«Η ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΥΠΟΔΟΜΩΝ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ- ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΔΡΟΜΟΙ ΔΙΑΔΡΟΜΟΙ ΠΡΟΣΓΕΙΩΣΗΣ / ΑΠΟΓΕΙΩΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ»

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ, ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ» ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ : «Η ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΥΠΟΔΟΜΩΝ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ- ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΔΡΟΜΟΙ ΔΙΑΔΡΟΜΟΙ ΠΡΟΣΓΕΙΩΣΗΣ / ΑΠΟΓΕΙΩΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ» ΚΟΥΤΣΟΥΛΑΣ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Επιβλέπων Καθ. : Χρ. Πυργίδης Θεσσαλονίκη, Ιανουάριος

2 Πρόλογος Ο πρόλογος είναι μάλλον το μοναδικό κομμάτι κάθε εργασίας, το οποίο σπάνια δικαιολογεί τον τίτλο του, καθώς σχεδόν πάντοτε γράφεται στο τέλος. Αποτελεί πρόβλημα για τον συγγραφέα το «γέμισμα» του κομματιού αυτού, αφού σχεδόν κανείς δεν διαβάζει τους προλόγους, ειδικά των πτυχιακών εργασιών. Παρ όλα αυτά ο πρόλογος αποτελεί ίσως τη μοναδική ευκαιρία, για να ευχαριστήσει κανείς τους ανθρώπους που συνέβαλλαν στην εκπόνηση της εργασίας. Με αυτή τη λογική πρέπει πρωτίστως να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου, τον Χρήστο Πυργίδη, για την αμέριστη βοήθεια και στήριξη που μου παρείχε, σε όλο το χρονικό διάστημα της εκπόνησης της εργασίας, για την υπομονή του και την υποστήριξη μέσω της παροχής βιβλιογραφίας και της επίλυσης τεχνικών προβλημάτων και αποριών, αλλά και επίσης διότι ήταν αυτός που με παρακίνησε για την συμμετοχή μου σε αυτό το μεταπτυχιακό πρόγραμμα. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την καθηγήτρια και διευθύντρια του προγράμματος, κυρία Μάγδα Πιτσιάβα, για την κατανόηση που έδειξε, στους λόγους που με υποχρέωσαν να αιτηθώ χρονική παράταση, στην προθεσμία της παράδοσης της πτυχιακής μου. 2

3 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ Πρόλογος... 1 Περιεχόμενα Σχημάτων... 7 Περιεχόμενα Φωτογραφιών... 9 Περιεχόμενα Πινάκων Περίληψη Abstract ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αντικείμενο της εργασίας και πεδίο εφαρμογής Περιγραφή του προβλήματος Μεθοδολογική προσέγγιση Χρησιμότητα της εργασίας και περαιτέρω έρευνα Δομή της εργασίας ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ Περιγραφή της σιδηροδρομικής οδού μεταφοράς Η παρουσία του νερού στη σιδηροδρομική γραμμή Τρόποι εισόδου του νερού στη σιδηροδρομική γραμμή Προϋποθέσεις εξόδου του νερού από τη γραμμή Οι επιπτώσεις στη σιδηροδρομική κυκλοφορία Συστήματα αποστράγγισης σιδηροδρομικής γραμμής Ορισμός Βασικές αρχές σχεδιασμού και κατασκευής συστημάτων αποστράγγισης σιδηροδρομικής γραμμής Τεχνικά έργα αποστράγγισης Οι ανοικτές τάφροι αποστράγγισης Οι υπόγειες αποστραγγιστικές τάφροι Οι κλειστοί πλευρικοί και κάθετοι ως προς την γραμμή, αγωγοί Η αποστράγγιση των επιχωμάτων Η αποστράγγιση των διηθούμενων υπόγειων νερών Υλικά αποστράγγισης Γεωυφάσματα Γεωμεμβράνες Αστοχίες οφειλόμενες στην παρουσία νερού και αντιμετώπιση Λάσπωμα του έρματος

4 Δημιουργία θυλάκων στην υποδομή Ελάττωση μηχανικής αντοχής υποδομής Επιπτώσεις λόγω παγετού Καθίζηση της υποδομής Ολική Σταδιακή θραύση και τοπική αστοχία της υποδομής Ειδικές περιπτώσεις αποστράγγισης Γραμμή με σταθερή επιδομή Σιδηροδρομικές σήραγγες Σιδηροδρομικές γέφυρες Παράδειγμα εφαρμογής Η σήραγγα του Πλαταμώνα (τμήμα Cut and Cover Κοσάρι) ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΔΡΟΜΩΝ Περιγραφή της οδικής «οδού μεταφοράς» Ιστορική εξέλιξη των οδοστρωμάτων Η παρουσία του νερού στην οδό Τρόποι εισόδου του νερού στην οδό Προϋποθέσεις εξόδου του νερού από την οδό Οι επιπτώσεις στην οδική κυκλοφορία Συστήματα αποστράγγισης οδού Γενικά Ορισμός Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος αποστράγγισης της οδού Φιλοσοφία σχεδιασμού Βασικές αρχές Εγκαταστάσεις επιφανειακής αποχέτευσης Εγκαταστάσεις υπόγειας αποστράγγισης Υλικά αποστράγγισης Υλικά φίλτρων Σωλήνες Στραγγιστηρίων Γεωϋφάσματα Στραγγιστηρίων Τεχνικά έργα αποστράγγισης Γραμμικά Στραγγιστήρια Τάφροι Αποστράγγισης Στρώσεις Στράγγισης Οδοστρώματος Στρώση Αποστράγγισης Πρανούς

5 3.5. Διαδικασίες συντήρησης Αστοχίες οφειλόμενες στην παρουσία του νερού και αντιμετώπιση Μείωση της φέρουσας ικανότητας Φθορές λόγω της ύπαρξης νερού Επιπτώσεις λόγω υδρολίσθησης Επιπτώσεις λόγω παγετού Ειδικές περιπτώσεις αποστράγγισης Οδικές σήραγγες Οδικές γέφυρες Παράδειγμα εφαρμογής - «ΕΓΝΑΤΙΑ ΟΔΟΣ» τμήμα 15.6 Παράκαμψη Αλεξανδρούπολης (Χ.Θ ,36 Χ.Θ ,20) ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΔΙΑΔΡΟΜΩΝ ΠΡΟΣΓΕΙΩΣΗΣ / ΑΠΟΓΕΙΩΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ Περιγραφή της υποδομής του διαδρόμου Η παρουσία νερού στο διάδρομο Τρόποι εισόδου του νερού στο διάδρομο Προϋποθέσεις εξόδου του νερού από το διάδρομο Οι επιπτώσεις στη κυκλοφορία στο διάδρομο Συστήματα αποστράγγισης διαδρόμου Ορισμός Βασικές αρχές σχεδιασμού και κατασκευής συστημάτων αποστράγγισης διαδρόμου α/φ Τεχνικά έργα αποστράγγισης υδάτων Αποχέτευση της ευρύτερης περιοχής του αεροδρομίου Αποχέτευση επιφάνειας διαδρόμων Αστοχίες οφειλόμενες στην παρουσία του νερού και αντιμετώπιση Παραδείγματα εφαρμογής Αεροδρόμιο «ΜΑΚΕΔΟΝΙΑ» Διεθνή αεροδρόμια Η ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΑ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Σύγκριση ως προς την προέλευση του νερού στην οδό μεταφοράς Σύγκριση ως προς τις συνθήκες εισόδου και εξόδου του νερού στην / από την οδό μεταφοράς Σύγκριση ως προς τις επιπτώσεις στην κυκλοφορία Σύγκριση ως προς τα μέτρα αντιμετώπισης

6 5.5. Σύγκριση ως προς τις διαδικασίες συντήρησης ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Ελληνική Βιβλιογραφία Ξένη Βιβλιογραφία Ιστοσελίδες

7 Περιεχόμενα Σχημάτων Σχήμα 2.1 : Σιδηροδρομική οδός μεταφοράς 15 Σχήμα 2.2 : Τρεις (3) τρόποι εισόδου νερού στη γραμμή.18 Σχήμα 2.3 :Διαμόρφωση της εγκάρσιας διατομής της κάτω στρώσης του έρματος, του υποστρώματος του έρματος και της υποδομής για την απομάκρυνση των νερών..19 Σχήμα 2.4 : Ανοιχτές τάφροι..23 Σχήμα 2. 5 : Σύστημα ταυτόχρονα παράλληλων και κάθετων τάφρων..24 Σχήμα 2.6 : ο ρόλος του υλικού φίλτρου στην συγκράτηση των λεπτόκοκκων υλικών που μεταφέρει η ροή του υπόγειου νερού.25 Σχήμα 2.7 : Παραδείγματα αποστραγγιστικών τάφρων 25 Σχήμα 2.8 : Παραδείγματα αποστραγγιστικών τάφρων με διάτρητο σωλήνα..26 Σχήμα 2.9 : Υποβιβασμός της στάθμης του υπογείου ορίζοντα με πλευρικούς αγωγούς...28 Σχήμα 2.10 : Διατήρηση των μορίων του εδαφικού υλικού κατά τη ροή του νερού από την μία στρώση στην άλλη..29 Σχήμα 2.11 : Ροή του νερού κατά μήκος της επιφάνειας του γεωυφάσματος.29 Σχήμα 2.12 : Ροή νερού και οι λειτουργίες του γεωϋφάσματος 30 Σχήμα 2.13 : Τοποθέτηση γεωμεμβράνης σε διατομή σιδηροδρομικής γραμμής.31 Σχήμα 2.14 : Δημιουργία θυλάκων στην υποδομή..34 Σχήμα 2.15 :Ολική αστοχία -θραύση υποδομής.37 Σχήμα 2.16 : σχηματική παράσταση του συστήματος της σταθερής επιδομής 38 Σχήμα 2.17 : τυπική διατομή διπλής σιδηροδρομικής γραμμής με σταθερή επιδομή και σύστημα αποχέτευσης 39 Σχήμα 2.18 : Διατομή Σήραγγας διπλής σιδ/κής γραμμής 40 Σχήμα 2.19 : Λεπτομέρεια της σήραγγας των Τεμπών με σταθερή επιδομή.41 Σχήμα 2.20 : Λεπτομέρεια αποχέτευσης καταστρώματος σιδ/κής γέφυρας.42 Σχήμα 2.21 : Τυπική διατομή μονής σιδ/κής γραμμής σε γέφυρα και σύστημα αποχέτευσης. 42 Σχήμα 2.22 : Τυπική διατομή διπλής σιδ/κής γραμμής σε γέφυρα και σύστημα αποχέτευσης στον άξονα.43 Σχήμα 2.23 : Τυπική διατομή διπλής σιδ/κής γραμμής σε γέφυρα και σύστημα αποχέτευσης στα άκρα..43 7

8 Σχήμα 3.1 : Εγκάρσια τομή του οδοστρώματος..46 Σχήμα 3.2 : Κύριο ρωμαϊκό οδικό δίκτυο.50 Σχήμα 3.3 : Εγκάρσια τομή του Ρωμαϊκού οδοστρώματος.50 Σχήμα 3.4 : Οι διάφορες πηγές εισόδου του νερού στο περιβάλλον του δρόμου.52 Σχήμα 3.5 : Τυπική διατομή οδού.53 Σχήμα 3.6 : Τυπικά σκάμματα αποχέτευσης και στραγγιστηρίου.60 Σχήμα 3.7 : Τοποθέτηση συστήματος αποστράγγισης σε κλάδους σε ανισοσταθμία 61 Σχήμα 3.8 : Αποστράγγιση του υποστρώματος σε μικτή διατομή.61 Σχήμα 3.9 : Εφαρμογή συστήματος αποστράγγισης σε θέσεις ορυγμάτων 62 Σχήμα 3.10 : Αποχέτευση των υδάτων που διηθούνται 63 Σχήμα 3.11 : Επίχωμα με το διαπερατό υλικό βάσης και επιφάνειας σε ένα σχετικά αδιαπέραστο υπόστρωμα 64 Σχήμα 3.12 : Τάφροι αποστράγγισης..64 Σχήμα 3.13 : Συνδυασμός τάφρων αποστράγγισης με στρώση φίλτρου.64 Σχήμα 3.14 : Τυπικά έργα αποχέτευσης αυτοκινητοδρόμου.69 Σχήμα 3.15 : Διάταξη αποχέτευσης στην περιοχή της ανάντη εισόδου 83 Σχήμα 3.16 : Διάταξη αποχέτευσης του εσωτερικού της σήραγγας.83 Σχήμα 3.17 : Διάταξη αποχέτευσης στην περιοχή της κατάντη εισόδου..86 Σχήμα 4.1 : Ένα τυπικό υπόγειο σύστημα αποχέτευσης με όλα τα απαραίτητα στοιχεία του.99 Σχήμα 4.2 : Διάταξη αποχετευτικών αγωγών και σταγγιστηρίων 104 Σχήμα 4.3 : Παράδειγμα διάταξης αποχετευτικού δικτύου στην ενδιάμεση ζώνη μεταξύ διαδρόμου τροχιοδρόμου..104 Σχήμα 4.4 : Παράδειγμα διάταξης αποχετεύσεως με περιοχή κατάκλυσης.105 Σχήμα 4.5 :Σύστημα αποστράγγισης, για δάπεδα στάθμευσης αεροδρομίων με τον γειτονικό τροχιόδρομο..106 Σχήμα 4.6 : Λεπτομέρειες τάφρων αποστραγγίσεως 106 Σχήμα 5.1: Πηγές προέλευσης του νερού

9 Περιεχόμενα Φωτογραφιών Εικόνα 2.1 : Σιδηροδρομική οδός μεταφοράς Συμβατική έδραση 16 Εικόνα 2.2 : Σταθερή επιδομή Σήραγγα Τεμπών 17 Εικόνα 2.3 : Κυκλοφορία συρμού σε περιβάλλον χιονιού.21 Εικόνα 2.4 : Λάσπωμα του έρματος εξαιτίας άντλησης λάσπης από διεπιφάνεια έρματος /υποδομής-pumping effect..32 Εικόνα 2.5 : Λάσπωμα του έρματος εξαιτίας θρυμματισμού σκύρων- jetting action).33 Εικόνα 2.6 : Σταθερή επιδομή Περιοχή Σήραγγας Τεμπών..39 Εικόνα 2.7 : Σήραγγα του Πλαταμώνα (C+C Κοσάρι)..45 Εικόνα 3.1 : «Εγνατία Οδός» τμήμα Διαμόρφωση κεντρικής νησίδας..93 Εικόνα 3.2 : «Εγνατία Οδός» τμήμα Πλευρική διαμόρφωση στο όρυγμα..94 Εικόνα 4.1 : Μεγάλα μπλοκ επιφάνειας με αρμούς που έχουν φυτικά 107 Εικόνα 4.2 : Μεγάλες λακκούβες στην επιφάνεια με μεγάλα χαλαρά κομμάτια ασφαλτικού.108 Εικόνα 4.3 : Αναπαράσταση της περιοχής του αεροδρομίου και των προγραμματισμένων έργων επέκτασης..109 Εικόνα 4.4 : Φωτορεαλιστική απεικόνιση του αεροδρομίου Μακεδονία 110 Εικόνα 5.1 : Ειδικά σιδηροδρομικά μηχανήματα.119 9

10 Περιεχόμενα Πινάκων Πίνακας 3.1 : Φθορές και μέθοδοι αποκατάστασης που αφορούν τη στοιχειώδη συντήρηση των συστημάτων αγωγών αποχέτευσης.72 Πίνακας 3.2 : Φθορές και μέθοδοι αποκατάστασης που αφορούν τη στοιχειώδη συντήρηση των φρεατίων πάσης φύσεως...73 Πίνακας 3.3 : Φθορές και μέθοδοι αποκατάστασης που αφορούν τη στοιχειώδη συντήρηση των στραγγιστηρίων..75 Πίνακας 5.1 : Οι επιπτώσεις από την παρουσία του νερού Συγκριτική παρουσίαση Πίνακας 5.2 : Οι επιπτώσεις στα τρία μεταφορικά συστήματα

11 Περίληψη Η πτυχιακή εργασία πραγματεύεται θέματα που αφορούν, στην παρουσία του νερού στην «οδό μεταφοράς» των τριών συστημάτων μεταφορών, του Σιδηροδρομικού, του Οδικού και του Αεροπορικού (Διάδρομοι προσ/απογείωσης αεροσκαφών). Επικεντρώνεται την ανάλυση και αξιολόγηση των επιπτώσεων που προκαλούνται από την ύπαρξη του νερού και στην καταγραφή και περιγραφή των μεθόδων και των τεχνικών αποχέτευσης αποστράγγισης που εφαρμόζονται. Γίνεται μία σύντομη περιγραφή της δομής της «οδού μεταφοράς», για κάθε σύστημα και δίδονται τα βασικά χαρακτηριστικά των στοιχείων που τη συγκροτούν. Αναλύονται οι τρόποι εισόδου και εξόδου του νερού από αυτήν. Αναγνωρίζονται οι αστοχίες που προκαλούνται από την παρουσία του νερού και αξιολογούνται οι επιπτώσεις τους στην κυκλοφορία. Καταγράφονται τα τεχνικά έργα και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για αντιμετώπιση των αστοχιών και για την μείωση των επιπτώσεων και δίδονται παραδείγματα εφαρμογής. Δίδονται στοιχεία για την συντήρηση των παραπάνω εγκαταστάσεων. Τέλος επιχειρείται, με την βοήθεια πινάκων, μία συγκριτική παρουσίαση όλων των ανωτέρω για τα τρία εξεταζόμενα συστήματα. Abstract This thesis addresses issues related to the presence of water in "transport route" of the three transport systems, railroad, road and the aerodrome runway. It focuses on the analysis and the evaluation of the effects caused by the presence of water and the recording and description of methods and techniques for drainage systems. There is a brief description of the structure of the "transport route" for each system, and there are being given the main characteristics of the data form. It also analyzes the entry and the exit of water from it. Moreover it recognizes failures that have been caused by the presence of water and assesses their impact on traffic. Furthermore it records all the structures and materials that are being used for treating failures and for reducing the impact on them. Examples of application are given. Also information s for the maintenance of these facilities are being provided. Finally, it is being attempted, with the help of tables, a comparative presentation for the three systems examined. 11

12 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. Αντικείμενο της εργασίας και πεδίο εφαρμογής Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο των υποχρεώσεων για την απόκτηση του Μεταπτυχιακού Διπλώματος Ειδίκευσης με τίτλο «Σχεδιασμός, Οργάνωση και Διαχείριση των Συστημάτων Μεταφορών», της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Η εργασία έχει τίτλο «Η ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΤΩΝ ΥΠΟΔΟΜΩΝ ΤΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ- ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΕΣ ΓΡΑΜΜΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΔΡΟΜΟΙ ΔΙΑΔΡΟΜΟΙ ΠΡΟΣΓΕΙΩΣΗΣ / ΑΠΟΓΕΙΩΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ» και ολοκληρώθηκε υπό την επίβλεψη του καθηγητή του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών, κ. Χ. Πυργίδη. Πραγματεύεται θέματα που αφορούν, στην παρουσία του νερού στην «οδό μεταφοράς» των τριών συστημάτων μεταφορών, του Σιδηροδρομικού, του Οδικού και του Αεροπορικού (Διάδρομοι προσ/απογείωσης αεροσκαφών). Επικεντρώνεται στην ανάλυση και αξιολόγηση των επιπτώσεων που προκαλούνται από την ύπαρξη του νερού και στην καταγραφή και περιγραφή των μεθόδων και των τεχνικών αποχέτευσης αποστράγγισης που εφαρμόζονται. Η όλη προσέγγιση γίνεται συγκρίνοντας τα τρία παραπάνω συστήματα. Συγκεκριμένα για κάθε επί μέρους σύστημα : Γίνεται μία σύντομη περιγραφή της δομής της «οδού μεταφοράς», για κάθε σύστημα και δίδονται τα βασικά χαρακτηριστικά των στοιχείων που τη συγκροτούν. Αναλύονται οι τρόποι εισόδου και εξόδου του νερού από αυτήν. Αναγνωρίζονται οι αστοχίες που προκαλούνται από την παρουσία του νερού και αξιολογούνται οι επιπτώσεις τους στην κυκλοφορία. Καταγράφονται τα τεχνικά έργα και τα υλικά που χρησιμοποιούνται για αντιμετώπιση των αστοχιών και για την μείωση των επιπτώσεων και δίδονται παραδείγματα εφαρμογής. Δίδονται στοιχεία για την συντήρηση των παραπάνω εγκαταστάσεων. Τέλος επιχειρείται, με την βοήθεια πινάκων, μία συγκριτική παρουσίαση όλων των ανωτέρω για τα τρία εξεταζόμενα συστήματα Περιγραφή του προβλήματος Η παρουσία του νερού στα οδοστρώματα των οδών και των διαδρόμων των αεροδρομίων και στην υποδομή των σιδηροδρομικών γραμμών, είναι αναπόφευκτη καθώς αυτό προέρχεται από πολλές πηγές (νερό της βροχής, νερά της γύρω περιοχής, από υπόγειους 12

13 υδροφόρους ορίζοντες, από υφιστάμενες κοίτες ή ροές). Η υποδομή των παραπάνω μεταφορικών συστημάτων αποτελείται από έναν πεπερασμένο αριθμό στρώσεων. Τα υλικά που αποτελούν τις στρώσεις αυτές, θεωρούνται πορώδη και αποτελούνται από αδρανή ή κοκκώδη στοιχεία και εδάφη, μέσω των οποίων μπορεί να παρουσιαστεί ροή ρευστού. Συνήθως, όλες οι στρώσεις, εκτός των επιφανειακών είναι διαπερατές. Η συμπεριφορά των διαφόρων στρώσεων, όσον αφορά τη ροή του νερού, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατανομή και το μέγεθος των κόκκων των υλικών και κατ επέκταση από το μέγεθος των πόρων και των κενών. Η ύπαρξη του νερού, σε οποιαδήποτε μορφή, μειώνει την φέρουσα ικανότητα του οδοστρώματος, θέτει σε κίνδυνο την κυκλοφορία και έχει αρνητική επίδραση στο λειτουργικό κόστος των συστημάτων μεταφορών. Στα τρία εξεταζόμενα μεταφορικά συστήματα, ο ρόλος του νερού είναι διαφορετικός καθώς : Υπάρχουν σημαντικές διαφορές, όσον αφορά στον τρόπο εισόδου και εξόδου του νερού στην / από την υποδομή τους, που οφείλεται στην διαφορετική συγκρότησή τους, τόσο από την πλευρά των στρώσεων όσο και από την πλευρά των υλικών. Υπάρχουν σημαντικές διαφορές, όσον αφορά στις επιπτώσεις στην κυκλοφορία, που οφείλονται στα διαφορετικά λειτουργικά χαρακτηριστικά των οχημάτων που κυκλοφορούν, αλλά και στις διαφορετικές ιδιότητες της επιφάνειας επαφής οχήματος οδού μεταφοράς. Τέλος υπάρχουν σημαντικές ομοιότητες, όσον αφορά στα τεχνικά έργα και στα υλικά που χρησιμοποιούνται για την αποστράγγισή τους και στις διαδικασίες συντήρησης που ακολουθούνται. Ο σχεδιασμός, η κατασκευή και η συντήρηση των συστημάτων αποστράγγισης, των εξεταζόμενων μεταφορικών συστημάτων, γίνεται συνήθως από μηχανικούς και συνεργεία που γνωρίζουν τις μεθόδους που υπάρχουν και τα υλικά που απαιτούνται για την υδραυλική προστασία τους, αλλά δεν είναι ειδικευμένοι σε κάθε ένα επί μέρους μεταφορικό σύστημα. Με δεδομένο ότι υπάρχουν πληροφορίες, όσον αφορά στην προέλευση, στην είσοδο και στην έξοδο του νερού και στις επιπτώσεις που αυτό προκαλεί, οι μηχανικοί προκειμένου να χρησιμοποιήσουν αποτελεσματικά τα εργαλεία που παρέχει η υδραυλική επιστήμη, πρέπει να γνωρίζουν καλά τα κατασκευαστικά και λειτουργικά του συστήματος στο οποίο θα τα εφαρμόσουν. Η αναπόφευκτη παρουσία του νερού στις υποδομές των σιδηροδρομικών γραμμών, των οδών και των διαδρόμων των αεροδρομίων 13

14 Οι αρνητικές επιπτώσεις που προκαλεί η παρουσία του νερού στην ασφάλεια της κυκλοφορίας και στην οικονομική ζωή των υποδομών Οι διαφορές που εντοπίζονται στο σχεδιασμό και στην κατασκευή των συστημάτων αποχέτευσης και αποστράγγισης Και κυρίως το γεγονός ότι, οι μηχανικοί και τα συνεργεία που ασχολούνται με το θεματικό αυτό αντικείμενο, δεν έχουν εξειδικευμένες γνώσεις ώστε να αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά την κάθε περίπτωση Τεκμηριώνουν την ανάγκη να συγκριθούν οι διαδικασίες υδραυλικής προστασίας που ακολουθούνται στα τρία μεταφορικά συστήματα και ουσιαστικά δικαιολογούν την ανάγκη εκπόνησης αυτής της εργασίας Μεθοδολογική προσέγγιση Για την υλοποίηση της εργασίας, ακολουθήθηκαν τα παρακάτω βήματα : i. Περιγραφή των τριών μεταφορικών συστημάτων, όσον αφορά στο σχεδιασμό και στην κατασκευή της υποδομής τους. ii. Αναζήτηση στην βιβλιογραφία, τόσο στην έντυπη όσο και στην ηλεκτρονική, των στοιχείων που αφορούν στα παρακάτω θεματικά αντικείμενα. Τρόποι εισόδου του νερού, τρόποι εξόδου, αστοχίες που προκαλεί, υλικά και τεχνικές αντιμετώπισης, προδιαγραφές κατασκευής και οδηγίες στο στάδιο της μελέτης, επιπτώσεις στην κυκλοφορία, μέθοδοι συντήρησης. iii. Καθορισμός των βασικών εννοιών, εφαρμόζοντας κοινή ορολογία στις τρεις περιπτώσεις των εξεταζόμενων μεταφορικών συστημάτων. iv. Περιγραφή της δράσης του νερού (τρόποι εισόδου / εξόδου, αστοχίες) και αξιολόγηση των επιπτώσεων που προκαλούνται στην οδό μεταφοράς κάθε ενός μεταφορικού συστήματος v. Καταγραφή των τεχνικών έργων και των υλικών που χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση των αστοχιών και για την μείωση των επιπτώσεων vi. Παράθεση παραδειγμάτων εφαρμογής συστημάτων αποστράγγισης / αποχέτευσης τα τρία εξεταζόμενα μεταφορικά συστήματα vii. Συγκριτική παρουσίαση όλων των ανωτέρω με την βοήθεια πινάκων viii. Διαμόρφωση συμπερασμάτων και διατύπωση απόψεων / προτάσεων 14

15 1.4. Χρησιμότητα της εργασίας και περαιτέρω έρευνα Η παρούσα εργασία, φιλοδοξεί να αποτελέσει ένα εγχειρίδιο κατεύθυνσης και γενικότερα μια πηγή πληροφόρησης για τους μηχανικούς που ασχολούνται με την μελέτη και την κατασκευή των έργων υποδομής, των τριών εξεταζόμενων μεταφορικών συστημάτων και ειδικότερα γι αυτούς που ειδικεύονται σε θέματα υδραυλικής προστασίας και αποστράγγισης. Υπάρχει ωστόσο μεγάλο ενδιαφέρον, για αναζήτηση και εξεύρεση οικονομικών μεγεθών, κριτηρίων και δεικτών, που βοηθούν στην λήψη αποφάσεων για συντήρηση, αναβάθμιση ή / και ανακατασκευή τμημάτων ή ολόκληρων έργων, των προς εξέταση μεταφορικών συστημάτων, όπως επίσης, για την δημιουργία ενός συστήματος αξιολόγησης των συστημάτων αποχέτευσης / αποστράγγισης. Η σύλληψη, η υλοποίηση και η εφαρμογή ενός τέτοιου συστήματος, μπορεί να αποτελέσει αντικείμενο μίας επόμενης εργασίας Δομή της εργασίας Η εργασία δομείται σε έξι (6) κεφάλαια : Το 1 ο Κεφάλαιο (ΕΙΣΑΓΩΓΗ) ορίζει το αντικείμενο και το πεδίο εφαρμογής της εργασίας, τεκμηριώνει την ανάγκη εκπόνησής της και περιγράφει την μεθοδολογική προσέγγιση που ακολουθήθηκε. Το 2 ο Κεφάλαιο (ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ) εξετάζει την αποχέτευση / αποστράγγιση των σιδηροδρομικών γραμμών. Το 3 ο Κεφάλαιο (ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΔΡΟΜΩΝ) εξετάζει την αποχέτευση / αποστράγγιση των οδών. Το 4 ο Κεφάλαιο (ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΔΙΑΔΡΟΜΩΝ ΠΡΟΣΓΕΙΩΣΗΣ / ΑΠΟΓΕΙΩΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ) εξετάζει την αποχέτευση / αποστράγγιση των διαδρόμων προς / απογείωσης των αεροσκαφών. Στο 5 ο Κεφάλαιο (Η ΠΑΡΟΥΣΙΑ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΑ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ) γίνεται η συγκριτική παρουσίαση των τριών υπό εξέταση συστημάτων. Το 6 ο Κεφάλαιο (ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ) διαμορφώνονται τα συμπεράσματα της εργασίας. 15

16 2. ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΣΙΔΗΡΟΔΡΟΜΙΚΩΝ ΓΡΑΜΜΩΝ 2.1. Περιγραφή της σιδηροδρομικής οδού μεταφοράς Ο σιδηρόδρομος ως σύστημα μεταφορών αποτελείται από τρεις (3) συνιστώσες: Τη σιδηροδρομική υποδομή Το τροχαίο υλικό Την εκμετάλλευση Μέχρι πρόσφατα οι σιδηροδρομικοί οργανισμοί είχαν τον έλεγχο και τη διαχείριση και των τριών(3) συνιστωσών του συστήματος. Τα τελευταία χρόνια μετά την απελευθέρωση της αγοράς, δραστηριοποιούνται όλο και περισσότεροι ιδιώτες ή εταιρίες και στις σιδηροδρομικές μεταφορές (μελετητικές-κατασκευαστικές εταιρίες). Με τον όρο σιδηροδρομική υποδομή νοείται η σιδηροδρομική οδός μεταφοράς ή αλλιώς σιδηροδρομική γραμμή και το σύνολο των τεχνικών έργων και εγκαταστάσεων που εξασφαλίζουν την κυκλοφορία των συρμών (Σχήμα 2.1). Σχήμα 2.1 : Σιδηροδρομική οδός μεταφοράς Η σιδηροδρομική γραμμή αποτελείται από μια σειρά στοιχείων και υλικών διαφορετικών ελαστικοτήτων που μεταφέρουν τα στατικά και δυναμικά φορτία της κυκλοφορίας στο έδαφος θεμελίωσης. Περιλαμβάνει διαδοχικά από πάνω προς τα κάτω (Σχήμα 2.1και Εικόνα 2.1) τις σιδηροτροχιές, τους στρωτήρες, το έρμα, το υπόστρωμα του έρματος, τη στρώση διαμόρφωσης και το έδαφος θεμελίωσης ή υπόβαση. Οι σιδηροτροχιές τοποθετούνται επί των στρωτήρων μέσω ελαστικών υποθεμάτων και συνδέονται με αυτούς με τη βοήθεια ειδικών διατάξεων (συνδέσμων). 16

