ΣΥΜΒΟΛΗ ΣΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΝΟΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΜΒΟΛΗ ΣΤΗ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΝΟΣ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΧΑΤΖΗΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ Επιβλέπων : Χρ. Πυργίδης Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2009

2 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αντικείμενο της εργασίας και πεδίο εφαρμογής της Περιγραφή του προβλήματος και στόχοι της εργασίας Γενική μεθοδολογία Χρησιμότητα της διπλωματικής και περαιτέρω έρευνα Δομή της εργασίας ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΣΗΡΑΓΓΕΣ Γενικά στοιχεία σιδηροδρομικών σηράγγων Ορισμός-Σκοπιμότητα σιδηροδρομικών σηράγγων Ταξινόμηση σιδηροδρομικών σηράγγων Βασικά κατασκευαστικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των σιδηροδρομικών σηράγγων Είδη διατομών σηράγγων Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις- Εξοπλισμός ασφαλείας Σχεδιασμός και μελέτη σιδηροδρομικών σηράγγων Στοιχεία χάραξης Επιλογές επιδομής γραμμής Επιλογή αριθμού γραμμών κυκλοφορίας Συνιστώσες γεωτεχνικού σχεδιασμού των σηράγγων Κατασκευή σηράγγων Μέθοδος ανοικτού ορύγματος Μέθοδος κλειστής διάνοιξης A. Συμβατικός τρόπος κατασκευής B. Κατασκευή της σήραγγας με μηχανές ολομέτωπης διάνοιξης (ΤΒΜ) C. Μέθοδος ΝΑΤΜ (Νέά Αυστριακή Μέθοδος) Διαλειτουργικότητα σιδηροδρομικών δικτύων Οι απαιτήσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τις σήραγγες Αξιολόγηση σιδηροδρομικών σηράγγων Ορισμός των βασικών μεγεθών ποιότητας Ασφάλεια Επιθυμητές επιδόσεις Ακουστική άνεση Αξιοπιστία Μικρό κόστος συντήρησης Παράμετροι αξιολόγησης σιδηροδρομικών σηράγγων Γεωμετρική επάρκεια σήραγγας Αεροδυναμική επάρκεια Γεωστατική επάρκεια Στεγανότητα Αερισμός Γεωμετρία γραμμής Επιδομή γραμμής Συμπεράσματα ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΓΕΦΥΡΕΣ Γενικά στοιχεία σιδηροδρομικών γεφυρών Ορισμός-Σκοπιμότητα σιδηροδρομικών γεφυρών Ταξινόμηση σιδηροδρομικών γεφυρών Βασικά γεωμετρικά, κατασκευαστικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά Σχεδιασμός και μελέτη σιδηροδρομικών γεφυρών

3 Στοιχεία χάραξης Επιλογές επιδομής γραμμής Φόρτιση Τυπικές διατομές Λοιπά στοιχεία σιδηροδρομικών γεφυρών Κατασκευή σιδηροδρομικών γεφυρών Λειτουργία σιδηροδρομικών γεφυρών Συντήρηση-Επιθεώρηση σιδηροδρομικών γεφυρών Γενικά στοιχεία συντήρησης γεφυρών Υπηρεσιακός κανονισμός του ελληνικού σιδηροδρομικού δικτύου σχετικά με την επιθεώρηση και τη συντήρηση μεταλλικών σιδηροδρομικών γεφυρών Συντήρηση μεταλλικών γεφυρών στο Ελληνικό Σιδηροδρομικό Δίκτυο Εφαρμογή μη καταστρεπτικών μεθόδων επιθεώρησης σε γέφυρες οπλισμένου σκυροδέματος Ωφέλιμη ζωή σιδηροδρομικών γεφυρών Αστοχίες σιδηροδρομικών γεφυρών Αξιολόγηση σιδηροδρομικών γεφυρών Ορισμός των βασικών μεγεθών ποιότητας Ασφάλεια Παράμετροι αξιολόγησης σιδηροδρομικών γεφυρών ΕΠΙΧΩΜΑΤΑ - ΟΡΥΓΜΑΤΑ Γενικά στοιχεία ορυγμάτων - επιχωμάτων Ορισμός-Σκοπιμότητα ορυγμάτων επιχωμάτων Ιδιαιτερότητες Βασικά χαρακτηριστικά επιχωμάτων και ορυγμάτων Σχεδιασμός Μελέτη επιχωμάτων-ορυγμάτων Φόρτιση Κλίσεις πρανών Γεωλογικά χαρακτηριστικά ορυγμάτων Ύψος επιχώματος Κατασκευή επιχωμάτων-ορυγμάτων Κατασκευή επιχωμάτων Κατασκευή επιχωμάτων Λειτουργία επιχωμάτων-ορυγμάτων Αστοχίες Επιχώματα Ορύγματα Συντήρηση ορυγμάτων Αξιολόγηση επιχωμάτων και ορυγμάτων στο σιδηρόδρομο ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΥΔΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ Γενικά στοιχεία έργων αποχέτευσης και αποστράγγισης υδάτων Ορισμός-Σκοπιμότητα Ιδιαιτερότητες Βασικά χαρακτηριστικά έργων επιφανειακής αποχέτευσης-αποστράγγισης Τρόποι εισόδου του νερού σε γραμμή με έρμα Σχεδιασμός και μελέτη έργων επιφανειακής αποχέτευσης αποστράγγισης Κατασκευή έργων επιφανειακής αποχέτευσης και αποστράγγισης Τεχνικά έργα επιφανειακής αποχέτευσης υδάτων

4 Τεχνικά έργα αποστράγγισης Αξιολόγηση τεχνικών έργων αποχέτευσης και αποστράγγισης υδάτων στο σιδηρόδρομο ΗΧΟΠΕΤΑΣΜΑΤΑ Γενικά στοιχεία ηχοπετασμάτων στο σιδηρόδρομο Ορισμός-Σκοπιμότητα Ταξινόμηση ηχοπετασμάτων Ιδιαιτερότητες βασικά χαρακτηριστικά ηχοπετασμάτων Σχεδιασμός και μελέτη ηχοπετασμάτων Φόρτιση Ηχομονωτική ικανότητα Ηχοαπορροφητικότητα Οριζόντια απόσταση (a) του ηχοπετάσματος από τον άξονα της σιδηροδρομικής γραμμής Απαιτούμενο ύψος ηχοπετασμάτων Αξιολόγηση ηχοπετασμάτων στο σιδηρόδρομο ΑΝΙΣΟΠΕΔΕΣ ΔΙΑΒΑΣΕΙΣ Γενικά στοιχεία ανισόπεδων διαβάσεων Ορισμός - Σκοπιμότητα Ταξινόμηση ανισόπεδων διαβάσεων Ιδιαιτερότητες βασικά χαρακτηριστικά ανισόπεδων διαβάσεων Σχεδιασμός και μελέτη ανισόπεδων διαβάσεων Ελεύθερο ύψος διέλευσης Μήκος ανισόπεδης διάβασης Ελεύθερο ύψος διέλευσης σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από το φορέα τεχνικών έργων Συντήρηση των ανισόπεδων διαβάσεων Ανισόπεδες - υπόγειες διαβάσεις για το πέρασμα ζώων Αξιολόγηση ανισόπεδων διαβάσεων στο σιδηρόδρομο ΠΕΡΙΦΡΑΞΕΙΣ Γενικά στοιχεία περιφράξεων στο σιδηρόδρομο Ορισμός - Σκοπιμότητα Ταξινόμηση περιφράξεων Βασικά χαρακτηριστικά των περιφράξεων Αξιολόγηση ποιότητας περίφραξης σιδηροδρομικής γραμμής : ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚO ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (G.I.S.- ARCMAP) Γενικά στοιχεία Εφαρμογή στο σιδηροδρομικό τμήμα (Πολύσιτος Αλεξανδρούπολη Ορμένιο Σύνορα) Ψηφιοποίηση του τμήματος γραμμής Σήραγγες Δημιουργία βάσης δεδομένων Γέφυρες Δημιουργία βάσης δεδομένων Επιχώματα - ορύγματα Δημιουργία βάσης δεδομένων Τεχνικά έργα αποστράγγισης Δημιουργία βάσης δεδομένων Ηχοπετάσματα Δημιουργία βάσης δεδομένων Ανισόπεδες διαβάσεις Δημιουργία βάσης δεδομένων Περιφράξεις Δημιουργία βάσης δεδομένων Σταθμοί και υπόλοιπα στοιχεία για τα οποία δημιουργήθηκαν βάσεις δεδομένων

5 10. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α : ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ ΕΛΛΑΔΟΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β : ΣΗΡΑΓΓΕΣ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ : ΓΕΦΥΡΕΣ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Δ : ΕΠΙΧΩΜΑΤΑ / ΟΡΥΓΜΑΤΑ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ε : ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ζ : ΗΧΟΠΕΤΑΣΜΑΤΑ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΣΤ : ΑΝΙΣΟΠΕΔΕΣ ΔΙΑΒΑΣΕΙΣ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Η : ΠΕΡΙΦΡΑΞΕΙΣ - ΒΑΣΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

6 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Αντικείμενο της εργασίας και πεδίο εφαρμογής της Η διπλωματική αυτή εργασία είναι μια συμβολή στη δημιουργία ενός ολοκληρωμένου συστήματος αξιολόγησης των τεχνικών έργων στο σιδηρόδρομο. Πιο συγκεκριμένα, έγινε μια ενδεικτική προσπάθεια να δημιουργηθεί μια πρότυπη βάση δεδομένων, με τη χρήση γεωπληροφοριακών συστημάτων, που θα μπορεί να αποτελέσει ένα εργαλείο αξιολόγησης των Τεχνικών Έργων ενός σιδηροδρομικού δικτύου για χρήση του από τον Διαχειριστή της Σιδηροδρομικής Υποδομής Πιο συγκεκριμένα, στα πλαίσια της εργασίας αυτής : Αναλύονται οι βασικές αρχές σχεδιασμού και λειτουργίας των σιδηροδρομικών τεχνικών έργων. Καταγράφονται, για κάθε τεχνικό έργο, οι παράμετροι που καθορίζουν το επίπεδο εξυπηρέτησης (ποιότητα). Αναγνωρίζονται και περιγράφονται τα χαρακτηριστικά που επηρεάζουν τις παραμέτρους ποιότητας. Επιλέγονται από τα παραπάνω χαρακτηριστικά αυτά που έχουν την μεγαλύτερη βαρύτητα για την αξιολόγηση της ποιότητας. Δημιουργείται κατάλληλη βάση δεδομένων για κάθε τεχνικό έργο με τα χαρακτηριστικά που επιλέχθηκαν, με σκοπό μια περαιτέρω αξιολόγηση των έργων αυτών. Γίνεται εφαρμογή των παραπάνω, με τη βοήθεια λογισμικού G.I.S (ArcMap), σε επιλεγμένο σιδηροδρομικό τμήμα (Πολύσιτος Αλεξανδρούπολη - Ορμένιο Σύνορα). Η παρούσα μελέτη μπορεί να αξιοποιηθεί σε ένα σύστημα σύγκρισης σιδηροδρομικών τεχνικών έργων, όπου χρησιμοποιώντας τις παραπάνω βάσεις και την βοήθεια κατάλληλων προγραμμάτων (πχ. ArcMap G.I.S) να αυτοματοποιούνται οι διαδικασίες αξιολόγησης με την εισαγωγή δεδομένων στους υπολογιστές. Στα παραπάνω, μπορεί να προστεθεί και η μετέπειτα δυνατότητα χάραξης μιας πολιτικής συντήρησης και επεμβάσεων πάνω στα τεχνικά έργα ενός δικτύου με σκοπό την αρτιότερη λειτουργία τους. Τα τεχνικά έργα που θα μελετηθούν είναι : Οι σήραγγες Οι γέφυρες 5

7 Τα επιχώματα-ορύγματα Τα τεχνικά έργα επιφανειακής αποχέτευσης και αποστράγγισης υδάτων Τα ηχοπετάσματα Οι ανισόπεδες διαβάσεις Οι περιφράξεις Ως πεδίο εφαρμογής της συγκεκριμένης εργασίας θεωρείται ο υπεραστικός σιδηρόδρομος που διακρίνεται σε σιδηρόδρομο υψηλών ταχυτήτων (ταχύτητα σχεδιασμού V σχεδ 200 km/h, ταχύτητα εκμετάλλευσης V ε 150km/h), και σε σιδηρόδρομο συμβατικών ταχυτήτων (ταχύτητα σχεδιασμού V σχεδ <200 km/h, ταχύτητα εκμετάλλευσης V ε <150km/h). Το συγκεκριμένο σύστημα σιδηροδρομικών μεταφορών καλύπτει τις ανάγκες για μετακινήσεις προσώπων και αγαθών μεγάλων αποστάσεων (άνω των km). Στο σημείο αυτό θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι και στις υπόλοιπες κατηγορίες σιδηροδρομικών συστημάτων (προαστιακός, αστικός, οδοντωτός, καλωδιοκίνητος) τα περισσότερα από τα τεχνικά έργα που εξετάζονται ακολουθούν ανάλογες προδιαγραφές με αυτές του υπεραστικού δικτύου Περιγραφή του προβλήματος και στόχοι της εργασίας. Ο σιδηρόδρομος ως μέσο μεταφοράς ορίζεται από τρεις συνιστώσες: 1. Τη σιδηροδρομική οδό μεταφοράς (σιδηροδρομική υποδομή) που περιλαμβάνει: τη Σιδηροδρομική Γραμμή τα Τεχνικά Έργα και τις Εγκαταστάσεις (γραμμής και λειτουργικές ) 2. Το σιδηροδρομικό τροχαίο υλικό, δηλαδή τα έλκοντα και τα ελκόμενα οχήματα που κινούνται πάνω στις σιδηροτροχιές. 3. Τη σιδηροδρομική εκμετάλλευση, όπου νοείται το σύνολο των δραστηριοτήτων μέσω των οποίων μια σιδηροδρομική επιχείρηση εξασφαλίζει την κυκλοφορία του τροχαίου υλικού που διαθέτει στη σιδηροδρομική υποδομή. Συνεπώς με βάση τα παραπάνω, μπορεί να ειπωθεί ότι το σύνολο των τεχνικών έργων του σιδηροδρόμου που μελετώνται στη συγκεκριμένη εργασία αποτελεί βασική συνιστώσα της σιδηροδρομικής υποδομής. Τα τελευταία χρόνια λόγω της ραγδαίας ανάπτυξης των σιδηροδρομικών μέσων και κυρίως της δημιουργίας σιδηροδρομικών δικτύων υψηλών 6

8 ταχυτήτων απαιτήθηκε και συνεχίζει να απαιτείται ο σχεδιασμός και η κατασκευή πολυάριθμων τεχνικών έργων στο σιδηρόδρομο και η υιοθέτηση ολοκληρωμένων και εξελιγμένων προγραμμάτων ελέγχου και αξιολόγησής τους. Είναι γεγονός ότι σε πολλές περιπτώσεις κατασκευής και συντήρησης τεχνικών σιδηροδρομικών έργων υιοθετούνται οι μέθοδοι και οι τεχνικές προδιαγραφές που χρησιμοποιούνται στα τεχνικά οδικά δίκτυα. Αυτό έχει το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιείται η αποκτούμενη εμπειρία, αλλά ενέχει τον κίνδυνο αυτά να μη εκπληρούν τους στόχους και τις ιδιαιτερότητες του σιδηροδρομικού συστήματος για την λειτουργία του οποίου κατασκευάστηκαν. Και αυτό συμβαίνει γιατί υπάρχουν βασικά χαρακτηριστικά στα οποία διαφέρει ένα σιδηροδρομικό δίκτυο από ένα οδικό (υψηλότερες ταχύτητες, μεγαλύτερα στατικά και δυναμικά φορτία κυκλοφορίας, ένας βαθμός ελευθερίας κίνησης- μη δυνατότητα ελιγμών-, μεγαλύτερο μήκος πέδησης, μεγαλύτερο μήκους τροχαίου υλικού, διαφορετικές απαιτήσεις χάραξης μεγαλύτερες ακτίνες οριζοντιογραφίας και μικρότερες κατά μήκος κλίσεις, διαφορετικό στατικό και κινηματικό περιτύπωμα, διαφορετικό σύστημα έλξης ηλεκτροκίνηση-, διαφορετική οδός μεταφοράς επιδομή με σιδηροτροχιές, έδραση με σκύρα -, μεγαλύτερες αεροδυναμικές αντιστάσεις και διαφορετικές πηγές και επίπεδα θορύβου, μικρότερο εύρος κατάληψης, διαφορετικό σύστημα σηματοδότησης) Για να καλυφθούν οι υψηλές αυτές απαιτήσεις κρίνεται απαραίτητη η χρήση κατάλληλων «διαχειριστικών εργαλείων» καταγραφής, παρακολούθησης, και αξιολόγησης του συνόλου των σιδηροδρομικών τεχνικών έργων ενός δικτύου. Απώτερος σκοπός είναι να προστατευθεί και να αξιοποιηθεί με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, αφενός μεν το τεράστιο αρχικό επενδυτικό κεφάλαιο κατασκευής τους, αφετέρου τα σημαντικά ποσά που δαπανώνται ετησίως για τη συντήρησή τους. Η διπλωματική αυτή εργασία επιχειρεί, να παρουσιάσει μια πρότυπη βάση δεδομένων για κάθε σιδηροδρομικό τεχνικό έργο, με τη χρήση γεωπληροφοριακών συστημάτων, που θα μπορεί να αποτελέσει με περαιτέρω έρευνα ένα εργαλείο αξιολόγησης τους είτε σε ερευνητικό επίπεδο, είτε ως βοήθημα στο Διαχειριστή της Σιδηροδρομικής Υποδομής 1.3. Γενική μεθοδολογία. Για την υλοποίηση της διπλωματικής αυτής εργασίας ακολουθήθηκαν τα στάδια που δίνονται παρακάτω : καθορισμός του αντικειμένου και του πεδίου εφαρμογής της εργασίας καθώς και καθορισμός των θεματικών ενοτήτων της σε συνεργασία με τον επιβλέποντα καθηγητή. 7

9 εκτεταμένη βιβλιογραφική έρευνα με σκοπό την εύρεση στοιχείων σχετικών στο πραγματευόμενο θέμα. Αναζητήθηκαν πληροφορίες σε: παραδοτέα τεύχη σχετικών ερευνητικών προγραμμάτων, σε μελέτες, σε πανεπιστημιακές εργασίες, σε ελληνικά και ξενόγλωσσα επιστημονικά βιβλία, σε άρθρα επιστημονικών περιοδικών, σε δικτυακούς τόπους. ανάλυση και καταγραφή των διαφόρων χαρακτηριστικών των σιδηροδρομικών τεχνικών έργων. καθορισμός των βασικών μεγεθών ποιότητας που θα αποτελέσουν και τα βασικά χαρακτηριστικά της βάσης για τη δημιουργία του συστήματος αξιολόγησης της ποιότητας των Σιδηροδρομικών Τεχνικών Έργων. επιλογή και ανάλυση των βασικών παραμέτρων ποιότητας. συγκέντρωση στοιχείων για σιδηροδρομικό τμήμα γραμμής του ελληνικού δικτύου (Πολύσιτος Ορμένιο Σύνορα), τμήμα που να περιέχει όσο το δυνατό μεγαλύτερο αριθμό και είδος τεχνικών έργων ψηφιοποίηση του τμήματος αυτού δημιουργία πρότυπης βάσης δεδομένων για καθένα από τα τεχνικά έργα του τμήματος αυτού (με τα χαρακτηριστικά που έχουν την μεγαλύτερη βαρύτητα στους παραμέτρους ποιότητας κάθε τεχνικού) 1.4. Χρησιμότητα της διπλωματικής και περαιτέρω έρευνα. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται θέματα που σχετίζονται με την αξιολόγηση της ποιότητας των Σιδηροδρομικών Τεχνικών Έργων. Το όλο εγχείρημα έγινε με σκοπό τη συμβολή της εργασίας αυτής στην προσπάθεια δημιουργίας μίας κοινής μεθόδου αξιολόγησης των σιδηροδρομικών τεχνικών έργων κάθε τύπου. Όπως προαναφέρθηκε, η μέθοδος αξιολόγησης που προτάθηκε, βασίστηκε στον ορισμό καταρχήν και στην αξιολόγηση στη συνέχεια έξι βασικών μεγεθών ποιότητας(αξιοπιστία, άνεση, επιδόσεις, κόστος, ασφάλεια, περιβάλλον). Τα μεγέθη αυτά καλύπτουν όλους τους στόχους που καλείται να εκπληρώσει το σιδηροδρομικό και κάθε σύστημα μεταφορών. Επίσης, μέσα από την εργασία αυτή έγινε μια πρώτη προσπάθεια δημιουργίας μιας τυποποιημένης και απλής βάσης δεδομένων με τα βασικά στοιχεία αξιολόγησης των τεχνικών έργων. Το γεγονός ότι το σύστημα θα μπορεί, με την περαιτέρω έρευνα και μελέτη, να βαθμολογεί και να αξιολογεί κάθε τύπο τεχνικού καθώς και όλης της γραμμής διευκολύνει μια διαδικασία ελέγχου και στη συνέχεια δημιουργίας ενός «πλάνου αποκατάστασής» των με σκοπό την καλύτερη λειτουργία τους. Το σύστημα αυτό μπορεί να βοηθήσει τις αρμόδιες υπηρεσίες να εντοπίσουν σε ποιους τομείς και σε ποιο βαθμό «πάσχει» κάθε τεχνικό 8

10 έργο και έτσι να δημιουργηθεί ένα πλάνο επεμβάσεων που θα οδηγήσει στη μέγιστη δυνατή αξιοποίησή τους. Τέλος η διπλωματική αυτή εργασία μπορεί να αποτελέσει ένα πρώτο βήμα για περαιτέρω μελέτη ενός ολοκληρωμένου συστήματος αξιολόγησης των σιδηροδρομικών τεχνικών έργων, με πιο πολύπλοκα μαθηματικά μοντέλα τα οποία θα επιτρέπουν την εξαγωγή ακριβέστερων αποτελεσμάτων Δομή της εργασίας. Η εργασία δομείται σε δέκα συνολικά κεφάλαια : Στο πρώτο κεφάλαιο (εισαγωγή) περιγράφεται το αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας, το πεδίο εφαρμογής της, η γενική μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για τη σύνταξή της καθώς και η χρησιμότητά της. Στο δεύτερο κεφάλαιο ορίζονται οι σιδηροδρομικές σήραγγες ως τεχνικά έργα, ταξινομούνται σε κατηγορίες, αναφέρονται τα κριτήρια επιλογής του αριθμού των γραμμών κυκλοφορίας και δίδονται οι βασικές αρχές που διέπουν το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη λειτουργία τους σε συνδυασμό με τις απαιτήσεις της Ε.Ε.. Στη συνέχεια δίδεται ο ορισμός και παρουσιάζονται αναλυτικά τα πέντε βασικά μεγέθη ποιότητας των σιδηροδρομικών σηράγγων (ασφάλεια, επιδόσεις, ακουστική άνεση, αξιοπιστία, κόστος συντήρησης). Ακόμη αναλύονται λεπτομερώς οι παράμετροι των πέντε παραπάνω βασικών μεγεθών ποιότητας. Τέλος δίνονται κάποια γενικά συμπεράσματα και περιγράφονται τα στοιχεία εκείνα που θα αποτελέσουν τη βάση δεδομένων για τη περαιτέρω αξιολόγηση του συγκεκριμένου τεχνικού έργου Από το τρίτο έως το όγδοο κεφάλαιο γίνεται παρόμοια ανάλυση για τις σιδηροδρομικές γέφυρες, τα ορύγματα/ επιχώματα, τα τεχνικά έργα επιφανειακής αποστράγγισης υδάτων, τα ηχοπετάσματα, τις ανισόπεδες διαβάσεις και την περίφραξη. Στο ένατο κεφάλαιο δίνονται κάποια γενικά στοιχεία για τα γεωπληροφοριακά συστήματα και περιγράφεται αναλυτικά η εφαρμογή της μελέτης για το συγκεκριμένο τμήμα του σιδηροδρομικού δικτύου που επιλέχτηκε. Στο δέκατο κεφάλαιο διαμορφώνονται τα τελικά συμπεράσματα της διπλωματικής εργασίας. Στο Παράρτημα Α δίνονται γενικά στοιχεία για το Ελληνικό Σιδηροδρομικό δίκτυο, τα τμήματα και οι σιδηροδρομικοί διάδρομοι, όπως αυτοί χρησιμοποιήθηκαν για την κατάταξη των τεχνικών στις βάσεις δεδομένων. 9

11 Στα Παραρτήματα Β-Η, δίνονται αναλυτικά τα πεδία των βάσεων δεδομένων που δημιουργήθηκαν για όλες τις κατηγορίες τεχνικών έργων. 10

12 2. ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΣΗΡΑΓΓΕΣ 2.1. Γενικά στοιχεία σιδηροδρομικών σηράγγων Ορισμός-Σκοπιμότητα σιδηροδρομικών σηράγγων Οι σιδηροδρομικές σήραγγες όπως και οι οδικές είναι μόνιμες κατασκευές γραμμικού χαρακτήρα υπό την επιφάνεια του εδάφους. Αποτελούν τεχνικά έργα ιδιαίτερα υψηλού κόστους, τα οποία καλούνται να καλύψουν ειδικές ανάγκες της χάραξης και συγκεκριμένα : Τη διέλευση της σιδηροδρομικής γραμμής από ορεινές περιοχές Τη διάβαση της γραμμής από περιοχές ευαίσθητες περιβαλλοντικά και στις οποίες δεν υπάρχει δυνατότητα παράκαμψής τους με επιφανειακή χάραξη (π.χ. αστικά κέντρα, περιοχές με πυκνή δόμηση) Τη δίοδο της γραμμής από περιοχές στις οποίες υπάρχει στενότητα χώρου και παράλληλη εμπλοκή με οδικούς άξονες Την προσπέλαση περιοχών που η διέλευσή τους χωρίς σήραγγα θα επέβαλλε την κατασκευή ορυγμάτων μεγάλου ύψους Τα χαρακτηριστικά τους ποικίλουν συναρτήσει του τρόπου διάνοιξης και υποστήριξης (π.χ. ΤΒΜ, ΝΑΤΜ, Cut and Cover, κτλ.), του αριθμού των κλάδων κυκλοφορίας (μονή, δίδυμη, κτλ.), του πλήθους των διερχόμενων σιδηροδρομικών γραμμών ανά κλάδο κυκλοφορίας, κτλ. Οι σιδηροδρομικές σήραγγες απαιτούν ειδικό ηλεκτρομηχανολογικό εξοπλισμό (Η/Μ) και συστήματα ασφαλείας που αυξάνουν σημαντικά το κόστος κατασκευής τους. Συνήθως σχεδιάζονται για ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτές που προβλέπεται να εφαρμοστούν αρχικά έτσι ώστε να είναι δυνατή μια ενδεχόμενη μελλοντική αναβάθμιση του δικτύου (εφαρμογή υψηλότερων ταχυτήτων) Ταξινόμηση σιδηροδρομικών σηράγγων Οι σιδηροδρομικές σήραγγες διακρίνονται (σχήμα 2.1): Ως προς το μήκος τους L σε: Σήραγγες μεγάλου μήκους (L 1000m) Σήραγγες μεσαίου μήκους (500 L<1000m) Σήραγγες μικρού μήκους (L<500m) Το όριο των 1000m λαμβάνεται κυρίως λόγω της μεγάλης αύξησης των αντιστάσεων που παρατηρείται σε σήραγγες μεγαλύτερου μήκους. 11

13 Σχήμα 2.1: Ταξινόμηση σιδηροδρομικών σηράγγων. Ως προς τον αριθμό των κλάδων και των γραμμών κυκλοφορίας σε (σχήμα 2.2): Σήραγγα διπλής γραμμής (μία σήραγγα με 2 τροχιοσειρές) Σήραγγα μονής γραμμής (μια σήραγγα με 1 τροχιοσειρά) Δίδυμη σήραγγα (δύο σήραγγες μονής γραμμής) 12

14 (α) (β) Σχήμα 2.2: α) Σήραγγα διπλής γραμμής β) Δίδυμη σήραγγα Ως προς τη μέθοδο κατασκευής τους σε: Σήραγγες με τη μέθοδο κατασκευής ανοικτού ορύγματος ή εκσκαφής και επανεπίχωσης ( cut and cover ) κατά την οποία η εκσκαφή γίνεται από την επιφάνεια του εδάφους Σήραγγες με τη μέθοδο κλειστής ή υπόγειας διάνοιξης, κατά την οποία το έργο κατασκευάζεται με υπόγεια εκσκαφή χωρίς να διαταραχθεί η επιφάνεια του εδάφους. Ως προς την επένδυση της εσωτερικής διατομής σε: Επενδεδυμένες σήραγγες Μη επενδεδυμένες σήραγγες Βασικά κατασκευαστικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των σιδηροδρομικών σηράγγων. Πριν αναλυθούν οι βασικές αρχές που διέπουν το σχεδιασμό, την κατασκευή, τη λειτουργία και τη συντήρηση των σιδηροδρομικών σηράγγων κρίνεται απαραίτητο να γίνει ειδική αναφορά στα είδη των διατομών και του εξοπλισμού που να συναντώνται στις σιδηροδρομικές σήραγγες. Τα χαρακτηριστικά αυτά καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τις ιδιαιτερότητες που παρουσιάζουν Είδη διατομών σηράγγων Στις μελέτες σιδηροδρομικών και οδικών σηράγγων γίνεται συνήθως αναφορά στη διατομή εκσκαφής και αντιστήριξης, στην ωφέλιμη διατομή και στη διατομή χρήσης. Στο σχήμα 2.3 δίδονται σκαριφήματα διατομής εκσκαφής, ωφέλιμης διατομής, και διατομής χρήσης οδικής σήραγγας ενώ στο σχήμα 2.4 δίδεται σκαρίφημα ωφέλιμης διατομής σιδηροδρομικής σήραγγας. 13

15 Σχήμα 2.3: Διατομές οδικών σηράγγων:α. Διατομή εκσκαφής, β. Ωφέλιμη διατομή, γ. Διατομή χρήσης Η διατομή εκσκαφής και αντιστήριξης (Σχήμα 2.3α) είναι αυτή που διαμορφώνεται σταδιακά κατά την πορεία και μέχρι την ολοκλήρωση της διάνοιξης της σήραγγας. Ως φυσική έννοια συντίθεται από μια γενικά ανώμαλη επιφάνεια σκαμμένου βράχου πάνω στην οποία εφαρμόζονται τα μέσα προσωρινής υποστήριξης και η μόνιμη επένδυση του έργου. Όπου είναι αναγκαίο στη διατομή ενσωματώνεται η μεμβράνη στεγάνωσης του ορύγματος, το δίκτυο παροχέτευσης του εδαφικού νερού και όργανα μέτρησης εδαφικών παραμέτρων. Σε συμβατικό επίπεδο και σε επίπεδο μελέτης του έργου, η περίπλοκη και διαφορετική από θέση σε θέση μορφή της διατομής εκσκαφής και αντιστήριξης περιγράφεται από τη διατομή εφαρμογής, ένα σύστημα δηλαδή γραμμών και σχεδιαστικών απεικονίσεων που οριοθετούν τις ανοχές της κατασκευής και προσδιορίζουν τα μέτρα που κατά τεκμήριο πρέπει να ληφθούν δηλαδή: Τη γραμμή ελάχιστης εκσκαφής που αποτελεί το εσωτερικό όριο όπου επιτρέπεται να επεκτείνεται η μη εξορυγμένη βραχόμαζα. Τη γραμμή μέγιστης ανεκτής υπερεκσκαφής, που αποτελεί το εξώτερικό όριο όπου μπορεί να επεκτείνεται το όρυγμα. Τις διαστάσεις και τη διάταξη των μέτρων προσωρινής αντιστήριξης στην περίμετρο του ορύγματος. Τη γραμμή ελάχιστης σκυροδέτησης που αποτελεί το εσωτερικό όριο όπου επιτρέπεται να επεκτείνονται τα κάθε είδους μέτρα προσωρινής αντιστήριξης, μετά και τη σύγκλιση των παρειών της εκσκαφής προς το εσωτερικό της. Τη γενική διάταξη της εγκατάστασης στεγάνωσης και των ενσωματωμένων οργάνων. 14

16 Το σκυρόδεμα της μόνιμης επένδυσης της σήραγγας και τη διάταξη του οπλισμού του, αν απαιτείται. Ως ωφέλιμη διατομή (Σχήμα 2.4 και 2.3β) ορίζεται η διατομή εξωτερικά από την εσώτατη γραμμή (εσωράχιο) του σκυροδέματος της μόνιμης επένδυσης. Το εσωτερικό της περιλαμβάνει: Τα πληρωτικά στοιχεία, δηλαδή την επίχωση του ανεστραμμένου τόξου πυθμένα (για κλειστή διατομή εκσκαφής / αντιστήριξης), το υπόστρωμα της επιδομής, την έδραση της επιδομής (έρμα, υπόστρωμα έρματος), την εσχάρα γραμμής (στρωτήρες, σιδηροτροχιές), τα πεζοδρόμια, κ.α. Τις βασικές ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις του έργου (αποχέτευση, ηλεκτροδότηση, υδροδότηση, πυρόσβεση, αερισμό, δίαυλους διέλευσης καλωδίων, κ.α.) Σχήμα 2.4 : Ωφέλιμη διατομή σιδηροδρομικής σήραγγας τύπου ανοικτού πυθμένα με εύκαμπτη έδραση. Η διατομή χρήσης (Σχήμα 2.3γ) ορίζεται ως το εμβαδόν που προκύπτει από τη διαφορά του εμβαδού της ωφέλιμης διατομής από το εμβαδόν της επιφάνειας των πληρωτικών στοιχείων. Η διατομή χρήσης διαδραματίζει καθοριστικό ρόλο στην αεροδυναμική επάρκεια της σήραγγας. 15

17 Στον Πίνακα 2.1 δίδονται τα συνηθέστερα γεωμετρικά σχήματα (μορφές) διατομής σιδηροδρομικών σηράγγων, τα είδη φορτίων που παραλαμβάνουν οι διατομές καθώς και η ποιότητα του εδάφους στο οποίο εφαρμόζονται. Πίνακας 2.1 : Συνήθη σχήματα διατομών σιδηροδρομικών σηράγγων Ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις- Εξοπλισμός ασφαλείας Ορισμένα από τα σημαντικότερα συστήματα εγκαταστάσεις στις σιδηροδρομικές σήραγγες είναι τα εξής: Φρέατα εκτόνωσης πιέσεων Φρέατα εξαερισμού-εκκαπνισμού Σύστημα εκκένωσης της σήραγγας 1. Εγκάρσιοι διάδρομοι και σήραγγες διαφυγής 2. Φωτισμός κύριας και βοηθητικής σήραγγας Σύστημα πυροπροστασίας 1. Δίκτυο πυρόσβεσης 2. Πυροσβεστικές φωλιές 3. Σύστημα αυτόματης διακοπής της τροφοδοσίας του δικτύου ρευματοδότησης σε περίπτωση πυρκαγιάς Καταφύγια προσωπικού Εξοπλισμός διαδρομές καλωδίωσης για σηματοδότηση και ηλεκτροκίνηση Εξοπλισμός παρακολούθησης των συνθηκών λειτουργίας της σήραγγας, κ.α. 16

18 Σχεδιασμός και μελέτη σιδηροδρομικών σηράγγων Ο σχεδιασμός και η μελέτη των σιδηροδρομικών σηράγγων καθορίζονται από τους παρακάτω παράγοντες: στοιχεία χάραξης (οριζοντιογραφία, μηκοτομή) μήκος σήραγγας τυπική διατομή στοιχεία τρέχουσας και προβλεπόμενης κυκλοφορίας συρμών στοιχεία κατανάλωσης καυσίμου κατά μήκος του δικτύου για εκτίμηση αναγκών αερισμού γεωλογικά και υδρολογικά δεδομένα της περιοχής και γεωτεχνικά στοιχεία γεωτεχνικά στοιχεία Στοιχεία χάραξης Οι απαιτήσεις χάραξης (οριζοντιογραφία, μηκοτομή) στις σιδηροδρομικές σήραγγες είναι ιδιαίτερα αυξημένες -μικρές κατά μήκος κλίσεις, μεγάλες ακτίνες οριζοντιογραφίας- σε σχέση με τα αντίστοιχα στοιχεία χάραξης στις οδικές σήραγγες. Συγκεκριμένα όσον αφορά στις σιδηροδρομικές σήραγγες στην οριζοντιογραφία προτιμούνται οι ευθυγραμμίες ή όσο το δυνατόν μεγάλες καμπύλες (Rc= m) ενώ στη μηκοτομή είναι προτιμητέα η σχεδόν μηδενική κλίση. Σε περίπτωση που πρέπει να καθιερωθεί η μέγιστη επιτρεπόμενη στο δίκτυο κλίση αυτή πρέπει να μειωθεί κατά 20% λόγω μείωσης μέσα στη σήραγγα του συντελεστή πρόσφυσης Επιλογές επιδομής γραμμής Η σιδηροδρομική οδός μεταφοράς στις σιδηροδρομικές σήραγγες μπορεί να αποτελείται: από εύκαμπτη έδραση (γραμμή με έρμα) από δύσκαμπτη έδραση (γραμμή χωρίς έρμα ή με σταθερή επιδομή) Η εφαρμογή της δύσκαμπτης έδρασης ενδείκνυται στις σήραγγες λόγω του χαμηλότερου ύψους της επιδομής, του μικρού κόστους συντήρησης και του γεγονότος ότι επιτρέπει μικρότερες ακτίνες οριζοντιογραφίας λόγω της μεγαλύτερης εγκάρσιας αντίστασης που εμφανίζει Επιλογή αριθμού γραμμών κυκλοφορίας Σε περίπτωση διπλής σιδηροδρομικής η επιλογή αφορά : στην κατασκευή μιας σήραγγας με δυο γραμμές κυκλοφορίας 17

19 στην κατασκευή δυο σηράγγων με μια γραμμή κυκλοφορίας η κάθε μια (δίδυμη σήραγγα). Βασική παράμετρος που καθορίζει την επιλογή είναι η ασφάλεια και το κόστος. Σε περίπτωση μικρού / μεσαίου μήκους σήραγγας (<1000m) ενδείκνυται η χρήση μιας σήραγγας. Αντίθετα σε περίπτωση μεγάλου μήκους (>1000m) η δίδυμη σήραγγα πλεονεκτεί. Αναλυτικότερα : Η λύση των δυο σηράγγων μονής γραμμής (δίδυμη σήραγγα) συγκεντρώνει, τα περισσότερα πλεονεκτήματα, τόσο από κυκλοφοριακή όσο και από κατασκευαστική σκοπιά, έναντι της λύσης της μιας σήραγγας διπλής γραμμής (με παράλληλη οπωσδήποτε βοηθητική σήραγγα). Αντίθετα είναι δαπανηρότερη λύση. Συνοπτικά πλεονεκτεί στα εξής σημεία: Αποφεύγεται η διασταύρωση αντίθετα κινούμενων συρμών με αποτέλεσμα να μειώνονται τα κύματα των εξωτερικών πιέσεων που μπορούν να δημιουργήσουν προβλήματα στους επιβάτες, στο τροχαίο υλικό και στα εμπορεύματα. Με τις δυο μονές σήραγγες, σε περίπτωση μικτής εκμετάλλευσης του δικτύου, διαχωρίζεται αυτόματα η διέλευση των επιβατικών και των εμπορικών συρμών. Δεν διακόπτεται η λειτουργία του δικτύου όταν λόγω έκτακτης ανάγκης (ατύχημα ή χρονοβόρες εργασίες συντήρησης) δεν μπορεί να κυκλοφορήσει συρμός σε μια από τις δυο γραμμές Σε περίπτωση ατυχήματος σε μια από τις δυο σήραγγες, η εκκένωση της σήραγγας από τους επιβάτες μπορεί να γίνει μέσω της άλλης, με την προϋπόθεση ότι οι δύο σήραγγες επικοινωνούν εγκάρσια μεταξύ τους και σε μικρές σχετικά αποστάσεις. Μικρότερη διατομή σήραγγας σημαίνει λιγότερα κατασκευαστικά προβλήματα και μεγαλύτερη ταχύτητα εκτέλεσης ασχέτως του τρόπου κατασκευής. Η κατασκευή σήραγγας με ΤΒΜ επιβάλλει, στην περίπτωση διδύμων σηράγγων, την υιοθέτηση διατομής κυκλικής μορφής. Το κυκλικό σχήμα περιορίζει, στο ύψος των πεζοδρομίων, το διαθέσιμο πλάτος της διατομής χρήσης με συνέπεια τα απαιτούμενα ελάχιστα πλάτη πεζοδρομίων να οδηγούν αναγκαστικά σε μεγαλύτερο εμβαδόν ωφέλιμης διατομής. Κυκλική κλειστή διατομή σημαίνει καλύτερη λειτουργία τόσο της προσωρινής όσο και της μόνιμης επένδυσης και περιορισμό τυχόν προβλημάτων λόγω διόγκωσης. 18

20 Λιγότερα απρόβλεπτα κατά την κατασκευή και άρα μεγαλύτερη αξιοπιστία στην εκτίμηση του χρόνου περατώσεως του έργου. Μειονεκτεί της μιας σήραγγας με δυο γραμμές κυκλοφορίας στο ότι: Οι αεροδυναμικές αντιστάσεις είναι μεγαλύτερες. Εφ` όσον προβλεφθεί ανά μικρές αποστάσεις, εγκάρσια επικοινωνία των δυο σηράγγων το μειονέκτημα αυτό περιορίζεται. Οι επιπτώσεις στις υπερκείμενες κατασκευές, ειδικά όταν επιβάλλονται διατομές cut and cover, είναι πολύ μεγαλύτερες (μεγάλο εύρος απαλλοτριώσεων). Το κόστος κατασκευής είναι μεγαλύτερο (κατά 30% περίπου) Συνιστώσες γεωτεχνικού σχεδιασμού των σηράγγων Οι κύριες συνιστώσες του γεωτεχνικού σχεδιασμού μιας σήραγγας περιλαμβάνουν: Επιλογή κατάλληλης μεθόδου κατασκευής Πρόβλεψη των μηχανισμών άμεσης και μακροχρόνιας γεωτεχνικής συμπεριφοράς της εκσκαφής Διαστασιολόγηση κατάλληλων μέτρων προσωρινής και μόνιμης υποστήριξης Η διάρθρωση του λογικού διαγράμματος έργου σήραγγας στο Σχήμα 2.5 περιλαμβάνει: Τα κύρια αντικείμενα έρευνας της προκατασκευαστικής φάσης Τις μεθόδους διερεύνησης της γεωτεχνικής συμπεριφοράς στη φάση μελέτης Την παρακολούθηση της γεωτεχνικής συμπεριφοράς της εκσκαφής ως μέρος του γεωτεχνικού σχεδιασμού, ώστε να εφαρμοσθούν οι αναγκαίες τροποποιήσεις, αν οι συνθήκες και η συμπεριφορά παρουσιάσουν αποκλίσεις από τις προβλέψεις. Επομένως, η μελέτη της συμπεριφοράς (ευστάθειας) και των απαιτήσεων υποστήριξης μιας σήραγγας αποτελούν «εν διαρκεί εξέλιξη» αντικείμενα μελέτης, όπως υποδηλώνουν οι αμφιδρομήσεις του λογικού διαγράμματος. 19

21 Σχήμα 2.5: Λογικό διάγραμμα ολοκληρωμένου σχεδιασμού έργου σήραγγας Κατασκευή σηράγγων Όσον αφορά στις μεθόδους κατασκευής σηράγγων δεν παρατηρείται διαφοροποίηση μεταξύ σιδηροδρομικών και οδικών. Οι βασικότερες μέθοδοι κατασκευής σηράγγων είναι: Η μέθοδος ανοικτού ορύγματος (cut & cover), κατά την οποία η εκσκαφή γίνεται από την επιφάνεια του εδάφους Η μέθοδος κλειστής διάνοιξης, κατά την οποία το έργο κατασκευάζεται με υπόγεια εκσκαφή χωρίς να διαταραχθεί η επιφάνεια Μέθοδος ανοικτού ορύγματος Εφαρμόζεται σε εδαφικούς σχηματισμούς, όταν το έργο βρίσκεται σε μικρό βάθος από την επιφάνεια του εδάφους. Η εκσκαφή γίνεται σε όλο της το εύρος από την επιφάνεια του εδάφους μέχρι το βάθος στο οποίο θα εδράζεται το έργο, χωρίς αντιστήριξη των παρειών εκσκαφής (για ακατοίκητες περιοχές) Μέθοδος κλειστής διάνοιξης Εφαρμόζεται σε όλους τους τύπους εδαφών, όταν το απαιτούμενο βάθος είναι σχετικά μεγάλο και σχεδόν πάντοτε, όταν η διάνοιξη πρέπει να γίνει σε βραχώδες υλικό. Διακρίνουμε τους εξής τρόπους κατασκευής: 20

22 A. Συμβατικός τρόπος κατασκευής Η διάνοιξη της εκσκαφής γίνεται αφενός με μηχανικά μέσα σε εδαφικούς σχηματισμούς, σε μαλακό ή αποσαθρωμένο ή έντονα διερρηγμένο βράχο, αφετέρου με εκρηκτικές ύλες, όταν η διάνοιξη με μηχανικά μέσα δεν είναι δυνατή, όπως συμβαίνει σε σκληρό βράχο. B. Κατασκευή της σήραγγας με μηχανές ολομέτωπης διάνοιξης (ΤΒΜ) Οι μηχανές ολομέτωπης διάνοιξης χρησιμοποιούνται για την κατασκευή σηράγγων κυκλικής διατομής. Με τις μηχανές αυτές εκτελούνται ταυτόχρονα η διάνοιξη, η υποστήριξη του μετώπου και των τοιχωμάτων της σήραγγας και η τοποθέτηση της οριστικής υποστήριξης. C. Μέθοδος ΝΑΤΜ (Νέά Αυστριακή Μέθοδος) Η μέθοδος ΝΑΤΜ στηρίζεται στη θεωρία των πλαστικών ζωνών, στην αξιοποίηση πολυετών εμπειριών και στα αποτελέσματα μετρήσεων που πραγματοποιούνται σε όλη τη διάρκεια των εργασιών. Προσφέρεται ιδιαίτερα για σήραγγες μεγάλης διατομής με οξυμένα γεωτεχνικά προβλήματα, ενώ σε περιπτώσεις μεγάλων υπόγειων ανοιγμάτων εφαρμόζεται σχεδόν αποκλειστικά Διαλειτουργικότητα σιδηροδρομικών δικτύων Οι απαιτήσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης για τις σήραγγες. Με τον όρο «Σιδηροδρομική Διαλειτουργικότητα» νοείται η ικανότητα του Διευρωπαϊκού Σιδηροδρομικού Συστήματος να επιτρέπει την ασφαλή και συνεχή κυκλοφορία των συρμών επιτυγχάνοντας τις απαιτούμενες επιδόσεις σε συγκεκριμένες γραμμές. Η ικανότητα αυτή βασίζεται σε ένα σύνολο κανονιστικών, τεχνικών και λειτουργικών προϋποθέσεων που θα πρέπει να τηρούνται. Η οδηγία 96/48/ΕΚ του Συμβουλίου της 23 ης Ιουλίου 1996 καθόρισε τις παραπάνω προϋποθέσεις. Προκειμένου να εφαρμοστεί στο Διευρωπαϊκό Δίκτυο η σιδηροδρομική διαλειτουργικότητα και εξαιτίας της έκτασής της και της πολυπλοκότητάς της χρειάστηκε για λόγους λειτουργικούς το σιδηροδρομικό σύστημα υψηλών ταχυτήτων να αναλυθεί σε υποσυστήματα. Τα υποσυστήματα αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο Παράρτημα ΙΙ της οδηγίας 96/48/ΕΚ και είναι: Η υποδομή Το τροχαίο υλικό Η ενέργεια Ο έλεγχος χειρισμός και η σηματοδότηση 21

