من الصيانة والإصلاح في إمارة دبي

</td></tr><tr><td colspan="2">

تقييم حالة رصفات شبكة الطرق وتقدير حاجاتها
من الصيانة والإصلاح في إمارة دبي

الملخص :

هدفت
هذه الدراسة إلى تلخيص أهم نتائج تقييم حالة مقاطع الرصف لشبكة الطرق في
إمارة دبي للعام 1998. وقد اعتمدت الدراسة على البيانات والمعلومات المجمعة
لأكثر من 4000 مقطع تمثل مختلف فئات الطرق في الإمارة . في هذه الدراسة ،
تم استخدام نظام "بيفر" لتقييم حالة الرصف حيث تم رصد وتسجيل أهم أنواع
العيوب ومستوى خطورتها وكثافتها ومدى انتشارها وتكرارها في مقاطع الطرق
التي تم تقييمها . أظهرت الدراسة أن 89% من مقاطع الطرق التي تم تقييمها
كانت في حالة جيدة جداً إلى ممتازة . كما بينت أن معدل تدهور حالة الرصف
قصير وطويل الأجل كان متدنياً وان الأحمال المرورية – في ضوء عدم وجود
قانون تحديد الأحمال المحورية – كان السبب الرئيس في تدهور حالة الرصف.
وأخيراً أظهرت الدراسة أن 70% من ميزانية الصيانة المقدرة للعام 1998 كانت
مخصصة للطرق المحلية بينما وجد أن حوالي 10% من ميزانية الصيانة تحتاجها
الطرق الرئيسية .

مقدمة :
تعتبر الطرق من أهم عناصر البنية
التحتية وتكاد تكون وسيلة المواصلات البرية الوحيدة في العديد من دول
العالم ، حتى أنها أصبحت تعتبر مقياساً لتطور الدول من النواحي الاقتصادية
والصناعية والخدماتية نظراً للفوائد الجمة التي تقدمها فيما يتعلق بتسهيل
تنقل الأفراد والبضائع والمواد الخام . لهذا فقد حرصت بلدية دبي على تخطيط
وتصميم وإنشاء شبكة واسعة من الطرق السريعة والمتطورة لمواكبة التقدم
الاقتصادي والحضاري الذي تشهده الإمارة من جهة ولربط إمارة أبوظبي
بالإمارات الشمالية من جهة أخري . ويهدف هذا المقال إلى تقييم حالة رصفات
الطرق باصنافها المختلفة ومعرفة العيوب الشائعة وأسبابها بالإضافة إلى
تقدير حاجاتها السنوية من عمليات الصيانة والإصلاح المختلفة .

نظام إدارة رصفات الطرق :
لقد
تضاعف طول شبكة الطرق في الفترة مابين 1987 – 1998 لتصل إلى حوالي 1700 كم
في نهاية عام 1998 منها 1100 كم كطرق مفردة (Single Carraigeway) و600 كم
طرق مزدوجة (Dual Carraigeway) وبتكلفة تجاوزت الأربعة مليارات درهم (1) .
وكما هو واضح في الشكل رقم 1، فقد وصل مجموع أطوال الطرق في الإمارة إلى
حوالي 500 مسرب – كم في عام 1998 تشكل الطرق الرئيسية (الحرة و السريعة
والشريانية ) مايقارب 50% منها كما هو مبين في الشكل رقم 2.
وللمحافظة
على هذه الاستثمارات الضخمة التي ازدادت بدرجة ملحوظة خلال هذا العقد ، فقد
تطلب الأمر تطوير نظام لإدارة رصفات الطرق ( Pavement Mangement System-
PMS)عام 1991(2) بهدف المحافظة على شبكة الطرق بحالة جيدة عن طريق مراقبتها
وتقييمها بشكل مستمر اعتمادا على أساليب علمية وصيانتها بفعالية لأطول مدة
ممكنة وبأقل التكاليف. ويعتمد نظام إدارة الرصف الذي تستخدمة البلدية على
قاعدة بيانات شاملة (Database) تتضمن العناصر التالية :
المعلومات
الأساسية أو مفردات شبكة الطرق (Roads Inventory)وأهمها تصنيف وتسمية
وترقيم الطرق وتاريخ إنشائها وسمك الطبقات المكونة لرصفاتها والمواد
الداخلة في إنشائها وإصلاحها وحجم المركبات التي تستخدمها .

