پل کالورت کاروگیت | پلچک پلی اتیلن

مدلهای مختلف کالورت لوله کاروگیت و پلی اتیلنی hdpe، گونه‌هایی جدید از کانالهای زیرگذر معابر به شمار می‌روند. کالورت‌های لوله HDPE و کاروگیت، بدلیل مزایای برجسته‌ی پلیمرها، نقش ویژه و ماندگاری را در عبوردهی آبهای رودخانه‌ای یا مردابها از زیر معبرها و موانع ایفا می‌کنند. اما حال این سوال بوجود می آید که اصلاَ culvert چیست؟!. این تجهیزات مجراهای عبور دهنده‌ی آب از زیر معابر طبیعی یا مصنوعی می‌باشند. بعنوان مثال رودخانه ای را تصور کنید که نیاز به احداث پل بر روی آن احساس شود. بنابراین باید فکری به حال عبور مناسب آب رودخانه و عدم فشار استاتیکی به معبر ایجاد شده کنید.

در چنین شرایطی استفاده از کالورتها میتواند کاملاَ راهگشا باشد. زیرا با وجود یک یا چند حفره‌ی کالورت لوله کاروگیت، لوله HDPE یا بتنی، امکان گذر آب از زیر معبر به خوبی فراهم میشود. ضمن اینکه این تجهیزات با حفظ تعادل طبیعت، میتوانند در کاهش طغیان رودخانه ها و کاهش سطح آب مسیل‌ها (محل عبور روان آب‌ها) در هنگام سیل نیز، شدیداَ موثر باشند. البته در صورتیکه به درستی جانمایی و سپس اجرا شوند.

کالورت لوله کاروگیت چیست؟

کالورت لوله کاروگیت، تونلی از جنس لوله پلی اتیلن دوجداره فاضلابی است که جریانی را از زیر جاده، معبر طبیعی یا راه آهن حمل می کند. گرچه استفاده از لوله‌های پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) در پلک‌ها، در حال حاضر بسیار رایجتر است. با توجه به ویژگی های ماهیتی مشابه لوله های کاروگیت و HDPE، در این مقاله به دنبال تفکیک ویژگیهای این دو متریال نخواهیم بود و بررسی عملکردهای آن ها را در یک راستای عملیاتی، مورد بررسی قرار می‌دهیم. یک پلچک یا همان culvert، ممکن است به عنوان پلی برای عبور ترافیک از روی آبهای رودخانه‌ای عمل کند. آنها معمولاً در مسیر یک جریان طبیعی آب یافت می شوند و هدف از نصب آنها،

• ایجاد یک پل
• و یا یک کنترل کننده و عبور دهنده‌ی جریان،

خواهد بود. در زیر جاده‌ها و بزرگراه‌ها برای عبور آب، آبریز ایجاد می‌شود. زیرا نمی‌توان اجازه داد که خاکریز جاده، مانع گذر جریان آب شود. درحقیقت کولور یا کالورت لوله HDPE برای جاده ای مناسب است که نیاز به گذردهی جریان آب به صورت کنترل شده از آن، وجود داشته باشد. اجرای انواع متداول کولور مانند مدلهای:

• لوله ای،
• باکسی و
• قوسی،

بر روی آبهای زیرزمینی و رودخانه‌ای بسیار رایج است. نوع این پلچک ها بر اساس هیدرولیک، ارتفاع سطح آب، ارتفاع جاده و سایر شرایط تعیین می‌ گردد.

مقایسه کالورت لوله کاروگیت و بتنی در هنگام سیل

هنگام وقوع سیل و طغیان رودخانه ها، همواره جریان سیلابی گسترده ای که حاوی انواع:

• جامدات معلق،
• گل و لای فراوان،
• سنگ ها،
• شاخ و برگ درختان و پوشش های گیاهی قرار گرفته در مسیر

و…، به راه می افتد. در چنین شرایطی، سطوح صاف و صیقلی لوله های پلی اتیلن HDPE و کاروگیتی کمک میکند تا عملکرد هیدرولیک برای گذر آب تا حد امکان ارتقا پیدا کند. بطوريکه عبور عناصر معلق در جریان سیلاب تسهیل یابد و شاهد انسداد کمتر حفره‌های کالورت لوله کاروگیت باشیم. درنتیجه سطح آب نیز (بدلیل انسداد) بالا نمی آید و موجب تخریب گذرگاه نمیشود. (همچنین عبور و مرور ماشین ها و افراد نیز مختل نمی گردد)