17 Εικόνα 2.1 : Σιδηροδρομική οδός μεταφοράς Συμβατική έδραση Σιδηροτροχιές, στρωτήρες, σύνδεσμοι, ελαστικά υποθέματα, έρμα και υπόβαση έρματος αποτελούν την «επιδομή» της γραμμής, ενώ η υπόβαση και η στρώση διαμόρφωσης αποτελούν την «υποδομή» της γραμμής. Το ανώτερο τμήμα της επιδομής που περιλαμβάνει τις σιδηροτροχιές, τους στρωτήρες τους συνδέσμους και τα υλικά σύνδεσης των σιδηροτροχιών στρωτήρων καλείται «εσχάρα γραμμής». Το κατώτερο τμήμα της επιδομής, που περιλαμβάνει το έρμα και τις υποκείμενες στρώσεις του, καλείται έδραση της γραμμής. Εκτός της έδρασης με έρμα (συμβατική ή εύκαμπτη έδραση), εφαρμόζεται όλο και περισσότερο, η έδραση με πλάκα σκυροδέματος (σταθερή επιδομή ή αλλιώς δύσκαμπτη έδραση). Η δεύτερη αυτή λύση είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στα υπόγεια τμήματα γραμμής καθώς περιορίζει σημαντικά τις ανάγκες συντήρησης (Εικόνα 2.2). 17

18 Εικόνα 2.2 : Σταθερή επιδομή Σήραγγα Τεμπών Η έδραση και η υποδομή της γραμμής, καλούνται μαζί κλίνη της γραμμής. Τέλος υπάρχει και ένα σύστημα έδρασης με ασφαλτικό σκυρόδεμα, που ονομάζεται «ημιεύκαμπτη» έδραση. Υποδομή γραμμής νοείται το στρώμα εδάφους πάνω στο οποίο κατασκευάζεται η επιδομή της γραμμής και στόχο έχει να παρέχει σταθερή θεμελίωση στη γραμμή. Όταν έχουμε γραμμή σε όρυγμα ως υλικό υποδομής χρησιμοποιείται το επί τόπου εδαφικό υλικό. Αντίθετα σε περίπτωση γραμμής σε επίχωμα, ως υλικό υποδομής χρησιμοποιείται εδαφικό υλικό που έχει μεταφερθεί. Σε κάθε περίπτωση το εδαφικό υλικό της υποδομής υφίσταται ειδική κατεργασία (συμπύκνωση, σταθεροποίηση) για να αποκτήσει κατάλληλη μηχανική αντοχή. Η υποδομή περιλαμβάνει συνήθως δύο (2) στρώσεις: Τη στρώση διαμόρφωσης, ως ανώτερη στρώση, που τοποθετείται όταν το εδαφικό υλικό δεν είναι καλής ποιότητας Την υπόβαση, ή πλατφόρμα, ή έδαφος θεμελίωσης, ως κατώτερη στρώση. 18

19 2.2. Η παρουσία του νερού στη σιδηροδρομική γραμμή Τρόποι εισόδου του νερού στη σιδηροδρομική γραμμή Το νερό στη περίπτωση της γραμμής με έρμα, μπορεί να εισχωρήσει στην «οδό μεταφοράς» με τρεις (3) διαφορετικούς τρόπους (Σχήμα 2.2): Κατακόρυφα, από την επιφάνεια του έρματος. Αυτό συμβαίνει όταν βρέχει ή χιονίζει οπότε καταπίπτει επί της γραμμής και μέσω του έρματος εισχωρεί στα υποκείμενα στρώματα, ανεξαρτήτως του τρόπου κατασκευής της γραμμής(σε όρυγμα, σε επίχωμα, ή επί του επιπέδου του φυσικού εδάφους) Εγκάρσια, από τα πρανή του έρματος και του υποστρώματος του έρματος. Τα επιφανειακά νερά ρέουν από τις παρακείμενες πλευρές και καταλήγουν στη γραμμή. Αυτό συμβαίνει όταν η γραμμή είναι κατασκευασμένη σε όρυγμα. Όταν η φυσική στάθμη του νερού είναι, πρίν την εκσκαφή του ορύγματος, υπεράνω του επιπέδου εκσκαφής τότε μέρος του νερού που εισέρχεται εγκάρσια μπορεί να προέρχεται από υπόγεια νερά Από κάτω προς τα πάνω,από την υπόβαση της υποδομής. Πρόκειται για υπόγεια νερά που διηθούνται προς τα πάνω και συνήθως εμφανίζονται όταν η γραμμή έχει κατασκευαστεί σε όρυγμα. Σχήμα 2.2 : Τρεις (3) τρόποι εισόδου νερού στη γραμμή Από τους παραπάνω 3 τρόπους εισόδου του νερού στη γραμμή μόνον ο κατακόρυφος δεν μπορεί να αποφευχθεί. Στις άλλες δύο περιπτώσεις, με τη βοήθεια κατάλληλων συστημάτων αποστράγγισης (ανοικτές τάφροι, σωλήνες αποχέτευσης, σωλήνες στραγγιστηρίων) και σχολαστικότητα στα στάδια μελέτης και κατασκευής από τους εμπλεκόμενους(μελετητικές εταιρίες, εργοληπτικές εταιρίες) είναι εφικτός ο περιορισμός της εισόδου του νερού. 19

20 Παρόλο που μέρος του έρματος μπορεί μερικές φορές να είναι στεγνό, γενικά το έρμα και σχεδόν πάντοτε το υπόστρωμα του έρματος και οι στρώσεις της υποδομής (στρώση διαμόρφωσης, υπόβαση) περιέχουν ένα ποσοστό υγρασίας Προϋποθέσεις εξόδου του νερού από τη γραμμή Το νερό της βροχής που εισέρχεται στο έρμα κατακόρυφα, πρέπει να εξέλθει χωρίς να διαποτίσει, αν είναι δυνατό, την υποδομή. Για να επιτευχθεί αυτό πρέπει να έχει εγκάρσια ροή προς τα έξω, μέσω του έρματος και σε κάποιο βαθμό μέσω του υποστρώματος του έρματος. Πιο αναλυτικά το 80% του εισερχόμενου νερού της βροχής πρέπει να εξέρχεται στο επίπεδο έρματος-υποστρώματος έρματος και το υπόλοιπο 20% να απομακρύνεται στο επίπεδο υποστρώματος έρματος-υποδομής. Για να επιτευχθεί αυτό πρέπει να πληρούνται οι παρακάτω προϋποθέσεις: Μειωμένη υδατοπερατότητα των στρώσεων όσο προχωρούμε από το έρμα προς την υπόβαση Διατήρηση της καθαρότητας του έρματος(ως προς τα στοιχεία που το αποτελούν και τις διαστάσεις των σκύρων) Κατάλληλη εγκάρσια διαμόρφωση της άνω επιφάνειας του υποστρώματος του έρματος και της υποδομής με κλίση 3-5% (Σχήμα 2.3) Εξασφάλιση οδού εξόδου του νερού από την υποδομή. Σχήμα 2.3 : Διαμόρφωση της εγκάρσιας διατομής της κάτω στρώσης του έρματος, του υποστρώματος του έρματος και της υποδομής για την απομάκρυνση των νερών Το νερό κατά την έξοδό του από το σύστημα έδραση υποδομή δεν πρέπει να παγιδευτεί σε καμία περίπτωση διότι η παρουσία πλεονάζουσας ποσότητας στη γραμμή (κατάσταση 20

21 κορεσμού) μπορεί να οδηγήσει σε αστοχίες που θέτουν σε κίνδυνο την κυκλοφορία και επιβαρύνουν σημαντικά το κόστος και τις ανάγκες συντήρησης της γραμμής. Ένα κατάλληλο έρμα και υπόστρωμα έρματος μπορούν να αποδειχτούν ανεπαρκή αν περιορίζονται πλευρικά και από κάτω από εδάφη μειωμένης υδατοπερατότητας (γραμμή κατασκευασμένη σε όρυγμα). Το ίδιο αποτέλεσμα προκύπτει αν δεν είναι καθαρό το αντέρεισμα(shoulder) του έρματος ή αν έχουν δημιουργηθεί στην υποδομή θύλακες(ballast pockets). Όσον αφορά τα νερά που διηθούνται από κάτω προς τα πάνω, και μπορούν να εισχωρήσουν μέσω της υπόβασης στα στρώματα : α) του υποστρώματος του έρματος β) του έρματος, αυτά συλλέγονται με εγκάρσια στραγγιστήρια Οι επιπτώσεις στη σιδηροδρομική κυκλοφορία Η παρουσία του νερού στην επιφάνεια κύλισης των σιδηροτροχιών, σε όποια κατάσταση και αν αυτό βρίσκεται (νερό - χιόνι πάγος), δεν επηρεάζει καθοριστικά την ποιότητα της κύλισης των τροχών (Εικόνα 2.3). Συγκεκριμένα, η μόνη δυσμενής επίδραση είναι ότι, μειώνεται ο συντελεστής πρόσφυσης τροχού σιδηροτροχιάς, με αποτέλεσμα την αύξηση του μήκους πέδησης των συρμών. Αξίζει επί πλέον να αναφερθεί ότι, σε περίπτωση βρεγμένης σιδηροτροχιάς, ο κίνδυνος εκτροχιασμού με υπερπήδηση της σιδηροτροχιάς, είναι μικρότερος από την περίπτωση που η σιδηροτροχιά είναι στεγνή. Αντίθετα η παρουσία του νερού στο σύστημα έδραση υποδομή, έχει κυρίως μεσοπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα, πολύ δυσμενείς επιπτώσεις στη σιδηροδρομική γραμμή και εν γένει στη σιδηροδρομική κυκλοφορία. Η παρουσία πλεονάζουσας ποσότητας νερού στη γραμμή, ειδικά στην περίπτωση που δημιουργείται κατάσταση κορεσμού, μπορεί να οδηγήσει σε αστοχίες που θέτουν σε κίνδυνο την κυκλοφορία και γενικότερα επιβαρύνουν σημαντικά το κόστος και τις ανάγκες συντήρησης της γραμμής. Μία τέτοια μακροπρόθεσμη συνέπεια είναι η εμφάνιση καθιζήσεων, που επηρεάζουν με καθοριστικό τρόπο τη γεωμετρία της επιδομής και συνεπώς τα σφάλματα της γραμμής. Η εμφάνιση και εξέλιξη τέτοιων φαινομένων, λόγω της μικρής ανοχής σε σφάλματα της σιδηροδρομικής γραμμής και ιδιαίτερα της επιδομής, δημιουργούν συνθήκες που μπορεί να οδηγήσουν σε εκτροχιασμό των συρμών. Τα προβλήματα αυτά αντιμετωπίζονται, σε πρώτη φάση, με την επιβολή βραδυπορειών, που οδηγούν αναπόφευκτα σε καθυστερήσεις των δρομολογίων και σε δεύτερη φάση με 21

22 εκτεταμένες εργασίες συντήρησης, που περιλαμβάνουν από υψομετρική τακτοποίηση της γραμμής, έως και γενική ανακατασκευή της υποδομής. Η παρουσία νερού μπορεί επίσης να οδηγήσει, όπως αναλύεται παρακάτω, σε άλλες αστοχίες όπως, λάσπωμα του έρματος, δημιουργία θυλάκων στην υποδομή, μείωση της μηχανικής αντοχής της υποδομής, ή / και ολική θραύση της υποδομής. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις δημιουργούνται συνθήκες που θέτουν σε κίνδυνο την κυκλοφορία της σιδηροδρομικής γραμμής (μείωση μηχανικής αντοχής των επί μέρους στοιχείων της, σφάλματα γραμμής, μείωση εγκάρσιας αντίστασης κ.λ.π.). Ειδικά σε περίπτωση ολικής θραύσης της υποδομής οι επιπτώσεις μπορεί να είναι ολέθριες. Εικόνα 2.3 : Κυκλοφορία συρμού σε περιβάλλον χιονιού 2.3. Συστήματα αποστράγγισης σιδηροδρομικής γραμμής Ορισμός Ως συστήματα αποστράγγισης σιδηροδρομικής γραμμής θεωρούμε, όλα εκείνα τα τεχνικά έργα και τα υλικά, που σε συνδυασμό με τις προϋποθέσεις της εξόδου του νερού από τη γραμμή, συμβάλλουν στην απομάκρυνση του νερού από το σύστημα έδραση-υποδομή Βασικές αρχές σχεδιασμού και κατασκευής συστημάτων αποστράγγισης σιδηροδρομικής γραμμής Η κατασκευή ενός συστήματος αποστράγγισης γραμμής απαιτεί, τον έλεγχο και την αφαίρεση της βλάστησης παραπλεύρως της γραμμής, την απομάκρυνση "εμποδίων" όπως 22

23 παλιοί σύνδεσμοι, παλιές σιδηροτροχιές και ακατάλληλα σκύρα, τον λεπτομερή καθορισμό των σημείων εκτόνωσης του συστήματος, την εκμετάλλευση των τυχόν κοντινών φυσικών αποδεκτών, τον καθορισμό των γεωμετρικών χαρακτηριστικών και του τύπου του συστήματος, όπως επίσης και τη χρησιμοποίηση εξειδικευμένου προσωπικού. Η παρουσία του νερού -όπως αναφέρθηκε παραπάνω- μπορεί να οφείλεται: α) σε επιφανειακή διείσδυση (νερό βροχής, νερό από παρακείμενα πρανή), β) σε τριχοειδή ανύψωση και γ) σε υψηλή στάθμη του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα Για να είναι αποτελεσματικά τα συστήματα αποστράγγισης πρέπει να εξεταστούν οι υπάρχουσες υδρολογικές, κλιματολογικές και γεωλογικές συνθήκες. Έρευνες και μελέτες, πριν το σχεδιασμό των αποστραγγιστικών συστημάτων, θα πρέπει να δώσουν πληροφορίες σχετικά με το έδαφος (φύση, ιδιότητες, στρώσεις, υδατοπερατότητα, κ.α.), την ύπαρξη ή όχι υπόγειων νερών και τις κλιματολογικές συνθήκες. Όσον αφορά στη στάθμη των υπόγειων νερών, αυτή επηρεάζει τις απαιτήσεις υποβιβασμού του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα, τα έργα και τα υλικά της αποστράγγισης που απαιτούνται, για τον έλεγχο της τριχοειδούς ανύψωσης και τις διατάξεις διεξόδου του νερού που εισέρχεται επιφανειακά στο σύστημα έδραση-υποδομή. Αξιολογώντας τις συνθήκες των υπόγειων 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. Σε κάθε περίπτωση, ο σωστός σχεδιασμός, η κατασκευή, αλλά και η επιθεώρηση και συντήρηση των συστημάτων αποστράγγισης, επιδρά θετικά στη διάρκεια ζωής του σιδηρόδρομου και ταυτόχρονα συμβάλλει στη μείωση του γενικού λειτουργικού κόστους της γραμμής Τεχνικά έργα αποστράγγισης Τα τεχνικά έργα αποστράγγισης διακρίνονται σε τέσσερις (4) μεγάλες κατηγορίες : Στις ανοιχτές τάφρους Στις υπόγειες αποστραγγιστικές τάφρους Στους πλευρικούς, ως προς την γραμμή, αποστραγγιστικούς αγωγούς Στους κάθετους, ως προς την γραμμή, αποστραγγιστικούς αγωγούς 23

24 Οι ανοικτές τάφροι αποστράγγισης Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι ανοικτές τάφροι (χωρίς επένδυση ή με επένδυση σκυροδέματος). Κατασκευάζονται παράπλευρα της όδευσης και ακολουθούν την κατά μήκος διεύθυνση της σιδηροδρομικής γραμμής. Συλλέγουν το νερό από την επιφάνεια της υπόβασης του έρματος και το μεταφέρουν σε μεγάλες αποστάσεις. Στο πλαίσιο αυτό, διαμορφώνονται με έντονη κατά μήκος κλίση έτσι ώστε να αποφευχθεί η συσσώρευση φερτών υλικών, χωρίς όμως να προκαλέσουν διάβρωση της τάφρου (Σχήμα 2.4). Σχήμα 2.4 : Ανοιχτές τάφροι 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. Οι ανοικτές τάφροι είναι κατάλληλες για την απομάκρυνση των νερών της βροχής και των νερών που προέρχονται εγκάρσια, από τα πρανή του έρματος και του υποστρώματος του έρματος. Αντίθετα δεν θεωρούνται αποτελεσματικές για την απομάκρυνση του νερού από την υποδομή. Αυτό συμβαίνει είτε γιατί δεν έχουν αρκετό βάθος, είτε γιατί δε διαθέτουν ικανοποιητική κλίση. Η διαμόρφωση και ο καθαρισμός της ανοικτής τάφρου πραγματοποιείται με ειδικά μηχανήματα. Ο καθαρισμός περιλαμβάνει την απομάκρυνση πετρών μεγάλων διαστάσεων, 24

25 κομματιών από ξύλο ή σίδερο και οποιουδήποτε άλλου υλικού που παρεμποδίζει τη σωστή λειτουργία της ανοιχτής τάφρου Οι υπόγειες αποστραγγιστικές τάφροι Οι αποστραγγιστικές τάφροι σε αντίθεση με τις ανοικτές τάφρους που είναι επιφανειακέςείναι υπόγειες και συνεπώς επηρεάζονται ελάχιστα από την τοπογραφία της γραμμής. Μπορούν να τοποθετηθούν κάτω από κατασκευές όπως είναι οι σταθμοί, οι ισόπεδες διαβάσεις και κάτω από το σύστημα έδραση-υποδομή ως σύστημα παράπλευρων (side drain) και κάθετων τάφρων (cross drain) με την χρήση ή όχι διάτρητων αγωγών (Σχήμα 2.5 ) Σχήμα 2.5 : Σύστημα ταυτόχρονα παράλληλων και κάθετων τάφρων Βασικό στοιχείο καλής λειτουργίας των τάφρων αποστράγγισης είναι η εκλογή του υλικού πλήρωσης, του φίλτρου. Το υλικό αυτό -κοκκώδες- πρέπει 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 2.6) : d 15 (υλικού φίλτρου) 5d 85 (φυσικού εδάφους) : για λόγους αποφυγής παράσυρσης και εισόδου στο φίλτρο - φραγμός φίλτρου. d 50 (υλικού φίλτρου) 25d 50 (φυσικού εδάφους) : για λόγους αποφυγής παράσυρσης και εισόδου στο φίλτρο - φραγμός φίλτρου. 25

26 D 85 (υλικού φίλτρου) 5d 85 (φυσικού εδάφους) : για λόγους διαπερατότητας. όπου d l5, d 50 και d 85 το διαμέτρημα των κόσκινων από τα οποία διέρχεται υλικό σε ποσοστό αντίστοιχα 15%, 50% και 85%. Σχήμα 2.6 : Ο ρόλος του υλικού φίλτρου στην συγκράτηση των λεπτόκοκκων υλικών που μεταφέρει η ροή του υπόγειου νερού 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 d 85 (του προστατευόμενου εδάφους) Εναλλακτική κατασκευή της αποστραγγιστικής τάφρου είναι η χρησιμοποίηση φίλτρου δύο ζωνών που παρέχει καλύτερη ικανότητα ροής (παροχή απορροής), αλλά είναι δύσκολο να κατασκευαστεί. Σχήμα 2.7 : Παραδείγματα αποστραγγιστικών τάφρων Μια ειδική κατηγορία υπόγειας αποστραγγιστικής τάφρου είναι η αποστραγγιστική τάφρος με σωλήνα αποστράγγισης, ή αλλιώς διαμήκεις αποστραγγιστικοί συλλεκτήρες (Σχήμα 2.7 & 2.8). Στη διατομή της συγκεκριμένης τάφρου διακρίνουμε το υλικό φίλτρου και το 26

27 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 μέσα στα φίλτρα, για να εμποδίζεται η εισχώρηση εδαφικών κόκκων στο σωλήνα πρέπει να ισχύουν τα παρακάτω κριτήρια: d 85 (υλικού φίλτρου) 1,2-2,0 διάμετρος οπής : για κυκλικές οπές d 85 (υλικού φίλτρου) 1,0 διάμετρος οπής : για επιμήκεις οπές Εναλλακτικά ο σωλήνας μπορεί να καλυφθεί με γεωϋφασμα έτσι ώστε να αποφευχθεί η είσοδος εδαφικού υλικού στο σωλήνα. Σχήμα 2.8 : Παραδείγματα αποστραγγιστικών τάφρων με διάτρητο σωλήνα Οι κλειστοί πλευρικοί και κάθετοι ως προς την γραμμή, αγωγοί Οι πλευρικοί αγωγοί τοποθετούνται στη μία ή και στις δύο πλευρές της γραμμής, παράλληλα προς τη σιδηροδρομική γραμμή μέχρι να φτάσουν σε μια εκβολή. Αυτοί οι αγωγοί είναι πιθανόν οι πιο συνήθεις από όλα τα έργα αποστράγγισης στο σιδηρόδρομο και μπορούν να σχεδιαστούν έτσι ώστε να παρεμποδίζουν και να απομακρύνουν τα επιφανειακά νερά, τη διήθηση νερού από το έρμα, το υπόστρωμα του έρματος και την υποδομή. Οι κάθετοι αγωγοί παρέχουν μια ενδιάμεση έξοδο για το σύστημα των πλευρικών αγωγών έτσι ώστε να περιορίσουν το μήκος των πλευρικών αγωγών ή να ικανοποιήσουν περιορισμούς κλίσεων. Αυτοί οι αγωγοί είναι κάθετοι στους πλευρικούς και παρέχουν συντομότερη διαδρομή προς μια φυσική λεκάνη απορροής. 27

28 Η αποστράγγιση των επιχωμάτων Στη περίπτωση των σιδηροδρομικών επιχωμάτων, σε αντίθεση με τα οδικά έργα, δεν κατασκευάζεται επιφανειακό σύστημα αποχέτευσης των ομβρίων υδάτων, αλλά το ρόλο αυτό τον έχει το πρανές του επιχώματος. Από το φρύδι του πρανούς με ελεύθερη ροή εκτονώνονται τα εισερχόμενα στην επιφάνεια του επιχώματος, όμβρια ύδατα. Προϋπόθεση γι αυτό είναι η μικρή απόσταση του φρυδιού του επιχώματος από τον πόδα του έρματος και επίσης θα πρέπει, το πρανές του επιχώματος έχει κατάλληλη κλίση έτσι ώστε να απομακρύνει με ασφάλεια την ποσότητα του νερού. Έτσι με αυτόν τον τρόπο, ικανοποιείται η απαίτηση για εξασφάλιση της «οδού» εξόδου του νερού από την υποδομή. Ωστόσο απαιτείται η προστασία του ώμου του επιχώματος, απέναντι στη διάβρωση. Είναι φανερό ότι, κατά τις μελέτες των χαράξεων των σιδηροδρομικών έργων, επιλέγεται η έδραση της επιδομής επί επιχωμάτων, λόγω του πλεονεκτήματος που δίνουν αυτά για την αποστράγγιση του σώματος της επιδομής, δίχως επιπλέον κατασκευές. Η απορροή της ποσότητας του αποστραγγιζόμενου νερού από τα σιδηροδρομικά επιχώματα, προς τους τελικούς αποδέκτες, επιτυγχάνεται με δίκτυα ανοικτών τάφρων ποδός. Οι αποστραγγιστικές τάφροι είναι απαραίτητες και στην περίπτωση μικτής διατομής, δηλαδή ανάμεσα στην επιδομή και στα παρακείμενα πρανή, έτσι ώστε να παρεμποδίσουν και τελικά να εκτρέψουν την επιφανειακή ροή ύδατος προς την περιοχή της γραμμής. Σε αυτήν την περίπτωση, λαμβάνεται μέριμνα για την ευστάθεια του πρανούς, για να αποφευχθεί η μεταφορά φερτών υλικών επί της γραμμής, κάτι το οποίο επιδρά δυσμενώς στη διάρκεια ζωής της γραμμής. Επικουρικά για αυτόν το λόγο αυτό, κατασκευάζονται και τάφροι στο φρύδι των ορυγμάτων, όταν οι κλίσεις της παρακείμενης περιοχής οδηγούν τα όμβρια προς την περιοχή της γραμμής Η αποστράγγιση των διηθούμενων υπόγειων νερών Οι πλευρικοί διάτρητοι υπόγειοι αγωγοί, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη συλλογή υπόγειων νερών (υποβιβασμός της στάθμης του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα) που διηθούμενα εξέρχονται και εκρέουν από κάποιο σημείο της παρακείμενης πλαγιάς ή πρανούς ή λόγω των τριχοειδών φαινομένων, διηθούνται προς τα πάνω και μπορεί να εισχωρήσουν σε υπερκείμενα στρώματα (Σχήμα 2.9). Όπως έχει ήδη αναφερθεί ο τρόπος αυτός εισόδου αφορά κυρίως τη γραμμή σε όρυγμα μπορεί να παρατηρηθεί όμως και σε γραμμή κατασκευασμένη σε επίχωμα 28

29 Σχήμα 2.9 : Υποβιβασμός της στάθμης του υπογείου ορίζοντα με πλευρικούς αγωγούς Οι συγκεκριμένοι αγωγοί πρέπει να βρίσκονται σε βάθος 1-2 μέτρα για να υποβιβάσουν επαρκώς τη στάθμη του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα. Το βάθος αυτό εξαρτάται από τη υδατοπερατότητα του εδάφους. Μπορούν επίσης να εγκατασταθούν υπόγειες αποστραγγιστικές τάφροι ή άλλοι εσωτερικοί αγωγοί στις παρακείμενες πλαγιές για να βοηθήσουν στον υποβιβασμό της στάθμης του υπόγειου ορίζοντα. Οι εσωτερικοί αγωγοί μπορούν ταυτόχρονα να χρησιμοποιηθούν -εφόσον κάτι τέτοιο απαιτείται και για τη σταθερότητα των παρακείμενων πλευρών. Οι κάθετοι στη σιδηροδρομική γραμμή αγωγοί, (Σχήμα 2.5) (cross drains) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συμπληρωματικοί στους πλευρικούς αγωγούς. Τοποθετούνται αρκετές φορές κάτω από την επιδομή ή μέσα στην υποδομή, σε περιοχές όπου οι πλευρικοί αγωγοί δεν είναι ικανοί να αποστραγγίσουν και αποχετεύσουν, την μεγάλη ποσότητα των υπόγειων νερών που υπάρχουν. Ωστόσο, η χρήση του συστήματος των συγκεκριμένων αγωγών, δεν συνιστάται γενικά για την αντιμετώπιση των υπόγειων νερών. Σε εδάφη μεγάλης υδατοπερατότητας οι συγκεκριμένοι αγωγοί σπάνια απαιτούνται. Αντίθετα, για να είναι αποτελεσματική η δράση των συγκεκριμένων αγωγών, σε εδάφη πολύ μικρής υδατοπερατότητας, πρέπει αυτοί να τοποθετηθούν σε πολύ μικρές αποστάσεις, κάτι το οποίο είναι αντιοικονομικό. Καλύτερη λύση θεωρείται η ανύψωση της ερυθράς της γραμμής και η τοποθέτησή της σε μια στρώση κοκκώδους εδαφικού υλικού ή ακόμη και η εκσκαφή μέρους της υπόβασης ή/και του εδάφους θεμελίωσης και η αντικατάστασή του με κοκκώδες υδατοπερατό υλικό. Με τον παραπάνω τρόπο, μπορεί να διευθετηθεί η ροή των υπόγειων νερών, μόνο με την παροχετευτική ικανότητα των πλευρικών αγωγών. Σε περιοχές όμως, όπου υπάρχουν περιορισμοί για το επίπεδο της ερυθράς της σιδηροδρομικής γραμμής και η υδροφορία του εδάφους είναι μεγάλη, η επιλογή της λύσης του συνδυασμένου συστήματος με παράλληλες και κάθετες τάφρους, με ή χωρίς αγωγούς, κρίνεται αναπόφευκτη. 29

30 Υλικά αποστράγγισης Γεωυφάσματα 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 2.10). Επίσης επιτρέπει και τη ροή του νερού κατά μήκος της επίπεδης επιφάνειάς του (μεταβιβασιμότητα') (Σχήμα 2.11). Σχήμα 2.10 : Διατήρηση των μορίων του εδαφικού υλικού κατά τη ροή του νερού από την μία στρώση στην άλλη Σχήμα 2.11 : Ροή του νερού κατά μήκος της επιφάνειας του γεωυφάσματος Δύο βασικές λειτουργίες του γεωϋφάσματος που βοηθούν στην αποστράγγιση του νερού από το σύστημα έδραση-υποδομή είναι οι εξής (Σχήμα 2.12) : o 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 δεν είναι αρκετά υδατοπερατή, τότε κρίνεται απαραίτητη η πλευρική ροή του νερού. 30

31 o Εμποδίζει την ανάμειξη του εδαφικού υλικού της υπόβασης και του υλικού των υπόλοιπων στρώσεων. Πρέπει να δίδεται μεγάλη προσοχή στην τοποθέτηση-εφαρμογή του γεωυφάσματος έτσι ώστε να αποφευχθούν" τραυματισμοί" που θα είναι σε βάρος της σωστής λειτουργίας του. Τοποθετούνται αρκετά εύκολα και επομένως η χρήσή τους μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλό αρχικό κόστος. Σχήμα 2.12 : Ροή νερού και οι λειτουργίες του γεωϋφάσματος Γεωμεμβράνες Οι γεωμεμβράνες είναι ελαστικά πλαστικά φύλλα και για τη χρησιμοποίησή τους κάτω από τη σιδηροδρομική γραμμή απαιτούνται πάχη από 0,15 mm μέχρι τουλάχιστον 3,00 mm. Βασικές λειτουργίες της γεωμεμβράνης που βοηθούν στην αποστράγγιση του νερού από το σύστημα έδραση-υποδομή είναι οι εξής (Σχήμα 2.13): - Στην περίπτωση κατασκευής της σιδηροδρομικής γραμμής σε όρυγμα, όπου παρουσιάζεται πολύ υψηλή στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα και το έρμα και το υπόστρωμα του έρματος εκτείνονται κάτω από τη στάθμη του νερού, εμποδίζει τη διείσδυση του νερού προς την υπόβαση. Η γεωμεμβράνη τοποθετείται στην επιφάνεια της υπόβασης, μεταξύ δύο στρώσεων άμμου πάχους 50 mm-100 mm, έτσι ώστε να αποφευχθεί ο τραυματισμός της από τα μόρια του έρματος. Για την αποστράγγιση του νερού που φτάνει στην επιφάνεια της γεωμεμβράνης από την επιδομή, απαιτείται κατάλληλη διάταξη με τη χρήση κατάλληλου συστήματος αποστράγγισης, που συνήθως αποτελείται από διάτρητο σωλήνα στραγγιστηρίου, ο οποίος περιβάλλεται από κοκκώδες υλικό φίλτρου, εντός υπόγειας τάφρου. 31

32 - Επίσης εμποδίζει την τριχοειδή ανύψωση του υπόγειου νερού. Σε αυτήν την περίπτωση η γεωμεμβράνη, πρέπει να τοποθετηθεί σε βάθος τέτοιο ώστε, να βρίσκεται πάνω από τη στάθμη του υπόγειου ορίζοντα. Αυτή η εφαρμογή είναι πρακτική μόνον, όταν ένα επίχωμα - που είναι ευαίσθητο στον παγετό - είναι κατασκευασμένο πάνω από μία περιοχή υπόγειου νερού, που βρίσκεται σε μικρό βάθος. Σε κάθε περίπτωση απαιτείται προστασία της γεωμεμβράνης. Σχήμα 2.13 : Τοποθέτηση γεωμεμβράνης σε διατομή σιδηροδρομικής γραμμής σε όρυγμα 32