ب- تقييم حالة الشبكة باستخدام الأساليب التالية :
الكشف
عن العيوب الموجودة في رصفات الطرق (Pavement Distresses) باستخدام نظام
دقيق وموضوعي يسمى "البيفر" (PAVER) (3) والذي طوره سلاح المهندسين
الأميركي (U.S. Army Corps of Engineers) وبأخذ هذا النظام بعين الاعتبار
ليس فقط نوع العيب وإنما أيضاً شدته وكثافته تمهيداً لحساب دليل حالة الرصف
(Pavement Condition Index-PCI) وهو مقياس رقمي يتراوح من صفر إلى 100 ،
حيث يعبر الرقم 100 عن وضع ممتاز للرصف . ويستخدم هذا النظام للكشف عن حالة
الشبكة بشكل دوري تمهيداً لتقدير حاجات الطرق من عمليات الصيانة والإصلاح
المختلفة .
جهاز قياس خشونة الطريق (Roughness or Riding Quality)
وهو
عبارة عن جهاز متطور كما هو مبين في الشكل رقم 3 يستخدم في تقييم شبكة
الطرق وظيفياً لتحديد مستوى خدمة هذه الطرق وتقدير العمر المتبقي لها وكذلك
يستخدم كوسيلة لمراقبة جودة تنفيذ الطرق أثناء عملية الإنشاء أو إعادة
الإنشاء .
3- جهاز الحمل الساقط (Falling Weight Deflectometetr – FWD)
كما هو مبين في الشكل رقم 4 ، ويستخدم هذا الجهاز لتقييم القدرة الإنشائية
لرصفات الطرق على مستوى المشروع نمهيداً لتحديد حاجاتها من عمليات الإصلاح
والصيانة الرئيسية وأهم وظائفه تحديد مواقع الخلل الإنشائي وإعادة حساب
معامل المرونة لطبقات الرصف المختلفة إضافة إلى سمك طبقة الاكساء اللازمة
لتعزيز القدرة الإنشائية للرصف .

ج- تقدير تكاليف الصيانة الروتينية والرئيسية
بناءً
على نتائج التقييم باستخدام نظام "البيفر" يتم تقدير كميات الصيانة
والإصلاح وتكاليفها على مستوى الشبكة ويصدر تقرير سنوي (4) يتضمن حالة
مقاطع الرصفات المكونة لشبكة الطرق في الإمارة وأنواع العيوب الموجودة فيها
ومواقعها وكميات الصيانة المطلوبة على كل مقطع . ويساعد هذا التقرير قسم
صيانة الطرق على تقدير تكاليف عمليات الصيانة ويساهم إلى حد كبير في إعداد
وإدارة وتنفيذ هذه العمليات .
3- تقييم حالة رصفات الطرق :
لقد
استخدمت في السابق أساليب عديدة للتعبير عن مستوى أداء الرصفات ، أهمها
طريقة مستوى الخدمة الحالي حيث تم تطوير نماذج تحتوي العديد من المتغيرات
لاتزال تستخدم في أعمال التصميم والتقييم للرصفات إلى يومنا هذا ، إلا أن
هذه الأساليب لم تعبر مباشرة عن حالة الرصفات بشكل موضوعي أو كمي . ومن هنا
تم البحث عن أساليب موضوعية لتسهيل عملية التحليل وتفسير النتائج ، منها
طريقة "بيفر" (PAVER) التي تم وصفها سابقاً في هذا المقال . هذا الأسلوب
يستخدم حالياً في أمارة دبي لتقييم حالة الرصف لمقاطع الطرق المختلفة ورصد
أهم العيوب الموجودة وأسباب حدوثها ووسائل معالجتها إضافة إلى تقدير حاجتها
من الصيانة والإصلاح .
لقد بينت نتائج التقييم في العام 1998 وكما هو
موضح في الشكل رقم 5 ، أن 67% من مقاطع الطرق في حالة ممتازة و23% في حالة
جيدة جداً . في حين وجد بأن 2,2% فقط من مقاطع الرصف في حالة ضعيفة أو دون
ذلك (4) . وتدل على ارتفاع مستوى أداء الشبكة وحداثتها . وبمقارنة حالة
الرصف لشبكة الطرق في الإمارة بغيرها من الدول المتقدمة فإن شبكة الطرق في
الإمارة تعتبر من أفضل شبكات الطرق في العالم .
أما الشكل رقم 6 فيبين
حالة مقاطع الرصف لشبكة الطرق في الإمارة بشكل اكثر تفصيلاً وذلك حسب صنف
الطريق حيث يلاحظ أن جميع الطرق الحرة في حالة ممتازة وهذا يعكس حداثتها
والمواصفات العالية التي استخدمت في تصميمها وتنفيذها ، أما الأصناف الأخرى
من الطرق فكانت حالتها متقاربة وأكثر من 60% منها بحالة ممتازة والقليل
جداً منها بحاجة إلى إصلاح أو إعادة إنشاء .