23 Η εκμετάλλευση και η διαχείριση της κυκλοφορίας Η συντήρηση Η έκδοση της οδηγίας 96/48 σηματοδότησε την έναρξη της ανάπτυξης τεχνικών προδιαγραφών διαλειτουργικότητας (ΤΠΔ) για κάθε ένα από τα παραπάνω υποσυστήματα οι οποίες αποτελούν και τα ουσιώδη στοιχεία για την επίτευξη της διαλειτουργικότητας. Οι ΤΠΔ έχουν ολοκληρωθεί για όλα τα υποσυστήματα με ημερομηνία ισχύος τους τον Ιανουάριο του 2003 και αφορούν τρεις κατηγορίες γραμμών. Κατηγορία Ι Νέες γραμμές οι οποίες κατασκευάζονται ειδικά για υψηλές ταχύτητες και εξοπλίζονται κατάλληλα ώστε να μπορούν να αναπτυχθούν σ αυτές ταχύτητες μεγαλύτερες ή ίσες των 250 km/h. Κατηγορία ΙΙ Υφιστάμενες γραμμές οι οποίες αναβαθμίζονται ειδικά για υψηλές ταχύτητες και εξοπλίζονται κατάλληλα ώστε να μπορούν να αναπτυχθούν σ αυτές ταχύτητες της τάξης των 200 km/h. Κατηγορία ΙΙΙ Γραμμές οι οποίες αναβαθμίζονται ειδικά για υψηλές ταχύτητες με προδιαγραφές όμως ειδικές λόγω περιορισμών / καταναγκασμών που επιβάλλονται από τη δύσκολη τοπογραφία του εδάφους ή από την αναγκαστική διέλευση μέσω αστικού ιστού με αποτέλεσμα η ταχύτητα να προσαρμόζεται ανάλογα με την περίπτωση. Οι ΤΠΔ που συντάχθηκαν για κάθε ένα από τα υποσυστήματα στα οποία διαχωρίστηκε το Σιδηροδρομικό Διευρωπαϊκό Σύστημα Υψηλών Ταχυτήτων έχουν εφαρμογή σε κάθε ένα από τα Κράτη Μέλη της Ευρωπαϊκής Κοινότητας. Συγκεκριμένα οφείλουν να εφαρμοσθούν από τον Ιανουάριο του 2003 σε κάθε χώρα και στα τμήματα του δικτύου της που με την απόφαση 1692/96/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου της 23 ης Ιουλίου 1996 έχουν χαρακτηρισθεί ως «τμήματα ανήκοντα στους Διευρωπαϊκούς Σιδηροδρομικούς Διαδρόμους Υψηλών Ταχυτήτων». Οι σήραγγες ανήκουν στο Υποσύστημα Υποδομή. Το εν λόγω υποσύστημα περιλαμβάνει: Τη συνήθη σιδηροδρομική επιδομή (σιδηροτροχιές, σύνδεσμοι, στρωτήρες, έρμα) που εξασφαλίζει την κίνηση των συρμών. 22

24 Τις συσκευές γραμμής (αλλαγές, διασταυρώσεις, διαβάσεις) που υλοποιούν τους σχηματισμούς γραμμής (διακλαδώσεις, διασταυρώσεις, διασταυρώσεις - αλλαγές). Τις γραμμές αναμονής, απόθεσης οχημάτων και τις γραμμές ελιγμών. Τα τεχνικά έργα που υποστηρίζουν ή προστατεύουν τη γραμμή. Τις πλευρικές με τη γραμμή κατασκευές και τεχνικά έργα που μπορούν να επηρεάσουν τη σιδηροδρομική διαλειτουργικότητα. Τις αποβάθρες επιβατών και άλλες υποδομές των σταθμών που μπορούν να επηρεάσουν τη σιδηροδρομική διαλειτουργικότητα. Τα έργα και τις διαμορφώσεις της σιδηροδρομικής υποδομής που είναι απαραίτητα για να διαφυλάξουν το περιβάλλον. Τα έργα και τις διαμορφώσεις της σιδηροδρομικής υποδομής που είναι απαραίτητα για να προστατεύσουν τους επιβάτες σε περίπτωση δυσλειτουργίας του συστήματος. Κάθε υποσύστημα πρέπει να ικανοποιεί τις παρακάτω απαιτήσεις : Ασφάλεια Αξιοπιστία Υγεία των επιβατών και του προσωπικού Προστασία του περιβάλλοντος Τεχνική συμβατότητα Όσον αφορά τις τεχνικές προδιαγραφές Διαλειτουργικότητας που σχετίζονται με την κατασκευή και τη λειτουργία των σιδηροδρομικών σηράγγων αυτές επικεντρώνονται κυρίως στη μέγιστη επιτρεπόμενη μεταβολή πίεσης (ΔPmax) που αναπτύσσεται μέσα στις σήραγγες. Στα πλαίσια αυτά επιβάλλονται τα εξής: Μέγιστη μεταβολή πίεσης που αναπτύσσεται μέσα στις σήραγγες Τα υπόγεια τμήματα γραμμής και τα τμήματα που κατασκευάζονται με τη μέθοδο cut and cover πρέπει να σχεδιάζονται με τρόπο που η μέγιστη μεταβολή (ΔPmax) πίεσης κατά μήκος ενός διαλειτουργικού συρμού (συμβατού με τις ΤΠΔ υψηλών Ταχυτήτων του υποσυστήματος «Τροχαίου Υλικού» να μην ξεπερνά τα 1000 Pascals κατά τη διάρκεια της διάσχισης της σήραγγας και για τη μέγιστη ταχύτητα που επιτρέπει το συγκεκριμένο τεχνικό έργο (Σχέση 2.1). ΔPmax = 1000 Pascals (Σχέση 2.1) 23

25 Γραμμές κατηγορίας Ι Η διατομή χρήσης της σήραγγας πρέπει να είναι τόση ώστε να επαρκεί για την παραπάνω τιμή της πίεσης λαμβάνοντας υπόψη όλα τα σενάρια κυκλοφορίας και τη μέγιστη προβλεπόμενη ταχύτητα διέλευσης. Γραμμές κατηγορίας ΙΙ και ΙΙΙ Ισχύει ότι και για την κατηγορία Ι. Εάν η διατομή της σήραγγας δεν μπορεί να μεταβληθεί τότε πρέπει να επιβληθεί μείωση της ταχύτητας. Στους υπόγειους σταθμούς όπου μπορούν να παρουσιαστούν από την απότομη μεταβολή της πίεσης φαινόμενα «εμβόλου» απαιτείται ειδική μελέτη Αξιολόγηση σιδηροδρομικών σηράγγων Ορισμός των βασικών μεγεθών ποιότητας Βασικός στόχος κάθε σιδηροδρομικής σήραγγας είναι να επιτρέπει στους συρμούς να κυκλοφορούν στην προβλεπόμενη ταχύτητα υπό συνθήκες ασφαλείας και «άνεσης» των επιβατών και των εμπορευμάτων. Η δυνατότητα αυτή πρέπει να εξασφαλίζεται με ένα κόστος συντήρησης που κυμαίνεται σε αποδεκτά επίπεδα. Με τα δεδομένα αυτά, η ποιότητα μιας σιδηροδρομικής σήραγγας καθορίζεται από την ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση πέντε βασικών μεγεθών : I. Της ασφάλειας που παρέχει, II. Των επιδόσεων που επιτρέπει, III. Της ακουστικής άνεσης που εξασφαλίζει, IV. Της αξιοπιστίας της τεχνολογίας που εφαρμόζεται για την υλοποίηση της (τεχνολογία «αιχμής»), και V. Του κόστους συντήρησης. Τα μεγέθη ΙΙ και V μπορούν να θεωρηθούν σαν ποσοτικά ενώ τα μεγέθη I, III, και IV σαν ποιοτικά Ασφάλεια Παρόλο που ο σιδηρόδρομος είναι στατιστικά ασφαλές μέσο μεταφοράς (το πιο ασφαλές μέσο μετά το αεροπλάνο θεωρώντας το ίδιο μεταφορικό έργο για όλα τα μέσα μεταφοράς), ατυχήματα μπορούν να συμβούν και μάλιστα πολύ σοβαρά. Τα ατυχήματα αυτά εμφανίζονται λιγότερο συχνά σε σήραγγες. Βασική παράμετρος που επιδρά στην ασφάλεια των σιδηροδρομικών σηράγγων είναι ο αριθμός των κλάδων και των γραμμών κυκλοφορίας. 24

26 Στον Πίνακα 2.2 που ακολουθεί δίδονται οι σχετικές τιμές επικινδυνότητας (relative risk value) για συγκεκριμένα «συστήματα» σηράγγων (σήραγγα διπλής γραμμής, σήραγγα διπλής γραμμής με βοηθητική σήραγγα προσωπικού, δίδυμη σήραγγα (δυο σήραγγες μονής γραμμής), δίδυμη σήραγγα με βοηθητική σήραγγα προσωπικού και τρεις σήραγγες μονής γραμμής) σε σχέση με την τιμή επικινδυνότητας για σήραγγα διπλής γραμμής. Είναι σαφές ότι οι τρεις σήραγγες μονής γραμμής και η δίδυμη σήραγγα με βοηθητική σήραγγα προσωπικού παρουσιάζουν μικρότερη πιθανότητα κινδύνου, αλλά αποτελούν σημαντικά δαπανηρότερες λύσεις. Η ασφάλεια που παρέχει μια σιδηροδρομική σήραγγα αξιολογείται σαν μέγεθος ποιότητας από τον αριθμό και το μέγεθος ορισμένων κατηγοριών περιστατικών που : Είτε έλαβαν χώρα σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο (π.χ. ένα έτος) και είχαν επιπτώσεις κατά κύριο λόγο στους χρήστες (επιβάτες, προσωπικό του σιδηροδρομικού οργανισμού) και κατά δεύτερο λόγο στη γραμμή, στο τροχαίο υλικό και γενικότερα στο περιβάλλον. Είτε, με βάση την υφιστάμενη κατάσταση της σήραγγας, εκτιμάται ότι υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να συμβούν στο άμεσο μέλλον. Πίνακας 2.2 : Σχετική τιμή επικινδυνότητας για διάφορα «συστήματα» σηράγγων σε σύγκριση με την επικινδυνότητα μιας σήραγγας διπλής γραμμής χωρίς βοηθητική σήραγγα προσωπικού. 25

27 Στα περιστατικά αυτά περιλαμβάνονται μόνον όσα οφείλονται : στην κακή συντήρηση της γραμμής (σφάλματα γραμμής) και στον κακό σχεδιασμό της (μη συμβατά γεωμετρικά στοιχεία χάραξης, κακή επιλογή υλικών επιδομής κ.α.) σε κατασκευαστικές αστοχίες του φορέα της σήραγγας σε κακό σχεδιασμό του συστήματος απορροής των ομβρίων σε αστοχίες των εγκαταστάσεων και του εξοπλισμού της σήραγγας οφειλόμενη σε κακή συντήρηση σε ελλείψεις / κακές επιλογές των παραπάνω εγκαταστάσεων και εξοπλισμού Αποκλείονται τα περιστατικά τα οποία κατά τη στιγμή που έγιναν, παρατηρήθηκε παραβίαση των κανονισμών από το προσωπικό της αμαξοστοιχίας ή το προσωπικό της ρύθμισης της κυκλοφορίας. Εξαιρούνται προφανώς και τα περιστατικά που οφείλονται στον ανθρώπινο παράγοντα ή σε αίτια εξωτερικά του συστήματος. Τα πλέον συνήθη από τα περιστατικά αυτά είναι : A. Ο εκτροχιασμός οχημάτων Με τον όρο «εκτροχιασμός» εννοούμε την οριστική απώλεια επαφής της επιφάνειας κύλισης ενός τουλάχιστον τροχού του οχήματος με την επιφάνεια κύλισης της κεφαλής της σιδηροτροχιάς. Ο εκτροχιασμός ενός σιδηροδρομικού οχήματος μπορεί να συμβεί λόγω : 1. Εγκάρσιας μετατόπισης της γραμμής, 2. Ανατροπής του οχήματος, 3. Αναρρίχησης των τροχών επί της σιδηροτροχιάς και υπερπήδηση της σιδηροτροχιάς Και στις τρεις περιπτώσεις οι συνέπειες μπορεί να είναι οδυνηρές, τόσο για τους επιβάτες όσο και για το τροχαίο υλικό. Τα αίτια του εκτροχιασμού μπορεί να είναι «ενδογενή» (μεγάλες ασκούμενες δυνάμεις, υπερβολική ταχύτητα, κακή κατάσταση και σχεδιασμός του τροχαίου υλικού, γεωμετρικά σφάλματα γραμμής, προβληματική χάραξη, κακή κατάσταση επιδομής), ή «εξωγενή» (λάθος ρύθμιση αλλαγών, φυσικά φαινόμενα). Τα αίτια που μπορούν να προκαλέσουν εκτροχιασμό και που χρεώνονται στην ποιότητα των σηράγγων είναι η κακή κατάσταση της επιδομής της γραμμής και τα σφάλματα γραμμής. 26

28 B. Συγκρούσεις συρμών Οι συγκρούσεις αυτές μπορεί να οφείλονται σε διάφορα αίτια. Στα αίτια που αφορούν την ποιότητα της σιδηροδρομικής σήραγγας περιλαμβάνοντα μόνον οι δυσλειτουργίες των εγκαταστάσεων σηματοδότησης και των τηλεπικοινωνιών. C. Σύγκρουση αμαξοστοιχίας με σταθερό εμπόδιο επί της γραμμής Η σύγκρουση της αμαξοστοιχίας με σταθερό εμπόδιο επί της γραμμής (π.χ. κομμάτια που κατέπεσαν από την εσωτερική επένδυση της σήραγγας) περιλαμβάνεται στα περιστατικά που «χρεώνονται» στην ποιότητα της σιδηροδρομικής σήραγγας καθ όσον μπορούσαν να αποφευχθούν εάν είχαν γίνει οι κατάλληλες εργασίες συντήρησης. D. Εκδήλωση φωτιάς Φωτιά μπορεί να εκδηλωθεί είτε στα ελκόμενα οχήματα, είτε στη μηχανή έλξης, είτε μέσα στη σήραγγα (στον Η/Μ εξοπλισμό της) Στην ποιότητα της σήραγγας χρεώνονται όσα περιστατικά πυρκαγιάς οφείλονται σε κακή συντήρηση / επιλογή του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων της σήραγγας. Στον Πίνακα 2.3 δίδονται συγκεντρωτικά τα περιστατικά που μπορούν να συμβούν μέσα σε μια σήραγγα και τα αίτια που μπορούν να τα προκαλέσουν. Η καταχώρηση αφορά αποκλειστικά τα περιστατικά και τα αίτια που «χρεώνονται» στην ποιότητα της σήραγγας. Η ασφάλεια μιας σιδηροδρομικής σήραγγας συνδέεται άμεσα με την ταχύτητα διέλευσης που επιτρέπεται. Συγκεκριμένα, όσο οι ταχύτητες είναι μεγαλύτερες τόσο το επίπεδο συντήρησης της γραμμής πρέπει να είναι υψηλότερο (π.χ. μικρότερες ανοχές στα σφάλματα γραμμής), αλλά παράλληλα τόσο και τα μέτρα ασφαλείας πρέπει να είναι ευρύτερα λόγω σημαντικότερων επιπτώσεων σε μία ενδεχόμενη σύγκρουση ή εκτροχιασμό. 27

29 Πίνακας 2.3 : Περιστατικά που μπορούν να συμβούν μέσα σε μια σήραγγα και τα αίτια που μπορούν να τα προκαλέσουν. Περιστατικό Αίτια Εκτροχιασμός Συγκρούσεις αμαξοστοιχιών Συγκρούσεις αμαξοστοιχιών με εμπόδια επί της γραμμής Πυρκαγιά o Θραύση σιδηροτροχιών o Σφάλματα γραμμής (π.χ. στρεβλότητα) o Μη επαρκής εγκάρσια αντίσταση γραμμής o Τρομοκρατική ενέργεια o Λανθασμένη ένδειξη φωτοσήματος o Λανθασμένη συνεννόηση κατά τη ραδιοεπικοινωνία o Ανυπακοή στη σηματοδότηση o καταπτώσεις βράχων ή τμημάτων εσωτερικής επένδυσης o Τρομοκρατική ενέργεια Τρομοκρατική ενέργεια Τυχαίο γεγονός Το σύνολο των απαιτούμενων μέτρων ασφαλείας συνοψίζεται σ ένα πλάνο ασφαλείας (emergency plan). Το πλάνο αυτό συντίθεται από δυο βασικά ομάδες: A. Τα προφυλακτικά μέτρα που αναφέρονται στο σύνολο των κατασκευαστικών και οργανωτικών απαιτήσεων για την αποτροπή μιας επικίνδυνης κατάστασης. B. Τα μέτρα διάσωσης που αφορούν τις απαραίτητες ενέργειες στην περίπτωση ενός περιστατικού (φωτιά, ατύχημα) για τον περιορισμό της έκτασής του. Α. Προφυλακτικά μέτρα Τα προφυλακτικά μέτρα αναφέρονται σε κατασκευαστικές επιλογές για τη σήραγγα (μονή ή δίδυμη σήραγγα, στοές διαφυγής κλπ.), τις ηλεκτρομηχανολογικές εγκαταστάσεις και εξοπλισμούς, τις απαραίτητες διαμορφώσεις των στομίων, τις οδούς πρόσβασης, τη φύλαξη της γραμμής καθώς και την εκπαίδευση και συνεχή ετοιμότητα του προσωπικού σε διάφορα επίπεδα (κέντρο ελέγχου, μηχανοδηγών, συντήρησης). Ως πλέον απαραίτητα μέτρα θεωρούνται: 28

30 1. Οι στοές διαφυγής Σύμφωνα με τη διεθνή πρακτική προτείνεται : A. Ελάχιστη διατομή 2,25 Χ 2,25 m B. Μέγιστη κατά μήκος κλίση 10% C. Μήκος μεγαλύτερο των 300 m D. Βατές από οδικό όχημα E. Απόσταση μεταξύ δυο διαδοχικών στοών (~1000 m) Η έξοδος των στοών εξασφαλίζεται με ειδική «θύρα πανικού» ανοιγόμενη εσωτερικά, και με ειδική κλειδαριά για το προσωπικό επιτήρησης της σήραγγας απ έξω. 2. Οι ελεύθεροι χώροι διάσωσης Προβλέπονται εκατέρωθεν των γραμμών κυκλοφορίας χώρος επιθυμητού πλάτους 1,20 m και ύψους 2,20 m με επίπεδη και άνευ εμποδίων επιφάνεια όδευσης για προσωπικό και επιβάτες. Σε μονή γραμμή ο χώρος διάσωσης διαμορφώνεται από την πλευρά των καναλιών καλωδίων. Τυχόν εγκαταστάσεις π.χ. ερμάρια σηματοδότησης στο χώρο διάσωσης, δεν πρέπει να υπερβαίνουν σε διαστάσεις τα 2,0 Χ 0,3 m. Κατά μήκος των χώρων διάσωσης και σε ύψος περίπου 1,0 m τοποθετείται χειρολισθήρας για την καθοδήγηση των επιβατών σε περίπτωση κακής ορατότητας προς τις στοές διαφυγής. 3. Ο φωτισμός ασφαλείας 4. Η σήμανση 5. Η πυρόσβεση Σε κάθε στόμιο της σήραγγας και των στοών διαφυγής, και σε απόσταση 300 m πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα λήψης ύδατος τουλάχιστον 96 m³ (δεξαμενή, δίκτυο ύδρευσης κλπ.). Για το σκοπό αυτό θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν οι τοπικές συνθήκες (αποχέτευση σήραγγας, κλίση εδάφους κλπ.) για την συγκέντρωση νερού. Οι συνθήκες πυρόσβεσης βελτιώνονται κατά πολύ με την εγκατάσταση μόνιμης παροχής στα στόμια και στις εξόδους διαφυγής και ακόμη περισσότερο με την εγκατάσταση μέσα στη σήραγγα μεμονωμένου δικτύου πυρόσβεσης με σημεία λήψης σε τακτά διαστήματα των 150 m. 6. Τα τηλέφωνα ανάγκης Απαιτούνται τηλέφωνα για την επικοινωνία προσωπικού και επιβατών με την κεντρική υπηρεσία ελέγχου. Θα πρέπει να τοποθετούνται: A. Στα στόμια. B. Στη σήραγγα πλησίον των στοών διαφυγής. C. Στις στοές, κοντά στις εξόδους. 29

31 7. Ηλεκτρική τροφοδοσία Σε μεγάλες και πολύ μεγάλες σήραγγες (μήκους πάνω από 15 km) τοποθετούνται και στις δυο πλευρές κατάλληλοι ρευματολήπτες σε απόσταση περίπου 125 m για την παροχή ενέργειας. Αυτό είναι χρήσιμο για τη λειτουργία σωστικών λέμβων, τον φωτισμό της θέσεως του δυστυχήματος κλπ., σε αντίθεση με τις φορητές συσκευές ρεύματος με τα καυσαέρια τους, το μεγάλο βάρος κλπ. Η επιθυμητή παροχή δυο διπλανών ρευματοληπτών είναι 8 KW. 8. Χώροι διάσωσης Στα στόμια καθώς και στις εξόδους των στοών διαφυγής δημιουργούνται χώροι διάσωσης με στερεή υποδομή (σκυρόδεμα) για τις ανάγκες των ομάδων διάσωσης. Η επιθυμητή επιφάνεια κυρίως στα στόμια είναι 1500 m², αναλόγως των συνθηκών, με κατάλληλο φωτισμό και κέντρο επικοινωνίας (τηλέφωνο φαξ κλπ.). Οι χώροι διάσωσης θα πρέπει να εξασφαλίζονται με κατάλληλα κιγκλιδώματα από τυχόν ανεπιθύμητες καταλήψεις ή χρήσεις. 9. Οδοί πρόσβασης Κατασκευάζονται δυο οδοί πρόσβασης μια προς τον και μια από το χώρο διάσωσης αλλιώς, κατασκευάζεται μια μόνο οδός πρόσβασης με πλάτος περίπου 3m και δυνατότητα διασταυρώσεως οχημάτων, με στερεή υποδομή που δεν επηρεάζεται από τις καιρικές συνθήκες. 10. Μεταφορικά μέσα Προς διευκόλυνση των ομάδων διάσωσης συνίσταται τόσο στα στόμια όσο και στις εξόδους διαφυγής να υπάρχουν τροχοφόρα μέσα που θα διευκολύνουν τη μεταφορά τραυματιών, βαρέων συσκευών για τις ομάδες διάσωσης κλπ. 11. Ηλεκτρομηχανολογικά συστήματα λειτουργίας / προστασίας Ανάλογα με τον τύπο των συρμών που διέρχονται μέσα από τη σήραγγα (ηλεκτροκίνητοι συρμοί, ντηζελοκίνητοι συρμοί, εμπορικά τραίνα κλπ.) είναι απαραίτητα πρόσθετα συστήματα για τον έλεγχο της λειτουργίας του εξοπλισμού της σήραγγας με ταυτόχρονη υποβοήθηση των αναγκών έκτακτης ανάγκης (π.χ. πυρκαγιά). Αναφέρονται συνοπτικά: Ο έλεγχος της ποιότητας των ρύπων μέσω συστήματος αξονικών ανεμιστήρων. Η υποβοήθηση απαγωγής του καπνού μέσω του συστήματος των ανεμιστήρων και των στοών διάσωσης. 30

32 Η έγκαιρη ανίχνευση φωτιάς που μπορεί να προκληθεί σ όλο το μήκος της σήραγγας. Άλλα μέτρα που εντάσσονται σ ένα αυτόματο σύστημα λειτουργίας και επιτήρησης της σήραγγας με καταγραφή δεδομένων, διασύνδεση με το κέντρο ελέγχου κλπ. 12. Μέτρα προστασίας επί της επιδομής της γραμμής Ένα μέτρο προφύλαξης της σήραγγας από έκτακτα ανεπιθύμητα περιστατικά είναι ο έλεγχος (και ενδεχομένως ο αποκλεισμός στη συνέχεια της εισόδου σε αυτή) των συρμών σε μια ικανή απόσταση από την σήραγγα μέσω ειδικών συσκευών που τοποθετούνται στη γραμμή. Ενδεικτικά αναφέρονται : Οι συσκευές ανίχνευσης της θερμοκρασίας των αξόνων των τροχών ή των εδράνων των τροχών. Η υψηλή θερμοκρασία στα όργανα αυτά υποδηλώνει αυξημένο άμεσο κίνδυνο για εκδήλωση πυρκαγιάς ή για εκτροχιασμό του συρμού. Οι αντιτροχιές που τοποθετούνται στα στόμια των σηράγγων ιδίως στη μεταβατική ζώνη σκυρογραμμής και σταθερής επιδομής (όταν σήραγγα και ανοικτή γραμμή έχουν διαφορετικά συστήματα έδρασης ). 13. Μέτρα προληπτικά / λειτουργίας Αφορούν αφ ενός τη μεταφορά επικίνδυνων ουσιών (κυρίως όταν η γραμμή διαθέτει ένα μεγάλο αριθμό σηράγγων ικανού μήκους) και αφ ετέρου την εκπαίδευση του προσωπικού (μηχανοδηγού, σταθμαρχών κλπ.) για την αντιμετώπιση έκτακτων αναγκών στις σήραγγες και την πληροφόρηση των επιβατών (επικοινωνία θαλάμου οδήγησης οχημάτων επιβατών). Β. Μέτρα διάσωσης Αναφέρονται στο σύνολο εκείνο των μέτρων που περιγράφονται στο πλάνο εξωτερικής συνδυασμένης βοήθειας από : Την πυροσβεστική υπηρεσία. Τις ομάδες διάσωσης. Την αστυνομία Επιθυμητές επιδόσεις Με τον όρο επιθυμητές επιδόσεις εννοούμε την επιθυμητή ταχύτητα διέλευσης μιας σιδηροδρομικής σήραγγας. Η έννοια της ταχύτητας στη σιδηροδρομική (όπως και στην οδοποιία), ορίζεται με διαφορετικούς 31

33 τρόπους ανάλογα με την τεχνική ή λειτουργική σκοπιμότητα που εκφράζει. Έτσι διακρίνουμε : Την ταχύτητα εκμετάλλευσης (Vε) : Ορίζεται σαν το πηλίκο του μήκους μιας σιδηροδρομικής διαδρομής (π.χ. μεταξύ δύο τερματικών σταθμών) προς το χρόνο στον οποίο αυτή διανύεται συμπεριλαμβανομένου του χρόνου ενδιάμεσων σταθμεύσεων και καθυστερήσεων (λόγω διασταυρώσεων, φόρτου κυκλοφορίας, σηματοδότησης). Η ταχύτητα εκμετάλλευσης αναφέρεται πάντοτε σε ένα συγκεκριμένο τύπο συρμού. Την ταχύτητα πορείας (Vπ) : Ορίζεται σαν το πηλίκο του μήκους διάνυσης ενός διαστήματος (τμήματος) γραμμής που ορίζεται μεταξύ δύο στάσεων, προς το χρόνο διάνυσης υπό ομαλές συνθήκες κυκλοφορίας (χωρίς απρόβλεπτες καθυστερήσεις). Η ταχύτητα πορείας αναφέρεται πάντοτε σε ένα συγκεκριμένο τύπο συρμού. Στην περίπτωση που αφορά περισσότερα του ενός διαστήματα γραμμής, χαρακτηρίζεται σαν μέση ταχύτητα πορείας (Vπμ). Την ταχύτητα διέλευσης (Vδ) : Ορίζεται σαν η σταθερή ταχύτητα με την οποία ένας συρμός διέρχεται από ένα συγκεκριμένο μικρού μήκους, τμήμα γραμμής (π.χ. διέλευση από μια σήραγγα, από σχηματισμό γραμμής (αλλαγές), διέλευση από περιοχή σταθμών, διέλευση ενός καμπύλου οριζοντιογραφικά τμήματος κτλ.).\ Τη στιγμιαία ταχύτητα (Vt) : Ορίζεται σαν η ταχύτητα διέλευσης από ένα συγκεκριμένο χιλιομετρικό σημείο μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή. Μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα γραμμής (Vmaxγ) : Ορίζεται σαν η μέγιστη ταχύτητα που μπορεί να αναπτυχθεί σε ένα τμήμα γραμμής. Η ταχύτητα αυτή καθορίζεται από την υπηρεσία γραμμής λαμβάνοντας υπόψη την κατάσταση της σιδηροδρομικής υποδομής (στοιχεία χάραξης, γραμμή, τεχνικά έργα, εγκαταστάσεις). Μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα τροχαίου υλικού (Vmaxτρ) : Ορίζεται σαν η μέγιστη θεωρητική ταχύτητα που μπορεί να αναπτύξει ένας συρμός συγκεκριμένης σύνθεσης και ελκτικής μονάδας λαμβάνοντας υπόψη το σύστημα έλξης (ντηζελοκίνηση ή ηλεκτροκίνηση), το ελκόμενο βάρος και τα γεωμετρικά στοιχεία της μηκοτομής της χάραξης. Ταχύτητα μελέτης ή σχεδιασμού (Vσχ) : Ορίζεται σαν η ταχύτητα με την οποία μελετήθηκε η χάραξη της γραμμής και διαστασιολογήθηκε και κατασκευάσθηκε η σιδηροδρομική υποδομή (επιδομή, υποδομή, τεχνικά έργα, εγκαταστάσεις). Εκφράζει ουσιαστικά την μέγιστη ταχύτητα με την οποία ένα συρμός μπορεί 32

34 να κυκλοφορήσει σε μία συγκεκριμένη σιδηροδρομική υποδομή με ασφάλεια και άνεση. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονιστεί ότι σε ένα σιδηροδρομικό διάδρομο η ταχύτητα σχεδιασμού πρέπει να είναι η ίδια σε όλα, εάν είναι δυνατόν, τα επιμέρους τμήματα (διαστήματα) γραμμής. Από τις παραπάνω έννοιες ταχυτήτων που ορίστηκαν, αυτές που συνδέονται άμεσα με την ποιότητα της σιδηροδρομικής σήραγγας είναι η ταχύτητα σχεδιασμού και η ταχύτητα διέλευσης (Σχέση 2.2). Γενικά ισχύουν οι ανισότητες : Vδ Vσχ (Σχέση 2.2) Η ποιότητα της σιδηροδρομικής υποδομής όσον αφορά το μέγεθος ταχύτητα είναι εξασφαλισμένη όταν : Η Vδ στα επιμέρους τμήματα γραμμής ταυτίζεται με την ταχύτητα σχεδιασμού Vσχ που αντιστοιχεί όμως σε ένα συγκεκριμένο σύστημα έλξης (π.χ. εάν η ταχύτητα σχεδιασμού μιας σιδηροδρομικής υποδομής θεωρώντας ηλεκτροκίνηση είναι 250 km/h, με ντηζελοκίνηση (π.χ. συρμοί Intercity ΟΣΕ) περιορίζεται στα km/h) Ακουστική άνεση Κατά την κίνηση συρμού σε σήραγγα εμφανίζονται διάφορα αεροδυναμικά φαινόμενα τα οποία και προκαλούν όχληση στους επιβάτες διαταράσσοντας την ακουστική τους άνεση. Η ηχητική όχληση είναι ανάλογη με την ακουστική ενέργεια που δέχεται το ακουστικό αισθητήριο του ανθρώπου. Η ακουστική ενέργεια είναι συνάρτηση της στάθμης του θορύβου LP και της διάρκειας έκθεσης στο θόρυβο. Για την εκτίμηση της στάθμης του θορύβου χρησιμοποιείται συνήθως σαν δείκτης η ισοδύναμη στάθμη θορύβου που μετράται συνήθως σε db(a). Ο ορισμός της Ακουστικής Άνεσης οφείλει να λάβει χώρα σε δυο διακριτά επίπεδα: σε επίπεδο χρήστη, οπότε στην περίπτωση αυτή, η ακουστική άνεση ορίζεται ως το επίπεδο ηχητικής όχλησης που αντιλαμβάνονται οι επιβάτες σε επίπεδο περιβάλλοντος, οπότε στη δεύτερη αυτή περίπτωση, η Ακουστική Άνεση ορίζεται ως το επίπεδο ηχητικής όχλησης σε απόσταση από τη σιδηροδρομική σήραγγα. Υπάρχουν πολλοί μηχανισμοί που προκαλούν ηχητική όχληση αλλά οι κύριοι κατά τη διέλευση ενός συρμού από μια σιδηροδρομική σήραγγα είναι: 33

35 η διέγερση της κατασκευής λόγω ταλαντώσεων από τα φορτία κυκλοφορίας η απότομη εναλλαγή πιέσεων που γίνεται αισθητή από το ανθρώπινο αισθητήριο της ακοής κατά την είσοδο και έξοδο από σήραγγες. Στην έξοδο της σήραγγας, το μεγαλύτερο ποσοστό του κύματος πίεσης που δημιουργείται από τη διέλευση των συρμών, ανακλάται προκαλώντας διακύμανση των πιέσεων εντός της σήραγγας και ενόχληση στους επιβάτες ενώ κάποιο ποσοστό του κύματος συμπίεσης εκπέμπεται εκτός της σήραγγας προκαλώντας κύμα μικροπιέσεων (micropressure wave). Επιπλέον κατά την είσοδο του συρμού στη σήραγγα εκπέμπονται κρουστικά κύματα από το στόμιο προς το εξωτερικό περιβάλλον (κύματα εισόδου), ενώ παρόμοιο φαινόμενο δημιουργείται κατά την έξοδο του συρμού από τη σήραγγα (κύματα εξόδου). Οι μεγάλες διαφοροποιήσεις στην πίεση στο εσωτερικό της σήραγγας, αλλά και στην είσοδο και στην έξοδό της, μπορεί να προκαλέσει πόνο στα αυτιά των επιβατών και πονοκέφαλο. Πρέπει να επισημανθεί, παρόλα αυτά, ότι η δυσφορία των επιβατών δεν προκαλείται τόσο από την αλλαγή πίεσης όσο από το ρυθμό αλλαγής της πίεσης. Κατά τη διάρκεια απότομων αλλαγών του καιρού η πίεση μπορεί να διαφοροποιηθεί έως και 1300 mm H2O, ενώ μια αύξηση υψομέτρου κατά 1000 m επιφέρει μείωση της πίεσης κατά 1100 mm H2O χωρίς τη δημιουργία αξιοσημείωτης δυσφορίας. Αντιθέτως κατά τη διέλευση ενός συρμού από μια σήραγγα, η αλλαγή πίεσης, ενώ είναι μικρότερη, είναι πιο ενοχλητική. Ο λόγος βρίσκεται στο ρυθμό αλλαγής της πίεσης. Το ανθρώπινο σώμα μπορεί να προσαρμοσθεί σε σημαντικές αλλαγές στην πίεση, υπό την προϋπόθεση ότι αυτές οι αλλαγές δεν είναι απότομες. Οι αλλαγές αυτές στην πίεση είναι τόσο πιο ενοχλητικές για τους επιβάτες όσο μικρότερος είναι ο χρόνος στον οποίο συντελούνται και κατά συνέπεια όσο η ταχύτητα κίνησης των συρμών είναι μεγαλύτερη. Ειδικά με τη δρομολόγηση των συρμών πολύ υψηλών ταχυτήτων, με ταχύτητες της τάξης των 300 km/h, και στις μεγάλου μήκους σήραγγες, κρίνεται απαραίτητη η διαφορετική προσέγγιση του ζητήματος. Έτσι, οι παράγοντες που επηρεάζουν την ακουστική άνεση των επιβατών περιλαμβάνουν τη μεταβολή της πίεσης Δp και το ρυθμό αλλαγής της πίεσης Δp/Δt. Έπειτα από έρευνες φάνηκε ότι η ακουστική άνεση των επιβατών δεν επηρεάζεται σημαντικά, εφόσον ισχύει η παρακάτω σχέση (Σχέση 2.3). Δp (Δp/Δt)<c (Σχέση 2.3) 34

36 όπου c είναι σταθερά, η τιμή της οποίας είναι διαφορετική για τα διάφορα σιδηροδρομικά δίκτυα (Σχήμα 2.6). Σχήμα 2.6: Σχέση μεταξύ της μεταβολής και του ρυθμού μεταβολής της πίεσης για διάφορες ταχύτητες. Η μέγιστη διαφορά υπερπίεσης / υποπίεσης κατά μήκος μιας αμαξοστοιχίας που κινείται σε μια σήραγγα δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1000 Pascal. Σύμφωνα με τις Τεχνικές Προδιαγραφές Διαλειτουργικότητας των Ευρωπαϊκών Δικτύων Υψηλών Ταχυτήτων, πολύ σημαντικό κριτήριο για την ακουστική άνεση των επιβατών είναι η μεταβολή της πίεσης μέσα σε ορισμένο χρονικό διάστημα (συνήθως είναι 4 sec), σε συνάρτηση με την ταχύτητα του συρμού, το μήκος του συρμού και της σήραγγας, τη διατομή χρήσης της σήραγγας, τον τύπο των οχημάτων (στεγανά ή μη στεγανά). Το μέγεθος αυτό οριοθετείται διαφορετικά από χώρα σε χώρα (στην Ελλάδα προτείνεται ως ανώτατο όριο η μεταβολή της πίεσης των 4000 Pascals / 4 sec). Στα πλαίσια αυτά η διατομή χρήσης της σήραγγας διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην εξασφάλιση επαρκών συνθηκών ακουστικής άνεσης στους επιβάτες. Εκτός από την ταχύτητα των συρμών και τη διατομή της σήραγγας, σημαντικό ρόλο στην αυξομείωση της πίεσης παίζει το μήκος της σήραγγας και το μήκος των διερχόμενων συρμών. Για την αντιμετώπιση του φαινομένου της ηχητικής όχλησης των επιβατών, τα οχήματα πρέπει να κατασκευάζονται έτσι ώστε να είναι 35

37 αεροστεγή και να έχουν εξισορροπημένη εισαγωγή και εξαγωγή αέρα μέσω των ανεμιστήρων εκροής και εισροής. Με την αύξηση ωστόσο της ταχύτητας κίνησης, δημιουργούνται επιπλέον προβλήματα εξαιτίας του βάρους, της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και του θορύβου που προκαλεί το σύστημα αερισμού. Έτσι κρίνεται επιτακτική ανάγκη η βελτίωση του συστήματος λειτουργίας. Η αρχή της αντιμετώπισης της ηχητικής όχλησης έγκειται στον έλεγχο της έντασης της μεταβολής της πίεσης και του ρυθμού με τον οποίο αυτή πραγματοποιείται. Ένα μέτρο που εφαρμόστηκε για τον έλεγχο της μεταβολής της πίεσης μέσα στα οχήματα είναι ο έλεγχος της κυκλοφορίας του αέρα και συγκεκριμένα: Συσχέτιση του ποσοστού φραγής των ανεμιστήρων εισροής και εκροής του οχήματος με τη διαφορά μεταξύ της εσωτερικής και εξωτερικής πίεσης Έλεγχος τύπου ON/OFF των ανεμιστήρων εισροής και εκροής Αξιοπιστία Με τον όρο «αξιοπιστία» μιας σιδηροδρομικής σήραγγας εννοούμε την πιθανότητα εκτέλεσης εκ μέρους του συστήματος (εν προκειμένω της σιδηροδρομικής σήραγγας) των απαιτούμενων λειτουργιών κατά τη διάρκεια ενός δεδομένου χρονικού διαστήματος και υπό ορισμένες συνθήκες λειτουργίας και εκμετάλλευσης. Το μέγεθος αυτό συνδέεται άμεσα με το εκάστοτε επίπεδο τεχνικών επιδόσεων των διαφόρων στοιχείων του συστήματος το οποίο καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την πιθανότητα βλαβών και αστοχιών ή με άλλα λόγια εγγυάται την εύρυθμη ή όχι λειτουργία του. Είναι δηλαδή ένα ποιοτικό μέγεθος το οποίο σχετίζεται άμεσα με: Την αξιοπιστία της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της σιδηροδρομικής υποδομής της σήραγγας και του Η/Μ της εξοπλισμού Τη συμβατότητα με τα υπόλοιπα κατασκευαστικά και λειτουργικά στοιχεία της σήραγγας Και κυρίως κατά πόσο μια τεχνολογία είναι σύγχρονη, ανταποκρίνεται δηλαδή στις τελευταίες εξελίξεις της σιδηροδρομικής βιομηχανίας και επιστήμης. Σε σχέση με τον Η/Μ εξοπλισμό τους σημαντική διαφοροποίηση παρατηρείται μεταξύ παλαιών και νέων σηράγγων καθώς οι τελευταίες εξοπλίζονται πλέον, για την ασφαλή και άνετη λειτουργία των κυκλοφορούντων συρμών, με πρόσθετο Η/Μ εξοπλισμό. 36

38 Ο προσδιορισμός της αξιοπιστίας μιας σιδηροδρομικής σήραγγας βασίζεται στη γνώση του είδους, των αιτιών, της συχνότητας και των επιπτώσεων κάθε πιθανής αστοχίας στη συγκεκριμένη εφαρμογή και περιβάλλον. Οι βασικές παράμετροι που οφείλουν να ληφθούν υπόψη για την αξιολόγηση του βασικού μεγέθους ποιότητας «αξιοπιστία» είναι: τα τεχνικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά της εκάστοτε σιδηροδρομικής σήραγγας το είδος φθοράς, βλάβης και αστοχίας έκαστου στοιχείου της σιδηροδρομικής σήραγγας και οι παράμετροι που συντελούν σε αυτό η συχνότητα εμφάνισης των αστοχιών αυτών και ο χρόνος που απαιτείται για την αποκατάστασή τους το εκάστοτε επίπεδο φθοράς κάθε στοιχείου της σιδηροδρομικής σήραγγας όπως και το περιθώριο φθοράς του αντίστοιχα η σημαντικότητα της φθοράς κάθε στοιχείου της σιδηροδρομικής σήραγγας σε σχέση με τη θέση του και τη λειτουργία που επιτελεί Όσο αφορά την τεχνολογία αιχμής που χρησιμοποιείται στη σήραγγα, αυτή αναφέρεται κυρίως στην τεχνολογία των ηλεκτρομηχανολογικών εγκαταστάσεων και συστημάτων που χρησιμοποιούνται όπως επίσης και στον τύπο της έδρασης (υιοθέτηση σταθερής επιδομής κατά μήκος της σήραγγας). Ενδεικτικά τεχνολογίες αιχμής θεωρούνται: Στις τηλεπικοινωνίες οι οπτικές ίνες Στη σηματοδότηση, τις τηλεπικοινωνίες και στην εκμετάλλευση γενικότερα οι σύγχρονες εφαρμογές της τηλεματικής στη σιδηροδρομική (σύστημα ERTMS, GSM-R, ATP κτλ.) Στην επιδομή της γραμμής η σταθερή επιδομή και κατά δεύτερο λόγο η συνεχής συγκόλληση σιδηροτροχιών, οι διπλά ελαστικοί σύνδεσμοι κτλ. Στον εξοπλισμό συντήρησης τα βαρέα μηχανικά μέσα σύγχρονης τεχνολογίας που χρησιμοποιούνται για τη στρώση της γραμμής, τον καθαρισμό και την τακτοποίηση του έρματος και τα οχήματα που χρησιμοποιούνται για τη λείανση των σιδηροτροχιών, την καταγραφή των γεωμετρικών σφαλμάτων, της αναγνώρισης των ελαττωμάτων των σιδηροτροχιών, του ελέγχου του περιτυπώματος των τεχνικών έργων κλπ. 37

39 Μικρό κόστος συντήρησης Το κόστος συντήρησης για όλες τις συνιστώσες μιας σιδηροδρομικής σήραγγας (γραμμή, φορέας, εγκαταστάσεις) περιλαμβάνει τις άμεσες δαπάνες και τις έμμεσες δαπάνες. Στις άμεσες δαπάνες περιλαμβάνεται : Το κόστος συντήρησης (προσωπικό, ανταλλακτικά μέσα, γενικά έξοδα), Το κόστος αποκατάστασης αστοχιών / ζημιών (βαρύνει την υπηρεσία ή τον τρίτο που τις προκάλεσε). Οι έμμεσες δαπάνες είναι ενδεικτικές της αξιοπιστίας και της λειτουργικότητας του συστήματος και περιλαμβάνουν : Τις δαπάνες λόγω των καθυστερήσεων των αμαξοστοιχιών που οφείλονται στη δυσλειτουργία του συστήματος, Τις δαπάνες που οφείλονται σε πλημμελείς προδιαγραφές του συστήματος (κακές επιλογές). Για να μελετήσουμε καλύτερα το κόστος συντήρησης θα αναλύσουμε χωριστά το κόστος συντήρησης της γραμμής και το κόστος συντήρησης της σήραγγας. Α) Κόστος συντήρησης γραμμής Βασικός προορισμός της υπηρεσίας γραμμής κάθε δικτύου είναι να επιτρέπει στα τρένα να κυκλοφορούν στην προβλεπόμενη ταχύτητα υπό συνθήκες ασφάλειας και ικανοποιητικής άνεσης. Για να συμβεί αυτό, τα ποσά που δαπανώνται ετήσια για τη συντήρηση της γραμμής αποτελούν σημαντικό τμήμα των συνολικών δαπανών του δικτύου. Η συντήρηση λοιπόν της γραμμής πρέπει να είναι τέτοια ώστε για μια επιθυμητή ταχύτητα να εξασφαλίζονται, με όσο γίνεται μικρότερες δαπάνες : Η ασφάλεια κατά την κίνηση Η άνεση του επιβάτη Η μακροβιότητα του «υλικού» Οι εργασίες συντήρησης της γραμμής χωρίζονται σε 3 μεγάλες ομάδες : 1. Στις μεγάλες επεμβάσεις ολικής ανακαίνισης γραμμής (σιδηροτροχιές, στρωτήρες, έρμα) (ανακαινίσεις μεγάλης έκτασης) 2. Στις επεμβάσεις περιορισμένου χαρακτήρα (ανακαινίσεις μικρής έκτασης) όπως π.χ. : 38

40 Εξυγιάνσεις Ανακαινίσεις συσκευών γραμμής Αντικαταστάσεις σιδηροτροχιών Αντικαταστάσεις στρωτήρων Γενική ανύψωση γραμμής 3. Στην τρέχουσα συντήρηση (προγραμματισμένη και έκτακτη) που έχει ανατεθεί στις ομάδες γραμμής και που αφορά στις απαραίτητες επεμβάσεις που σκοπό έχουν να εξασφαλίσουν την ασφάλεια της κυκλοφορίας, την άνεση των επιβατών και την μακροζωία των εγκαταστάσεων. Οι εργασίες τρέχουσας συντήρησης χωρίζονται σε εργασίες συντήρησης των υλικών και σε εργασίες διατήρησης της γεωμετρίας της γραμμής. Η κατάσταση των υλικών επιδομής εξαρτάται από την κυκλοφορία της κάθε γραμμής και συνήθως δεν υπάρχουν καταγραφικά οχήματα και διαγράμματα που να την απεικονίζουν, εκτός από τον έλεγχο των σιδηροτροχιών με υπέρηχους ή με ειδικά οχήματα ακτινοσκόπησης. Για τον προσδιορισμό της γίνονται περιοδικές επιθεωρήσεις, η συχνότητα των οποίων εξαρτάται από την ηλικία της γραμμής, το είδος της στρώσης και την κυκλοφορία που δέχεται. Η ποιότητα της γεωμετρίας της γραμμής απεικονίζεται σε καταγραφικά διαγράμματα που παίρνονται από τα ειδικά οχήματα καταγραφής σφαλμάτων και βάσει αυτών προσδιορίζονται και οι επεμβάσεις. Οι εργασίες συντήρησης πρέπει να προσαρμόζονται στην ηλικία της γραμμής. Έτσι σε μια γραμμή διακρίνουμε την περίοδο της νεότητας, την περίοδο της γήρανσης και την ενδιάμεση περίοδο ζωής. Η χρονική διάρκεια κάθε μίας από τις παραπάνω περιόδους εξαρτάται από τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της γραμμής, από τα λειτουργικά χαρακτηριστικά των κυκλοφορούντων συρμών και κυρίως από τον αριθμό και τη σπουδαιότητα των επεμβάσεων συντήρησης που έχουν γίνει. Κατά τη διάρκεια της περιόδου νεότητας της γραμμής η συντήρηση πρέπει να είναι προληπτική, κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης ζωής διορθωτική, ενώ τέλος κατά τη διάρκεια της περιόδου γήρανσης προβαίνουμε σε ανακαίνιση της γραμμής. Η προληπτική συντήρηση έχει σαν στόχο να εμποδίσει να δημιουργηθούν φθορές και ελαττώματα μόνιμα στη γραμμή. Προγραμματίζεται με οικονομικά κριτήρια. Η διορθωτική συντήρηση έχει σαν στόχο να επαναφέρει τη γραμμή στην αρχική της κατάσταση και στα αποδεκτά όρια ανοχών, και να επιβραδύνει έτσι τη διαδικασία φθοράς της. 39