33 2.4. Αστοχίες οφειλόμενες στην παρουσία νερού και αντιμετώπιση Λάσπωμα του έρματος Tο «λάσπωμα του έρματος» και οι επιβλαβείς συνέπειες για τη γραμμή που αυτό συνεπάγεται μπορεί να προέλθει: a) από φθορά της άνω στρώσης της υποδομής (pumping effect) b) από θρυμματισμό των σκύρων Η φθορά τοπικά της άνω επιφάνειας της υποδομής από τις υπερκείμενες στρώσεις της έδρασης παρουσία του νερού μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία λάσπης στην διαχωριστική επιφάνεια έρματος/υποδομής. Τα φορτία κυκλοφορίας μπορούν να προκαλέσουν την άντληση (ανύψωση) αυτής της λάσπης και την εισχώρησή της στο έρμα. Το φαινόμενο αυτό παρουσιάζεται όταν το έρμα επικάθεται απ ευθείας σε σκληρά λεπτόκοκκα υλικά (άργιλος) ή μαλακά πετρώματα της υποδομής(κιμωλία). Αν η λάσπη ανέλθει μέχρι τη διαχωριστική επιφάνεια στρωτήρων/έρματος τότε οι επαναλαμβανόμενες βυθίσεις των στρωτήρων εντός του λασπώδους έρματος (λόγω των φορτίων κυκλοφορίας), μπορούν να προκαλέσουν, στο ύψος των στρωτήρων, την έξοδο της λάσπης στην ελεύθερη επιφάνεια του έρματος (pumping effect) (Εικόνα 2.4). Εικόνα 2.4 : Λάσπωμα του έρματος εξαιτίας άντλησης λάσπης από διεπιφάνεια έρματος /υποδομήςpumping effect Η κατάσταση αυτή είναι γνωστή σαν «αναπηδώντες στρωτήρες / στρωτήρες που χορεύουν»(pumping or dancing sleeper track) και μπορεί να οδηγήσει σε: μείωση,έως απώλεια της εγκάρσιας αντίστασης της γραμμής δημιουργία οριζοντιογραφικών και υψομετρικών σφαλμάτων γραμμής 33

34 απόφραξη του συστήματος εγκάρσιας (πλευρικής) αποστράγγισης της γραμμής κατακερματισμό του έρματος και φθορά των στρωτήρων. Η αστοχία αυτή αντιμετωπίζεται αν μεταξύ έρματος-υποδομής παρεμβληθεί μια προστατευτική στρώση από αμμοχάλικο(υπόστρωμα έρματος) και αν παράλληλα εξασφαλίζεται(αν είναι εφικτό) η διατήρηση της υπόγειας στάθμης του νερού κάτω από την διαχωριστική επιφάνεια έρματος /υποδομής. Σε περίπτωση που τα σκύρα του έρματος δεν έχουν την απαιτούμενη σκληρότητα ενδέχεται υπό την επίδραση των φορτίων κυκλοφορίας να υποστούν θρυμματισμό. Η λεπτή σκόνη που δημιουργείται σε συνδυασμό με το νερό της βροχής μετατρέπεται σε λάσπη.αυτή η λάσπη διαβρώνει τους στρωτήρες και το έρμα δημιουργώντας κενά κάτω από τους στρωτήρες. Έτσι υπό την επίδραση των φορτίων κυκλοφορίας η λάσπη εξέρχεται στην ελεύθερη επιφάνεια του έρματος συμπαρασύροντας και σκύρα γύρω από τους στρωτήρες (jetting action) (Εικόνα 2.5). Εικόνα 2.5 : Λάσπωμα του έρματος εξαιτίας θρυμματισμού σκύρων (jetting action) Δημιουργία θυλάκων στην υποδομή Τα ακατάλληλα υλικά της υπόβασης (άργιλος, ιλύς κλπ) και το μικρό πάχος του έρματος που αδυνατεί να κατανείμει τα φορτία της κυκλοφορίας, βοηθούν στην εισχώρηση των σκύρων του έρματος εντός της υποδομής και το σχηματισμό των λεγόμενων θυλάκων(ballast pockets) (Σχήμα 2.14). Η παρουσία θυλάκων στην υποδομή μειώνει την αντοχή της. 34

35 Το μίγμα που δημιουργείται, παρουσιάζει αυξημένη υδατοπερατότητα, ενώ η ημικυκλική του μορφή παγιδεύει τα νερά της βροχής. Παράλληλα παρατηρείται διόγκωση των πρανών και σε προχωρημένα στάδια, αποκοπή τους. Οι θύλακες είναι μεγαλύτεροι κάτω από τους στρωτήρες και παρουσιάζουν αυξομειώσεις ως προς τον όγκο τους ανάλογα με το αξονικό φορτίο, την ταχύτητα διέλευσης των συρμών και την πυκνότητα της κυκλοφορίας (δρομολογίων). Ο τρόπος με τον οποίο αναγνωρίζεται οπτικά αυτό το φαινόμενο είναι μέσω της μείωσης του έρματος και στη συνέχεια μέσω της διόγκωσης των πρανών που παρατηρείται. Για να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα των θυλάκων εφαρμόζονται γενικά δύο (2) τρόποι, ανάλογα με τη σοβαρότητα της κατάστασης: 1) Σε λιγότερο προχωρημένο στάδιο με την μορφοποίηση της άνω επιφάνειας της υποδομής, μέσω της διαμόρφωσης εγκάρσιων κλίσεων, και αντικατάστασης του έρματος και του υποστρώματος του έρματος, 2) Σε πιο προχωρημένο στάδιο με την μετακίνηση της επιδομής της γραμμής και ανακατασκευή της υποδομής. Σχήμα 2.14 : Δημιουργία θυλάκων στην υποδομή Ελάττωση μηχανικής αντοχής υποδομής Η παρουσία του νερού στην υποδομή, προκαλεί αύξηση της πίεσης των πόρων (υπό την επίδραση των φορτίων κυκλοφορίας). Αυτό με τη σειρά του, προκαλεί αύξηση της 35

36 συγκέντρωσης των τάσεων και των πλαστικών παραμορφώσεων, μείωση της ακαμψίας και κατά συνέπεια μείωση της μηχανικής αντοχής της υποδομής Επιπτώσεις λόγω παγετού Όταν το έδαφος βρίσκεται σε κατάσταση παγετού, τότε το νερό των πόρων μετατρέπεται σε πάγο, με αποτέλεσμα να αυξηθεί το μέτρο ελαστικότητας της γραμμής. Όταν το έδαφος δεν είναι κορεσμένο, η διόγκωση του νερού λόγω της πήξης, προκαλεί συμπίεση των κενών με αποτέλεσμα, η μεταβολή του όγκου του εδάφους να είναι μικρή. Αν μάλιστα, η διαδικασία της πήξης δε συνοδεύεται από μετακίνηση νερού, τότε μετά την αποπάγωση του εδάφους, η περιεκτικότητα σε νερό και οι ιδιότητές του, δεν μεταβάλλονται σε σχέση με την αρχική κατάσταση. Ωστόσο, όταν το νερό των κόκκων παγώνει, παρατηρείται γύρω από τα λεπτόκοκκα στοιχεία του εδάφους, μια ελάττωση του νερού επιρρόφησης που συγκρατείται μεταξύ των κόκκων. Αν ο ρυθμός πήξης και ο ρυθμός μετακίνησης του νερού, είναι σε κάποια σχετική αναλογία, τότε οι κρύσταλλοι του πάγου μετατρέπονται σε «φακούς» πάγου, που πιέζουν τα εδαφικά στοιχεία και προκαλούν μια περαιτέρω διόγκωση του εδάφους, από αυτήν που προκαλείται από την πήξη του νερού. Η διαδικασία αυτή που ονομάζεται «διόγκωση κατά την πήξη» (frost heave), έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση του όγκου του εδάφους τοπικά, που με τη σειρά της μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές διαφορικές καθιζήσεις της γραμμής. Όταν λειώνει ο πάγος, παραμένει μια ποσότητα πλεονάζοντος νερού, που μειώνει την αντοχή του εδάφους. Κατά την διάρκεια αυτής της διαδικασίας αποπάγωσης (thaw softening), λαμβάνουν χώρα σημαντικές πλαστικές παραμορφώσεις που μπορεί να οδηγήσουν σε γρήγορη απώλεια της γεωμετρίας της γραμμής. Τρεις (3) είναι οι προϋποθέσεις που πρέπει να λαμβάνουν χώρα ταυτόχρονα, για να εμφανιστούν τα παραπάνω προβλήματα: Θερμοκρασία παγετού στο έδαφος Παρουσία νερού Έδαφος ευαίσθητο στον παγετό Η αποφυγή ανάπτυξης θερμοκρασίας παγετού στο έδαφος εξασφαλίζεται, με την προστασία του ευαίσθητου στον παγετό εδάφους, από ένα υπερκείμενο στρώμα ικανού πάχους λιγότερο ευαίσθητου. 36

37 Από την μέχρι σήμερα εμπειρία που έχει αποκτηθεί στις ιδιότητες των εδαφών, ευαίσθητα εδάφη σε παγετό είναι αυτά που περιέχουν σε υψηλό ποσοστό ιλύ, λιγότερο ευαίσθητα αυτά που περιέχουν άργιλο, ενώ συμπεριφέρονται καλά τα αμμώδη και χαλικώδη εδάφη χωρίς λεπτόκοκκα στοιχεία. Τέλος όσον αφορά την παρουσία του νερού, η απορροή του πλεονάζοντος νερού στα εδάφη αντιμετωπίζεται με ένα καλό σύστημα αποστράγγισης Καθίζηση της υποδομής Η καθίζηση της υποδομής μπορεί να προκληθεί από διάφορες αιτίες. Ιδιαίτερα όμως, αυτές που οφείλονται στην ύπαρξη του νερού στην υποδομή, είναι : Η στερεοποίηση λόγω του ιδίου βάρους του εδάφους ή λόγω ταπείνωσης της στάθμης των υπογείων υδάτων. Η συρρίκνωση/διόγκωση λόγω μεταβολής της περιεκτικότητας σε νερό Η καθίζηση είναι συνήθως διαφορετική κατά μήκος και εγκάρσια της γραμμής και μπορεί να οδηγήσει σε αλλοίωση της γεωμετρίας της γραμμής.[1] Ολική Σταδιακή θραύση και τοπική αστοχία της υποδομής Τρεις είναι οι κατηγορίες αστοχίας υποδομής, που σχετίζονται με τα φορτία κυκλοφορίας της γραμμής. Ανάλογα με τους μηχανισμούς αστοχίας, διακρίνονται σε : 1. Ολική αστοχία θραύση υποδομής(massive shear failure) 2. Προοδευτική αστοχία -θραύση υποδομής(progressive shear failure)γνωστή και ως γενική αστοχία υποδομής 3. Φθορά-αστοχία υποδομής τοπικά (attrition) Επιπλέον η ολική θραύση, μπορεί να συμβεί ανεξάρτητα από τα φορτία κυκλοφορίας, λόγω απώλειας της μηχανικής αντοχής της υποδομής, όταν η περιεκτικότητά της σε νερό είναι ιδιαίτερα αυξημένη. Αυτό μπορεί να συμβεί για παράδειγμα, σε περιόδους έντονων βροχοπτώσεων και πλημμυρών. Στην πρώτη κατηγορία θραύσης οι δυνάμεις που συμβάλλουν σ αυτό είναι το βάρος από τα φορτία κυκλοφορίας, τα μόνιμα φορτία από όλη την επιδομή της γραμμής και το «μη 37

38 εξισορροπημένο» τμήμα της υποδομής, ενώ εμποδίζονται από την αντίσταση σε διάτμηση που παρουσιάζουν οι στρώσεις της υποδομής (Σχήμα 2.15). Επειδή το μεγαλύτερο μέρος της ζώνης αστοχίας βρίσκεται στην περιοχή της υποδομής, η μηχανική αντοχή της υποδομής,παίζει το βασικότερο παράγοντα ασφαλείας απέναντι στη μαζική αστοχία της. Σχήμα 2.15 :Ολική αστοχία -θραύση υποδομής Η προοδευτική αστοχία της υποδομής, εξαιτίας της επαναλαμβανόμενης φόρτισης, συμβαίνει στα επίπεδα εντατικής κατάστασης, κάτω από τα οποία προκύπτει μαζική αστοχία. Η σταδιακή αστοχία, δίνει σημάδια όταν εκδηλώνεται. Η σταδιακή θραύση της υποδομής, μπορεί να συμβεί όταν τα υλικά υποδομής είναι λεπτόκοκκα και έχουν μικρή τιμή εσωτερικής τριβής (π.χ. αργιλικά εδάφη). Για να αποφευχθεί το φαινόμενο της σταδιακής θραύσης της υποδομής επιλέγουμε : 1. Την τοποθέτηση μιας ικανού πάχους στρώσης κοκκώδους υλικού μεταξύ των στρωτήρων και της υποδομής (έρμα). 2. Τη μείωση του επιπέδου στάθμης του υπόγειου νερού. Το φαινόμενο της θραύσης τοπικά της υποδομής, αναλύθηκε διεξοδικά στην προηγούμενη παράγραφο και είναι ένας από τους δύο (2) βασικούς παράγοντες, που οδηγούν στο «λάσπωμα του έρματος»(pumping effect). 38

39 2.5. Ειδικές περιπτώσεις αποστράγγισης Γραμμή με σταθερή επιδομή Με την αύξηση της ταχύτητας των συρμών παρατηρήθηκε σημαντική φθορά στο έρμα, το οποίο λόγω των δυναμικών φορτίων, τροχοπεδήσεων κ.λ.π. κυριολεκτικά συνθλίβεται και συμπυκνώνεται με αποτέλεσμα την απώλεια της ελαστικότητάς του, τη δυσχέρεια στην απορροή των όμβριων κ.λπ. Υπό αυτές τις συνθήκες η διατήρηση της γεωμετρίας της γραμμής απαιτεί συχνότατες και δαπανηρότατες επεμβάσεις, τα δε επιμέρους δομικά υλικά (στρωτήρες, σιδηροτροχιές, υλικά σύνδεσης κ.λπ.) υφίστανται ανεπίτρεπτες φθορές και χρήζουν αντικατάστασης πολύ νωρίτερα από τον αναμενόμενο χρόνο ζωής των. Τέλος, πολλές φορές απαιτούνται δαπανηρές επεμβάσεις και στην υποδομή. Η κατάσταση αυτή οδηγεί σε άμεση αντικατάσταση του έρματος, που όπως αναφέρθηκε, καθορίζει σημαντικά την ελαστικότητα της γραμμής καθώς και την σταθεροποίηση της γραμμής στις εγκάρσιες δυνάμεις. Με την κατασκευή της σταθερής επιδομής αίρονται ουσιαστικά τα μειονεκτήματα της εύκαμπτης σκυρογραμμής, αφού το έρμα αντικαθίσταται εξ ολοκλήρου από φέρουσα πλάκα οπλισμένου σκυροδέματος σε κατάλληλα διαμορφωμένο υπόστρωμα. Η σταθερή επιδομή συνίσταται ουσιαστικά από ένα σύστημα άκαμπτης φέρουσας κατασκευής από σκυρόδεμα (συνήθως) και τους κατάλληλους διαμορφωμένους και στερεωμένους επ αυτής συνδέσμους, οι οποίοι συγκρατούν τις σιδηροτροχιές. Σχήμα 2.16 : Σχηματική παράσταση του συστήματος της σταθερής επιδομής Η άκαμπτη φέρουσα κατασκευή αποτελείται από φέρουσα διαμήκη, συνεχή, δύσκαμπτη πλάκα από σκυρόδεμα (αλλά και από άσφαλτο) κατάλληλου πάχους και πλάτους (π.χ. 20cm και 30cm αντίστοιχα) και εδράζεται κατά κανόνα σε στρώση από κατεργασμένο θραυστό αμμοχάλικο με τσιμέντο (Κ.Θ.Α.), κατάλληλου πάχους (20 40cm) και πλάτους όσο της 39

40 επάνω πλάκας αυξημένου κατά το διπλάσιο του πάχους της ίδιας στρώσης (Σχήμα 2.16 Εικόνα 2.6). Η στρώση αυτή εδράζεται σε κατάλληλα διαμορφωμένο και καλά συμπυκνωμένο (σταθεροποιημένο) έδαφος με ή χωρίς αντιπαγετική στρώση. Σκοπός της άκαμπτης αυτής φέρουσας κατασκευής είναι να παραλάβει και να μεταβιβάσει με ασφάλεια στο έδαφος τις δράσεις που πηγάζουν από τα βάρη των συρμών και τις πρόσθετες δυναμικές επιπονήσεις που προκαλεί η κίνησή τους, καθώς και οι δράσεις από θερμοκρασιακές μεταβολές. Εικόνα 2.6 : Σταθερή επιδομή Περιοχή Σήραγγας Τεμπών Για την αποστράγγιση της σταθερής επιδομής, κατασκευάζεται στον κεντρικό άξονα της γραμμής, ένα ανοιχτό κανάλι αποστράγγισης από σκυρόδεμα όπως επίσης και φρεάτια, καθώς και εγκάρσιοι και συγκεντρωτικοί αγωγοί, με τρόπο που να πληρούνται αποδεδειγμένα οι υδραυλικές απαιτήσεις (Σχήμα 2.17). Σχήμα 2.17 : Τυπική διατομή διπλής σιδηροδρομικής γραμμής με σταθερή επιδομή και σύστημα αποχέτευσης 40

41 Σιδηροδρομικές σήραγγες Στις σιδηροδρομικές σήραγγες, υιοθετούνται τα ακόλουθα κριτήρια: Η μεμβράνη καλύπτει όλο το θόλο και τα τοιχώματα της τυπικής διατομής και πρέπει να φθάνει μέχρι τους διαμήκεις αποστραγγιστικούς συλλεκτήρες στη βάση των πεζοδρομίων. Η μεμβράνη προστατεύεται από σκυρόδεμα προστασίας. (Σχήμα 2.18) Μεταξύ αυτού και της επιφάνειας της επίχωσης τοποθετείται μία στρώση γεωυφάσματος που πρέπει να καταλήγει στους πλευρικούς αποχετευτικούς αγωγούς. Οι αγωγοί πρέπει να είναι προσπελάσιμοι από το εσωτερικό του υπόγειου έργου. Η στρώση του γεωυφάσματος πρέπει να είναι ικανή να διατηρήσει την απαιτούμενη ροή ύδατος κάτω από τις προβλεπόμενες εδαφικές πιέσεις. Το σύστημα αποστράγγισης πρέπει να είναι τέτοιο ώστε, να είναι ανθεκτικό και πλήρως συντηρήσιμο καθ όλη τη διάρκεια ζωής του έργου. Θα πρέπει να προσφέρει δυνατότητα επιθεώρησης και καθαρισμού και να μη φράσσεται από ιλύ και ασβεστούχες εναποθέσεις. Το σύστημα αποστράγγισης του φορέα του υπογείου έργου πρέπει να σχεδιάζεται κατάλληλα και να γίνεται ανάλογη επιλογή των υλικών ώστε να εξασφαλίζεται η συνεχής απορροή του υπόγειου νερού καθ όλο τον προβλεπόμενο χρόνο ζωής του έργου. Η απαίτηση αυτή θεωρείται ότι ισχύει για όλο το μήκος των υπογείων έργων, ανεξάρτητα από την παρουσία ή μη, την στιγμή εκτέλεσης του έργου, υδροφόρου ορίζοντα. Τα κανάλια των καλωδίων πρέπει να αποστραγγίζονται με χωριστό σύστημα αποστράγγισης. Για την αποχέτευση του έρματος της σιδηροδρομικής γραμμής εντός της σήραγγας ή του cut & cover πρέπει να κατασκευάζεται στον άξονα του υπόγειου έργου, στραγγιστήριο (χαλικόφιλτρο) με διάτρητο σωλήνα PVC Φ200mm με περίβλημα (του χαλικοφίλτρου) από γεωύφασμα. Ανά 48m πρέπει να προβλέπεται η κατασκευή φρεατίων επίσκεψης του στραγγιστηρίου. Τα τοιχώματα και ο πυθμένας των φρεατίων αυτών θα πρέπει να είναι από οπλισμένο σκυρόδεμα κατηγορίας Β25, ενώ τα καπάκια από γαλβανισμένο σιδηρό έλασμα. (Σχήμα 2.18) 41

42 Σχήμα 2.18 : Διατομή σήραγγας διπλής σιδ/κής γραμμής Για την αποστράγγιση του οδοστρώματος, το σύστημα πρέπει να μελετηθεί ώστε να καλύπτει τη διάρκεια ζωής του υπογείου έργου και να παρέχει τη δυνατότητα εύκολης συντήρησης, να αποφεύγεται εναπόθεση ιλύος και έμφραξη αυτού και να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις μελέτης του οδοστρώματος και απομάκρυνση νερών πυρόσβεσης Σχήμα 2.19 : Λεπτομέρεια της σήραγγας των Τεμπών με σταθερή επιδομή Η αποστράγγιση των σηράγγων όπου έχουμε σταθερή επιδομή, πρέπει να επιτυγχάνεται με έναν διαμήκη αγωγό ο οποίος βρίσκεται στον άξονα της διπλής γραμμής. Τα νερά που μαζεύονται συγκεντρώνονται στον άξονα μεταξύ των γραμμών, σε διαμορφωμένη τάφρο επί του σκυροδέματος του δαπέδου και σε τακτά διαστήματα οδηγούνται με φρεάτια και αγωγούς στην διαμήκη αποστράγγιση της σήραγγας (Σχήμα 2.19). 42

43 Σιδηροδρομικές γέφυρες Οι σιδηροδρομικές γέφυρες, κατασκευάζονται πάντοτε με πρόβλεψη για την αποχέτευση των ομβρίων υδάτων. Το σύστημα αποχέτευσης περιλαμβάνει στόμια αποχέτευσης Φ450 ανά δεκαπέντε (15) μέτρα που τοποθετούνται είτε αμφίπλευρα του καταστρώματος είτε στον άξονα αυτού. Τα στόμια εξαγωγής και το δίκτυο των σωλήνων αποχέτευσης είναι Φ 150 ή Φ200 και καταλήγει σε φυσικούς αποδέκτες (Σχήματα 2.20, 2.21, 2.22, 2.23). Σχήμα 2.20 : λεπτομέρεια αποχέτευσης καταστρώματος σιδ/κής γέφυρας Σχήμα 2.21 : Τυπική διατομή μονής σιδ/κής γραμμής σε γέφυρα και σύστημα αποχέτευσης 43

44 Σχήμα 2.22 : Τυπική διατομή διπλής σιδ/κής γραμμής σε γέφυρα και σύστημα αποχέτευσης στον άξονα Σχήμα 2.23 : Τυπική διατομή διπλής σιδ/κής γραμμής σε γέφυρα και σύστημα αποχέτευσης στα άκρα 44

45 2.6. Παράδειγμα εφαρμογής Η σήραγγα του Πλαταμώνα (τμήμα Cut and Cover Κοσάρι) Το έργο της σιδηροδρομικής σήραγγας, που κατασκευάστηκε στο Κοσάρι (Εικόνα 2.7), με τη μέθοδο της εκσκαφής και κάλυψης (cut-and-cover), εκτείνεται σε μήκος 937 m περίπου, από τη Χ.Θ ,78 έως τη Χ.Θ ,83 της νέας διπλής Σ.Γ. υψηλών ταχυτήτων και αποτελεί φυσικό αντικείμενο του συνολικού έργου Ευαγγελισμός Λεπτοκαρυά. Κατασκευάστηκε με την μέθοδο της ανοιχτής εκσκαφής με την κατασκευή πασσαλοστοιχιών για την αντιστήριξη των πρανών. Για την εξασφάλιση της αποστράγγισης των υδάτων που διηθούνται στο έδαφος προβλέφθηκε η τοποθέτηση αποστραγγιστικού φύλλου, τύπου MS-DRAIN, στη επιφάνεια εκσκαφής πίσω από την επένδυση της πασσαλοστοιχίας. Το φύλλο αυτό καταλήγει σε αποστραγγιστικό σωλήνα από PVC Φ200 που είναι τοποθετημένος στην παρειά του σκάμματος στη στάθμη έδρασης της μόνιμης επένδυσης. Στο τμήμα, μήκους 90m περίπου, όπου ο υδροφόρος ορίζοντας βρίσκεται 5m χαμηλότερα από τη στάθμη του φυσικού εδάφους και για την αποφυγή ανάπτυξης υδροστατικών πιέσεων πίσω από τους τοίχους, τοποθετήθηκαν δύο πρόσθετοι οριζόντιοι σωλήνες ανά 4,00m σε ύψος 2,00m και 6,00m αντίστοιχα από τη στάθμη έδρασης της μόνιμης επένδυσης. Οι σωλήνες αυτοί είναι από PVC Φ110 μήκους 2,50m περίπου και το ημιδιάτρητο τμήμα τους πίσω από τους τοίχους θα περιβάλλεται από γεωύφασμα. Η στεγάνωση του φορέα έγινε με επίστρωση όλης της εξωτερικής επιφάνειας με μεμβράνη PVC πάχους 2 mm, η οποία προστατεύεται εκατέρωθεν με γεωύφασμα βάρους 500 gr/m 2. Στο θόλο και στα πλευρικά τοιχώματα του φορέα, πάνω από το εξωτερικό γεωύφασμα κατασκευάστηκε μία στρώση από άοπλο εκτοξευόμενο σκυρόδεμα πάχους 7 cm, για την προστασία της στεγανωτικής μεμβράνης από τραυματισμούς, τόσο κατά τη διάρκεια επανεπίχωσης του φορέα, όσο και κατά τη διάρκεια τυχόν μελλοντικών εκσκαφών. Στον πυθμένα της διατομής η προστασία της στεγανωτικής μεμβράνης έγινε μία στρώση από άοπλο σκυρόδεμα κατηγορίας Β10 πάχους 10 cm. Για την αποχέτευση του έρματος της σιδηροδρομικής γραμμής εντός του cut & cover κατασκευάστηκαν στον άξονα της σήραγγας στραγγιστήρια (χαλικόφιλτρο) με διάτρητο σωλήνα PVC Φ200 mm περιβεβλημένο (το χαλικόφιλτρο) με γεωύφασμα. Ανά 48 m προβλέφθηκε η κατασκευή φρεατίων επίσκεψης του στραγγιστηρίου εξωτερικών διαστάσεων Π x Μ x Υ = 0,90 x 1,40 x 1,26 μ. 45

46 Εικόνα 2.7 : Σήραγγα του Πλαταμώνα (C+C Κοσσάρι) 46

47 3. ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΔΡΟΜΩΝ 3.1. Περιγραφή της οδικής «οδού μεταφοράς» Οδόστρωμα ορίζεται το σύνολο των επαλλήλων στρώσεων που είναι τοποθετημένες πάνω από το φυσικό έδαφος για τη δημιουργία της οδού (Σχήμα 3.1). Το οδόστρωμα είναι μια σύνθετη κατασκευή που έχει να επιτελέσει διάφορες λειτουργίες οι οποίες είναι ανόμοιες μεταξύ τους. Το γεγονός αυτό κάνει την κατασκευή αρκετά πολύπλοκη. Ο αντικειμενικός σκοπός του οδοστρώματος είναι να παραλάβει τα φορτία της κυκλοφορίας και να τα κατανείμει στο υπέδαφος. Βασική επιδίωξη είναι οι μεταβιβαζόμενες στο υπέδαφος τάσεις να μειώνονται σε τέτοιο βαθμό έτσι ώστε να μην επιφέρουν ουσιαστικές παραμορφώσεις ή μετατοπίσεις στην εδαφική στρώση του υπεδάφους. Επιπροσθέτως, η δομή του οδοστρώματος θα πρέπει να είναι σχεδόν αδιαπέραστη από το νερό έτσι ώστε να προστατεύεται το έδαφος έδρασης αλλά και οι στρώσεις από ασύνδετα αδρανή (μη σταθεροποιημένες στρώσεις). Τέλος, η επιφάνεια του οδοστρώματος θα πρέπει να παρέχει μια αντιολισθηρή και ανθεκτική, στη λειαντική δράση των ελαστικών, ομαλή επιφάνεια κύλισης. Έτσι, κάθε στρώση ή ομάδα στρώσεων έχει να επιτελέσει ένα ξεχωριστό ρόλο. Σχήμα 3.1 : Εγκάρσια τομή του οδοστρώματος 47

48 Η δομή του ευκάμπτου οδοστρώματος, γενικότερα, αποτελείται από δύο χαρακτηριστικές ομάδες στρώσεων με διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες και συμπεριφορά. Την ομάδα των στρώσεων από ασύνδετα ή/και σταθεροποιημένα αδρανή, που εδράζεται πάνω στο υπέδαφος, και την ομάδα των στρώσεων από ασφαλτομίγματα, που εδράζεται πάνω στην προηγούμενη ομάδα. Ο παραπάνω διαχωρισμός της δομής του ευκάμπτου οδοστρώματος βασίζεται στη διαφορετική μηχανική συμπεριφορά των στρώσεων, ομαδοποιημένων και χρησιμοποιείται σήμερα ως βάση για την ανάπτυξη όλων των μεθοδολογιών διαστασιολόγησης των εύκαμπτων οδοστρωμάτων. Κατασκευαστικά το εύκαμπτο οδόστρωμα διακρίνεται σε τρεις ομάδες στρώσεων: την επιφανειακή στρώση (ή στρώσεις), τη βάση και την υπόβαση. Ορισμένες φορές, λόγω ύπαρξης πολύ ασθενούς υπεδάφους, κατασκευάζεται και εξυγιαντική στρώση μεταξύ υποβάσεως και υπεδάφους. Υπέδαφος (subgrade) είναι το διαμορφωμένο και συμπυκνωμένο έδαφος επί του οποίου κατασκευάζεται το οδόστρωμα, εκτεινόμενο μέχρι βάθους τόσου όσο θα επηρεάσει τη διαστασιολόγηση του οδοστρώματος. Το βάθος αυτό συνήθως είναι 600mm, δεδομένου ότι οι περισσότερες προδιαγραφές απαιτούν επαρκή συμπύκνωση μέχρι το βάθος αυτό. Ελάχιστες φορές, όταν δεν χρειάζεται καμία διαμόρφωση ή προπαρασκευή του εδάφους, η επιφάνεια του υπεδάφους ταυτίζεται με την επιφάνεια του φυσικού εδάφους. Στις περιπτώσεις που είναι αναγκαία η κατασκευή επιχώματος η επιφάνεια του υπεδάφους είναι η τελική επιφάνεια του επιχώματος που προκύπτει. [2] Η επιφάνεια του υπεδάφους τέλος, ορίζει ένα επίπεδο επί του οποίου θα εδραστεί το οδόστρωμα. Το επίπεδο αυτό είναι γνωστό ως πλατφόρμα ή "σκάφη" έδρασης. Θα πρέπει να διευκρινιστεί ότι στην περίπτωση που χρησιμοποιείται εξυγιαντική στρώση σταθεροποίησης του εδάφους το επίπεδο της σκάφης είναι η ανώτατη επιφάνεια της εξυγιαντικής στρώσης ή του σταθεροποιηθέντος εδάφους. Τα οδοστρώματα ταξινομούνται με βάση την κατασκευή τους σε εύκαμπτα, άκαμπτα και ημιάκαμπτα. Από την πλευρά της ροής του νερού, τα οδοστρώματα ταξινομούνται ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο το νερό εισέρχεται και κινείται σε αυτά σε: Α. Αδιαπέραστα σε όλη την κατασκευή Β. Αδιαπέραστη επιφάνεια και αδιαπέραστες δομικές στρώσεις Γ. Διαπερατή επιφάνεια πάνω από αδιαπέραστες δομικές στρώσεις 48

