إلى رداءة جودة ركوب القطارات.
5. انكماش وتشقق ضفتي السكة Shrinkage and cracking of banks
تتشقق التربة الداعمة وتتقلص مرة واحدة عندما يجف الماء الزائد، وتصبح المشكلة حادة في حالة التربة الضعيفة خاصةً ذات التدرج الضعيف، وهذا يؤدي بدوره إلى العديد من المشاكل مثل فقدان حصمة التأسيس (Ballast) داخل الشقوق والتسوية غير المتساوية، والتي لها تأثير سلبي على صيانة مسار السكة.
6. الآثار السلبية للتربة القطنية السوداء black cotton soil
هناك بعض أنواع التربة، مثل “التربة القطنية السوداء”، والتي تتأثر بزيادة المياه لتصبح ذات طبيعة بلاستيكية نتيجة هذا التراكم عليها، يتقلص تكوين بنية التربة بسبب التغير في المحتوى المائي لها، وتقل قدرة تحمل التربة للأحمال (bearing capacity) بشكل كبير بسبب المياه الزائدة، وهذه المشاكل تهدد سلامة مسار السكة الحديدية.
7. تشكل الطين اللزج Formation of slush
وهو طين ناتج بسبب الحمل الديناميكي للقطارات المتحركة على السكك، ويُجبَر على الخروج، وبالتالي يسد حصمة الأساس (Ballast) بشدة وهذا يجعل صيانة مسار السكة صعبًا جدًا.