41 Τέλος η ανακαίνιση αποφασίζεται όταν η διορθωτική συντήρηση είναι τεχνικά αδύνατη και οικονομικά ασύμφορη. Πρέπει επίσης να τονίσουμε ότι βασικό μέγεθος για την εκτίμηση της αποδοτικότητας των εργασιών συντήρησης σε μια γραμμή, εκτός από τη σχέση κόστους / επιπέδου συντήρησης, είναι και ο αριθμός του προσωπικού που απασχολείται στις εργασίες που έγιναν. Ακόμη, αξίζει να αναφερθεί ότι ο τύπος της επιδομής της γραμμής παίζει σημαντικό ρόλο στο κόστος συντήρησης, με τη σταθερή επιδομή να αποτελεί την οικονομικότερη λύση. Σε αυτό το σημείο αξίζει να αναφερθεί ότι στο ελληνικό σιδηροδρομικό δίκτυο οι νέες σήραγγες των Τεμπών και του Πλαταμώνα κατασκευάστηκαν με σταθερή επιδομή. Β) Κόστος συντήρησης σήραγγας Κατά την κατασκευή και λειτουργία μιας σιδηροδρομικής σήραγγας παρατηρούνται διάφορες δυσλειτουργίες /αστοχίες οι οποίες οφείλονται σε : 1. Εγκάρσιες παραμορφώσεις-καθιζήσεις. 2. Αστοχίες στο φέροντα οργανισμό. 3. Εισροή υδάτων. Στις μη επενδεδυμένες σήραγγες παρουσιάζεται συνήθως έντονη υγρασία με δυσμενείς επιπτώσεις στο υλικό της επιδομής αλλά και στη λειτουργία των συστημάτων ηλεκτρικής έλξης και σηματοδότησης. Τα ρήγματα που εντοπίζονται πρέπει να πληρούνται με τσιμεντοκονίαμα, να τοποθετούνται «μάρτυρες» (π.χ. μετρητικοί σταθμοί οπτικού ελέγχου ρηγμάτων) και να παρακολουθούνται τακτικά. Εάν διαπιστωθεί διεύρυνση των ρηγμάτων, τότε γίνεται μελέτη για οριστική επισκευή τους με τσιμεντενέσεις ή άλλο τρόπο ανάλογα με το μέγεθος και την αιτία που τα προκάλεσε. Όπως είναι φυσικό, σημαντικό ρόλο στο ζήτημα της συντήρησης και ειδικότερα του κόστους αυτής παίζει η ηλικία της σήραγγας. Κατά κανόνα, με τη γήρανση της σήραγγας αυξάνει και το κόστος συντήρησής της. 4. Μειωμένο περιτύπωμα της εσωτερικής διατομής (διατομής χρήσης) της σήραγγας (γεωμετρική ανεπάρκεια). Σε πολλές σήραγγες του ελληνικού σιδηροδρομικού δικτύου το περιτύπωμα εσωτερικής διατομής είναι μικρό με αποτέλεσμα να μην επιτρέπει ή να επιτρέπει με περιορισμούς τη διέλευση ορισμένων φορτίων. Στις σήραγγες με μειωμένο περιτύπωμα οι εργασίες συντήρησης της γραμμής γίνονται πολύ προσεκτικά και κατά τακτά χρονικά διαστήματα γίνεται έλεγχος της διατομής τους από αρμόδια όργανα των Τμημάτων 40

42 Γραμμής. Οι σήραγγες επιθεωρούνται τουλάχιστον μια φορά το χρόνο για διαπίστωση της κατάστασής τους. 5. Μικρό εμβαδόν διατομής χρήσης (αεροδυναμική επάρκεια). Ως γνωστόν το εμβαδόν της διατομής χρήσης μιας σήραγγας πρέπει να εξασφαλίζει το διερχόμενο συρμό από τα παρακάτω φαινόμενα : Απότομη μεταβολή πιέσεων. Αύξηση των αεροδυναμικών αντιστάσεων. Διασταύρωση κάθετα κινούμενων συρμών (σήραγγα διπλής γραμμής). Προβλήματα εξαερισμού. 6. Σεισμικές επιπονήσεις. Οι συνηθέστεροι τύποι σεισμικής αστάθειας σηράγγων περιλαμβάνουν : Παραμορφώσεις της διατομής της σήραγγας. Τοπικές καταπτώσεις-ολισθήσεις. Μετακινήσεις κατά μήκος εγκαρσίων ρηγμάτων και κυματοειδείς παραμορφώσεις κατά μήκος του άξονα της σήραγγας. Παραμορφώσεις των συστημάτων υποστήριξης ή ρηγματώσεις επενδύσεων. Αύξηση των εισροών υπόγειου νερού. Βλάβες στις εισόδους (στο μέτωπο της σήραγγας). Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη μορφή και το μέγεθος των βλαβών στις σήραγγες κατά τη διάρκεια του σεισμού είναι : το βάθος η επικεντρική απόσταση η ένταση του σεισμικού κραδασμού η μέγιστη εδαφική επιτάχυνση η αναπτυσσόμενη ταχύτητα του εδάφους η συχνότητα των σεισμικών κυμάτων Παράμετροι αξιολόγησης σιδηροδρομικών σηράγγων Αναφορικά με την Ποιότητα των Σιδηροδρομικών Σηράγγων έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Κοινό χαρακτηριστικό τους είναι ότι εστιάζουν στην αξιολόγηση ορισμένων χαρακτηριστικών μεγεθών, ιδιοτήτων ή επιδόσεων του συστήματος που μεταβάλλονται λόγω φθοράς, χρήσης, γήρανσης, κτλ. κατά τη διάρκεια του χρόνου ζωής του. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω πέντε βασικών μεγεθών ποιότητας : 41

43 της αξιοπιστίας της ασφάλειας της άνεσης της ταχύτητας του κόστους Στον Πίνακα 2.4 καταγράφεται από ποιες παραμέτρους εξαρτάται το κάθε ένα από τα πέντε βασικά μεγέθη ποιότητας. Στις παραγράφους που ακολουθούν, αναλύεται κάθε μία από τις παραμέτρους των βασικών μεγεθών ποιότητας. Πίνακας 2.4 : Παράμετροι μεγεθών ποιότητας σιδηροδρομικής σήραγγας. ΑΣΦΑ ΛΕΙΑ ΕΠΙΔΟΣΕΙΣ (ΤΑΧΥΤΗΤ Α) Χ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΑΞΙΟΠΙ ΣΤΙΑ ΚΟΣΤΟΣ ΣΥΝΤΗΡΗ ΣΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ ΕΠΑΡΚΕΙΑ Χ ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΠΑΡΚΕΙΑ Χ Χ Χ ΓΕΩΣΤΑΤΙΚΗ ΕΠΑΡΚΕΙΑ Χ Χ ΣΤΕΓΑΝΟΤΗΤΑ Χ Χ Χ ΑΕΡΙΣΜΟΣ Χ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Χ Χ Χ ΜΗΚΟΣ Χ Χ EMERGENCY PLAN Χ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΑΙΧΜΗΣ Χ Χ Χ Χ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΟΡΕΑ Χ Χ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΓΡΑΜΜΗΣ Χ Χ ΕΠΙΔΟΜΗ Χ Χ Χ Χ ΗΛΙΚΙΑ Χ Χ Χ Γεωμετρική επάρκεια σήραγγας Ο γεωμετρικός έλεγχος της εσωτερικής διατομής της σήραγγας συνίσταται στην εξακρίβωση ότι όλα τα σημεία του περιτυπώματος σταθερών 42

44 εμποδίων κείνται εντός του χώρου που ορίζει το περίγραμμα της εσωτερικής διατομής των υπό εξέταση τεχνικών έργων. Σε περίπτωση ενδεχόμενης μελλοντικής ηλεκτροκίνησης μιας γραμμής, κατά τη διαστασιολόγηση της εσωτερικής διατομής της υπό κατασκευής σήραγγας, πρέπει να προβλεφθεί οπωσδήποτε χώρος για εγκατάσταση και σωστή λειτουργία συστήματος ηλεκτρικής έλξης. Με δεδομένη τη γεωμετρία τόσο του περιτυπώματος, όσο και της διατομής, ο έλεγχος μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας κλασσική ή και αναλυτική γεωμετρία. Α) Περίπτωση κυκλικής διατομής Στην περίπτωση αυτή ένα τυχόν σημείο P του περιτυπώματος σταθερών εμποδίων βρίσκεται εντός της διατομής όταν ισχύει η Σχέση 1.4 ΚΡ < R (Σχέση 2.4) όπου Κ το κέντρο του κύκλου του κυκλικού τομέα R ακτίνα του κυκλικού τομέα Αν ορίσουμε αυθαίρετα ένα σύστημα ορθογώνιων συντεταγμένων τότε η Σχέση (1.4) μετασχηματίζεται στην Σχέση ( XP XK) ( YP YK) R (Σχέση 2.5) όπου (Xp,Yp) και (Xκ,Υκ) οι συντεταγμένες των Ρ και Κ αντίστοιχα. Η διαφορά R-KP=d ονομάζεται απόσταση ασφαλείας ή εσωράχιο σήραγγας και όπως προκύπτει από τη σχέση (1.4) πρέπει πάντοτε να είναι θετική. 43

45 Β) Περίπτωση ελλειψοειδούς διατομής (διατομή cut and cover). Αν α ο μικρός άξονας της έλλειψης με κέντρο Κ και β ο μεγάλος άξονας, τότε εύκολα βρίσκονται οι εστίες της έλλειψης από τη Σχέση KE KE' (Σχέση 2.6) Ένα σημείο του περιτυπώματος σταθερών εμποδίων Ρ βρίσκεται εντός του χώρου που ορίζει η έλλειψη αν ισχύει η Σχέση 2.7 ΕΡ+Ε Ρ 2β (Σχέση 2.7) Οι γεωμετρικοί έλεγχοι σε σχέση με την εσωτερική διατομή των έργων γίνονται σε σημεία του περιτυπώματος ηλεκτρικής έλξης που θεωρούνται κρίσιμα. Παράλληλα πρέπει να ελέγχεται και η εγκάρσια ελεύθερη απόσταση μεταξύ δύο αντίθετα κινούμενων συρμών τη χρονική στιγμή που συναντώνται Αεροδυναμική επάρκεια Κατά τη διέλευση ενός συρμού από μια σήραγγα τα βασικότερα προβλήματα αεροδυναμικής φύσεως προέρχονται από : Την απότομη διακύμανση πιέσεων εντός της σήραγγας. Την αλληλεπίδραση αντίθετα κινούμενων συρμών εντός της σήραγγας. Τις μεγάλες αεροδυναμικές αντιστάσεις. Α) Απότομη μεταβολή πιέσεων. Κατά την είσοδο συρμού υψηλών ταχυτήτων σε μια σήραγγα, λαμβάνουν χώρα σημαντικές αλλαγές στη ροή του αέρα και στην κατανομή της 44

46 πίεσης. Μια οριζόντια στήλη αέρα προωθείται προς τα εμπρός, ενώ ένας μικρός «δακτύλιος» αέρα κινείται παράλληλα με το τρένο. Στην αρχή δημιουργείται ένα κύμα συμπίεσης (compression wave) (Σχήμα 2.9) εξαιτίας της εισόδου ή εξόδου του συρμού από τη σήραγγα, το οποίο αναφέρεται και ως «μεταφορικό φαινόμενο» και διαδίδεται με την ταχύτητα του ήχου κατά μήκος της. Στην έξοδο της το μεγαλύτερο ποσοστό του κύματος πίεσης ανακλάται (Σχήμα 2.10), προκαλώντας διακύμανση πιέσεων εντός της σήραγγας και ενόχληση στους επιβάτες, ενώ κάποιο ποσοστό του κύματος συμπίεσης εκπέμπεται εκτός της σήραγγας προκαλώντας κύμα μικροπιέσεων (micro-pressure wave) (Σχήμα 2.7). Επιπλέον, κατά την είσοδο του συρμού στη σήραγγα εκπέμπονται κρουστικά κύματα από το στόμιο προς το εξωτερικό περιβάλλον (κύματα εισόδου) ενώ παρόμοιο φαινόμενο παρατηρείται κατά την έξοδο του συρμού από τη σήραγγα (κύματα εξόδου) (Σχήμα 2.8). Σχήμα 2.7 Γένεση, διάδοση και εκπομπή κύματος συμπίεσης-εκπομπή κύματος μικροπιέσεων Σχήμα 2.8: Γένεση κυμάτων κατά την είσοδο-έξοδο από σιδηροδρομική σήραγγα Σε μεγάλου μήκους σήραγγες όταν η σιδηροδρομική οδός μεταφοράς κατασκευάζεται από σταθερή επιδομή η πίεση του κύματος αυξάνει απότομα λόγω της μη γραμμικότητας του κύματος συμπίεσης, που παίζει μείζονα ρόλο, και της ελάχιστης απορρόφησης της ενέργειας του κύματος από την λεία επιφάνεια της πλάκας σκυροδέματος της επιδομής. Αντίθετα, στην περίπτωση μεγάλου μήκους σήραγγας με έρμα ο ρυθμός μεταβολής του κύματος μειώνεται κατά τη διάρκεια της διάδοσής του επειδή η επιρροή του έρματος ως υλικού επιδομής είναι μεγαλύτερη από τη μη γραμμική συμπεριφορά που παρουσιάζει το κύμα συμπίεσης. 45

47 Η αρχή αντιμετώπισης του κύματος μικροπίεσης βασίζεται στη μείωση του ρυθμού μεταβολής της πίεσης του κύματος συμπίεσης στην έξοδο της σήραγγας. Το στόμιο εισόδου ή αλλιώς «κουκούλα» (hood) συντελεί στη μείωση αυτή στην είσοδο της σήραγγας. Το εμβαδόν της εγκάρσιας διατομής ενός στομίου είναι συνήθων 1,4 φορές μεγαλύτερο από αυτό της εγκάρσιας διατομής της σήραγγας. Στην πλευρική επιφάνεια του στομίου κατασκευάζεται ένα άνοιγμα, το μέγεθος και η θέση του οποίου προσδιορίζεται με μοντέλο προσομοίωσης. Αν και η εγκατάσταση του στομίου εισόδου σε μια σήραγγα είναι αποτελεσματική, το κόστος κατασκευής είναι μεγάλο και είναι πιθανό να υπάρξουν περιπτώσεις όπου οι συνθήκες γύρο από την είσοδο της σήραγγας καθιστούν δύσκολη την κατασκευή του. Σχήμα 2.9 : Δημιουργία κύματος συμπίεσης σε μια σήραγγα. Σχήμα 2.10 : Κύμα πίεσης σε μια σήραγγα. 46

48 Β) Η αλληλεπίδραση αντίθετα κινούμενων συρμών. Όταν δυο τρένα συναντώνται μέσα σε μια σήραγγα, τα κύματα πίεσης που προκαλεί το ένα πλήττουν το άλλο και αντίστροφα. Καθώς το πιο γρήγορο τρένο προκαλεί τα πιο έντονα φαινόμενα, είναι προφανές ότι το πιο αργό τρένο υφίσταται τις μεγαλύτερες καταπονήσεις. Πειραματικές δοκιμές έδειξαν ότι τα αεροδυναμικά φαινόμενα κατά τη διασταύρωση δυο τρένων σε μια σήραγγα παρόλο που οδηγούν σε μέγιστη μεταβολή πίεσης που μπορεί να ξεπεράσει τα 4Kpa- δεν έχουν σημαντική επίπτωση στη δυναμική άνεση των επιβατών, κυρίως λόγω της μικρής διάρκειάς τους (μερικά δέκατα του δευτερολέπτου). Αντίθετα όσον αφορά το τροχαίο υλικό, για ταχύτητες μεγαλύτερες των 220 km/h μπορεί να παρατηρηθούν θραύσεις των υαλοπινάκων των συρμών λόγω των αυξημένων κυμάτων πιέσεων που δημιουργούνται. Στο Σχήμα 2.11 δίνεται η κατανομή της πίεσης για έναν ή δυο αντίθετα κινούμενους συρμούς σε διπλή ή μονή σήραγγα για μονοδιάστατη θεώρηση ροής. Σχήμα 2.11: Ποιοτική μεταβολή της πίεσης κατά τη διέλευση ενός και δυο συρμών στη σήραγγα Ως μέτρα αντιμετώπισης κατά των αναπτυσσόμενων πιέσεων μπορούν να θεωρηθούν η μείωση της ταχύτητας κίνησης των συρμών, εφόσον αυτοί πρόκειται να διασταυρωθούν μέσα σε σήραγγα, καθώς και η αύξηση της αποστάσεως μεταξύ των δύο σιδηροδρομικών γραμμών (4,50-4,70m), υπό την προϋπόθεση να υπάρχει γεωμετρική επάρκεια στη σήραγγα. Γ) Οι μεγάλες αεροδυναμικές αντιστάσεις. Κατά τη διέλευση ενός συρμού από μια σήραγγα οι αεροδυναμικές αντιστάσεις είναι για την ίδια ταχύτητα και για τον ίδιο συρμό πολύ μεγαλύτερες από αυτές που αναπτύσσονται στα ακάλυπτα τμήματα της γραμμής. Η αύξηση αυτή εξαρτάται πρώτιστα από τον συντελεστή απόφραξης του συρμού στη σήραγγα (Sτρ/Sχρ), το μήκος της σήραγγας και του συρμού, την παρουσία φρεατίων εξαερισμού και συνδέσεων μεταξύ 47

49 των δυο σηράγγων, την τραχύτητα του τρένου και από την παρουσία άλλων τρένων στη σήραγγα. Οι κυριότερες επιπτώσεις που επιφέρει η αύξηση των αεροδυναμικών αντιστάσεων σε μια σήραγγα είναι η αύξηση των ασκούμενων δυνάμεων πάνω στο συρμό που έχουν ως αποτέλεσμα την κατανάλωση μεγαλύτερης ενέργειας. Μπορούν να προκληθούν επίσης και ζημιές στους υαλοπίνακες των συρμών εφόσον η αεροδυναμική αντίσταση ξεπεράσει το όριο αντοχής τους. Από το παραπάνω γεγονός προκύπτει ότι ειδικότερα σε σήραγγες μεγάλου μήκους οι διαστάσεις της διατομής χρήσης μιας σιδηροδρομικής σήραγγας πρέπει να είναι κατάλληλες για να αντιμετωπίζουν τα παραπάνω φαινόμενα αεροδυναμικής φύσεως. Ακόμη, απαιτείται επαρκής διαστασιολόγηση των κινητών και μη μόνιμων εγκαταστάσεων του συστήματος έλξης όπως επίσης και των ελκτικών στοιχείων των κινητήριων μονάδων. Επίσης για την άμβλυνση των αεροδυναμικών φαινομένων διαμορφώνεται η είσοδος και η έξοδος της σήραγγας με: Κωδωνοειδή διαμόρφωση. Επέκταση της επένδυσης και διάνοιξη οπών 3%0 της συνολικής επιφάνειας και μεγέθους περίπου ίσο με 3 in. Δ) Έλεγχος αεροδυναμικής επάρκειας. Στον πίνακα 2.5 δίδεται το απαιτούμενο εμβαδόν της διατομής χρήσης S χρ συναρτήσει της ταχύτητας V σε διπλή σήραγγα για μετωπική επιφάνεια οχήματος περίπου S τρ =10m². Πίνακας 2.5 : Απαιτούμενη διατομή χρήσης της σήραγγας για υψηλές ταχύτητες Vmax (km/h) Sχρ (m²) Ο σχεδιασμός σηράγγων μεγάλου μήκους πρέπει να συνοδεύεται από επαρκή αεροδυναμική μελέτη έτσι ώστε να αντιμετωπίζονται αποτελεσματικά τα προβλήματα αερισμού και ανταλλαγής θερμότητας. Η μείωση των αεροδυναμικών επιδράσεων που εμφανίζονται μέσα σε μια ( 2.8 σήραγγα επιτυγχάνεται μειώνοντας το λόγο (Σχέση Sτρ/Sχρ (Σχέση 2.8) 48

50 ο οποίος και ονομάζεται συντελεστής απόφραξης του συρμού στη σήραγγα όπου Sτρ το εμβαδόν της προσβαλλόμενης μετωπικής επιφάνειας του τρένου και Sχρ το εμβαδόν της διατομής χρήσης της σήραγγας. Για σήραγγες μονής γραμμής θα πρέπει S τρ /Sχρ = 0,30-0,50 ενώ για σήραγγες διπλής γραμμής S τρ /Sχρ = 0,14 Σύμφωνα με τα προηγούμενα, η αύξηση της ταχύτητας απαιτεί αυτόματα και μεγαλύτερη διατομή χρήσης μιας σήραγγας. Παρόλα αυτά, στο σχεδιασμό των σηράγγων υψηλών ταχυτήτων απαιτείται να δοθεί έμφαση όχι μόνο στο εμβαδόν της εγκάρσιας διατομής της σήραγγας αλλά και στην απόσταση μεταξύ των αξόνων των δυο σιδηροδρομικών γραμμών (4,50-4,70m) και στις αποδόσεις και μηχανικές αντιστάσεις του τροχαίου υλικού (ειδικότερα των υαλοπινάκων). Στα πλαίσια των προσπαθειών για μείωση της αεροδυναμικής αντίστασης συμπεριλαμβάνονται επίσης, η χρήση φρεατίων εκτόνωσης και ο βέλτιστος σχεδιασμός του συρμού. Ε) Μελέτη αεροδυναμικής επάρκειας Για την εξασφάλιση της αεροδυναμικής επάρκειας των σηράγγων όπου προβλέπεται να κυκλοφορήσουν συρμοί υψηλών ταχυτήτων, πρέπει στο στάδιο της προκαταρκτικής μελέτης να εξετάζονται τα αεροδυναμικά προβλήματα θεωρώντας τη μέγιστη ταχύτητα διέλευσης των συρμών. Τα σενάρια που εξετάζονται στο στάδιο αυτό είναι : Κίνηση μεμονωμένου συρμού απότομη μεταβολή πιέσεων κατά μήκος του συρμού υπολογισμός εξωτερικών και εσωτερικών πιέσεων Κίνηση μεμονωμένου συρμού μεταβολή πιέσεων κατά μήκος της σήραγγας Διασταύρωση αντίθετα κινούμενων συρμών απότομη μεταβολή πιέσεων κατά μήκος των συρμών υπολογισμός εξωτερικών και εσωτερικών πιέσεων Διασταύρωση αντίθετα κινούμενων συρμών μεταβολή πιέσεων κατά μήκος της σήραγγας Θόρυβος εκπωμάτωσης κατά την είσοδο και έξοδο των συρμών από τη σήραγγα Διαμόρφωση στομίων εξόδου εισόδου για τη μείωση του αεροδυναμικού θορύβου 49

51 Γεωστατική επάρκεια Η διάνοιξη μιας σήραγγας διαταράσσει την εντατική ισορροπία της περιβάλλουσας μάζας καθώς οι ακτινικές αντιδράσεις στην περίμετρο της εκσκαφής μηδενίζονται και τα φορτία παραλαμβάνονται κατά την κάθετο προς την ακτινική έννοια. Το νέο εντατικό πεδίο εμφανίζει συγκεντρώσεις θλιπτικών ή εφελκυστικών τάσεων, η κατανομή και τα μεγέθη των οποίων καθορίζονται από τις αρχικές εντατικές συνθήκες, τη μηχανική απόκριση της μάζας και τη γεωμετρία της εκσκαφής. Οι μεταβολές των τάσεων συνοδεύονται από παραμορφώσεις, οι οποίες καθορίζουν την ευστάθεια της εκσκαφής μεταξύ των ακραίων θεωρητικών καταστάσεων της «ελαστικής» και της «πλαστικής» συμπεριφοράς. Η εκτίμηση της ευστάθειας αποτελεί βασική συνιστώσα της μεθοδολογίας σχεδιασμού σηράγγων. Στα κύρια αντικείμενα διερεύνησης τα οποία εν πολλοίς καθορίζουν και τις οριστικές κατασκευαστικές επιλογές περιλαμβάνονται: Οι εντατικές συνθήκες πριν και μετά την εκσκαφή Οι γεωλογικές συνθήκες και βραχομηχανικές παράμετροι Οι πιθανοί μηχανισμοί ευστάθειας Τα μέτρα αρχικής υποστήριξης Α) Προβλήματα ευστάθειας σηράγγων Ο βαθμός ευστάθειας μιας σήραγγας εκπροσωπεί το συνιστάμενο αποτέλεσμα των αλληλεπιδράσεων μεταξύ σημαντικού αριθμού μεταβλητών. Οι μεταβλητές αφορούν στη φυσική κατάσταση της βραχόμαζας, δηλαδή στις γεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες κατά μήκος του άξονα διάνοιξης και στις βασικές κατασκευαστικές επιλογές. Στις κυριότερες μεταβλητές που καθορίζουν τη φυσική κατάσταση (ποιότητα) της βραχόμαζας εντάσσονται: Οι λιθολογικοί τύποι των υλικών και η δομική γεωμετρία των μαζών Η αρχική εντατική κατάσταση Τα φυσικά και μηχανικά χαρακτηριστικά Τα υπόγεια νερά Οι σημαντικότερες κατασκευαστικές επιλογές που είναι δυνατόν να επηρεάσουν την ευστάθεια των σηράγγων περιλαμβάνουν: Το μέγεθος και τη γεωμετρία της εκσκαφής Τη μέθοδο διάνοιξης (με μηχανικά μέσα, με χρήση εκρηκτικών, ολομέτωπη ή τμηματική διάνοιξη, κλπ.) Τα συστήματα υποστήριξης (τύπος φέρουσα ικανότητα σχετικός χρόνος τοποθέτησης ποιότητα κατασκευής) 50

52 Α.1) Τυπικές μορφές αστάθειας των σηράγγων Τα συνήθη αίτια ενεργοποίησης φαινομένων αστάθειας των σηράγγων εμπίπτουν στις ακόλουθες δύο γενικές κατηγορίες: Στη δυσμενή δομή της βραχόμαζας (δυσμενείς κινηματικές αλληλεπιδράσεις ασυνεχειών εκσκαφής, έντονη διάρρηξη, παρουσία ρηγμάτων, κλπ.) Στην επικράτηση υψηλών γεωστατικών πιέσεων σε σχέση με την αντοχή των υλικών Τυπικές μορφές αστάθειας σηράγγων που οφείλονται σε δυσμενείς αλληλεπιδράσεις μεταξύ δομής σήραγγας γεωστατικών πιέσεων συνοψίζονται παρακάτω. Ειδικότερης φύσεως προβλήματα ευστάθειας οφείλονται σε γεωλογικά υλικά κακής ποιότητας ή ιδιαίτερων μηχανικών χαρακτηριστικών σε συνδυασμό με δυσμενείς συνθήκες τάσεων, υγρασίας, κλπ. και αναφέρονται σε προβλήματα σύνθλιψης, διόγκωσης και εκτόξευσης. Τέλος, αναφέρονται και οι συνήθεις μορφές αστάθειας των σηράγγων που οφείλονται σε σεισμικές καταπονήσεις. Στα σχήματα εικονίζονται μερικά χαρακτηριστικά παραδείγματα προβλημάτων ευστάθειας και βασικών μηχανισμών. Α.1.1) Επιδράσεις της δομής Ζώνες Ρηγμάτων (Σχήμα 2.12) Συχνά σημαντικές καταπτώσεις και μεγάλες παραμετρικές συγκλίσεις λόγω χαμηλής αντοχής και παραμορφωσιμότητας των υλικών στις ζώνες ρηγμάτων. Σε μεγάλα βάθη πιθανή η επικράτηση συνθηκών σύνθλιψης. Ιδιαίτερης σημασίας η έγκαιρη εφαρμογή κλειστού δακτυλίου υποστήριξης. Πιθανή η ανάπτυξη πιέσεων λόγω διόγκωσης των υλικών στις ζώνες δαπέδου κάτω παρειών, εφόσον μεταβληθούν οι συνθήκες υγρασίας κατά ή μετά την κατασκευή. Σχήμα 2.12 : Ζώνες ρηγμάτων 51

53 Πτυχώσεις (Σχήμα 2.13) Η παρουσία πτυχώσεων συχνά συνδέεται με ανομοιόμορφες και τοπικά υψηλές γεωστατικές πιέσεις, με αυξημένη διάρρηξη των πετρωμάτων καθώς και με συγκεντρώσεις υπόγειων νερών. Σχήμα 2.13 : Πτυχώσεις Ασυνέχειες (Σχ.2.14 α,β,γ) Δυσμενείς κινηματικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ασυνεχειών και της περιμέτρου της εκσκαφής είναι δυνατόν να δημιουργήσουν υπερεκσκαφές λόγω (Σχήμα 2.14 α, γ) : Διατμητικών ολισθήσεων σε σχετικά περιορισμένο αριθμό ασυνεχειών, εφόσον οι αποστάσεις των επιπέδων ολίσθησης είναι μεγάλες σε σχέση με τις διαστάσεις της εκσκαφής. Ολίσθησης και επακόλουθης περιστροφής τεμαχίων Περιστροφής τεμαχίων σε περιπτώσεις έντονα διαρρηγμένης βραχόμαζας. Η ευκαμψία της μάζας λόγω της διάρρηξης και της (συνήθους) παρουσίας μαλακών υλικών επιτρέπουν περιστροφικές διατμήσεις και δημιουργία μεγάλων υπερεκσκαφών. (α) (β) (γ) Σχήμα2.14 : Τύποι ασυνεχειών Γενικά, η έκταση των υπερεκσκαφών εξαρτάται από το μέγεθος των διατμητικών τάσεων και την ικανότητα της βραχόμαζας να αυτοφέρεται. Η διαστολή που συνοδεύει την ολίσθηση ανεπίπεδων επιφανειών ενεργοποιεί 52

54 κάθετες προς το επίπεδο διάτμησης δυνάμεις με αποτέλεσμα την αύξηση των δυνάμεων ολικής τριβής (Σχήμα 2.14 β). Το μέγεθος των αντιδράσεων εξαρτάται από τη δυσκαμψία της περιβάλουσας μάζας και τα φυσικά χαρακτηριστικά των ασυνεχειών. Α.1.2) Επιδράσεις υψηλών πιέσεων (α) (β) (γ) Σχήμα 2.15 (α, β, γ) : Επιδράσεις υψηλών πιέσεων. Οι βασικοί μηχανισμοί θραύσεως γύρω από εκσκαφές σε ισότροπα, ομοιογενή υλικά καθορίζονται από την επιτρεπτή μεταβολή όγκου (διαστολή) των υλικών κατά την κάθετη προς τα κρίσιμα επίπεδα (θραύσεως) έννοια: Σε αδύναμα, συμπιεστά υλικά (μηδενικό ή μικρό δυναμικό διαστολής υπό υψηλές τάσεις) οι θραύσεις είναι διατμητικού τύπου, δημιουργώντας ζώνες αστοχίας ελλειπτικής γεωμετρίας και καμπύλου περιγράμματος. Διατμητικές θραύσεις επίσης αναπτύσσονται σε διακλασμένες βραχόμαζες υπό υψηλές πιέσεις (Σχήμα 2.15α). Οι αστοχίες σε υλικά υψηλής αντοχής εξελίσσονται με δημιουργία διαδοχικών επιπέδων εφελκυστικής θραύσης παράλληλων προς την περίμετρο της εκσκαφής (Σχήμα 2.15β). Σε εναλλαγές υλικών χαμηλής/υψηλής αντοχής εμφανίζονται συνδυασμοί εφελκυστικών και διατμητικών θραύσεων (Σχήμα 2.15γ). Α.1.3) Ειδικά προβλήματα Σύνθλιψη (Σχήμα 2.16 α,β) Συνθήκες σύνθλιψης σε μέτρια βάθη ( 300m) έχουν παρατηρηθεί σε μυλωνιτιωμένες ζώνες ρηγμάτων, εξαλλοιωμένα μαρμαρυγιακά πετρώματα, ημιστερεοποιημένους και χαμηλής αντοχής ιλυόλιθους και μάργες (Σχήμα 2.16α). 53

55 (α) (β) Σχήμα 2.16 (α, β) : Σύνθλιψη Σε μεγαλύτερα βάθη συνήθως παρατηρούνται σε σχηματισμούς πετρωμάτων υψηλής περιεκτικότητας σε αργιλικά υλικά και τεκτονικά διαταραγμένες ζώνες (Σχήμα 2.16β). Ο ρυθμός παραμόρφωσης συνθλιβόμενων υλικών εξαρτάται από τα φυσικά χαρακτηριστικά (ορυκτολογία, συνεκτικότητα, μέγεθος κόκκων), τις συνθήκες υγρασίας και τα μεγέθη των επιβαλλόμενων πιέσεων. Παρατηρήσεις συνθλιβόμενων ζωνών ρηγμάτων σε βάθος 300m έδειξαν αρχικούς ρυθμούς συγκλίσεων >50mm/30 ημέρες με σταδιακή μείωση σε 5-10mm /μήνα και συνεχιζόμενους μετά παρέλευση πολλών μηνών. Διόγκωση υλικών (Σχήμα 2.17 α, β) Η διόγκωση υλικών οφείλεται σε μεταβολή του όγκου τους λόγω διείσδυσης νερού και επιδράσεων της προσρόφησης του στο κρυσταλλικό πλέγμα των υλικών. Τα μεγέθη παραμορφώσεων είναι δυνατό να είναι σημαντικά, π.χ mm/έτος ανάλογα με την περιεκτικότητα σε διογκούμενα ορυκτά. Ρυθμοί παραμορφώσεως της τάξεως των 5-10mm/έτος έχουν παρατηρηθεί ακόμα και μετά παρέλευση πολλών ετών. Συνθήκες που ευνοούν φαινόμενα διογκώσεων είναι: (α) (β) Σχήμα 2.17 (α, β) : Διόγκωση υλικών 54

56 Εντατική χαλάρωση ή δημιουργία ζώνης θραύσεως γύρω από την εκσκαφή. Διογκούμενες άργιλοι με υψηλότερη περιεκτικότητα σε μοντμοριλλονίτη, ιλλίτη. Σχιστόλιθοι, ιλυόλιθοι, μάργες που περιέχουν τα παραπάνω ορυκτα. Ζώνες ρηγμάτων, υλικά πλήρωσης διακλάσεων, υδροθερμικά εξαλλοιωμένα πετρώματα. Υψηλή περιεκτικότητα σε καολίνη, ιλλίτη, σερικίτη, χλωρίτη. Μεταβολές όγκου κυμαίνονται συνήθως από 0,5 25,0% και οι ασκούμενες πιέσεις είναι της τάξεως 0,1 6,0 kg/cm². Υψηλές πιέσεις σε συνδυασμό με επιδράσεις υγρασίας και παρουσία διογκούμενων αργιλικών υλικών είναι δυνατό να προκαλέσουν σύνθετους και μακροχρόνια εξελισσόμενους μηχανισμούς αστάθειας στις ζώνες δαπέδου / κάτω παρειών (Σχήμα 2.14β, 2.15). Σχήμα 2.18: Ανύψωση δαπέδου λόγω διογκούμενης μάργας (Σήραγγα Διορίζου) Εκτόξευση (Σχήμα 2.19) Τα φαινόμενα εκτόξευσης (rock bursting) αναφέρονται στη βίαιη απόσπαση βραχωδών τεμαχίων από την οροφή ή τα τοιχώματα μιας υπόγειας εκσκαφής. Τα φαινόμενα εκδηλώνονται ως συνέπεια ταχείας έκλυσης εγκλωβισμένης ενέργειας που προήλθε από τη δράση συγκεντρωμένων τάσεων. Αν και τα φαινόμενα συνήθως σημειώνονται σε εκσκαφές πολύ μεγάλου βάθους, ιδιαίτερες γεωλογικές συνθήκες, όπως στα εικονιζόμενα παραδείγματα, είναι δυνατόν να προκαλέσουν εκτοξεύσεις. Η ύπαρξη ασυνεχειών επηρρεάζει ευνοϊκά τις συνθήκες ευστάθειας, καθώς μικρού μεγέθους διατμητικές παραμορφώσεις είναι δυνατόν να προκαλέσουν σημαντική εκτόνωση των συγκεντρωμένων τάσεων. 55

57 Σχήμα 2.19 : Εκτόξευση Α.1.4) Σεισμική ευστάθεια Ο σεισμός αποτελεί μια από τις βασικότερες και σοβαρότερες αιτίες κατασκευαστικών αστοχιών τόσο στις σιδηροδρομικές όσο και στις οδικές σήραγγες. Οι σήραγγες που κατασκευάζονται σε περιοχές που υπόκεινται σε σεισμική δραστηριότητα πρέπει να μπορούν να παραλάβουν τόσο τα στατικά φορτία λειτουργίας όσο και τα σεισμικά φορτία. Επιπλέον όπως και οι υπόλοιπες υπόγειες κατασκευές έχουν κάποια χαρακτηριστικά που διαχωρίζουν τη συμπεριφορά τους υπό σεισμική φόρτιση σε σύγκριση με τις περισσότερες κατασκευές ανωδομής και τα οποία είναι: Ο πλήρης εγκιβωτισμός τους στο έδαφος ή το βράχο, που έχει ως αποτέλεσμα τον εξαναγκασμό των σηράγγων να ακολουθούν τις παραμορφώσεις του εδάφους. Το σημαντικό μήκος τους, που εισάγει την επιρροή της χωρικής μεταβλητότητας της σεισμικής διέγερσης στην απόκρισή τους. Όσον αφορά στο στατικό υπολογισμό των σηράγγων (γεωστατικές τάσεις, οριζόντιες ωθήσεις γαιών, κ.α.) το πρόβλημα είναι χωρικό, λόγω όμως του εκτεταμένου μήκους της, η σήραγγα μπορεί να υπολογιστεί σε μια επίπεδη εντατική κατάσταση. Με επιτόπου μετρήσεις και εργαστηριακές δοκιμές επιδιώκεται ο καθορισμός του πεδίου των κύριων τάσεων καθώς και της μηχανικής συμπεριφοράς της βραχόμαζας. Με την ανάλυση των πεπερασμένων στοιχείων που στηρίζεται στη γραμμική έκφραση της θεωρίας ελαστικότητας υπολογίζεται η κατάσταση των τάσεων μέσα στο βράχο καθώς και οι αρχικές τάσεις που αναπτύσσονται από την εκσκαφή. Στη συνέχεια πραγματοποιείται η διαστασιολόγηση της επένδυσης. Ο αντισεισμικός σχεδιασμός σηράγγων λαμβάνει υπόψη δύο είδη φορτίσεων: 56

58 Άμεσου τύπου φορτίσεις Διάδοση, ανάκλαση και διάχυση σεισμικών κυμάτων (εδαφική ταλάντωση). Τοπικός καταναγκασμός (π.χ. όταν η σήραγγα διασχίζει ενεργό σεισμικό ρήγμα). Έμμεσου τύπου φορτίσεις Οι φορτίσεις έμμεσου τύπου προκύπτουν ως αποτέλεσμα κατολισθήσεων, συμπυκνώσεων, καθιζήσεων και ρευστοποίησης εδαφών, διαδικασία κατά την οποία κορεσμένα σε νερό υλικά (έδαφος, ιζήματα) χάνουν την αντοχή τους και μπορεί να αστοχήσουν κατά τη διάρκεια ισχυρών εδαφικών κινήσεων. Το κύριο ενδιαφέρον επικεντρώνεται στις φορτίσεις άμεσου τύπου που αναφέρονται στις παραμορφώσεις μετακινήσεις που επιβάλλονται από το περιβάλλον έδαφος στη σήραγγα και παράγονται από τη διάδοση των σεισμικών κυμάτων μέσα στο φλοιό της γης. Αυτή η θεώρηση σχεδιασμού βρίσκεται σε απόλυτη αντίθεση με το σχεδιασμό των υπέργειων κατασκευών που γίνεται βάσει της αδρανειακής απόκρισης της κατασκευής. Οι τρεις τύποι μετακινήσεων παραμορφώσεων που εκφράζουν την απόκριση μιας σήραγγας στις σεισμικές διεγέρσεις είναι οι εξής: (Σχήμα 2.20) Η αξονική επιμήκυνση ή βράχυνση Οι αξονικές παραμορφώσεις δημιουργούνται από τις συνιστώσες των σεισμικών κυμάτων που παράγουν κινήσεις παράλληλα με τον διαμήκη άξονα της σήραγγας και οδηγούν σε θλίψη και εφελκυσμό κατά τη διαμήκη έννοια. Η κάμψη κατά τη διαμήκη έννοια Οι καμπτικές παραμορφώσεις δημιουργούνται από τις συνιστώσες των σεισμικών κυμάτων που παράγουν κινήσεις παράλληλα με το διαμήκη άξονα της σήραγγας και οδηγούν σε θλίψη και εφελκυσμό κατά τα διαμήκη έννοια. Η παραμόρφωση κυκλικής ή τετραγωνικής σήραγγας κατά την έννοια της διατομής (εγκάρσια διεύθυνση) Αυτού του είδους παραμορφώσεις αναπτύσσονται όταν τα διατμητικά σεισμικά κύματα διαδίδονται κατακόρυφα ή σχεδόν κατακόρυφα προς τον 57

59 άξονα της σήραγγας οδηγώντας σε παραμόρφωση του σχήματος της διατομής της. Για παράδειγμα κύματα διάτμησης SH, που κύρια επιπονούν τα έργα του πολιτικού μηχανικού, όταν διαδίδονται παράλληλα στον άξονα της σήραγγας προσδίδουν στη σήραγγα εγκάρσια συνημιτονοειδούς μορφής παραμόρφωση που οπωσδήποτε είναι μεγαλύτερη σε μαλακά εδάφη. Όταν κινούνται κάθετα σε αυτή, την επιπονούν σε κατά μήκος θλίψη και εφελκυσμό. Στην περίπτωση αυτή όταν η σήραγγα είναι άκαμπτη και διασχίζει εδάφη με σημαντική διαφορά ακαμψίας ή όταν διαπερνά ιδιαίτερα άκαμπτα τμήματα, μεταφέρει το μεγαλύτερο μέρος των φορτίων στους αρμούς, ενώ όταν είναι εύκαμπτη επιπονούνται εξίσου αρμοί και κορμός. Όπως απέδειξαν τα μέχρι σήμερα πειραματικά δεδομένα της διεθνούς έρευνας, η αξονική επιπόνηση (θλίψη ή εφελκυσμός), είναι η σπουδαιότερη, τόσο από άποψη μεγέθους όσο και από άποψη πρόκλησης ζημιών. Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος και οι διαφοροποιήσεις της από το έδαφος είναι επίσης σημαντικός παράγοντας. Η ύπαρξη διαφοράς φάσης στην κίνηση δυο σημείων κατά μήκος μιας σήραγγας την επιπονεί μεταξύ άλλων με διαφορικές ροπές στρέψης, εξαιτίας του διαφορετικού μεγέθους και διεύθυνσης της εγκάρσιας διατμητικής τάσης (τ). Η βασική αρχή στην οποία στηρίζονται όλες σχεδόν οι μέθοδοι υπολογισμού είναι η ταυτότητα παραμορφώσεων σήραγγας και εδάφους. Η βασική αρχή, οδηγεί σε συντηρητικό σχεδιασμό στην περίπτωση άκαμπτων σηράγγων. Η συνεχής μέχρι και σήμερα χρησιμοποίησή της οφείλεται λιγότερο στη συντηρητικότητά της και περισσότερο στην απλότητα της εφαρμογής της. Έτσι λοιπόν η αλληλεπίδραση εδάφους σήραγγας δεν λαμβάνεται υπόψη, τόσο κατά την εγκάρσια επιπόνηση, όσο και κατά μήκος. Ειδικά κατά την εγκάρσια έννοια ο υπολογισμός στηρίζεται συνήθως στην εκτίμηση των παραμορφώσεων του ελεύθερου εδάφους στη θέση της σήραγγας (ανάλυση τύπου SHAKE ή ανάλογη) και στον έλεγχο της στατικά υπολογισμένης διατομής, για τις παραμορφώσεις αυτές, αφού ίσως προηγούμενα αυξηθούν οι δυναμικές παραμορφώσεις κατά 15-20% για να ληφθούν υπόψη οι δυναμικές συγκεντρώσεις τάσεων. Κατά την κατά μήκος έννοια παρουσιάστηκαν τελευταία απλές μέθοδοι που προσπαθούν να λάβουν υπόψη τους τη σχετική κίνηση εδάφουςσήραγγας θεωρώντας την τελευταία σαν δοκό σε ελαστικό ημιχώρο. Υπάρχει σχετική διαφοροποίηση των μετακινήσεων εδάφους-σήραγγας, χωρίς όμως οι εγκάρσιες ή οι κατά μήκος μετακινήσεις της σήραγγας Ut να ξεπερνούν αυτές του εδάφους Us κατά την ίδια διεύθυνση. 58

60 Η δυναμική αλληλεπίδραση εδάφους-σήραγγας εξαρτάται από τη σχετική τους δυσκαμψία. Οι μετακινήσεις Ut και Us συνδέονται μεταξύ τους με βάση τις εξής υποθέσεις: Ότι η σήραγγα μπορεί να αναπαρασταθεί ως δοκός σε ελαστικό μέσο. Ότι οι μετακινήσεις Ut και Us είναι ίδιας μορφής (συνημιτονοειδούς) και διεύθυνσης, τόσο για την εγκάρσια όσο και για την κατά μήκος έννοια της σήραγγας, που εξετάζονται χωριστά. Σχήμα 2.20 : Μορφές παραμόρφωσης σηράγγων λόγω σεισμικής επιπόνησης Ως κριτήρια στατικής επάρκειας της οριστικής επένδυσης γενικώς θεωρούνται τα εξής: Οι παραμορφώσεις και ο βαθμός ρηγμάτωσης θα πρέπει να ικανοποιούν τα όρια λειτουργικότητας. Ως όρια λειτουργικότητας 59

61 τίθενται το μέτρο D/500 και ως εύρος ρωγμών <0.3mm για οπλισμένο σκυρόδεμα. Τα ανωτέρω όρια θα πρέπει να ικανοποιούνται και για Ec/2, που αντιστοιχεί περίπου στο μέτρο ελαστικότητας σκυροδέματος μετά παρέλευση ενός έτους. Στατική επάρκεια της διατομής για τους δυσμενέστερους συνδυασμούς N,M,Q έναντι του προβλεπόμενου εύρους φορτίσεων με εφαρμόσιμα στην πράξη ποσοστά σιδηροπλισμών (π.χ. Σχήμα 2.21) Σχήμα 2.21 : Διάγραμμα αλληλεπίδρασης για το σχεδιασμό οπλισμένου σκυροδέματος. Η επίδραση των σεισμών στην ευστάθεια σηράγγων εξαρτάται από: Τα χαρακτηριστικά του σεισμού Το βάθος της σήραγγας Τη διατομή της σήραγγας Τις γεωλογικές και γεωτεχνικές συνθήκες Τον τύπο του συστήματος υποστήριξης 60

62 Οι υπόγειες κατασκευές είναι γενικά λιγότερο ευάλωτες σε σεισμικές βλάβες σε σύγκριση προς τις επιφανειακές κατασκευές. Τούτο οφείλεται στους ακόλουθους παράγοντες: Εκθετική απόσβεση των επιφανειακών κυμάτων (Rayleigh) με αυξανόμενο βάθος. Αύξηση του μέτρου ελαστικότητας της βραχόμαζας Σχετικά μικρές διαστάσεις των σηράγγων σε σχέση με τα επικρατέστερα μήκη σεισμικών κυμάτων. Τα αίτια αστάθειας υπόγειων εκσκαφών κατά τη διάρκεια ενός σεισμού οφείλονται είτε στις δονήσεις είτε στην παρουσία εκτεταμένων ασυνεχειών και κυρίως ρηγμάτων. Η δυσμενέστερη επίδραση των δονήσεων προκύπτει σε περίπτωση «παγίδευσης» του κύματος στο εσωτερικό της εκσκαφής και ενίσχυση των σεισμικών τάσεων λόγω διαδοχικών προσπτώσεων στα τοιχώματα. Καθοριστικής σημασίας στην ένταση και επακόλουθες συνέπειες του φαινομένου είναι η διάσπαση (ανάπτυγμα D) της εκσκαφής. Υπάρχουν ενδείξεις ότι το κρίσιμο D αντιστοιχεί στο 1/8 του μήκους του σεισμικού κύματος (Σχήμα 2.22). Σχήμα 2.22 : Σχέση κρίσιμου D με το μήκος του σεισμικού κύματος Δυσμενείς παράγοντες σε σχέση με τη σεισμική ευστάθεια σηράγγων είναι: 1. Το βάθος: Συνήθως οι σοβαρές βλάβες αναφέρονται σε βάθη <100m αν και η στατιστική αξία αυτής της παρατήρησης είναι περιορισμένη καθώς τα περισσότερα πολιτικά υπόγεια έργα κατασκευάζονται σε βάθη αυτής της τάξης. Μέτριες έως ελαφρές βλάβες αναφέρονται για βάθη μέχρι 300m. 2. Επικεντρική απόσταση: Ως κρίσιμη θεωρείται απόσταση 50 km. 3. Μέγεθος σεισμού: Γενικά Ms > 6-7 της κλίμακας Richter θεωρείται ως κρίσιμο μέγεθος. 61