49 Δ. Διαπερατά οδοστρώματα με δυνατότητα αποθήκευσης νερού μέσα στη δομή τους Ε. Διαπερατά οδοστρώματα χωρίς χωρητικότητα αποθήκευσης νερού ΣΤ. Επιφανειακές στρώσεις με ρωγμές ή αρμούς πάνω από διαπερατές στρώσεις Κάθε είδος οδοστρώματος μπορεί να κατασκευαστεί σε διαπερατό ή αδιαπέραστο έδαφος και η στάθμη του υπόγειου (ή επιφανειακού) νερού θα μπορούσε να είναι πάνω ή κάτω από το κάτω μέρος της κατασκευής. Έτσι, κάθε μία από τις παραπάνω 6 κατηγορίες θα μπορούσε, κατ 'αρχήν, να υποδιαιρείται σύμφωνα με αυτές τις συνθήκες. Στην πραγματικότητα, εκτός από περιορισμένες περιπτώσεις, μόνο μερικές από τις κατηγορίες και υποκατηγορίες τους, έχουν νόημα διότι αυτές παρουσιάζουν συχνή εμφάνιση. Έτσι, περιπτώσεις στις οποίες ο υδροφόρος ορίζοντας, είναι πάνω από τη βάση της κατασκευής είναι σπάνιες. Στην περίπτωση αυτή και για να αποφευχθεί αυτό το ενδεχόμενο, πρέπει να κατασκευαστεί σύστημα αποχέτευσης (π.χ. με τη μορφή των πλευρικών στραγγιστηρίων). Κατηγορίας Α κατασκευές είναι σχετικά σπάνιες. Οδοστρώματα με στρώσεις μόνον ασφαλτικού σκυροδέματος, έχουν χρησιμοποιηθεί σε μερικές περιπτώσεις, τις περισσότερες φορές σε αστικές οδούς. Σε αυτή την περίπτωση είναι αναμενόμενο να μην υπάρχει ροή των υδάτων στις στρώσεις του ασφαλτικού, αλλά εάν το νερό έχει παγιδευτεί στην επιφάνεια του υπεδάφους (π.χ. το υπέδαφος είναι αδιαπέραστο), τότε είναι δύσκολο να αποχετευτεί. Κατηγορίας Β οδοστρώματα είναι ίσως η πιο κοινή στις αναπτυγμένες χώρες, αποτελείται από άσφαλτο ή σκυρόδεμα επάνω σε στρώσεις οδοστρωσίας, βάση ή υπόβαση. Οι στρώσεις οδοστρωσίας μπορούν να λειτουργήσουν ως στρώσεις αποστράγγισης. Κατηγορίας Γ κατασκευές είναι ιδιαίτερα διαδεδομένες τα τελευταία χρόνια. Η πιο κοινή μορφή από αυτές, είναι ένα εύκαμπτο οδόστρωμα με μια πορώδη άσφαλτο στην επιφάνεια. Εισχωρεί το νερό της βροχής από την επιφάνεια και στη συνέχεια κινείται επί των στρώσεων της οδοστρωσίας κάτω από την ασφαλτική στρώση έως το σημείο αποχέτευσης. Κατηγορίας Δ οδοστρώματα χαρακτηρίζονται εκ πρώτης, ως ανεπιθύμητες κατασκευές. Η αποθήκευση νερού στο οδόστρωμα, θα μπορούσε να μειώσει τη δομική ικανότητα της κατασκευής. Ωστόσο, το κύριο κίνητρο για αυτές τις κατασκευές είναι, να μειωθούν όσο γίνεται περισσότερο, οι απορροές στους επιφανειακούς αποδέκτες (ρέματα, ποτάμια, λίμνες). Με την αύξηση της αστικοποίησης και ουσιαστικά των περιοχών όπου κυριαρχούν οι αδιαπέραστες επιφάνειες, τα όμβρια φτάνουν πολύ πιο γρήγορα στις κοίτες των ποταμών, 49

50 από ότι αν ήταν σε ένα φυσικό περιβάλλον, όπου η βλάστηση και μερική προσρόφηση στο έδαφος, γενικά καθυστερεί την τελική αποχέτευση στον αποδέκτη. Έτσι συνέπεια αυτού είναι, τελικά να μην επαρκεί η παροχή του αποδέκτη και οι πλημμύρες να παρουσιάζονται πιο συχνά. Έχοντας ως εκ τούτου, τη δυνατότητα της αποθήκευσης του νερού στο οδόστρωμα αντιστρέφεται η τάση αυτή, καθυστερώντας την άφιξη της παροχής των όμβριων νερών στην κοίτη των ποταμών ως αποδεκτών. Επιπλέον, η επιβράδυνση του νερού, καθώς διεισδύει μέσα από το χώρο αποθήκευσης σημαίνει ότι η αποχέτευση ρυθμίζεται. Επίσης επιτυγχάνεται, η προσρόφηση των ρύπων από το νερό που διηθείται. Έτσι, το νερό φθάνει στον αποδέκτη καθαρότερο από πριν. Κατηγορίας Ε είναι συνήθως εκείνα τα οδοστρώματα που δεν έχουν σφραγιστική επιφάνεια π.χ. ασφαλτικό τάπητα. Είναι συχνή η κατασκευή τους στις Σκανδιναβικές χώρες και σε άλλες χώρες, σε ήσσονος σημασίας οδικά δίκτυα. Αν και ασφράγιστο το οδόστρωμα αυτό, με μία καλά συμπιεσμένη επιφάνεια του υλικού, με επαρκές ποσοστό λεπτόκοκκων υλικών στη σύνθεσή τους, έτσι ώστε να περιορίζονται τα κενά των πόρων και χωρίς λακκούβες και αυλακιές, μπορεί να επιτύχει την πλήρη απορροή σε ένα μεγάλο ποσοστό, των νερών της βροχής που δέχεται. Αντίθετα, κακής ποιότητας οδοστρώματα αυτού του τύπου, εύκολα μπορούν να απορροφήσουν το νερό της βροχής και στη συνέχεια η κατάστασή τους να επιδεινωθεί περαιτέρω. Στα οδοστρώματα κατηγορίας ΣΤ από σκυρόδεμα, η είσοδος του νερού μέσα από τους αρμούς, επιταχύνει την γήρανση του οδοστρώματος. Επίσης όλο και περισσότερο με το πέρασμα του χρόνου, η στεγανοποίηση των αρμών, γίνεται λιγότερο αποτελεσματική. Οδοστρώματα αυτής της κατηγορίας είναι επίσης αυτά με ασφαλτικούς τάπητες που έχουν υποστεί σημαντικές ρωγμές Ιστορική εξέλιξη των οδοστρωμάτων Στην Ευρώπη η κατασκευή των δρόμων, χρονολογείται πριν από χρόνια. Οι πρώτοι δρόμοι, πιθανώς κατασκευάζονταν για τελετουργικούς σκοπούς, εξυπηρετούσαν κύρια μικρές αποστάσεις και ενδέχεται να είχαν πραγματοποιηθεί σε αυτούς, τροχοφόρα μεταφορά είτε επιβατών είτε εμπορευμάτων. Στα πρώτα χρόνια ανάπτυξης της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας, υπήρχε ήδη ένα μεγάλο δίκτυο δρόμων κύρια πεζόδρομων - που είχε κατασκευαστεί για πρώτη φορά, με τη συμβολή της γνώσης της μηχανικής για τα οδοστρώματα. 50

51 Το δίκτυο αυτό κατασκευαζόταν, τόσο για στρατιωτικούς σκοπούς, όσο και για να ενισχύσουν το εμπόριο με τις «νέες» περιοχές που καταλάμβαναν (Σχήμα 3.2). Σχήμα 3.2 : Κύριο ρωμαϊκό οδικό δίκτυο Οι ρυθμοί κατασκευής των οδών αυτών, ήταν περίπου 0,5 χιλιόμετρα ημερησίως. Το είδος της κυκλοφορίας που κυριαρχούσε ήταν «πεζή» ή με ζώα. Παρ όλα αυτά οι δρόμοι αυτοί, σίγουρα χρησιμοποιήθηκαν και για τροχοφόρα οχήματα. Οι μηχανικοί υπεύθυνοι για αυτά τα οδοστρώματα, είχαν υιοθετήσει επιτυχείς λύσεις, για την αποστράγγιση των οδοστρωμάτων, εφαρμογές οι οποίες στην πράξη, δεν είναι ακόμη αναγνωρισμένες σήμερα. Σχήμα 3.3 : Εγκάρσια τομή του Ρωμαϊκού οδοστρώματος 51

52 Οι καινοτομίες αυτές και ιδιαίτερα ότι είχε να κάνει με την αποφυγή της παρουσίας του νερού στο δρόμο, αποτυπώνονται στα σχέδιά τους από : Την κατασκευή επίκλισης για να βοηθήσει στην απαγωγή των επιφανειακών υδάτων στην άκρη του οδοστρώματος Την κατασκευή του οδοστρώματος αρκετά πάνω από το επίπεδο των υπόγειων υδάτων της γύρω περιοχής έτσι ώστε να κρατηθεί χαμηλά το επίπεδο του υδροφόρου ορίζοντα και ως εκ τούτου για την διατήρηση σε υψηλό βαθμό της φέρουσας ικανότητας του εδάφους Την κατασκευή πλευρικής τάφρου για την απορροή και την αποστράγγιση των υδάτων από την κατασκευή. Παρά του ότι, μόνον ένα μικρό ποσοστό ρωμαϊκών οδοστρωμάτων κατασκευάστηκαν με τόσο υψηλή ποιότητα κατασκευής, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.3, η συνηθέστερη εφαρμογή αποτελούνταν από δύο στρώσεις «οδοστρώματος», την nucleus (μείγμα συμπιεσμένης άμμου και αδρανών συνδεδεμένα με ποζολανική κονία) και rudus (σταθεροποιημένη βάση από αδρανή, κόκκων < 50mm), εδρασμένα στο Agger (χωματουργικό επίχωμα από γαίες και πέτρες), έτσι ώστε η επιφάνεια κύλισης να διατηρείται σχετικά υψηλοτέρα από το φυσικό έδαφος. Ακόμα και σε αυτές τις περιπτώσεις, ο στόχος διατήρησης στεγανής της κατασκευής, παραμένει ο ίδιος, παρά την προφανή οικονομικότερη κατασκευή. Αυτό αποτελεί, το πρώτο τεκμήριο ότι, η αποχέτευση είναι απαραίτητη και αναγκαία για την καλή λειτουργία μιας οδού. Πολύ αργότερα στις ΗΠΑ, ένας μηχανικός είπε ότι, «υπάρχουν τρία πράγματα που ένας δρόμος απαιτεί : αποστράγγιση, αποστράγγιση, περισσότερη αποστράγγιση» "(Cedergren, 1974, 1994) Η παρουσία του νερού στην οδό Τρόποι εισόδου του νερού στην οδό Κατά το σχεδιασμό, μελέτη, κατασκευή, λειτουργία και συντήρηση των δρόμων, η ύπαρξη του νερού αποτελεί ένα σημαντικό στοιχείο που επηρεάζει τη φέρουσα ικανότητα του οδοστρώματος, την ασφαλή λειτουργία της κυκλοφορίας και έχει μεγάλη επίδραση στο λειτουργικό κόστος των δρόμων. Λόγω του μήκους τους, οι δρόμοι επηρεάζονται με διαφορετικό τρόπο σε κάθε τους σημείο από την ύπαρξη του νερού. Ο επηρεασμός του οδοστρώματος από την ύπαρξη του νερού, έχει να κάνει με τον τρόπο με τον οποίο το νερό εισέρχεται στο περιβάλλον του οδοστρώματος. Έτσι με βάση αυτή την 52

53 επίδραση μπορούμε να διακρίνουμε τρεις ομάδες (Σχήμα 3.4) : (I) τα νερά του δρόμου (IΙ) τα νερά του κοντινού περιβάλλοντος (IΙΙ) τα απομακρυσμένα νερά. Το νερό του δρόμου είναι ότι νερό δέχεται το επίχωμα και το οδόστρωμα, η τελική επιφάνεια δηλαδή του δρόμου από τη βροχή και το χιόνι. Τα νερά του περιβάλλοντος προέρχονται από το κοντινό περιβάλλον του δρόμου (π.χ. τα πρανή του ορύγματος) και εκείνα που ρέουν προς το επίχωμα του δρόμου. Απομακρυσμένα νερά λέγονται αυτά που φορτίζουν το περιβάλλον του δρόμου από μακριά, αλλά διέρχονται από τη γραμμή του δρόμου (π.χ. ποτάμια, λίμνες, ροή των υπογείων υδάτων, κλπ.). Σχήμα 3.4 : Οι διάφορες πηγές εισόδου του νερού στο περιβάλλον του δρόμου Προϋποθέσεις εξόδου του νερού από την οδό Σε αντίθεση με ότι συμβαίνει στη σιδηροδρομική γραμμή, λόγω της παρουσίας του έρματος στην έδραση, την πολύ εύκολη διήθηση των ομβρίων μέσα από αυτό και της εξόδου του από το πρανές του έρματος, στην οδοποιία δεν τίθεται μόνο θέμα εξόδου του νερού από την οδό, αλλά τίθεται και : Θέμα προστασίας της οδού από την είσοδο του νερού, στις στρώσεις οδοστρωσίας Θέμα εξασφάλισης της απορροής του νερού από την οδό Όσον αφορά, στην πρώτη περίπτωση, τρεις (3) είναι οι βασικές τεχνικές για τον έλεγχο / αποφυγή της εισόδου του νερού : I. Υγρομόνωση του στρώματος : Για παράδειγμα, η σφράγιση του στρώματος της επιφάνειας, με πλαστικά καλύμματα και άλλα αδιαπέραστα υλικά που τοποθετούνται σε διάφορα επίπεδα, στη δομή του οδοστρώματος, δεν 53

54 διασφαλίζει ωστόσο την απόλυτη στεγάνωση και η τυχόν είσοδος του νερού είναι πιθανόν να προκαλέσει αστοχία του οδοστρώματος. II. Ανάμιξη του υλικού του υποστρώματος με ασβέστη ή τσιμέντο και σταθεροποίηση του υποστρώματος. Το πλεονέκτημα είναι ότι η φέρουσα ικανότητα του σταθεροποιημένου υλικού δεν μειώνεται σημαντικά με την αύξηση της περιεκτικότητας σε υγρασία. Τα μειονεκτήματα της τεχνικής αυτής, είναι το επιπλέον κόστος και η σημαντική μείωση της διαπερατότητας (με την προϋπόθεση ότι δεν αναπτύσσονται οι ρωγμές). III. Διαμόρφωση της επιφάνειας των οδοστρωμάτων, με κατάλληλες επικλίσεις από 1,5% έως 2,5%, (Σχήμα 3.5) Σχήμα 3.5 : Τυπική διατομή οδού Όσον αφορά στην περίπτωση της εξασφάλισης των όρων για τη σωστή και γρήγορη απορροή του νερού, είτε πρόκειται για επιφανειακό, είτε για υπόγειο, οι βασικές τεχνικές αφορούν σε : I. Κατασκευή επιφανειακού, συνήθως ανοιχτού δικτύου αποχέτευσης, που αποτελείται από ένα σύστημα πλευρικών κυρίως τάφρων (gutters), για την παραλαβή των επιφανειακών υδάτων του δρόμου, όπως επίσης και της ποσότητας που ρέει από τις επιφάνειες των πρανών των ορυγμάτων αλλά και των επιχωμάτων, με τελικό στόχο την απομάκρυνση από το περιβάλλον του δρόμου και την αποχέτευσή του σε υδάτινους αποδέκτες. II. Κατασκευή δικτύων υπόγειας αποστράγγισης / αποχέτευσης που αποτελείται συνήθως από συστήματα υπογείων τάφρων με ή χωρίς σωλήνες, με την χρήση διαπερατών υλικών σε στρώσεις ή / και σαν υλικό πλήρωσης των τάφρων. 54

55 Οι επιπτώσεις στην οδική κυκλοφορία Κατ αρχήν θα πρέπει να γίνει ο διαχωρισμός των επιπτώσεων, σε αυτές που παρουσιάζονται άμεσα, δηλαδή τη στιγμή που ο δρόμος κατακλύζεται από νερό, είτε από τη βροχή, είτε από άλλους παράγοντες (π.χ. βλάβη σε παρακείμενο αγωγό ύδρευσης / άρδευσης) και σε αυτές που με έμμεσο τρόπο και σε μακροπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα, επηρεάζουν την κατάσταση του οδοστρώματος. Το νερό επί της επιφάνειας του οδοστρώματος, επιβραδύνει την κυκλοφορία των οχημάτων και συνεισφέρει σε ατυχήματα, είτε λόγω υδροολίσθησης, είτε λόγω απώλειας της ορατότητας, από την εκτίναξη των σταγονιδίων νερού. Οι άμεσες αυτές επιπτώσεις, επηρεάζουν καθοριστικά την ασφάλεια της κυκλοφορίας των αυτοκινήτων και την κυκλοφοριακή ικανότητα της οδού. Το νερό στη δομή του οδοστρώματος, συνεισφέρει σε αστοχίες και βλάβες οι οποίες εμφανίζονται σε βάθος χρόνου, εξαρτώνται από το χρόνο παραμονής του νερού σε αυτό, από τα χαρακτηριστικά του υλικού που το περιβάλει, από το είδος και το φόρτο της κυκλοφορίας και από την αυξομείωση της θερμοκρασίας. Οι αστοχίες και οι βλάβες στο οδόστρωμα, αναλύονται στα επόμενα κεφάλαια της εργασίας αυτής Συστήματα αποστράγγισης οδού Γενικά Οι υδραυλικές κατασκευές των οδικών έργων επιτελούν τη ζωτική λειτουργία της μεταφοράς, της εκτροπής, ή της απομάκρυνσης των επιφανειακών και υπόγειων νερών από το οδόστρωμα και γενικότερα από τη ζώνη του οδικού έργου. Αυτές θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να είναι ισόμετρες ως προς την εκτιμώμενη επικινδυνότητα, το κόστος κατασκευής, τη σημασία της οδού, την οικονομία της συντήρησης καθώς και τις νομικές δεσμεύσεις. Είναι σπάνιο να παρέχεται η πλέον ικανοποιητική αποχέτευση σε όλα τα τμήματα μιας οδού με ένα και μόνο είδος εγκαταστάσεων αποχέτευσης. Ως εκ τούτου ο μελετητής θα πρέπει να γνωρίζει και να αντιλαμβάνεται πως διαφορετικές εγκαταστάσεις αποχέτευσης μπορεί να αλληλοσυμπληρώνονται ώστε η απαιτούμενη λειτουργία της αποχέτευσης να είναι πλήρως ελεγχόμενη. Η μελέτη αποχέτευσης καλύπτει πολλές ειδικότητες δύο εκ των οποίων είναι η υδρολογία και η υδραυλική. Ο προσδιορισμός της ποσότητας και της συχνότητας της απορροής, των επιφανειακών και υπογείων υδάτων, είναι ένα υδρολογικό πρόβλημα. Η μελέτη κατασκευών με την κατάλληλη ικανότητα να εκτρέπουν και να απομακρύνουν τα νερά από το διάδρομο 55

56 της οδού αλλά και να μεταφέρουν, τα συλλεγόμενα νερά κάτω από την οδό είναι ένα υδραυλικό πρόβλημα Ορισμός Ως «συστήματα αποστράγγισης» νοούνται τα τεχνικά έργα και τα υλικά που σε συνδυασμό με τα μέτρα στεγανοποίησης της οδού, συμβάλουν στην απομάκρυνση του νερού από τις διάφορες στρώσεις του οδοστρώματος. Στα τεχνικά έργα περιλαμβάνονται : Τα γραμμικά διαμήκη στραγγιστήρια : υπόγεια έργα που αποτελούνται κατά κανόνα από έναν σωληνωτό αγωγό αποστράγγισης που περιβάλλεται με υλικό φίλτρου. Για πολύ μικρές παροχές είναι δυνατόν να κατασκευάζονται και γραμμικά στραγγιστήρια χωρίς σωληνωτό αγωγό. Οι ανοικτές τάφροι αποστράγγισης : Σε περιπτώσεις αποστράγγισης μεγάλων ποσοτήτων νερού, κατασκευάζονται ανοικτές τάφροι. Οι στρώσεις αποστράγγισης: Αποτελούνται από στρώσεις υλικού φίλτρου και διαμορφώνονται με εγκάρσια κλίση προς τα γραμμικά στραγγιστήρια ή τις τάφρους αποστράγγισης. Ανάλογα με τον κύριο προορισμό των στρώσεων αποστράγγισης διακρίνονται σε στρώσεις στράγγισης οδοστρώματος και στρώσεις αποστράγγισης πρανούς (ή άλλως φίλτρα πρανών) Σχεδιασμός και κατασκευή του συστήματος αποστράγγισης της οδού Φιλοσοφία σχεδιασμού Ο κύριος σκοπός των εγκαταστάσεων αποχέτευσης της οδού είναι, να εμποδίζεται η επί του εδάφους επιφανειακή απορροή των νερών να φθάσει στην οδό και παραλλήλως να απομακρύνονται αποτελεσματικά τα όμβρια από το κατάστρωμα της οδού. Ο σχεδιασμός των εγκαταστάσεων αποχέτευσης για την επίτευξη αυτού του σκοπού απαιτεί, την εξισορρόπηση της επικινδυνότητας των μελλοντικών φθορών, από τα συμβάντα πλημμυρικών απορροών (των οποίων η επανάληψη, σε χρόνο και μέγεθος, δεν μπορεί να προβλέπεται με ακρίβεια), έναντι του αρχικού κόστους κατασκευής. Επειδή αυτό δεν είναι εύκολο, έχει καθιερωθεί να επιλέγεται μια συγκεκριμένη συχνότητα επανάληψης πλημμυρικών απορροών (ονομαζόμενη περίοδος επαναφοράς), η οποία ανάλογα με την κατηγορία της οδού καθορίζει την παροχή σχεδιασμού για τη διαστασιολόγηση των 56

57 εγκαταστάσεων αποχέτευσης. Αυτή η περίοδος επαναφοράς σχεδιασμού, αναπροσαρμόζεται με βάση την αξιολόγηση μιας ελεγχόμενης πλημμύρας, ώστε να αντιμετωπίζεται καλύτερα η επικινδυνότητα που αυτή συνεπάγεται, λαμβάνοντας υπόψη τις κυκλοφοριακές συνθήκες, τη διαστασιολόγηση της κατασκευής, καθώς και την αξία των παρόδιων χρήσεων γης. Για δαπανηρές ή υψηλής επικινδυνότητας εγκαταστάσεις, ένα πεδίο τιμών πλημμυρικών παροχών μαζί με ένα πεδίο περιόδων επαναφοράς χρησιμοποιούνται για να αξιολογηθούν οι εγκαταστάσεις αποχέτευσης. Ως βασική περίοδος επαναφοράς ορίζεται εκείνη που έχει 1% πιθανότητα να συμβαίνει ή να υπερβαίνεται μέσα σε ένα οποιοδήποτε έτος. Αυτή η περίοδος επαναφοράς αναφέρεται ως η 100-ετής πλημμύρα, που σημαίνει ότι στη διάρκεια μιας απεριόριστης χρονικής διάρκειας θα συμβεί αυτή η πλημμύρα ή θα συμβεί υπέρβασή της κατά μέσο όρο μια φορά κάθε εκατό χρόνια. Ένα πεδίο περιόδων επαναφοράς τυπικά αποτελεί τις παραδοχές για την αξιολόγηση του σχεδιασμού αποχέτευσης του οδοστρώματος. Η αποχέτευση του οδοστρώματος συνήθως σχεδιάζεται για περίοδο επαναφοράς 10-ετή, εκτός από τις θέσεις των κοίλων καμπυλών της μηκοτομής όπου το νερό δε μπορεί να διαφύγει παρά μόνο μέσα από υπόνομο. Σε αυτές τις θέσεις χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό η περίοδος επαναφοράς 50-ετίας, ώστε να εμποδίζεται ο σχηματισμός λιμναζόντων νερών βάθους όπου μπορεί να πνιγούν άνθρωποι οι οποίοι θα πρέπει να περάσουν μέσα από αυτά. Η έκταση που καλύπτουν τα νερά επί του οδοστρώματος κατά τη διάρκεια πλημμυρών 50-ετίας θα πρέπει να αξιολογείται με κριτήριο τη διατήρηση τουλάχιστον μιας λωρίδας ανοιχτής σε κυκλοφορία. Ένας τρόπος επιλογής της περιόδου επαναφοράς σχεδιασμού γίνεται μέσα από την έννοια της οικονομίας με προσδιορισμό του αναμενόμενου ελάχιστου συνολικού κόστους της κατασκευής. Με αυτή την έννοια λαμβάνονται υπόψη το αρχικό κόστος κατασκευής, το κόστος συντήρησης, καθώς και το κόστος των βλαβών από τις πλημμύρες που μπορεί να συμβούν λόγω φθορών από ένα πεδίο τιμών πλημμυρικής παροχής των περιόδων επαναφοράς. Η περίοδος επαναφοράς που παράγει το ελάχιστο αναμενόμενο κόστος στον κύκλο ζωής του έργου θα πρέπει να είναι εκείνη που επιλέγεται για το σχεδιασμό της κάθε είδους κατασκευής Βασικές αρχές Οι βασικές αρχές, που πρέπει να διέπουν τον σχεδιασμό και την κατασκευή του συστήματος αποχέτευσης αποστράγγισης των οδών είναι : Η διατήρηση των υφιστάμενων οδών αποχέτευσης - αποστράγγισης όσο είναι αυτό δυνατό. 57

58 Η αποφυγή διακοπής των υφιστάμενων υδατορευμάτων όπου αυτό είναι δυνατό, εξασφαλίζοντας το όλο σύστημα αποστράγγισης, εκεί που πρέπει οπωσδήποτε να διακοπεί κάποιο υδατόρευμα, συμπεριλαμβάνοντας τις επιπλέον παροχές από την αποστράγγιση, τις ιδιαίτερες τοπικές συνθήκες, τις παροχές των επιφανειών του δρόμου κλπ. Η σταθεροποίηση των υλικών επίχωσης ή/και εκσκαφής, με κατάλληλες διαμορφώσεις του εδάφους όπως επίσης και με φυτεύσεις. Η προστασία του δρόμου από άμεση παροχή ομβρίων, από τις περιοχές με κλίση προς την όδευση του δρόμου, με την κατασκευή τάφρου οφρύος, με το έδαφος πλήρως σταθεροποιημένο, με κατάλληλη διαμόρφωση, ακόμη και με φυτεύσεις. Η μεγιστοποίηση της έκτασης της επικάλυψης με βλάστηση έτσι ώστε να ελαττωθεί και να εξαλειφθεί η διάβρωση της επιφάνειας σε απότομα πρανή, χρήση γεωϋφάσματος / τεχνικές ενίσχυσης του εδάφους για την επίτευξη λύσεων με χρήση φυτοκάλυψης όπου είναι δυνατό. Η εξασφάλιση αποκατάστασης της φυτοκάλυψης, το συντομότερο δυνατό πριν από τη δημιουργία των αρχικών αυλακώσεων. Ως προς την επιφανειακή απορροή του δρόμου, ενδείκνυνται: Η κατασκευή συχνών, μικρής κλίμακας αποχετεύσεων, παρά αυτών μεγάλης κλίμακας που συγκεντρώνουν πολλές παροχές και με αραιά σημεία εξόδου, με σκοπό την ελαχιστοποίηση πιθανής διάβρωσης των νέων καναλιών ή υφισταμένων υδατορευμάτων Η διατήρηση μικρών λεκανών απορροής Η κατασκευή απαραίτητων λεκανών ηρεμίας / συλλογής καταλοίπων / δεξαμενών ελέγχου ρύπανσης. Η διατήρηση των τάφρων με βλάστηση, όπου αυτό είναι δυνατό για την σταθεροποίηση των πρανών και για να ενεργούν ως φυσικά φίλτρα. Η κατασκευή και λειτουργία δεξαμενών με κατάλληλες κλίσεις για την παροχή ευκαιριών δημιουργίας οικοσυστημάτων και προσβάσεων για συντήρηση /επισκευή καθώς και για αποθήκευση νερού Εγκαταστάσεις επιφανειακής αποχέτευσης Οι εγκαταστάσεις επιφανειακής αποχέτευσης μπορεί να ταξινομηθούν με βάση το είδος της κατασκευής σε δυο κύριες κατηγορίες: 58

59 α. Ανοιχτοί αγωγοί. Οι εγκαταστάσεις ανοιχτών αγωγών περιλαμβάνουν τις παρόδιες (πλευρικές) τάφρους, την κοίλη διαμόρφωση των κεντρικών ή διαχωριστικών νησίδων, τα ρείθρα κτλ. β. Εγκαταστάσεις κλειστών αγωγών. Οι εγκαταστάσεις κλειστών αγωγών περιλαμβάνουν τους οχετούς και τα συστήματα υπονόμων. Όσον αφορά τις υπεραστικές οδούς κατηγορίας ΑΙ έως AIV και τις αστικές οδούς κατηγορίας ΒΙ, η αποχέτευση του οδοστρώματος όπου απαιτείται, επιτυγχάνεται με την κατασκευή αβαθών τάφρων, συνήθως επενδεδυμένων (gutters), που τοποθετούνται παράπλευρα της οδού και σε συνέχεια με το οδόστρωμα. Το πλέον αποτελεσματικό σχήμα τάφρου είναι αυτό που έχει διατομή ημικυκλική, όμως η υδραυλική αποτελεσματικότητα δεν είναι το μόνο κριτήριο. Επιπλέον των υδραυλικών επιδόσεων της λειτουργίας μιας τάφρου, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η οικονομικότητα της κατασκευής που συνδυάζεται με τη διασφάλιση της ελάχιστης συντήρησης κατά τη διάρκεια της ζωής μιας οδού. Ακόμη πέραν από το σχεδιασμό που διασφαλίζει έναντι ατυχημάτων, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη και οι βλάβες σε παρόδιες χρήσεις γης που μπορεί να προκαλούνται κατά την εκτόνωση της συλλεγόμενης απορροής. Οι περισσότερες από αυτές τις πρόσθετες απαιτήσεις κατά κανόνα ελαττώνουν την υδραυλική ικανότητα μιας τάφρου. Κατά συνέπεια, ο βέλτιστος σχεδιασμός, για ένα συγκεκριμένο τμήμα οδού, συνδυάζεται με το συμβιβασμό των ποικίλων απαιτήσεων, οι οποίες πολλές φορές έχουν η κάθε μια διαφορετική επιρροή στο σχεδιασμό. Συνήθως το πλάτος της ζώνης απαλλοτρίωσης επιτρέπει ελάχιστες εναλλακτικές επιλογές για τη χάραξη ή την κλίση μιας τάφρου, όμως όσο είναι πρακτικά δυνατό, απότομες αλλαγές στη χάραξη ή την κλίση θα πρέπει να αποφεύγονται. Μια απότομη αλλαγή στη χάραξη δημιουργεί, σημεία επίθεσης της ροής και οι απότομες αλλαγές στην κλίση είτε προκαλούν αποθέσεις από φερτά υλικά στις περιοχές όπου η κλίση μηδενίζεται, είτε διάβρωση όταν η κλίση γίνεται πιο έντονη. Δεν είναι απαραίτητο να τυποποιείται ο σχεδιασμός των παρόδιων τάφρων σε οποιοδήποτε μήκος της οδού. Όχι μόνο το βάθος και το πλάτος της τάφρου μπορεί να μεταβάλλεται με αντίστοιχη μεταβολή της παροχετευτικότητας, της κλίσης της τάφρου καθώς και της απόστασης μεταξύ των πλευρικών σημείων εκτόνωσης, αλλά και οι διαστάσεις της τάφρου μπορεί να ποικίλουν ανάλογα με το είδος της επένδυσης των τοιχωμάτων της Εγκαταστάσεις υπόγειας αποστράγγισης Όσον αφορά στα υπόγεια συστήματα αποστράγγισης, αυτά εγκαθίστανται, είτε για την αφαίρεση του νερού από το υπόστρωμα και τα υλικά του οδοστρώματος, είτε για να αποτρέψουν την είσοδο κυρίως του υπόγειου νερού στις στρώσεις των παραπάνω υλικών. 59

