Жолдар, көпірлер және туннельдерді салу және күтіп ұстау

Кіріспе

Жолдардың, көпірлердің және туннельдердің азаматтық инженерлігі

Көлік жолы инженерлігі (көлік жолы инженерлігі және көше инженерлігі деп те аталады) – көлік инженерлігінің азаматтық инженерлік тармағынан туындаған кәсіби инженерлік сала. Ол адамдар мен тауарларды қауіпсіз және тиімді тасымалдауды қамтамасыз ету үшін жолдарды, тас жолдарды, көшелерді, көпірлерді және туннельдерді жоспарлау, жобалау, салу, пайдалану және күтіп ұстаумен айналысады. Көлік жолы инженерлігі Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін 20-ғасырдың екінші жартысында маңызды дамыды. Көлік жолы инженерлігі стандарттары үнемі жақсарып келеді. Көлік жолы инженерлері болашақ трафик ағынын, тас жолдардың қиылыстары мен қосылыстарын жобалауды, геометриялық сәйкестендіруді және жобалауды, тас жолдардың жабын материалдарын және жобалауды, жабын қалыңдығының конструкциялық есептеуін және жабынды күтіп ұстауды ескеруі керек. Тас жолдардың көп мақсатты сипаттамалары, экономикалық жағдай және тас жолдарының баға белгілеу технологиясындағы жетістіктер үнемі өзгеріп отырады. Сондықтан тас жолдарды қаржыландыру, басқару және күтіп ұстау тәсілдері де үнемі өзгеріп отырады.