63 Οι συνηθέστερες μορφές αστάθειας (όπως έχουν ήδη αναφερθεί σε προηγούμενη παράγραφο) περιλαμβάνουν: 1. Παραμορφώσεις της διατομής της σήραγγας. 2. Τοπικές καταπτώσεις-ολισθήσεις. 3. Μετακινήσεις κατά μήκος εγκαρσίων ρηγμάτων και κυματοειδείς παραμορφώσεις κατά μήκος του άξονα της σήραγγας. 4. Παραμορφώσεις των συστημάτων υποστήριξης ή ρηγματώσεις επενδύσεων. 5. Αύξηση των εισροών υπόγειου νερού. 6. Βλάβες στις εισόδους (στο μέτωπο της σήραγγας). B) Έλεγχος της ευστάθειας σηράγγων Οι τεχνικές αναλύσεων για την ποσοτική εκτίμηση της ευστάθειας των υπόγειων εκσκαφών θα πρέπει να εξασφαλίζουν: 1. Δυνατότητα εισαγωγής των φυσικών δεδομένων του προβλήματος (γεωμετρία, ανομοιογένεια εδαφών, δομική ασυνέχεια των βραχωδών μαζών, κλπ.) 2. Δυνατότητα εισαγωγής κριτηρίων περιγραφής της μηχανικής συμπεριφοράς των γεωϋλικών 3. Επαρκή αντιπροσώπευση των εντατικών συνθηκών και των συσχετισμών τάσεων παραμορφώσεων κατά την κατασκευή (και λειτουργία) του υπόγειου έργου. Κύρια συνιστώσα της επιτυχούς ανάλυσης είναι η εκλογικευμένη προσέγγιση του προβλήματος σε βαθμό που να μην απολήγει σε υπερβολική απλούστευση και η κατανόηση του βαθμού αξιοπιστίας των αναλυτικών αποτελεσμάτων. B.1) Μεθοδολογία Στα βασικά στάδια μιας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας για τη μελέτη των συνθηκών ευστάθειας μιας σήραγγας περιλαμβάνονται: 1. Προσδιορισμός των τάσεων πεδίου από συνεκτίμηση όλων των γνωστών γεωλογικών / τεκτονικών παραμέτρων και αξιολόγηση μετρήσεων πεδίου (εάν υπάρχουν). 2. Υπολογισμός του δευτερογενούς εντατικού πεδίου. Ως πρώτη προσέγγιση εφαρμόζονται μέθοδοι της θεωρίας ελαστικότητας. Εάν τα δευτερογενή εντατικά μεγέθη εμπίπτουν στην περιοχή ελαστικής απόκρισης των υλικών, ελέγχεται το ενδεχόμενο αποκλίσεων από την ελαστική κατανομή λόγω της παρουσίας μεμονωμένων ασυνεχειών ή συστημάτων ασυνεχειών. Εάν οι ελαστικές τάσεις τείνουν προς την αντοχή του υλικού, θα πρέπει να εκτιμηθεί η ανακατανομή των τάσεων κατά τη θεωρία πλαστικότητας. 62

64 3. Με βάση τα διαθέσιμα στοιχεία που αφορούν στα μηχανικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων, τη γεωμετρία και ιδιότητες των ασυνεχειών, τα βάθη υπερκειμένων, τις τάσεις πεδίου κλπ., σχεδιάζονται τομές που αντιπροσωπεύουν τις κρισιμότερες συνθήκες κατά μήκος του άξονα εκσκαφής για λεπτομερείς αναλύσεις. 4. Συνεκτιμώντας όλα τα διαθέσιμα γεωλογικά / γεωτεχνικά στοιχεία αναγνωρίζονται οι πιθανοί μηχανισμοί ευστάθειας και επιλέγονται κατάλληλες μέθοδοι ανάλυσης. B.2) Παρακολούθηση της γεωτεχνικής συμπεριφοράς των σηράγγων Η παρακολούθηση της γεωτεχνικής συμπεριφοράς σηράγγων έχει αναγνωρισθεί γενικώς ως τεχνική διαδικασία ιδιαίτερης πρακτικής αξίας στα στάδια κατασκευής και λειτουργίας τους. Η παρακολούθηση (monitoring) ως αναπόσπαστο μέρος του ολοκληρωμένου σχεδιασμού των σηράγγων θα πρέπει να περιλαμβάνει: Συστηματική καταγραφή / αποτύπωση των γεωλογικών, γεωτεχνικών και υδρογεωλογικών δεδομένων κατά τη διάνοιξη της σήραγγας. Τοπογραφικές / γεωδαιτικές μεθόδους παρακολούθησης της όδευσης. Τοποθέτηση οργάνων και λήψη μετρήσεων παραμορφώσεων, πιέσεων κτλ. Με τη χρήση οργάνων και γενικότερα παρακολούθηση της συμπεριφοράς επιδιώκεται η κατά το δυνατόν πληρέστερη κάλυψη των ακόλουθων τεχνικών απαιτήσεων: Λεπτομερής αξιολόγηση της συμπεριφοράς του έργου σε σχέση με τις πραγματικές συνθήκες εδάφους, ώστε να είναι δυνατός ο ουσιαστικός έλεγχος των παραδοχών της μελέτης, της επάρκειας των μέτρων υποστήριξης, κλπ. Τεκμηρίωση του βαθμού ευστάθειας της σήραγγας. Έγκαιρη πρόβλεψη προβλημάτων και εφαρμογή επεμβάσεων ενίσχυσης. Εκτίμηση της μακροχρόνιας συμπεριφοράς της σήραγγας. Δημιουργία αρχείου γεωτεχνικών δεδομένων τεκμηρίωσης και συμπεριφοράς του έργου. Τα στοιχεία που θα συλλέγονται θα αφορούν στο μέγεθος, στη διακύμανση και στο ρυθμό μεταβολής κρίσιμων μεγεθών, όπως είναι οι παραμορφώσεις (συγκλίσεις) στο όριο της εκσκαφής και στις περιβάλλουσες ζώνες της βραχόμαζας, το μέγεθος των γεωστατικών πιέσεων κτλ. 63

65 Η σύγκλιση είναι από τις συνήθως μετρούμενες παραμορφώσεις και προσδιορίζεται από τη μεταβολή της απόστασης μεταξύ σταθερών σημείων που εξασφαλίζονται με πάκτωση κατάλληλων ήλων. Οι συσκευές μέτρησης περιλαμβάνουν τηλεσκοπικές ράβδούς ή μικροταινίες εντεινόμενου ελάσματος ή σύρματος invar. Κριτήρια αξιολόγησης των μετρήσεων σε σχέση με τις επικρατούσες συνθήκες ευστάθειας ενδεικτικά είναι: Ο ρυθμός των μετακινήσεων: Από εμπειρίες αναφέρεται ενδεικτικά ότι 0,001mm/ημέρα συνήθως αναλογούν σε σταθερή διατομή, 0,05mm/ημέρα απαιτούν προσοχή ιδιαίτερα σε μεγάλες εκσκαφές ενώ 1,00mm/ημέρα συνήθως απαιτούν πρόσθετα μέτρα σταθεροποίησης. Η φέρουσα ικανότητα των στοιχείων υποστήριξης: Οι παρατηρούμενες μετατοπίσεις δεν θα πρέπει να υπερβαίνουν τα μεγέθη που θα προκαλέσουν αστοχία του συστήματος στήριξης. Ενδεικτικά αναφέρονται οι εξής πρακτικές εμπειρίες: a) Ρωγματώσεις στο κέλυφος εκτοξευόμενου σκυροδέματος παρατηρήθηκαν όταν η διαφορική μετατόπιση μεταξύ βραχωδών τεμαχίων υπερβεί τα 1,5 3,0 mm, b) Προεντεταμένα αγκύρια (πάκτωση άκρου μόνον) υπέστησαν αστοχία όταν οι μετατοπίσεις προσέγγισαν τα 50mm, c) Πλήρως πακτωμένα αγκύρια είχαν την ικανότητα παραλαβής σημαντικών φορτίων μετά από διεύρυνση των ασυνεχειών κατά 150mm. Όταν επιχειρείται αξιολόγηση των παρατηρούμενων μετατοπίσεων της επιφάνειας μιας εκσκαφής, τόσο το βάθος όσο και η έκταση της ζώνης χαλάρωσης / διατάραξης θα πρέπει να διερευνώνται για την επιλογή κατάλληλων επεμβάσεων. Για το σκοπό αυτό τοποθετούνται εκτασιόμετρα πολλαπλών σημείων, όπως στις ενδεικτικές διατάξεις του σχήματος Για τη μέτρηση των φορτίων που μεταφέρονται στα στοιχεία του συστήματος στήριξης χρησιμοποιούνται «κυψέλες φορτίων» (load cells) διαφόρων τύπων. Για μετρήσεις της κατανομής των τάσεων σε επενδύσεις χρησιμοποιούνται επίπεδοι γρύλλοι (flat jacks) ή ενσωματώνονται αισθητήρες παλλόμενου σύρματος μέτρησης των παραμορφώσεων (vibrating wire strain gauges). 64

66 Σχήμα 2.23: Διατάξεις ενοργάνωσης για την παρακολούθηση της γεωτεχνικής συμπεριφοράς των σηράγγων Στεγανότητα Η έννοια της στεγανότητας μιας σιδηροδρομικής σήραγγας αφορά την προστασία της από την εισροή ύδατος. Η στεγανότητα μπορεί να επιτευχθεί είτε με αποστράγγιση (συνδυασμός στεγάνωσης και αποστράγγισης ή μόνο αποστράγγιση), είτε με πλήρη στεγάνωση (χρήση υδατοστεγανού σκυροδέματος ή ενέσεις σκυροδέματος). Οι δύο τύποι στεγάνωσης δίνονται σχηματικά στο Σχήμα Η αποστράγγιση συνήθως προτιμάται από την πλήρη στεγάνωση καθώς η τελευταία, είναι ιδιαίτερα δαπανηρή λύση. Υπάρχουν διάφορες γνωστές μέθοδοι που διευκολύνουν την υδατοστεγανότητα μιας σήραγγας που ποικίλουν από απλό σφράγισμα των κάθετων και ακτινικών αρμών της εσωτερικής επένδυσης μέχρι την εγκατάσταση πλήρως υδατοστεγανής μεμβράνης, είτε ανάμεσα στην προσωρινή και την αρχική επένδυση είτε ανάμεσα στην αρχική και την 65

67 δευτερεύουσα επένδυση. Η πιο κοινή μέθοδος είναι αυτή του σφραγίσματος αρμών, η οποία αναπόφευκτα δεν θα εξασφαλίσει μια τελείως στεγνή σήραγγα αλλά μπορεί να μειώσει τις εισροές νερού σε αποδεκτά επίπεδα. Ο πίνακας 2.6 δίνει μια περίληψη από διάφορες Βρετανικές σήραγγες και τους βαθμούς διείσδυσης νερού σύμφωνα με τις συνθήκες του εδάφους και το εφαρμοζόμενο σύστημα υποστήριξης. Είναι ξεκάθαρο από τον Πίνακα 2.6 ότι μια επένδυση από χυτοσίδηρο δίνει καλύτερη υδατοστεγάνωση από μια επένδυση από σκυρόδεμα σε παρόμοιες συνθήκες. Αυτό είναι αποτέλεσμα του ότι οι επενδύσεις από χυτοσίδηρο προσφέρονται για σφράγισμα και δεν ραγίζουν περαιτέρω κατά τη διάρκεια της μεταφοράς και της κατασκευής. Ωστόσο, η χρήση σύγχρονων σφραγιστικών μειγμάτων μπορεί μερικώς να ανακουφίσει την κατάσταση. Στην περίπτωση που χρησιμοποιηθούν γεωϋφάσματα, αυτά περιέχουν χημικά και είναι πιθανό να προκληθεί αλκαλικότητα όταν έρθουν σε επαφή με το σκυρόδεμα. Επιπλέον, πρέπει να επιβεβαιωθεί η αντοχή τους στη φωτιά. Ένα πολύ σημαντικό κριτήριο για τα περισσότερα γεωϋφάσματα είναι το βάρος τους ανά τετραγωνικό μέτρο. Διάμετροι μικρότεροι από 15 εκ. για οριζόντιο αποστραγγιστικό αγωγό μπορεί να αποδειχθούν πολύ μικρές. Ο κατάλληλος σχεδιασμός των φρεατίων ελέγχου και των σωλήνων πρέπει να διευκολύνει τον μελλοντικό καθαρισμό και επιθεώρησή τους. Πίνακας 2.6 : Εισροή υδάτων σε σήραγγες. 66

68 Η στεγάνωση μπορεί να τοποθετηθεί : Στην πλευρά που είναι σε επαφή με το νερό (εξωτερικήπροτιμάται) (Σχήμα 2.24β) Στην πλευρά που δεν είναι σε επαφή με το νερό (εσωτερική) (Σχήμα 2.24α) Τα προβλήματα που μπορούν να προκύψουν στη σήραγγα από τη στεγάνωση είναι : Πιθανά προβλήματα αισθητικής. Πιθανά προβλήματα από την πίεση του νερού. Η κατασκευή είναι εκτεθειμένη στα χημικά που περιέχει το νερό. Είναι πιθανό να προκληθούν φουσκάλες από την υγρασία. Είναι πιθανό να αποκολληθούν κομμάτια της εσωτερικής επικάλυψης. Πιθανά προβλήματα σε περίπτωση παγετού. (α) Σχήμα 2.24 : Σχηματική απεικόνιση στεγάνωσης στην : (α) εσωτερική εξωτερική πλευρά της σήραγγας. Στις μη επενδεδυμένες σήραγγες παρουσιάζεται συνήθως έντονη υγρασία με δυσμενείς επιπτώσεις στο υλικό της επιδομής (οξείδωση σιδηροτροχιών και μεταλλικών στοιχείων) αλλά και στον εξοπλισμό και στη λειτουργία των συστημάτων έλξης και σηματοδότησης. Τα ρήγματα που εντοπίζονται πρέπει να πληρούνται με ειδικά στεγανωτικά μείγματα. Έμμεσα πιθανά προβλήματα που οφείλονται σε σημαντικές εισροές υδάτων περιλαμβάνουν: Καθιζήσεις στην επιφάνεια του εδάφους λόγω πτώσεως του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα (ιδιαίτερος κίνδυνος κατά την κατασκευή σηράγγων σε μικρά βάθη και αστικές περιοχές), Αποστράγγιση υδροφόρων στρωμάτων, διακοπή της δίαιτας πηγών, πηγαδιών, κλπ., Συντήρηση συνθηκών υψηλής υγρασίας και ανάλογες επιπτώσεις στη μηχανική συμπεριφορά των υλικών, Οξείδωση των μεταλλικών στοιχείων στήριξης και πλεγμάτων οπλισμού, (β) (β) 67

69 Αναθεώρηση του σχεδιασμού της τελικής επένδυσης για την παραλαβή πρόσθετων υδραυλικών πιέσεων ή/και υψηλότερων φορτίων εδάφους λόγω εξασθένησης της περιβάλλουσας μάζας, κλπ. Στήλη (Α) Στήλη (Β) Σχήμα 2.25 : Μερική στεγάνωση σήραγγας με αποστράγγιση νερού (Στήλη Α) και πλήρη στεγάνωση σήραγγας (Στήλη Β) Αερισμός Τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της σήραγγας που αφορούν τον αερισμό είναι τα εξής: Η μορφή και το μέγεθος της διατομής χρήσης της σήραγγας ως και η φύση των τοιχωμάτων της επιδρά επί της τιμής του συντελεστή τριβής, ο οποίος υπεισέρχεται στον καθορισμό της αντίστασης που προβάλει η σήραγγα στη δίοδο του αέρα. Είναι αντιληπτό ότι όσο ομαλότερη και ενιαία κατά 68

70 μήκος της σήραγγας είναι η διατομή, τόσο μικρότερη είναι η αναπτυσσόμενη αντίσταση στη ροή του αέρα και κατ επέκταση, τόσο πιο ευνοϊκές είναι οι συνθήκες αερισμού. Συνεπώς η αντίσταση του αέρα μειώνεται δραστικά λόγω της ομοιομορφίας της διατομής, της εν γένει διάταξης του έργου στο χώρο και της λείας εκ σκυροδέματος επένδυσης. Ανάλογα ως προηγουμένως επιδρά στις συνθήκες αερισμού και η διαμόρφωση του δαπέδου της σήραγγας. Η μεταβλητότητα του αδιάστατου συντελεστή τριβής για διαφορετικές περιπτώσεις διαμόρφωσης του δαπέδου μιας διπλής σιδηροδρομικής σήραγγας δίδεται στον Πίνακα 2.7. Είναι σαφές από τον εν λόγω πίνακα ότι είναι ευνοϊκότερο για την αντιμετώπιση του προβλήματος του αερισμού της σήραγγας όταν έχει επιλεγεί η λύση της τοποθέτησης των στρωτήρων καθ ολοκληρία εντός σκυροδέματος (σταθερή επιδομή). Επιπροσθέτως, οι διαστάσεις της σήραγγας, ήτοι το μέγεθος της διατομής χρήσης και το συνολικό της μήκος, αποτελούν σημαντικούς παράγοντες για το σχεδιασμό του αερισμού της, δεδομένου ότι από τα εν λόγω μεγέθη καθορίζεται ο συνολικός όγκος του αέρα ο οποίος περιέχεται στη σήραγγα και οι εκάστοτε αντιμετωπιζόμενες συγκεντρώσεις των αέριων ρύπων. Εξάλλου, η κατά μήκος κλίση της σήραγγας επιδρά επί του μεγέθους των αέριων ρύπων που εκπέμπονται αναλόγως της περιπτώσεως της διέλευσης του συρμού από τη σήραγγα κινούμενη με αρνητική ή θετική κλίση. Η διαφοροποίηση βεβαίως των εκπομπών στις δύο περιπτώσεις ποικίλλει κατά περίπτωση και σχετίζεται με τις συνθήκες και τα χαρακτηριστικά κίνησης του κάθε συρμού. Γενικά αναμένεται ότι κατά την κίνηση του ίδιου συρμού με αρνητική κλίση οι εκπομπές των καυσαερίων να είναι πιο αυξημένες, δεδομένου ότι το φορτίο είναι μεγαλύτερο. Πίνακας 2.7 : Συντελεστές τριβής για διπλή σιδηροδρομική γραμμή για διάφορες κατηγορίες επιδομής γραμμής Στρωτήρες καθ ολοκληρία εντός σκυροδέματος (σταθερή επιδομή) Στρωτήρες καθ ολοκληρία εντός σκύρων (συμβατική επιδομή) Στρωτήρες κατά το ήμισυ εντός σκύρων (συμβατική επιδομή) Στρωτήρες καθ ολοκληρία εκτός των σκύρων (συμβατική υποδομή) 0,040 0,099 0,107 0,115 Σημαντικό ρόλο σε ένα έργο αερισμού παίζουν και οι γεωλογικές συνθήκες, όπως η γεωλογία και η υδρογεωλογία της περιοχής καθώς και τα μηχανικά χαρακτηριστικά των συναντώμενων πετρωμάτων. 69

71 Αναφορικά με τη θέση των έργων αερισμού διακρίνουμε περιορισμούς εξαιτίας της υφιστάμενης ή μελλοντικής οικιστικής ανάπτυξης, της ύπαρξης τουριστικών αξιοθεάτων, αρχαιοτήτων κλπ., αλλά και εξαιτίας δυσχερειών που ενδεχομένως αντιμετωπίζονται κατά την προσπέλαση προς αυτές τις θέσεις (κυρίως για λόγους συντήρησης των εγκαταστάσεων). Παράλληλα πρέπει να εξεταστεί και το θέμα της στάθμης του θορύβου που παράγεται κατά τη λειτουργία των ανεμιστήρων. Α) Φυσικός ελκυσμός Ο φυσικός ελκυσμός αποτελεί ένα φυσικό παράγοντα δημιουργίας ρεύματος αέρα σε μια σήραγγα. Το εν λόγω φαινόμενο οφείλεται στην παρατηρούμενη διαφορά θερμοκρασίας και συνεπώς στις διαφορές πυκνότητας μεταξύ στηλών αέρα. Ο φυσικός αερισμός εξαρτάται από την υψομετρική διαφορά μεταξύ της επιφάνειας και του υπόγειου έργου καθώς επίσης και από τη διαφορά θερμοκρασίας που επικρατεί μέσα και έξω από το έργο. Η προκαλούμενη παροχή λόγω φυσικού ελκυσμού είναι ευμετάβλητη ως προς τις διαφορές της θερμοκρασίας και τις ατμοσφαιρικές συνθήκες στις θέσεις που το ενδιαφέρουν. Οι παρατηρούμενες μεταβολές λόγω της θερμοκρασιακής διαφοροποίησης, είτε στη διάρκεια του έτους, είτε στη διάρκεια της ημέρας, προκαλούν τόσο την αυξομείωση της εκάστοτε παροχής όσο και της διεύθυνσης του δημιουργούμενου ρεύματος αέρα. Τα ανωτέρω χαρακτηριστικά δεν επιτρέπουν την αξιοποίηση του φυσικού ελκυσμού για τον αερισμό της σήραγγας με ικανοποιητική αξιοπιστία και αυξημένο επίπεδο εμπιστοσύνης για σήραγγες με σχετικά αυξημένες απαιτήσεις σε παροχή καθαρού αέρα. Βεβαίως η δράση του φυσικού ελκυσμού δεν είναι δυνατόν να ανασταλεί. Η επίδρασή του στο σύστημα αερισμού που εφαρμόζεται και το οποίο πρέπει να παρέχει ασφάλεια και απόλυτο έλεγχο των συνθηκών του αέρα εντός της σήραγγας, τόσο κατά την κανονική λειτουργία της σήραγγας όσο και κατά την αντιμετώπιση επικίνδυνων καταστάσεων, θα είναι για ορισμένα χρονικά διαστήματα θετική και για άλλα αρνητική. Β) Τύποι συρμών Ταχύτητες Είδη Η σύνθεση των συρμών και το είδος των μηχανών έλξης που κυκλοφορούν στην εκάστοτε σιδηροδρομική σήραγγα είναι καθοριστικής σημασίας παράμετροι στη διερεύνηση του προβλήματος του αερισμού, και πρέπει να εξετάζονται τα χαρακτηριστικά τους. Τα χρήσιμα για την ανάλυση χαρακτηριστικά των συρμών αφορούν κύρια στην ταχύτητα κίνησης, στην ισχύ του κινητήρα καθώς επίσης και στο συνολικό βάρος του συρμού. Ένα επιπλέον στοιχείο που εξετάζεται είναι αν ο συρμός είναι 70

72 επιβατικός ή εμπορικός καθώς διέπονται από διαφορετικές διατάξεις ασφαλείας. Γ) Εκπεμπόμενα καυσαέρια Καταναλώσεις καυσίμων Η επιβάρυνση του ατμοσφαιρικού αέρα εντός της σήραγγας με αέριους ρύπους οφείλεται στις εκπομπές καυσαερίων των ντηζελοκίνητων συρμών οι οποίοι διέρχονται δια μέσου αυτής, αλλά και στα εκρηκτικά ή τοξικά αέρια που μπορεί να εκλύονται από τα πετρώματα της σήραγγας. Οι ποσότητες των αέριων ρύπων που διοχετεύονται στον όγκο του αέρα εντός της σήραγγας σχετίζονται άμεσα με την κατανάλωση καυσίμου της εκάστοτε ντηζελάμαξας, τα χαρακτηριστικά λειτουργίας της, την κατάσταση στην οποία βρίσκεται από πλευράς συντήρησης, καθώς επίσης και την ποιότητα του καυσίμου που χρησιμοποιείται. Βεβαίως, καθοριστικής σημασίας και κυρίαρχο παράγοντα αποτελεί η ποσότητα της καταναλισκόμενης ποσότητας καυσίμου. Για την αξιολόγηση της ποιότητας της ατμόσφαιρας εντός της σήραγγας λαμβάνονται υπόψη οι κυριότεροι εκπεμπόμενοι αέριοι και στερεοί ρυπαντές. Νεώτερες αντιλήψεις περί της ασφάλειας και υγιεινής των εκτιθέμενων επιβατών εφιστούν μεγαλύτερη προσοχή στην εκπομπή των αερίων HC, έναντι του SO2, δεδομένου ότι η εκπομπή SO2 σχετίζεται αποκλειστικά με την ποιότητα του χρησιμοποιούμενου καυσίμου και την περιεκτικότητα αυτού σε θείο. Από διεθνή βιβλιογραφία προκύπτει ότι αφ ενός η ποιότητα του χρησιμοποιούμενου καυσίμου βελτιώνεται συνεχώς τα τελευταία χρόνια, αφετέρου ότι η εξέλιξη της τεχνολογίας των κινητήρων και οι συνθήκες καύσης βελτιώνονται σταδιακά οδηγώντας προς τη μείωση των συγκεντρώσεων του εκπεμπόμενου SO2. Παραμένει όμως σε σχετικά υψηλά επίπεδα η εκπομπή HC τόσο υπό αέρια όσο και υπό πτητική μορφή (προσροφημένων εντός της εκπεμπόμενης αιθάλης). Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι αρωματικοί HC θεωρούνται κύρια πηγή που πιθανώς προκαλεί αίτια καρκινογενέσεων ή γενικότερων μεταλλάξεων, προκύπτει ότι η συγκέντρωση των HC θα πρέπει να λαμβάνεται ως κριτήριο ελέγχου της ποιότητας της,ατμόσφαιρας. Δ) Κριτήρια ελέγχου ατμόσφαιρας Προκειμένου να εκτιμηθούν οι συνθήκες της ατμόσφαιρας που επικρατούν εντός της σήραγγας σε συνάρτηση με τις εκπομπές και συγκεντρώσεις αέριων ρύπων είναι απαραίτητο να γίνει η θεώρηση των κατάλληλων κριτηρίων ελέγχου, που εστιάζονται κυρίως στις αποδεκτές μέγιστες συγκεντρώσεις αέριων ρύπων που ισχύουν στη χώρα μας, αλλά και διεθνώς. Στον Πίνακα 2.8 δίδονται τα εν λόγω ανώτατα επιτρεπτά όρια, που αφορούν στην έκθεση των επιβατών για μικρά χρονικά διαστήματα. 71

73 Πέραν των εν λόγω ορίων εφαρμόζεται και το Κριτήριο Ελέγχου της Ποιότητας του Αέρα (Τ), με το οποίο συσχετίζεται και ελέγχεται η συνεργητική δράση όλων των εκπεμπόμενων ρύπων στο ίδιο περιβάλλον. Το εν λόγω κριτήριο παρέχει πρόσθετη ασφάλεια στην αξιολόγηση της ποιότητας της ατμόσφαιρας εντός της σήραγγας. (American Conference of Governmental Industrial Hygients, 1976). Πίνακας 2.8: Ανώτατες επιτρεπόμενες τιμές των συγκεντρώσεων αέριων ρυπαντών ΑΕΡΙΟΣ ΡΥΠΑΝΤΗΣ HC CO NO NO2 SO2 Σωματίδια ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ 5 ppm 50 ppm 25 ppm 5 ppm 5 ppm 2 mg/m3 Ο δείκτης Τ δίδεται από την ακόλουθη εξίσωση (Σχέση 2.9), στην οποία υπεισέρχονται οι συγκεντρώσεις των εξεταζόμενων αέριων ρύπων (μέση συγκέντρωση ανά 24ωρο): Τ = [HC/2] + [CO/50] + [NO/25] + [NO2/5] + [PARTICLES/2](Σχέση 2.9) Για τον υπολογισμό της απαιτούμενης ποσότητας καθαρού αέρα η οποία θα πρέπει να διοχετεύεται στη σήραγγα προκειμένου να επιτευχθεί η απαιτούμενη αραίωση και η μείωση των συγκεντρώσεων στα αποδεκτά επίπεδα, θεωρείται ότι οι αποδεκτές τιμές του μεγέθους Τ πρέπει να είναι μικρότερες της μονάδας. Από τα χαρακτηριστικά της κυκλοφορίας εκτιμάται ο μέσος χρόνος μεταξύ δύο διαδοχικών διελεύσεων συρμών δια μέσου της σήραγγας. Ο εν λόγω χρόνος αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για τη μελέτη του αερισμού, αφού καθορίζει το χρονικό διάστημα εντός του οποίου πρέπει να έχει επιτευχθεί από το σύστημα αερισμού η αραίωση των ρύπων στα επιθυμητά - επιτρεπτά επίπεδα. Εξάλλου είναι απαραίτητο οι συγκεντρώσεις των αερίων ρύπων να υπολείπονται των τιμών των ανώτερων επιτρεπτών ορίων πριν από τη διέλευση του επόμενου συρμού. Ε) Απαιτήσεις εισροής καθαρού αέρα Η ελάχιστη απαιτούμενη παροχή καθαρού αέρα πρέπει να είναι (Σχέση 2.10): (Όγκος αέρα σήραγγας) x (Αραίωση Τ) / 24 h = Παροχή καθαρού αέρα (Σχέση 2.10) 72

74 ΣΤ) Αεροδυναμική θεώρηση Ο αερισμός των σηράγγων υψηλών ταχυτήτων υποβοηθείται εν μέρει και με τη συνδυασμένη δράση φυσικών φαινομένων, όπως το piston effect (φαινόμενο εμβόλου) και ο φυσικός ελκυσμός που υφίσταται σε ορισμένες περιπτώσεις. Από τη δράση κυρίως του φαινομένου του piston effect μπορεί να εξασφαλιστούν παροχές καθαρού αέρα, που είναι ενδεχόμενο να καλύπτουν τμήμα των απαιτήσεων σε καθαρό αέρα. Το υπόλοιπο τμήμα της επιθυμητής παροχής καθαρού αέρα πρέπει να διοχετεύεται, όπως είναι προφανές, με τη χρήση συστήματος μηχανικού αερισμού. Επιπροσθέτως, ο αερισμός της σήραγγας δεν θα πρέπει να βασίζεται αποκλειστικά στη δράση των αεροδυναμικών φαινομένων, αφού παρουσιάζονται ορισμένα σημαντικά μειονεκτήματα τα οποία αναλύονται στη συνέχεια. Το φαινόμενο του piston effect σχετίζεται με την κίνηση των συρμών υψηλών ταχυτήτων. Καθώς αυτοί εισέρχονται και διασχίζουν τη σήραγγα, προσπερνούν ανοίγματα τα οποία βρίσκονται κατά μήκος αυτής (adits ή/και shafts) και τέλος εξέρχονται από τη σήραγγα. Κατά τη διέλευση ενός συρμού δια μέσου σήραγγας με υψηλή ταχύτητα, μικρές ποσότητες αέρα επιβαρυμένου με ρύπους που βρίσκονται εντός της σήραγγας απωθούνται και απομακρύνονται από τις εισόδους / εξόδους / ανοίγματα, ενώ ακολούθως ποσότητες καθαρού αέρα μυζώνται και εισέρχονται στη σήραγγα από τα ίδια ανοίγματα λόγω υποπιέσεως που δημιουργείται στο όπισθεν μέρος του συρμού. Η ακριβής περιγραφή του φαινομένου και ο προσδιορισμός της επίδρασης του στις συνθήκες εξαερισμού της σήραγγας αποτελούν πρόβλημα ιδιαίτερα πολύπλοκο και πολυπαραμετρικό. Οι βασικότερες παράμετροι οι οποίες υπεισέρχονται και καθορίζουν το αποτέλεσμα της επίδρασης του piston effect είναι οι ακόλουθες: Γεωμετρικά χαρακτηριστικά του διερχόμενου συρμού (μήκος, εμβαδόν διατομής, συντελεστές τριβής) Διεύθυνση κίνησης του συρμού, η οποία σχετίζεται και με την κατά μήκος κλίση της γραμμής κατά την εκάστοτε διεύθυνση Ταχύτητα κίνησης του συρμού Γεωμετρικά χαρακτηριστικά της σήραγγας (εμβαδόν διατομής χρήσης, μήκος, συντελεστές τριβής) Εκάστοτε υφιστάμενες κλιματολογικές συνθήκες Γεωμετρία γραμμής Κατά το στάδιο μελέτης και σχεδιασμού μιας σιδηροδρομικής σήραγγας δίδεται ιδιαίτερη βαρύτητα στα στοιχεία χάραξης της σιδηροδρομικής γραμμής. Οι απαιτήσεις χάραξης (οριζοντιογραφίας, μηκοτομής) στις σιδηροδρομικές σήραγγες είναι ιδιαίτερα αυξημένες - μικρές κατά μήκος 73

75 κλίσεις, μεγάλες ακτίνες οριζοντιογραφίας σε σχέση με τα αντίστοιχα στοιχεία χάραξης στις οδικές σήραγγες. Συγκεκριμένα όσον αφορά στις σιδηροδρομικές σήραγγες : Στην οριζοντιογραφία προτιμούνται ευθυγραμμίες ή όσο το δυνατόν μεγάλες καμπύλες με ακτίνα Rc= m. Στη μηκοτομή είναι προτιμητέα η μηδενική κλίση. Σε περίπτωση που πρέπει να εφαρμοσθεί η μέγιστη επιτρεπόμενη στο δίκτυο κλίση τότε πρέπει αυτή να μειωθεί κατά 20% λόγω μείωσης μέσα στη σήραγγα του συντελεστή πρόσφυσης Επιδομή γραμμής Κατασκευαστικά η σιδηροδρομική οδός μεταφοράς στις σιδηροδρομικές σήραγγες μπορεί να αποτελείται : από εύκαμπτη έδραση (γραμμή με έρμα) (σχήμα 2.26) από δύσκαμπτη έδραση ( γραμμή χωρίς έρμα, ή με σταθερή επιδομή) (σχήμα 2.27). Η εφαρμογή της δύσκαμπτης έδρασης ενδείκνυται στις σήραγγες λόγω του χαμηλότερου ύψους της επιδομής, του μικρού κόστους συντήρησης και του γεγονότος ότι επιτρέπει μικρότερες ακτίνες οριζοντιογραφίας λόγω της μεγαλύτερης εγκάρσιας αντίστασης που εμφανίζει. Στη δύσκαμπτη έδραση οι σιδηροτροχιές εδράζονται επί πλάκας σκυροδέματος είτε μέσω στρωτήρων είτε απευθείας. Η πλάκα σκυροδέματος μπορεί να είναι έγχυτη ή από προκατασκευασμένα δομικά στοιχεία. Η τεχνική της έδρασης από πλάκα σκυροδέματος είναι σχετικά καινούργια (έχει αναπτυχθεί τα τελευταία 30 χρόνια). Σχήμα 2.26 : Σιδηροδρομική οδός μεταφοράς από εύκαμπτη έδραση. 74

76 Σχήμα 2.27 : Σιδηροδρομική οδός μεταφοράς με σταθερή επιδομή Στον πίνακα 2.9 επιχειρείται μια σύγκριση μιας γραμμής με έρμα (εύκαμπτη έδραση) και μιας γραμμής με σταθερή επιδομή (δύσκαμπτη έδραση) παραθέτοντας τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε τεχνικής. Πίνακας 2.9 : Σύγκριση γραμμής με έρμα και γραμμής με σταθερή επιδομή. Πλεονεκτήματα(+) / Μειονεκτήματα (-). Γραμμή με έρμα Γραμμή με σταθερή επιδομή +σχετικά μικρό κόστος κατασκευής - σχετικά μεγάλο κόστος κατασκευής -μεγάλο κόστος συντήρησης, μικρή διάρκεια ζωής -μικρή σχετικά εγκάρσια αντίσταση γραμμής -βαριά σχετικά κατασκευή +μικρό κόστος συντήρησης, μεγάλη διάρκεια ζωής +μεγάλη σχετικά εγκάρσια αντίσταση γραμμής +ελαφριά σχετικά κατασκευή + εύκολη διόρθωση υψομετρικών σφαλμάτων γραμμής - μεγάλο συγκριτικά ύψος κατασκευής επιδομής +μικρός χρόνος κατασκευής +ελαστικότητα +τεχνική ευρέως διαδεδομένη και γνωστή -προβληματική η διόρθωση της γεωμετρίας της γραμμής +μικρότερο συγκριτικά ύψος κατασκευής της επιδομής -μεγάλος χρόνος κατασκευής -μειωμένη ελαστικότητα -νέα τεχνική εξελισσόμενη. Απαίτηση εξειδικευμένου προσωπικού τόσο στον πελάτη όσο και στον κατασκευαστή 75

77 Γραμμή με έρμα +καλή συμπεριφορά στις διαφορετικές καθιζήσεις + απορρόφηση θορύβου -δύσκολη πρόσβαση από τα οδικά οχήματα σε περίπτωση ανάγκης Γραμμή με σταθερή επιδομή -απαίτηση πολύ καλής ποιότητας υποδομής -απαίτηση ειδικής ποιότητας για την ηχορύπανση (ελαστικά υποθέματα) +εύκολη πρόσβαση από τα οδικά οχήματα. Δυνατότητα κυκλοφορίας επί της επιδομής -κατά τη διέλευση των συρμών με υψηλές ταχύτητες «στροβιλισμός» των σκύρων σε περίπτωση πτώσης στοιχείων από το όχημα στη γραμμή και φθορές στην επιδομή και στο τροχαίο υλικό -προβλήματα λειτουργίας στην περίπτωση του συστήματος πέδησης με ρεύματα Foucault +το πρόβλημα αυτό δεν υφίσταται +λειτουργία του συστήματος πέδησης με ρεύματα Foucault χωρίς περιορισμούς Από τη μέχρι τώρα εμπειρία εφαρμογής το κόστος κατασκευής μιας γραμμής με πλάκα σκυροδέματος είναι συγκριτικά με το κόστος κατασκευής μιας γραμμής με έρμα (πάχους έδρασης cm) : Μεγαλύτερο κατά 1,1-1,2 φορές στις διατομές σε σήραγγα. μεγαλύτερο κατά 1,5-1,9 φορές στις διατομές στην ανοικτή γραμμή. Αντίθετα η γραμμή έδρασης με πλάκα σκυροδέματος δεν απαιτεί ουσιαστικά συντήρηση, παρουσιάζει μεγαλύτερη εγκάρσια αντίσταση (και άρα επιτρέπονται μικρότερες ακτίνες οριζοντιογραφίας) ενώ το ύψος κατασκευής της επιδομής είναι συγκριτικά χαμηλότερο. Για του τρεις αυτούς λόγους ενδείκνυται κυρίως η εφαρμογή της τεχνικής αυτής στα υπόγεια τμήματα γραμμής (σήραγγες, δίκτυα μετρό). Παράλληλα λόγω του μικρότερου σχετικά βάρους της κατασκευής της επιδομής είναι αποτελεσματική η χρήση της στις διατομές επί γεφυρών. Η τεχνική της γραμμής με σταθερή επιδομή, επιβάλλει πριν τη διάστρωση της πλάκας σκυροδέματος την πολύ καλή τοποθέτηση(κατασκευή της επιδομής) της γραμμής έτσι ώστε να περιορισθούν υψομετρικά σφάλματα στην επιδομή της γραμμής που με τη συγκεκριμένη τεχνική δεν είναι εύκολα επανορθώσιμα. Όσον αφορά τις σιδηροτροχιές, ανεξάρτητα του είδους της έδρασης που χρησιμοποιείται, στα τμήματα της γραμμής εντός σηράγγων αυξάνονται το πάχος του κορμού και του πέλματος. Ο λόγος είναι να προστατευτούν οι 76

78 σιδηροτροχιές από τη διάβρωση καθώς μέσα στη σήραγγα η υγρασία είναι ιδιαίτερα αυξημένη Συμπεράσματα Με τα δεδομένα που έχουν αναφερθεί στις προηγούμενες παραγράφους, η ποιότητα μιας σιδηροδρομικής σήραγγας καθορίζεται από την ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση των πέντε βασικών μεγεθών : Της ασφάλειας που παρέχει, Των επιδόσεων που επιτρέπει, Της ακουστικής άνεσης που εξασφαλίζει, Της αξιοπιστίας της τεχνολογίας που εφαρμόζεται για την υλοποίηση της (τεχνολογία «αιχμής»), και Του κόστους συντήρησης. Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε σήραγγα που υπάρχει στο συγκεκριμένο σιδηροδρομικό τμήμα. Τα χαρακτηριστικά που θα αποτελούν τη βάση θα είναι: 1. Αύξοντας αριθμός της σήραγγας 2. Γεωγραφική περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση Αρχής - Τέλους 6. Μήκος σήραγγας 7. Βάθος σήραγγας (εγκάρσια απόσταση από την ελεύθερη επιφάνεια) 8. Αριθμός κλάδων και γραμμών κυκλοφορίας 9. Εύρος γραμμής 10. Έτος έναρξης λειτουργίας 11. Μέθοδος διάνοιξης σήραγγας 12. Μέθοδος κατασκευής 13. Κατηγορία διατομής γραμμής 14. Γεωμετρική μορφή σήραγγας 15. Είδος επένδυσης 16. Εμβαδόν διατομής χρήσης 77

79 17. Μέγιστο ύψος διατομής χρήσης 18. Μέγιστο πλάτος διατομής χρήσης 19. Είδος επιδομής 20. Μέγιστη κατά μήκος κλίση γραμμής 21. Στοιχεία οριζοντιογραφίας γραμμής 22. Ταχύτητα διέλευσης 23. Ταχύτητα σχεδιασμού 24. Σύστημα έλξης 25. Γεωτεχνικά στοιχεία 26. Γεωλογικά στοιχεία 27. Υδρολογικά δεδομένα 28. Κλιματολογικές συνθήκες 29. Σχέδιο έκτακτης ανάγκης 30. Σύστημα εξαερισμού 31. Σύστημα φωτισμού 32. Σύστημα σηματοδότησης 33. Μέτρα ασφαλείας 34. Πεζοδρόμια 35. Προσβασιμότητα 36. Αριθμός επικίνδυνων περιστατικών /έτος 37. Σοβαρότητα ατυχήματος 38. Απόσταση αξόνων σιδηροδρομικών γραμμών 39. Μεταβολή πίεσης ΔΡ/sec 40. Ύπαρξη τεχνολογίας αιχμής 41. Ετήσιο κόστος συντήρησης 42. Στοιχεία επιδομής 43. Ημερομηνία τελευταίας ανακαίνισης 44. Δυσλειτουργίες 45. Φωτογραφίες σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο παράρτημα Γ. Η επιλογή τους, στηρίχθηκε στα ακόλουθα γενικά κριτήρια : 78

80 Να ανταποκρίνονται στο αντικείμενο και στους στόχους της εργασίας με απώτερο σκοπό μια συνολική αποτίμηση της ποιότητας των σιδηροδρομικών σηράγγων Να εκφράζουν τα πέντε βασικά μεγέθη ποιότητας όπως έχουν καθοριστεί. Να λαμβάνουν υπ όψιν όσο το δυνατόν περισσότερα από τα επιμέρους στοιχεία μιας σιδηροδρομικής σήραγγας (π.χ. επιδομή, εξοπλισμός κ.λ.π.) Να μην επικαλύπτονται μεταξύ τους αλλά αντίθετα να λειτουργούν συμπληρωματικά Να μπορούν να εφαρμοστούν στο σύνολο του σιδηροδρομικού δικτύου Τέλος, να περιορισθεί ο αριθμός τους χωρίς ωστόσο να εξαιρεθούν βασικά χαρακτηριστικά που είναι λειτουργικά και απαραίτητα. Συμπερασματικά μπορούμε να τονίσουμε τα εξής: Για το μέγεθος ποιότητας «ασφάλεια» δομικά στοιχεία είναι : ο αριθμός των κλάδων και των γραμμών κυκλοφορίας, τα είδη και ο αριθμός αστοχιών / δυσλειτουργιών, τα ατυχήματα μέσα στις σήραγγες και το είδος της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται για τη συντήρηση και λειτουργία τους, τα μέτρα ασφαλείας και ο εξοπλισμός. Για το μέγεθος ποιότητας «κόστος» δομικά στοιχεία είναι : το κόστος συντήρησης σήραγγας, η συχνότητα των επεμβάσεων συντήρησης και το μέγεθος και είδος φθοράς στα στοιχεία της σήραγγας. Για το μέγεθος ποιότητας «άνεση» δομικά στοιχεία είναι : η δυναμική άνεση των επιβατών και η ηχητική τους όχληση, το μήκος της σήραγγας και ο ρυθμός μεταβολής της πιέσης. Για τα μεγέθη ποιότητας «επιδόσεις» δομικά στοιχεία είναι: η ταχύτητα σχεδιασμού, τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, η ποιότητα και ηλικία των υλικών και γενικότερα της κατασκευής. 79

81 3. ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΓΕΦΥΡΕΣ 3.1. Γενικά στοιχεία σιδηροδρομικών γεφυρών Ορισμός-Σκοπιμότητα σιδηροδρομικών γεφυρών Οι σιδηροδρομικές γέφυρες όπως και οι οδικές- αποτελούν τεχνικά έργα τα οποία κατασκευάζονται με σκοπό: Τη διέλευση της σιδηροδρομικής γραμμής πάνω από υδάτινα κωλύματα(π.χ. ποτάμια, χείμαρροι) Τη διάβαση της γραμμής από περιοχές ευαίσθητες περιβαλλοντικά (π.χ. αστικά κέντρα, περιοχές με πυκνή δόμηση) Την προσπέλαση περιοχών με έντονες υψομετρικές διακυμάνσεις (π.χ. χαράδρες) και γενικότερα περιοχών που η διέλευσή τους χωρίς γέφυρα θα επέβαλλε την κατασκευή υψηλών και μεγάλου μήκους επιχωμάτων. Ειδικά οι γέφυρες της τρίτης κατηγορίας ονομάζονται και κοιλαδογέφυρες Ταξινόμηση σιδηροδρομικών γεφυρών Οι σιδηροδρομικές γέφυρες διακρίνονται: Με βάση το υλικό κατασκευής σε: Μεταλλικές (από χάλυβα) Από σκυρόδεμα (απλά οπλισμένες, προεντεταμένες) Σύμμεικτες ( μεταλλικές, με πλάκα καταστρώματος από σκυρόδεμα) Λίθινες Με κριτήριο τον τύπο των κυρίων στοιχείων του φορέα, σε γέφυρες : Με φορέα, πλάκα σκυροδέματος (ολόσωμη ή με κενά) Με φορείς, δοκούς (ολόσωμες ή δικτυωτές, από σκυρόδεμα ή μεταλλικές) Με φορείς, κιβώτια Με κριτήριο τον τύπο έδρασης του καταστρώματος επ αυτών, στις: Άνευ έρματος, κυρίως μεταλλικές, με απ ευθείας έδραση των στρωτήρων επί των μηκίδων ή διαδοκίδων Με στρώση έρματος Με κριτήριο την καθ ύψος θέση του καταστρώματος και επομένως, με βάση το επίπεδο κυκλοφορίας των συρμών : Σε κάτω διαβάσεις συρμών Σε άνω διαβάσεις συρμών 80

82 Σε μέσες διαβάσεις (σπάνιες) Με κριτήριο τον αριθμό των σιδηροδρομικών γραμμών επ αυτών, σε γέφυρες : Μονής γραμμής Περισσότερων γραμμών (συνήθως διπλής γραμμής) Με κριτήριο τη διάρκεια χρησιμοποιήσεως, σε γέφυρες : Μόνιμες Προσωρινές Λυόμενες (οι τελευταίες αποτελούν ιδιαίτερη κατηγόρια των προσωρινών, με σημαντικότερες για τον σιδηρόδρομο τις γέφυρες Everall) Με βάση το υλικό κατασκευής των βάθρων τους σε: Γέφυρες με λίθινα βάθρα Γέφυρες με βάθρα από οπλισμένο σκυρόδεμα Γέφυρες με βάθρα μικτής κατασκευής Οι συνηθέστεροι τύποι που παρατηρούνται στον Ελλαδικό χώρο είναι : 1. Γέφυρες μορφής δοκού, αποτελούμενης από προκατασκευασμένα προεντεταμένα στοιχεία (Φωτ. 3.1) 2. Σύμμεικτες γέφυρες (Φωτ. 3.2) 3. Γέφυρες με φορέα μορφής δοκού, αποτελούμενης από κιβωτιοειδή διατομή σταθερού ύψους (Φωτ. 3.3) 4. Τοξωτές γέφυρες από οπλισμένο σκυρόδεμα ή λιθοδομή (Φωτ. 3.4) 5. Μεταλλικές δικτυωτές γέφυρες (Φωτ. 3.5 και 3.6) 6. Καλωδιωτές γέφυρες (Φωτ. 3.7) Φωτογραφία 3.1: Σιδηροδρομική γέφυρα μορφής δοκού από προκατασκευασμένα προεντεταμένα στοιχεία 81