60 Οι παράγοντες που εξετάζονται, για την αξιολόγηση της ανάγκης και το είδος της απαιτούμενης υπόγειας αποχέτευσης είναι αυτοί της διαπερατότητας των παρακείμενων υλικών και τα τριχοειδή φαινόμενα του υλικού γύρω από το οδόστρωμα. Τα κριτήρια σχεδιασμού αφορούν σε : Μέγεθος και μήκος. Για μήκος σωλήνων 150 m ή λιγότερο χρησιμοποιούνται σωλήνες διαμέτρου 150 mm. Στα περισσότερα εδάφη, ως κανόνας εφαρμόζεται αυτή η διάμετρος για συλλεκτήριες και πλευρικά στραγγιστήρια. Για μήκη μεγαλύτερα από 150 m εφαρμόζεται ως ελάχιστη διάμετρος 200 mm. Επιφανειακή απορροή. Θα πρέπει να εμποδίζεται η επιβάρυνση των υπογείων συστημάτων στραγγιστηρίων με την επιφανειακή απορροή. Έξοδοι. Οι έξοδοι των στραγγιστηρίων θα πρέπει να τοποθετούνται ανά αποστάσεις 300 m. Τα συστήματα στραγγιστηρίων θα πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να εκτονώνονται κατευθείαν σε υπονόμους ή οχετούς εφόσον το στόμιο εξόδου δεν υπόκειται σε υδροστατικές πιέσεις που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ζημία από την ανάστροφη ροή. Σημεία καθαρισμού. Στόμια καθαρισμού είναι τμήματα σωλήνων που φθάνουν έξω από την επιφάνεια του εδάφους και θα πρέπει να τοποθετούνται στο ανάντη άκρο του σωλήνα στραγγιστηρίων. Ενδιάμεσα στόμια καθαρισμού μπορεί να τοποθετούνται ανά διαστήματα των 150 m και σε θέσεις αλλαγής κατεύθυνσης με γωνία μεγαλύτερη από 10. Η διάμετρος των στομίων καθαρισμού θα πρέπει να είναι ίδια με του στραγγιστηρίου. Κλίση. Οι σωλήνες στραγγιστηρίων, κατά το δυνατόν πρέπει να τοποθετούνται σε κλίσεις μεγαλύτερες από 0,5%. Ως ελάχιστη κλίση για τα πλευρικά στραγγιστήρια είναι αποδεκτή η τιμή 0,2%, ενώ αντιστοίχως για τους κύριους αγωγούς στραγγιστηρίων η τιμή 0,25%. Βάθος και Αποστάσεις. Το βάθος των στραγγιστηρίων εξαρτάται από την υδατοπερατότητα του εδάφους, τη στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα, καθώς και το μέγεθος της ταπείνωσης του ορίζοντα που απαιτείται για τη διασφάλιση της ευστάθειας. Όπου είναι πρακτικό, ο σωλήνας στραγγιστηρίου θα πρέπει να τοποθετείται απάνω στην αδιάβροχη ζώνη κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα. Επιπροσθέτως θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το βάθος και η εγγύτητα με το σύστημα υπονόμων. Τυπικά, το σύστημα στραγγιστηρίων θα πρέπει να τοποθετείται σε επαρκές βάθος ώστε να διατηρείται το σύστημα υπονόμων πάνω από τον υπόγειο ορίζοντα. 60

61 Οι κατευθυντήριες γραμμές για την χωροθέτηση του συστήματος υπόγειας αποχέτευσης και αποστράγγισης, είναι: Όσον αφορά στο πλευρικό σύστημα: στα χαμηλά σημεία των οδοστρωμάτων στις δύο πλευρές του οδοστρώματος όταν αυτό βρίσκεται σε όρυγμα στις δύο πλευρές ενός οδοστρώματος εγκιβωτισμένου από κράσπεδα στην υψηλή πλευρά του οδοστρώματος, όπου η εισροή υδάτων είναι εμφανής, ή όπου το νερό μπορούν να εισέλθει από την ύπαρξη πλευρικής τάφρου, στους αρμούς ή στις ενώσεις μεταξύ δύο οδοστρωμάτων, υφιστάμενου και νέου, όπου τα διαφορετικά βάθη ή οι διαπερατότητες θα μπορούσαν να δημιουργήσουν θύλακες υγρασίας. Όσον αφορά το κεντρικό κατά μήκος σύστημα (Σχήμα 3.6) : όπου υπάρχει χαμηλό σημείο στο μέσον στης κατά πλάτος τομής του οδοστρώματος στην χαμηλή πλευρά ενός εγκιβωτισμένης κεντρικής νησίδας όπου η εγκάρσια κλίση είναι 10% ή περισσότερο γενικά όταν υπάρχουν πλευρικά συστήματα και το μέσον απέχει περισσότερο από 6m Σχήμα 3.6 : Τυπικά σκάμματα αποχέτευσης και στραγγιστηρίου Στο Σχήμα 3.7 δίδονται οι τυπικές θέσεις της αποχέτευσης του οδοστρώματος σε περιπτώσεις οδικών κλάδων σε ανισοσταθμία. Το εύρος τα χαρακτηριστικά και η κάλυψη του εδάφους της νησίδας καθορίζει τον αριθμό και το είδος της αποχέτευσης που απαιτείται. Μία νησίδα με φυτοκάλυψη δίνει την δυνατότητα στο νερό να εισέλθει στο οδόστρωμα ή στο υπόστρωμα. Οι νησίδες θα πρέπει να είναι κατασκευασμένες από υλικό χαμηλής διαπερατότητας (π.χ. ένα συμπαγές σύνολο του εδάφους, όπως συνιστάται για τα ερείσματα του δρόμου) εκτός από τα 10 με 20 cm φυτικής γης για φυτοκάλυψη. Επίσης η τοποθέτηση 61

62 αδιαπέραστης μεμβράνη κάτω από τη νησίδα, πρέπει να εξεταστεί ως επιλογή. Σχήμα 3.7 : Τοποθέτηση συστήματος αποστράγγισης σε κλάδους σε ανισοσταθμία Σχήμα 3.8 : Αποστράγγιση του υποστρώματος σε μικτή διατομή 62

63 Σχήμα 3.9 : Εφαρμογή συστήματος αποστράγγισης σε θέσεις ορυγμάτων Στο Σχήμα 3.8 εμφανίζονται τυπικές θέσεις του συστήματος αποχέτευσης του υπεδάφους σε ένα χαμηλό επίχωμα ή σε μια μικτή διατομή με πλευρική τάφρο. Στο Σχήμα 3.9 εμφανίζονται τυπικές διατομές συστήματος αποστράγγισης, σε περιπτώσεις διατομών σε όρυγμα. Τα κατάλληλα συστήματα αποχέτευσης για τις διάφορες συνθήκες, παρουσιάζονται παρακάτω: 63

64 (α) Αποχέτευση των υδάτων που διηθούνται. Το Σχήμα 3.10 απεικονίζει τον τύπο του υπεδάφους αποστράγγισης κατάλληλο για ένα διαπερατό υλικό (βάσης και επιφάνειας) που εδράζεται σε σχετικά αδιάβροχο υλικό. Το Σχήμα 3.11 απεικονίζει ένα επίχωμα με το διαπερατό βάσης και επιφάνειας σε ένα σχετικά αδιαπέραστο υπόστρωμα. Μια στρώση αποστράγγισης κατασκευάζεται στα ερείσματα κάτω από την στρώση σφράγισης με αδιαπέρατο υλικό. Μια παραλλαγή είναι, η κατασκευή σε όλο το έρεισμα στρώσης πλήρως διαπερατού υλικού. (β) για τα υπόγεια ύδατα ο υποβιβασμός του υδροφόρου ορίζοντα, μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση είτε τάφρων αποστράγγισης (Σχήμα 3.12), είτε με την κατασκευή οριζόντιας αποστραγγιστικής στρώσης ως φίλτρο Η οριζόντια αποστραγγιστική στρώση ενεργεί επίσης σε ορισμένες περιπτώσεις ως εμπόδιο για την αναχαίτιση των νερών του τριχοειδούς φαινομένου. Ο συνδυασμός της κατασκευής τάφρων αποστράγγισης και οριζόντιας αποστραγγιστικής στρώσης ως φίλτρο, αποτελεί ενδεδειγμένο σχεδιασμό στην περίπτωση μεγάλης υδροφορίας (Σχήμα 3.13), είτε εάν πρόκειται για έργο υψηλής σοβαρότητας. Η ανοδική ροή, κυρίως λόγω των τριχοειδών φαινομένων, του υδροφόρου ορίζοντα, συνήθως ελέγχεται από την κατασκευή μιας οριζόντιας στρώσης ως φίλτρο, στη βάση της ανασκαφής. Σχήμα 3.10 : Αποχέτευση των υδάτων που διηθούνται 64

65 Σχήμα 3.11 : Επίχωμα με το διαπερατό υλικό βάσης και επιφάνειας σε ένα σχετικά αδιαπέραστο υπόστρωμα Σχήμα 3.12 : Τάφροι αποστράγγισης Σχήμα 3.13: Συνδυασμός τάφρων αποστράγγισης με στρώση φίλτρου Οι σωλήνες αποχέτευσης του υποστρώματος μπορούν να περιβάλλονται, από ένα μόνο φίλτρο, είτε από δύο φίλτρα. Τα υλικά των φίλτρων μπορεί να αποτελούνται από αδρανή υλικά (κατάλληλα διαβαθμισμένα), από στρώσεις γεωϋφασμάτων ή συνδυασμούς των αδρανών υλικών και γεωϋφασμάτων. 65

66 Το επίπεδο του φιλτραρίσματος καθορίζεται από τους τύπους των εδαφών και τυχόν περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Σε ορισμένες περιπτώσεις ένα δεύτερο στάδιο φιλτραρίσματος μπορεί να απαιτηθεί και αυτό μπορεί να είναι με τη μορφή ενός γεωυφάσματος γύρω από το σωλήνα ή γύρω από όλα το υλικό του φίλτρου Υλικά αποστράγγισης Υλικά φίλτρων Ένα υλικό φίλτρου, ως υπόγειο σύστημα αποστράγγισης σε μία μόνιμη κατασκευή, πρέπει να έχει τέτοια χαρακτηριστικά έτσι ώστε, να συγκρατείται η είσοδος των λεπτόκοκκων σωματιδίων του εδάφους που μεταφέρει η υπόγεια ροή του νερού, στο σύστημα υπόστρωμα - οδόστρωμα. Για την ικανοποιητική λειτουργία ενός φίλτρου, το υλικό του πρέπει να είναι περισσότερο διαπερατό από το υλικό που το περιβάλλει, αλλά την ίδια στιγμή, τόσο διαβαθμισμένο έτσι ώστε, να συγκρατεί το περιβάλλον υλικό στη θέση του. Επιπλέον, το φίλτρο πρέπει να είναι σταθερά κάτω από το επίπεδο ροής και θα πρέπει να προστατεύεται από την έκπλυση του υλικού του, από την διέλευση και αποχέτευση του νερού. Οι απαιτήσεις αυτές μπορεί να ικανοποιηθούν με διάφορους τρόπους, συνήθως είτε με την εγκατάσταση φίλτρου από κοκκώδη υλικά ή την εγκατάσταση φίλτρων με τη χρήση συνθετικών υφασμάτων (γεωυφάσματα). Τέτοια υλικά φίλτρου δεν είναι συνήθως απαραίτητα σε προσωρινά συστήματα αποχέτευσης ή όπου το περιβάλλον έδαφος είναι γνωστό ότι είναι πολύ σταθερό. Παραδείγματα τέτοιων σταθερών υλικών είναι τα βραχώδη υλικά ή τα υλικά από άργιλο ή άλλα υλικά που χαρακτηρίζονται από τη μη περατότητα. Επίσης είναι πολύ σημαντικό κατά το σχεδιασμό, να λαμβάνονται υπ όψη οι λεπτομέρειες που αφορούν στα φρεάτια καθαρισμού και ελέγχου, στις αποστάσεις μεταξύ τους, στις εξόδους αποχέτευσης και στην εφαρμογή των κλίσεων της ροής. 66

67 Σωλήνες Στραγγιστηρίων Για την κατασκευή των γραμμικών στραγγιστηρίων με σωληνωτό αγωγό, χρησιμοποιούνται διάτρητοι πρόχυτοι τσιμεντοσωλήνες, εσωτερικής διαμέτρου καθοριζόμενης κατά περίπτωση, ανάλογα με την προς αποχέτευση παροχή Γεωϋφάσματα Στραγγιστηρίων Πρόκειται για κατάλληλα γεωϋφάσματα διαχωρισμού τα οποία χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα φίλτρα για το διαχωρισμό των στραγγιστικών στρώσεων στα φίλτρα πολλαπλής διαβάθμισης, καθώς και για το διαχωρισμό αυτών από το περιβάλλον εδαφικό υλικό Τεχνικά έργα αποστράγγισης Στο Σχήμα 3.14 δίδονται τα τυπικά έργα αποστράγγισης των αυτοκινητοδρόμων Γραμμικά Στραγγιστήρια Γραμμικά στραγγιστήρια και σωληνωτοί αγωγοί αποστράγγισης περιορισμένου μήκους και με μικρές παροχές δύνανται να εκβάλουν στο έδαφος. Γραμμικά στραγγιστήρια και σωληνωτοί αγωγοί αποστράγγισης μεγαλύτερου μήκους και με σημαντικές παροχές πρέπει απαραίτητα να καταλήγουν σε φρεάτια του δικτύου ομβρίων ή σε άλλο κατάλληλο αποδέκτη. Το πλάτος γραμμικού στραγγιστηρίου χωρίς σωλήνα αποστράγγισης πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,30 m, ενώ στην περίπτωση τοποθέτησης και σωλήνα αποστράγγισης το ελάχιστο πλάτος του γραμμικού στραγγιστηρίου είναι 0,60 m. Η κατά μήκος κλίση του πυθμένα του γραμμικού στραγγιστηρίου και του σωληνωτού αγωγού αποστράγγισης πρέπει να είναι η ίδια. Η ελάχιστη κατά μήκος κλίση των σωληνωτών αγωγών αποστράγγισης είναι συνήθως 1%, ενώ κατ εξαίρεση και ύστερα από τη σύμφωνη γνώμη της αρμόδιας υπηρεσίας επιτρέπεται να εφαρμοστεί ελάχιστη κλίση 0,5%. Διάτρητοι πρόχυτοι τσιμεντοσωλήνες αποστράγγισης με σχετικά μεγάλες κυκλικές ή επιμήκεις οπές, περιβάλλονται από φίλτρο πολλαπλής διαβάθμισης. Στις περιπτώσεις αυτές, ως δεύτερη βαθμίδα φίλτρου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα φίλτρο από γαιοΰφασμα σε επαφή με το περιβάλλον συνεκτικό έδαφος. Κατά κανόνα, οι διάτρητοι σωλήνες τοποθετούνται με τις οπές διατασσόμενες προς τα πάνω. Τούτο συμβαίνει όταν το περιβάλλον έδαφος είναι ιλυώδες ή/και ενδιαφέρει ιδιαιτέρως η απαγωγή και διηθούμενου επιφανειακού ύδατος. Οι διάτρητοι σωλήνες τοποθετούνται με 67

68 τις οπές διατασσόμενες προς τα κάτω, σε περίπτωση που δεν υφίσταται διήθηση επιφανειακού ύδατος, καθώς και σε περίπτωση που η εγκατάσταση φορτίζεται περιοδικά (λόγω μεταβαλλόμενης στάθμης του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα), οπότε υφίσταται κίνδυνος εναπόθεσης αλάτων (εξαιτίας διαρκούς εναλλασσόμενης έκθεσης σε αέρα και νερό) και επομένως έμφραξης των οπών του σωλήνα. Οι σωληνωτοί αγωγοί αποστράγγισης εδράζονται επί κλίνης από υλικό φίλτρου, ελαχίστου πάχους 0,10 m για την περίπτωση φίλτρου απλής διαβάθμισης και 0,15 m για την περίπτωση φίλτρου πολλαπλής διαβάθμισης. Για τον έλεγχο και τον καθαρισμό των σωληνωτών αγωγών αποστράγγισης, είναι απαραίτητη η κατασκευή φρεατίων επιθεώρησης ανά τακτά διαστήματα (όχι μεγαλύτερα των 50 m m). Ο μεταξύ δύο διαδοχικών φρεατίων επιθεώρησης σωλήνας αποστράγγισης πρέπει να είναι ευθύγραμμος Τάφροι Αποστράγγισης Σε περιπτώσεις αποστράγγισης μεγάλων ποσοτήτων υπογείων υδάτων, αντί του γραμμικού στραγγιστηρίου με σωληνωτό αγωγό αποστράγγισης, κατασκευάζεται ανοικτή τάφρος αποστράγγισης. Η τάφρος αποστράγγισης, παράλληλα με την αποστράγγιση των υπογείων υδάτων, χρησιμεύει και για τη συλλογή και απομάκρυνση της επιφανειακής απορροής. Η τάφρος αποστράγγισης έχει κατά κανόνα ορθογωνική διατομή και τα τοιχώματά της πρέπει να κατασκευάζονται από διαπερατά υλικά (κοκκώδη). Οι διαστάσεις της τάφρου προκύπτουν με βάση την απαιτούμενη υδραυλική αποχετευτική ικανότητα και τις κατασκευαστικές απαιτήσεις. Σε κάθε περίπτωση όμως το ελάχιστο πλάτος της τάφρου πρέπει να έχει ως ακολούθως: 0,60 m για βάθος μέχρι 2,50 m 0,80 m για βάθος άνω των 2,50 m. Ο πυθμένας της τάφρου θα πρέπει να εξασφαλίζεται έναντι άνωσης, με την τοποθέτηση σκύρων ή πλακών εκ σκυροδέματος στον πυθμένα. Στην περίπτωση επενδεδυμένων τάφρων αποστράγγισης με πολλαπλά φίλτρα, για λόγους διατάραξης του χείλους των παρειών της τάφρου, η εξωτερική βαθμίδα (στρώση) των φίλτρων πρέπει να κατασκευάζεται με ελάχιστο πάχος 0,20 m. 68

69 Η διείσδυση κόκκων από την περιβάλλουσα τη διατομή της τάφρου στρώση φίλτρου πρέπει να εμποδίζεται με τη χρήση κατάλληλου γεωϋφάσματος Στρώσεις Στράγγισης Οδοστρώματος Οι Στρώσεις Στράγγισης Οδοστρώματος (ΣΣΟ) είναι φίλτρα, τα οποία κατασκευάζονται κάτωθεν του οδοστρώματος καθ όλο το πλάτος της οδού (συμπεριλαμβανομένων και των ερεισμάτων) και χρησιμεύουν στην απαγωγή του ύδατος στα γραμμικά στραγγιστήρια ή σε άλλον αποδέκτη, με σκοπό: την προστασία των οδοστρωμάτων από τα όμβρια ύδατα που εισρέουν διαμέσου των ρωγμών του ασφαλτοτάπητα και διαφορετικά θα εγκλωβίζονται και με τους κύκλους πήξης-τήξης λόγω θερμοκρασιακών μεταβολών, θα προκαλούσαν φθορές στα οδοστρώματα. Στην περίπτωση αυτή η υπόψη στρώση ονομάζεται Στρώση Αντιπαγετικής Προστασίας (ΣΑΠ). την ταπείνωση του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα κάτω από την άνω επιφάνεια της Στρώσης Έδρασης Οδοστρώματος (ΣΕΟ), ο οποίος λόγω της υδροστατικής άνωσης που θα ασκούσε στο οδόστρωμα, θα προκαλούσε τη θραύση του. Στην περίπτωση αυτή η στρώση αυτή ονομάζεται «στρώση αποστράγγισης της ΣΕΟ». Σε περίπτωση που, η στάθμη του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα βρίσκεται περιοδικά ή μόνιμα πάνω από την ΣΕΟ, η κατασκευή της «στρώσης αποστράγγισης της ΣΕΟ» επιβάλλεται ανεξάρτητα από την ανάγκη ή μη κατασκευής ΣΑΠ. Η ελάχιστη εγκάρσια κλίση των στρώσεων στράγγισης οδοστρώματος είναι 4%. Η εγκάρσια κλίση των στρώσεων στράγγισης οδοστρωμάτων δύναται να διαμορφωθεί μονοκλινής ή αμφικλινής. Στα τμήματα μεταβολής της κλίσης από αμφικλινή σε μονοκλινή, η προκύπτουσα ακμή των τεμνόντων επιφανειών κείται λοξά ως προς τον άξονα της οδού. Κατά μήκος του άξονα της οδού, οι στρώσεις στράγγισης οδοστρώματος, εφόσον παύουν να είναι απαραίτητες, καταλήγουν υπό μορφή σφήνας υπό κατά μήκος κλίση 20% και επί μήκους 10 m περίπου Στρώση Αποστράγγισης Πρανούς Η στρώση αποστράγγισης πρανούς προορίζεται για την διευκόλυνση της εξόδου των υδάτων από την υδροφόρο εδαφική στρώση του πρανούς, ενώ συγχρόνως εμποδίζεται η υπόγεια διάβρωση του φυσικού εδάφους λόγω της απόπλυσής του από τα λεπτά σωματίδια. Το ούτως συλλεγόμενο νερό απομακρύνεται του πρανούς, μέσω του σωλήνα αποστράγγισης ενός γραμμικού στραγγιστηρίου που βρίσκεται στον πόδα αυτού. 69

70 Η κλίση του πρανούς καθορίζεται σε σχέση με την αντοχή σε διάτμηση του υλικού του φίλτρου του πρανούς και της πίεσης της ροής στην υδροφόρο εδαφική στρώση του πρανούς. Η στρώση αποστράγγισης πρανούς κατασκευάζεται ως φίλτρο απλής διαβάθμισης ή πολλαπλής διαβάθμισης. Για πρανή ύψους μέχρι 6 m, το συνολικό πάχος της στρώσης αποστράγγισης πρανούς δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 0,60 m στη στέψη και 1,00 m στον πόδα του πρανούς. Για μεγαλύτερα ύψη πρανών, το απαιτούμενο πάχος της στρώσης αποστράγγισης πρανούς αποτελεί αντικείμενο ειδικής εδαφοτεχνικής μελέτης. Η διάμετρος του σωλήνα αποστράγγισης, στον οποίο καταλήγει το φίλτρο του πρανούς, πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,30 m. Η στρώση αποστράγγισης πρανούς, προκειμένου να προστατεύεται από τη διήθηση επιφανειακού ύδατος, καλύπτεται από μια στρώση συνεκτικού υλικού πάχους τουλάχιστον 0,20 m. Σχήμα 3.14 : Τυπικά έργα αποχέτευσης αυτοκινητοδρόμου 3.5. Διαδικασίες συντήρησης Η συστηματική συντήρηση είναι βασικός παράγοντας για κάθε αποχετευτική τάφρο. Χωρίς την κατάλληλη συντήρηση μια καλοσχεδιασμένη τάφρος μπορεί να γίνει ένα αποκρουστικό θέαμα. Οι μέθοδοι συντήρησης θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό έτσι ώστε οι διατομές των τάφρων να είναι κατάλληλες για τις μεθόδους και τον εξοπλισμό που θα χρησιμοποιείται. 70

71 Τα στοιχεία των συστημάτων αποχέτευσης αυτοκινητοδρόμων, σε όσον αφορά την συντήρησή τους, αφορούν: Καλύμματα, σχάρες και πλαίσια φρεατίων. Ρείθρα (κρασπεδόρειθρα, επενδεδυμένες τάφροι ερείσματος) Συστήματα αγωγών αποχέτευσης Φρεάτια πάσης φύσεως Βαθμιδωτά ρείθρα Τάφρους Στραγγιστήρια Οχετούς Εξόδους αγωγών αποχέτευσης Βοηθητικές μονάδες Στον καθορισμό των απαιτήσεων στοιχειώδους συντήρησης λαμβάνονται υπόψη δύο βασικές αρχές: (α) (β) ότι το νερό απειλεί την οδική ασφάλεια όταν λιμνάζει στην επιφάνεια της οδού, ότι η δομή του οδοστρώματος δεν πρέπει να ευνοεί την κατακράτηση του νερού έτσι ώστε αφενός να μειώνονται οι απαιτήσεις συντήρησης και αφετέρου να επαληθεύεται η διάρκεια ζωής του σχεδιασμού της οδού. Οι επιπτώσεις του (α) είναι ευδιάκριτες σε αντίθεση με εκείνες του (β). Οι διαδικασίες και η συχνότητα της επιθεώρησης που παρατίθενται στις επόμενες παραγράφους έχουν σχεδιασθεί με σκοπό να επιτρέψουν την κατά το δυνατό ορθή αξιολόγηση των ενεργειών που κρίνονται απαραίτητες για την ασφάλεια της οδού και την αποφυγή της δομικής φθοράς του οδοστρώματος. Προκειμένου να είναι δυνατή η επιθεώρηση και συντήρηση των στοιχείων αποχέτευσης αυτοκινητοδρόμων θα πρέπει αυτά να είναι σωστά καταχωρημένα στο μητρώο αυτοκινητοδρόμου για τη στοιχειώδη συντήρηση. Τα σωστά σχεδιασμένα και κατασκευασμένα συστήματα αποχέτευσης θα πρέπει να είναι αυτοκαθαριζόμενα. Έτσι, συντήρηση θα απαιτείται μόνο σε περίπτωση έμφραξης ή άλλης αστοχίας. Αν αναγνωριστούν προβληματικά σημεία στο σύστημα αγωγών αποχέτευσης, αυτά θα πρέπει να υφίστανται συχνότερη επιθεώρηση. Επιπλέον, θα πρέπει να μελετηθεί η πιθανότητα αντικατάστασης των προβληματικών τμημάτων όταν αυτό είναι δυνατό. 71

72 Οι ενδείξεις έμφραξης ή αστοχιών που θα πρέπει κατά κανόνα να υποδεικνύουν περαιτέρω διερεύνηση περιλαμβάνουν: αντεστραμμένη ροή και εκχείλιση στα σημεία εισόδου του συστήματος αποχέτευσης, ξηρές εκβολές τάφρου, υγρασία στα ερείσματα, και παρουσία πλούσιας βλάστησης. Οι λεπτομερείς επιθεωρήσεις των συστημάτων αγωγών αποχέτευσης πραγματοποιούνται ανά έτος, εκτός από τις περιπτώσεις εκείνες στις οποίες υπάρχουν ειδικές ανάγκες λόγω τοπικής ιδιαιτερότητας ή ενδείξεις εμφράξεως ή άλλη βλάβη που έχει εντοπιστεί από τις επιθεωρήσεις ασφαλείας ή από αναφορές ή καταγγελίες από άλλες πηγές. Στις επιθεωρήσεις πρέπει να χρησιμοποιούνται οι τεχνικές που αρμόζουν στη φύση του αποχετευτικού συστήματος. Οι μέθοδοι ελέγχου που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είναι οι εξής: i. Εισαγωγή κυλινδρικής ράβδου (mandrel) στον αγωγό: Με τον τρόπο αυτό διαπιστώνεται αν ο αγωγός είναι σπασμένος, στρεβλωμένος, εάν έχουν συσσωρευτεί λάσπη ή ρίζες φυτών στο εσωτερικό του, δεν είναι δυνατό όμως να διαπιστωθεί το ακριβές πρόβλημα. ii. iii. iv. Εισαγωγή νερού με πίεση ή αέρος με πίεση (μπαλόνι): Ο τρόπος αυτός παρέχει λιγότερες πληροφορίες από ότι η χρήση κυλινδρικής ράβδου αποτελεί όμως την καλύτερη μέθοδο όταν διαπιστώνονται περιοχές έμφραξης και για τα μέρη όπου η χρήση κυλινδρικής ράβδου κρίνεται ακατάλληλη. Επιθεώρηση φρεατίων κατά τη διάρκεια ή αμέσως μετά από περιόδους έντονων βροχοπτώσεων: Η μέτρηση του ύψους του νερού στις εισόδους των αγωγών, σε διαδοχικά φρεάτια σε όλη τη διαδρομή ενός αγωγού αποτελούν ένδειξη έμφραξης ή βλάβης. Επιθεώρηση με κάμερα: Η τεχνική αυτή ενδέχεται να είναι αποτελεσματική, αν και γενικά η χρήση της θα πρέπει να περιορίζεται σε συγκεκριμένα μέρη του δικτύου με ειδικότερα προβλήματα παροχέτευσης. v. Εσωτερικός οπτικός έλεγχος όπου αυτό είναι εφικτό. Πρέπει επίσης να γίνεται η μέγιστη δυνατή χρήση των τεχνικών εκκένωσης και καθαρισμού φρεατίων, καθώς και των διαδικασιών επιθεώρησης των μερών αυτών, ώστε να διαπιστώνεται η ικανοποιητική λειτουργία των συστημάτων αποχέτευσης. Οι φθορές που πρέπει να επισημαίνονται κατά τις λεπτομερείς επιθεωρήσεις περιγράφονται στον πίνακα 3.1. Ο ίδιος πίνακας περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικές με τα χαρακτηριστικά που πρέπει να καταγράφονται και ενδεικτικά τις απαραίτητες εργασίες συντήρησης. 72

73 Πίνακας 3.1 : Φθορές και μέθοδοι αποκατάστασης που αφορούν τη στοιχειώδη συντήρηση των συστημάτων αγωγών αποχέτευσης. Φθορές Χαρακτηριστικό/ Όρια Μέθοδος μονάδα μέτρησης αποκατάστασης (ενδεικτικά) Έμφραξη. Μήκος / m <100 Απόφραξη / Καθαρισμός αγωγών Άλλες δυσλειτουργίες. Επισκευή Πλημμύρα Εμβαδόν / m 2 <500 Καθαρισμός / Επισκευή Ζημιά αποχετευτικού συστήματος. Μήκος / m <100 Επισκευή Επιπτώσεις πλημμύρας σε ιδιοκτησίες. Επιπτώσεις πλημμύρας σε Ο.Κ.Ω. Επισκευή Επισκευή Παρουσία λάσπης. Μήκος / m <100 Καθαρισμός Παρουσία βλάστησης. Καθαρισμός Ρηγμάτωση. Εμβαδόν / m 2 <500 Επισκευή / Αντικατάσταση Παραμόρφωση. Μήκος / m <100 Αντικατάσταση Κατάρρευση / γενική καταστροφή. Μήκος / m <100 Αντικατάσταση Ανώμαλη χάραξη. Μήκος / m <100 Αντικατάσταση Λιμνάζοντα ύδατα. Μήκος / m <100 Επισκευή / Αντικατάσταση Υποσκαφή. Ανακατασκευή Οι εργασίες αποκατάστασης των φθορών που περιγράφονται ενδεικτικά στον πίνακα 3.1 πραγματοποιούνται από ομάδες επέμβασης του φορέα διαχείρισης ή από υπεργολάβους. Οι εργασίες αυτές είναι (τυπικά) μικρής έκτασης και αποσκοπούν στην αποκατάσταση φθορών που δεν απαιτούν ιδιαίτερη έρευνα. Οι λεπτομερείς επιθεωρήσεις των φρεατίων πρέπει να διενεργούνται ανά έτος. Θα πρέπει να γίνονται, στο μέτρο που αυτό είναι δυνατό, σε συντονισμό με τις εργασίες εκκένωσης και καθαρισμού και όπου υπάρχει δυνατότητα με την λεπτομερή επιθεώρηση και άλλων στοιχείων της οδού. 73