این در حالیست که سطح درونی کولور یا پلچک بتنی، دارای حالت نسبتاَ ناصاف (حالت دانه دانگی) است. فلذا بدلیل تخلخل بالای سطوح بتنی، عبور گل و لای به راحتی امکانپذیر نخواهد بود. حال تصور کنید که جریان سیلاب، حاوی سیالات اسیدی و شیمیایی قوی نیز باشد. بنابراین با توجه به ضعف شدید بتن در برابر عناصر شیمیایی و اسیدی، روند استهلاک بتن سریعتر میگردد!!. عمر کولور های بتنی، حدوداَ 25 الی 35 سال تخمین زده می شود. درحالیکه میزان ماندگاری culvert کاروگیت، حداقل 65 سال خواهد بود.

سبکی مدلهای HDPE و کاروگیتی نسبت به قطعات بتنی، دیگر مزیت این متریالها برای استفاده در پلک‌ها (پلچک) محسوب میشود. بخصوص بمنظور نصب در مناطق صعب العبور یا مسیرهای با دسترسی سخت در دل طبیعت. این تجهیزات در هنگام وقوع سیل، میتوانند همانند یک مجرای زهکشی قدرتمند عمل کنند تا جریانهای سیل را کنترل نمایند. یعنی شبیه به یک لوله زهکش بسیار بزرگ!.

نکته‌ی مهم: یکی از مهمترین پارامترها در جانمایی مناسب و موثر کالورت، توجه به مسیر روان‌آب (مسیل) می‌باشد.

متریال ساخت کالورت

یک پلچک یا کالورت محصور شده توسط معبر خاکی طبیعی یا یک جاده، ممکن است از یک یا چند:

• لوله کاروگیت،
• لوله‌های پلی اتیلنی با چگالی بالا (hdpe)،
• فولاد. (ورق فولادی سازه ای (SSP))
• لوله فولادی راه راه (CSP)
• لوله های آلومینیومی
• بتن مسلح
• سنگ های طبیعی قوس داده شده

یا مواد دیگر ساخته شود. مشخصاَ مصالح مورد استفاده برای ساخت این تجهیزات باید مقاومت و ماندگاری ویژه ای داشته باشد تا نیاز کمتری به امور تعمیراتی و نگهداری، در گذر زمان احساس گردد. بهره گیری از کالورت لوله کاروگیت نیز از آن جهت صورت می‌پذیرد که کیفیت نهایی سازه، بطور ویژه ای بهبود یابد. انتخاب متریال موردنظر، البته به مولفه های زیر بستگی دارد:

• استحکام سازه
• راندمان هیدرولیک
• سختی نصب،
• استفاده یا عدم استفاده از شیوه های ساخت و ساز محلی
• میزان ماندگاری
• هزینه و…

کالورت پلی اتیلن دوجداره

پلی اتیلن دوجداره به دلیل دارا بودن استحکام فوق العاده و دوام زیاد، کاربردهای گسترده ای در ساخت کالورت یا پلچک دارد. به‌ویژه در کانال های لوله ای و با توجه به استانداردهای خاص و الزامات پروژه برای سیستم های جریان گرانشی مهندسی شده،HDPE یک ماده بسیار ارزشمند بشمار می رود. مهمترین مزایای این لوله ها که بحاظ خواص، بسیار شبیه به کاروگیتها هستند، عبارتست از:

• سبک و در عین حال بسیار قوی؛
• ضربه گیر بسیار مطلوب؛
• ماندگاری طولانی و مقاوم در برابر انواع شرایط آب و هوایی؛
• مقاومت در برابر حشرات و جانوران موذی؛
• به راحتی و تقریبا به هر شکلی قالب گیری می شود.
• همچنین برای انتقال آب زیرزمینی، عالی است.