83 Φωτογραφία 3.2: Σύμμεικτη γέφυρα Φωτογραφία 3.3: Γέφυρα φορέα μορφής δοκού, αποτελούμενης από κιβωτιοειδή διατομή σταθερού ύψους Φωτογραφία 3.4: Τοξωτή γέφυρα από λιθοδομή 82

84 Φωτογραφία 3.5:Μεταλλική δικτυωτή γέφυρα Φωτογραφία 3.6:Μεταλλική δικτυωτή γέφυρα με λίθινα βάθρα Φωτογραφία 3.7: Καλωδιωτή γέφυρα Σε σχέση με τα παραπάνω πρέπει να σημειωθούν τα ακόλουθα: 83

85 - Ο Τύπος 1 είναι κατάλληλος για χαμηλές κοιλαδογέφυρες, με ύψος από το φορέα τους έως το έδαφος μικρότερο των 30m.Τα ανοίγματα κυμαίνονται από 20 έως 50m. - Ο Τύπος 2 είναι τύπος με σύμμεικτο φορέα (το κατάστρωμα είναι από οπλισμένο σκυρόδεμα και συνδέεται με σιδηρές δοκούς μέσω βλήτρων).εφαρμόζεται όπως και ο Τύπος 1. - Ο Τύπος 3 είναι κατάλληλος για χαμηλές κοιλάδες ή κοιλάδες σχήματος ανοικτού V με μέγιστο ύψος περίπου τα 45m.Τα ανοίγματα κυμαίνονται από 20 έως 60m.Για επιμήκεις γέφυρες τα ανοίγματα κατασκευάζονται ένα προς ένα από επιτόπου χυνόμενο και προεντεταμένο σκυρόδεμα. Σε μικρά ύψη γεφυρών το σκυρόδεμα χύνεται επί τύπων τοποθετημένων σε ικριώματα επί του εδάφους. Σε μεγαλύτερα ύψη οι φορείς κατασκευάζονται σε ειδικούς εκτεινόμενους τύπους προσδεμένους στα βάθρα. - Ο Τύπος 4 είναι κατάλληλος για κοιλάδες σχήματος κλειστού V και γεφυρώσεις υδάτινων κωλυμάτων. Τα ανοίγματα κυμαίνονται από 40 έως και 250m.Ο φορέας κατασκευάζεται με τη μέθοδο της προβολοδόμησης, δηλαδή με την κατασκευή εκατέρωθεν ενός βάθρου, συμμετρικά του φορέα, με προκατασκευασμένα ή επιτόπου χυνόμενα τμήματα. - Ο Τύπος 6 είναι κατάλληλος για πολύ μεγάλα ανοίγματα που κυμαίνονται από 150 έως 950m.Το κατάστρωμα αναρτάται από τους πυλώνες με καλώδια ανάρτησης κατά ισορροπημένο και αισθητικά άρτιο τρόπο. Και άλλοι τύποι γεφυρών μπορεί να αναφερθούν ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες. Όμως για οικονομικούς και αισθητικούς λόγους, ο αριθμός των τύπων των γεφυρών σε ένα σιδηροδρομικό δίκτυο πρέπει να περιοριστεί σε 2 ή 3. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι οι γέφυρες σκυροδέματος υπερτερούν τεχνικά σε όλα των υπολοίπων καθώς χαρακτηρίζονται από πολύ μεγάλη διάρκεια ζωής, ασφάλεια και πολύ μικρό κόστος συντήρησης. Φυσικά πέρα από τις παραπάνω κατηγορίες, ισχύουν και οι γενικότερες διαιρέσεις, σε ορθές και λοξές γέφυρες, γέφυρες σε ευθυγραμμία και καμπύλη, γέφυρες αμφιέρειστες, τοξωτές, κρεμαστές. Οι λοξές γέφυρες πρέπει να αποφεύγονται. Όπου δεν είναι δυνατό, η γωνία διασταύρωσης (σιδηροδρομικής γραμμής και άξονα διασταυρούμενου εμποδίου ) δεν επιτρέπεται να είναι μικρότερη από 60º. Ο βασικότερος λόγος είναι ο κίνδυνος στρέβλωσης που δημιουργείται στο επίπεδο της γραμμής, όταν συμβεί στη μεταβατική περιοχή μεταξύ γέφυρας και επιχώματος, λόγω της λοξότητας για τον ίδιο άξονα του τροχαίου υλικού, ένας τροχός να 84

86 «πατάει» στην άκαμπτη κατασκευή (γέφυρα), ενώ ο άλλος σε λιγότερη άκαμπτη (επίχωμα) Βασικά γεωμετρικά, κατασκευαστικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά Στην παράγραφο αυτή αναφέρονται τα βασικότερα στοιχεία που χαρακτηρίζουν μία σιδηροδρομική γέφυρα. Τα στοιχεία αυτά είναι: 1) Γεωμετρικά - το μήκος της γέφυρας - η λοξότητα της γέφυρας -ο αριθμός των φατνωμάτων - το ύψος των βάθρων - το πλάτος της γέφυρας - το περιτύπωμα κυκλοφορίας της γέφυρας 2) Κατασκευαστικά - το υλικό κατασκευής του φορέα της γέφυρας - η κατά μήκος κλίση της γραμμής - τα στοιχεία της οριζοντιογραφίας της γραμμής - το είδος της επιδομής της γραμμής - τα στοιχεία εσχάρας γραμμής - ο αριθμός των γραμμών κυκλοφορίας - το εύρος της γραμμής - η ταχύτητα σχεδιασμού - το φορέας κατασκευής 3) Λειτουργικά - το σύστημα έλξης - το σύστημα σηματοδότησης - ο φωτισμός - ο εξοπλισμός ασφάλειας και λειτουργίας - τα πεζοδρόμια κυκλοφορίας πεζών/ εργατών συντήρησης 85

87 Σχεδιασμός και μελέτη σιδηροδρομικών γεφυρών Ο σχεδιασμός και η μελέτη των σιδηροδρομικών γεφυρών καθορίζονται από τους παρακάτω παράγοντες: Στοιχεία χάραξης (οριζοντιογραφία, μηκοτομή) Φόρτιση Μήκος και λοξότητα τεχνικού Τυπική διατομή Γεωλογικά και υδρολογικά δεδομένα της περιοχής και γεωτεχνικά στοιχεία Στοιχεία χάραξης Όσον αφορά στην οριζοντιογραφία, η επιλογή των ακτίνων στο σιδηρόδρομο γίνεται με βάση τη «φυσική» (επιλογή ακτίνων που ικανοποιούν την εγκάρσια δυναμική άνεση των επιβατών) και τη «γεωμετρική» (επιλογή ακτίνων που ικανοποιούν την ομαλή εγγραφή των φορείων ) συμπεριφορά του οχήματος. Συγκεκριμένα λαμβάνονται υπόψη: - οι ταχύτητες διέλευσης του ταχύτερου και του αργότερου συρμού που προβλέπεται να κυκλοφορήσουν στη γραμμή - οι κατηγορίες των κυκλοφορούντων αμαξοστοιχιών (επιβατικές, εμπορικές, κ.α.) ως επίσης και η ποσοστιαία αναλογία τους - η συμπεριφορά του ανθρώπινου σώματος στις εγκάρσιες επιταχύνσεις - τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των φορείων του τροχαίου υλικού που πρόκειται να κυκλοφορήσει στη γραμμή. Για τον περιορισμό κυρίως των μεγάλων φυγόκεντρων δυνάμεων που αναπτύσσονται κατά την κίνηση ενός σιδηροδρομικού οχήματος στις στροφές απαιτούνται μεγάλες, συγκριτικά με τα οδικά οχήματα, ακτίνες καμπυλότητας στην οριζοντιογραφία. Ανάλογα με τη λειτουργικότητα της γραμμής και την ταχύτητα σχεδιασμού τηρούνται οριακές τιμές για τις ακτίνες καμπυλότητας, π.χ. για ταχύτητες 200km/h δεν πρέπει να κατασκευάζεται καμπύλη μικρότερη των 2000m, ενώ γενικότερα στις κύριες γραμμές του υπεραστικού δικτύου δεν επιτρέπονται ακτίνες καμπυλότητας μικρότερες των 250m. Όσον αφορά στη μηκοτομή, η μέγιστη κλίση (σε ανωφέρεια και κατωφέρεια) στην οποία μπορεί να κινηθεί ομαλά και με ασφάλεια ένας συρμός εξαρτάται από: Τα ελκτικά χαρακτηριστικά των κινητήριων οχημάτων 86

88 Την αντίσταση κίνησης των ελκόμενων οχημάτων Τον συντελεστή πρόσφυσης τροχού-σιδηροτροχιάς Το σύστημα τροχοπέδησης Την επιθυμητή ταχύτητα πορείας του συρμού Η αποδοτική εκμετάλλευση ενός σιδηροδρομικού δικτύου στη μηκοτομή οριοθετεί τις κλίσεις του υπεραστικού σιδηροδρόμου στο 3-4%, με συνήθεις κλίσεις μικρότερες του 2-2,5%.Στην οδοποιία αντιθέτως οι αντίστοιχες τιμές είναι 7-8%. Πίνακας 3.1: Χαρακτηριστικές τιμές κατά μήκος κλίσεων για οδικά και σιδηροδρομικά μέσα μεταφοράς και διάφορες περιπτώσεις δικτύου Μέσο μεταφοράς / Δίκτυο Οδικά μέσα Δίκτυο ΟΣΕ (νέες-γραμμές) Κατά μήκος κλίση 6% (κατηγορία οδού Α, V=60Km/h, πεδινά εδάφη) 1,4% (μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή) Δίκτυο υψηλών ταχυτήτων 3,5% Συμβατικός / υπεραστικός σιδηρόδρομος 3-4% (όρια) Επιλογές επιδομής γραμμής Κατασκευαστικά η σιδηροδρομική οδός μεταφοράς στις γέφυρες μπορεί να αποτελείται: από εύκαμπτη έδραση (γραμμή με έρμα) Η εύκαμπτη έδραση αποτελεί το κατώτερο στρώμα της επιδομής (ανώτερα στρώματα: σιδηροτροχιές- στρωτήρες) και περιλαμβάνει δύο στρώσεις: το έρμα (θραυστά υλικά) και το υπόστρωμα του έρματος (συνήθως αμμοχάλικο).ελάχιστο πάχος έδρασης θεωρείται η τιμή των 40cm. από δύσκαμπτη έδραση (γραμμή χωρίς «έρμα» ή με σταθερή επιδομή) Στη δύσκαμπτη έδραση (Φωτ. 3.8) οι στρώσεις του έρματος και του υποστρώματος του έρματος αντικαθίστανται από πλάκα σκυροδέματος (έγχυτη ή από προκατασκευασμένα δομικά στοιχεία) προστατευόμενη από υποκείμενη στρώση σκυροδέματος καθαριότητας.οι σιδηροτροχιές μπορεί να εδράζονται επί της πλάκας σκυροδέματος είτε μέσω στρωτήρων είτε απ ευθείας.αυτού του είδους η έδραση προτιμάται στην περίπτωση των γεφυρών διότι: 87

89 Φωτογραφία 3.8: Δύσκαμπτη έδραση απαιτεί μικρή συντήρηση (μικρό κόστος συντήρησης- μεγάλη διάρκεια ζωής) παρουσιάζει μεγαλύτερη εγκάρσια αντίσταση, επομένως επιτρέπει μικρότερες ακτίνες οριζοντιογραφίας είναι σχετικά ελαφριά κατασκευή απαιτείται μικρότερο συγκριτικά ύψος κατασκευής της επιδομής καθιστά εύκολη την πρόσβαση από τα οδικά οχήματα καθώς και την κυκλοφορία επί της επιδομής δεν υφίσταται το πρόβλημα, κατά τη διέλευση συρμών με υψηλές ταχύτητες, του στροβιλισμού των σκύρων σε περίπτωση πτώσης στοιχείων από το όχημα στην γραμμή και των φθορών στην επιδομή και στο τροχαίο υλικό επιτρέπει τη λειτουργία του συστήματος πέδησης με ρεύματα Foucault χωρίς περιορισμούς Φόρτιση Ο υπολογισμός και ο καθορισμός των φορτίσεων- επιπονήσεων των σιδηροδρομικών γεφυρών, καθορίζεται από ορισμένους σημαντικούς παράγοντες όπως το μεγάλο μήκος του τροχαίου υλικού, τα μεγάλα αξονικά φορτία και τις υψηλές ταχύτητες που αναπτύσσονται στο σιδηρόδρομο δημιουργώντας ισχυρές δυναμικές επιπονήσεις και έντονα φαινόμενα συντονισμού των γεφυρών. Ειδικότερα οι προσεγγίσεις που ακολουθούνται στις σιδηροδρομικές γέφυρες είναι: 1) Η Στατική ανάλυση 2) Η Δυναμική ανάλυση 1. Στατική Μελέτη Η στατική μελέτη των σιδηροδρομικών γεφυρών αφορά μεγέθη έντασης και παραμόρφωσης που θεωρούνται σταθερά και όχι συναρτήσεις του χρόνου. Συνεπώς αντικείμενο της συγκεκριμένης μελέτης είναι η εύρεση 88

90 της κατανομής των δυνάμεων που ασκούνται στην κατασκευή και ο υπολογισμός των παραμορφώσεων. Οι κατηγορίες των φορτίων που λαμβάνονται υπόψη στη στατική ανάλυση είναι : Κύρια φορτία Στα κύρια φορτία περιλαμβάνονται : - Τα μόνιμα φορτία (Ίδιο Βάρος κατασκευής, Βάρος επιδομήςσιδηροτροχιές, στρωτήρες, έρμα-, βάρος πεζοδρομίων και οχημάτων επιθεώρησης, βάρος εξοπλισμού ανάρτησης γραμμής κ.α. ) - Οι συρμοί επιφόρτισης (Load Models). Στις σιδηροδρομικές γέφυρες λαμβάνεται υπόψη ως κινητό φορτίο ιδεατός συρμός επιφόρτισης. Συγκεκριμένα, σύμφωνα με τον Γερμανικό κανονισμό DS804 για σιδηροδρομικές γέφυρες, για συνήθη κυκλοφορία συρμών σε κύριες γραμμές, οι τιμές των φορτίων προκύπτουν από τον συρμό επιφόρτισης UIC 71 (Σχήμα 3.1), οι τιμές του οποίου πολλαπλασιάζονται με τον συντελεστή Φ ανά περίπτωση (Σχέση 3.1). Μοντέλο φόρτισης κατά UIC 71 Όπου: Σχήμα 3.1: Συρμός επιφόρτισης UIC 71 (Σχέση 3.1). Ο συρμός αυτός επιβάλλεται, για όλα τα νέα τεχνικά έργα, ανεξαρτήτως γεωγραφικής θέσης, κατηγορίας έργου, πραγματικών εν κυκλοφορία φορτίων κλπ. Κατά τα λοιπά και σε ότι αφορά τους συντελεστές ταλαντώσεως, την κατανομή των κατακόρυφων φορτίων, τα φορτία πεζοδρομίων κλπ, εφαρμόζονται τα προβλεπόμενα στον Γερμανικό κανονισμό DS804 και στις οδηγίες της UIC. Επισημαίνεται ότι το φορτίο του έρματος θα πρέπει να λαμβάνεται ως κινητό, δεδομένου ότι δεν αποκλείεται στη διάρκεια ζωής της γέφυρας να αφαιρεθεί πάνω από αυτήν, για λόγους συντήρησης (είναι σαφές ότι η 89

91 παραπάνω παράμετρος μπορεί να έχει σημαντική επίδραση, στον υπολογισμό των προεντεταμένων γεφυρών). Πρόσθετα φορτία Στα πρόσθετα φορτία περιλαμβάνονται : - Η πίεση του ανέμου που είναι οριζόντια δράση. - Το χιόνι. - Οι θερμοκρασιακές μεταβολές. - Οι αντιστάσεις τριβής εφεδράνων (δράσεις που οφείλονται στην κίνηση και μετακίνηση των εφεδράνων). Ειδικά φορτία Στα ειδικά φορτία περιλαμβάνονται: - Οι κρούσεις οχημάτων επί στύλων. - Οι φορτίσεις κατά το στάδιο κατασκευής (π.χ. φορτίσεις ικριωμάτων και δομικών μηχανών κ.α.). - Η θραύση ηλεκτροφόρων συρμάτων. - Οι ανεπιθύμητες μεταβολές των συνθηκών στήριξης (μετακίνηση ή στροφή βάθρων). 2. Δυναμική Μελέτη Αντικείμενο της δυναμικής μελέτης είναι ο υπολογισμός της κίνησης, της παραμόρφωσης και της έντασης (απόκρισης) των σιδηροδρομικών γεφυρών για γνωστή χρονική μεταβολή εξωτερικών δυνάμεωνεπιπονήσεων που εξαρτώνται από την κίνηση (ταχύτητα, επιτάχυνση). Τα φορτία που λαμβάνονται υπόψη στη δυναμική μελέτη είναι : - Ο σεισμός - Κατακόρυφα, εγκάρσια και διαμήκη δυναμικά φορτία που εφαρμόζονται κυρίως στην επιφάνεια επαφής τροχού-σιδηροτροχιάς και στη συνέχεια διαβιβάζονται στο φορτίο της γέφυρας. Το κατακόρυφο δυναμικό φορτίο προκύπτει a. Λόγω επιφορτίσεων σε συχνότητες εύρους 0,5-5Hz. Οι επιφορτίσεις αυτές οφείλονται στις ανηρτημένες μάζες του οχήματος (αμάξωμα). b. Λόγω επιφορτίσεων σε συχνότητες εύρους 5-20Hz. Οι επιφορτίσεις αυτές οφείλονται στις ημι-ανηρτημένες μάζες του οχήματος (φορεία). c. Λόγω επιφορτίσεων σε συχνότητες εύρους Hz. Οι επιφορτίσεις αυτές οφείλονται στις μη ανηρτημένες μάζες του οχήματος (σώμα άξονα και τροχοί) και στις σιδηροτροχιές. 90

92 Στα εγκάρσια δυναμικά φορτία ανήκουν κυρίως οι δυνάμεις καθοδήγησης που μπορεί να ασκηθούν μεταξύ τροχού-σιδηροτροχιάς. Στα διαμήκη (οριζόντια) δυναμικά φορτία ανήκουν οι δυνάμεις επιτάχυνσης και τροχοπέδησης Στο διάγραμμα 3.1 δίδονται οι δυναμικές επιπονήσεις επί των σιδηροδρομικών γεφυρών (διεύθυνση φορτίων, είδη δυνάμεων) και τα αίτια γένεσής τους. Διάγραμμα 3.1: Δυναμικές επιπονήσεις επί σιδηροδρομικών γεφυρών και αίτια γένεσής τους Παλαιότερα η κατασκευή των σιδηροδρομικών γεφυρών πραγματοποιούνταν βάσει κυρίως του στατικού και αντισεισμικού σχεδιασμού. Τα τελευταία όμως χρόνια, λόγω κυρίως της ανάπτυξης υψηλών ταχυτήτων στο σιδηρόδρομο, θεωρείται αναγκαίος ο συνυπολογισμός των δυναμικών επιπονήσεων των σιδηροδρομικών οχημάτων επί των γεφυρών, λόγω εμφάνισης φαινομένων συντονισμού (η συχνότητα διέγερσης του τροχαίου υλικού γίνεται ίση με την ιδιοσυχνότητα της γέφυρας). Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι στις υψηλές ταχύτητες οι πρόσθετες δυναμικές επιφορτίσεις μπορούν να φτάσουν μέχρι και σε τιμές που αντιστοιχούν σε 50% των τιμών του στατικού φορτίου ανά τροχό. Και στην περίπτωση των δυναμικών φορτίων, εφαρμόζονται τα προβλεπόμενα στον Γερμανικό Κανονισμό DS804 και στις οδηγίες της UIC. 91

93 Σε ότι αφορά συγκεκριμένα την τροχοπέδηση, οι ισχύοντες κανονισμοί δέχονται ότι όταν υπάρχει επί της γέφυρας συνεχώς συγκολλημένη σιδηροτροχιά (ΣΣΣ), η τροχοπέδηση, μέσω της παραπάνω σιδηροτροχιάς κατανέμεται κατά ένα ποσοστό επί της γέφυρας και το υπόλοιπο τμήμα της μεταφέρεται επί των εκατέρωθεν επιχωμάτων. Βάση αυτού του συλλογισμού κατά τον Κανονισμό, οι γέφυρες θεωρούνται φορτιζόμενες με ένα τμήμα μόνο του φορτίου τροχοπέδησης (μειωτικός συντελεστής ξ του Γερμανικού Κανονισμού). Στις περιπτώσεις γεφυρών που προορίζονται να δεχθούν κυκλοφορία με υψηλές ταχύτητες, πέραν του κλασσικού ελέγχου με αυξημένο στατικό φορτίο (πολλαπλασιασμός ιδεατού φορτίου επί το συντελεστή ταλάντωσης) επιβάλλεται και : Έλεγχος της κατασκευής με τον πλέον δυσμενή (πραγματικό) συρμό να κυκλοφορεί με την πλέον δυσμενή ταχύτητα (εκείνη που μπορεί να προκαλέσει συντονισμό) Προσδιορισμός της μέγιστης δυναμικής επιτάχυνσης του φορέα και επαλήθευση ότι το εν λόγω μέγεθος παραμένει κάτω των επιτρεπτών ορίων. (Σαν τέτοιο όριο αναφέρεται ενδεικτικά, ότι για συχνότητα διεγέρσεως μέχρι 20Hz η μέγιστη επιτάχυνση του φορέα δεν πρέπει να ξεπερνά τα 0,35 g). Σημειώνεται ότι υπερβολικές τιμές επιταχύνσεων, οφειλόμενες κατά κανόνα σε φαινόμενα συντονισμού (όταν η συχνότητα της διέγερσης και η ιδιοσυχνότητα του φορέα συμπίπτουν) μπορεί να προκαλέσουν μείωση, πέραν του επιτρεπόμενου, των δυνάμεων επαφής μεταξύ σιδηροτροχιάς τροχού, των δυνάμεων τριβής μεταξύ στρωτήρα έρματος φορέα, κλπ, με σημαντικές επιπτώσεις επί της κυκλοφορίας (κίνδυνος μετατόπισης της γραμμής, καταστροφή των εδράνων κλπ). Μία πρόσφατη μελέτη ( ERRI D214 ), για την αναθεώρηση των προτάσεων του Ευρωκώδικα σχετικά με τις δυναμικές επιπονήσεις, συμπεριλαμβανομένου και του συντονισμού, έδειξε ότι: Η πιθανότητα συντονισμού είναι μάλλον απίθανη για ανοίγματα μεγαλύτερα των 40 μέτρων (Διάγραμμα 3.3). Η δυναμική ανάλυση δεν είναι απαραίτητη, εάν ικανοποιούνται κάποια κριτήρια (Διάγραμμα 3.2). 92

94 ΑΡΧΗ v 200km/h όχι ναι ναι L 40m όχι όχι nt 1,2 nb όχι nο μέσα στα όρια του διαγράμματος 2.3 ναι ναι όχι vlim/no (v/no)lim ναι Απαιτείται δυναμική ανάλυση Δεν είναι απαραίτητος ο δυναμικός υπολογισμός.χρήση του συντελεστή Φ. Διάγραμμα 3.2: Λογικό διάγραμμα για την αναγκαιότητα δυναμικής μελέτης ή όχι Δίνονται: nbridge = i x fexcit, i= 1,2,3,4 όπου: fexcit = v / Lοχήματος L οχήματος = μήκος οχήματος nbridge= ιδιοσυχνότητα γέφυρας v= ταχύτητα οχήματος 93

95 Διάγραμμα 3.3: Περιοχή αξιοπιστίας για το Φ Εάν απαιτείται δυναμική ανάλυση, τότε τα αποτελέσματα πρέπει να συγκριθούν με αυτά της στατικής ανάλυσης. Οι δυσμενέστερες τιμές θα χρησιμοποιηθούν για τον σχεδιασμό της γέφυρας. 3. Ειδικοί έλεγχοι στις περιπτώσεις μεγάλων ταχυτήτων Στις περιπτώσεις γεφυρών που προορίζονται να δεχτούν κυκλοφορία ε υψηλές ταχύτητες, πέραν του κλασικού ελέγχου με αυξημένο στατικό φορτίο (πολλαπλασιασμός ιδεατού φορτίου επί το συντελεστή ταλαντώσεως) επιβάλλεται και έλεγχος της κατασκευής με τον πλέον δυσμενή (πραγματικό) συρμό να κυκλοφορεί με την πιο δυσμενή ταχύτητα (εκείνη που μπορεί να προκαλέσει συντονισμό). Προσδιορισμός της μέγιστης δυναμικής επιτάχυνσης του φορέα και επαλήθευση ότι το εν λόγω μέγεθος παραμένει κάτω των επιτρεπόμενων ορίων (αναφέρουμε ενδεικτικά ότι για συχνότητες διεγέρσεως μέχρι 20Hz η μέγιστη επιτάχυνση του φορέα δεν πρέπει να ξεπερνά τα 0,35g) Σημειώνουμε ότι υπερβολικές τιμές επιταχύνσεων, οφειλόμενες κατά κανόνα σε φαινόμενα συντονισμού όταν η συχνότητα της διέγερσης και η ιδιοσυχνότητα του φορέα συμπίπτουν) μπορεί να προκαλέσουν μείωση, πέραν του επιτρεπόμενου, των δυνάμεων επαφής μεταξύ σιδηροτροχιάς τροχού, των δυνάμεων τριβής μεταξύ στρωτήρα έρματος φορέα, αποδιοργάνωση του έρματος, κλπ με σημαντικές επιπτώσεις επί της κυκλοφορίας (κίνδυνος μετατόπισης ή λυγισμού της σιδηροτροχιάς, καταστροφή των εδράνων λόγω σφυροκοπήματος) Τυπικές διατομές 1) Τυπική διατομή γεφυρών με σκάφη έρματος Η τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας διπλής γραμμής, κανονικού εύρους, με κατάστρωμα έρματος, παρουσιάζεται στα σχήματα 3.2 έως 3.7. Ως βασικά στοιχεία για το σχεδιασμό μιας τέτοιας διατομής, έχουν ληφθεί τα ακόλουθα: 94

96 Η διατομή θα πρέπει να σέβεται το περιτύπωμα των συρμών, λαμβάνοντας κατά το δυνατόν, υπ όψη περιθώριο ασφαλείας, ικανό να αντιμετωπίσει, μελλοντικές τροποποιήσεις- μικρομετατοπίσεις της γραμμής, μικροσφάλματα χάραξης, δυνατότητα σχετικά άνετης διέλευσης των μηχανημάτων συντήρησης και προφύλαξη των κρασπέδων των πεζοδρομίων από προσκρούσεις, μελλοντική αύξηση των διαστάσεων των συρμών και των μηχανημάτων συντήρησης κλπ. Σύμφωνα με τον Γερμανικό Κανονισμό DS804 που πραγματεύεται κυρίως θέματα σιδηροδρομικών τεχνικών έργων, αλλά και με τις οδηγίες της UIC ( Διεθνούς Ενώσεως Σιδηροδρόμων ), η ελάχιστη απόσταση μεταξύ του άξονα κάθε γραμμής και του πλησιέστερου προς αυτήν κρασπέδου, θα πρέπει να είναι 2,2 μέτρα. Ως αξονική απόσταση μεταξύ των γραμμών, σε περίπτωση γέφυρας περισσοτέρων της μίας γραμμών, τηρούνται τα 4,5 μέτρα ( κατ εξαίρεση σε περιπτώσεις ταχυτήτων μικρότερων των 160 χλμ/ώρα, η παραπάνω απόσταση μπορεί να μειωθεί στα 4,2 μέτρα ). Η διατομή θα πρέπει να εξασφαλίζει εγκιβωτισμό του έρματος. Το ελάχιστο πάχος έρματος, στη δυσμενέστερη θέση κάτω από το στρωτήρα, θα πρέπει να είναι 40 εκ. Η διατομή θα πρέπει να έχει πρόβλεψη πεζοδρομίου, για τη διακίνηση του προσωπικού συντήρησης. Στην περίπτωση δύο ή περισσοτέρων γραμμών και υψηλών ταχυτήτων, πεζοδρόμιο θα πρέπει να τοποθετείται και από τις δύο πλευρές της διατομής. Σε περίπτωση μονής γραμμής είναι δυνατόν να κατασκευαστεί πεζοδρόμιο μόνον από τη μία πλευρά του καταστρώματος. Το πεζοδρόμιο θα πρέπει να είναι κατάλληλα διαμορφωμένο, ώστε να μπορεί να δεχθεί καλώδια τηλεπικοινωνιών κλπ. Απαραίτητο στοιχείο της διαμόρφωσης είναι η εξασφάλιση μόνωσης και αποστράγγισης του καταστρώματος. Η αποστράγγιση σε κατάστρωμα με στρώση έρματος επιτυγχάνεται με τη διαμόρφωση ισχυρών κλίσεων απορροής (3%-4%), ικανών να εξασφαλίζουν την απομάκρυνση και των παχύρρευστων υλικών (λάδια λειτουργίας μηχανών) και την τοποθέτηση αποχετευτικών στομίων, κατά προτίμηση στα άκρα της σκάφης έρματος, έτσι ώστε η πιθανή απόφραξη ή και ο καθαρισμός των στομίων να μην επηρεάζει συγχρόνως και τις δύο γραμμές. Σε περίπτωση επισκέψιμων κιβωτιοειδών διατομών είναι δυνατή η τοποθέτηση στομίων στο μέσον, κατά πλάτος της διατομής. 95

97 Τα αποχετευτικά στόμια κατά μήκος των γεφυρών, τοποθετούνται σε αποστάσεις μ. ανάλογα με το αναμενόμενο ύψος βροχής, το μέγεθος της προς αποστράγγιση επιφανείας και το μέγεθος του αποχετευτικού στομίου. Σε περιπτώσεις με πολύ δυσμενή χαρακτηριστικά, το πλήθος των αποχετευτικών στομίων και οι αποστάσεις μεταξύ τους, υπολογίζεται με βάση τον αναμενόμενο χρόνο απορροής, έτσι ώστε τα συγκεντρούμενα και παραμένοντα ύδατα να μην προκαλέσουν διαβροχή ή εμποτισμό και αποδιοργάνωση του έρματος. Η κατά μήκος κλίση των γεφυρών, ιδιαίτερα σε γραμμές υψηλών ταχυτήτων, σκόπιμο είναι να περιορίζεται μεταξύ 1,2-1,4% και σε καμία περίπτωση δε θα πρέπει να υπερβαίνει το 1,6%. Σε περιπτώσεις γεφυρών μεγάλου μήκους ( μεγαλύτερου των 50 μέτρων), θα πρέπει να υπάρχει πρόβλεψη για την τοποθέτηση, ανά περίπου 50 μ., στύλων ηλεκτροκίνησης. Οι στύλοι ηλεκτροκίνησης τοποθετούνται σε απόσταση περίπου 3,0 μ. από τον άξονα της πλησιέστερης προς αυτούς γραμμής και εδράζονται συνήθως σε ειδικό τεμάχιο που αποτελεί τοπική διαπλάτυνση του πεζοδρομίου (βλ. σχέδιο τυπικής διατομής).ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στον τρόπο αγκύρωσης των στύλων, επί του παραπάνω θεμελίου, δεδομένου ότι τα φορτία που μεταφέρονται στη βάση, σε περίπτωση θραύσης των καλωδίων που φέρονται επί της κορυφής του στύλου, είναι αρκετά ισχυρά. 2) Τυπική διατομή μεταλλικής γέφυρας με απ ευθείας έδραση του επιστρώματος (σιδηροτροχιών και στρωτήρων) επί των δοκών του καταστρώματος. Από άποψη ελευθέρων διαστάσεων η τυπική διατομή μιας τέτοιας γέφυρας, πρέπει να διαθέτει αντίστοιχα χαρακτηριστικά με εκείνα της παραπάνω κατηγορίας. Κατά τα λοιπά, η διατομή κατά κανόνα αποτελείται από τις κύριες δοκούς (ολόσωμες ή δικτυωτές) οι οποίες τρέχουν κατά μήκος της γέφυρας, τις δοκούς καταστρώματος (μηκίδες, διαδοκίδες), τους συνδέσμους ( αντιανέμιους, τροχοπέδησης, εγκάρσιους ) και τα πεζοδρόμια. 96

98 Σχήμα 3.2: Τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας Σχήμα 3.3: Τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας 97

99 Σχήμα 3.4: Τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας Σχήμα 3.5: Τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας 98

100 Σχήμα 3.6: Τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας Σχήμα 3.7: Τυπική διατομή σιδηροδρομικής γέφυρας 99

101 Λοιπά στοιχεία σιδηροδρομικών γεφυρών Α) Επιλογή στατικού συστήματος Καθοριστικό στοιχείο για την επιλογή του στατικού συστήματος αποτελεί το μέγεθος των αναμενόμενων παραμορφώσεων μετακινήσεων του φορέα και των καθιζήσεων των βάθρων. Ιδιαίτερα για την περίπτωση των μεγάλων ταχυτήτων, τα επιτρεπόμενα όρια διαφορικών καθιζήσεων, βελών και εν γένει μετακινήσεων είναι πολύ αυστηρά. Μόλις τα τελευταία δέκα δεκαπέντε χρόνια, μετά και την μετάδοση των θεμελιώσεων επί πασσάλων, ο ΟΣΕ επέτρεψε στην περίπτωση μεγάλου μήκους γεφυρών, την εφαρμογή συνεχών φορέων, εκτιμώντας την βελτιωμένη λειτουργία συντήρηση και οικονομία που προκύπτει από τη μείωση του αριθμού των εφεδράνων και των αρμών, από την μειωμένη γωνία στροφής στη θέση στηρίξεων και από τις εν γένει μικρότερου πάχους διατομές. Παρ όλα αυτά η διάταξη μικρότερων αμφιέρειστων ανοιγμάτων, με τα σημαντικά πλεονεκτήματά τους (ευκολότερη αντικατάσταση των φορεών, ασήμαντη επίδραση των διαφορικών καθιζήσεων, μείωση του αριθμού συσκευών διαστολής, κλπ) εξακολουθεί να αποτελεί προτίμηση του ΟΣΕ και να εφαρμόζεται στην πλειοψηφία των απλών περιπτώσεων. Β) Εφέδρανα Αν και γενικά δεν υφίσταται κάποιος ιδιαίτερος περιορισμός, η συνήθως πρακτική στον σιδηρόδρομο είναι μεταλλικοί φορείς να εδράζονται επί μεταλλικών φορέων και οι φορεία από σκυρόδεμα επί ελαστομεταλλικών. Ο τύπος και η θέση των επιλεγόμενων κάθε φορά εφεδράνων επηρεάζεται από τα εξής: Σε φορείς σιδηροδρομικών γεφυρών τα οριζόντια φορτία παραλαμβάνονται υποχρεωτικά από σταθερά εφέδρανα Κατά τη διαμήκη έννοια τα εφέδρανα διατάσσονται εναλλάξ (σταθερά κινητά) Κατά την εγκάρσια έννοια, σε κάθε άξονα έδρασης θα πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον ένα σταθερό εφέδρανο. Τα ελαστομερή εφέδρανα θεωρούνται σταθερά μόνο όταν διαθέτουν ειδικό μηχανισμό δέσμευσης της παραμόρφωσης. 100

102 Γ) Μεταβατικό επίχωμα Απαραίτητο στοιχείο για την ασφαλή και χωρίς προβλήματα σιδηροδρομική κυκλοφορία είναι η εξασφάλιση συνθηκών ομαλής μετάβασης από την άκαμπτη γέφυρα σο εύκαμπτο επίχωμα. Τα υλικά του επιχώματος στη μεταβατική περιοχή θα πρέπει απαραιτήτως να είναι διαπερατά, κατάλληλα διαβαθμισμένα και συμπυκνωμένα με τρόπο ιδιαίτερα επιμελημένο. Σημαντική εξασφάλιση αποτελεί η τοποθέτηση πλακών πρόσβασης Κατασκευή σιδηροδρομικών γεφυρών Όσον αφορά στις μεθόδους κατασκευής δεν παρατηρείται διαφοροποίηση μεταξύ σιδηροδρομικών και οδικών γεφυρών. Οι βασικότερες μέθοδοι κατασκευής που χαρακτηρίζουν τη γεφυροποιία είναι: Η μέθοδος της προώθησης Η μέθοδος αυτή απαιτεί δαπανηρό εξοπλισμό που αποτελείται από τους γρύλους προώθησης, το μεταλλικό ρύγχος, τα πλευρικά καθοδηγητικά εφέδρανα, τα ``πατίνια`` ολίσθησης και το σιδηρότυπο (Σχήμα 3.8). Ως πλεονεκτήματα της μεθόδου θεωρούνται: Η ταχύτητα κατασκευής Η δυνατότητα προσαρμογής του εξοπλισμού για διάφορα μήκη και ανοίγματα Η κατασκευή διαφόρων μορφών και διατομών Σχήμα 3.8: Βασικός εξοπλισμός για την κατασκευαστική μέθοδο της προώθησης Η μέθοδος προβολοδόμησης Η μέθοδος αυτή βασίζεται στη συμμετρική ή σχεδόν συμμετρική εκατέρωθεν των βάθρων κατασκευή του φορέα (Σχήμα 3.9) και χαρακτηρίζεται από δυο βασικές παραλλαγές: 1.Επιτόπου σκυροδέτηση 2.Χρήση προκατασκευασμένων στοιχείων που συρράπτονται κατόπιν με διαμήκη προένταση. 101

103 Σχήμα 3.9:Βασικός εξοπλισμός για την κατασκευαστική μέθοδο της προβολοδόμησης Βασικά πλεονεκτήματα της μεθόδου αυτής εκτός από την απαλλαγή από ικριώματα, αποτελούν η ευελιξία και η ταχύτητα καθώς και η μεγιστοποίηση απόδοσης του εργατικού δυναμικού και των καλουπιών. Μέθοδοι κατασκευής με επιτόπια σκυροδέτηση o Ξυλότυποι με σταθερά ικριώματα o Ξυλότυποι με κινητά ικριώματα o Η σκυρόδεση πάνω σε ικριώματα o Δόμηση σε πρόβολο με επιτόπια σκυροδέτηση o Δόμηση σε πρόβολο με δοκούς ικριώματος Μέθοδοι προκατασκευής o Προκατασκευασμένα ζεύγματα o Προκατασκευή κατά σπονδύλους (τμήματα πλήρους διατομής) Μέθοδος των προωθούμενων τμημάτων (μικτή) Η μέθοδος των προωθούμενων τμημάτων συνενώνει τα πλεονεκτήματα της εργοστασιακής κατασκευής (σκυροδέτηση σε σταθερούς 102

104 μεταλλότυπους, σταθερή επανάληψη των ίδιων εργασιών, προστασία από τις καιρικές συνθήκες, μικροί δρόμοι μεταφοράς των υλικών ), με εκείνα της επιτόπιας σκυροδέτησης (μονολιθικός φορέας χωρίς ευαίσθητους αρμούς, καμιά ανάγκη βαρέων ανυψωτικών μηχανημάτων). Πίσω από το ακρόβαθρο σκυροδετούνται σε σταθερούς μεταλλότυπους τμήματα της ανωδομής μήκους 10 έως 30m (l/4 έως l/2 ). Μετά τη σκλήρυνση τανύονται κεντρικά οι απαραίτητοι για τη φάση της κατασκευής τένοντες, απελευθερώνεται το τμήμα από την κλίνη προέντασης και προωθείται με τη βοήθεια υδραυλικών γρύλων πάνω σε εφέδρανα ολίσθησης από Teflon προς την κατεύθυνση της γέφυρας. Στο πρώτο τμήμα στερεώνεται ένα χαλύβδινο ρύγχος ώστε να μειωθούν οι ροπές προβόλου, μέχρι το καθαυτό τμήμα της γέφυρας να φθάσει στο πρώτο και στα επόμενα βάθρα. Τα επόμενα τμήματα σκυροδετούνται σε συνέχεια με το πρώτο και ο διαμήκης συνελκόμενος οπλισμός συνεχίζεται και πέρα από τους αρμούς εργασίας. Όταν σκυροδετηθούν όλα τα τμήματα και η γέφυρα πάρει την οριστική της θέση, τανύονται και οι υπόλοιποι τένοντες για το πλήρες φορτίο λειτουργίας. Η μέθοδος είναι κατάλληλη για γέφυρες μήκους τουλάχιστον 150m με 3 το λιγότερο ανοίγματα. Τα ανοίγματα μπορεί να είναι από 30 έως 140m, καλό είναι όμως να μην είναι πολύ άνισα. Για λυγηρότητες μεγαλύτερες του 16 απαιτούνται για την προώθηση βοηθητικά βάθρα. Μεμονωμένα μεγάλα ανοίγματα προβόλου αντιμετωπίζονται και με τη βοήθεια λοξών καλωδίων. Η μηκοτομή και η οριζοντογραφία των γεφυρών πρέπει να είναι ευθύγραμμη ή σταθερής καμπυλότητας. Μικρές αποκλίσεις από την απαίτηση αυτή είναι δυνατό να πραγματοποιηθούν με διάφορους τρόπους και ιδιαίτερα αυξημένο πλάτος της γέφυρας κοντά στο άκρο της. Κατά κανόνα εκτελείται μία προώθηση την εβδομάδα, αν και είναι δυνατές και δύο προωθήσεις. Ο μεταλλότυπος κινείται μηχανικά (κυρίως υδραυλικά ) και οι κλωβοί των οπλισμών ετοιμάζονται μηχανοποιημένα. Έτσι το κόστος των εργατικών μειώνεται κατά πολύ. Το κόστος των συσκευών δεν είναι μεγάλο. Η μέθοδος αποδείχθηκε εξαιρετικά οικονομική και διαδόθηκε πολύ Λειτουργία σιδηροδρομικών γεφυρών Ο διαφορετικός τρόπος φόρτισης των σιδηροδρομικών γεφυρών (μεγαλύτερα αξονικά φορτία, ισχυρή παρουσία δυναμικών επιπονήσεωνμεγάλες επιταχύνσεις-σφάλματα γραμμής) σε σχέση με τις οδικές γέφυρες καθώς και η δυσκολία πολλών σιδηροδρομικών γεφυρών-λόγω ηλικίας-να ανταποκριθούν ικανοποιητικά στις νέες συνθήκες φόρτισης (αύξηση αξονικού φορτίου) και κυκλοφορίας(δρομολόγια συρμών με πολύ μικρές χρονοαποστάσεις) αποτελούν σημαντικές αιτίες που διαφοροποιούν και 103

105 καθιστούν τη λειτουργία και συγκεκριμένα τις αστοχίες των σιδηροδρομικών γεφυρών ως ένα θέμα ιδιαίτερης σημασίας σε σχέση με τις οδικές Συντήρηση-Επιθεώρηση σιδηροδρομικών γεφυρών Γενικά στοιχεία συντήρησης γεφυρών Η επιθεώρηση των σιδηροδρομικών γεφυρών αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα στάδια του κύκλου ζωής των συγκεκριμένων τεχνικών έργων που παρουσιάζει αρκετές ιδιαιτερότητες και προβλήματα τα οποία απαιτούν σοβαρή δουλειά και τεχνογνωσία για να επιλυθούν. Δεδομένου ότι ο σιδηρόδρομος θα εμφανίζει συνεχώς τάση για αύξηση της μεταφοράς αγαθών και προσώπων, θα ασκούνται φορτία μεγαλύτερης συχνότητας και βάρους επί των γεφυρών.οι περισσότερες όμως γέφυρες, δεν μπορούν να ανεχτούν όσον αφορά στο κόστος- πρόγραμμα ανακαίνισης και για αυτόν το λόγο βασίζονται στην προσπάθεια συγκρότησης ολοκληρωμένων προγραμμάτων επιθεώρησης με σκοπό να εντοπιστούν προβλήματα πριν εμφανιστούν καταστροφικές αστοχίες και να εξασφαλιστεί -στο μέτρο του εφικτού- ότι κάθε γέφυρα μπορεί να παραλάβει με ασφάλεια τις επιπονήσεις στις οποίες υποβάλλεται. Βασική, λοιπόν, αρχή είναι πως απαιτούνται τακτικές επιθεωρήσεις για κάθε τμήμα μιας γέφυρας ή κάθε γέφυρα που ανήκει στην ίδια γραμμή, οι οποίες πρέπει να αντιμετωπίζονται ως επιθεωρήσεις που πραγματοποιούνται για πρώτη φορά, ενώ προβλήματα που έχουν αναφερθεί σε προηγούμενες επιθεωρήσεις καλό είναι να εξετάζονται εκ των υστέρων. Επιπλέον, το γεγονός ότι οι επιθεωρήσεις στις σιδηροδρομικές γέφυρες και η ανάλυση των διαφόρων καταστάσεων διαφέρουν σε σύγκριση με τις οδικές γέφυρες απαιτεί την απασχόληση εξειδικευμένου προσωπικού και την εφαρμογή σύγχρονων τεχνικών επιθεώρησης.τα βασικότερα προβλήματα που εντοπίζονται όσον αφορά στην επιθεώρηση των γεφυρών είναι τα εξής: 1. Οι βλάβες εμφανίζονται σταδιακά κατά τη διάρκεια μεγάλης χρονικής περιόδου. Κάτι τέτοιο δυσκολεύει την πρόβλεψη της εξέλιξης των βλάβών ή την εκτίμηση του βαθμού επιρροής τους στη λειτουργία της γέφυρας. 2. Η ύπαρξη πολύπλοκων διατομών στις γέφυρες καθιστά τη μακροσκοπική επιθεώρηση αρκετά δύσκολη, οπότε απαιτείται η χρήση ικριωμάτων ή οχήματος με ανυψωτικό μηχανισμό για εξέταση από κοντά όλων των στοιχείων της κατασκευής καθώς και αυστηρά μέτρα ασφάλειας. 104

106 3. Η επιθεώρηση στη σιδηροδρομική γραμμή πραγματοποιείται μέσα σε περιορισμένο χρονικό διάστημα όταν έχει διακοπεί η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στο καλώδιο επαφής, μετά την παύση κυκλοφορίας των τρένων. 4. Στις περισσότερες γραμμές λόγω έλλειψης προσωπικού το πρόγραμμα περιοδικής συντήρησης δεν τηρείται χρονικά με αποτέλεσμα να συναντώνται συχνότερες βλάβες. 5. Τα προβλήματα που υπάρχουν είναι γνωστά, αλλά η έλλειψη χρηματοδότησης αποτελεί ένα σημαντικό εμπόδιο για σωστή επιθεώρηση Υπηρεσιακός κανονισμός του ελληνικού σιδηροδρομικού δικτύου σχετικά με την επιθεώρηση και τη συντήρηση μεταλλικών σιδηροδρομικών γεφυρών Για τις μεταλλικές σιδηροδρομικές γέφυρες ο Υπηρεσιακός Κανονισμός του ελληνικού σιδηροδρομικού δικτύου προβλέπει: α) Μακροσκοπικές επιθεωρήσεις Κάθε μέρα ( ή κάθε δύο μέρες ) από το φύλακα της Γραμμής, κατά τη διαδρομή του τμήματός του, (όπου εξακολουθεί να υπάρχει ημερήσια ή ανά 2ήμερο φύλαξη). Κάθε 7 μέρες από τον αρχιεργάτη της Γραμμής. Κάθε μήνα (τουλάχιστον) από τον εργοδηγό Γραμμής. β) Λεπτομερέστερη (επίσης μακροσκοπική) επιθεώρηση, κάθε χρόνο από τους μηχανικούς του Τ.Κ.Μ. (Τμήμα Μεταλλικών Κατασκευών) και του αρμόδιου Τμήματος Γραμμής. γ) Διεξοδική επιθεώρηση των μεταλλικών γεφυρών, κάθε πέντε χρόνια, από συνεργείο του Τ.Κ.Μ., υπό την επίβλεψη μηχανικού με εγκατάσταση ικριωμάτων όπου χρειάζεται- για την εξέταση, από κοντά, όλων των στοιχείων της κατασκευής. Έτσι λοιπόν: εντοπίζονται τυχόν στρεβλώσεις, ρήγματα, κ.α. «βιζιτάρονται» όλοι οι ήλοι από ειδικευμένους τεχνίτες και σημαδεύονται με κόκκινο χρώμα οι κεφαλές των χαλαρών ήλων που πρέπει να αντικατασταθούν. Η παρουσία σκουριάς γύρω από τις κεφαλές σημαίνει χαλάρωση των ήλων καθώς και ύπαρξη ρηγμάτων σε ελάσματα. μετράται το μόνιμο βέλος των κυρίων δοκών σε ένα ή περισσότερα σημεία ανάλογα με το άνοιγμα. εξετάζονται λεπτομερώς τα βάθρα, οι θόλοι, οι φορείς από οπλισμένο σκυρόδεμα ή προεντεταμένο σκυρόδεμα και η κατάσταση της κοίτης. 105