4-أنواع العيوب الرئيسية التي تم رصدها في مقاطع شبكة الطرق
أ- التشققات التمساحية (Alligator *****ing)
وتحدث
نتيجة للأحمال المرورية المتكررة وهو عيب إنشائي يدل ظهوره على أن هناك
ضعفاً في قوة طبقات الرصف الإسفلتية . وعادة مايبدأ تكون هذا النوع من
العيوب من اسفل الطبقة الإسفلتية السطحية ثم ينتشر إلى الأعلى ليظهر على
شكل قطع متعددة الأضلاع ذات مساحات صغيرة يشبه في شكلها جلد التمساح . وقد
وجد أن هذا النوع من العيوب ينتشر عادة في المسارب البطيئة على الطرق
الرئيسية مثل الطرق السريعة والشريانية وذلك نتيجة لحجم المرور اليومي
العالي وارتفاع نسبة الشاحنات .

ب- التخدد (Rutting)
وعادة
مايتكون هذا النوع من العيوب في المسارات البطيئة والتي تتعرض لأحمال
محورية عالية وفي مسار عجلات المركبات . ويحدث هذا النوع من العيوب في
الغالب نتيجة الدمك أو التكثيف الزائد لطبقات الرصف الإسفلتية وأنضغاط
طبقات الرصف السفلية والإزاحة الجانبية للمواد المكونة له . وهو عيب إنشائي
يدل ظهوره على أن هناك ضعفاً في قوة تحمل طبقات الرصف وعدم قدرتها على
مقاومة الأحمال المرورية . وينتشر هذا النوع من العيوب في الغالب في
المسارب البطيئة في الطرق الرئيسية والمعرضة لحركة مركبات ثقيلة . وتزيد
درجة الحرارة العالية في مدى وسرعة حدوث هذا النوع من الخراب وذلك عن طريق
تناقص درجة القساوة للخلطة الإسفلية .

ج- النزف (Bleeding)
ويحدث
نتيجة لزيادة نسبة البتومين في الخلطة الإسفلتية أو قلة الفراغات الهوائية
(Air Voids) فيها . وعادة مايظهر في الأجواء الحارة وهو عيب غير إنشائي
ولكن ظهوره عادة مايعتبر كمقدمة لظهور عيوب أخرى مثل التخدد أو التموج
خصوصاً في الطرق المعروضة لأحمال مرورية عالية نتيجة تناقص الفراغات
الهوائية في الخلطة . ولوحظ وجود هذا العيب بشكل محدود على بعض الطرق
الرئيسية ولايمثل في العادة ضعفاً إنشائياً.

