ระบบระบายน้ำใต้พื้นทางหลวง

แผ่นใยสังเคราะห์ไม่ทอสำหรับกรองในระบบระบายน้ำใต้ฐานทางหลวง                                          

ภาพรวมโครงการ

โครงการขยายทางหลวงนอร์ธริดจ์ ซึ่งมีความยาว 18 กิโลเมตร ในพื้นที่เนินเขาที่มีฝนตกหนักตามฤดูกาล ประสบปัญหาสำคัญเกี่ยวกับเสถียรภาพของชั้นดินรองพื้นและการขังน้ำ ดินรองพื้นประกอบด้วยทรายละเอียดและดินเหนียวปนทราย ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดการสูญเสียอนุภาคและอุดตันระบบระบายน้ำเมื่อสัมผัสกับน้ำ เพื่อปกป้องโครงสร้างชั้นดินรองพื้น ป้องกันการกัดเซาะของดิน และรับประกันประสิทธิภาพการระบายน้ำในระยะยาว จึงได้นำแผ่นใยสังเคราะห์โพลีโพรพีลีนแบบไม่ทอมาใช้เป็นวัสดุหลักในการกรองสำหรับระบบระบายน้ำด้านข้างของโครงการ

การเลือกใช้แผ่นใยสังเคราะห์และข้อกำหนดทางเทคนิค

หลังจากวิเคราะห์องค์ประกอบของดินและทดสอบประสิทธิภาพทางไฮดรอลิกแล้ว โครงการได้เลือกใช้แผ่นใยสังเคราะห์แบบไม่ทอชนิดเจาะรูขนาด 300 กรัม/ตารางเมตร ที่มีคุณสมบัติหลักดังต่อไปนี้:

• การซึมผ่าน: ≥5×10⁻³ ซม./วินาที (ช่วยให้การซึมผ่านของน้ำเป็นไปอย่างรวดเร็ว)

• ขนาดรูเปิดที่มีประสิทธิภาพ (EOS): 0.15-0.25 มม. (กักเก็บอนุภาคดินละเอียดไว้ในขณะที่ยอมให้น้ำไหลผ่านได้)

• ความแข็งแรงดึง: ≥18kN/m (MD/TD) (สามารถทนต่อการทรุดตัวของดินรองรับและแรงเค้นจากการก่อสร้างได้)

• ความทนทานต่อสารเคมี: ทนทานต่อกรดในดิน ด่าง และการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์

สถานการณ์การใช้งานและกระบวนการดำเนินการ

แผ่นใยสังเคราะห์ถูกนำมาใช้เป็นหลักในร่องระบายน้ำด้านข้างของทางหลวง (ติดตั้งตามแนวไหล่ทาง) และใต้ชั้นฐานรากหินกรวด โดยปฏิบัติตามขั้นตอนดังต่อไปนี้:

1. การเตรียมร่องระบายน้ำ: ร่องระบายน้ำที่ขุดไว้ (กว้าง 50 ซม. × ลึก 60 ซม.) จะถูกปรับระดับและบดอัดเพื่อกำจัดหินแหลมและเศษวัสดุต่างๆ

2. การปูแผ่นใยสังเคราะห์: แผ่นใยสังเคราะห์แบบไม่ทอถูกปูให้เต็มร่อง โดยให้ซ้อนทับกัน 20 เซนติเมตรตรงรอยต่อเพื่อป้องกันช่องว่าง แผ่นใยสังเคราะห์ยื่นออกไปนอกขอบร่อง 15 เซนติเมตร เพื่อคลุมพื้นผิวดินชั้นล่างที่อยู่ติดกัน

3. การวางวัสดุ: วางกรวดคัดขนาดหนา 40 ซม. (ขนาดอนุภาค 10-20 มม.) ไว้บนแผ่นใยสังเคราะห์เพื่อเป็นวัสดุระบายน้ำ โดยกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ทำให้แผ่นใยสังเคราะห์เสียหาย

4. การปิดผนึกและการถมกลับ: แผ่นใยสังเคราะห์ถูกพับทับชั้นกรวดเพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายถุง ป้องกันไม่ให้อนุภาคดินเข้าไปในชั้นกรวด จากนั้นจึงถมร่องด้วยดินชั้นล่างที่อัดแน่น

ผลลัพธ์ของโครงการและประโยชน์ด้านประสิทธิภาพ

นับตั้งแต่เปิดใช้งานทางหลวงในปี 2022 ระบบกรองด้วยแผ่นใยสังเคราะห์ได้ให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม:

• การกักเก็บดินอย่างมีประสิทธิภาพ: ไม่พบการอุดตันของชั้นระบายน้ำกรวด การตรวจสอบหลังการติดตั้งแสดงให้เห็นว่าแผ่นใยสังเคราะห์สามารถกักเก็บอนุภาคดินละเอียดได้ถึง 99% ในขณะที่ยังคงปล่อยให้น้ำไหลได้อย่างไม่ติดขัด

• ประสิทธิภาพการระบายน้ำที่ดีขึ้น: ระบบระบายน้ำด้านข้างช่วยลดปริมาณน้ำในชั้นดินใต้ฐานรากได้ถึง 65% ภายใน 24 ชั่วโมงหลังฝนตกหนัก ช่วยป้องกันปัญหาน้ำขังและลดความเสี่ยงที่ชั้นดินใต้ฐานรากจะอ่อนตัวลง

• ความเสถียรของชั้นดินรองพื้นดีขึ้น: ผลการเสริมแรงของแผ่นใยสังเคราะห์ (ช่วยลดการเคลื่อนตัวของดิน) ทำให้การทรุดตัวของผิวทางลดลง 80% เมื่อเทียบกับส่วนที่ไม่มีแผ่นใยสังเคราะห์ ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของทางหลวงได้ประมาณ 10 ปี

• ประหยัดค่าใช้จ่าย: ด้วยการหลีกเลี่ยงการบำรุงรักษาระบบระบายน้ำและการซ่อมแซมชั้นดินรองพื้น โครงการนี้จึงประหยัดค่าใช้จ่ายได้ประมาณ 420,000 ดอลลาร์สหรัฐในช่วงสองปีแรกของการดำเนินงาน และลดต้นทุนตลอดอายุการใช้งานในระยะยาวลง 30% เมื่อเทียบกับวิธีการกรองแบบดั้งเดิม (เช่น แผ่นฟางหรือกรวดที่ไม่ผ่านการกรอง)

บทสรุป

กรณีศึกษานี้เน้นย้ำถึงบทบาทสำคัญของแผ่นใยสังเคราะห์ไม่ทอ (non-woven geotextiles) ในการกรองและการระบายน้ำใต้พื้นผิวถนน โดยการแยกอนุภาคดินออกจากวัสดุระบายน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ แผ่นใยสังเคราะห์ช่วยให้การระบายน้ำมีประสิทธิภาพอย่างยั่งยืน ปกป้องความสมบูรณ์ของพื้นผิวถนน และให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจและการดำเนินงานอย่างมาก กรณีศึกษานี้เป็นแบบอย่างที่สามารถนำไปใช้ซ้ำได้ในโครงการโครงสร้างพื้นฐานในพื้นที่ที่มีปัญหาเรื่องดินและปริมาณน้ำฝนสูง