107 Στον πενταετή κύκλο επιθεωρήσεων ανταποκρίνεται αντίστοιχος 5ετής κύκλος συντήρησης των μεταλλικών γεφυρών. Τα αποτελέσματα των ετήσιων και πενταετών επιθεωρήσεων καταχωρούνται σε πίνακες και υποβάλλονται με τη μορφή εκθέσεων στις Υπηρεσίες Γεφυρών των Περιφερειών και στην Υπηρεσία Γεφυρών της Διεύθυνσης Γραμμής. Για τους μεταλλικούς φορείς και τα μεταλλικά βάθρα σημειώνονται: Η γενική τους κατάσταση Οι χαλαροί ήλοι κατά είδος, κατηγορίες και κατά θέση στο ζευκτό Τυχόν στρεβλώσεις ράβδων και ρηγματώσεις ελασμάτων Η κατάσταση βαφής και τυχόν οξειδώσεις Η κατάσταση των εφεδράνων Τα μόνιμα βέλη των κυρίων δοκών Για τα βάθρα, τους θόλους, τους φορείς από οπλισμένο ή προεντεταμένο σκυρόδεμα και τα προστατευτικά της κοίτης αν υπάρχουν σημειώνονται: 1. Η γενική τους κατάσταση 2. To ελεύθερο ύψος κάτω από το φορέα και τυχόν παρατηρούμενες διαβρώσεις ή προσχώσεις 3. Τυχόν ρήγματα ή άλλες ζημιές 4. Οι απαιτούμενες επισκευές καθώς και οποιαδήποτε άλλη παρατήρηση Συντήρηση μεταλλικών γεφυρών στο Ελληνικό Σιδηροδρομικό Δίκτυο Η συντήρηση των μεταλλικών γεφυρών ακολουθεί τον ίδιο, πενταετή κύκλο των επιθεωρήσεων και συνήθως οι εργασίες συντήρησης κάθε μεταλλικής γέφυρας ακολουθούν αμέσως την επιθεώρησή της, ή γίνονται συγχρόνως με αυτήν, ώστε να χρησιμοποιηθούν τα ίδια ικριώματα. Σημαντικό πλεονέκτημα των μεταλλικών γεφυρών είναι ότι επιδέχονται ενίσχυση η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί και υπό κυκλοφορία, ενώ ως βασικό μειονέκτημα μπορεί να αναφερθεί η συντήρηση μεταλλικών γεφυρών μεγάλης ηλικίας, όπου συνήθως επιχειρείται μέσω επιδιορθώσεων και ενισχύσεων να επεκταθεί το όριο ηλικίας τους. Οι πιο συνηθισμένες ενισχύσεις που πραγματοποιούνται είναι οι παρακάτω: 106

108 Ενίσχυση των δοκών καταστρώματος, των πελμάτων των κύριων δοκών με προσθήκη ενισχυτικών λεπίδων. Ενίσχυση των διαγωνίων των δικτυωτών κύριων δοκών με προσθήκη ενισχυτικών λεπίδων ή πρόσθετων γωνιακών. Ενίσχυση των αντιανεμίων και εγκάρσιων συνδέσμων. Σε αυτό το σημείο πρέπει να διευκρινιστεί ότι η σύνταξη εκσυγχρονισμένου κανονισμού επιθεώρησης και συντήρησης γεφυρών για το ελληνικό σιδηροδρομικό δίκτυο αποτελεί μια από τις μεγάλες εκκρεμότητες, που από χρόνια περιμένουν τακτοποίηση.οι διάφορες σχετικές οδηγίες, που (θεωρητικά) ισχύουν σήμερα, πάσχουν από πολλές απόψεις και σε πολλά σημεία είναι ασαφείς και αντιφατικές Εφαρμογή μη καταστρεπτικών μεθόδων επιθεώρησης σε γέφυρες οπλισμένου σκυροδέματος Η εισαγωγή μη καταστρεπτικών μεθόδων επιθεώρησης στον τομέα των σιδηροδρομικών γεφυρών αποτελεί μια καινοτομία που επιτρέπει: Την επιθεώρηση χωρίς καταστροφή της κατασκευής που ελέγχεται Τη συλλογή περισσότερων δεδομένων επιθεώρησης σε μικρότερο χρονικό διάστημα από ότι οι καταστρεπτικές μέθοδοι. Συνεπώς με την ανάλυση μεγάλης ποσότητας δεδομένων στον ηλεκτρονικό υπολογιστή υπάρχει η δυνατότητα να προκύψει λεπτομερέστερη διάγνωση βασιζόμενη σε ποσοτική αξιολόγηση σύμφωνα με πρότυπη ανάλυση. Την εξασφάλιση ικανοποιητικής συντήρησης και διαχείρισης της κατασκευής. Η συντήρηση των γεφυρών συνδέεται άρρηκτα με την ακρίβεια και την αποτελεσματικότητα της επιθεώρησης, γι αυτό και τα τελευταία χρόνια γίνονται προσπάθειες για ανάπτυξη και ενσωμάτωση των σύγχρονων μη καταστρεπτικών τεχνικών με τελικό στόχο την ασφάλεια στο σιδηρόδρομο και στις μεταφορές γενικότερα. Αντίθετα οι μακροσκοπικές επιθεωρήσεις βασίζονται κυρίως στην οπτική παρατήρηση, στον έλεγχο με τη βοήθεια σφυριού (Φωτ. 3.9) και στην αξιολόγηση των βλαβών βάσει της εμπειρίας του προσωπικού επιθεώρησης. 107

109 Φωτογραφία 3.9: Έλεγχος γέφυρας με τη βοήθεια σφυριού Χαρακτηριστικό είναι το παρακάτω παράδειγμα που αποδεικνύει τη σημαντικότητα των μη καταστρεπτικών μεθόδων. Στην περίπτωση που διαβρωθεί ο οπλισμός του σκυροδέματος στο φορέα μιας γέφυρας σε τέτοιο σημείο που να προκαλέσει την αποκόλλησή του φαινόμενο που παρουσιάζεται όταν η κατασκευή εκτίθεται για πολλά χρόνια σε έντονα διαβρωτικό περιβάλλον-τότε η συγκεκριμένη κατάσταση μπορεί να προσδιοριστεί οπτικά ή με χρησιμοποίηση σφυριού. Ωστόσο η κατάσταση και η πρόθεση της διάβρωσης του οπλισμού πριν την αποκόλληση του σκυροδέματος δεν μπορεί να προσδιοριστεί επακριβώς. Συνεπώς η οπτική παρατήρηση (μακροσκοπική μέθοδος) δεν αρκεί για αυτού του είδους την επιθεώρηση. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος αναπτύχθηκε μέθοδος που εξασφαλίζει εύκολη και αποτελεσματική επιθεώρηση. Σύμφωνα με τη συγκεκριμένη μέθοδο (Σχήμα 3.9, Φωτογραφία 3.10) τοποθετούνται δύο ηλεκτρόδια στην επιφάνεια του σκυροδέματος και μετράται η σχετική διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο και με αυτόν τον τρόπο καθορίζεται εάν ο οπλισμός έχει διαβρωθεί ή εκτεθεί σε διαβρωτικό περιβάλλον. Στην περίπτωση που η διαφορά δυναμικού είναι αρκετά μεγάλη κρίνεται απαραίτητος ο έλεγχος του οπλισμού. Σχήμα 3.9: Βασική αρχή του συστήματος διάγνωσης της διάβρωσης του οπλισμού Φωτογραφία 3.10: Τοποθέτηση ηλεκτροδίων στην επιφάνεια της γέφυρας 108

110 Ωφέλιμη ζωή σιδηροδρομικών γεφυρών Η μέση διάρκεια ζωής των γεφυρών ανέρχεται σε 100 χρόνια, εφόσον πραγματοποιείται κατάλληλη συντήρησή τους με τη χρησιμοποίηση αποτελεσματικών μεθόδων και με την παράλληλη ανάπτυξη νέων τεχνολογιών. Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι η βέλτιστη διάρκεια ζωής των σιδηροδρομικών γεφυρών σύμφωνα με τη διεθνή εμπειρία είναι: 80 έτη για μεταλλικές γέφυρες 90 έτη για γέφυρες οπλισμένου σκυροδέματος και σύμμεικτες 120 έτη για γέφυρες από λιθοδομή Αστοχίες σιδηροδρομικών γεφυρών Οι συνηθέστερες αιτίες αστοχιών των σιδηροδρομικών γεφυρών και οι τεχνικές λύσεις αντιμετώπισης τους είναι οι ακόλουθες: 1) Οι κατασκευαστικές αστοχίες του φορέα λόγω: Κακής κατασκευής Έντονων δυναμικών επιπονήσεων της ανωδομής Μη τακτικής συντήρησης Ισχυρών σεισμικών επιπονήσεων ή μεγάλου φορτίου ανέμου 2) Οι οξειδώσεις των μεταλλικών στοιχείων σε μεταλλικές σιδηροδρομικές γέφυρες: Λόγω έντονα διαβρωτικού περιβάλλοντος Λόγω ανεπαρκούς συντήρησης 3) Η υποσκαφή των βάθρων: Λόγω σταδιακής διάβρωσης Στην περίπτωση που η διάβρωση της κοίτης εμφανίζεται σταδιακά, η υποσκαφή των βάθρων μπορεί να προληφθεί, με την κατασκευή ενός ή περισσότερων αναβαθμών προς τα κατάντη. Υπάρχουν όμως και περιπτώσεις, όπου μέσα σε λίγες ώρες το πλημμυρικό κύμα μπορεί να κατεβάσει τη στάθμη της κοίτης ή ακόμα να προκαλέσει θραύση στο επίχωμα της γραμμής πίσω από τα ακρόβαθρα διευρύνοντας την κοίτη πολλές φορές στο διπλάσιο. Λόγω απότομης διάβρωσης της κοίτης Πολύ συχνά μια απότομη διάβρωση της κοίτης με απογύμνωση ή και υποσκαφή των βάθρων, εκδηλώνεται ύστερα από αμμοληψία (νόμιμη ή παράνομη) στα κατάντη της γέφυρας και σε απόσταση πολλές φορές τόσο 109

111 μεγάλη ώστε να μη γίνεται άμεσα αντιληπτή από το προσωπικό που πραγματοποιεί την επιθεώρηση. Κριτήριο για το αν, και σε ποιο βαθμό είναι επικίνδυνη η αμμοληψία σε δεδομένη θέση αποτελεί η κατά μήκος τομή της κοίτης του χειμάρρου σε συσχετισμό με το βάθος θεμελίωσης των βάθρων η χάραξη πάνω στη μηκοτομή αυτή μιας πιθανής καμπύλης εξισώσεως δείχνει το πιθανό βάθος υποσκαφής στα θεμέλια των βάθρων. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε παλιές γέφυρες τόσο το βάθος θεμελίωσης όσο και η επιφάνεια έδρασης και γενικότερα οι διαστάσεις των θεμελίων και ανωδομής των βάθρων είναι σημαντικά μικρότερες από ότι θα ορίζονταν σήμερα σύμφωνα με τους ισχύοντες κανονισμούς και τις προδιαγραφές, γεγονός που μειώνει τους συντελεστές ασφαλείας. 4) Οι προσχώσεις: Οι αλλεπάλληλες προσχώσεις αποτελούν για πολλές γέφυρες-ιδίως όσες βρίσκονται στην πεδινή κοίτη- μόνιμο και οξύτατο πρόβλημα που εκτός από τις συνηθισμένες πλημμύρες οδηγούν συχνά σε διακοπή της κυκλοφορίας ή ακόμα- σε ακραίες περιπτώσεις- σε καταστροφή της γέφυρας όταν το πλημμυρικό κύμα, μη βρίσκοντας ικανή διέξοδο μέσα από την προσχωμένη γέφυρα, είτε παρασύρει το φορέα, είτε σπάει το επίχωμα πίσω από τα ακρόβαθρα ανατρέποντας πολλές φορές και αυτά τα ίδια. Απαραίτητος σε αυτήν την περίπτωση θεωρείται ο συστηματικός-συνήθως ετήσιος- καθαρισμός της κοίτης από τις φερτές ύλες. 5) Οι μετακινήσεις βάθρων: Από τα σοβαρότερα προβλήματα ασφαλείας που αντιμετωπίζονται είναι η βραδεία ολίσθηση βάθρων, που εμφανίζεται σε ορισμένες κοιλαδογέφυρες, θεμελιωμένες σε ασταθή εδάφη. Πρόκειται για μετακινήσεις πολύ μικρές, της τάξεως λίγων εκατοστών ή και μικρότερες σε διαστήματα μηνών, με μακροχρόνιες διακοπές και απρόβλεπτες επαναλήψεις. Είναι συνήθως δύσκολο να αιτιολογηθούν και να αντιμετωπιστούν αποτελεσματικά και επιπλέον αποτελούν μόνιμη πηγή ανησυχίας διότι πάντα υπάρχει ο φόβος μήπως εξελιχθούν σε κατολισθήσεις μεγάλης κλίμακας. Οι κινήσεις αυτές μπορεί να οφείλονται σε κάποιο κεκλιμένο αδιάβροχο εδαφικό στρώμα (συνήθως σχιστολιθικό) που σχηματίζει επίπεδο ολισθήσεως κάτω από διαπερατά εδάφη. Καθοριστικός παράγοντας αυτών των φαινομένων είναι η δίαιτα των υπογείων υδάτων. Γι αυτόν τον λόγο ένα από τα συνηθισμένα μέτρα αντιμετώπισής τους είναι η εγκατάσταση αποστραγγιστικού δικτύου με τάφρους, υπόγειες στοές, κ.α. 110

112 Στις μεταλλικές γέφυρες αυτές οι ολισθήσεις επισημαίνονται συνήθως από αδικαιολόγητες μετακινήσεις των κινητών εφεδράνων- όταν πρόκειται για κίνηση με κατεύθυνση περίπου παράλληλη προς τη γραμμή- ή από ανωμαλίες της γραμμής- όταν πρόκειται για κινήσεις κάθετες προς τον άξονά της. Στις λίθινες γέφυρες εκδηλώνονται με ρήγματα σε θόλους και βάθρα. Υπό ορισμένες συνθήκες εδάφους μπορεί η σταθεροποίηση των μετακινούμενων βάθρων να επιτευχθεί με αγκύρωση τους σε σταθερό εδαφικό στρώμα. Τα αγκύρια-μορφής ράβδου ή καλωδίου- είναι προεντεταμένα, από χάλυβα υψηλής αντοχής, και κατά το ένα άκρο τους πακτώνονται μέσα σε σταθερό εδαφικό στρώμα, ενώ το άλλο άκρο, στην πρόσθια επιφάνεια του βάθρου, σχηματίζει τον κώνο προέντασης. Οι φάσεις κατασκευής προεντεταμένης αγκύρωσης είναι: α) Διάνοιξη διατρήματος β) Τοποθέτηση αγκυρίου μέσα στο διάτρημα γ) Τσιμεντένεση με ειδική αντλία, υπο πίεση, για το γέμισμα του βολβού με τσιμεντένεμα δ) Αναμονή ανάπτυξης αντοχής τσιμεντενέματος ε) Τάνυση αγκυρίου, με τη βοήθεια ειδικών γρύλων προέντασης Απαιτείται επίσης συστηματική παρακολούθηση του φαινομένου με εγκατάσταση σταθερών σημείων (μαρτύρων) σε κατάλληλες θέσεις πάνω στη γέφυρα και έξω απ αυτήν σε ακλόνητο έδαφος ώστε να διαμορφωθεί σύστημα σταθερών σκοπευτικών γραμμών με το οποίο ελέγχεται και μετράται η μετακίνηση των σταθερών σημείων επί της σιδηροδρομικής γέφυρας. Απλούστερο σύστημα παρακολούθησης παράλληλων προς τη γραμμή ολισθήσεων σε μεταλλικές γέφυρες αποτελεί η τακτική μέτρηση και καταγραφή των μετακινήσεων των κινητών εφεδράνων καθώς και του κενού μεταξύ ζευκτού και θωρακίων έρματος μεταξύ γειτονικών μεταλλικών ζευκτών. Είναι ευνόητο ότι κατά την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των μετρήσεων πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι θερμοκρασιακές μεταβολές Αξιολόγηση σιδηροδρομικών γεφυρών Ορισμός των βασικών μεγεθών ποιότητας Βασικός στόχος κάθε σιδηροδρομικής γέφυρας είναι να επιτρέπει στους συρμούς να κυκλοφορούν στην προβλεπόμενη ταχύτητα υπό συνθήκες ασφαλείας και «άνεσης» των επιβατών και των εμπορευμάτων. Η 111

113 δυνατότητα αυτή πρέπει να εξασφαλίζεται με ένα κόστος συντήρησης που κυμαίνεται σε αποδεκτά επίπεδα. Με τα δεδομένα αυτά, η ποιότητα μιας σιδηροδρομικής γέφυρας καθορίζεται από την ποιοτική και ποσοτική αξιολόγηση των παρακάτω βασικών μεγεθών : I. Της ασφάλειας που παρέχει, II. Των επιδόσεων που επιτρέπει, III. Της αξιοπιστίας της τεχνολογίας που εφαρμόζεται για την υλοποίηση της (τεχνολογία «αιχμής»), και IV. Του κόστους συντήρησης. V. Την περιβαλλοντική ένταξή της Ασφάλεια Η ασφάλεια που παρέχει μια σιδηροδρομική γέφυρα αξιολογείται σαν μέγεθος ποιότητας από τον αριθμό και το μέγεθος ορισμένων κατηγοριών περιστατικών που : 1) Είτε έλαβαν χώρα σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο (π.χ. ένα έτος) και είχαν επιπτώσεις κατά κύριο λόγο στους χρήστες (επιβάτες, προσωπικό του σιδηροδρομικού οργανισμού) και κατά δεύτερο λόγο στη γραμμή, στο τροχαίο υλικό και γενικότερα στο περιβάλλον. 2) Είτε, με βάση την υφιστάμενη κατάσταση της γέφυρας, εκτιμάται ότι υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να συμβούν στο άμεσο μέλλον. Στα περιστατικά αυτά περιλαμβάνονται μόνον όσα οφείλονται : στην κακή συντήρηση της γραμμής (σφάλματα γραμμής) και στον κακό σχεδιασμό της (μη συμβατά γεωμετρικά στοιχεία χάραξης, κακή επιλογή υλικών επιδομής κ.α.) σε κατασκευαστικές αστοχίες του φορέα της γέφυρας σε κακό σχεδιασμό του συστήματος απορροής των ομβρίων σε αστοχίες των εγκαταστάσεων και του εξοπλισμού της γέφυρας οφειλόμενη σε κακή συντήρηση σε ελλείψεις / κακές επιλογές των παραπάνω εγκαταστάσεων και εξοπλισμού Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθούν στα εξής: ύπαρξη πεζοδρομίου για τη διακίνηση του προσωπικού συντήρησης, με τη σωστή διαμόρφωση και εξοπλισμό (καλώδια τηλεπικοινωνιών κ.α) σωστή μόνωση και αποστράγγιση κατάλληλη κατά μήκος κλίση της γέφυρας (<1,6%) 112

114 ύπαρξη προστατευτικού παραπετάσματος για την ασφαλή διακίνηση των πεζών κατάλληλες αντιτροχιές προστασίας έναντι εκτροχιασμού κατά μήκος της γραμμής Για τα υπόλοιπα μεγέθη ποιότητας ισχύουν ότι για τις σιδηροδρομικές σήραγγες με τα ανάλογα χαρακτηριστικά και τα είδη αστοχιών που έχουν αναφερθεί σε προηγούμενες παραγράφους Παράμετροι αξιολόγησης σιδηροδρομικών γεφυρών Αναφορικά με την Ποιότητα των Σιδηροδρομικών Γεφυρών δεν έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω εξής βασικών μεγεθών ποιότητας : της αξιοπιστίας της ασφάλειας της ταχύτητας του κόστους των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε γέφυρα του συγκεκριμένου σιδηροδρομικού τμήματος. Τα στοιχεία αυτά είναι: 1. Αύξοντας αριθμός 2. Γεωγραφική Περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση Αρχής - Τέλους 6. Ονομασία γέφυρας 7. Υλικό κατασκευής 8. Μέθοδος κατασκευής 9. Είδος διατομής 10. Μήκος γέφυρας 11. Λοξότητα γέφυρας 113

115 12. Πλάτος γέφυρας 13. Αριθμός φατνωμάτων 14. Υλικό Βάθρων 15. Ύψος βάθρων 16. Αριθμός κλάδων και γραμμών κυκλοφορίας 17. Εύρος γραμμής 18. Έτος έναρξης λειτουργίας 19. Είδος επιδομής 20. Μέγιστη κατά μήκος κλίση γραμμής 21. Στοιχεία οριζοντιογραφίας γραμμής 22. Ταχύτητα διέλευσης 23. Ταχύτητα σχεδιασμού 24. Σύστημα έλξης 25. Υδρολογικά δεδομένα 26. Κλιματολογικές συνθήκες 27. Σύστημα φωτισμού 28. Σύστημα σηματοδότησης 29. Εξοπλισμός ασφαλείας 30. Πεζοδρόμια 31. Προσβασιμότητα 32. Αριθμός επικίνδυνων περιστατικών /έτος 33. Είδος ατυχήματος 34. Κατακόρυφα φορτία 35. Ανεμοφόρτιση 36. Ελάχιστη απόσταση άξονα γραμμής και κρασπέδου 37. Απόσταση μεταξύ αξόνων σιδ. γραμμών 38. Μόνωση/ Αποστράγγιση καταστρώματος 39. Στύλοι ηλεκτροκίνησης 40. Ύπαρξη αντιτροχιών 41. Ημερομηνία τελευταίας ανακαίνισης 42. Δυσλειτουργίες 114

116 43. Φωτογραφίες σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο παράρτημα Γ. Φωτογραφία 3.11 : Γέφυρα στο Ίασμο Φωτογραφία 3.12 : Γέφυρα στη Βέννα 115

117 4. ΕΠΙΧΩΜΑΤΑ - ΟΡΥΓΜΑΤΑ 4.1. Γενικά στοιχεία ορυγμάτων - επιχωμάτων Ορισμός-Σκοπιμότητα ορυγμάτων επιχωμάτων Τα επιχώματα και τα ορύγματα στο σιδηρόδρομο αποτελούν τεχνικά χωματουργικά έργα στα οποία είτε εδράζεται η επιδομή της γραμμής (επιχώματα) είτε «εγκιβωτίζεται» (ορύγματα). Η αδυναμία υλοποίησης ιδανικής ως προς τη γεωμετρία χάραξηςσιδηροδρομικής γραμμής, δηλαδή γραμμής που αποτελείται αποκλειστικά από ευθύγραμμα τμήματα, κείται σε όλο το μήκος της επί ενός οριζόντιου επιπέδου και δεν παρουσιάζει γεωμετρικά σφάλματα, καθιστά απαραίτητη τη κατασκευή ορυγμάτων (Φωτ.4.1), επιχωμάτων (Φωτ.4.2), και μικτών διατομών (γραμμή σε επίχωμα και σε όρυγμα) (Σχήμα 4.1). Φωτογραφία 4.1: Γραμμή σε επίχωμα Φωτογραφία 4.2: Γραμμή σε όρυγμα Κατασκευάζονται προκειμένου να εξασφαλισθεί ήπια χάραξη (ευθύγραμμα κατά το δυνατόν τμήματα, μικρές κατά μήκος κλίσεις) σε περιοχές με δύσκολο ανάγλυφο εδάφους. Τα επιχώματα χρησιμοποιούνται ως εναλλακτική λύση αντί των γεφυρών για την προσπέλαση περιοχών με υψομετρική διαφορά από τη στιγμή που το ύψος τους δεν είναι απαγορευτικό. Χρησιμοποιούνται επίσης, σε μικρά ύψη, για την προστασία της επιδομής της γραμμής από πλημμύρα. Τα ορύγματα χρησιμοποιούνται ως εναλλακτική λύση αντί των σηράγγων για τη χάραξη της γραμμής μέσα από ορεινούς όγκους από τη στιγμή που το ύψος τους δεν είναι απαγορευτικό. Μια σιδηροδρομική γραμμή μπορεί να είναι κατασκευασμένη σε μικτή διατομή. 116

118 Ιδιαιτερότητες Βασικά χαρακτηριστικά επιχωμάτων και ορυγμάτων Τα επιχώματα και τα ορύγματα αποτελούν τεχνικά έργα που χαρακτηρίζονται από ιδιαιτερότητες στο σχεδιασμό, στην κατασκευή, στη λειτουργία και στη συντήρηση. Στη συνέχεια παρουσιάζονται για καθεμιά από τις παραπάνω δραστηριότητες οι βασικές αρχές που τις διέπουν και εντοπίζονται οι διαφορές στη σύλληψη και στην υλοποίησή τους σε σχέση με τις αντίστοιχες δραστηριότητες του οδικού δικτύου Σχεδιασμός Μελέτη επιχωμάτων-ορυγμάτων Ο σχεδιασμός και η μελέτη των επιχωμάτων και των ορυγμάτων στο σιδηρόδρομο καθορίζονται από τους παρακάτω παράγοντες: Στοιχεία χάραξης (οριζοντιογραφία- μηκοτομή)- Γεωμετρικά σφάλματα Φόρτιση Κλίσεις πρανών Ύψος Τυπική διατομή (σε όρυγμα, σε επίχωμα, μικτή) Γεωτεχνικά χαρακτηριστικά Γεωλογικά και υδρολογικά δεδομένα της περιοχής Φόρτιση Τα είδη και τα μεγέθη των δυνάμεων που ασκούνται επί των επιχωμάτων στο σιδηρόδρομο διαφέρουν σημαντικά σε σχέση με αυτά του οδικού δικτύου. Αίτια αυτής της ιδιαιτερότητας αποτελεί η επιπόνηση της σιδηροδρομικής οδού κυκλοφορίας με μεγαλύτερα αξονικά φορτία και με ισχυρές δυναμικές επιπονήσεις λόγω της ανάπτυξης υψηλών ταχυτήτων στο σιδηρόδρομο. Συγκεκριμένα η σιδηροδρομική οδός μεταφοράς υπόκειται σε μεγαλύτερα αξονικά φορτία και σε μεγαλύτερες δυναμικές επιπονήσεις λόγω και της ανάπτυξης υψηλότερων ταχυτήτων. 117

119 Σχήμα 4.1 : Μικτή διατομή (όρυγμα και επίχωμα μαζί) Κλίσεις πρανών Η κλίση των πρανών προκύπτει συνήθως από εδαφοτεχνική μελέτη. Στους Πίνακες 4.1 και 4.2 δίδονται για διάφορες κατηγορίες εδάφους ή κλίση πρανών επιχώματος και ορύγματος αντιστοίχως και η σχηματική παράσταση της διαμόρφωσης της κλίσης τους. Πίνακας 4.1: Συνήθεις τιμές κλίσεων πρανών επιχώματος Πίνακας 4.2: Συνήθεις τιμές κλίσεων πρανών ορύγματος 118

120 Γεωλογικά χαρακτηριστικά ορυγμάτων Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει επίσης να καταβάλλεται στη μελέτη των γεωλογικών σχηματισμών από τους οποίους διέρχεται η υποδομή σε όρυγμα με στόχο να διαταράσσεται όσο γίνεται λιγότερο η ισορροπία των γεωλογικών σχηματισμών και να μειώνεται η πιθανότητα φαινομένων κατολίσθησης πρανών και γενικότερα αστοχιών στα ορύγματα. Στην περίπτωση που η χάραξη σιδηροδρομικής γραμμής συναντά γεωλογικές ενότητες όπου εκδηλώνονται φαινόμενα κατολίσθησης, πραγματοποιείται -εφόσον κάτι τέτοιο είναι εφικτό- αλλαγή της χάραξης για παράκαμψη της ασταθούς περιοχής, λύση που κρίνεται ότι έχει πλεονεκτήματα έναντι της ανάληψης του κινδύνου για τη διέλευση μέσα από τη ζώνη κατολίσθησης Ύψος επιχώματος Η ευστάθεια ενός σιδηροδρομικού οχήματος καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τα γεωμετρικά σφάλματα της γραμμής. Σε περίπτωση καθίζησης του επιχώματος η υψομετρική διαφορά που μπορεί να προκληθεί στις δυο σιδηροτροχιές της γραμμής και κατ επέκταση στην επιφάνεια κύλισης θα είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για την κυκλοφορία των συρμών και οπωσδήποτε επιζήμια στη λειτουργία του συστήματος. Με τα δεδομένα αυτά το ύψος των επιχωμάτων στο σιδηρόδρομο θα πρέπει να είναι σχετικά μικρό, ενώ παράλληλα θα πρέπει το έδαφος να έχει υποστεί πολύ καλή συμπύκνωση. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι ύψη επιχωμάτων μεγαλύτερα των 20m πρέπει να αποφεύγονται. Επίσης τα μεγάλα ύψη πρέπει να αποφεύγονται και για περιβαλλοντικούς λόγους Κατασκευή επιχωμάτων-ορυγμάτων Κατασκευή επιχωμάτων Βασικές προϋποθέσεις για την άρτια κατασκευή επιχωμάτων στο σύνολο του είναι: Η σωστή επιλογή υλικών η βέλτιστη συμπύκνωση των υλικών του επιχώματος με σκοπό την αποφυγή καθιζήσεων και συνεπώς τη μείωση των γεωμετρικών σφαλμάτων που εμφανίζονται λόγω καθίζησης Η προσαύξηση του πλάτους της στέψης και του ύψους του επιχώματος λόγω της συμπύκνωσης και της αναμενόμενης καθίζησης (Σχήμα 4.2) 119

121 Σχήμα 4.2 : Προσαύξηση του πλάτους στέψης και του ύψους του επιχώματος. Η οδοντωτή διάταξη της βάσης του επιχώματος στην περίπτωση που η κλίση του εδάφους είναι μεγαλύτερη από 1:10 για να μειωθεί ο κίνδυνος ολίσθησης (Σχήμα 4.3) Σχήμα 4.3 : Οδοντωτή διάταξη της βάσης του επιχώματος. η φύτευση θαμνοειδών φυτών ή ειδικής βλάστησης, που μέσω του ριζικού τους συστήματος ενισχύουν τη σταθεροποίηση των πρανών των επιχωμάτων. Στα σιδηροδρομικά έργα, στην κατασκευή των επιχωμάτων πρέπει να δίδεται ιδιαίτερη και μεγαλύτερη προσοχή στο ύψος τους (μικρό ύψος σε σχέση με τα οδικά) και στη συμπύκνωσή τους (μεγαλύτερος βαθμός συμπύκνωσης σε σχέση με τα οδικά), έτσι ώστε να αποφεύγονται οι καθιζήσεις και κατ επέκταση τα γεωμετρικά σφάλματα της εσχάρας γραμμής (που είναι επικίνδυνα για τη λειτουργία του σιδηροδρόμου). Ως προς τη συνίζηση του σώματος του επιχώματος (self-settlement), η οδοποιία δέχεται μεγέθη συνίζησης Δh=0,5%ho, όπου ho το ύψος του επιχώματος. Είναι προφανές ότι σε μεγάλα σιδηροδρομικά επιχώματα, τέτοια μεγέθη είναι απαράδεκτα Κατασκευή επιχωμάτων Βασικές προϋποθέσεις για την άρτια κατασκευή των ορυγμάτων είναι: η επιλογή της καταλληλότερης μεθόδου εκσκαφής η διαμόρφωση αναβαθμών στα πρανή μεγάλου ύψους (μπαγκίνες) η κατασκευή αποστραγγιστικών έργων (ανοικτές αποχετευτικές τάφροι, αποστραγγιστικές τάφροι, φίλτρα πρανών) με στόχο την αποφυγή φαινομένων διάβρωσης και μείωσης της φέρουσας ικανότητας του υπεδάφους 120

122 η κατασκευή φραγμάτων με μεταλλικούς στρωτήρες, τοίχων αντιστήριξης (ή οπλισμένου εδάφους) και η τοποθέτηση προστατευτικών πλεγμάτων για την προστασία της γραμμής από καταπτώσεις λίθων από βραχώδη εδάφη και απότομα πρανή η φύτευση θαμνοειδών φυτών για την ενίσχυση της συνεκτικότητας των πρανών, την προσαρμογή του έργου στην αισθητική περιβάλλοντος και φυσικά την προστασία του περιβάλλοντος. Η φύτευση πραγματοποιείται κατόπιν ειδικής φυτοτεχνικής μελέτης και επιλέγονται ως επί το πλείστον αυτόχθονα φυτά, ώστε να μη διαταράσσεται το οικοσύστημα και βαθύρριζα για καλύτερη συγκράτηση του εδάφους Λειτουργία επιχωμάτων-ορυγμάτων Αστοχίες Επιχώματα Τα κυριότερα προβλήματα - αστοχίες που παρουσιάζονται συνήθως στα υψηλά επιχώματα κατά το στάδιο λειτουργίας μιας σιδηροδρομικής γραμμής είναι: 1) καθίζηση που μπορεί να προέρχεται: α) από κακό υπολογισμό του επιπλίσματος του επιχώματος κατά τη φάση κατασκευής του, από την ανεπαρκή συμπίεσή του και από την ακαταλληλότητα των υλικών κατασκευής. Σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται προσεκτική συμπλήρωση των επιχωμάτων έξω από το έρμα- με υδατοπερατά υλικά έτσι ώστε να μην εγκλωβίζεται νερό. Αντιθέτως για τη συμπλήρωση του επιχώματος κάτω από το έρμα χρησιμοποιούνται υλικά μικρής διαπερατότητας για να αποφευχθεί η δημιουργία θυλάκων στη υποδομή. Ιδανική περίπτωση αποκατάστασης του προβλήματος θα αποτελούσε η πλήρης αποξήλωση της γραμμής και η συμπλήρωση και κυλίνδρωση της διατομής του επιχώματος εξ αρχής. β) από την παρουσία νερού στο εσωτερικό του επιχώματος λόγω χρησιμοποίησης ακατάλληλων υλικών (αργιλώδη εδάφη). Η συμπλήρωση των επιχωμάτων πραγματοποιείται όπως ακριβώς και στην περίπτωση α). Ουσιαστική λύση για τη συγκεκριμένη αιτία καθίζησης αποτελούν τα τεχνικά έργα αποστράγγισης. γ) από τις ανεπαρκείς εγκάρσιες κλίσεις, ειδικά στα υψηλά επιχώματα. Τα χώματα τείνουν να λάβουν τη φυσιολογική τους κλίση με αποτέλεσμα να αποκολλούνται τμήματα και να καταπίπτουν προς τα πρανή. Και σε αυτή την περίπτωση απαιτείται συμπλήρωση του επιχώματος εκατέρωθεν. Εάν ο όγκος χωμάτων είναι μεγάλος για καλύτερο 121

123 εγκιβωτισμό τους στην επιφάνεια των πρανών κατασκευάζονται αναβαθμοί κάθε 2-4m με ελαφρά κλίση προς τα μέσα. Αν η μεταφορά χωματισμών είναι δύσκολη κατασκευάζεται στον πόδα του επιχώματος τοίχος αντιστήριξης. Άλλη λύση αποτελεί και η τεχνική του οπλισμού εδάφους. Τέλος για την καλύτερη σταθεροποίηση των πρανών των επιχωμάτων εφόσον κάτι τέτοιο δεν έχει εφαρμοστεί κατά το στάδιο κατασκευής πραγματοποιείται φύτευση με κατάλληλη βλάστηση. 2) Η μη αποτελεσματική λειτουργία του φυσικού πρανούς του επιχώματος ως σύστημα πλευρικής αποστράγγισης της γραμμής και απορροής των ομβρίων. Το πρόβλημα αυτό παρουσιάζεται όταν δεν υπάρχουν οι κατάλληλες εγκάρσιες κλίσεις ή η κατάλληλη διαμόρφωση στο φρύδι του επιχώματος. Οπλισμένο έδαφος (Σχήμα 4.4) Το οπλισμένο έδαφος είναι μια εύκαμπτη τεχνική που μπορεί σε πολλές περιπτώσεις να εγκαταστήσει τους τοίχους αντιστήριξης. Είναι ένα σύνολο που αποτελείται από: Το άκρο του επιχώματος Το εδαφικό υλικό καλής ποιότητας Τους μεταλλικούς οπλισμούς Την επένδυση από σκυρόδεμα Η τεχνική του οπλισμένου εδάφους ενδείκνυνται ιδίως για εδάφη μέτριας και κακής ποιότητας. Ιδιαίτερη προσοχή απαιτείται στην αγκύρωση του μεταλλικού οπλισμού. Συγκριτική ανάλυση του κόστους κατασκευής σε σιδηροδρομικά έργα στη Γαλλία έδειξε ότι η λύση του οπλισμένου εδάφους είναι πλεονεκτικότερη σε σύγκριση με την κατασκευή του τοίχου αντιστήριξης και ιδίως για ύψη 3m<h<12m. Ωστόσο η συγκεκριμένη τεχνική δεν επιτρέπεται να χρησιμοποιείται στη περίπτωση γραμμών με ηλεκτροκίνηση, διότι το ηλεκτρικό ρεύμα κατά την επιστροφή του διαβρώνει τον οπλισμό του οποίου η καταστροφή οδηγεί σε αστοχία. Σχήμα 4.4 : Τεχνική του οπλισμένου εδάφους 122

124 Ορύγματα Οι κυριότερες δυσλειτουργίες που παρουσιάζονται στα ορύγματα προέρχονται από τις καταπτώσεις χωμάτων και βράχων από τα υψηλά και συνήθως απότομα πρανή (βουλιαμέντα). Οφείλονται αφ ενός στην ανεπαρκή κλίση των πρανών των ορυγμάτων που δόθηκε κατά την κατασκευή τους και αφ ετέρου στην κακή ποιότητα των επί τόπου εδαφών. Η πιθανότητα καταπτώσεων βράχων αυξάνει μετά από ισχυρές βροχοπτώσεις, κατά την περίοδο που λιώνουν τα χιόνια και όταν έχει παγωνιά (διαστολή του νερού, διευκόλυνση αποσάθρωσης). Εκτός των κινδύνων που υπάρχουν γα την κυκλοφορία αποφράσσονται τα συστήματα πλευρικής αποστράγγισης της γραμμής (εξωχάνδακες) Συντήρηση ορυγμάτων Για την ασφαλή λειτουργία του σιδηροδρόμου και τη μείωση της πιθανότητας αστοχιών απαιτείται: Επιθεώρηση των ορυγμάτων τουλάχιστον μία φορά το χρόνο (Φθινόπωρο). Ειδικό συνεργείο εκβραχιστών καταρρίπτει τους επικίνδυνους όγκους και καλύπτει τις ρωγμές που υπάρχουν για να εμποδιστεί η δημιουργία πάγων ανάμεσα σ' αυτές που λόγω της διαστολής προκαλούν χαλάρωση (αποσάθρωση) των βραχωδών εδαφών. Καθαρισμός -από τις ομάδες συντήρησης της γραμμής- των εξωχανδάκων που υπάρχουν προς τα ανάντη κάθε ορύγματος ή κατασκευή νέων εξωχανδάκων -όπου απαιτείται- έτσι ώστε να αποφεύγεται η εισροή νερού από τα πρανή. Η επιθεώρηση των εξωχανδακών πραγματοποιείται την Άνοιξη και ο καθαρισμός τους προγραμματίζεται να τελειώσει πριν το Φθινόπωρο. Οι ομάδες γραμμής φροντίζουν, πριν αρχίσουν οι βροχές να καθαρίζουν όλους τους χάνδακες απορροής των νερών και να διατηρούν σε καλή κατάσταση τις κουκέττες. Όταν το έδαφος είναι βραχώδες και τα πρανή απότομα τα μέτρα προστασίας που λαμβάνονται είναι τα ακόλουθα: Μόνιμες βραδυπορίες στις περιοχές όπου υπάρχει κίνδυνος καταπτώσεων. Ενίσχυση της φρούρησης της γραμμής από φύλακες, ιδιαίτερα κατά τη χειμερινή περίοδο ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες. Το συγκεκριμένο μέτρο εφαρμόζεται προληπτικά για την έγκαιρη και ταχεία αντιμετώπιση ενδεχόμενης κατάπτωσης. 123

125 4.2. Αξιολόγηση επιχωμάτων και ορυγμάτων στο σιδηρόδρομο Αναφορικά με την Ποιότητα των επιχωμάτων ορυγμάτων δεν έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω εξής βασικών μεγεθών ποιότητας : της αξιοπιστίας της ασφάλειας της ταχύτητας του κόστους Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε όρυγμα και επίχωμα που υπάρχει στο συγκεκριμένο σιδηροδρομικό τμήμα. Τα χαρακτηριστικά που θα αποτελούν και τη βάση δεδομένων θα είναι: 1. Αύξοντας αριθμός 2. Γεωγραφική Περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση Αρχής -Τέλους 6. Είδος (επίχωμα / όρυγμα) 7. Μήκος τεχνικού 8. Ύψος τεχνικού 9. Πλάτος στέψης (επιχώματος) 10. Κλίσεις πρανών 11. Γεωτεχνικά στοιχεία 12. Γεωλογικά στοιχεία 13. Υδρολογικά δεδομένα 14. Κλιματολογικές συνθήκες 15. Μέτρα ασφαλείας 16. Βαθμός συμπύκνωσης 17. Ύπαρξη αναβαθμών 18. Αποστραγγιστικά έργα 124

126 19. Φύτευση 20. Επιπρόσθετες κατασκευές (φράγματα,τοίχοι αντιστήριξης, οπλισμένα επιχώματα) 21. Δυσλειτουργίες 22. Φωτογραφίες - σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο παράρτημα Δ. Φωτογραφία 4.3 : Επίχωμα έξω από το Mέγα Δουκάτο 125

127 5. ΤΕΧΝΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗΣ ΥΔΑΤΩΝ ΚΑΙ ΑΠΟΧΕΤΕΥΣΗΣ 5.1. Γενικά στοιχεία έργων αποχέτευσης και αποστράγγισης υδάτων Ορισμός-Σκοπιμότητα Τα συστήματα αποστράγγισης στο σιδηρόδρομο έχουν σαν αποστολή την απομάκρυνση του νερού από το σύστημα έδραση υποδομή και την προστασία της γραμμής από αστοχίες που αποδίνονται στην παρουσία νερού. Τα συστήματα αποστράγγισης διακρίνονται σε μεγάλες κατηγορίες: Τεχνικά έργα επιφανειακής αποχέτευσης Ως τεχνικά έργα επιφανειακής αποχέτευσης όπως ακριβώς και στο οδικό δίκτυο- νοούνται οι «ανοικτές» τάφροι, τα αυλάκια, τα κανάλια και τα ρείθρα που κατασκευάζονται παράπλευρα στη σιδηροδρομική οδό μεταφοράς και κατά μήκος της γραμμής. Σκοπός τους είναι η απομάκρυνση των υπόγειων, επιφανειακών και των παραπλεύρως ρεόντων (από παρακείμενες πλαγιές) υδάτων. Τεχνικά έργα αποστράγγισης Ως τεχνικά έργα αποστράγγισης νοούνται οι αποστραγγιστικές τάφροι με ή χωρίς στραγγιστήριους σωλήνες που έχουν ως σκοπό την απομάκρυνση του ύδατος από το σύστημα έδραση υποδομή. Σχήμα 5.1: Έργα επιφανειακής αποχέτευσης και αποστράγγισης σιδηροδρομικής 126

128 Ιδιαιτερότητες Βασικά χαρακτηριστικά έργων επιφανειακής αποχέτευσης-αποστράγγισης Τρόποι εισόδου του νερού σε γραμμή με έρμα Σχήμα 5.2: Τρόποι εισόδου του νερού στη γραμμή Οι τρόποι διείσδυσης του νερού στο σύστημα έδραση-υποδομή είναι οι εξής τρεις: Κατακόρυφα, από την άνω επιφάνεια του έρματος από την άνω επιφάνεια του έρματος (Σχήμα 5.2). Πρόκειται για νερό της βροχής (ή χιόνι) που καταπίπτει απ' ευθείας επί της γραμμής και μέσω του έρματος εισχωρεί στα υποκείμενα στρώματα. Ο τρόπος αυτός εισόδου αφορά στην κατασκευή της γραμμής σε επίχωμα, σε όρυγμα και επί του επιπέδου του φυσικού εδάφους. Εγκάρσια, από τα πρανή του έρματος και του υποστρώματος του έρματος (Σχήμα 5.2). Πρόκειται για νερά που ρέουν επιφανειακά από παρακείμενες πλαγιές και καταλήγουν στη γραμμή χωρίς να εκτραπούν. Ο τρόπος αυτός εισόδου αφορά στη γραμμή σε όρυγμα. Σε περίπτωση που η φυσική στάθμη του νερού είναι, πριν την εκσκαφή του ορύγματος, υπεράνω του επιπέδου εκσκαφής-(σχήμα 5.3) τότε μέρος (ή όλο) του νερού που εισέρχεται εγκάρσια στη γραμμή μπορεί να προέρχεται, από υπόγεια νερά που διηθούμενα εξέρχονται και εκρέουν από κάποιο σημείο της παρακείμενης πλαγιάς. αρχική στάθμη εμφους διήθηση νερού προς τα ανω Σχήμα 5. 3: Τρόποι εισόδου υπόγειου νερού σε γραμμή σε όρυγμα Εκ των κάτω προς άνω, από την υπόβαση της υποδομής (Σχήμα 5.2, 5.3). Πρόκειται για υπόγεια νερά που διηθούνται προς τα άνω και μπορεί να εισχωρήσουν σε υπερκείμενα στρώματα Ο τρόπος 127

129 αυτός εισόδου αφορά κυρίως στη γραμμή σε όρυγμα ωστόσο μπορεί να παρατηρηθεί και σε γραμμή κατασκευασμένη και σε επίχωμα. Στην τελευταία αυτή περίπτωση ο διαποτισμός της υπόβασης και των ανώτερων στρωμάτων οφείλεται σε ανύψωση του υπογείου νερού λόγω τριχοειδών φαινομένων Σχεδιασμός και μελέτη έργων επιφανειακής αποχέτευσης αποστράγγισης Ο σχεδιασμός και η κατασκευή ενός αποτελεσματικού συστήματος αποστράγγισης προϋποθέτει αρχικά την εξέταση της υπάρχουσας κατάστασης. Συγκεκριμένα κάθε ένας από τους τρεις τρόπους εισόδου του νερού στο σύστημα επιδομή υποδομή μπορεί ενδεχόμενα να απαιτεί και διαφορετική μέθοδο αποστράγγισης. Στα πλαίσια αυτά, πριν την επιλογή του συστήματος αποστράγγισης θα πρέπει να: 1. Να μελετηθεί το υπέδαφος και να καθοριστούν οι κλιματολογικές και υδρολογικές συνθήκες 2. Να αναγνωρισθούν τα χαρακτηριστικά της υπόβασης (υλικά, στρώσεις, πάχος στρώσεων) 3. Στην περίπτωση υφιστάμενης γραμμής να διερευνηθεί η ύπαρξη θυλάκων στην υπόβαση και να προσδιορισθεί η εγκάρσια κλίση της ανώτερης στρώσης της. Ο σχεδιασμός και η μελέτη των έργων επιφανειακής αποχέτευσης αποστράγγισης καθορίζονται από τους παρακάτω παράγοντες: Είδος διατομής Παροχή απορροής Κατά μήκος κλήση Ύπαρξη ή μη καθορισμένων σημείων εξόδου (οχετοί σε θέσεις φυσικών ρεμάτων) Γεωλογικά δεδομένα της περιοχής (πληροφορίες σχετικά με τη φύση, τις ιδιότητες, τις στρώσεις κ.α. του εδάφους) Υδρολογικά δεδομένα (εντοπισμός και απογραφή των σημείων εμφάνισης ύδατος για προσδιορισμό του βάθους του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα, κ.α.) Κλιματολογικές συνθήκες Όσον αφορά στη στάθμη των υπογείων νερών, αυτή επηρεάζει τις απαιτήσεις υποβιβασμού του υπόγειου ορίζοντα, τα μέτρα αποστράγγισης για τον έλεγχο της τριχοειδούς ανύψωσης και τις διατάξεις διεξόδου του νερού που εισέρχεται επιφανειακά στο σύστημα έδραση-υποδομή. 128