انواع کالورت فولادی

فولادی که در ساخت پلچک ها مورد استفاده قرار می گیرد، عمدتاً از جنس صفحات فولادی سازه ای (SSP) و لوله های فولادی راه راه (CSP) هستند. درادامه به بررسی ویژگیهای هریک از این مدلها، بصورت خلاصه وار خواهیم پرداخت.

ورق فولادی سازه ای (SSP)

ورق فولادی سازه ای، برای ساخت کولورهای قوسی و لوله های باکس فلزی استفاده می شود. ورق فولادی سازه ای (SSP)، در برابر خوردگی مقاومت بیشتری را ارائه می دهد. بنابراین پرواضح است که از فولاد کربن معمولی، عملکرد به مراتب قوی تری دارد. ورقهای SSP، همچنین بسیار قوی بوده و هدف استفاده از آن، ساخت یک آبریز بسیار بادوام است.

بطورکلی فولادهای SSP، شرایط لازم را برای ساختن یک کالورت خوب برآورده می کنند. مشخصات فنی مناسب SSP در درجه اول برای استفاده در استراکچر، ضرورت و اولویت دارد. جایی که دوام و استحکام، به طور کامل تضمین شود.

پلچک لوله فولادی راه راه (CSP)

لوله های فولادی موج دار یا لوله های فلزی راه راه (CMP)، در کانال های لوله ای که ساختار کالورت به شکل گرد است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته مدلهای موجدار سی اس پی، با قدرت بالاتری فرآوری شده اند. بدلیل استحکام و انعطاف پذیری ویژه، این لوله ها تحت تاثیر بارها خراب نمی شوند.

ضمن اینکه گرد بودن ساختار این لوله ها موجب میشود تا عبور آب از حفره هایculvert ، با روانی و سرعت بیشتری همراه شود. ویژگی ممتازی که به خوبی برای انواع کالورت HDPE و لوله کاروگیت نیز صدق می کند. محصولات لوله فولادی موجدار (CSP) با انواع اشکال خود، بیشترین انعطاف پذیری را (در میان مدلهای فلزی) برای مطابقت با نیازهای خاص به کاربران و محیط ارائه می دهند.

culvert لوله‌های آلومینیومی

لوله های آلومینیومی را می‌توان از صفحات ساختاری و یا از یک تکه آلومینیوم (طی فرآیندهای خاص) ساخت. آلومینیوم به طور عمده برای ساخت لوله های فلزی جعبه ای استفاده می شود. البته قابلیت ساخت آنها در مدلهای با مقطع دایره نیز به بازتر شدن دست پیمانکاران برای اجرای کالورت، کمک نموده است. کالورتهای لوله آلومینیومی همانند کالورت لوله کاروگیت سبک وزن هستند و مقاومت خوبی در برابر خوردگی دارند. اما بیاد داشته باشید که طیف سایز بندی لوله‌های پلیمری (کاروگیتی و HDPE) بیشتر از آلومینیوم هاست. بطوریکه مثلاَ برای ساخت کالورتهای با دهانه محدود و برای عبوردهی نسبتاَ محدود سیال، میتوان از لوله کاروگیت 800 میلیمتر استفاده نمود. و یا برای عبوردهی جریانهای آب بسیار حجیم، از مدلهای 3000 میلیمتر بهره گرفت.

مزایای کلی استفاده از لوله های آلومینیومی به شرح زیر است:

• سبک وزن
• مقاومت عالی در برابر ضربات وارده
• سطوح بسیار صاف و عدم ایجاد معضل برای هیدرولیک مناسب آب
• مقاومت در برابر خوردگی
• شکل پذیری مناسب
• قابلیت بازیافت و…

کالورت بتنی

کولورها یا کالورت های جعبه ای بتنی (تقویت شده)، رایج ترین  پلچک هایی هستند که هم در مناطق روستایی، هم در دل طبیعت و هم در مناطق شهری، یافت می شوند. لوله های بتنی مورد استفاده در این تجهیزات، دارای سابقه کاربردی طولانی هستند. اگرچه امروزه بصورت پیش ساخته در کارخانه آماده شده و سپس به محیط پروژه منتقل میشوند. بدلیل دارا بودن استحکام و دوام، بتن اثرات زیست محیطی کمتری دارد. همچنین دارای مزایای زیر می باشد:

• افزایش صرفه جویی در هزینه
• نصب سریعتر. (فارغ از سنگینی قطعات!)
• مقاومت تنشی و برشی بالا و ایستادگی در برابر ضربات وارده.
• عدم سرقت.
• اثرات زیست محیطی کمتر.

