Πώς μπορούμε να μειώσουμε το κόστος συντήρησης των αυτοκινητόδρομων και άλλων σημαντικών υποδομών στην Κύπρο;

Του Μιχάλη Αρβανίτη*

Πολλοί δρόμοι και άλλες υποδομές, όπως π.χ. γέφυρες, αντιμετωπίζουν σοβαρά προβλήματα στην Κύπρο. Ο κρατικός προϋπολογισμός δεν αρκεί για τη συντήρηση του δικτύου και για αυτό πρέπει να χρησιμοποιηθούν σύγχρονα διαγνωστικά εργαλεία, ως μέσο έγκαιρης διάγνωσης και πρόληψης κατασκευαστικών σφαλμάτων. Ακουστικές, ηλεκτρικές μέθοδοι και γεωραντάρ αποτελούν τις πιο συνηθισμένες μορφές μη καταστροφικού ελέγχου σε δρόμους και γέφυρες (ανεξάρτητα αν έχουν κατασκευαστεί από άσφαλτο ή σκυρόδεμα). Αυτή η νέα τεχνολογία επιτρέπει να λαμβάνουμε μια εικόνα της ποιοτικής κατάστασης των υποδομών και να αποφύγουμε κατασκευαστικές αστοχίες που μπορούν να αποδειχτούν ιδιαίτερα καταστροφικές στο μέλλον.

Ο τεχνικός έλεγχος που παραλείπεται (σχεδόν πάντα)

Αν και υπάρχουν διάφορες κοινοτικές οδηγίες, ο έλεγχος των κατασκευών υπόκειται σε εθνικούς κανονισμούς για αυτό και είναι ιδιαίτερα δύσκολο να εφαρμοσθεί μια συνολική και ενιαία ευρωπαϊκή πολιτική[1]. Ένα πράγμα είναι σίγουρο: οι δρόμοι και οι γέφυρες στη Κύπρο παλιώνουν και φθείρονται και η κίνηση στους δρόμους κάθε χρόνο αυξάνεται. Υπάρχουν δομικοί κίνδυνοι και αυτούς πρέπει να λάβει σοβαρά το κράτος που έχει την ευθύνη της λειτουργίας και της συντήρησης των υποδομών.

Πέρα από τις προφανείς ανησυχίες για τη δημόσια ασφάλεια, υπάρχει μια αδυναμία σωστής συντήρησης με τον τρόπο που αυτή θα έπρεπε να γίνεται. Η διαφορά ανάμεσα σε άλλες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης και τη Κύπρο είναι μεγάλη, και οι ειδικοί επισημαίνουν ότι τα μικρά κράτη, όπως η Κύπρος, έχουν τη τάση να αντικαθιστούν και να ξαναφτιάχνουν τις υποδομές τους παρά να τις συντηρούν σωστά. Δεν μπορεί να συγκριθεί το κόστος συντήρησης με το κόστος της αντικατάστασης και αυτό πρέπει να αποτελέσει μια σημαντική πτυχή στη σκέψη όσων εμπλέκονται στις υποδομές. [2]

Οι μέθοδοι ελέγχου χωρίζονται σε δυο κατηγορίες, τις «μη καταστροφικές» (ΜΚΕ), όπου ο έλεγχος των ιδιοτήτων των υλικών γίνεται χωρίς να προκαλείται φθορά στο υλικό αυτό, και στις καταστροφικές, όπως είναι π.χ. η λήψη δειγμάτων. Αρκετές είναι οι ευρωπαϊκές χώρες που χρησιμοποιούν τις πρώτες αφού διαπιστώνουν τα πλεονεκτήματα του μη καταστροφικού ελέγχου έναντι των παραδοσιακών μεθόδων. Στον παρακάτω πίνακα παραθέτουμε μια σύνοψη των ΜΚΕ για επιθεώρηση δρόμων και γεφυρών[3].

Η μέθοδος του γεωραντάρ στον έλεγχο δρόμων.