د- الهبوطات (Depressions)
وعادة
ماتحدث نتيجة هبوط إحدى طبقات الرصف السفلية نتيجة تغير محتوى الرطوبة في
طبقة الأساس أو التربة أو عدم وجود دمك كاف لطبقات الرصف المختلفة أثناء
عملية الإنشاء . وعادة مايظهر فوق خطوط الخدمات المختلفة الموجودة تحت
رصفات الطرق وذلك نتيجة لعدم تطبيق المواصفات المتعلقة بالدمك أو إعادة
الدمك بالدقة المطلوبة أثناء عمليات إنشاء أو إصلاح خطوط الخدمات .
بناء عليه ، فأنه يمكن حصر الاسباب الرئيسية لتلف رصفات الطرف وتدهور حالتها بما يلي :

أ- الأحمال المرورية :
أظهر
التقييم بأن 73% من مقاطع الرصف التي تعاني من ضعف في حالتها كان سببها
الأساسي الأحمال المرورية العالية التي تتعرض لها الرصفات . وقد لوحظ أن
الغالبية العظمى من هذه المقاطع تتركز في الطرق السريعة والشريانية نظراً
لتعرض هذه الأنواع من الطرق إلى نسبة عالية من الشاحنات وارتفاع مستوى
الأحمال المحورية لهذه النوع من المركبات .

ب-العوامل البيئية والمناخية :
وتتمثل
هذه العوامل في التغير اليومي والفصلي لدرجات الحرارة إضافة إلى ارتفاع
منسوب المحتوى المائي والرطوبة في طبقات الرصف السفلية (طبقة الأساس Base)
أو ماتحت الأساس (Subbase) وقد وجد أن 9% فقط من مقاطع الرصف التي تم
تقييمها والتي وجد بأنها تعاني من ضعف في حالتها كانت نتيجة لتأثير العوامل
المناخية والبيئية .

ج- عوامل أخرى :
وتتمثل هذه
العوامل بالأخطاء التي يتم ارتكابها أثناء الإنشاء أو عدم ملائمة تصميم
الخلطة الإسفلتية إضافة إلى وجود خطوط الخدمات العامة (مياه ، مجاري ،
…الخ) وقد وجد أن 18% من المقاطع التي تعاني من تدهور في حالتها كانت تعود
بشكل أساسي إلى هذا العامل .