130 Αξιολογώντας τις συνθήκες των υπογείων υδάτων, μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η ετήσια μέγιστη στάθμη του υπόγειου ορίζοντα. Για αυτόν το λόγο πολλές φορές κρίνεται απαραίτητη η καταγραφή της μεταβολής της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα τουλάχιστον κατά τις κρίσιμες περιόδους Κατασκευή έργων επιφανειακής αποχέτευσης και αποστράγγισης Τεχνικά έργα επιφανειακής αποχέτευσης υδάτων Πρόκειται ουσιαστικά για τις ανοικτές τάφρους. Μπορεί να είναι επενδεδυμένες με σκυρόδεμα ή όχι και κατασκευάζονται παραπλεύρως της σιδηροδρομικής γραμμής (Σχήμα 5.4, Φωτ. 5.1). Πρέπει: να διαστασιολογούνται επαρκώς έτσι ώστε να απομακρύνουν το νερό από την έδραση, την υποδομή καθώς επίσης και από την παρακείμενη επιφάνεια απορροής να διαμορφώνονται με κατάλληλη έντονη κλίση έτσι ώστε να αποφεύγεται η συσσώρευση φερτών υλών, χωρίς όμως να προκαλείται διάβρωση της τάφρου. Τα κύρια πλεονεκτήματα των ανοικτών τάφρων είναι ότι χαρακτηρίζονται από χαμηλό κόστος κατασκευής, μπορούν να χειριστούν μεγάλες ροές και να παρατείνουν τη διάρκεια των κύκλων καθαρισμού του έρματος (ballast maintenance cycles) επιτρέποντας την ελεύθερη ροή από το έρμα. Εντούτοις, η γεωμετρία των ανοικτών τάφρων περιορίζεται από τη γεωμετρία της γραμμής και την τοπογραφία του περιβάλλοντος εδάφους. Η διαμόρφωση και ο καθαρισμός τους πραγματοποιείται με ειδικά μηχανήματα (Φωτ.5.2). Ο καθαρισμός τους περιλαμβάνει την απομάκρυνση λίθων μεγάλων διαστάσεων, ξύλινων ή μεταλλικών τεμαχίων και οποιουδήποτε άλλου υλικού που παρεμποδίζει τη σωστή λειτουργία της ανοικτής τάφρου. Στις διατομές με όρυγμα, ανοικτές τάφροι μπορεί να χρειάζεται να τοποθετηθούν και στις κορυφές των πρανών με σκοπό να συλλέξουν και να εκτρέψουν την επιφανειακή ροή από την περιοχή της γραμμής. α. χωρίς επένδυση β. με επένδυση σκυροδέματος Σχήμα 5.4: Ανοικτή τάφρος 129

131 Φωτογραφία 5.1: Ανοιχτή τάφρος χωρίς επένδυση Φωτογραφία 5.2: Καθαρισμός ανοικτής τάφρου Τεχνικά έργα αποστράγγισης 1. Θέσεις τοποθέτησης αποστραγγιστικής τάφρου Οι αποστραγγιστικές τάφροι σε αντίθεση με τις τάφρους αποχέτευσης που είναι ανοικτές- μπορούν να τοποθετηθούν κάτω από εγκαταστάσεις της γραμμής όπως είναι οι σταθμοί, οι ισόπεδες διαβάσεις, να χρησιμοποιηθούν ως πλευρικοί «αγωγοί» για τη συλλογή υπογείων νερών (υποβιβασμός της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα) και την απομάκρυνση νερού από την έδραση, την υποδομή καθώς επίσης και από την παρακείμενη επιφάνεια απορροής (Σχήμα 5.5). Σχήμα 5.5: Υποβιβασμός της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα (πλευρικοί «αγωγοί») 130

132 Σχήμα 5.6: Αποστραγγιστικές τάφροι στο ρόλο των κάθετων αγωγών στο σύστημα έδραση-υποδομή 2. Αποστραγγιστική τάφρος χωρίς σωλήνα αποστράγγισης (Σχήμα5.6,5.8) Βασικό στοιχείο καλής λειτουργίας των τάφρων αποστράγγισης είναι η επιλογή του υλικού πλήρωσης, του φίλτρου. Το υλικό αυτό -κοκκώδεςπρέπει να είναι ικανό να συλλέξει το νερό από το περιβάλλον έδαφος και να το διαβιβάσει κατά μήκος της τάφρου χωρίς να επιτρέπει την παράσυρση και τη μεταφορά εδαφικών κόκκων όταν η ταχύτητα ροής αποκτήσει υψηλές τιμές. Για αυτόν το λόγο πρέπει να ισχύουν τα παρακάτω κριτήρια για τον καθορισμό των απαιτήσεων κοκκομετρικής διαβάθμισης του υλικού πλήρωσης-φίλτρου (Σχήμα 5.7): d 15 (υλικού φίλτρου) < 5 d 85 (φυσικού εδάφους) για λόγους αποφυγής παράσυρσης και εισόδου στο φίλτρο - φραγμός φίλτρου. d 50 (υλικού φίλτρου) < 25 d 50 (φυσικού εδάφους) για λόγους αποφυγής παράσυρσης και εισόδου στο φίλτρο - φραγμός φίλτρου. d 15 (υλικού φίλτρου) < 5 d 15 (φυσικού εδάφους) για λόγους διαπερατότητας. όπου d15, d50 και d85 το διαμέτρημα των κόσκινων από τα οποία διέρχεται υλικό σε ποσοστό αντίστοιχα 15%, 50% και 85%. Σχήμα 5.7: Δράση του υλικού πλήρωσης έναντι των εδαφικών κόκκων 131

133 Στην περίπτωση χονδρόκοκκου υλικού -για να βελτιωθεί η αποστραγγιστική ικανότητα-μπορεί να χρησιμοποιηθεί συμπληρωματικά γεωύφασμα. Σε αυτήν την περίπτωση πρέπει να ικανοποιείται το παρακάτω κριτήριο όσον αφορά στο γεωύφασμα: Μέγεθος πόρων γεωυφάσματος < d85 (του προστατευόμενου εδάφους) Σχήμα 5. 8: Αποστραγγιστική τάφρος 3. Αποστραγγιστική τάφρος με σωλήνα αποστράγγισης (Σχήμα 5.9) Στη διατομή της αποστραγγιστικής τάφρου διακρίνουμε το υλικό φίλτρου και το στραγγιστήριο σωλήνα. Το υλικό φίλτρου συλλέγει το νερό από το παρακείμενο έδαφος και το διαβιβάζει στο στραγγιστήριο σωλήνα ο οποίος είναι διάτρητος (κυκλικές ή επιμήκεις οπές) στο άνω τμήμα του έτσι ώστε να λειτουργεί ως συλλεκτήρας. Αυτή η διάταξη επιτρέπει καλύτερη ικανότητα ροής σε σύγκριση με την αποστραγγιστική τάφρο χωρίς στραγγιστήριο σωλήνα. Στην περίπτωση τοποθέτησης διάτρητων σωλήνων αποστράγγισης (Σχήμ 5.10) για να εμποδίζεται η εισχώρηση εδαφικών κόκκων στο σωλήνα πρέπει να ισχύουν τα παρακάτω κριτήρια: d 85 (υλικού φίλτρου) > διάμετρος οπής για κυκλικές οπές d 85 (υλικού φίλτρου) > 1.0 διάμετρο οπής για επιμήκεις οπές Εναλλακτικά ο σωλήνας μπορεί να καλυφθεί με γεωύφασμα έτσι ώστε να αποφευχθεί η είσοδος εδαφικού υλικού στο σωλήνα. (α) (β) (γ) Σχήμα 5.9: Αποστραγγιστική τάφρος με στραγγιστήριο σωλήνα 132

134 Σχήμα 5.10: Στραγγιστήριος διάτρητος σωλήνας 4. Χρήση αποστραγγιστικών τάφρων για αποστράγγιση διηθούμενων υπόγειων νερών - Κάθετοι αγωγοί στη σιδηροτροχιά Οι αποστραγγιστικές τάφροι, όπως αναφέρθηκε, μπορούν να χρησιμοποιηθούν, ως πλευρικοί «αγωγοί», για τη συλλογή υπόγειων νερών (υποβιβασμός της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα) που διηθούμενα εξέρχονται και εκρέουν από κάποιο σημείο της παρακείμενης πλαγιάς ή διηθούνται προς τα άνω και μπορεί να εισχωρήσουν σε υπερκείμενα στρώματα. Ο τρόπος αυτός εισόδου αφορά κυρίως στη γραμμή σε όρυγμα, μπορεί να παρατηρηθεί όμως και σε γραμμή κατασκευασμένη σε επίχωμα. Οι συγκεκριμένοι αγωγοί πρέπει να βρίσκονται σε βάθος 1-2 μέτρα για να υποβιβάσουν επαρκώς τη στάθμη του υπόγειου ορίζοντα. Το βάθος αυτό εξαρτάται από τη υδατοπερατότητα του εδάφους. Οι κάθετοι στη γραμμή αγωγοί (cross drains) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συμπληρωματικοί στους πλευρικούς αγωγούς. Τοποθετούνται αρκετές φορές κάτω από την επιδομή όπου οι πλευρικοί αγωγοί δεν είναι ικανοί να ελέγξουν τα υπόγεια νερά κάτω από τον κεντρικό άξονα της γραμμής. Ωστόσο η χρήση τους δε συνιστάται για το γενικό έλεγχο των υπόγειων νερών. Σε εδάφη μεγάλης υδατοπερατότητας σπάνια απαιτούνται, αντίθετα σε εδάφη πολύ μικρής υδατοπερατότητας για να είναι αποτελεσματική η δράση των συγκεκριμένων αγωγών πρέπει αυτοί να τοποθετηθούν σε πολύ μικρές αποστάσεις, κάτι το οποίο είναι αντιοικονομικό. 5. Γεωυφάσματα a. Ιδιότητες Το γεωύφασμα κατασκευάζεται συνήθως από ένα ή περισσότερα πλαστικά, νάιλον, πολυαιθυλένιο και πολυεστέρες. Είναι πορώδες υλικό και επομένως επιτρέπει τη διέλευση του νερού από τη μία πλευρά στην άλλη, διατηρώντας τα μόρια των δύο υλικών στις δύο πλευρές χωριστά (Σχήμα 5.11). Επίσης επιτρέπει και τη ροή του νερού κατά μήκος της επίπεδης επιφάνειάς του «μεταβιβασιμότητα» (Σχήμα 5.12). 133

135 Σχήμα 5.11: Χρήση γεωυφάσματος - Διατήρηση των μορίων του εδαφικού υλικού κατά τη ροή νερού από τη μία στρώση στην άλλη Σχήμα 5.12: Ροή νερού κατά μήκος της επιφάνειας του γεωυφάσματος b. Βασικές λειτουργίες Δύο βασικές λειτουργίες του γεωυφάσματος που βοηθούν στην αποστράγγιση του νερού από το σύστημα έδραση-υποδομή είναι οι εξής: Επιτρέπει τη διήθηση του νερού προς τα άνω εκτός των στρώσεων της υπόβασης, διατηρώντας ταυτόχρονα τα εδαφικά μόρια. Κάτι τέτοιο απαιτεί τα γεωυφάσματα να έχουν επαρκή υδατοπερατότητα και «μεταβιβασιμότητα» έτσι ώστε να αποστραγγίζουν το επιπλέον νερό, εμποδίζοντας ταυτόχρονα την απώλεια εδαφικών κόκκων. Εάν η στρώση στην απέναντι πλευρά (σε σχέση με την κατεύθυνση προέλευσης του νερού) είναι αρκετά υδατοπερατή, τότε το νερό διέρχεται μέσω του γεωυφάσματος και διαφεύγει. Στην περίπτωση που η προαναφερόμενη στρώση δε είναι αρκετά υδατοπερατή, τότε κρίνεται απαραίτητη η πλευρική ροή του νερού. Εμποδίζει την ανάμειξη του εδαφικού υλικού της υπόβασης και του υλικού των υπόλοιπων στρώσεων. c. Τοποθέτηση - εφαρμογή Πρέπει να δίδεται μεγάλη προσοχή στην τοποθέτηση-εφαρμογή του γεωυφάσματος έτσι ώστε να αποφευχθούν "τραυματισμοί" που θα είναι εις βάρος της σωστής λειτουργίας του. Τοποθετούνται αρκετά εύκολα και επομένως η χρήση τους μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλό αρχικό κόστος (Φωτογ. 5.3). 134

136 Φωτογραφία 5.3: Εργασίες εφαρμογής γεωυφάσματος στο σιδηρόδρομο 5.2. Αξιολόγηση τεχνικών έργων αποχέτευσης και αποστράγγισης υδάτων στο σιδηρόδρομο Αναφορικά με την Ποιότητα των συστημάτων αποχέτευσης - αποστράγγισης δεν έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω εξής βασικών μεγεθών ποιότητας : της αξιοπιστίας της ασφάλειας του κόστους Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε συστήματος αποχέτευσης και αποστράγγισης.που υπάρχει στο συγκεκριμένο σιδηροδρομικό τμήμα. Τα χαρακτηριστικά που θα αποτελούν και τη βάση δεδομένων θα είναι: 1. Αύξοντας αριθμός 2. Γεωγραφική Περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση Αρχή - Τέλους 6. Είδος συστήματος (αποστράγγισης/αποχέτευσης) 7. Είδος διατομής τοποθέτησης συστήματος (επίχωμα / όρυγμα) 8. Μήκος συστήματος αποχέτευσης / αποστράγγισης 9. Διαστάσεις διατομής 10. Υλικό κατασκευής 135

137 11. Επένδυση με σκυρόδεμα (τάφρους) 12. Υδρολογικά δεδομένα 13. Κλιματολογικές συνθήκες 14. Ύπαρξη γεωφάσματος 15. Δυσλειτουργίες 16. Φωτογραφίες - σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο παράρτημα Ε. 136

138 6. ΗΧΟΠΕΤΑΣΜΑΤΑ 6.1. Γενικά στοιχεία ηχοπετασμάτων στο σιδηρόδρομο Ορισμός-Σκοπιμότητα Τα ηχοπετάσματα (αντιθορυβικά διαφράγματα) αποτελούν τεχνικά έργα τα οποία τοποθετούνται κατόπιν κατάλληλου σχεδιασμού παράπλευρα και συνήθως παράλληλα προς τη σιδηροδρομική γραμμή με σκοπό τη μείωση του επιπέδου του εκπεμπόμενου σιδηροδρομικού θορύβου καθώς και της διάδοσης του από την πηγή προς τη θέση λήψης. Κατατάσσονται στα ενεργητικά μέτρα ηχοπροστασίας, τα οποία προστατεύουν το εσωτερικό των κτιρίων και γενικότερα τις κατοικημένες περιοχές από το σιδηροδρομικό θόρυβο μέσω απορρόφησης, μετάδοσης και ανάκλασης του ήχου (Σχήμα 6.1). Σχήμα 6.1: Απορρόφηση, ανάκλαση και μετάδοση του ήχου μέσω ηχοπετάσματος Η ευεργετική δράση των ηχοπετασμάτων ως προς τη μείωση του επιπέδου του σιδηροδρομικού- θορύβου αποδεικνύεται στο παράδειγμα που ακολουθεί. Στο Σχήμα 6.2 απεικονίζεται η μεταβολή του επιπέδου του σιδηροδρομικού θορύβου σε [dβ] κατά τη μετάδοση του ήχου από την πηγή (συρμός) προς τη θέση λήψης (κατοικίες) χωρίς ηχοπροστατευτικά μέτρα, ενώ στα Σχήματα 6.3 και 6.4 απεικονίζεται η επίδραση των ηχοπετασμάτων στη μεταβολή (μείωση) του επιπέδου του σιδηροδρομικού θορύβου σε [dβ] για τοποθέτηση ηχοπετάσματος στη μία πλευρά της γραμμής, στις δύο πλευρές και ενδιάμεσα δύο διπλών γραμμών με ταυτόχρονη τοποθέτηση ηχοπετασμάτων και στην εξωτερική τους πλευρά. Σχήμα 6.2: Μετάδοση του ήχου χωρίς μέτρα ηχοπροστασίας 137

139 Σχήμα 6.3: Αριστερά: Επίδραση ηχοπετάσματος (τοποθέτηση στη μια πλευρά σιδηροδρομικής γραμμής) στη μείωση του επιπέδου του σιδηροδρομικού θορύβου. Δεξιά:Επίδραση ηχοπετάσματος (τοποθέτηση στις δύο πλευρές της γραμμής) στη μείωση του επιπέδου του σιδηροδρομικού θορύβου Σχήμα 6.4: Δύο διπλές γραμμές: Τοποθέτηση ηχοπετασμάτων μεταξύ των διπλών γραμμών και εξωτερικά - επίδραση στη μείωση του σιδηροδρομικού θορύβου Ταξινόμηση ηχοπετασμάτων Η επιλογή του υλικού κατασκευής των ηχοπετασμάτων είναι συνάρτηση τεχνικοοικονομικών, οικολογικών και αισθητικών παραγόντων. Ιδιαίτερη όμως βαρύτητα στην τελική επιλογή δίδεται στον οικονομικό χρόνο ζωής τους που πρέπει να ανέρχεται στα 40 έτη, στη συντήρηση τους και στις ιδιαιτερότητες της σιδηροδρομικής οδού κατά μήκος της οποίας τοποθετούνται. Βάσει του ελβετικού κανονισμού SΝ a (Ηχοπετάσματα στο σιδηρόδρομο) στους ελβετικούς σιδηροδρόμους χρησιμοποιούνται κατά κανόνα δύο τύποι ηχοπετασμάτων που πληρούν τις προαναφερθείσες προϋποθέσεις και χρησιμοποιούνται ως πρότυπα: τα ηχοπετάσματα από οπλισμένο σκυρόδεμα και τα ξύλινα ηχοπετάσματα. Σε πολλές περιπτώσεις, όπως για παράδειγμα για λόγους αισθητικής, λόγω εναρμόνισης με άλλα τεχνικά έργα, επί σιδηροδρομικών γεφυρών ή κατά 138

140 την επέκταση ήδη υπαρχόντων ηχοπετασμάτων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και άλλα υλικά, όπως αλουμίνιο, πλαστικό, γυαλί, κ.α. Ακολουθεί ταξινόμηση των ηχοπετασμάτων βάσει του υλικού κατασκευής τους καθώς και μια προσπάθεια πινακοποίησης των πλεονεκτημάτων - μειονεκτημάτων τους. Ηχοπετάσματα από οπλισμένο σκυρόδεμα Στο Πίνακα 6.1 φαίνονται τα πλεονεκτήματα μειονεκτήματα των ηχοπετασμάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα, ενώ στη Φωτ. 6.1 και στο Σχήμα 6.5 απεικονίζεται ένα ηχοπέτασμα και η κάτοψη τομή του αντίστοιχα. Πίνακας 6.1: Ηχοπετάσματα από οπλισμένο σκυρόδεμα - Πλεονεκτήματα - Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα - Υψηλή αντοχή σε θλίψη - Μεγάλο ίδιο βάρος - Εύπλαστο υλικό - Το οπλισμένο σκυρόδεμα - Δύσκολη επισκευή σε είναι εκ φύσεως ηχομονωτικό περίπτωση αστοχίας από υλικό σεισμό - Μεγάλη διάρκεια ζωής - Μεγάλη ανθεκτικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, ηλιακή ακτινοβολία, υγρασία και στον παγετό - Μικρό κόστος Φωτογραφία 6.1: Ηχοπέτασμα οπλισμένου σκυροδέματος 139

141 Σχήμα 6.5: Κάτοψη- τομή ηχοπετάσματος από οπλισμένο σκύροδεμα Ηχοπετάσματα από τοιχοποιία (Φωτ. 6.2) Φωτογραφία 6.2: Ηχοπέτασμα από τοιχοποιία Ξύλινα ηχοπετάσματα (Φωτ. 6.3) Στο Πίνακα 6.2 φαίνονται τα πλεονεκτήματα μειονεκτήματα των ξύλινων ηχοπετασμάτων Πίνακας 6.2: Ξύλινα ηχοπετάσματα - Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα - Μικρό κόστος - Μεγάλη διάρκεια ζωής - Αρμονική προσαρμογή στο τοπίο - Φιλικά προς το περιβάλλον Μειονεκτήματα - Εύφλεκτα παραγωγή τοξικών αερίων - Παρουσιάζουν μικρή σταθερότητα διαστάσεων - Απαιτείται η χρήση ικριωμάτων για την τοποθέτηση τους Φωτογραφία 6.3:Ξύλινα ηχοπετάσματα 140

142 Ηχοπετάσματα από αλουμίνιο (Σχήμα 6.6) Στο Πίνακα 6.3 φαίνονται τα πλεονεκτήματα μειονεκτήματα των ηχοπετασμάτων από αλουμίνιο. Πίνακας 6.3: Ηχοπετάσματα από αλουμίνιο- Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα - Εύκολη εγκατάσταση - Ιδανικά για γέφυρες λόγω μικρού βάρους - Πρέπει να αποφεύγεται η εγκατάσταση τους κοντά σε ηλεκτροφόρα καλώδια, εκτός αν επιτυγχάνεται γείωση τους - Μικρή αντοχή στον άνεμο - Μικρό βάρος - Ευαίσθητα σε ζημιές λόγω της μικρής τους πυκνότητας - Ανθεκτικά στη φωτιά και στη διάβρωση - Απαιτείται η χρήση ικριωμάτων για την τοποθέτηση τους Σχήμα 6.6 : Ηχοπετάσματα από αλουμίνιο 141

143 Διαφανή ηχοπετάσματα (γυαλί, ακρυλικό, πλεξιγκλάς κ.α) (Φωτ. 6.4) Στο Πίνακα 6.4 φαίνονται τα πλεονεκτήματα μειονεκτήματα των διαφανή ηχοπετασμάτων. Πίνακας 6.4: Διαφανή ηχοπετάσματα- Πλεονεκτήματα Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα Μείωση οπτικής όχλησης - Διαφάνεια - Πολύ καλή αισθητική εμφάνιση Μειονεκτήματα - 10πλάσιο έως 20πλάσιο κόστος σε σχέση με τα ηχοπετάσματα οπλισμένου σκυροδέματος - Ακριβή συντήρηση - απαιτείται τακτικός καθαρισμός για διατήρηση της διαφάνειας τους - Συχνά δύσκολη πρόσβαση για τον καθαρισμό τους - Ευαισθησία στην υπεριώδη ακτινοβολία - Δεν μπορεί να γίνει προσωρινή επιδιόρθωση ζημιών, παρά μόνο, αντικατάσταση των κατεστραμμένων, τμημάτων - Αποτελούν κίνδυνο για τα πουλιά Φωτογραφία 6.4:Διαφανή ηχοπετάσματα Ηχοπετάσματα από πλαστικό (PVC, πολυαιθυλένιο) Στο Πίνακα 6.5 φαίνονται τα πλεονεκτήματα μειονεκτήματα των ηχοπετασμάτων από πλαστικό. 142

144 Πίνακας 6.5: Ηχοπετάσματα από πλαστικό - Πλεονεκτήματα - Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα - Μικρό ίδιο βάρος - Ανακυκλώσιμα Μειονεκτήματα - Μικρή αντοχή σε θλίψη - Ευαισθησία στην υπεριώδη ακτινοβολία - Μικρή σταθερότητα διαστάσεων - Εύφλεκτα - παραγωγή τοξικών αερίων «Πράσινοι» τοίχοι ηχοπετάσματα (Φωτ. 6.5, Σχήμα 6.7) Φωτογραφία 6.5: Πράσινοι τοίχοι - ηχοπετάσματα Σχήμα 6.7: Τομή- όψη τοίχου Ιδιαιτερότητες βασικά χαρακτηριστικά ηχοπετασμάτων Τα ηχοπετάσματα στο σιδηρόδρομο παρουσιάζουν ιδιαιτερότητες στο σχεδιασμό τους και διαφέρουν αρκετά σε σχέση με τα ηχοπετάσματα στο οδικό δίκτυο Σχεδιασμός και μελέτη ηχοπετασμάτων Ο σχεδιασμός, η διάταξη και η μορφή των ηχοπετασμάτων στο σιδηρόδρομο καθορίζονται από τους παρακάτω παράγοντες: 143

145 Φόρτιση Ηχομονωτική ικανότητα Ηχοαπορροφητικότητα Απόσταση από τον άξονα της γραμμής Απαιτούμενο ύψος Φόρτιση Για το σωστό σχεδιασμό των ηχοπετασμάτων τόσο στο σιδηροδρομικό όσο και στο οδικό δίκτυο πρέπει να λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς τόσο τα μόνιμα και τα μεταβλητά φορτία όσο και τα τυχαία (σεισμός) καθώς και ο συνδυασμός τους. Τα φορτία που συνυπολογίζονται κυρίως είναι τα εξής: το ίδιο βάρος του ηχοπετάσματος ο άνεμος το χιόνι ο σεισμός Η βασική διαφορά σε σχέση με το οδικό δίκτυο οφείλεται στην επίδραση κατά τη διέλευση των συρμών κυμάτων πίεσης- υποπίεσης επί των ηχοπετασμάτων, τα οποία πρέπει να ληφθούν σοβαρά όψη στη διαστασιολόγηση. Το μέγεθος της επίδρασης αυτής εξαρτάται κυρίως από τους παρακάτω παράγοντες: την ταχύτητα (μεταβολή της ταχύτητας από 200km/h σε 300km/h επιφέρει αύξηση κατά 100% της αεροδυναμικής αντίστασης των συρμών) την αεροδυναμική μορφή του σιδηροδρομικού οχήματος τη μορφή-σχήμα του ηχοπετάσματος την απόσταση του τεχνικού έργου (ηχοπετάσματος) από το σιδηροδρομικό άξονα Ως χαρακτηριστική τιμή της επίδρασης αυτής (κύμα πίεσης-υποπίεσης), λαμβάνεται ομοιόμορφο φορτίο q. Η τιμή του φορτίου q σε συνάρτηση με την απόσταση του ηχοπετάσματος από τον άξονα της σιδηροδρομικής γραμμής και για διαφορετικές ταχύτητες φαίνεται στο Σχήμα 6.8 (όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση τοποθέτησης του ηχοπετάσματος ως προς το σιδηροδρομικό άξονα τόσο παρατηρείται μείωση του μεγέθους του φορτίου q). Για ταχύτητα V=300km/h και οριζόντια απόσταση a=2,3m 144

146 από το σιδηροδρομικό άξονα παρατηρείται η μέγιστη τιμή της q, με q=1,8kn/m2 Για τη διαστασιολόγηση των ηχοπετασμάτων όπως έχει αναφερθεί υπολογίζεται η τιμή q. Για τη μείωση ή αύξηση της q χρησιμοποιούνται οι συντελεστές κι και Κ2 (Πίνακας 6.6). Ο Κ1 χρησιμοποιείται-σύμφωνα με τον ελβετικό κανονισμό (SΝ a)- με σκοπό τη μείωση της επίδρασης q κατά τη διεύλεση συρμών κατά μήκος περιοχών όπου τοποθετούνται ηχοπετάσματα. Στην περίπτωση που το ύψος του ηχοπετάσματος είναι μικρότερο ή ίσο του ενός μέτρου ή όταν η απόσταση του από το σιδηροδρομικό άξονα είναι μικρότερη από 2,5 μέτρα, η τιμή q, αυξάνεται μέσω της τιμής του συντελεστή Κ2. Σχήμα 6.8: Μεταβολή του ομοιόμορφου φορτίου q συναρτήσει της απόστασης του ηχοπετάσματος από το σιδηροδρομικό άξονα για διαφορετικές ταχύτητες Πίνακας 6.6: Τιμές των συντελεστών κ1 και κ2 για μείωση και αύξηση αντιστοίχως των αεροδυναμικών αντιστάσεων που επιδρούν σε ηχοπετάσματα (SΝ 67Γ250a) Τύπος τροχαίου υλικού Κι Συρμοί "επίπεδης" μορφής 0,85 Συρμοί αεροδυναμικής μορφής 0,60 κ 2 Ύψος ηχοπετάσματος < Ιm 1,30 Μήκος ηχοπετάσματος < 2,50m 1,30 Συνήθης τιμή 1, Ηχομονωτική ικανότητα Η διαφορά που εντοπίζεται ως προς την ηχομονωτική ικανότητα των ηχοπετασμάτων στο σιδηρόδρομο οφείλεται στο σιδηροδρομικό θόρυβο και συγκεκριμένα στον αεροδυναμικό θόρυβο. Οι πηγές του θορύβου στα 145

147 σιδηροδρομικά μέσα μεταφοράς και οι παράγοντες που επηρεάζουν την παραγωγή και τη διάδοσή του, είναι πολυάριθμα. Ανάλογα με την πηγή που τους προκαλεί, διακρίνονται πέντε είδη θορύβου: Μηχανικός θόρυβος (Traction noise) Θόρυβος κύλισης (rolling noise) Θόρυβος ηλεκτρικού τόξου (Arcing noise) Δυναμικός θόρυβος (Dynamic noise) Αεροδυναμικός θόρυβος (aerodynamic noise) Ο ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός ενός συρμού και κυρίως των ελκόντων οχημάτων, ανάλογα με το σύστημα έλξης που χρησιμοποιείται, προκαλεί σημαντικό θόρυβο. Ο θόρυβος αυτός, που χαρακτηρίζεται ως. μηχανικός θόρυβος, είναι εντονότερος στα ντηζελοκίνητα οχήματα απ' ό,τι στα ηλεκτροκίνητα και προέρχεται από διάφορες πηγές, όπως οι κύλινδροι της μηχανής, το. σύστημα-πέδησης, το αμάξωμα του οχήματος (λόγω συντονισμού) ή οι ηλεκτρογεννήτριες,κυρίως στα ηλεκτροκίνητα οχήματα. Αυτός ο τύπος θορύβου γίνεται κυρίως αντιληπτός και αποκτά, μεγαλύτερη σημασία στις χαμηλές ταχύτητες κίνησης. Ένα άλλο αίτιο, που προκαλεί θόρυβο στα σιδηροδρομικά μέσα μεταφοράς, είναι ο φυσικός μηχανισμός καθοδήγηση του σιδηροδρομικού οχήματος. Το σύστημα σιδηροδρομικός άξονας - σιδηροτροχιά ευθύνεται για τη δημιουργία του θορύβου κύλισης, ο οποίος παράγεται κατά την επαφή των σιδερένιων τροχών με τις σιδηροτροχιές και κατά δεύτερο λόγο από τις ταλαντώσεις του αμαξώματος. Ως αιτίες γένεσης αυτού του τύπου θορύβου μπορούν να θεωρηθούν: Οι ασυνέχειες της γραμμής στην περίπτωση μη συνεχώς συγκολλημένων σιδηροτροχιών Η επαφή όνυχα τροχού-σιδηροτροχιάς και η ανάπτυξη των δυνάμεων καθοδήγησης Οι οφιοειδείς κινήσεις των αξόνων που δημιουργούνται λόγω σφαλμάτων γραμμής Συντονισμός και δονήσεις των φορείων και του αμαξώματος (δευτερεύων θόρυβος) Η ηλεκτρική έλξη ευθύνεται επιπλέον και για τη δημιουργία του θορύβου του ηλεκτρικού τόξου (arcing noise) που παράγεται σε περίπτωση ασυνέχειας στην επαφή παντογράφων και εναέριων καλωδίων τροφοδοσίας. 146

148 Ένας παράγοντας που πρέπει να λαμβάνεται πάντοτε υπόψη κατά τη μελέτη της ηχητικής όχλησης ενός σιδηροδρομικού συστήματος μεταφοράς είναι οι δονήσεις που δημιουργούνται λόγω της κίνησης των σιδηροδρομικών οχημάτων και οι οποίες γίνονται αντιληπτές είτε ως μηχανικές ταλαντώσεις, όπως αυτές μεταδίδονται από το έδαφος, είτε ως θόρυβος πολύ χαμηλής συχνότητας (δυναμικός θόρυβος). Στα τρένα υψηλών ταχυτήτων κάνει αισθητή την εμφάνισή του ένα διαφορετικό είδος θορύβου, ο αεροδυναμικός θόρυβος. Ο θόρυβος αυτός κυριαρχεί στις πολύ υψηλές ταχύτητες (> 270 km/h), είναι σημαντικός στις υψηλές ταχύτητες (200 km/h <V<250 km/h), ενώ θεωρείται αμελητέος στις συμβατικές ταχύτητες (V< 160 km/h). Οφείλεται στην αύξηση των αεροδυναμικών αντιστάσεων του συρμού και εξαρτάται σημαντικά από τη μετωπική επιφάνεια προσβολής του συρμού, την πλευρική επιφάνεια του συρμού και το μήκος του. Σημαντικό ρόλο στη γένεση του θορύβου αυτού παίζουν επίσης οι παντογράφοι που χρησιμοποιούνται για την παροχή στο συρμό, από το ηλεκτρικό δίκτυο, της ενέργειας κίνησης. Χαρακτηριστικό είναι το διάγραμμα του Σχήματος 6.9 όπου φαίνεται η εξάρτηση της ηχητικής στάθμης συναρτήσει της ταχύτητας. Σχήμα 6.9: Εξάρτηση της ηχητικής στάθμης συναρτήσει της ταχύτητας Η κινητική κατάσταση του οχήματος αποτελεί και στην περίπτωση του οδικού δικτύου παράγοντα που διαφοροποιεί τον παραγόμενο θόρυβο. Ένα μη εν κινήσει οδικό όχημα παράγει θόρυβο: από τον κινητήρα (περίπου 78 db) το σύστημα ψύξης (περίπου 82 db) την εξάτμιση (περίπου 82 db) τη διέλευση του αέρα μέσω του φίλτρου (περίπου 75 db) 147

149 Ένα εν κινήσει οδικό όχημα παράγει θόρυβο με: την αεροδυναμική αντίσταση (περίπου 78 db) την τριβή ελαστικών οδοστρώματος με 75 db για V<60km/h και 95 db για V>60km/h Από τα παραπάνω μπορεί να ειπωθεί ότι στο σιδηρόδρομο τα επίπεδα ηχητικής όχλησης είναι μεγαλύτερα σε σχέση με το οδικό δίκτυο, συνεπώς το υλικό κατασκευής των ηχοπετασμάτων πρέπει να χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερη ηχομονωτική ικανότητα σε σχέση με αυτό του οδικού δικτύου. Συγκεκριμένα σύμφωνα με τον κανονισμό (SN a) τα ηχοπετάσματα στο σιδηρόδρομο πρέπει να εξασφαλίζουν μείωση του σιδηροδρομικού θορύβου τουλάχιστον κατά db. Στον Πίνακα 6.7 που ακολουθεί δίδονται για συγκεκριμένες συχνότητες οι τιμές του δείκτη ηχομείωσης R (δείκτης που εκφράζει την ηχομονωτική ικανότητα του υλικού κατασκευής του ηχοπετάσματος και έχει ως μονάδα μέτρησης το db). Πίνακας 6.7: Τιμές του δείκτη ηχομείωσης R για συγκεκριμένες συχνότητες Συχνότητα [Hz] R[dB] Συχνότητα [Hz] R[dB] Ηχοαπορροφητικότητα Για τη βελτίωση της απόδοσης των ηχοπετασμάτων αμφιπλεύρως και για ύψος > 2m πρέπει να εξασφαλίζεται ικανοποιητική ηχοαπορροφητικότητα. Η ηχοαπορροφητικότητα που μετράται, με το συντελεστή q (συντελεστής ηχοαπορροφητικότητας), πρέπει κατ' ελάχιστο και για συγκεκριμένες συχνότητες να παίρνει τις παρακάτω τιμές: Πίνακας 6.8: Τιμές του συντελεστή ηχοαπορροφητικότητας για συγκεκριμένες συχνότητες Οριζόντια απόσταση (a) του ηχοπετάσματος από τον άξονα της σιδηροδρομικής γραμμής 148

150 Κατά κανόνα η οριζόντια απόσταση των ηχοπετασμάτων από τον άξονα της γραμμής είναι 3-4πι. Εξαίρεση αποτελούν περιπτώσεις στις οποίες τηρώντας μικρότερες αποστάσεις μπορούν να αποφευχθούν κατασκευαστικές δυσκολίες και υψηλά κόστη. Στη συνέχεια αναφέρονται οι επιτρεπόμενες αποστάσεις τοποθέτησης ηχοπετασμάτων σε καμπύλα τμήματα, μονή και διπλή σιδηροδρομική, μεταξύ διπλής και μονής γραμμής ή δυο διπλών γραμμών ενδιάμεσα των οποίων παρεμβάλλεται ηχοπέτασμα, σε σιδηροδρομική γέφυρα, επίχωμα, όρυγμα και στην περίπτωση ύπαρξης κτιρίων. A. Καμπύλα τμήματα Στην εσωτερική πλευρά καμπύλων λόγω προβλημάτων ορατότητας πρέπει να αποφεύγεται η μείωση της απόστασης από τον άξονα της γραμμής για ηχοπετάσματα ύψους 1,20m. B. Μονή σιδηροδρομική γραμμή Σε μονές γραμμές η απόσταση a, στη μια πλευρά, μπορεί να μειωθεί κατά 2,50m, εφόσον στην άλλη πλευρά διατηρείται προς διευκόλυνση του προσωπικού συντήρησης μέση απόσταση a= 4m. Σχήμα 6.10: Οριζόντια απόσταση a σε μονή και διπλή σιδηροδρομική γραμμή C. Διπλή και σιδηροδρομική γραμμή με ενδιάμεση παρεμβολή ηχοπετάσματος Όταν μεταξύ μίας διπλής και μίας μονής γραμμής παρεμβάλλεται ηχοπέτασμα η μέση απόσταση από τον άξονα της μονής γραμμής μέχρι το ηχοπέτασμα μπορεί να μειωθεί στα 2,50ιη, εφόσον στην απέναντι πλευρά της ίδιας γραμμής εξασφαλίζεται μέση απόσταση 3= 4πι (Σχήμα 6.11). Σχήμα 6.11: Οριζόντια απόσταση a σε μονή και διπλή σιδηροδρομική γραμμή με ενδιάμεση παρεμβολή ηχοπετάσματος D. Διπλές σιδηροδρομικές γραμμές με ενδιάμεση παρεμβολή ηχοπετάσματος 149

151 Η απόσταση και από τις δύο πλευρές του ηχοπετάσματος είναι ίση με 4m. Στην περίπτωση που προβλέπονται στο συγκεκριμένο τμήμα αλυσσοειδής γραμμή επαφής, σήματα, κ.α. τότε, είτε ενσωματώνονται στο ηχοπέτασμα, είτε αυξάνεται κατά αναλογίας η απόσταση a από τον άξονα της γραμμής (Σχήμα 6.12). Σχήμα 6.12: Οριζόντια απόσταση a σε διπλές σιδηροδρομικές γραμμές με ενδιάμεση παρεμβολή ηχοπετάσματος E. Σιδηροδρομικές γέφυρες Στην περίπτωση που το πλάτος της γέφυρας είναι τέτοιο που δεν μπορεί να τηρηθεί η απαιτούμενη απόσταση a= 4m, τότε -εφόσον είναι εφικτόπραγματοποιείται "διαπλάτυνση" της γέφυρας, ενώ σε αντίθετη περίπτωση τοποθετείται αναγκαστικά το ηχοπέτασμα σε μικρότερη απόσταση από τη σιδηροτροχιά και με μικρότερο ύψος (Σχήμα 6.13). Σχήμα 6.13: Πιθανή τοποθέτηση ηχοπετάσματος επί σιδηροδρομικής γέφυρας F. Γραμμή σε επίχωμα Σε υπάρχοντα επιχώματα, για απόσταση 3= 4πι από τον άξονα της γραμμής, το ηχοπέτασμα συνήθως βρίσκεται στην άκρη του επιχώματος, γι' αυτό και πρέπει να ελέγχεται σε εκείνο το σημείο να ελέγχεται η κατάσταση του εδαφικού υλικού πριν την τοποθέτηση του και όπου απαιτείται να πραγματοποιείται διαπλάτυνση με στόχο την ασφάλεια του προσωπικού συντήρησης της γραμμής. Τα ηχοπετάσματα και ειδικότερα η θεμελίωση τους είναι με τέτοιο τρόπο διαμορφωμένη έτσι ώστε να διασφαλίζεται η καλή λειτουργία του μηχανισμού αποστράγγισης των επιχωμάτων (Σχήμα 6.14). 150

152 Σχήμα 6.14: : Ηχοπέτασμα σε γραμμή επί επιχώματος G. Γραμμή σε όρυγμα Για λόγους όπως η ύπαρξη οικισμών και η διαμόρφωση του τοπίου πρέπει τα ηχοπετάσματα, στην περίπτωση γραμμής σε όρυγμα, να τοποθετούνται κατά το δυνατόν παράλληλα στη γραμμή. Σχήμα 6.15: : Ηχοπέτασμα σε γραμμή επί ορύγματος Απαιτούμενο ύψος ηχοπετασμάτων Το μέγιστο ύψος των ηχοπετασμάτων από την επιφάνεια κύλισης των σιδηροτροχιών είναι κατά κανόνα 2m. Το ύψος αυτό έχει ως σκοπό τη διατήρηση της αισθητικής του τοπίου, της ελκυστικότητας των γειτονικών κατοικήσιμων περιοχών και της ορατότητας για τον επιβάτη του τρένου. Όταν δεν αρκεί το ύψος των 2m για ικανοποιητική ηχοπροστασία από το σιδηροδρομικό θόρυβο, τοποθετούνται ειδικά ηχοπροστατευτικά παράθυρα στα επηρεαζόμενα κτίρια. Μόνον όπου συντρέχουν σοβαροί λόγοι επιλέγεται η τοποθέτηση υψηλότερων ηχοπετασμάτων. Χαρακτηριστικό είναι το παράδειγμα (Σχήμα 6.16) στο οποίο με τοποθέτηση ηχοπετασματων ύψους 2 m και στις δυο πλευρές της γραμμής, λόγω της τοπογραφίας του εδάφους, προκύπτει μείωση του επιπέδου του σιδηροδρομικού θορύβου κατά 10 dβ στην κάτω πλευρά της 151

153 σιδηροδρομικής οδού, ενώ στην άνω, μέγιστη μείωση κατά 2 dβ. Σύμφωνα με υπολογισμούς διαπιστώθηκε ότι απαιτείται ηχοπέτασμα ύψους 5-6 m (πολύ δαπανηρή λύση) στην άνω πλευρά για να προκύψει το ίδιο αποτέλεσμα όσον αφορά στη μείωση του επιπέδου του θορύβου και στις δύο πλευρές της σιδηροδρομικής γραμμής (Σχήμα 6.17). Χαμηλά ηχοπετάσματα σε κοντινή απόσταση από τις γραμμές αποφεύγονται λόγω κακής ακουστικής και χαμηλού επιπέδου ασφάλειας. Αποτελούν όμως την έσχατη λύση στην περίπτωση που δεν υπάρχει άλλη εναλλακτική. Στη Φωτογραφία 6.6 απεικονίζεται ηχοπέτασμα χαμηλού ύψους που τοποθετήθηκε στο Βανκούβερ κατά μήκος 4,6km παρέχοντας μείωση του ήχου κατά db. Φωτογραφία 6.6: Ηχοπέτασμα χαμηλού προφίλ στο Βανκούβερ 152

154 6.2. Αξιολόγηση ηχοπετασμάτων στο σιδηρόδρομο Αναφορικά με την Ποιότητα των ηχοπετασμάτων δεν έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω εξής βασικών μεγεθών ποιότητας : της αξιοπιστίας της ασφάλειας της επίδοσης του κόστους των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε τμήμα ηχοπετάσματος που να έχει τα ίδια χαρακτηριστικά στο συγκεκριμένο σιδηροδρομικό τμήμα. Τα χαρακτηριστικά που θα αποτελούν και τη βάση δεδομένων θα είναι: 1. Αύξοντας αριθμός 2. Γεωγραφική Περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση Αρχή - Τέλος 6. Μήκος ηχοπετάσματος 7. Ύψος ηχοπετάσματος 8. Είδος τεχνικού τοποθέτησης 9. Οριζόντια απόσταση από άξονα σιδηροδρομικής γραμμής 10. Ταχύτητες διέλευσης συρμού 11. Υλικό κατασκευής ηχοπετάσματος 12. Σχήμα ηχοπετάσματος 13. Πλευρά τοποθέτησης 14. Δυσλειτουργίες 15. Φωτογραφίες - σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο παράρτημα Ζ. 153

155 7. ΑΝΙΣΟΠΕΔΕΣ ΔΙΑΒΑΣΕΙΣ 7.1. Γενικά στοιχεία ανισόπεδων διαβάσεων Ορισμός - Σκοπιμότητα Ανισόπεδη διάβαση στο σιδηρόδρομο καλείται κάθε διασταύρωση σιδηροδρομικής γραμμής με το σιδηροδρομικό ή οδικό δίκτυο σε διαφορετικό επίπεδο. Οι ανισόπεδες διαβάσεις αποτελούν βασικό δομικό και λειτουργικό στοιχείο των σιδηροδρομικών δικτύων και αποσκοπούν στο να: επιτρέψουν την απρόσκοπτη λειτουργία του δικτύου και τη διέλευση των συρμών με την επιθυμητή ταχύτητα (ταχύτητα μελέτης) μηδενίσουν τα ατυχήματα στα οποία εμπλέκονται σιδηροδρομικά οχήματα με οδικά οχήματα, πεζούς ή ζώα περιορίσουν τις αρνητικές επιπτώσεις στις αγροτικές και οικονομικές δραστηριότητες των κατοίκων μιας περιοχής λόγω της παρουσίας σ αυτήν σιδηροδρομικής γραμμής αποκαταστήσουν τη συνέχεια του οδικού δικτύου του οποίου η λειτουργία διακόπτεται από την παρουσία της σιδηροδρομικής γραμμής συμβάλλουν στη δυναμική ισορροπία του οικοσυστήματος μέσω της μείωσης των αρνητικών επιπτώσεων του σιδηροδρόμου στην πανίδα (ανισόπεδες διαβάσεις αποκλειστικά για διέλευση θηλαστικών) Οι ανισόπεδες διαβάσεις είναι υποχρεωτικές στα δίκτυα των υψηλών ταχυτήτων καθώς σ αυτά επιβάλλεται σε όλο το μήκος του διαδρόμου κυκλοφορίας περίφραξη, ενώ παράλληλα απαγορεύονται οι ισόπεδες σιδηροδρομικές διαβάσεις. Στα συμβατικά δίκτυα οι ανισόπεδες διαβάσεις χρησιμοποιούνται σε αντικατάσταση των ισόπεδων διαβάσεων με στόχο να μειώσουν την πιθανότητα ατυχήματος ή να αυξήσουν την ταχύτητα διέλευσης των συρμών. Η συγκεκριμένη επέμβαση λόγω του μεγάλου κόστους αποτελεί λύση που επιλέγεται μετά από ειδική μελέτη Ταξινόμηση ανισόπεδων διαβάσεων Οι ανισόπεδες διαβάσεις κατατάσσονται: ανάλογα με το είδος των διασταυρούμενων ανισόπεδα μέσων μεταφοράς ή τη λειτουργικότητά τους σε: σιδηροδρομική σιδηροδρομική 154