74 Οι φθορές που πρέπει να επισημαίνονται κατά τις λεπτομερείς επιθεωρήσεις περιγράφονται στον πίνακα 3.2. Ο ίδιος πίνακας περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικές με τα χαρακτηριστικά που πρέπει να καταγράφονται και ενδεικτικά τις απαραίτητες εργασίες συντήρησης. Πίνακας 3.2 : Φθορές και μέθοδοι αποκατάστασης που αφορούν τη στοιχειώδη συντήρηση των φρεατίων πάσης φύσεως. Φθορές Μέθοδος αποκατάστασης (ενδεικτικά) Κατεστραμμένο / τοπική φθορά. Αντικατάσταση / Επισκευή Κατάρρευση / γενική καταστροφή. Παρουσία λάσπης. Έμφραξη. Ελαττωματικό φρεάτιο / κακή λειτουργία. Ελαττωματικά στοιχεία. Αντικατάσταση Καθαρισμός Απόφραξη Αντικατάσταση / Επισκευή Αντικατάσταση (καλύμματα, σχάρες, πλαίσια) Ελαττωματικός πυθμένας. Ελαττωματικές βοηθητικές μονάδες. Επισκευή Αντικατάσταση (σε φρεάτια άρδευσης) Η εκκένωση των φρεατίων θα πρέπει να γίνεται μία φορά ανά έτος, αν και είναι δυνατό να διαπιστωθεί και να συμφωνηθεί η ανάγκη μεγαλύτερης (ή μικρότερης) συχνότητας λόγω τοπικής ιδιαιτερότητας. Λάσπη και άλλα στερεά υλικά που προκύπτουν ως απόβλητα από τις διαδικασίες εκκενώσεως και καθαρισμού αποτελούν πιθανή πηγή ρύπανσης και θα πρέπει να επιλέγεται ο καταλληλότερος χώρος για την απόθεσή τους. Τα στραγγιστήρια λειτουργούν ως αγωγοί στραγγίσεως για την απορροή επιφανειακών υδάτων από το οδόστρωμα της οδού, τις λωρίδες έκτακτης ανάγκης, τα ερείσματα, τα ορύγματα και τα επιχώματα, και τις παρακείμενες εκτάσεις. Το καθένα ξεχωριστά ή σε συνδυασμό με τα υπόλοιπα συγκρατούν τη στάθμη των υπογείων υδάτων χαμηλότερα από το επίπεδο της οδού και άλλων κατασκευών, των παρακείμενων ερεισμάτων και των εκτάσεων εκτός του αυτοκινητοδρόμου. 74

75 Η αποτελεσματικότητα των στραγγιστηριών μπορεί να μειωθεί σε σημαντικό βαθμό από τον σχηματισμό στρώματος λάσπης, με επακόλουθη ανάπτυξη βλάστησης επάνω από το υλικό του φίλτρου ή με τη συσσώρευση παγιδευμένης λάσπης στα κατώτερα στρώματα. Καθένα από τα προβλήματα αυτά μπορεί να επέλθει μεμονωμένα ή σε συνδυασμό με τα υπόλοιπα. Τα επιφανειακά προβλήματα μπορούν εύκολα να διαπιστωθούν με επιθεώρηση στην επιφάνεια του εδάφους, όμως οι βαθύτερες συσσωρεύσεις μπορούν να εντοπιστούν μόνο με εκσκαφή και συνήθως με δειγματοληψία. Εκεί όπου η απορροή συγκεντρώνει ταυτόχρονα επιφανειακά αλλά και υπόγεια ύδατα, η συγκέντρωση υδάτων στην επιφάνεια θα επέλθει μόνο σε περίπτωση που υπάρχουν βλάβες. Εάν δεν υπάρχει κάποια εμφανής επιφανειακή βλάβη, η συγκέντρωση υδάτων στην επιφάνεια αποτελεί σχεδόν βέβαιη ένδειξη για τη συγκέντρωση λάσπης στο κατώτερο επίπεδο. Είναι προφανές πως, εάν δεν υπάρχει κάποια προφανής αιτία που να περιορίζει τη βλάβη σε συγκεκριμένο σημείο, το πρόβλημα θα εκτείνεται σε μεγάλο μήκος του στραγγιστηρίου. Η αντικατάσταση του αποστραγγιστικού στρώματος με ένα καινούριο ή ο καθαρισμός του υπάρχοντος αποτελεί έργο ιδιαίτερης σπουδαιότητας για το οποίο απαιτείται ειδικός σχεδιασμός, ο οποίος εντάσσεται στις εργασίες κύριας συντήρησης. Οι λεπτομερείς επιθεωρήσεις των στραγγιστηρίων θα πρέπει να πραγματοποιούνται, ανά έτος, εκτός εάν έχει συμφωνηθεί με τον αρμόδιο Φορέα συντήρησης ότι υπάρχει ανάγκη συχνότερων επιθεωρήσεων λόγω τοπικής ιδιαιτερότητας ή εάν υπάρχει ένδειξη που προκύπτει από τις επιθεωρήσεις ασφαλείας υπάρχουσας ή εν δυνάμει εμφράξεως ή άλλης βλάβης, ή από αναφορές και καταγγελίες που κατεγράφησαν εκτός των κανονικών διαδικασιών επιθεώρησης. Οι λεπτομερείς επιθεωρήσεις των στραγγιστηρίων μπορεί να συμπεριλάβουν τη διεξαγωγή δοκιμαστικών διανοίξεων εάν υπάρχει ένδειξη στην επιφάνεια για ήδη υπάρχουσα ή ενδεχόμενη έμφραξη ή για άλλη βλάβη. Πρέπει να γίνεται η μέγιστη δυνατή χρήση των τεχνικών εκκένωσης και καθαρισμού φρεατίων, καθώς και των διαδικασιών επιθεώρησης των μερών αυτών, ώστε να διαπιστώνεται η ικανοποιητική λειτουργία των στραγγιστηρίων. Οι φθορές που πρέπει να επισημαίνονται κατά τις λεπτομερείς επιθεωρήσεις περιγράφονται στον πίνακα 3.3. Ο ίδιος πίνακας περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικές με τα χαρακτηριστικά που πρέπει να καταγράφονται και ενδεικτικά τις απαραίτητες εργασίες συντήρησης. 75

76 Πίνακας 3.3 : Φθορές και μέθοδοι αποκατάστασης που αφορούν τη στοιχειώδη συντήρηση των στραγγιστηρίων. Φθορές Χαρακτηριστικό/ μονάδα μέτρησης Όρια Μέθοδος αποκατάστασης (ενδεικτικά) Παρουσία βλάστησης (ανάλογα με τη θέση του στραγγιστηρίου) Μήκος / m. <100 Αποψίλωση / Ζιζανιοκτονία (όπου επιτρέπεται σύμφωνα με τους περιβαλλοντικούς όρους) Ζημία στραγγιστηρίου. Μήκος / m. <50 Αποκατάσταση Μετατόπιση υλικού στραγγιστηρίου. Μήκος / m. <100 Αποκατάσταση Παρουσία λάσπης. Μήκος / m. <100 Καθαρισμός / Απόφραξη Πλημμύρα. Εμβαδόν / m 2. <500 Καθαρισμός 3.6. Αστοχίες οφειλόμενες στην παρουσία του νερού και αντιμετώπιση Μείωση της φέρουσας ικανότητας Η αντοχή ή η φέρουσα ικανότητα του υπεδάφoυς είναι καθοριστικής σημασίας στη διαστασιολόγηση ενός οδοστρώματος, δεδομένου ότι από αυτή εξαρτώνται άμεσα τα πάχη των υπερκείμενων στρώσεων. Η φέρουσα ικανότητα του υπεδάφoυς είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων, αλλά κυρίως του μεγέθους των κόκκων και της συνεκτικότητας, της φυσικής υγρασίας και του βαθμού συμπύκνωσης του εδάφους ή του εδαφικού υλικού που χρησιμοποιήθηκε. Ο μηχανικός οδοποιίας, έχοντας ως βοήθημα τα συστήματα κατάταξης εδαφών, μπορεί να εκτιμήσει την καταλληλότητα ή μη του εδάφους για την παροχή επιφάνειας πάνω στην οποία θα κατασκευαστεί το οδόστρωμα. Η αποτίμηση όμως της φέρουσας ικανότητας αυτού γίνεται μόνο μετά από δοκιμές τόσο στο εργαστήριο, όσο και επί τόπου στο έργο. Η έκφραση της φέρουσας ικανότητας του υπεδάφους για έργα οδοποιίας γίνεται συναρτήσει μιας εκ των παραμέτρων: Καλιφορνιακός δείκτης (CBR), μέτρο αντίδρασης (Κ) (modulus of reaction), τιμή αντίστασης ή ευστάθειας (R) (resistance R - value) και μέτρο ελαστικότητας ή επανάκτησης (Ε ή Μr) (elastic modulus οr resilient modulus). Η πλέον γνωστή παράμετρος που χρησιμοποιείται σχεδόν σε όλες τις εμπειρικές ή ημιεμπειρικές μεθοδολογίες διαστασιολόγησης εύκαμπτων οδοστρωμάτων είναι το CBR. Επίσης, συνήθης παράμετρος είναι το μέτρο ελαστικότητας ή επανάκτησης, (Ε ή Μr). Η παράμετρος αυτή χρησιμοποιείται σε όλες τις αναλυτικές και ορισμένες νεώτερες ημιεμπειρικές μεθοδολογίες. 76

77 Το μέτρο αντίδρασης χρησιμοποιείται κυρίως στις μεθοδολογίες διαστασιολόγησης δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, ενώ η τιμή αντίστασης έχει περιορισμένη χρήση, κυρίως σε ορισμένες πολιτείες των ΗΠΑ. Ενώ υπάρχουν διάφοροι τρόποι μέτρησης της αντοχής του εδάφους το κυριότερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει ο μηχανικός οδοποιίας είναι να καθορίσει την αντιπροσωπευτική τιμή της φέρουσας ικανότητας του υπεδάφους, απαραίτητη παράμετρο για την περαιτέρω διαδικασία διαστασιολόγησης του οδοστρώματος. Καθοριστικής σημασίας στο βασικότατο και δύσκολο αυτό εγχείρημα είναι η εκτίμηση του ποσοστού υγρασίας στην οποία θα μετρήσει την αντοχή του υπεδάφους, η οποία επηρεάζει και την συμπυκνωμένη ξηρή πυκνότητα. Το ποσοστό αυτό θα πρέπει να συνδέεται τόσο με το ποσοστό υγρασίας του υπεδάφους κατά τη συμπύκνωση,όσο και με το αντιπροσωπευτικό ποσοστό υγρασίας του υπεδάφους κατά τη διάρκεια λειτουργίας του οδοστρώματος. Ο όρος αντιπροσωπευτικό ποσοστό υγρασίας θα μπορούσε να είναι το ποσοστό υγρασίας που κατά κανόνα θα έχει το υπέδαφος σε ετήσια βάση, εάν υποτεθεί ότι τίποτε δεν πρόκειται να αλλάξει στην κατασκευή, καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του οδοστρώματος. Η εκτίμηση ή καλύτερα ο καθορισμός υγρασίας κατά τη συμπύκνωση είναι εύκολη υπόθεση δεδομένου ότι το επιθυμητό ποσοστό υγρασίας κατά τη συμπύκνωση είναι αυτό που δίνει τη μέγιστη συμπυκνωμένη πυκνότητα, και καθορίζεται από τον εργαστηριακό έλεγχο κατά PROCTOR (Τροποποιημένη μέθοδος) ή με τη δονητική σφύρα όταν τα εδάφη είναι κοκκώδη. Έτσι, στην περίπτωση αυτή, το μόνο που πρέπει να κάνει ο μηχανικός, μετά τον καθορισμό της βέλτιστης υγρασίας και της αντίστοιχης αντοχής, είναι να εξασφαλίσει το ίδιο ποσοστό υγρασίας κατά τη διάρκεια της κατασκευής συμπύκνωσης. Το παραπάνω είναι δυνατόν να επιτευχτεί με σχετική ευκολία μόνον εάν οι εργασίες κατασκευής και ειδικότερα της συμπύκνωσης του υπεδάφoυς εκτελεστούν κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών. Εάν οι εργασίες κατασκευής εκτελεστούν κατά τη διάρκεια χειμερινών μηνών ή βροχοπτώσεων είναι σίγουρο ότι η υγρασία του υπεδάφους κατά τη συμπύκνωση θα είναι μεγαλύτερη από την επιθυμητή, η συμπυκνωμένη πυκνότητα μικρότερη και κατά συνέπεια η φέρουσα ικανότητα μικρότερη. Τα υπεδάφη, ιδιαίτερα τα αργιλικά και αργιλώδη, όταν βρεθούν σε κατάσταση κορεσμού κατά τη διάρκεια της κατασκευής, η μετέπειτα φέρουσα ικανότητα του υπεδάφους σε κατάσταση ισορροπίας, δηλαδή μετά το πέρας της κατασκευής, είναι μικρότερη με αποτέλεσμα να μειώνεται η διάρκεια ζωής του οδοστρώματος. Εκτιμήθηκε ότι η διάρκεια ζωής σε αυτές τις περιπτώσεις είναι περίπου η μισή από αυτήν του οδοστρώματος που 77

78 κατασκευάστηκε κάτω από κανονικές συνθήκες. Ακόμη και στις περιπτώσεις όπου μαζί με τις χωματουργικές εργασίες ταυτόχρονα διαστρώθηκε και η εξυγιαντική στρώση, η αύξηση του ποσοστού υγρασίας του υπεδάφους λόγω βροχοπτώσεων ήταν αισθητή και επηρέασε δυσμενώς την διάρκεια ζωής του οδοστρώματος. Έτσι συνιστάται όπως οι χωματουργικές εργασίες εκτελούνται σε περιόδους που δεν αναμένονται βροχοπτώσεις και άνευ διακοπής μέχρι και της διαστρώσεως της πρώτης ασφαλτικής στρώσης. Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονιστεί το λάθος που γίνεται αρκετές φορές όταν η βάση με ασύνδετα αδρανή αφήνεται ακάλυπτη καθ' όλη τη διάρκεια των χειμερινών μηνών, για να συνεχισθούν οι εργασίες τους εαρινούς μήνες. Αποδεικνύεται ότι όχι μόνο υπάρχει διάβρωση της επιφάνειας με την απώλεια των λεπτόκοκκων και τη δημιουργία κυματισμών ή και λάκκων, αλλά επηρεάζεται άμεσα και η συνολική διάρκεια ζωής του οδοστρώματος. Εάν η διαστασιολόγηση βασιζόταν στην αντοχή του υπεδάφους κάτω από τις προαναφερθείσες, σχεδόν ιδανικές, συνθήκες είναι βέβαιο ότι η κατασκευή θα υποδιαστασιολογιόταν και θα παρουσίαζε σύντομα πρόβλημα. Έτσι λοιπόν θα πρέπει να εκτιμηθούν αντιπροσωπευτικές συνθήκες οι οποίες θα ισχύουν καθ όλη τη διάρκεια ζωής του οδοστρώματος. Η ακριβής εκτίμηση του αντιπροσωπευτικού ποσοστού υγρασίας καθ' όλη τη διάρκεια λειτουργίας του οδοστρώματος είναι δύσκολο, αν όχι αδύνατο, εγχείρημα. Και τούτο διότι η υγρασία του υπεδάφους καθ' όλη τη διάρκεια λειτουργίας του οδοστρώματος επηρεάζεται από ποικίλους παράγοντες οι κυριότεροι των οποίων είναι: ο εποχιακός (αυξομείωση του υδροφόρου ορίζοντα), η ποιότητα (κατάταξη) του εδαφικού υλικού, η καλή ή κακή εκτέλεση της κατασκευής (κυρίως λόγω ύπαρξης ή μη έργων αποστράγγισης και προστασίας του υπεδάφους) και το πάχος των υπερκείμενων στρώσεων (παροχή επιπρόσθετης προστασίας του υπεδάφους). Ο πλέον ενδεδειγμένος τρόπος για να μπορέσει να ανταπεξέλθει ο μηχανικός στο παραπάνω πρόβλημα και να διαστασιoλoγήσει ορθά το οδόστρωμα είναι να ακολουθήσει πιστά τις οδηγίες της μεθοδολογίας που αποφάσισε να χρησιμοποιήσει. Κατά κανόνα όλες οι μεθοδολογίες ακολουθούν μια βασική αρχή. Η αντοχή του υπεδάφους να μετριέται σε διαφορετικούς αντιπροσωπευτικούς μήνες και εάν είναι δυνατόν κάθε μήνα. Αυτό συνεπάγεται τη δειγματοληψία εδαφικού υλικού σε αντιπροσωπευτικά χρονικά διαστήματα (άνοιξη-καλοκαίρι-φθινόπωρο-χειμώνα) για τον καθορισμό της φυσικής υγρασίας αυτού καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου και κατόπιν προσδιορισμό της φέρουσας ικανότητας. Η σχέση CBR (ή άλλης έκφρασης της αντοχής του υπεδάφους) και υγρασίας και ξηρής πυκνότητας είναι απαραίτητη προϋπόθεση για το μελετητή. Από αυτή θα καθορισθεί 78

79 τόσο η σχεδιαστική τιμή του CBR όσο και η επιδιωκόμενη (στοχεύουσα) ξηρή πυκνότητα κατά τη συμπύκνωση. Ο μελετητής, έχοντας καθορίσει τις παραπάνω σχέσεις και τη σχεδιαστική τιμή της αντοχής του υπεδάφους, ακολουθώντας τις οδηγίες της μεθοδολογίας που χρησιμοποιεί, θα πρέπει να διασφαλίσει ότι οι συνθήκες υγρασίας κάτω από τις οποίες πήρε τα δείγματά του δεν πρόκειται να αλλάξουν καθ' όλη τη διάρκεια λειτουργίας του οδοστρώματος. Αυτό έχει ιδιαίτερη βαρύτητα στις περιπτώσεις των ορυγμάτων όπου τα εδάφη είναι αργιλικά ή ιλυώδη ή αργιλο-ιλυώδη. Η υγρασία του υπεδάφους θα πρέπει να προστατεύεται τόσο από την πιθανή ανύψωση του υδροφόρου ορίζοντα όσο και από την πιθανή διείσδυση των επιφανειακών υδάτων διαμέσου των στρώσεων στο υπέδαφος. Στην περίπτωση που ορισμένες μέρες του χρόνου ο υδροφόρος ορίζοντας βρίσκεται στην επιφάνεια του υπεδάφους, ανεξάρτητα εάν έχει καθοριστεί η φέρουσα ικανότητα σε συνθήκες πλήρους κορεσμού, κατά την κατασκευή του οδοστρώματος θα πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα έτσι ώστε ο υδροφόρος ορίζοντας πάντοτε να βρίσκεται σε κάποιο βάθος χαμηλότερα από το επίπεδο της σκάφης. Το βάθος αυτό εξαρτάται άμεσα από το ύψος τριχοειδούς ανύψωσης στο εδαφικό υλικό. Στην περίπτωση που το υπέδαφος είναι πολύ ευαίσθητο στην υγρασία (Δείκτης πλαστικότητας <25) και ο υδροφόρος ορίζοντας αρκετά ψηλά, συνιστάται όπως κατασκευάζεται μια στραγγιστική στρώση κάτω από το επίπεδο της σκάφης. Η στρώση αυτή αποτελείται από κατάλληλα κοκκώδη υλικά και έχει συνήθως πάχος mm. Μια άλλη παράμετρος που θα πρέπει απαραιτήτως να λαμβάνεται υπόψη κατά τον καθορισμό της σχεδιαστικής τιμής της αντοχής του υπεδάφους είναι και η σταθερότητα της ομοιομορφίας αυτού καθ' όλο το μήκος της κατασκευής. Αρκετές είναι οι φορές που το έδαφος αλλάζει, συνήθως σε κατασκευές που εκτείνονται σε μήκος πολλών χιλιομέτρων. Στην περίπτωση αυτή ο μελετητής δεν έχει παρά να διαφοροποιήσει τη διαστασιολόγηση του οδοστρώματος ομαδοποιώντας την ποιότητα του υπεδάφους σε δύο ή τρεις ομάδες. Σε έργα ολίγων χιλιομέτρων είναι πιθανό να επιλέξει την δυσμενέστερη περίπτωση από άποψη αντοχής υπεδάφους. Βεβαίως αυτό δεν είναι σύνηθες όταν σε μεμονωμένα μόνο σημεία το υπέδαφος παρουσιάζει πρόβλημα. Σε αυτές τις περιπτώσεις συνίσταται η τοπική εξυγίανση ή σταθεροποίηση του υπεδάφους ως η οικονομικότερη λύση. 79

80 Φθορές λόγω της ύπαρξης νερού Οι φθορές που παρατηρούνται λόγω της ύπαρξης του νερού, στις διαφορετικές φυσικές του καταστάσεις, είναι : i. Διαμήκεις ρωγμές, ρωγμές σχεδόν ευθύγραμμες κατά την έννοια του μήκους της οδού, που πέρα από τις κατασκευαστικές αστοχίες αιτία της εμφάνισής τους είναι η παγοπληξία ii. Αλλιγατορικές ρωγμές που εμφανίζονται λόγω της υποδιαστασιολόγησης και της μειωμένης αντοχής των στρώσεων της κυκλοφορίας, αλλά συνδέονται με φαινόμενα παγοπληξίας. iii. Τοπικές διατρήσεις ή λακκούβες ή φωλιές που συνιστούν αποτέλεσμα καθολικής θραύσεως και καταστροφής του επιφανειακού τάπητα και τον σχηματισμό λάκκων, με μία από τις κύριες αιτίες την ανεπαρκή αποστράγγιση. iv. Άντληση είναι η ανάδυση νερού και λεπτόκοκκου υλικού στη επιφάνεια κυκλοφορίας, που παρατηρείται συνήθως σε οδοστρώματα που αποτελούνται από πλάκες σκυροδέματος, όπου οι αρμοί προσφέρουν διόδους ροής σε ποσότητες εγκλωβισμένου νερού. Οφείλεται σε κακή απορροή και αποστράγγιση Επιπτώσεις λόγω υδρολίσθησης Καθώς πέφτει η βροχή στην επιφάνεια του οδοστρώματος, το νερό συσσωρεύεται σε ένα ορισμένο ύψος, πριν από την υπέρβαση της επιφανειακής τάσης και την έναρξη της απορροής, δημιουργώντας ένα φίλμ επί της επιφάνειας του δρόμου. Ένα όχημα που θα βρεθεί με ταχύτητα σε αυτό το φίλμ νερού στο δρόμο, συνήθως θα κινείται χωρίς την δυνατότητα ελέγχου, διότι τα ελαστικά του οχήματος δεν προλαβαίνουν να εκτοπίσουν το νερό ανάμεσα σε αυτά και το δρόμο, με αποτέλεσμα να χάνεται η πρόσφυσή τους με την επιφάνεια του δρόμου. Η υδρολίσθηση είναι συνάρτηση της έντασης βροχής (που έχει ως συνέπεια το πάχος του φίλμ του νερού), της πίεσης του αέρα στα ελαστικά, του βάθους του πέλματος, της μορφής των αυλακώσεων των ελαστικών του οχήματος, της κατάστασης του οδοστρώματος και της ταχύτητας του οχήματος. Επειδή οι παράγοντες που επηρεάζουν την υδρολίσθηση είναι γενικά πέρα από τον έλεγχο του σχεδιαστή της οδού, είναι αδύνατο να αποτραπεί το φαινόμενο. Ωστόσο, υπάρχει η δυνατότητα, με υλοποίηση φυσικών χαρακτηριστικών της οδού, να επηρεάζεται θετικά και να μειώνεται το φαινόμενο της υδρολίσθησης : 80

81 Όσο μεγαλύτερη είναι η εγκάρσια κλίση στο οδόστρωμα, τόσο λιγότερες είναι οι προϋποθέσεις για την συσσώρευση του νερού και την εκδήλωση του φαινομένου της υδρολίσθησης. Η ελάχιστη κλίση που συνιστάται είναι 2%. Η κατά μήκος κλίση της οδού, έχει μικρότερη επιρροή στη εκδήλωση του φαινομένου της υδρολίσθησης. Μελέτες έχουν δείξει ότι, μια διαπερατή τελική επιφάνεια του οδοστρώματος ή μια επιφάνεια με άγρια υφή έχει τις προϋποθέσεις για την μείωση των προβλημάτων της υδρολίσθησης Επιπτώσεις λόγω παγετού Η δράση του παγετού είναι ένα φαινόμενο που εμφανίζεται το χειμώνα και στις αρχές της άνοιξης στα βόρεια συνήθως κλίματα. Σχεδόν όλα τα επιφανειακά εδάφη υποβάλλονται σε κάποια δράση παγετού, το μέγεθος της οποίας εξαρτάται από το τοπικό κλίμα, τις βροχοπτώσεις και τις χαμηλές θερμοκρασίες. Χωρίζεται σε δύο φάσεις: α) το πάγωμα και β) την απόψυξη του νερού στο έδαφος. Για τα οδοστρώματα, η δράση του παγετού καθίσταται κρίσιμη όταν, είτε με τη φάση ψύξης αυτή συνοδεύεται από αισθητή διόγκωση των υλικών του οδοστρώματος, είτε με την φάση της απόψυξης, που αυτή συνοδεύεται από μια αξιοσημείωτη συρρίκνωση των υλικών. Υπάρχουν τουλάχιστον τρεις προϋποθέσεις, οι οποίες επιδρούν συνδυαστικά, πριν από τον παγετό : 1. Η ύπαρξη αρκετά ψυχρού κλίματος, έτσι ώστε η χαμηλή θερμοκρασία να διεισδύσει κάτω από την επιφάνεια του δρόμου στο επίπεδο του οδοστρώματος, ή / και της υποδομής. 2. Η ύπαρξη παροχής νερού από κάτω, πάνω ή / και πλευρικά στη ζώνη αυτή. 3. Η ύπαρξη εδαφικού υλικού, το οποίο είναι ευαίσθητο στον παγετό και βρίσκεται εντός της ζώνης ψύξης. Η διόγκωση του υλικού προκαλείται από το σχηματισμό πάγου στο οδόστρωμα κάτω από την επιφάνεια. Ο όγκος των εγκλωβισμένων υδάτων διαστέλλεται έως και 9% όταν καταψύχεται. Το μέγεθος της περιοχής του πάγου εξαρτάται από την ποσότητα των υδάτων που βρίσκονται εγκλωβισμένα εντός του εδάφους, από την στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα και από την χρονική διάρκεια της ψύξης. Όταν το έδαφος παγώνει, το ελεύθερο νερό παγώνει και διαστέλλεται. Η περιοχή του πάγου συνεχίζει να αυξάνεται για όσο διάστημα τροφοδοτείται με νερό η περιοχή αυτή. Το φαινόμενο αυτό, παρατηρείται και στις περιοχές 81

82 των οδοστρωμάτων ή / και του υποστρώματος, που εμφανίζονται τριχοειδή φαινόμενα. Σε ορισμένα ευαίσθητα εδάφη στον παγετό, παρατηρείται η εμφάνιση του φαινομένου σε βάθη που πλησιάζουν έως και τα έξι μέτρα Ειδικές περιπτώσεις αποστράγγισης Οδικές σήραγγες Η μελέτη αποστράγγισης-αποχέτευσης για σήραγγες αφορά την απομάκρυνση της απορροής από την περιοχή των στομίων, την αποχέτευση των επιφανειακών υδάτων από το κατάστρωμα μέσα στη σήραγγα και την αποστράγγιση των υπόγειων υδάτων από το υλικό που βρίσκεται γύρω από τη σήραγγα. Θα πρέπει να ενσωματωθούν κατάλληλα στη μελέτη του γενικού συστήματος αποστράγγισης-αποχέτευσης έργα της οδού που σχεδιάζονται με σκοπό να αποφευχθεί η είσοδος της απορροής από την περιοχή πάνω από τα στόμια της σήραγγας μέσα στην ίδια την περιοχή των στομίων. Θα πρέπει να υπάρχει επαρκής συνεργασία των διατάξεων αποστράγγισης-αποχέτευσης ανάμεσα στη σήραγγα και στα παρακείμενα τμήματα της οδού. Στις περιπτώσεις όπου οι Περιβαλλοντικοί Όροι απαιτούν εγκαταστάσεις ελέγχου ρύπανσης, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι πρόσθετες απαιτήσεις. Κατά τη μελέτη πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι τα ακόλουθα μέρη της σήραγγας απαιτούν ειδικό σχεδιασμό του συστήματος αποχέτευσης και αποστράγγισης: 1. η περιοχή της ανάντη εισόδου της σήραγγας. 2. το εσωτερικό της σήραγγας. 3. η περιοχή της κατάντη εισόδου της σήραγγας Ξεχωριστές περιπτώσεις είναι: α) η αντιμετώπιση συγκεντρωμένων απορροών από υδατορεύματα τα οποία διέρχονται είτε από τον ορεινό όγκο πάνω από τη σήραγγα είτε από την περιοχή των εισόδων. β) η προστασία της περιοχής των σηράγγων εκσκαφής και επανεπίχωσης (cut & cover) Στην περιοχή της ανάντη εισόδου της σήραγγας (δηλαδή του στομίου που είναι σε μεγαλύτερο υψόμετρο) και στο τμήμα της οδού που προσεγγίζει το στόμιο της 82

83 σήραγγας απαιτείται η αποκοπή, συγκέντρωση και διάθεση σε φυσικό αποδέκτη της επιφανειακής απορροής από την πλαγιά πάνω από το στόμιο της σήραγγας και από τις πλαγιές εκατέρωθεν της οδού κοντά στο στόμιο όταν αυτές συγκλίνουν προς την οδό. Για την επίτευξη αυτών απαιτείται η κατασκευή στεγανών τάφρων οφρύος οι οποίες διατάσσονται ημικυκλικά πάνω από το στόμιο με κλίση εκατέρωθεν ή μονόπλευρη ανάλογα με τη θέση του τελικού αποδέκτη. Οι τάφροι αυτές, οδηγούν εύκολα τις απορροές μακριά από το κοίλο της εκσκαφής της εισόδου. Δεύτερη γραμμή αποκοπής των επιφανειακών νερών γίνεται με ειδική διαμόρφωση της μετώπης του στομίου υπό μορφή καναλιού μικρής χωρητικότητας και παροχής. Εάν δεν είναι δυνατή η κατασκευή τάφρου οφρύος λόγω των απότομων κλίσεων της πλαγιάς που κείται πάνω από το στόμιο τότε διαμορφώνεται στη μετώπη κανάλι μεγαλυτέρων διαστάσεων. Το κανάλι αυτό εκβάλει σε φρεάτιο υδροσυλλογής ικανών διαστάσεων και μέσω τάφρου ή αγωγού οδηγεί τα νερά σε αποδέκτη. Απαιτείται η συγκέντρωση και απομάκρυνση των επιφανειακών νερών από το οδόστρωμα της περιοχής του στομίου ώστε να μην εισέρχονται τα νερά στη σήραγγα. Η συγκέντρωση των νερών γίνεται κυρίως στην περιοχή των τάφρων ερείσματος όπου και εισρέουν με φρεάτια σε υπόγειους αγωγούς. Για την επίτευξη αυτού απαιτείται να διαταχθούν φρεάτια ακόμη και μέσα στη σήραγγα σε μήκος περίπου ίσο με το πλάτος του στομίου τα οποία να επιστρέφουν με ασφάλεια τα επιφανειακά νερά έξω από το στόμιο. Εάν αυτό δεν είναι δυνατό, πράγμα που σημαίνει ότι οι κλίσεις και οι τοπικές συνθήκες δεν επιτρέπουν την προς τα ανάντη απομάκρυνση των νερών τότε θα πρέπει να εξεταστεί το ενδεχόμενο σημαντικότερης δαπάνης αποχετευτικών έργων ειδικά όταν το μήκος της σήραγγας είναι μεγαλύτερο των 200 m. Απαιτείται αποστράγγιση των νερών που κατεισδύουν στην περιοχή των τεχνικών έργων αντιστήριξης του στομίου και των προσβάσεων καθώς επίσης και στην περιοχή των ακάλυπτων επιφανειών ερεισμάτων και νησίδων.για να επιτευχθεί αυτό σχεδιάζονται επί μέρους στραγγιστικά συστήματα (τοπικά) τα οποία θα λειτουργούν σε συνεργασία με το σύστημα αποχέτευσης ομβρίων. Στην περιοχή του εσωτερικού των σηράγγων απαιτείται να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα αποχέτευσης περιορισμένων ποσοτήτων νερών που θα ρέουν σποραδικά στο οδόστρωμα από το πλύσιμο κυρίως της σήραγγας και τυχαία από τις παροχές πυρόσβεσης ή τους υγρούς ρύπους ατυχημάτων. Επίσης απαιτείται να συλλέγονται τα υπόγεια νερά γύρω από τη σήραγγα. Για να επιτευχθεί η απομάκρυνση των επιφανειακών νερών προβλέπονται ρείθρα σχισμής στο χαμηλότερο κρασπεδόρειθρο τα οποία εκτονώνονται μέσω φρεατίων κάθε 50,00 έως 100,00 m σε συλλέκτη αγωγό διαμέτρου Φ400mm (ή Φ600mm όταν προβλέπεται η ροή να 83