هدف و محل نصب کالورت لوله HDPE

تجهیزات کالورت لوله کاروگیت و لوله HDPE باید در اندازه و به شکلی مناسب نصب شوند تا از فرسایش و ساییدگی محافظت شوند. ضمن اینکه با بکارگیری مناسب ترین سایز، اهداف اقتصادی پروژه را نیز برآورده نمایند. هدف از ساخت پلچک ها:

• جلوگیری از سیلاب،
• به حداقل رساندن میزان فرسایش
• ایجاد دسترسی به آبهای چشمه‌ها
• کاهش فشار جریان آب به بدنه و بستر خاکی معابر
• و ایجاد مسیرهایی برای روان آب مناسب،

می‌باشد. بنابراین پلچک ها، غالباَ در زیر جاده و معابر طبیعی که نیاز به دسترسی‌های جدید دارند و یا راه آهن‌ها، قرار دارند. مشخصاَ کولور ها باید عمود بر جاده نصب گردند؛ اما ساخت یک خاکریز جداگانه مورد نیاز نیست. محل جانمایی پلک یا پلچک، باید به گونه ای باشد که جریان آب با حداکثر راحتی، عبور کند. وجود کالورت لوله کاروگیت موثر و با سایز مناسب، به آبها اجازه می دهد تا بدون وقفه، گذر و اصطلاحاَ «سفر» کنند.

البته گاهاَ از سایزهای کوچکتر نیز برای کاربردهای خاص استفاده می شود. مثلاَ در بسیاری از موارد و بنا به ناچاری، معبری از مسیر یک چشمه زلال رد شده است. و یا چشمه‌ای کشف میشود که در مسیر خود، با یک مانع طبیعی و صخره‌ای مواجه است. هنگام برخورد با چنین شرایطی، استفاده از لوله کاروگیت سایز 315 میلیمتر میتواند مناسب باشد. چراکه:

• هم دارای قطر محدودی بوده و کمترین نیاز به تخریب و حفره سازی را در طبیعت بوجود می آورد.
• و هم بلحاظ اقتصادی، مقرون بصرفه می باشد. (جهت عبوردهی جریان محدود آب یک چشمه که افراد از آن استفاده کنند، استفاده از لوله پلی اتیلن دوجداره فاضلابی و HDPE 315 میلیمتر کفایت می‌کند)

خرابی های کالورت لوله پلی اتیلن HDPE

هنگامی که پلک ها خیلی کوچک یا بد طراحی شده باشند، می‌توانند جریان طبیعی بالادستی را قطع کنند. بد نیست بدانید که خرابی های این کانال ها (culvert) می‌تواند به دلایل مختلفی رخ دهد؛ از جمله:

• خرابی‌های مربوط به تعمیر و نگهداری که ممکن است بدلیل محیطی و یا نصب ناشیانه، رخ دهد.
• خرابی ‌های عملکردی یا فرآیندی. (غالباَ مربوط به ظرفیت و حجم عبور آب است که باعث فرسایش خاک اطراف یا زیر بستر معابر طبیعی یا مصنوعی می شود. عدم توجه کافی به تعیین سایز متناسب لوله HDPE یا کالورت های بتنی، فولادی و… با دبی آب عبوری، موجب بروز این قبیل خرابی ها میشود.)
• وقوع خرابی‌ ساختاری یا مصالحی. (به‌دلیل ریزش یا خوردگی مواد و متریال های مورد استفاده، شاهد از کار افتادن کانال‌ها خواهیم بود. البته این اتفاق معمولاَ برای متریال های مقاوم HDPE رخ نمیدهد.)