Қоршаған ортаға әсерін бағалау

Қоғамның экономикалық өсуі көлік құралдарының жылдамдығын арттыру үшін автомобиль жолдарының дамуына байланысты. Дегенмен, дұрыс жоспарланбаған, жобаланбаған, салынбаған және күтілмеген автомобиль жолдары кез келген қауымдастықтың әлеуметтік және экономикалық ерекшеліктерін бұзуы мүмкін. Автомобиль жолдарының дамуына байланысты жиі кездесетін зиянды әсерлерге мекендейтін орта мен биологиялық әртүрлілікке зиян келтіру, ауа мен судың ластануын тудыру, шу мен діріл жасау, табиғи ландшафтқа зиян келтіру және қауымдастықтың әлеуметтік және мәдени құрылымын жою жатады. Автомобиль жолдарының инфрақұрылымы жоғары сапа мен стандарттарға сәйкес салынып, күтілуі тиіс. Автомобиль жолдарының жоспарлау, кестелеу, салу және күтіп ұстау кезінде қоршаған ортаны ескерудің үш негізгі қадамы бар. Бұл процесс қоршаған ортаға әсерді бағалау, яки ЭҚБ деп аталады, себебі ол жүйелі түрде келесі элементтерді қарастырады: Жол-көлік оқиғалары адам өмірінің алғашқы бес онжылдығындагі қасақана өлімнің басты себебі болып табылады. Қауіпсіздікті басқару – жол-көлік оқиғаларының болуын және ауырлығын азайтуға бағытталған жүйелі процесс. Жол қозғалысы жүйелерімен адам мен машинаның өзара әрекеттесуі тұрақсыз және автомобиль жолдарының қауіпсіздігін басқаруға қиындық туғызады. Автомобиль жолдары жүйесінің қауіпсіздігін арттырудың кілті – оларды жобалау, салу және күтіп ұстау арқылы адам мен машинаның автомобиль жолдарымен өзара әрекеттесуінің орташа диапазонына төзімді ету. Жол құрылысындағы технологиялық жетістіктер жылдар бойы қолданылатын жобалау, құрылыс және күтіп ұстау әдістерін жақсартты. Бұл жетістіктер жаңа автомобиль жолдарының қауіпсіздігін жаңаруға мүмкіндік берді. Жобалау процесінде автомобиль жолын учаскенің топографиясына сәтті бейімдеу және оның қауіпсіздігін сақтау үшін дұрыс қарастырылуы керек белгілі бір мәселелер бар. Осы жобалау мәселелерінің кейбіреулері: Тротуарлық жабынның үш негізгі түрі бар: жоғары сапалы бетон (ЖСБ), Портленд цементінен жасалған бетон (ПСБ) және ыстық аралас асфальт (ИАА). Бұл материалдың астында жол төсеу жүйесіне қолдау көрсететін материал қабаттары бар. Бұл негізгі қабаттарға ірі ұсатылған тас пен қосымша негіз қабаттары, немесе өңделген негіз және қосымша негіз қабаттары, сондай-ақ негізгі табиғи немесе өңделген қосымша қабаттар кіре алады. Бұл өңделген қабаттар цементпен, асфальтпен немесе қосымша қолдау үшін әкпен өңделген болуы мүмкін. Иілгіш асфальттың беткі қабаты ыстық аралас асфальттан (ИАА) жасалады. Тұрақтандырылмаған ірі ұсатылған тас әдетте негізгі қабат үшін қолданылады; алайда, негізгі қабатты асфальтпен, көбікті битуммен, <Roadstone Recycling> Портленд цементімен немесе басқа тұрақтандырушы заттармен де тұрақтандыруға болады. Қосымша қабат әдетте жергілікті ірі ұсатылған тас материалынан жасалады, ал қосымша негіздің жоғарғы бөлігі көбінесе цементпен немесе әкпен тұрақтандырылады. Портленд цементінен жасалған бетон (ПСБ) – қатаң жол төсеу плиталарын салуда қолданылатын ең көп таралған материал. Оның танымалдылығының себебі оның қолжетімділігі мен экономикалық тиімділігіне байланысты. Қатаң жол төсеулер жиі қайталанатын көлік жүктемелеріне төтеп беру үшін жобалануы тиіс. Қатаң жол төсеудің жобаланған қызмет мерзімі 30 жылдан 40 жылға дейін, бұл иілгіш жол төсеуге қарағанда екі есе ұзақ. Автомобиль жолының қызмет ету мерзімі бойы оның жарамдылығы мұқият бақыланады және сақталады. Автомобиль жолының жарамдылығын сақтау үшін қолданылатын әдістердің бірі – жолдың бетіне қосымша жабын салу. Қатаң жол төсеулердің үш кіші санаты бар, олар жол төсеудің жабысу жағдайына және қолданыстағы плита интерфейсіне байланысты ұйымдастырылады. Жолдың басқа аспектілері қаншалықты жақсы жобаланғанына және салынғанына қарамастан, жолдың бүкіл қызмет ету мерзіміне дейін жеткілікті дренаж болуы міндетті. Автомобиль жолы құрылымындағы артық су, тіпті апатты болмаса да, ертерек істен шығуға әкелуі мүмкін. Әрбір автомобиль жолының дренаж жүйесі әр жерге тән және өте күрделі болуы мүмкін. Өңірдің географиясына байланысты дұрыс дренаждың көптеген әдістері қолданылмайтын болуы мүмкін. Жобалаушы инженер қандай жағдайда белгілі бір жобалау процесін қолдану керектігін анықтауы керек, әдетте суды құрылыстан алыстату үшін бірнеше тиісті әдістер мен материалдарды біріктіру. Бетон төселген жердің астындағы ылғалдың шамадан тыс көп болуы сорғылауға, жарылуға және буынның бұзылуына әкелуі мүмкін. Эрозияны бақылау – автомобиль жолдарының дренаж жүйелерін жобалауда маңызды компонент. Беттік дренаж жауын-шашын суын құрылымнан алысқа кетіруге мүмкіндік беруі тиіс. Автомобиль жолдары құрылымнан суды иіскеуге және суды жол жиегіне, суаруға және учаскеден алысқа бағыттау үшін еңіспен немесе дөңгелекпен жобалануы тиіс. Дренаж жүйесін жобалау үшін судың ағыны мен сіңуін болжау, ашық арнаны талдау және беттік суды тиісті жерге бағыттау үшін құбырларды жобалау қажет. Автомобиль жолдарының құрылысының көптеген элементтері бар, оларды жүйенің техникалық және коммерциялық элементтеріне бөлуге болады.