5- التنبؤ بحالة رصفات الطرق :
وتعتبر
عملية نمذجة تدهور حالة الرصف ( Pavement Deterioration Modeling) من
العناصر الهامة المكونة لنظام إدارة الرصف (PMS) والذي يهدف أساساً إلى
إدارة وتأهيل وصيانة الطرق بأساليب علمية منظمة ، حيث يلعب النموذج الرياضي
دوراً بالغ الأهمية في مجالات مختلفة مثل التخطيط المالي المستقبلي وتقدير
الموازنات المطلوبة لأعمال الصيانة والإصلاح إضافة إلى استخدامها الفعال
في عملية تحليل دورة الحياة الاقتصادية لمختلف البدائل المطروحة وتقدير
التكاليف وترتيب الأولويات على أسس علمية (5) .
لقد تم تطوير نماذج
التنبؤ بحالة الرصف لشبكة الطرق بإمارة دبي باستخدام المعلومات المتعلقة
بالخصائص الهندسية والمسوحات الميدانية حول حالة الرصف لمقاطع الطرق
بأصنافها المختلفة (طرق رئيسية ، حر ، شريانية ، مجمعة ، محلية ) ولسنوات
عديدة (6) . وقد استخدمت هذه المعلومات لتطوير نماذج تنبؤ إحصائية لكل نوع
من أنواع الطرق باستخدام المتغيرين دليل حالة الرصف ( PCI) وعمر الرصفة وقد
تم إتباع هذا الاسلوب اعتماداً على التحليل الأولي للمعلومات التي دلت على
أهمية تصنيف الطريق في تطوير مثل هذه النماذج .
وقد بينت الدراسة أن
معدل تدهور الرصف قليل لأغلبية مقاطع الرصف وهذا يدل على ارتفاع مستوى
المواصفات الفنية التي بينت على أساسها هذه الطرق ومطابقتها لمواصفات
الجودة المطلوبة خلال أعمال الإنشاء . وقد وجد أن 60% من مقاطع الرصف للطرق
المختلفة في حالة ممتازة وان أقل من 10% من المقاطع هي في وضع مقبول أو
أسوأ وأن مقدار النقص السنوي في قيم دليل حالة الرصفة (PCI)لمختلف الطرق
يتراوح من 2,-1.5 نقطة . وقد لوحظ أن جميع النماذج تعطي قيما متقاربة لدليل
حالة الرصف وخصوصا لمقاطع الرصف التي تقل أعمارها عن 10 سنوات ، أما بعد
هذا العمر ، فان معدل التدهور يزداد قليلا إلا انه يبقى متدنيا حسب ماهو
مشار إليه في نظام البيفر أي أن النقص السنوي في قيم دليل حالة الرصف اقل
من 4 نقاط (∆PCI/year < 4.0 points) . وبناء عليه ، فان الغالبية العظمي
من المقاطع يمكن أن تصل إلى 25 عام قبل أن تصبح بحاجة إلى إعادة تأهيل أو
صيانة رئيسية .
وقد لوحظ من خلال دراسة منحنيات الأداء للطرق اعتماداً
على تصنيفها الوظيفي ، أن معدل تدهور حالة الرصف للطرق السريعة أعلى نسبياً
من بقية الطرق ويعود هذا إلى ارتفاع حجم المرور اليومي وخصوصاً الشاحنات
الثقيلة ذات الأوزان المحورية الكبيرة نسبياً وكذلك ميكانيكية التحميل
البطيئة لمثل هذه المركبات. وهذا واضح من خلال معاينة المسارب البطيئة
والتي تعاني من العيوب الإنشائية المختلفة وبمستويات حدة متباينة .
وقد
تبين أن الطرق المحلية في المناطق الصناعية والتجارية تتدهور حالتها بمعدل
أعلى من معدل تدهور حالة الطرق المحلية في المناطق السكنية ويعود ذلك
بالدرجة الأولى إلى نوع التحميل المروري (سيارات واقفة ذات سرعة بطيئة
وكذلك إلى نوع المركبات التي تستخدم هذه الطرق (شاحنات محملة بالمواد
والبضائع ) .
أن النماذج التي تم تطويرها للتنبؤ بحالة رصفات تعتمد بشكل
تام على عمر الطريق ويمكن تفسير هذا الأمر على أن عمر الطريق يمثل إلى حد
كبير التأثير التراكمي لكل من المتغيرات المتعلقة بمستوى الأحمال المرورية
وكذلك التأثيرات البيئية والمناخية .
ومن الجدير بالذكر أنه يمكن تحسين
القدرة التبؤية لمثل هذه النماذج عند إدخال متغيرات أخرى في تطويرها مثل
المتغيرات المرتبطة بمستوى الأحمال المرورية المكافئة والعوامل المتعلقة
بالخصائص الفيزيائية والهندسية لطبقات الرصف مثل السماكة أو معامل الطبقة
أو قوة التحمل إضافة إلى المتغيرات المرتبطة بالخصائص المناخية والبيئية
مثل المدى الحراري ومعدل الهطول السنوي للأمطار .

6- تقدير حاجات الصيانة والإصلاح :
كما هو مبين في الشكل رقم 7 والجدول رقم 1 فإن أنواع الصيانة المطلوبة للعام 1998 ونسبتها كانت على النحو التالي :
أ- الصيانة الوقائية :
وتهدف
إلى المحافظة على حالة الرصف ومنع استمرار تدهور حالتها وتتضمن بشكل أساسي
حقن التشققات والرقع السطحية المحدودة وطبقات المعالجة السطحية وتطبق هذه
السياسة على مقاطع الرصف الذي يكون دليل حالة الرصف لها أكثر من 85 للطرق
الرئيسية (الحرة والسريعة والشريانية والمجمعة) وأكثر من 71 للطرق المحلية .
وقد وجد خلال هذه الدراسة بأن 81% من مقاطع الطرق تندرج تحت هذا النوع من
الصيانة . وقدرت تكاليفها السنوية للعام 1999 بحوالي مليون درهم .

ب- الصيانة الروتينية :
ويندرج
تحت هذا النوع أعمال حقن التشققات بمستويات حدة متوسطة وعالية والرقع
السطحية والعميقة ذات المساحات الكبيرة وطبقات إلا كساء الرقيقة وأعمال
القشط وإعادة إلا كساء المحدودة المساحة والتي يكون هدفها الأساس تحسين
الخصائص الوظيفية لسطح الطريق . ويطبق هذا النوع من الصيانة على مقاطع
الرصف التي يكون دليل حالتها أكثر من 55 وأقل من 85 للطرق الرئيسية (الحرة
والسريعة والشريانية والمجمعة ) واكثر من 40 واقل من 71 للطرق المحلية .
وقد أظهرت الدراسة بأن 16% من مقاطع الطرق تندرج تحت هذا النوع من الصيانة .
وقدرت تكاليفها السنوية بحوالي 3 مليون درهم .