انواع شکل کالورت های HDPE، بتنی و فلزی

انواع مدلهای کالورت HDPE، بتنی یا فولادی، در بسیاری از اشکال و ساختارهای:

• گرد،
• بیضوی،
• ته صاف،
• آرک و قوس
• گلابی شکل
• و جعبه مانند،

قابلیت ساخته شدن دارند. درحقیقت فرم و جنس کالورت یا همان پلچک ها با توجه به عواملی نظیر «ظرفیت بار»، «جریان آب و هیدرولیک»، « ارتفاع بالادستی و ارتفاع جاده»، «تخمین میزان آلودگی های همراه با آب عبوری»، «طول عمر» و «شرایط محیطی»، در زیر بستر انتخاب می‌گردد. در زیر انواع مختلف کولورت (کالورت) ذکر شده است:

1. culvert لوله ای (تک یا چندتایی)
2. مدلهای قوسی لوله ای (تک یا چندتایی)
3. گونه های جعبه ای (تک یا چندتایی)
4. پلک قوسی
5. کالورت‌های پل مانند (BRIDGE)
6. کولورهای جعبه ای فلزی.

کالورت لوله کشی قوسی کاروگیت (تک یا چندتایی)

برجسته ترین کالورت لوله کشی قوسی، از جنس لوله های پلی اتیلن دوجداره فاضلابی (کاروگیتی) و لوله‌های HDPE می‌باشد. مدل‌های کالورت های قوسی، برای دهانه های بزرگ آبراهی مناسب هستند. بطوری که هم جریانهای آب و هم ماهی ها و آبزیان، می توانند از مزیت هیدرولیکی بیشتر آنها بهره مند شوند.

غالباَ چیدمان این نوع کالورت لوله کاروگیت یا لوله فلزی، بدینگونه است که آنها فاصله کمی از یکدیگر دارند. بنابراین هم دبی عبوری افزایش یافته و هم زیبایی بیشتری به طبیعت یا شهرها ارائه میکنند. قوس های لوله ای به ویژه برای مکان هایی که فضای ارتفاعی محدود است، بسیار مفید می‌باشند. ازجمله‌ی مهمترین ویژگی های «پلچک های قوس لوله ای» میتوان به پارامترهایی نظیر:

• بهبود ظرفیت هیدرولیکی در جریان کم
• شکل و ظاهر زیباتر
• وزن سبک
• دسترسی بی دردسر به انواع سایزهای دهانه
• نصب آسان و بهره گیری از اتصالات پلی اتیلنی و فلزی آماده کارخانه ای

و… اشاره نمود.

کالورت‌های باکسی یا جعبه ای

حفره های کالورت باکسی از بتن و به خصوص «بتن مسلح RCC» تشکیل شده اند. چالش برانگیزترین بخش در ساخت پلچک‌های جعبه ای اینست که برای نصب آن، به سطح خشک نیاز است. اما با توجه به استحکام کف بتنی، می توان جهت آب را در مواقعی که عبور مقدار زیادی آب مورد انتظار است، تغییر داد. این ویژگی موجب شده تا لوله‌های باکس یکی از رایج‌ترین و کارآمدترین انواع پلچک ها بشمار آیند. گونه های جعبه ای به دلایلی که در زیر ذکر می شود مقرون به صرفه هستند:

• کالورت جعبه ای یک ساختار قاب سفت و سخت است که مانایی بالایی دارد. ولی خوشبختانه در ساخت، بسیار ساده است.
• بهترین گزینه برای نهرهای جدید الخلقه ای هستند که عمق بوته در آن ها قابل توجه نیست. اما خاک ضعیف دارند. انواع کالورت های لوله کاروگیت و HDPE، به دلیل مقطع دایره‌ای خود، در دسته‌های جعبه‌ای جای نمی گیرند!.
• دال پایینی کالورتهای جعبه ای، باعث کاهش فشار وارده به خاک خواهد شد.
• به‌دلیل صلبیت و عملکرد یکپارچه، کالورت های جعبه ای بسیار مقرون به صرفه هستند. چرا که نیازی به فونداسیون جداگانه ندارند. اجرای فونداسیون، علی الخصوص در نقاط صعب العبور و با خطرات فراوان، «چالش ها و هزینه‌های خاص خود» را در پی دارد!.

نکته: گرچه بیاد داشته باشید که در موارد خاص، فونداسیون اینگونه پلچک ها ممکن است ضعیف گردد.