The economic growth of a community is dependent upon highway development to enhance mobility. However, improperly planned, designed, constructed, and maintained highways can disrupt the social and economic characteristics of any size community. Common adverse impacts to highway development include damage of habitat and bio diversity, creation of air and water pollution, noise and vibration generation, damage of natural landscape, and the destruction of a community's social and cultural structure. Highway infrastructure must be constructed and maintained to high qualities and standards. There are three key steps for integrating environmental considerations into the planning, scheduling, construction, and maintenance of highways. This process is known as an Environmental Impact Assessment, or EIA, as it systematically deals with the following elements: Road traffic injury is the single leading cause of unintentional death in the first five decades of human life. Management of safety is a systematic process that strives to reduce the occurrence and severity of traffic accidents. The man/machine interaction with road traffic systems is unstable and poses a challenge to highway safety management. The key for increasing the safety of highway systems is to design, build, and maintain them to be far more tolerant of the average range of this man/machine interaction with highways. Technological advancements in highway engineering have improved the design, construction, and maintenance methods used over the years. These advancements have allowed for newer highway safety innovations. There are certain considerations that must be properly addressed in the design process to successfully fit a highway to a site's topography and maintain its safety. Some of these design considerations are:

There are three major types of pavement surfaces pavement quality concrete (PQC), Portland cement concrete (PCC) and hot mix asphalt (HMA). Underneath this wearing course are material layers that give structural support for the pavement system. These underlying surfaces may include either the aggregate base and sub base layers, or treated base and sub base layers, and additionally the underlying natural or treated sub grade. These treated layers may be cement treated, asphalt treated, or lime treated for additional support. A flexible pavement's surface layer is constructed of hot mix asphalt (HMA). Unstabilized aggregates are typically used for the base course; however, the base course could also be stabilized with asphalt, Foamed Bitumen,<Roadstone Recycling> Portland cement, or another stabilizing agent. The subbase is generally constructed from local aggregate material, while the top of the subgrade is often stabilized with cement or lime. Portland cement concrete (PCC) is the most common material used in the construction of rigid pavement slabs. The reason for its popularity is due to its availability and the economy. Rigid pavements must be designed to endure frequently repeated traffic loadings. The typical designed service life of a rigid pavement is between 30 and 40 years, lasting about twice as long as a flexible pavement. Throughout a highway's life, its level of serviceability is closely monitored and maintained. One common method used to maintain a highway's level of serviceability is to place an overlay on the pavement's surface. There are three subcategories of rigid pavement overlays that are organized depending on the bonding condition at the pavement overlay and existing slab interface. Regardless of how well other aspects of a road are designed and constructed, adequate drainage is mandatory for a road to survive its entire service life. Excess water in the highway structure can inevitably lead to premature failure, even if the failure is not catastrophic. Each highway drainage system is site specific and can be very complex. Depending on the geography of the region, many methods for proper drainage may not be applicable. The highway engineer must determine which situations a particular design process should be applied, usually a combination of several appropriate methods and materials to direct water away from the structure. Excessive moisture under a concrete pavement can cause pumping, cracking, and joint failure. Erosion control is a crucial component in the design of highway drainage systems. Surface drainage must be allowed for precipitation to drain away from the structure. Highways must be designed with a slope or crown so that runoff water will be directed to the shoulder of the road, into a ditch, and away from the site. Designing a drainage system requires the prediction of runoff and infiltration, open channel analysis, and culvert design for directing surface water to an appropriate location. There are a number of elements of highway construction which can be broken up into technical and commercial elements of the system.