ج- الصيانة الرئيسية وإعادة الإنشاء :
وتتضمن
أعمال الصيانة التي تهدف إلى زيادة القدرة الإنشائية للطريق وتحسين
خصائصها الوظيفية بنفس الوقت . وغالباً ماتشمل مساحات واسعة من جسم الطريق
ويندرج ضمن هذه السياسة طبقات إلا كساء الرقيقة والسمكية وأعمال إعادة
الاستخدام للمواد المكونة لطبقات الرصف للطريق أو أعاده الإنشاء الجزئي أو
الكلي . ويطبق هذا النوع من الصيانة على مقاطع الرصف الذي يكون دليل حالة
الرصف لها أقل من 56 للطرق الرئيسية (الحرة والسريعة والشريانية والمجمعة )
واقل من 41 للطرق المحلية . وقد أظهرت الدراسة بأن 3% من مقاطع الطرق
تندرج تحت هذا النوع من الصيانة . وبلغت تكاليفها بحوالي 8 مليون درهم .

7- النتائج والتوصيات :
أن معدل تدهور حالة الرصف لمعظم مقاطع الطرق قليل ، كما أن مايقارب 89% من المقاطع هي في حالة جيدة جداً إلى ممتازة .
وجد
أن الطرق الشريانية والسريعة لها أعلى معدل تدهور بالمقارنة مع الفئات
الأخرى وذلك بسبب اختلاف مستوى الأحمال المرورية وطبيعة التحميل المروري
إضافة إلى ارتفاع نسبة الشاحنات المستعملة لها .
أظهرت الدراسة بان
الأحمال المرورية كانت العامل الأساس وراء وجود بعض المقاطع في حالة ضعيفة
في حين كان العامل البيئي اقلها تأثيراُ .
إعادة النظر في طريقة تصميم
الرصف للطرق المحلية الواقعة في المناطق الصناعية والتجارية بما يتناسب مع
طبيعة الأحمال ونوع المركبات المستخدمة لها .
بما أن الدراسة خلصت بأن
الأحمال المرورية هي السبب الأساسي في تدهور حالة الرصف في العديد من مقاطع
الطرق ذات الحالة السيئة فأن الأمر يستدعي حساب هذه الأحمال بدقة عالية
أثناء تقييم وتصميم طبقات الرصف .
إجراء المزيد من البحوث بهدف الدقة في
التنبؤ بحالة الطرق المستقبلية ويتحقق ذلك بدراسة تأثير عوامل أخرى على
أداء شبكة الطرق مثل الشاحنات الثقيلة والقدرة الإنشائية لطبقات الرصف
وخصائص المواد التي تستخدم في إنشاء هذه الطبقات .

Reference
Annual Report, Roads Department, Dubai Municipality, United Arab Emirates, 1997.

Wahead
Uddin, Dubai Roads Pavement System (DRPMS), development and
Implementation, U.N project UAE, 85/012/ Final Report, Dubai
Municipality, UAE, July 1991.

M.Y Shahin and J.A walter Pavement
Maintenance Management for roads and streets using PVAER system.
Technical report M-90/05, Construction Engineering Research Laboratory,
U.S. Army Corps of Engineers, Illinois 1990.
Annual Maintenance Budget Report, Roads

department, Dubai Municipality, United Arab Emirates, 1998.

K.P.
George, A.S.RajGopal, and L.K. lim. Models for predicating pavement
deterioration. Transportation research record, 1215,TRB, National
Research Council, Washington, D.C.1996, P,P,1-7.
Trurki Al Suleiman
and Sultan Alkhefali, Existing Situation and Future Development of the
pavement Management System in Dubai Emirate First International
Conference for Roads and Airports in hot climate, Vol. 1 Dubai, UAE.1998

</td></tr></table>