84 είναι συνεχιζόμενη). Τα ρείθρα αυτά διακόπτονται τακτικά για να υπάρχει η δυνατότητα διέλευσης ηλεκτροφόρων αγωγών ή άλλων εγκαταστάσεων από τη μια άκρη της σήραγγας στην άλλη.τα φρεάτια του συλλέκτη αγωγού και ο αγωγός διατάσσονται επίσης στην άκρη της οδού με το χαμηλότερο σημείο της επίκλισης και σε τέτοια θέση που να μην οχλούν την κυκλοφορία (Σχήμα 3.15). Σχήμα 3.15 : Διάταξη αποχέτευσης στην περιοχή της ανάντη εισόδου Όμοια διάταξη ακολουθεί και το στραγγιστικό σύστημα αλλά με παράλληλη ευθυγραμμία η οποία οδεύει στην άκρη της οδού με το ψηλότερο σημείο της επίκλισης. Η διάμετρος του κεντρικού συλλέκτη αγωγού των στραγγιστηρίων είναι επίσης Φ400mm (Σχήμα 3.16). Σχήμα 3.16 : Διάταξη αποχέτευσης του εσωτερικού της σήραγγας 84

85 Η κλίση των αγωγών των συστημάτων αποχέτευσης και αποστράγγισης ακολουθεί την κατά μήκος κλίση της σήραγγας και το βάθος τους δεν πρέπει να ξεπερνά το βάθος εκσκαφής της σήραγγας. Στην περιοχή της κατάντη εισόδου της σήραγγας (δηλαδή του στομίου που είναι στο χαμηλότερο υψόμετρο) και στο τμήμα της οδού η οποία προσεγγίζει το στόμιο της σήραγγας. Απαιτείται η αποκοπή, συγκέντρωση και διάθεση σε φυσικό αποδέκτη της επιφανειακής απορροής από την πλαγιά πάνω από το στόμιο της σήραγγας και από τις πλαγιές εκατέρωθεν της οδού κοντά στο στόμιο όταν αυτές συγκλίνουν προς την οδό (Σχήμα 3.17). Για την επίτευξη αυτών απαιτείται η κατασκευή στεγανών τάφρων οφρύος οι οποίες διατάσσονται ημικυκλικά πάνω από το στόμιο με κλίση εκατέρωθεν ή μονόπλευρη ανάλογα με τη θέση του τελικού αποδέκτη. Οι τάφροι αυτές οδηγούν εύκολα τις απορροές μακριά από το κοίλο της εκσκαφής της εισόδου. Δεύτερη γραμμή αποκοπής των επιφανειακών νερών γίνεται με ειδική διαμόρφωση της μετώπης του στομίου υπό μορφή καναλιού μικρής χωρητικότητας και παροχής. Εάν δεν είναι δυνατή η κατασκευή τάφρου οφρύος λόγω των απότομων κλίσεων της πλαγιάς που κείται πάνω από το στόμιο τότε διαμορφώνεται στη μετώπη κανάλι μεγαλυτέρων διαστάσεων. Το κανάλι αυτό εκβάλει σε φρεάτιο υδροσυλλογής ικανών διαστάσεων και μέσω τάφρου ή αγωγού οδηγεί τα νερά σε αποδέκτη. Προτεινόμενη διαμόρφωση τάφρου γύρω από το στόμιο (επενδεδυμένη τάφρος με πλάκες) λόγω της κατά μήκος κλίσης της οδού δεν υπάρχει κίνδυνος εισόδου των επιφανειακών νερών από το οδόστρωμα της περιοχής του στομίου στο εσωτερικό της σήραγγας. Απαιτείται όμως η απομάκρυνση των απορροών από το εσωτερικό της σήραγγας και για το λόγο αυτό οι διαρρυθμίσεις των συστημάτων αποχέτευσης (φρεάτια, αλλαγές βάθος και κατεύθυνσης των σωληνώσεων κλπ) απαιτούν χώρο μήκους τουλάχιστον 13,00 m. Το πρόβλημα της επάρκειας χώρου είναι ιδιαίτερα έντονο όταν αμέσως μετά τη σήραγγα ακολουθεί η κατασκευή γέφυρας. Η συγκέντρωση των νερών του οδοστρώματος της σήραγγας η οποία γίνεται στον υπόγειο αγωγό Φ400 (έως Φ600) οδηγείται μέσω φρεατίου σε ειδική Δεξαμενή Συγκράτησης Ρύπων και η οποία υπερχειλίζει στο σύστημα αποχέτευσης της οδού ή σε φυσικό αποδέκτη μετά από διεξοδική εξέταση όλων των παραμέτρων της μελέτης 85

86 ώστε πιθανή υπερχείλιση να έχει ελάχιστες επιπτώσεις. Η συγκέντρωση των νερών επιφανειακών νερών από το οδόστρωμα και τις λοιπές εσωτερικές λεκάνες των πρανών ορυγμάτων οι οποίες δεν αποκόπτονται από τις τάφρους οφρύος γίνεται κυρίως στην περιοχή των τάφρων ερείσματος όπου και εισρέουν μέσω φρεατίων σε υπόγειους αγωγούς. Τα νερά που προέρχονται από το στραγγιστικό σύστημα της σήραγγας ενσωματώνονται στο στραγγιστικό σύστημα της οδοποιίας μέσω φρεατίου αναμονής το οποίο πρέπει να προβλεφθεί από την μελέτη αποχέτευσης της οδοποιίας και το οποίο πρέπει να έχει το κατάλληλο βάθος και διαστάσεις ώστε να είναι τεχνικά δυνατή μια λειτουργική σύνδεση. Η αποστράγγιση των νερών που κατεισδύουν στην περιοχή των τεχνικών έργων αντιστήριξης του στομίου και των προσβάσεων καθώς επίσης και στην περιοχή των ακάλυπτων επιφανειών ερεισμάτων και νησίδων. Για να επιτευχθεί αυτό σχεδιάζονται επί μέρους στραγγιστικά συστήματα (τοπικά) τα οποία θα λειτουργούν σε συνεργασία με το σύστημα αποχέτευσης ομβρίων. Η αντιμετώπιση συγκεντρωμένων απορροών από υδατορεύματα τα οποία διέρχονται είτε από τον ορεινό όγκο πάνω από τη σήραγγα είτε από την περιοχή των εισόδων. Για να επιτευχθεί η αντιμετώπιση της διέλευσης των υδατορευμάτων που διέρχονται από την περιοχή των σηράγγων γίνονται έργα διευθέτησης τα οποία για μικρές παροχές μπορεί να είναι απλές τάφροι i. επενδεδυμένες για να έχουν σταθερότητα στις απότομες κλίσης της επιφάνειας των κλιτύων και αντοχή στις ταχύτητες ροής που αναπτύσσονται ii. και στεγανές για να περιορίζεται η κατείσδυση νερού στο υπέδαφος και η καταπόνηση του στραγγιστικού δικτύου της σήραγγας. Το πρόβλημα της εκβολής των νερών σε φυσικό αποδέκτη πρέπει να εξετάζεται από τα αρχικά στάδια του σχεδιασμού ώστε να προβλεφθεί ο απαραίτητος χώρος για την κατασκευή υδραυλικών στην περιοχή. Επειδή οι συγκεντρωμένες ροές των υδατορευμάτων εμποδίζουν τις εργασίες σε όλες τις φάσεις κατασκευής και λειτουργίας, οι εργασίες διευθέτησης πρέπει να μελετώνται και να κατασκευάζονται κατά προτεραιότητα. 86

87 Το πρόβλημα των υπογείων νερών που συνοδεύουν την ροή των υδατορευμάτων στα ανάντη των περιοχών εκσκαφής των εισόδων πρέπει να αντιμετωπίζεται με σοβαρά έργα ιδιαίτερα όταν για τη σταθεροποίηση των πρανών των ορυγμάτων πάνω από τα στόμια προβλέπονται έργα που εμποδίζουν την εκτόνωση των υπογείων νερών (πχ εκτοξευμένο σκυρόδεμα) Σχήμα 3.17 : Διάταξη αποχέτευσης στην περιοχή της κατάντη εισόδου Η προστασία της περιοχής των σηράγγων εκσκαφής και επανεπίχωσης (cut & cover) Για να επιτευχθεί η προστασία της περιοχής των σηράγγων εκσκαφής και επανεπίχωσης (cut & cover) σχεδιάζονται έργα σε δύο φάσεις. Α) για την διάρκεια της κατασκευής Πρέπει να αποκόπτονται οι απορροές από τα πρανή της εκσκαφής με τάφρους οφρύος στην πλευρά του πρανούς που είναι η συνέχεια των κλιτύων του ορεινού όγκου, με τάφρους επί των παταριών τα οποία διατάσσονται όταν τα πρανή της εκσκαφής έχουν πολύ μεγάλο ύψος και τάφρους ποδός ορύγματος όταν η απορροή δεν μπορεί να αποκοπεί σε υψηλότερες στάθμες. Επίσης πρέπει να συγκεντρώνονται όταν και όπου υπάρχουν υπόγειες ροές που εκτονώνονται στα πρανή των εκσκαφών. Β) για τη διάρκεια της λειτουργίας Όταν ο σχεδιασμός του έργου προβλέπει ότι δεν θα επανεπιχωθεί η εκσκαφή και ότι δεν θα επανέλθει η αρχική μορφή του ανάγλυφου της επιφάνειας, πρέπει να αποκόπτονται οι απορροές από τα πρανή της εκσκαφής με τάφρους οφρύος (στην περίπτωση αυτή διατηρούνται οι τάφροι που κατασκευάστηκαν για προστασία κατά 87

88 τη διάρκεια της κατασκευής όπως σχεδιάστηκαν) στην πλευρά του πρανούς που είναι η συνέχεια των κλιτύων του ορεινού όγκου. Επίσης σχεδιάζονται τάφροι επί των παταριών τα οποία διατάσσονται όταν τα πρανή της εκσκαφής έχουν πολύ μεγάλο ύψος και τέλος τάφροι ποδός ορύγματος όταν οι απορροές δεν μπορούν να αποκοπούν σε υψηλότερες στάθμες. Για την προστασία της σήραγγας από τα νερά της βροχής επιφανειακά μπορούν να διατάσσονται επενδεδυμένες τάφροι σε βολικές γραμμές (θέσεις) ανάλογα με την διαμόρφωση της κλίσης της επιφάνειας της επίχωσης. Για την προστασία της σήραγγας από τα νερά της βροχής που κατεισδύουν στον όγκο της επίχωσης πρέπει να διατάσσονται στραγγιστικοί αγωγοί Φ200 υπό μορφή δικτύου (ψαροκόκαλο) ώστε η συλλογή να είναι βέβαιη και η απομάκρυνση γρήγορη. Οι στραγγιστικοί αγωγοί τοποθετούνται μέσα σε στραγγιστική στρώση πάχους το πολύ 0,35m. Η ταράτσα της σήραγγας (cut & cover) όπου θα τοποθετηθούν οι στραγγιστικοί αγωγοί και η στραγγιστική στρώση, διαμορφώνεται με κλίσεις μέχρι το πολύ 3% και στις χαμηλές γραμμές τοποθετούνται οι στραγγιστικοί αγωγοί. Η στεγάνωση γίνεται σύμφωνα με τις οδηγίες κατασκευής των τεχνικών και των σηράγγων. Το στραγγιστικό δίκτυο εκβάλει με κατακόρυφους αγωγούς στο αποχετευτικό σύστημα της οδού και για το λόγο αυτό πρέπει να γίνει ο απαραίτητος έλεγχος της μελέτης αποχέτευσης της οδοποιίας ώστε να εξασφαλιστεί η συμβατότητα των κατασκευών. Όταν ο σχεδιασμός του έργου προβλέπει ότι θα επανεπιχωθεί η εκσκαφή στο σύνολο του όγκου της και ότι θα επανέλθει η αρχική μορφή του ανάγλυφου της επιφάνειας, πρέπει να αποκόπτονται οι απορροές από τα πρανή της εκσκαφής με τάφρους οφρύος (στην περίπτωση αυτή διατηρούνται οι τάφροι που κατασκευάστηκαν για προστασία κατά τη διάρκεια της κατασκευής αλλά επενδύονται και στεγανοποιούνται ώστε να αποκλειστεί κατείσδυση νερών στον όγκο του επιχώματος ) στην πλευρά του πρανούς που είναι η συνέχεια των κλιτύων του ορεινού όγκου. Ο αποκλεισμός της κατείσδυσης των επιφανειακών νερών στον όγκο του επιχώματος πρέπει να γίνεται κυρίως με επιφανειακά έργα δηλαδή με στραγγιστικές και στεγανωτικές στρώσεις και διατάξεις ενδιάμεσων τάφρων συλλογής των επιφανειακών νερών, ώστε να μην είναι δυνατή η διάβρωση και απόπλυση των επιφανειακών εδαφικών στρώσεων, στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης των φυτών. Σε περίπτωση που από τα πρανή εκτονώνονται υπόγεια νερά θα πρέπει να σχεδιάζονται πλάγιες στραγγιστικές στρώσεις για την συλλογή και απομάκρυνση των νερών και τη βελτίωση της ευστάθειας των πρανών. Ειδική περίπτωση επίσης είναι η διέλευση 88

89 υδατορευμάτων πάνω από τον χώρο της εκσκαφής και η οποία πρέπει να αντιμετωπίζεται σύμφωνα με τα παραπάνω. Γενικά, η μελέτη αποστράγγισης-αποχέτευσης της οδού και αυτή της σήραγγας θα πρέπει να αποτελούν, δύο διαφορετικά και ξεχωριστά αντικείμενα. Σε γενικές γραμμές θα πρέπει να εξετάζονται : α. Στο τμήμα της οδού που προσεγγίζει το στόμιο της σήραγγας (κατάντη κατεύθυνση) (i) Απορροή (ii) Αποστράγγιση β. Σήραγγες (i) Αποχέτευση για την προστασία των περιοχών των στομίων (ii) Εξωτερική αποστράγγιση του υλικού που βρίσκεται γύρω από τη σήραγγα γ. Στο τμήμα της οδού που απομακρύνεται από το στόμιο της σήραγγας (κατάντη κατεύθυνση) (i) Απορροή (ii) Αποστράγγιση Η απορροή και η ροή που προκύπτει από την αποστράγγιση, οι οποίες κατευθύνονται προς τη σήραγγα, θα διοχετεύονται σε φυσικό αποδέκτη και δεν θα παροχετεύονται μέσα από τη σήραγγα. Η εξωτερική ροή της αποστράγγισης από τη σήραγγα θα διοχετεύεται σε φυσικό αποδέκτη. Η απορροή από τη σήραγγα θα παροχετεύεται σε δεξαμενή συγκράτησης για την αποθήκευσή της και στη συνέχεια την απόρριψή της από βυτιοφόρο. Κάτω από φυσιολογικές συνθήκες, η ροή που προκύπτει από την αποχέτευση της σήραγγας δεν θα πρέπει να ρέει στο σύστημα αποστράγγισης-αποχέτευσης της οδού. Για να εκτιμηθεί η παροχετευτικότητα του συστήματος επιφανειακής αποχέτευσης οι παρακάτω παροχές πρέπει να ληφθούν υπόψη: *Παροχή πυρόσβεσης: 10 Lt/sec κάθε 50 μέτρα σήραγγας. Το κριτήριο αυτό εφαρμόζεται για 4 μόνο κρουνούς δηλαδή για συνολική απόσταση 150,0 m και για σήραγγες μήκους πάνω από 500,0 m. * Παροχή πλυσίματος σήραγγας: 30 Lt/sec κάθε 500 μέτρα σήραγγας *Παροχή ατυχήματος: 300 Lt/min, για κάθε χιλιόμετρο σήραγγας. Το κριτήριο αυτό εφαρμόζεται για σήραγγες άνω των 1000,0 m. * Παροχή ατυχήματος: 200 Lt/sec για το σύνολο της σήραγγας Διάφορα σενάρια-συνδυασμοί των παραπάνω πρέπει να ληφθούν υπόψη ώστε να σχεδιαστεί το σύστημα επιφανειακής αποχέτευσης για την χειρότερη περίπτωση. Αναφέρεται ότι η κατά μήκος κλίση των αποχετευτικών σωλήνων περιορίζεται από τα όρια της σήραγγας και πρέπει να δίνεται η βέλτιστη κλίση σε σχέση με τη διάμετρο του αγωγού. 89

90 Όσον αφορά την υδροσυλλογή είναι απαραίτητο να εξεταστεί η ικανότητα υδροσυλλογής και ο απαιτούμενος ελάχιστος χρόνος απορρόφησης της πιθανής κηλίδας κατά τη διάρκεια ενός ατυχήματος. Αναμένεται ότι ο συνολικός όγκος της κηλίδας δεν θα υπερβαίνει τα 15,00 m3. Απαιτείται ότι ο χρόνος απορρόφησης δεν θα υπερβεί τα 10 λεπτά και ότι η ρυπασμένη επιφάνεια του αυτοκινητόδρομου (εξάπλωση) δεν θα υπερβεί τα 100 m. Προδιαγράφεται κατά μέσο όρο η απόσταση των 50 m μεταξύ διαδοχικών υδροσυλλογών αλλά είναι απαραίτητο να αιτιολογηθεί η απόσταση σύμφωνα με υπολογισμούς που σχετίζονται με τα παραπάνω. Σε περίπτωση που δίνεται εντολή να διέλθει η αποχέτευση ομβρίων του ανάντη τμήματος της οδού μέσα από τη σήραγγα ή δίνεται εντολή να εκβάλει το σύστημα αποχέτευσης της σήραγγας σε Μονάδα Ελέγχου Ρύπανσης από κοινού με τις απορροές του κατάντη τμήματος της οδού τότε η διαστασιολόγηση των αποχετευτικών συστημάτων γίνεται με την δυσμενέστερη παροχή ενώ η επιλογή του μεγέθους της Μονάδας Ελέγχου Ρύπανσης γίνεται με το σύνολο των παροχών Οδικές γέφυρες Στην περίπτωση των οδικών γεφυρών, τα προβλήματα που είναι σχετικά με την αποχέτευση των τεχνικών αυτών, εντοπίζονται στα εξής : i. Στην αποχέτευση των επιφανειακών (βρόχινων) νερών του καταστρώματος και στο σύστημα συλλογής και απαγωγής τους προς τον τελικό ή ενδιάμεσο αποδέκτη. ii. Στην αποχέτευση των επιφανειακών νερών των προσβάσεων και στο σύστημα απαγωγής τους προς τον τελικό ή ενδιάμεσο αποδέκτη. iii. Στην αποχέτευση των επιφανειακών νερών από την περιοχή της γέφυρας (ειδικά στην περίπτωση των διαβάσεων). iv. Στις διευθετήσεις της ροής φυσικών υδατορευμάτων κάτω από τις γέφυρες και στα έργα προστασίας βάθρων, μεσοβάθρων, ποδός επιχωμάτων από τη διάβρωση ή την υποσκαφή. Το σύστημα αποχέτευσης- αποστράγγισης της γέφυρας, ελέγχει την επιφανειακή απορροή στο κατάστρωμα του τεχνικού και συγκρατεί κάθε είδους επιβλαβές νερό για το σκυρόδεμα, μακριά από το τεχνικό, συλλέγοντάς το και απομακρύνοντάς το επαρκώς και εμποδίζοντας την διείσδυση του (νερού) στο τεχνικό. Η διείσδυση νερού στο τεχνικό, γίνεται είτε μέσω των αρμών, είτε μέσω του πορώδους του ασφαλτικού, είτε δια των διαπερατών ζωνών πρόσβασης. Το σύστημα αποχέτευσης αποστράγγισης ενός τεχνικού, πρέπει να επιτυγχάνει τον σκοπό του ικανοποιώντας τις ακόλουθες κύριες απαιτήσεις : 90

91 i. Διατήρηση της ασφάλειας στην οδήγηση, καθώς και της κυκλοφοριακής ικανότητας, κατά τη διάρκεια της βροχόπτωσης. ii. Προστασία του τεχνικού και των παρακείμενων οδών σε αυτό από προβλήματα διάβρωσης και υποσκαφής. iii. Επιταγές αισθητικής οι οποίες προκύπτουν από την αρχιτεκτονική μορφή του τεχνικού. iv. Ικανότητα και βαθμός ευκολίας για την συντήρηση του συστήματος. Η διατήρηση της ασφάλειας στην οδήγηση επιτυγχάνεται με τον περιορισμό της περιοχής του καταστρώματος που πλημμυρίζει κατά την διάρκεια της βροχής. Επίσης λαμβάνονται υπ όψη οι παράμετροι που έχουν να κάνουν με τα εξής: i. Την προστασία της δομής του οδοστρώματος της γέφυρας από διάβρωση του σκυροδέματος μέσω του πορώδους του ασφαλτικού και διάβρωση του οπλισμού. Η διείσδυση της υγρασίας μέσω των πόρων του ασφαλτικού και η διάβρωση του σκυροδέματος προτείνεται να αντιμετωπίζεται με την κατασκευή ασφαλτικής στεγανωτικής επάλειψης στην επιφάνεια του σκυροδέματος για την προστασία του. ii. Την προστασία των επιχωμάτων των οδών πρόσβασης από την υγρασία, ειδικά στα ακρόβαθρα. Προτεινόμενη αντιμετώπιση είναι η τοποθέτηση στραγγιστηρίου αγωγού ελάχιστης διαμέτρου Φ200 mm, ο οποίος θα παραλαμβάνει την υγρασία και θα την εκτονώνει με ασφάλεια στον αποδέκτη. Πολλές φορές στην περιοχή πίσω από τα ακρόβαθρα δίνεται μικρή κλίση στην κατασκευή του μεταβατικού επιχώματος [π.χ.: 1:3 (ύψος: πλάτος)]. Επιθυμητή είναι η επίτευξη μεγαλύτερων κλίσεων (π.χ.: 1:1 ή 2:1) έτσι ώστε η πλάκα πρόσβασης να είναι μικρότερη και τα προβλήματα αποστράγγισης επίσης (μικρότερος όγκος αποστράγγισης) iii. Την προστασία των μεταβατικών επιχωμάτων από διάβρωση λόγω της επιφανειακής απορροής. Στις περιπτώσεις που τα επιχώματα είναι μεγαλύτερα από 4,0 μέτρα προτείνεται να κατασκευάζεται βαθμιδωτό ρείθρο το οποίο να εκτονώνει ποσότητα όμβριων υδάτων προς κοντινό και κατάλληλο αποδέκτη. iv. Την προστασία του τεχνικού από την διείσδυση νερού σε αυτό, δια μέσου των αρμών. Προ των περιοχών των αρμών θα πρέπει να προβλέπονται στόμια υδροσυλλογής ώστε τα όμβρια να μη διασταυρώνουν τους αρμούς. Ακόμη και όταν οι αρμοί είναι υδατοστεγανοί, τοποθετούνται διατάξεις συλλογής των υδάτων που εισδύουν και συγκεντρώνονται στην στεγανωτική μεμβράνη. Η 91

92 τοποθέτηση συλλέκτη (κωνικής μορφής συνήθως) γίνεται στο χαμηλότερο σημείο της εγκάρσιας κλίσης του αρμού και η απαγωγή των υδάτων γίνεται προς το κύριο αποχετευτικό σύστημα της γέφυρας. Η διάταξη και ο υπολογισμός του συστήματος αποχέτευσης γεφυρών, ανάλογα με το μήκος της γέφυρας, την κατά μήκος κλίση και την επίκλιση του φορέα της, η επιφανειακή συλλογή των όμβριων υδάτων γίνεται με: φρεάτια υδροσυλλογής τύπου εσχάρας φρεάτια υδροσυλλογής τύπου πλευρικού στομίου συνδυασμό των δύο παραπάνω Σε ειδικές περιπτώσεις προβλέπεται σύστημα αποχέτευσης στο έρεισμα με τη χρήση συνεχών ή διακοπτόμενων προκατασκευασμένων μονάδων από ελατό χυτοσίδηρο στο φορέα της γέφυρας, ή, σε περίπτωση που το εύρος κατάκλυσης δεν είναι υπερβολικό και δεν υπάρχει αρμός διαστολής, με κρασπεδόρειθρα. Στην τελευταία περίπτωση, η απορροή πρέπει να οδηγείται κατά μήκος και προς το έρεισμα της γέφυρας, όπου θα συλλέγεται και θα εκτρέπεται στο σύστημα αποστράγγισης-αποχέτευσης της οδού (αγωγός ή τάφρος) λαμβάνοντας υπόψη περιβαλλοντικούς όρους που ισχύουν στην περιοχή. Σε σχέση πάντα με τον τρόπο που θα επιλεγεί για να γίνει η επιφανειακή συλλογή των υδάτων θα πρέπει να διαμορφώνεται σύστημα σωλήνων μεταφοράς του συλλεγχθέντος ύδατος προς έμμεσο ή άμεσο αποδέκτη, τέτοιο ώστε να είναι συμβατό με την μορφή του τεχνικού και χωρίς να δημιουργεί προβλήματα στο στατικό μοντέλο της γέφυρας ή στην λειτουργία και συντήρηση του ίδιου του συστήματος αποχέτευσης. Όπου ο στατικός σχεδιασμός της γέφυρας το επιτρέπει, μπορεί να τοποθετηθεί αγωγός μέσα στο σώμα της γέφυρας και κάτω από την τελική στάθμη της. Σε αυτή την περίπτωση, η μελέτη θα πρέπει να περιλαμβάνει στόμιο υδροσυλλογής, κατάλληλα φρεάτια και αποχετευτικούς σωλήνες, τα οποία θα μεταφέρουν τη ροή στον κύριο συλλέκτη αγωγό (σωλήνα ή τάφρο-κανάλι). Οι σωλήνες του συστήματος αυτού δεν θα πρέπει να είναι εγκιβωτισμένοι στο σκυρόδεμα του φορέα της γέφυρας. Όπου η παροχή από τις μονάδες ή τα φρεάτια του φορέα της γέφυρας διοχετεύεται σε αγωγούς μεταφοράς κάτω από τον φορέα, θα πρέπει να υπάρχει πρόβλεψη για κατάλληλους συλλεκτήριους αγωγούς, οι οποίοι θα συνδέονται τελικά με τον κύριο διαμήκη συλλέκτη αγωγό. Οι βασικές αρχές επιφανειακής αποχέτευσης συγκοινωνιακών έργων (οδών, 92

93 σιδηροδρομικών γραμμών) ισχύουν επίσης και για την αποχέτευση γεφυρών, τοίχων αντιστήριξης, σηράγγων. Οι συνθήκες και οι έλεγχοι που θα πρέπει να ικανοποιούνται δεν αναφέρονται αναλυτικά διότι δεν αποτελούν αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Το σύστημα αποχέτευσης της γέφυρας, όπου αυτό είναι απαραίτητο, θα πρέπει να τέμνει τους αρμούς διαστολής της γέφυρας χωρίς να επηρεάζει την υδραυλική ή στατική της ακεραιότητα Παράδειγμα εφαρμογής - «ΕΓΝΑΤΙΑ ΟΔΟΣ» τμήμα 15.6 Παράκαμψη Αλεξανδρούπολης (Χ.Θ ,36 Χ.Θ ,20) Σκοπός της μελέτης και της κατασκευής του δικτύου αποχέτευσης και αποστράγγισης του αυτοκινητοδρόμου στο συγκεκριμένο τμήμα, είναι η αντιμετώπιση : Της αποχέτευσης των ομβρίων του οδοστρώματος Της αντιπλημμυρικής προστασίας του αυτ/μου, των παραπλεύρων και των κάθετων οδών από τα νερά των λεκανών απορροής. Της αποστράγγισης του οδοστρώματος Της αποκατάστασης μέσω οχετών της φυσικής ροής των υφιστάμενων αποδεκτών, που διακόπτεται από την κατασκευή του έργου. Βασική αρχή των έργων αποχέτευσης αποτελεί, η αποφυγή της κατάκλυσης οποιουδήποτε τμήματος του οδοστρώματος του αυτοκινητοδρόμου. Αυτό επιτυγχάνεται με την απομάκρυνση αφενός των ομβρίων της επιφάνειας του οδοστρώματος των οδικών τμημάτων και αφετέρου των απορροών που προέρχονται από την γύρω περιοχή. Βασική αρχή των έργων αποστράγγισης είναι η στράγγιση της υπόβασης του οδοστρώματος, έτσι ώστε να μην είναι δυνατή η συγκέντρωση νερών από διήθηση ή άλλη εισροή στην υποκείμενη στρώση έδρασης του αυτοκινητοδρόμου. Αυτό εξασφαλίστηκε με την κατασκευή στραγγιστικής στρώσης και δικτύου στραγγιστηρίων. Η αρτηρία έχει κεντρική νησίδα με δύο μεταλλικά στηθαία (Εικόνα 3.1) και πλευρικές διαμορφώσεις σύμφωνα με εγκεκριμένα πρότυπα της Ε.Ο.Α.Ε. (τριγωνικές τάφροι, κατασκευές άρσης καταπτώσεων κλπ), όπως επίσης εμφανίζει δύο χαμηλά σημεία στις Χ.Θ & Χ.Θ

94 Εικόνα 3.1 : «Εγνατία Οδός» τμήμα Διαμόρφωση κεντρικής νησίδας Το είδος των έργων που εξασφαλίζει την αποστράγγιση / αποχέτευση της αρτηρίας αποτελείται συνοπτικά από : Στραγγιστήρια στην κεντρική νησίδα και στα ερείσματα στις θέσεις των ορυγμάτων. Ορθογωνική τάφρο στην κεντρική νησίδα και υπόγειους αγωγούς για την εκτόνωσή της. Αβαθείς τριγωνικές τάφρους (έρεισμα ρείθρο) σε ορύγματα και επιχώματα με ύψος h> 4,00m Έργα συγκράτησης καταπτώσεων και τάφρους όπισθεν αυτών, για την συλλογή ομβρίων από τα πρανή ή και εξωτερικές λεκάνες. Αγωγούς σε ερείσματα για την εκτόνωση των τάφρων ή / και καθοδήγησης των νερών στους αποδέκτες. Όταν τα ορύγματα είναι h>5,00m, εφαρμόστηκε πλευρική διαμόρφωση με την κατασκευή τοίχου για την συγκράτηση των καταπτώσεων. Εσωτερικά του τοίχου προς την αρτηρία κατασκευάστηκε τριγωνική τάφρος, για την συλλογή των επιφανειακών νερών του οδοστρώματος και εξωτερικά του τοίχου κατασκευάστηκε ορθογωνική τάφρος για τα νερά των πρανών (Εικόνα 3.2) 94