156 σιδηροδρομική οδική σιδηροδρομική πεζογέφυρα σιδηροδρομική διάβαση για ζώα ανάλογα με τη σχετική υψομετρική θέση των διαβάσεων των διασταυρούμενων μέσων μεταφοράς σε: άνω σιδηροδρομική - κάτω οδική (Φωτ. 7.1) άνω οδική - κάτω σιδηροδρομική σιδηροδρομική - πεζογέφυρα (Φωτ. 7.2) σιδηροδρομική - υπόγεια διάβαση πεζών (Φωτ. 7.3) σιδηροδρομική - ανισόπεδη διάβαση για ζώα σιδηροδρομική - υπόγεια διάβαση για ζώα (Φωτ. 7.4) Φωτογραφία 7.1: Άνω σιδηροδρομική διάβαση - Κάτω οδική Φωτογραφία 7.2: Σιδηροδρομική διάβαση Πεζογέφυρα Φωτογραφία 7.3: Σιδηροδρομική διάβαση - Ανισόπεδη διάβαση για ζώα Φωτογραφία 7.4: Σιδηροδρομική - Υπόγεια διάβαση για μικρά θηλαστικά 155

157 Ιδιαιτερότητες βασικά χαρακτηριστικά ανισόπεδων διαβάσεων Οι ανισόπεδες διαβάσεις στο σιδηροδρομικό δίκτυο είναι τεχνικά έργα που χαρακτηρίζονται από ιδιαιτερότητες στο σχεδιασμό και τη συντήρηση τους και έχουν διαφορές σε σχέση με τις ανισόπεδες διαβάσεις του οδικού δικτύου Σχεδιασμός και μελέτη ανισόπεδων διαβάσεων Ο σχεδιασμός και η κατασκευή των ανισόπεδων διαβάσεων στο σιδηρόδρομο καθορίζονται από τις παρακάτω παραμέτρους: το ελάχιστο ελεύθερο ύψος h (overhead clearance) για διέλευση σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από γέφυρες οδικές, σιδηροδρομικές, πεζογέφυρες και ανισόπεδες διαβάσεις για ζώα. το πλάτος L της ανισόπεδης διάβασης το μήκος της ανισόπεδης διάβασης το είδος και τις διαστάσεις των προστατευτικών μέσων που απαιτείται να τοποθετηθούν πλευρικά κατά μήκος του οδοστρώματος των οδικών ανισόπεδων διαβάσεων προς αποφυγή πτώσης οχημάτων και αντικειμένων στη σιδηροδρομική οδό (προστατευτικά κιγκλιδώματα, στηθαία ασφαλείας, περίφραξη, πλευρικά οριζόντια πλέγματα, κ.α.) ενώ απαιτούν χωροθέτηση σε συγκεκριμένα στοιχεία της γραμμής βάσει οικονομοτεχνικής και περιβαλλοντικής μελέτης. Σχήμα 7.1: Διέλευση σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από οδική γέφυρα Σχηματική παράσταση Κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που πρέπει να δοθεί προσοχή γιατί διαφέρουν με τα αντίστοιχα των οδικών ανισόπεδων διαβάσεων είναι: 156

158 Ελεύθερο ύψος διέλευσης Η διαφοροποίηση του ελεύθερου ύψους διέλευσης μιας σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από το φορέα τεχνικών έργων και του αντίστοιχου ελεύθερου ύψους μιας οδού οφείλεται: στο σύστημα έλξης (όταν χρησιμοποιείται ηλεκτρική έλξη) στο σιδηρόδρομο στο περιτύπωμα κυκλοφορίας του τροχαίου σιδηροδρομικού υλικού Μήκος ανισόπεδης διάβασης Όσον αφορά στο μήκος της ανισόπεδης διάβασης κάτω από το φορέα του τεχνικού, η διαφορά οφείλεται στο διαφορετικό εύρος κατάληψης που συναντάται στο σιδηροδρομικό δίκτυο σε σύγκριση με το οδικό. Συγκεκριμένα, όπως έχει ήδη προαναφερθεί και σε προηγούμενα κεφάλαια, για το ίδιο μεταφορικό έργο, το εύρος κατάληψης μιας διπλής σιδηροδρομικής γραμμής είναι περίπου τρεις φορές μικρότερο από ότι μιας οδικής διατομής (Αυτοκινητόδρομος 2x3 - Κατηγορία οδού ΑΙ με έξι λωρίδες κυκλοφορίας). Στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά ο υπολογισμός του ελάχιστου ελεύθερου ύψους Η για διέλευση σιδηροδρομικής γραμμής υψηλών ταχυτήτων κάτω από το φορέα τεχνικών έργων που διασταυρώνονται ανισόπεδα με τη σιδηροδρομική γραμμή Ελεύθερο ύψος διέλευσης σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από το φορέα τεχνικών έργων A. Ορισμός Ως ελεύθερο ύψος h σιδηροδρομικής γραμμής χαρακτηρίζεται το ύψος μεταξύ της επιφάνειας κύλισης των σιδηροτροχιών και της κάτω επιφάνειας του φορέα του τεχνικού έργου που διασταυρώνεται ανισόπεδα με τη σιδηροδρομική γραμμή. Ο ρόλος του ελεύθερου ύψους h είναι να επιτρέπει την ασφαλή κάτω διέλευση των συρμών με την επιθυμητή ταχύτητα (ταχύτητα μελέτης). B. Καθοριστικοί παράμετροι υπολογισμού του ελεύθερου ύψους h Οι παράμετροι που καθορίζουν την επιλογή του ελεύθερου ύψους διέλευσης σε περίπτωση γραμμής με ηλεκτροκίνηση, είναι οι εξής: Η μέγιστη ταχύτητα διέλευσης των συρμών (Vmax) Το ύψος του κινηματικού περιτυπώματος των οχημάτων (hπκ) Το πλάτος Lτ του τεχνικού (Σχήμα 7.1) 157

159 Το ύψος του αγωγού επαφής της αλυσσοειδούς της ηλεκτροκίνησης (hfc) (Σχήμα 7.4) Τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της αλυσσοειδούς ηλεκτροκίνησης (τύπος ανάρτησης, άνοιγμα αλυσσοειδούς (Αν), το κατασκευαστικό ύψος στους στύλους (Εc) και στο μέσο του ανοίγματος (Εcmin) (Σχήμα7.4) Ο ισχύων κανονισμός συντήρησης της γραμμής και συγκεκριμένα το προβλεπόμενο ύψος (ho) ανύψωσης της γραμμής κατά τις εργασίες υπογόμωσης (εργασίες για τη σωστή υψομετρική τακτοποίηση της γραμμής). Οι περιβαλλοντικές συνθήκες και συγκεκριμένα το επίπεδο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στην περιοχή κοντά στο τεχνικό έργο και οι θερμοκρασιακές μεταβολές που συνήθως παρατηρούνται. Σχήμα 7.4: Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά αλυσσοειδούς ελληνικού σιδηροδρομικού δικτύου C. Υποθέσεις - Παραδοχές Οι υποθέσεις - παραδοχές που γίνονται για τον υπολογισμό του ελεύθερου ύψους h είναι οι ακόλουθες: Τα τεχνικά έργα είναι μόνον επιφανειακά (ανοικτή γραμμή). Δεν καλύπτεται η περίπτωση υπόγειων τμημάτων. 158

160 Ταχύτητα σχεδιασμού Ως ταχύτητα σχεδιασμού θεωρείται η τιμή των 250 Km/h. Κινηματικό περιτύπωμα οχημάτων Ως περιτύπωμα κυκλοφορίας για τον υπολογισμό του ελεύθερου ύψους h θεωρείται ο τύπος GC1 που αποδέχεται η U.I.C. (International Union of Railways) και χρησιμοποιείται για επιβατικούς συρμούς αεροδυναμικής μορφής με ταχύτητα διέλευσης 200 km/h<v<250km/h. Τα ύψη των περιτυπωμάτων του τύπου GC1 είναι: h πσ =4650mm (ύψος στατικού περιτυπώματος) h πκ =4700mm (ύψος κινηματικού περιτυπώματος) (Σχήμα 7.2) h πε =4900mm (ύψος περιτυπώματος σταθερών εμποδίων) (Σχ. 7.3) D. Πλάτος τεχνικού Ο υπολογισμός του ελεύθερου ύψους h πραγματοποιείται για : Τεχνικά με πλάτος L 20m (τεχνικά μικρού πλάτους), όπου L η διάσταση η παράλληλη προς τις σιδηροδρομικές γραμμές (Σχ. 7.1) Τεχνικά με πλάτος L>20m (τεχνικά μεγάλου πλάτους) E. Σύστημα έλξης Το σύστημα ηλεκτρικής έλξης είναι εναλλασσομένου ρεύματος βιομηχανικής συχνότητας (25 ΚV, 50Hz). Όσον αφορά στο κύκλωμα έλξης, υιοθετούνται για τον υπολογισμό του ελεύθερου ύψους h τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της αλυσσοειδούς της ηλεκτροκίνησης του ελληνικού δικτύου τα οποία φαίνονται στο Σχήμα 7.4 και δίδονται στον Πίνακα 7.1. Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά αλυσσοειδούς ηλεκτροκίνησης Τύπος ανάρτησης Κατασκευαστικό ύψος αλυσοειδούς στους στύλους Μέγιστο άνοιγμα αλυσοειδούς (απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών στύλων ηλεκτροκίνησης) Ελάχιστο κατασκευαστικό ύψος αλυσοειδούς στο μέσο του ανοίγματος Ελάχιστο ύψος αγωγού επαφής Μέγιστο ύψος αγωγού επαφής Αλυσοειδής χωρίς ανάρτηση τύπου Υ Εc=1,40m Α=63,00m Ε cmin =0,555m(για Α=63,00m) h = fcmin 5, 20m h fcmax =5,75m 159

161 Το ελάχιστο ύψος h fcmin του αγωγού επαφής της αλυσσοειδούς εξαρτάται από: το ύψος του κινηματικού περιτυπώματος του τροχαίου υλικού (h πκ ) την απόσταση μόνωσης του άνω μέρους του τροχαίου υλικού και του χαμηλότερου σημείου του αγωγού επαφής (Ι 3 ) (Σχήμα 7.5) Η Ι3 εξαρτάται από τη ρύπανση της ζώνης διέλευσης του συρμού καθώς και από την παραμορφωσιμότητα του διερχόμενου φορτίου. Επομένως το ελάχιστο ύψος του αγωγού επαφής προκύπτει από τη σχέση (Σχήμα 7.5): h fcmin = h πκ + I3 Για Ι3=480mm -ζώνη με ρύπανση και φορτία μη συμπαγή (δυσμενέστερη περίπτωση)- και για h πκ =4700mm (κινηματικό περιτύπωμα GC1), το ελάχιστο ύψος του αγωγού επαφής h fcmin ανέρχεται σε 5180mmκαι τελικά λαμβάνεται h fcmin =5200mm. Σχήμα 7.5: Καθορισμός περιτυπώματος ηλεκτρικής έλξης Αποστάσεις μόνωσης παντογράφου και αλυσοειδών F. Όριο θέσης του πεδίλου του παντογράφου hfcl Λόγω κυρίως θερμοκρασιακών μεταβολών, το ύψος του αγωγού επαφής μπορεί να αυξηθεί κατά μια ποσότητα S 2 = 50mm. Παράλληλα για ταχύτητες μεγαλύτερες των 160Km/h μπορεί να παρατηρηθεί ανύψωση της γραμμής επαφής τόσο στους στύλους στήριξης όσο και στο μέσο της αλυσοειδούς. Η ανύψωση αυτή εξαρτάται από την ταχύτητα κυκλοφορίας, τη δύναμη τάνυσης του αγωγού επαφής, τον τύπο του παντογράφου και είναι μεγαλύτερη στο μέσο του ανοίγματος από ότι στους στύλους. Η ανύψωση του αγωγού επαφής, για ταχύτητες της τάξης των Km/h μπορεί να λάβει τιμές της τάξης των 12cm στα σημεία στήριξης της αλυσοειδούς και ελαφρά μεγαλύτερες στο μέσο του ανοίγματος. Για τον υπολογισμό του ελεύθερου ύψους h λαμβάνεται S 1 =140mm. Επομένως η συνολική ανύψωση ισούται με: 160

162 S= Sι + S2 = = 190mm G. Απόσταση μόνωσης μεταξύ αγωγών υπό τάση και γειωμένων κατασκευών Αγωγοί υπό τάση θεωρούνται ο αγωγός επαφής της αλυσοειδούς, το φέρον καλώδιο της αλυσοειδούς και τα μη μονωμένα τμήματα του πεδίλου του παντογράφου. Γειωμένες κατασκευές θεωρούνται η επένδυση του φορέα του τεχνικού έργου' και κάθε άλλο εμπόδιο που εφάπτεται επ' αυτής. Διακρίνονται, δύο αποστάσεις μόνωσης, η απόσταση I1και η απόσταση I2 (Σχήμα 7.5). Η απόσταση Ι2 μετριέται κατακόρυφα και οριζόντια από το υψόμετρο του ορίου θέσης του πεδίλου του παντογράφου h fcl (Σχήμα 7.5) Η απόσταση I1 μετριέται από το ανώτερο κατασκευαστικό ύψος της αλυσοειδούς. Οι τιμές των I1 και Ι2 εξαρτώνται από την κατάσταση της ρύπανσης της ζώνης διέλευσης του συρμού. Όπως και για την περίπτωση της τιμής Ι3, οι I1 και Ι2 λαμβάνουν τιμή ίση με I1=I2= 480mm. H. Ανύψωση της γραμμής κατά τις εργασίες υπογόμωσης Στις θέσεις των υπό θεώρηση τεχνικών έργων το ελεύθερο ύψος σιδηροδρομικής γραμμής -φορέα τεχνικού πρέπει να αυξηθεί κατά h o =10-40cm έτσι ώστε να εξασφαλιστεί πιθανή ανύψωση της γραμμής λόγω εργασιών ανακαίνισης ή συντήρησης. Για τους υπολογισμούς θεωρείται h o =10cm. Στα κείμενα που ακολουθούν αναπτύσσεται μεθοδολογία για τον υπολογισμό του ελεύθερου ύψους διέλευσης στην περίπτωση ηλεκτροκινούμενων δικτύων με ταχύτητα σχεδιασμού V=250 km/h. Συγκεκριμένα εξετάζονται τρεις περιπτώσεις τεχνικών : 1) Μικρού πλάτους 2) Μεγάλου πλάτους 3) Σε περιοχές καμπύλων τμημάτων και αλλαγών γραμμής Η.1) Ελεύθερο ύψος σε τεχνικά μικρού πλάτους Στην περίπτωση που το τεχνικό είναι μικρού πλάτους ( Lτ 20m), η εγκατάσταση της αλυσοειδούς πραγματοποιείται με ελεύθερη διέλευση και το τεχνικό κεντρώνεται στο μέσο του ανοίγματος της αλυσοειδούς για να γίνει η καλύτερη δυνατή εκμετάλλευση του διατιθέμενου ύψους(σχήμα 7.6). 161

163 Σχήμα 7.6: Τεχνικά μικρού πλάτους (LT 20m) - Ελεύθερη διέλευση Το ελεύθερο ύψος διέλευσης h μπορεί να υπολογισθεί προσεγγιστικά από την παρακάτω σχέση και το Σχήμα 2.5. h= ho + hfc + Ecmin + a ( LT/2) 2 + I1 Όπου: h : ελεύθερο ύψος διέλευσης ho : ανύψωση της γραμμής μετά τις εργασίες συντήρησης hfc : ύψος αγωγού επαφής αλυσσοειδούς Ecmin : κατασκευαστικό ύψος αλυσσοειδούς στο μέσο του ανοίγματος LT : πλάτος τεχνικού Ι1 : απόσταση μόνωσης φέροντος καλωδίου-γειωμένων κατασκευών α: Συντελεστής της εξίσωσης y=αx 2 της παραβολής του φέροντος καλωδίου (Σχήμα 7.7). Για Αν = 63m, Εc = 1,4m και Ecmin = 0,555m λαμβάνει τιμή 0, Σχήμα 7.7: Αλυσοειδής Εξίσωση παραβολής φέροντας καλωδίου αλυσοειδούς 162

164 Σχήμα 7.8: Τεχνικά μικρού πλάτους (LT 20m).Εξίσωση ελεύθερου ύψους κεφαλής σιδηροτροχιάς φορέα τεχνικού Στον πίνακα 7.2 δίδονται οι τιμές του ύψους h για διάφορα πλάτη τεχνικών Lτ και για διάφορα ύψη του αγωγού επαφής αλυσοειδούς hfc, με hfc= 5,20-5,75m (περίπτωση του ελληνικού σιδηροδρομικού δικτύου). Θεωρήθηκε: ho= 0,10m Ecmin=0,555m I1=0,48m LT(m) hfc(m) Ελεύθερο ύψος h(m) ,20 6,38 6,42 6,47 6,53 6,59 6,68 6,87 7,10 5,35 6,53 6,57 6,62 6,68 6,74 6,83 7,02 7,25 5,50 6,68 6,72 6,77 6,82 6,89 6,98 7,17 7,40 5,75 6,93 6,97 7,02 7,08 7,14 7,23 7,42 7,65 Πίνακας 7.2:Ελεύθερα ύψη σιδηροδρομικής γραμμής φορέα τεχνικού για διάφορες τιμές LT και hfc Ελεύθερη διέλευση αλυσσοειδούς Η.2) Ελεύθερο ύψος σε τεχνικά μεγάλου πλάτους Από τον πίνακα 7.2 φαίνεται ότι σε περιπτώσεις διέλευσης της σιδηροδρομικής γραμμής κάτω από τεχνικά πλάτους μεγαλύτερου των 35m, το ελεύθερο απαιτούμενο ύψος h αυξάνει απότομα. Χαρακτηριστικά για hfc=5,75m και για Lτ=50m απαιτείται ελεύθερο ύψος h=7,42 m. Υπό τις συνθήκες αυτές, για λόγους οικονομίας της κατασκευής, στις περιπτώσεις τεχνικών μεγάλου πλάτους μπορεί: 163

165 να μειωθεί το κατασκευαστικό ύψος της αλυσσοειδούς (Εc και Ecmin) να υιοθετηθεί άλλος τρόπος εγκατάστασής της να χαμηλώσει ο αγωγός επαφής σε περίπτωση διέλευσης με ταχύτητες μικρότερες των 230 km/h Σχήμα 7.9: Τεχνικά μεγάλου πλάτους Ανάρτηση αλυσοειδούς αποκλειστικά κάτω από τα τεχνικά Σύμφωνα με τη διάταξη του σχήματος 7.9 το ελεύθερο ύψος h συναρτήσει του ύψους hfc δίδεται από τη σχέση: H=ho + hfc + Ec + I1 (2.1) Οι τιμές των ho και Ι1 θεωρούνται σταθερές και ίσες με ho=0,10m και Ι1=0,48m. Αντίθετα οι τιμές των hfc και Ec μπορεί να κυμαίνονται. Συγκεκριμένα το ύψος hfc του αγωγού επαφής για την περίπτωση του ελληνικού δικτύου μπορεί να λάβει τιμές hfc=5,20-5,75m. Το κατασκευαστικό ύψος Ec της αλυσσοειδούς, στα δύο σημεία ανάρτησης, εξαρτάται από το ελάχιστο κατασκευαστικό ύψος Ecmin στο μέσο του ανοίγματος, το μήκος Αν` του ανοίγματος και τη σταθερή παράμετρο α της εξίσωσης παραβολής του φέροντος καλωδίου (y=ax 2 ). Επομένως ισχύει: Εc=Ecmin + α(αν`/2) (2.2) Θέτοντας : Αν` =45m και α=0, προκύπτει: Ec=Ecmin + 0,431 (2.3) Αντικαθιστώντας τη σχέση 2.3 στη σχέση 2.1 προκύπτει η τελική εξίσωση υπολογισμού του ελεύθερου ύψους στην περίπτωση τεχνικού μεγάλου πλάτους (για μήκος ανοίγματος αλυσσοειδούς Αν`=45m). H=ho + hfc + Ecmin +0,431 +I1 (2.4) Στον πίνακα 7.3 δίδονται οι τιμές του ύψους h για διάφορα κατασκευαστικά ύψη αλυσσοειδούς Ecmin και διάφορα ύψη αγωγού επαφής αλυσσοειδούς hfc. (Για Ι1=0,48m και ho=0,10m) 164

166 Ελεύθερο ύψος h(m) Ecmin(m) Hfc(m) 0,30 0,45 0,555 5,20 6,58 6,73 6,83 5,35 6,73 6,78 6,88 5,50 6,88 7,03 7,13 5,75 7,13 7,28 7,38 Πίνακας 7.3:Ελεύθερα ύψη σιδηροδρομικής γραμμής φορέα τεχνικού για διάφορες τιμές Ecmin και hfc Διέλευση με ανάρτηση κάτω από το τεχνικό Από τους πίνακες 7.2 και 7.3 φαίνεται ότι τα ύψη h, για την περίπτωση τεχνικών μεγάλου πλάτους με ελάχιστο κατασκευαστικό ύψος αλυσσοειδούς Ecmin=0,30m, συμπίπτουν περίπου με αυτά των τεχνικών πλάτους Lτ=35m (με Ecmin=0,555m). Η.3) Ελεύθερο ύψος τεχνικού σε περιοχές καμπύλων τμημάτων και αλλαγών Στην περίπτωση που το τεχνικό γεφυρώνει καμπύλα τμήματα γραμμής επιβάλλεται πρόσθετη ανύψωση του τεχνικού κατά 20cm (μεγαλύτερη της μέγιστης επιτρεπόμενης υπερύψωσης). Σε γραμμές με κατά μήκος κλίση επιβάλλεται πρόσθετο ύψος 1,5mm για κάθε %ο κατά μήκος κλίσης. Τέλος, στις περιοχές αλλαγής γραμμής: Για ταχύτητες της τάξης των 160km η αλυσοειδής του παρεκκλίνοντος κλάδου μπορεί να τοποθετηθεί κοντά στο κέντρο της αλλαγής παράλληλα με την αλυσοειδή του κυρίως κλάδου (<<εφαπτομενική διάταξη>>). Για ταχύτητες 100<V<160km/h ο αγωγός επαφής της αλυσοειδούς του παρεκκλίνοντος κλάδου πρέπει, πλησίον του κέντρου της αλλαγής να τοποθετηθεί ψηλότερα κατά 5-10cm από τον αγωγό επαφής του κυρίως κλάδου Για ταχύτητες διέλευσης μεγαλύτερες των 160km/h, όπου η ανύψωση του αγωγού επαφής λόγω αεροδυναμικών φαινομένων είναι πολύ πιο μεγάλη, είναι προτιμότερο, αντί της <<εφαπτομενικής>> διάταξης (κίνδυνος αρπαγής της αλυσοειδούς του παρεκκλίνοντος κλάδου από τον παντογράφο όταν η διέλευση της αλλαγής γίνεται <<από πτέρνα>>), η όλη εγκατάσταση να περιλαμβάνει μια τρίτη αλυσοειδή (αλυσοειδής <<οδηγός>>). Με την αλυσοειδή αυτή, λόγω της εκτροπής της και της ανισοσταθμίας της από τον αγωγό επαφής της αλυσοειδούς του κυρίως κλάδου, εξασφαλίζεται η προσβολή της αλυσοειδούς του κυρίως κλάδου όχι πλέον εγκάρσια αλλά από κάτω. 165

167 Στα πλαίσια αυτά επιβάλλεται στις περιοχές των αλλαγών προκειμένου να εξασφαλισθεί η διάταξη πολλών αλυσσοειδών, το προβλεπόμενο ελεύθερο ύψος να αυξηθεί κατά 40cm. Όσον αφορά το Ελληνικό Σιδηροδρομικό Δίκτυο και ειδικότερα τις ηλεκτροκινούμενες γραμμές, ο ισχύων κανονισμός καθορίζει τα εξής: Σε περιπτώσεις έργων, που αναπτύσσονται εγκάρσια (κάθετα ή λοξά) πάνω από τη σιδηροδρομική γραμμή, το απαιτούμενο ελεύθερο ύψος, μετρούμενο από κεφαλής σιδηροτροχιάς μέχρι το κάτω πέλμα του φορέα του τεχνικού, στο δυσμενέστερο σημείο της κατασκευής και μετά την ολοκλήρωση των καθιζήσεων, δεν πρέπει να είναι μικρότερο των 7,0 μέτρων. Το παραπάνω ύψος πρέπει να είναι μεγαλύτερο μέχρι και 7,3 m- στις περιπτώσεις τεχνικών που αναπτύσσονται εντός σιδηροδρομικών σταθμών, πλησίον ισόπεδων διαβάσεων ή που έχουν διάσταση κατά μήκος της σιδηροδρομικής γραμμής μεγαλύτερη των 50,0-60,0 m (απόσταση στύλων ηλεκτροκίνησης). Εξαιρέσεις στους παραπάνω κανόνες, δίνονται κατά περίπτωση.σε περίπτωση μείωσης του ελεύθερου ύψους, μέχρι τα 6,60 m η συνήθης περίπτωση είναι η μείωση (μικρή ή μεγάλη) της ταχύτητας κυκλοφορίας των συρμών.αντιθέτως σε περίπτωση περαιτέρω μείωσης του ελεύθερου ύψους, συνήθως απαιτείται ανάρτηση του φορέα ηλεκτροκίνησης (είτε από το φορέα της γέφυρας, είτε από τα βάθρα της). Ελεύθερα ύψη μικρότερα των 6,20 m, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις μεγάλων διαστάσεων κατά μήκος της γραμμής, σκόπιμο είναι να αποφεύγονται.ελεύθερα ύψη κάτω των 5,80 m θεωρητικά απαγορεύονται. Σημειώνεται ότι κατασκευές οι οποίες αναπτύσσονται πάνω από ηλεκτροκινούμενη γραμμή θα πρέπει να γειώνονται, ενώ παράλληλα σε περιπτώσεις που υπάρχει γειτνίαση ( απόσταση < 5,0 m) διαδρόμου διέλευσης πεζών, από στοιχείο ηλεκτροκίνησης (π.χ στύλο ηλεκτροκίνησης) ο διάδρομος θα πρέπει να εφοδιάζεται με ειδικά διαμορφωμένο προστατευτικό πέτασμα Συντήρηση των ανισόπεδων διαβάσεων Η συντήρηση των τμημάτων της σιδηροδρομικής γραμμής που διέρχεται κάτω από το φορέα τεχνικών (ανισόπεδες οδικές και σιδηροδρομικές διαβάσεις, πεζογέφυρες και ανισόπεδες διαβάσεις για το πέρασμα των ζώων) πρέπει να γίνεται από έμπειρο και εξειδικευμένο προσωπικό με βασικό σκοπό τη διατήρηση της ανύψωσης της γραμμής κατά τις εργασίες 166

168 υπογόμωσης σε επιτρεπτά επίπεδα και τη διατήρηση του επιτρεπόμενου ελεύθερου ύψους σιδηροδρομικής γραμμής φορέα τεχνικού. Η σημασία της συγκεκριμένης δραστηριότητας είναι σαφώς μεγαλύτερη σε σχέση με την αντίστοιχη του οδικού δικτύου Ανισόπεδες - υπόγειες διαβάσεις για το πέρασμα ζώων Οι υψηλές ταχύτητες των συρμών, ο σιδηροδρομικός θόρυβος, η οπτική όχληση, η ατμοσφαιρική ρύπανση στην περίπτωση ντηζελοκίνησης και η παρουσία του ανθρώπου στην κατασκευή, συντήρηση και διαχείριση του σιδηροδρόμου αποτελούν βασικούς παράγοντες που συνδέονται με τον αυξημένο αριθμό ζώων και ιδιαίτερα μεγάλων θηλαστικών που αποφεύγουν να διασχίσουν ή να πλησιάσουν τη σιδηροδρομική οδό. Η υποχρεωτική περίφραξη των διαδρόμων κυκλοφορίας στα δίκτυα υψηλών ταχυτήτων αποτέλεσε και συνεχίζει να αποτελεί σημαντικό μέτρο προστασίας έναντι της μείωσης της θνησιμότητας των ζώων, μπορεί όμως σε πολλές περιπτώσεις να λειτουργήσει αρνητικά μειώνοντας την πιθανότητα επιβίωσης τους, όπως στην περίπτωση που καθίσταται αδύνατη η διάσχιση των σιδηροδρομικών γραμμών από τη μία τους πλευρά στην άλλη. Συνεπώς ένα από τα βασικά λάθη της μελέτης και του σχεδιασμού των περιφράξεων στα δίκτυα υψηλών ταχυτήτων στην Ευρώπη είναι ότι δε λήφθηκε υπόψη από την αρχή ο σχεδιασμός διαβάσεων για ζώα (ανισόπεδες ή υπόγειες) με αποτέλεσμα, πολλά από αυτά να προσπαθούν να περάσουν στην απέναντι πλευρά της σιδηροδρομικής γραμμής σκαρφαλώνοντας στην περίφραξη και άλλα να αναζητούν κατά μήκος της περίφραξης κάποιο άνοιγμα. Σήμερα ο αριθμός των συγκεκριμένων διαβάσεων στην Ευρώπη είναι αρκετά μεγάλος, ενώ τα τελευταία χρόνια και στην Αμερική γίνεται προσπάθεια για αύξηση του αριθμού τους. Οι παράγοντες που καθορίζουν την αποτελεσματικότητα των ανισόπεδων και των υπόγειων διαβάσεων για ζώα είναι: η κατάλληλη βλάστηση στις εισόδους τους Η φυσική βλάστηση στις εισόδους των διαβάσεων δίνει την αίσθηση ασφάλειας σε πολλά είδη ζώων και αποτελεί κίνητρο για να τα οδηγήσει στη χρησιμοποίηση τους. οι διαστάσεις τους, η ύπαρξη φυσικού φωτισμού και το επίπεδο θορύβου Σύμφωνα με μελέτες έχει αποδειχτεί ότι οι ανισόπεδες διαβάσεις μεγάλων διαστάσεων δημιουργούν στα ζώα την αίσθηση ότι αυτές οι κατασκευές - αν και τεχνητές- αποτελούν τμήμα του φυσικού τους περιβάλλοντος. Βέλτιστο πλάτος ανισόπεδων διαβάσεων αποτελεί η τιμή των 40-50πι. 167

169 Επίσης τα αυξημένα επίπεδα θορύβου αποτρέπουν ορισμένα ζώα από τη χρησιμοποίηση ανισόπεδων διαβάσεων. η κατάλληλη χωροθετησή τους Έχει αποδειχτεί από μελέτες ότι οι ανισόπεδες διαβάσεις πρέπει να κατασκευάζονται μακριά από περιοχές όπου κυριαρχεί η ανθρώπινη δραστηριότητα αφού ληφθούν σοβαρά υπόψη και τα παραδοσιακά μονοπάτια μετανάστευσης που ακολουθούνται από διάφορα ζώα. η συστηματική παρακολούθηση των περασμάτων, των κινήσεων και της συμπεριφοράς των ζώων (Φωτ. 7.5) που πρέπει να αποτελεί αναπόσπαστο τμήμα της διαχείρισης του σιδηροδρόμου έτσι ώστε να μελετηθεί η λειτουργικότητα και η αποτελεσματικότητα τους Φωτογραφία 7.5: Άνω σιδηροδρομική διάβαση- Υπόγεια διάβαση για μικρά θηλαστικά Χρήση υπέρυθρης βιντεοκάμερας για την παρακολούθηση και καταγραφή της συμπεριφοράς των ζώων που χρησιμοποιούν τις ειδικά διαμορφωμένες ανισόπεδες διαβάσεις η ανταλλαγή γνώσεων και η συνεργασία μηχανικών, βιολόγων και οικολόγων ερευνητών Αξιολόγηση ανισόπεδων διαβάσεων στο σιδηρόδρομο Αναφορικά με την Ποιότητα των ανισόπεδων διαβάσεων δεν έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω εξής βασικών μεγεθών ποιότητας : της αξιοπιστίας της ασφάλειας της επίδοσης του κόστους συντήρησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες 168

170 κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε τμήμα ηχοπετάσματος που να έχει τα ίδια χαρακτηριστικά στο συγκεκριμένο σιδηροδρομικό τμήμα. Τα χαρακτηριστικά που θα αποτελούν και τη βάση δεδομένων θα είναι: 1. Αύξοντας αριθμός 2. Γεωγραφική Περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση (στο μέσο του μήκους του τεχνικού) 6. Είδος ανισόπεδης διάβασης 7. Υλικό κατασκευής 8. Μήκος τεχνικού 9. Ελάχιστο ελεύθερο ύψος h 10. Πλάτος L 11. Μέτρα προστασίας διάβασης 12. Ταχύτητες διέλευσης 13. Ταχύτητα σχεδιασμού 14. Σύστημα έλξης 15. Σύστημα ανάρτησης αλυσοειδούς 16. Περιβαλλοντικές συνθήκες 17. Αριθμός επικίνδυνων περιστατικών / έτος 18. Σοβαρότητα επικίνδυνων περιστατικών 19. Έτος έναρξης λειτουργίας 20. Δυσλειτουργίες 21. Φωτογραφίες - σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο Παράρτημα ΣΤ 169

171 8. ΠΕΡΙΦΡΑΞΕΙΣ 8.1. Γενικά στοιχεία περιφράξεων στο σιδηρόδρομο Ορισμός - Σκοπιμότητα Η περίφραξη εμποδίζει την κατά πλάτος διάσχιση του διαδρόμου κυκλοφορίας των συρμών από ανθρώπους και ζώα και γενικότερα την είσοδό τους στη ζώνη κατάληψης της γραμμής. Η τοποθέτησή της είναι υποχρεωτική στα σιδηροδρομικά δίκτυα υψηλών ταχυτήτων και αποσκοπεί στο: να μειώσει την πιθανότητα των ατυχημάτων στα οποία εμπλέκονται σιδηροδρομικά οχήματα με πεζούς ή ζώα να προστατεύσει το ζωικό βασίλειο και ιδιαίτερα τα μεγάλα θηλαστικά Ταξινόμηση περιφράξεων Μια περίφραξη διακρίνεται : Με βάση το υλικό κατασκευής της σε: Τεχνητή περίφραξη κατασκευασμένη από μεταλλικό πλέγμα, ξύλο ή σκυρόδεμα (Φωτ. 8.1) «φυσική» περίφραξη υλοποιούμενη με θαμνώδη πυκνά φυτά, δενδροστοιχίες, κλπ. Περίφραξη με διατομή ορύγματος Φωτογραφία 8.1: Περίφραξη από συρματόπλεγμα κατά μήκος δικτύου υψηλών ταχυτήτων Βασικά χαρακτηριστικά των περιφράξεων Ως βασικές παράμετροι σχεδιασμού και κατασκευής μιας περίφραξης θεωρούνται: Το ύψος της περίφραξης από τη στάθμη του εδάφους 170

172 Το ύψος της περίφραξης θεωρείται αποτελεσματικό όταν είναι τουλάχιστον 2m. Σε συγκεκριμένες περιπτώσεις, για να αποτραπεί η προσπέλαση της γραμμής από ορισμένα ζώα με αλτικότητα (π.χ. ελάφια), κατασκευάζεται περίφραξη ύψους από 2,60 έως 2,80m. Η απόσταση τοποθέτησής της από τον άξονα της σιδηροδρομικής γραμμής Η απόσταση αυτή εξαρτάται από το εύρος κατάληψης της γραμμής και καθορίζεται από τον κανονισμό επιδομής γραμμής κάθε δικτύου. Το είδος της διατομής κατά μήκος της οποίας χωροθετείται (διατομή σε επίχωμα, διατομή σε όρυγμα, μικτή διατομή (Φωτογραφία 8.2).Στα δίκτυα υψηλών ταχυτήτων επιβάλλεται περίφραξη ακόμη και στην περίπτωση διατομών σε πολύ υψηλά και απότομα ορύγματα. Φωτογραφία 8.2: Περίφραξη σε μικτή διατομή Η διαμόρφωση της στέψης και της βάσης της περίφραξης Σε ορισμένες περιπτώσεις -για ζώα όπως η αρκούδα ή το λιοντάρι- μπορεί να διαμορφωθεί η στέψη της περίφραξης οδοντωτό συρματόπλεγμα για να εμποδίσει το πέρασμά τους. Το πέρασμα μικρών ζώων κάτω από την περίφραξη (με σκάψιμο του εδάφους) μπορεί να αποφευχθεί με συνέχιση του συρματοπλέγματος σε βάθος 20-40cm από την επιφάνεια του εδάφους. Η θέση και ο αριθμός ανοιγμάτων μιας κατεύθυνσης (one-way gates, Φωτογραφία 8.3) κατά μήκος της περίφραξης προς διευκόλυνση της ασφαλούς διαφυγής μικρών κυρίως ζωών που έχουν εγκλωβιστεί στο εύρος κατάληψης της γραμμής 171

173 Φωτογραφία 8.3: Άνοιγμα μιας κατεύθυνσης για μικρά ζώα Αξίζει να σημειωθεί ότι όπως και στα υπόλοιπα τεχνικά έργα έτσι και στην περίπτωση της περίφραξης απαιτείται συχνή επιθεώρηση και τακτική συντήρηση για να διασφαλίζεται το απροσπέλαστο του σιδηροδρομικού διαδρόμου. Όσον αφορά τις ιδιαιτερότητες της περίφραξης στη σιδηροδρομική γραμμή σε σχέση με τις περιφράξεις οδού δεν υπάρχει ουσιαστικά διαφορά ως προς το σχεδιασμό, την κατασκευή και τη συντήρηση Αξιολόγηση ποιότητας περίφραξης σιδηροδρομικής γραμμής Αναφορικά με την Ποιότητα της περίφραξης δεν έχουν εκπονηθεί πολλές μελέτες. Η ποιότητα ως έννοια χαρακτηρίζεται, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα, από τον ορισμό των παρακάτω εξής βασικών μεγεθών ποιότητας : της αξιοπιστίας της ασφάλειας του κόστους συντήρησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων Κάθε μια από τις παραπάνω κατηγορίες περιλαμβάνει περισσότερα από ένα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορεί να επηρεάζουν και άλλες κατηγορίες. Τα χαρακτηριστικά αυτά θα περαστούν σε κατάλληλα διαμορφωμένη βάση δεδομένων σε πρόγραμμα G.I.S ArcMap για το συγκεκριμένο τμήμα που μελετάται και θα συνοδεύουν κάθε τμήμα περίφραξης με τα ίδια χαρακτηριστικά.που υπάρχει στο συγκεκριμένο σιδηροδρομικό τμήμα. Τα χαρακτηριστικά που θα αποτελούν και τη βάση δεδομένων θα είναι: 1. Αύξοντας αριθμός 2. Γεωγραφική Περιφέρεια 3. Σιδηροδρομικός διάδρομος 4. Τμήμα γραμμής 5. Χιλ. θέση Αρχή - Τέλους 172

174 6. Μήκος περίφραξης 7. Ύψος περίφραξης 8. Υλικό κατασκευής 9. Είδος διατομής τοποθέτησης (επίχωμα / όρυγμα) 10. Διαμόρφωση στέψης 11. Διαμόρφωση του κάτω άκρου 12. Οριζόντια απόσταση από άξονα γραμμής 13. Άνοιγμα για διέλευση μικρών ζώων 14. Έξοδοι κινδύνου 15. Πλευρά τοποθέτησης 16. Δυσλειτουργίες 17. Φωτογραφίες - σχήματα Τα χαρακτηριστικά αυτά περιγράφονται αναλυτικά στο παράρτημα Η. 173

175 9: ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚO ΣΥΣΤΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (G.I.S.- ARCMAP) 9.1 Γενικά στοιχεία Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (GIS) αποτελούν την αιχμή του δόρατος της πληροφορικής. Χρησιμοποιούνται σε ολοένα και περισσότερες εφαρμογές και να αντικαταστήσουν σε πολλές εφαρμογές τα συμβατικά συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων. Είναι «δυναμικά εργαλεία» συλλογής, αποθήκευσης, διαχείρισης, ανάκτησης, μετασχηματισμού και απεικόνισης χωρικών δεδομένων από τον πραγματικό κόσμο. Η λειτουργία των GIS στηρίζεται σε μια βάση δεδομένων η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί από διάφορους χρήστες για την κάλυψη πληροφοριακών αναγκών. Η βάση αυτή, αποτελείται από μια σειρά πληροφοριακών επιπέδων, τα οποία αφορούν την ίδια γεωγραφική περιοχή. Το καθένα από τα επίπεδα αυτά, περιλαμβάνει είτε μη επεξεργασμένα δεδομένα, όπως τοπογραφικά, σχέδια, φωτογραφίες κ.α είτε θεματικές πληροφορίες όπως διαστάσεις, κλίσεις κα. Όλα όμως τα παραπάνω, είναι αυστηρά προσανατολισμένα σε ένα κοινό γεωγραφικό σύστημα, ώστε να καθίσταται δυνατός ο συνδυασμός ορισμένων από αυτά, ανάλογα με τις επιθυμίες του χρήστη. Ο αντικειμενικός σκοπός της συλλογής και αποθήκευσης των δεδομένων σε μια βάση, είναι η συσχέτιση γεγονότων και καταστάσεων τα οποία προηγουμένως ήταν χωριστά. 9.2 Εφαρμογή στο σιδηροδρομικό τμήμα (Πολύσιτος Αλεξανδρούπολη Ορμένιο Σύνορα) Ψηφιοποίηση του τμήματος γραμμής Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα ArcMap 9.3, και σε συνδυασμό με τα στοιχεία της οριζοντιογραφίας που δόθηκαν από τον ΟΣΕ, το τμήμα γραμμής ψηφοποιήθηκε και δημιουργήθηκαν τα κατάλληλα επίπεδα πληροφοριών (Φωτ ) 174

176 Φωτογραφίες 9.1,9.2: Οριζοντιογραφία σε Autocad Φωτογραφία 9.3: Ψηφιοποιημένο τμήμα γραμμής 175

177 Από το αρχείο dxf της οριζοντιογραφίας απομονώθηκαν σύμφωνα με την ιδιότητα τους και ψηφοποιήθηκαν τα στοιχεία εκείνα (πχ. Γέφυρες, τεχνικά, σιδηροδρομικός άξονας κτλ), τα οποία κρίθηκαν απαραίτητα για την ολοκληρωμένη επεξεργασία του τμήματος της σιδ. γραμμής. Πιο συγκεκριμένα: 1) Γεωαναφορά και εισαγωγή του αρχείου dxf στο πρόγραμμα ArcMap στο Ελληνικό Μετρικό Σύστημα Αναφοράς ΕΓΣΑ 8. 2) Δημιουργία γεωβάσης στην οποία εμπεριέχονται όλα τα απαραίτητα δεδομένα (φωτογραφίες, σχέδια τεχνικών έργων, κα) και τα επίπεδα πληροφοριών (shape files) για κάθε ένα από τα παρακάτω στοιχεία: Επίπεδα πληροφοριών για κάθε ένα από τα οποία δημιουργήθηκε ξεχωριστή βάση δεδομένων Σιδηροδρομικοί Σταθμοί Σήραγγες Γέφυρες Επιχώματα - Ορύγματα Τεχνικά Έργα Αποστράγγισης Ανισόπεδες Διαβάσεις Ηχοπετάσματα Περίφραξη Επίπεδα πληροφοριών για τα οποία δεν δημιουργήθηκε ξεχωριστή βάση δεδομένων αλλά έχει γίνει όλη η προετοιμασία και μπορεί να γίνει σε περαιτέρω επίπεδο μελέτης Σιδηροδρομικός Άξονας Σιδηροτροχιές Ισόπεδες Διαβάσεις Μικρά τεχνικά έργα Τοίχοι Αντιστήριξης Επίπεδα πληροφοριών (Λοιπά στοιχεία) για τα οποία δεν δημιουργήθηκε ξεχωριστή βάση δεδομένων και απλά ψηφοποιήθηκαν για να υπάρχει πληρέστερη εικόνα της σιδηροδρομικής γραμμής Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονιστεί ότι για κάθε ένα από τα παραπάνω στοιχεία για τα οποία δημιουργήθηκε ξεχωριστή βάση δεδομένων, 176

178 χρειάστηκε να γίνει κατάλληλη επεξεργασία για την σωστή ψηφιοποίηση του. Χρειάστηκε δηλαδή να γίνει ομαδοποίηση και ξεχωριστή εγγραφή για κάθε ένα από τα διαφορετικά είδη των τεχνικών (π.χ σχεδιασμός κάθε μίας γέφυρας ξεχωριστά έτσι ώστε να αποτελεί μία εγγραφή Φωτ. 9.4) Φωτογραφία 9.4: Ομαδοποίηση κάθε ενός στοιχείου από τα διάφορα είδη τεχνικών έργων 3) Δημιουργία βάσης δεδομένων για κάθε ένα από τα παραπάνω στοιχεία, με τα πεδία που αναφέρονται στα αντίστοιχα κεφάλαια (Φωτ. 9.5). 177

179 Φωτογραφία 9.5: Εισαγωγή στοιχείων στα πεδία στις βάσεις δεδομένων 4) Εισαγωγή των στοιχείων που συγκεντρώθηκαν στα αντίστοιχα πεδία της βάσης στο κατάλληλο επίπεδο πληροφοριών (Φωτ. 9.6). Φωτογραφία 9.6: Δημιουργία πεδίων στις βάσεις δεδομένων 178

180 Σήραγγες Δημιουργία βάσης δεδομένων Ομαδοποιήθηκαν και ψηφοποιήθηκαν 7 σήραγγες και δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με 45 πεδία (με αντίστοιχες φωτογραφίες και σχήματα Φωτ. 9.7). Φωτογραφία 9.7: Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τις σήραγγες Γέφυρες Δημιουργία βάσης δεδομένων Ομαδοποιήθηκαν και ψηφοποιήθηκαν 81 γέφυρες και δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με 43 πεδία (με αντίστοιχες φωτογραφίες και σχήματα Φωτ ) Φωτογραφία 9.8: Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τις γέφυρες 179

181 Φωτογραφία 9.9: Τομή γέφυρας στη βάση δεδομένων Επιχώματα - ορύγματα Δημιουργία βάσης δεδομένων Για τα επιχώματα- ορύγματα δεν βρέθηκαν στοιχεία παρά μόνο φωτογραφίες. Δημιουργήθηκε όμως η βάση με τα 22 κατάλληλα πεδία τα οποία είναι έτοιμα για εισαγωγή στοιχείων όταν αυτά συλλεχθούν (Φωτ.9.10) Φωτογραφία 9.10: Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τα επιχώματαορύγματα 180

182 Τεχνικά έργα αποστράγγισης Δημιουργία βάσης δεδομένων Ομαδοποιήθηκαν και ψηφοποιήθηκαν 44 αποστραγγιστικά έργα και δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με 16 πεδία (Φωτ ). Φωτογραφίες 9.11,9.12: Σταθμός Διδυμότειχου με τα έργα αποστράγγισης - Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τα έργα αποστράγγισης 181

183 Ηχοπετάσματα Δημιουργία βάσης δεδομένων Στο συγκεκριμένο κομμάτι δεν υπάρχουν ηχοπετάσματα. Παρόλα αυτά η βάση με τα 15 πεδία δημιουργήθηκε και είναι έτοιμη για εισαγωγή στοιχείων και περαιτέρω επεξεργασία (Φωτ. 9.13). Φωτογραφία 9.13: Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τα ηχοπετάσματα Ανισόπεδες διαβάσεις Δημιουργία βάσης δεδομένων Ομαδοποιήθηκαν και ψηφοποιήθηκαν 9 ανισόπεδες διαβάσεις και δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με 21 πεδία (στοιχεία δεν βρέθηκαν παρά μόνο από φωτογραφίες Φωτ.9.14). Φωτογραφία 9.14: Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τις ανισόπεδες διαβάσεις 182

184 Περιφράξεις Δημιουργία βάσης δεδομένων Στοιχεία για περίφραξη είχαμε μόνο για ένα κομμάτι μαζί με την όψη της. Δημιουργήθηκε βάση δεδομένων με 16 πεδία (Φωτ. 9.15) Φωτογραφία 9.15: Δημιουργία πεδίων στη βάση δεδομένων για τις περιφράξεις Σταθμοί και υπόλοιπα στοιχεία για τα οποία δημιουργήθηκαν βάσεις δεδομένων Ψηφοποιήθηκαν 26 σταθμοί και περάστηκαν αντίστοιχες φωτογραφίες τους στη βάση δεδομένων. Η ίδια διαδικασία (ομαδοποίησης για να αποτελεί μια εγγραφή κάθε τεχνικό και ψηφιοποίησή του) έγινε και για 136 ισόπεδες διαβάσεις, που είναι έτοιμες για δημιουργία ξεχωριστής βάσης δεδομένων, όταν συλλεχτούν στοιχεία. Φωτογραφία 9.16: Σταθμοί μαζί με φωτογραφίες τους 183