کالورت پل لوله کاروگیت

از مهمترین کاربردهای لوله پلی اتیلن دوجداره فاضلابی، میتوان به استفاده از آن در پروژه‌های پلسازی استفاده نمود. البته گرچه مفهوم کالورت با پل متفاوت است. اما باید گفت:

آندست از کالورت‌ها که به لحاظ قطر دهانه بزرگتر بوده و علاوه بر ایفای نقش در عبور آب، به عنوان سازه پل نیز مورد استفاده قرار می گیرند، با نام «کالورتهای پلی» شناخته میشوند. چنانکه یکی از بهترین گزینه ها در این مدلها، کالورت لوله کاروگیت و لوله HDPE است. زیرا شدیداَ مقاوم بوده و قدرت تحمل بارهای ترافیکی وارده بر خود را دارند.

مشخصاَ culvert های پل، دارای هدف دوگانه هستند. یعنی هم به عنوان پل عمل می کنند و هم به عنوان آبچکان (عبور دهنده‌ی آب). برای استحکام بیشتر، معمولاً به شکل پلهای مستطیلی یا با مقطع دایره بر روی رودخانه‌ها و کانال‌ها ساخته می‌شوند. احداث این پلچک ها بایستی با اجرای شالوده یا فونداسیون سنگین همراه شود. بطوریکه زیر سطح زمین، شالوده ای اجرا شده و سطح رویی (عبوری افراد و ماشین)، در بالای مجموعه پلک‌ها کار گذاشته می شود.

اصلی ترین مزایای بریج کالورت عبارتست از:

• گسترش شبکه انتقال؛ با تکرار شوندگی حفره های عبور دهنده‌ی آب
• بسیار قوی
• امکان عبورهای ترافیکی انسانها و ماشین ها از روی آن
• پایه بسیار قدرتمند.

پلچک قوسی (Arc Culvert)

پلچک های قوسی از متریالهای متنوعی همچون:

• فلز،
• سنگ بنایی،
• بتن،
• بتن مسلح RCC

و غیره تشکیل شده اند. ساخت و ساز این مدلها زمان زیادی نمی برد و برخلاف کالورت جعبه ای، موضوع انحراف آب در آن ضروری نیست. زیرا می توان این تجهیزات را بدون ایجاد اختلال در جریان آب، نصب نمود. لازم به ذکر است که:

این نوع کولور (کالورت‌ها یا پلک های قوسی)، یکپارچگی طبیعی بستر عبور آب را حفظ می کند. برخلاف مدلهای لوله ای که شامل کالورت لوله کاروگیت و HDPE نیز می شود و سطح پایینی لوله‌ها، بر روی بستر عبور رودخانه ای قرار می‌گیرند.

مزایای استفاده از پلچک های قوسی (Arc Culvert) نسبت به مدلهای جعبه ای و لوله ای سنتی، به شرح زیر است:

1. صرفه جویی در هزینه
2. برنامه ساخت و ساز تسریع شده
3. راندمان هیدرولیکی بیشتر
4. زیبایی دلپذیرتر
5. مزیت طراحی و ساخت کم دردسر. (گرچه باید به زاویه‌ی آرک برای حفظ بستر خاکی و عبور مناسب جریانات سیلابی احتمالی، توجه داشت)

جایگزینی کالورت لوله کاروگیت به جای پلچک فلزی

بسیاری از پلچک های (culvert) فلزی در گذر زمان، با معضل خوردگی شدید و اکسایش روبرو میشوند. لذا به جهت:

• عدم فرونشست معبر
• و حفظ مسیر عبور آب،

ترمیم و تعویض چنین قطعاتی باید در دستور کار قرار بگیرد. یکی از همین اقدامات کارآمد، جایگزینی کالورت های لوله کاروگیت به جای قطعات فلزی است. با توجه به تولید لوله‌های دوجداره پلی اتیلنی فاضلاب در سایزبندی های مختلف، هیچگونه نگرانی از بابت یافتن سایز مناسب برای جایگزینی وجود ندارد. البته غالباَ سعی میشود در چنین مواردی، برای بهره بردن توأمان از ویژگیهای ساختاری قدرتمند فولاد و مزایای جذاب کاروگیت‌ها، از لوله های کاروگیت مسلح (ترکیب لوله‌های دوجداره PE و ورقهای فولاد که با چسب و…، همدیگر را تقویت کرده‌اند)