95 Εικόνα 3.2 : «Εγνατία Οδός» τμήμα Πλευρική διαμόρφωση στο όρυγμα Υπόγειο δίκτυο αποχέτευσης κατασκευάστηκε στις οριογραμμές και στα χαμηλά σημεία του έργου, για την εκτόνωση του τριγ. ρείθρου. Αγωγοί στραγγιστηρίων τοποθετήθηκαν, σε όλο το μήκος της κεντρικής νησίδας, στα ερείσματα στις θέσεις των ορυγμάτων και σε περιοχές χαμηλών επιχωμάτων, όπου η στρώση στράγγισης δεν εκβάλλει σε φυσικό έδαφος. Σε περιοχές ορυγμάτων με έντονη υδροφορία κατασκευάστηκαν με διάμετρο D=0,40m, ενώ στην κεντρική νησίδα είναι διαμέτρου D=0,20m, δεδομένου ότι η αρτηρία είναι αμφικλινής. Όλα τα παραπάνω συνδυάζονται με ένα εκτεταμένο δίκτυο ορθογωνικών οχετών και τάφρων συνέχειας που υλοποιήθηκαν στο πόδι των πρανών των επιχωμάτων ή / και στο εξωτερικό μέρος του παράπλευρου βοηθητικού οδικού δικτύου. Για το τμήμα από Χ.Θ Χ.Θ , γίνεται ειδική αναφορά διότι πρόκειται για ένα σχετικά βαθύ όρυγμα με μήκος 1.750m περίπου, όπου σε όλο το μήκος του ορύγματος κατασκευάστηκαν πλευρικά στραγγιστήρια με διάμετρο D=0,40m, λόγω της ύπαρξης υπογείων υδάτων και του σχετικά μεγάλου μήκους (1.100m) εκτόνωσής τους. Στο τμήμα αυτό στην κεντρική νησίδα κατασκευάστηκε κλειστός αποχετευτικός αγωγός μήκους 810m περίπου, με διαμέτρους D=0,60m, D=0,80m & D=1,00m, που αρχίζει στην Χ.Θ , όπου αποχετεύονται οι πλευρικές τάφροι και τα στραγγιστήρια. Στη περιοχή αυτή έχουμε την κατασκευή φρεατίων επίσκεψης και ελέγχου ανά 50m, για τον έλεγχο και την συντήρηση του δικτύου σε περιόδους συντήρησης. 95

96 4. ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΔΙΑΔΡΟΜΩΝ ΠΡΟΣΓΕΙΩΣΗΣ / ΑΠΟΓΕΙΩΣΗΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ 4.1. Περιγραφή της υποδομής του διαδρόμου Τα εύκαμπτα οδοστρώματα των αεροδρομίων, διαμορφώνονται με τον ίδιο τρόπο όπως τα οδοστρώματα των οδών. Με το ίδιο σκεπτικό, απαιτείται μια διαδοχή στρώσεων βελτιούμενης αντοχής (από κάτω προς τα πάνω) για την παραλαβή των φορτίων των τροχών, έτσι ώστε στο επίπεδο επαφής των στρώσεων του οδοστρώματος με το εδαφικό υλικό, οι τάσεις να έχουν μειωθεί σε τέτοιο βαθμό που το εδαφικό υλικό να έχει την δυνατότητα να τις παραλάβει με ασφάλεια. Ταυτόχρονα είναι αναγκαίο να τονιστεί ότι είναι απαραίτητη η καλή σύνδεση των κόκκων του υλικού της επιφανειακής στρώσης, για την αντιμετώπιση των εφελκυστικών τάσεων που αναπτύσσονται σ αυτή την περιοχή. Με την εισαγωγή των εννοιών του ισοδυνάμου φορτίου μοναδιαίου τροχού (ESWL) και του αριθμού κατάταξης φορτίων (LCN), αξιολογήθηκε όλη η εργασία που είχε γίνει πάνω στη μέθοδο CBR και υπάρχουν τα διαγράμματα για τον εύκολο υπολογισμό του πάχους των οδοστρωμάτων. Δεν υπάρχουν ουσιαστικές διαφορές σε σχέση την κατασκευή των οδικών οδοστρώματων, όμως : η μεγαλύτερη πίεση των ελαστικών των τροχών των α/φ οι μεγαλύτερες ταχύτητες που αναπτύσσονται στο διάδρομο η συγκέντρωση των φορτίων της κυκλοφορίας, σε στενό πλάτος σχετικά με το συνολικό πλάτος του οδοστρώματος συνεπάγονται ψηλότερες απαιτήσεις στα υλικά και στην ποιότητα της κατασκευής για να εξασφαλιστεί : ομαλότερη επιφάνεια κύλισης άριστες συνθήκες απορροής των ομβρίων πολύ καλύτερη ποιότητα ασφαλτικών μιγμάτων Η καλή κατασκευή ξεκινά πάντοτε από τις χωματουργικές εργασίες και η καλή αποστράγγιση αποτελεί προϋπόθεση για την καλή κατασκευή και συμπεριφορά του χωματουργικού τμήματος του έργου. Οι περιορισμοί που υφίστανται, για τις εγκάρσιες και τις κατά μήκος κλίσεις του οδοστρώματος, το πολύ μεγάλο πλάτος αυτού, η απαίτηση για άριστη απορροή των ομβρίων και για απολύτως ομαλή επιφάνεια, επιβάλλουν συγκεκριμένες προδιαγραφές για την κατασκευή και για τα υλικά του οδοστρώματος του διαδρόμου προσγείωσης / 96

97 απογείωσης. Η υπόβαση μπορεί να είναι υδατοπερατή, όμως για οδοστρώματα για α/φ με βάρος μεγαλύτερο από lb, πρέπει να σταθεροποιείται με ασφαλτικό υλικό ή με ανάμειξη με τσιμέντο. Η βάση και οι στρώσεις κυκλοφορίας, πρέπει επίσης να σταθεροποιούνται πάντοτε, με ασφαλτικό υλικό ή τσιμέντο. Στα περισσότερα οδοστρώματα που έχουν κατασκευαστεί τα τελευταία 50 χρόνια τα προβλήματα που παρουσιάζονται αφορούν στη μη ικανοποιητική απορροή των ομβρίων ή / και την ανεπαρκή αποστράγγιση. Αντίθετα με τη συμπύκνωση και την σταθερότητα, στις οποίες έχει δοθεί μεγάλη προσοχή τόσο στον υπολογισμό όσο και στη κατασκευή, το αποστραγγιστικό σύστημα δεν έχει αντιμετωπιστεί πάντα με ανάλογη προσοχή, με αποτέλεσμα η ζωή των οδοστρωμάτων να μικραίνει. Η απώλεια της εξυπηρετικότητας «S» θεωρείται ανάλογη με το τετράγωνο του χρόνου. Έτσι ένα οδόστρωμα σχεδιασμένο για ζωή 20 χρόνων (Τ=20) στα 10 χρόνια της ζωής του διατηρεί τα S= 100 ( ) 1/20 2 = 75% της εξυπηρετικότητάς του. Είναι αξιόλογο όμως να σημειωθεί ότι αν το οδόστρωμα σχεδιαστεί για 40 χρόνια ζωής τότε στα 10 χρόνια διατηρεί το 90% της εξυπηρετικότητάς του. Η μείωση της εξυπηρετικότητας του οδοστρώματος του αεροδρομίου επηρεάζεται από : i. Τη διείσδυση του νερού από τις ρωγμές, τους αρμούς, τις διαπερατές επιφάνειες κλπ. μια και η τεχνική δεν μπορεί να εξασφαλίσει ακόμη, πρακτικά τελείως αδιαπέρατες επιφάνειες και μάλιστα για μεγάλες χρονικά περιόδους ii. Τις μεταβολές της θερμοκρασίας, την κυκλοφορία, τον παγετό, τη γήρανση της ασφάλτου κλπ., iii. Τον σχηματισμό ρωγμών και γενικά την αύξηση της διαπερατότητας των επιφανειακών στρώσεων. iv. Την ύπαρξη χρονικών περιόδων που όλες οι στρώσεις, βάσης, υπόβασης και υποκείμενου εδαφικού υλικού, βρίσκονται σε κατάσταση κορεσμού και η διαπερατότητα των στρώσεων αυτών είναι γενικά μικρότερη, από τη συνολική διαπερατότητα της επιφανειακής στρώσης, με αποτέλεσμα οι διηθούμενες ποσότητες του νερού, να μην μπορούν να στραγγισθούν αμέσως, να πληρούνται τα κενά των στρώσεων, με αποτέλεσμα να οδηγούνται στην κατάσταση του κορεσμού. v. Το γεγονός ότι, η επίδραση των φορτίων κατά τη χρονική περίοδο της κατάστασης κορεσμού του οδοστρώματος, γίνεται πολύ πιο έντονη, επειδή τότε κάτω από την πίεση των φορτίων, το εδαφικό νερό εκτοπίζεται συμπαρασύροντας λεπτά υλικά με 97

98 αποτέλεσμα στο επόμενο πέρασμα φορτίων το φαινόμενο να εκδηλώνεται πολύ πιο έντονα, με τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία κενών. Όλα τα παραπάνω, οδηγούν στο συμπέρασμα ότι, οποιοσδήποτε υπολογισμός δεν είναι αρκετός αν δεν συντρέξουν : Πολύ καλή κατασκευή (μείωση των κενών, άρα πολύ ισχυρή συμπύκνωση, σωστή διάταξη αρμών κλπ.) Συνεχής συντήρηση (επισκευή επιφανειακής στρώσης, πριν από την παρουσία ρωγμών ) και το κυριότερο Πολύ καλό σύστημα αποχέτευσης Η πείρα εξ άλλου έχει δείξει ότι, οποιαδήποτε δαπάνη πού αποσκοπεί σε ένα πιο σωστό σύστημα αποχέτευσης και αποστράγγισης, αποβαίνει σε βάθος χρόνου μικρότερη των συνολικών δαπανών συντηρήσεως σε αυτό το χρόνο, λόγω μείωσης του χρόνου ζωής του οδοστρώματος. Και τούτο επειδή, οι επεμβάσεις εκ των υστέρων για βελτίωση του συστήματος, έχουν αποδειχτεί και πολύ δαπανηρές και μικρής αποδοτικότητας. Η επισήμανση της πολύ μεγάλης σημασίας πού έχουν οι δυσμενείς συνθήκες υγρασίας στη ζωή ενός οδοστρώματος, οδήγησαν στην εισαγωγή της έννοιας του "συντελεστή επιρροής" S, πού προκύπτει από τη σύγκριση της φθοράς πού υφίσταται το οδόστρωμα κατά τη διάρκεια της "υγρής περιόδου", δηλ. με συνθήκες κορεσμού από το πέρασμα ενός φορτίου και της φθοράς από το πέρασμα του ίδιου φορτίου κατά τη διάρκεια "ξηρής περιόδου" δηλ. με οδόστρωμα όχι κορεσμένο. Ο λόγος των δύο φθορών είναι ό "συντελεστής επιρροής " της υγρής περιόδου, πού μπορεί να είναι 3, 5, 10 ή και 40 (δηλ. η ζημιά του οδοστρώματος μπορεί να είναι 3, 5, 10 η και 40 φορές μεγαλύτερη κατά τη διάρκεια της υγρής περιόδου, από ότι κατά τη ξηρή) 4.2. Η παρουσία νερού στο διάδρομο Τρόποι εισόδου του νερού στο διάδρομο Ένα από τα πρώτα βήματα στο σχεδιασμό ενός συστήματος αποχέτευσης είναι να προσδιοριστούν οι ποσότητες νερού που εισέρχονται στο σύστημα και θα πρέπει στη συνέχεια να αφαιρεθούν από αυτό. Αυτό περιλαμβάνει τον καθορισμό των τιμών της εισροής του νερού από τις διάφορες προελεύσεις. Συνήθως, η σημαντική πηγή εισροής νερού είναι διείσδυση από την επιφάνεια. Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες πηγές εισροής, όπως η ανοδική εισροή από τον 98

99 ορίζοντα των υπόγειων υδάτων. Όλες οι πηγές των εισροών θα πρέπει να συνεκτιμηθούν με βάση το συνολικό ποσοστό εισροών. Η ποσότητα του νερού που διεισδύει από την επιφάνεια είτε προκύπτει από το ποσοστό βροχόπτωσης, με βάση τον σχεδιασμό, είτε από το ποσό, που εισέρχεται στο οδόστρωμα λόγω της διαπερατότητας των επιφανειακών στρώσεων (συμπεριλαμβανομένων των αρμών και των ρωγμών). Σε κάθε χώρα, με βάση την βροχόπτωση σχεδιασμού, ισχύουν δείκτες για την ποσότητα του νερού που εισέρχεται σε συγκεκριμένες επιφάνειες οδοστρώματος και στη δομή του οδοστρώματος. Οι δείκτες συνήθως λαμβάνονται μεταξύ 0,50 και 0,67 του ποσοστού της βροχόπτωσης σχεδιασμού. Για επιφάνειες με ασφαλτικό σκυρόδεμα, το ποσοστό διείσδυσης είναι μεταξύ 0,33 και 0,50. Για τις ρωγμές και τους αρμούς σε οδοστρώματα εκ σκυροδέματος, προτείνεται ένα ποσοστό διείσδυσης της τάξης του 0,001 m 3 /hr. ανά γραμμικό μέτρο της ρωγμής ή του αρμού. Εάν όμως δεν υπάρχουν επαρκή δεδομένα για τους αρμούς και τις ρωγμές, η εναλλακτική λύση είναι η χρησιμοποίηση μοντέλων με τη χρήση της ανάλυσης παλινδρόμησης. Παρ όλα αυτά, για τις περισσότερες μελέτες το ποσοστό διείσδυσης του νερού σε ένα οδόστρωμα, εξαρτάται από πολλές μεταβλητές, όπως επίσης και από τις άλλες πηγές εισόδου όπως π.χ. τα υπόγεια ύδατα που εισέρχονται στο οδόστρωμα και προστίθενται στον όγκο των υδάτων που προέρχονται από τη διείσδυση της επιφάνειας. Για το τριχοειδές φαινόμενο της ανόδου των υπογείων υδάτων, μπορεί να εφαρμοστεί ο νόμος του Darcy Προϋποθέσεις εξόδου του νερού από το διάδρομο Μόλις το νερό βρεθεί σε τμήμα του οδοστρώματος, θα πρέπει να αποστραγγίζεται γρήγορα. Εάν το νερό παραμένει στο οδόστρωμα για μεγάλα χρονικά διαστήματα, αρχίζουν να αναπτύσσονται οι βλαβερές συνέπειες της ύπαρξής του σε μια κορεσμένη υπόβαση. Εάν δεν υπάρχει σύστημα αποστράγγισης ή αν το υπάρχον σύστημα είναι ανεπαρκές, η στρώση της αποστράγγισης ή της υπόβασης μπορεί να παραμένουν κορεσμένες για μεγάλες χρονικές περιόδους. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι με τους οποίους το νερό εξέρχεται από την δομή του οδοστρώματος: i. εξάτμιση από την επιφάνεια, ii. απώλεια από την πλευρική αποστράγγιση, iii. απώλεια από διήθηση στο υπόστρωμα 99

100 iv. απώλεια μέσω ρωγμών και αρμών διαστολής και v. απομάκρυνση από το υπόγειο σύστημα αποχέτευσης. Οι πρώτες τέσσερις διαδικασίες που αναφέρονται παραπάνω, είναι γενικά αργές διαδικασίες και δεν συμβάλλουν πολύ στην αποστράγγιση του νερού, που έχει εισέλθει στη δομή του οδοστρώματος. Για να απομακρύνεται σωστά και γρήγορα το νερό, τόσο από την επιφάνεια των διαδρόμων, όσο και από τη δομή του οδοστρώματος, απαιτείται επιφανειακό και υπόγειο σύστημα αποχέτευσης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για τα οδοστρώματα των αεροδρομίων, όπου το ημιπλάτος του διαδρόμου είναι συνήθως από 23 έως 30 μέτρα. Η ταχεία αποστράγγιση του νερού, είναι πολύ σημαντική για το οδόστρωμα των αεροδρομίων σε ψυχρότερα κλίματα, όπου η δράση του παγετού είναι παρούσα σε σημαντικά βάθη. Τα τέσσερα συστατικά στοιχεία του συστήματος είναι (Σχήμα 4.1) : 1. μία ανοικτού τύπου αποστραγγιστική στρώση βάσης, η οποία ενσωματώνει ένα στρώμα φίλτρου (πιθανώς με γεωύφασμα) πάνω από το υπόστρωμα, για την προστασία της βάσης από τα τριχοειδή φαινόμενα, 2. δυνατότητα απορροής στην άκρη της παραπάνω στρώσης, 3. σωλήνες εξαγωγής, και 4. φρεάτια εξόδου και την προστασία των σωλήνων από ζημιά. Σχήμα 4.1 : Ένα τυπικό υπόγειο σύστημα αποχέτευσης με όλα τα απαραίτητα στοιχεία του 100

101 Η διάταξη του υπόγειου συστήματος αποχέτευσης μπορεί να είναι : α) διαμήκης - γραμμική αποχέτευση που τοποθετείται παράλληλα προς τον κεντρικό άξονα του οδοστρώματος, β) εγκάρσια αποχέτευση που διαρθρώνεται πλευρικά κάτω από το οδόστρωμα είτε κάθετα προς τον κεντρικό άξονα είτε υπό γωνία σε σχήμα ψαροκόκαλου. Οι αποχετεύσεις αυτού του τύπου χρησιμοποιούνται συχνά στα ερείσματα των οδοστρωμάτων για να αποστραγγίσουν τη διήθηση των υπογείων υδάτων σε βάση και υπόβαση. Τις περισσότερες φορές αυτές οι αποχετεύσεις αποτελούνται από μια τάφρο, ένα σωλήνα συλλέκτη, και ένα προστατευτικό φίλτρο. Επίσης η αποστραγγιστική στρώση, που αποτελείται από ένα πολύ διαπερατό στρώμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάτω από τη δομή του οδοστρώματος, ή ως αναπόσπαστο μέρος του, μπορεί να θεωρείται αναπόσπαστο στοιχείο του συστήματος της αποχέτευσης, ενός οδοστρώματος αεροδρομίων. Όταν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί σωστά η αποστραγγιστική στρώση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο τόσο των υπόγειων υδάτων που εμφανίζονται με τα τριχοειδή φαινόμενα, όσο και των διηθούμενων επιφανειακών υδάτων που δέχεται το οδόστρωμα Οι επιπτώσεις στη κυκλοφορία στο διάδρομο Οι επιπτώσεις της ύπαρξης του νερού στους διαδρόμους προσγείωσης / απογείωσης αεροσκαφών, παρουσιάζονται άμεσα κατά την προσγείωση / απογείωση. Οι ιδιαίτερες συνθήκες, όπως πολύ μεγάλες ταχύτητες, πολύ μεγάλα φορτία και μεγάλο μήκος πέδησης, επιβάλουν ειδικές μεθόδους αντιμετώπισης. Ο καθοριστικός ρόλος που έχει η ύπαρξη του νερού, για την ασφάλεια των προσγειώσεων / απογειώσεων των α/φ, στους διαδρόμους προσγείωσης / απογείωσης, θέτει απαρέγκλιτα όρια για τον χρόνο παραμονής του σε αυτούς. Το φαινόμενο της απώλειας της πρόσφυσης των τροχών, ιδιαίτερα κατά την φάση της προσγείωσης, μπορεί να έχει δραματικές συνέπειες. Η απώλεια της πρόσφυσης όπως αυτή εκφράζεται με το φαινόμενο της υδρολίσθησης, πρέπει να αποφευχθεί πάση θυσία. Δεν είναι αμελητέος ο χρόνος καθυστέρησης που προκύπτει από την ύπαρξη απαγορευτικών συνθηκών για την προσγείωση των α/φ. Η ύπαρξη του νερού με την μορφή πάγου, μπορεί να οδηγήσει στην αναβολή και ακύρωση των δρομολογίων. Επίσης η ύπαρξη του νερού στη δομή του οδοστρώματος, προκαλεί έμμεσες επιπτώσεις στην κυκλοφορία, λόγω των φθορών που εμφανίζονται με την επανάληψη της φόρτισης αποφόρτισης και της απόσβεσης των τάσεων στις εδαφικές στρώσεις. Οι διαδικασίες 101

102 αποκατάστασης των φθορών και των βλαβών, αναλόγως με τη σοβαρότητα της εξέλιξής τους, καθορίζουν την ικανότητα υποδοχής αεροσκαφών με ασφάλεια από το αεροδρόμιο Συστήματα αποστράγγισης διαδρόμου Ορισμός Όπως και προηγουμένως έτσι και εδώ, ως «συστήματα αποστράγγισης» νοούνται τα τεχνικά έργα και τα υλικά που σε συνδυασμό με τα μέτρα στεγανοποίησης του διαδρόμου, συμβάλουν στην απομάκρυνση του νερού από τις διάφορες στρώσεις του οδοστρώματός του. Το σύστημα αποχέτευσης στους διαδρόμους αποσκοπεί, στο να απομακρύνει τα όμβρια ύδατα από τις επιφάνειες κυκλοφορίας του αεροδρομίου, όσο το δυνατόν ταχύτερα. Το σύστημα αποστράγγισης απομακρύνει το διηθούμενο νερό καθώς και το νερό πού εισχωρεί από ρωγμές, ατέλειες αρμών κλπ Βασικές αρχές σχεδιασμού και κατασκευής συστημάτων αποστράγγισης διαδρόμου α/φ Τα δύο συστήματα αποχέτευσης και αποστράγγισης, πρέπει να είναι τελείως ανεξάρτητα. Τα νερά που συγκεντρώνονται από το σύστημα αποστράγγισης είναι μικρά σε ποσότητα και χωρίς κανένα ιδιαίτερο υπολογισμό επάρκειας υδραυλικών διατομών μπορούν και πρέπει να απομακρυνθούν με το σύστημα αποχέτευσης. Η απορροή των νερών στραγγίσεως προς το σύστημα αποχέτευσης, πρέπει να γίνει κατά τέτοιο τρόπο ώστε, να αποκλειστεί οποιαδήποτε δυνατότητα ανάστροφης ροής. Και τούτο, επειδή τα νερά της αποχέτευσης ουδέποτε είναι καθαρά, δηλ. απαλλαγμένα από κόκκους πού συμπαρασύρονται και έτσι υπάρχει ο κίνδυνος οι κόκκοι αυτοί (σε περίπτωση ανάστροφης ροής), να εναποτεθούν στο δίκτυο στραγγίσεως και να μειώσουν πολύ αισθητά την αποτελεσματικότητά του. Ο σχεδιασμός του αποχετευτικού δικτύου πρέπει να γίνει κατά τρόπο που : α) να εξασφαλιστεί η πλήρης προστασία του χώρου του αεροδρομίου, από νερά που εισέρχονται από τοπογραφικά ψηλότερες περιοχές, β) να εξασφαλιστεί η απορροή των ομβρίων, που αντιστοιχούν στο χώρο του αεροδρομίου. 102

103 Η εξασφάλιση (α) γίνεται κατά κανόνα, με ένα σύστημα περιφερειακών τάφρων και τεχνικών έργων, αποκαταστάσεως της συνέχειας των φυσικών κοιτών. Οι γεφυρώσεις των φυσικών κοιτών, θα πρέπει να γίνονται σε όλο το μήκος τους, πού εμπίπτει όχι μόνο στα οδοστρώματα, αλλά και στο εύρος των ζωνών ασφάλειας. Έτσι συνιστούν έργα δαπανηρά, ακόμη και όταν οι παροχές υπολογισμού δεν είναι μεγάλες. Για το λόγο αυτόν, ο μελετητής πρέπει να εξετάζει σε κάθε περίπτωση την προσφορότερη λύση, μεταξύ πολλών επιλογών. Δηλαδή, τη γεφύρωση όλων των φυσικών ροών, με τοπικής σημασίας περιφερειακά έργα υδροσυλλογής ή, τη γεφύρωση μερικών (ή καμιάς) φυσικών ροών και την διοχέτευση των διακοπτόμενων φυσικών ροών, μέσω περιφερειακών τάφρων, στις γεφυρωμένες. Τα έργα αυτά που μορφώνονται και υπολογίζονται κατά τις μεθοδολογίες και τους κανόνες της υδραυλικής, πρέπει να μπορούν να διοχετεύουν τις πλημμυρικές παροχές ακόμα και αυτές που είναι μικρής συχνότητας. Κατά το σχεδιασμό ενός συστήματος αποχέτευσης, ο σχεδιαστής θα πρέπει να καθορίσει τις ποσότητες των βροχοπτώσεων (σχεδιασμός ποσοστού βροχοπτώσεων), οι οποίες είναι πιθανό να συμβούν στην περιοχή και ως εκ τούτου, την απορροή που παράγεται από τις διάφορες εκδηλώσεις βροχόπτωσης (π.χ. θύελλες). Κατά τον καθορισμό του ποσοστού της απορροής, πρέπει να εξεταστούν πολλοί παράγοντες. Η συχνότητα και η διάρκεια της καταιγίδας σχεδιασμού, είναι χρήσιμη για τον καθορισμό της έντασης της βροχόπτωσης. Ο τύπος του εδάφους και η περιεκτικότητα σε υγρασία, επηρεάζουν το ρυθμό της διείσδυσης και επομένως το ποσό της απορροής. Το διαπερατό της επιφάνειας, οι κλίσεις του διαδρόμου και οι τυχόν φθορές ή κατασκευαστικές παρατυπίες (αρθρώσεις, ρωγμές, καταθλίψεις, κ.λπ.) στο οδόστρωμα και στη γύρω περιοχή, έχουν επίσης επίδραση στο ρυθμό της απορροής. Κατ αρχήν για το σχεδιασμό του επιφανειακού συστήματος αποχέτευσης για ένα αεροδρόμιο, απαιτείται ένας χάρτης της περιοχής που περιβάλει τον χώρο του αεροδρομίου, όπου αποτυπώνονται οι παρακείμενες περιοχές, συμπεριλαμβανομένης της διάταξης των διαδρόμων, τροχιοδρόμων και κτιρίων, όπως επίσης τις γενικές κατευθύνσεις της ροής (λεκάνες απορροής) καθώς και κάθε φυσική κοίτη ποταμών, ρεμάτων αποδεκτών κλπ. Επιφανειακά και για την πρόληψη της ροής του νερού σε περιοχές των οδοστρωμάτων του αεροδρομίου, μπορούν να υπάρχουν τάφροι αναχαίτισης που βρίσκονται γύρω από την περιφέρεια του αεροδρόμιου. 103

104 Η πρόβλεψη για δίκτυα αποχέτευσης μεταξύ διαδρόμων και τροχοδρόμων, όπως και διέξοδοι των υδάτων αποτελούν συντελεστές ασφαλείας, σε περίπτωση καταιγίδων. Οι περιοχές των εκβολών θα πρέπει να διατηρούνται τουλάχιστον 75 μέτρα μακριά από τα άκρα των οδοστρωμάτων. Αυτό θα αποτρέψει τον κορεσμό της βάσης ή της υπόβασης του οδοστρώματος από την μόνιμη ύπαρξη νερού. Τα οδοστρώματα των αεροδρομίων, όπως τα οδικά οδοστρώματα, είναι πολύ ευαίσθητα στις βλαβερές συνέπειες του νερού. Ειδικότερα τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα έχουν πρόβλημα με διήθηση νερού. Η μόνωση των αρμών δεν διαρκεί στο χρόνο και απαιτείται τακτικός έλεγχος και επεμβάσεις Τεχνικά έργα αποστράγγισης υδάτων Τρεις μορφές αποστράγγισης πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό ενός αεροδρομίου : i. αποχέτευση της ευρύτερης περιοχής που περιβάλλει το χώρο του αεροδρομίου, για να κατευθύνει τις φυσικές ροές του νερού μακριά από οδοστρώματα των διαδρόμων. ii. υπόγεια αποχέτευση που απαιτείται για να απομακρύνει το νερό, από το εσωτερικό των οδοστρωμάτων. iii. αποχέτευση - αποστράγγιση της επιφάνειας των διαδρόμων, για να αποφευχθεί η συσσώρευση νερού που προκαλεί υδρολίσθηση Αποχέτευση της ευρύτερης περιοχής του αεροδρομίου Η απορροή των ομβρίων που αντιστοιχούν στην επιφάνεια του αεροδρομίου, γίνεται με δίκτυο τάφρων και υπόγειων αγωγών. Οι υπόγειοι αγωγοί (συνήθως σωληνωτοί, αλλά δεν αποκλείονται και άλλες διατομές), συνδυάζονται πάντα με φρεάτια υδροσυλλογής και επίσκεψης για την επιθεώρηση και τον καθαρισμό σε περιόδους συντήρησης (Σχήματα 4.2 & 4.3). 104

105 Σχήμα 4.2 : Διάταξη αποχετευτικών αγωγών και σταγγιστηρίων (οι διαστάσεις είναι ενδεικτικές) Σχήμα 4.3 : Παράδειγμα διάταξης αποχετευτικού δικτύου στην ενδιάμεση ζώνη μεταξύ διαδρόμου τροχιοδρόμου Ένα άλλο σύστημα αποχέτευσης, μπορεί να είναι ένας συνδυασμός δικτύου και χαμηλών περιοχών, οι οποίες μπορούν ακίνδυνα, για την λειτουργία του αεροδρομίου, να κατακλυστούν και έτσι να συγκεντρώσουν με χρονική υστέρηση τα νερά μιας βροχής που θα απορρεύσουν. Ένας τέτοιος συνδυασμός δίνει την δυνατότητα χρήσης μικρότερων διατομών αγωγών. Είναι πολύ αποτελεσματικός στις περιπτώσεις που μία βροχή π.χ. για Τ=50 μπορεί να προκαλέσει σοβαρές ζημιές. Τότε το δίκτυο μπορεί να σχεδιαστεί για παράδειγμα για Τ=10 και να προβλεφτούν περιοχές κατάκλυσης για Τ=50 (Σχήμα 4.4) 105

106 Σχήμα 4.4 : Παράδειγμα διάταξης αποχετεύσεως με περιοχή κατάκλυσης Αποχέτευση επιφάνειας διαδρόμων Οι διάδρομοι είναι εκείνοι που θα πρέπει να εξασφαλιστούν κατά προτεραιότητα από τις ζημιές που θα οφείλονται, ή θα επαυξάνεται ή σοβαρότητά τους από την ανεπαρκή αποστράγγιση. Ακόμη και στο ενδιάμεσο τμήμα του διαδρόμου, παρόλο ότι το οδόστρωμα μπορεί να σχεδιάζεται ελαφρότερο, από ότι στα άκρα, η στράγγιση πρέπει να είναι το ίδιο ικανοποιητική. Στο ενδιάμεσο τμήμα οι ταχύτητες των α/φ είναι μεγάλες καί οποιαδήποτε ανωμαλία στην επιφάνεια κυλίσεως είναι ανεπιθύμητη. Έτσι κατά κανόνα στα άκρα του οδοστρώματος πρέπει να προβλέπονται δύο στραγγιστήρια σ' όλο το μήκος του διαδρόμου. Ακόμη συνίσταται στα άκαμπτα οδοστρώματα η παρεμβολή μεταξύ επιφανειακής στρώσης και υποβάσεως, μια στρώσης υλικού βάσης ανοικτής διαβάθμισης για να λειτουργεί ως στρώση στράγγισης (Σχήμα 4.5). 106

107 Σχήμα 4.5 : Σύστημα αποστράγγισης, για δάπεδα στάθμευσης τροχόδρομο αεροδρομίων με τον γειτονικό Οι διατομές των σωλήνων των στραγγιστηρίων, προκύπτουν κατόπιν διαστασιολόγησης. Η ροή μέσα σ' αυτούς γίνεται με πολύ μικρές ταχύτητες. Γι αυτό θα πρέπει να δίνονται σημαντικές κλίσεις (επιθυμητό >1%). Οι σωλήνες είναι διάτρητοι, ή τοποθετούνται μέ ανοικτούς αρμούς. Σε κατάλληλες θέσεις τού δικτύου σωλήνων στραγγιστηρίωv όχι μεγαλύτερου από 25 30m, πρέπει να προβλέπονται φρεάτια επισκέψεως. Η κάλυψή τους είναι αναγκαία για να μην εισρέουν όμβρια (Σχήμα 4.6). Σχήμα 4.6 : Λεπτομέρειες τάφρων αποστραγγίσεως 4.4. Αστοχίες οφειλόμενες στην παρουσία του νερού και αντιμετώπιση Οι αστοχίες που οφείλονται στην παρουσία νερού στους διαδρόμους προσγείωσης / απογείωσης είναι οι εξής : 107