Η τεχνολογία του γεωραντάρ έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις άλλες μεθόδους  ΜΚΕ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της ποιότητας και της ομοιομορφίας μιας ασφάλτινης ή τσιμεντένιας επιφάνειας καθώς και για τον υπολογισμό του πάχους των διαφορετικών στρωμάτων της ασφάλτου, τον εντοπισμό κενών που ίσως υπάρχουν στο έδαφος και θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε κατάρρευση του οδοστρώματος αλλά και στη ποιοτική εκτίμηση της δομικής επιδείνωσης μιας κατασκευής. Η μέθοδος ταιριάζει και σε σφιχτούς προϋπολογισμούς, για αυτό και είναι σημαντική για μικρές χώρες όπως η Κύπρος.

Το γεωραντάρ χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικό κύμα υψηλής συχνότητας (UHF/VHF) και καταγράφει τις ανακλάσεις από το υπέδαφος. Το σύστημα μπορεί να προσαρμοστεί σε όχημα και να συλλέγει δεδομένα με ταχύτητες μεγαλύτερες των 100 km/h, χωρίς να κλείνουν λωρίδες και να προκαλείται όχληση στους οδηγούς.

Έτσι σε μικρό χρονικό διάστημα, μπορεί κάποιος να πάρει δεδομένα σαν τα παρακάτω και να έχει μια τομογραφική απεικόνιση του δρόμου/γέφυρας και της κατάστασής του/της. Στο γράφημα 1 απεικονίζεται μια τομή γέφυρας στην οποία διαπιστώνουμε περιοχές υψηλού κινδύνου χρωματισμένες με κόκκινο. Έτσι, ο διαχειριστής της συγκεκριμένης κατασκευής, δεν χρειάζεται να την ξηλώσει όλη, να διακόψει τη κυκλοφορία για μέρες και να αντικαταστήσει πλήρως την επιφάνεια της. Χάρη στη πληροφορία που λαμβάνει μπορεί να πάει στοχευμένα στα σημεία που έχουν πρόβλημα και μόνο.

Ένα άλλο παράδειγμα της τεχνολογίας του γεωραντάρ είναι η εφαρμογή του σε νέες ασφαλτοστρώσεις, όπου μπορεί σε πραγματικό χρόνο να διαπιστώσει την ομοιογένεια της ασφάλτου. Αν υπάρχουν σημεία με διαφορετικό πάχος κατά την ασφαλτόστρωση μπορεί να δημιουργηθούν σημαντικά προβλήματα στο μέλλον. Έτσι, χωρίς να χρειαστεί κάποια πρόσθετη επιθεώρηση, ο εργολάβος που αναλαμβάνει το έργο μπορεί να βλέπει σε πραγματικό χρόνο αν η δουλειά του παρουσιάζει ανομοιογένειες και να τις διορθώσει άμεσα[4].

Η καινοτομία αυτή επιτρέπει τη λήψη ιδιαίτερα σημαντικών δεδομένων για την ποιότητα νέων ασφαλτοστρώσεων και αντικαθιστά την παλιά τεχνολογία που χρησιμοποιούσε ραδιενεργές πηγές. Στο γράφημα 2 βλέπουμε τις μετρήσεις που προέρχονται από τους αισθητήρες και η κυκλωμένη περιοχή δείχνει σημείο με λιγότερη άσφαλτο και συμπύκνωση, που αν δεν προσεχθεί θα δημιουργήσει πρόβλημα στο μέλλον.

Διάδοση της μεθόδου στην Κύπρο

Παρά τα προφανή πλεονεκτήματα της μεθόδου, η διάδοσή της στην Κύπρο υπολείπεται άλλων ευρωπαϊκών χωρών [5],[6]. Αν η χώρα επιθυμεί να μειώσει τα κόστη επισκευών και αντικατάστασης των βασικών της υποδομών αλλά και να προσφέρει περισσότερη οδική ασφάλεια, πρέπει να λάβει σοβαρά υπόψιν τις μεθόδους ΜΚΕ. Η Κύπρος λόγω του μικρού της δικτύου μπορεί σύντομα να αποτελέσει σημείο αναφοράς στη συγκεκριμένη μέθοδο, έχοντας χαρτογραφήσει το βασικό της δίκτυο γρηγορότερα από κάθε άλλη ευρωπαϊκή χώρα.

O *Δρ. Μιχάλης Αρβανίτης είναι μαθηματικός, έχει διδακτορικό τίτλο στη σεισμική τομογραφία από το Πανεπιστήμιο Πατρών, μεταπτυχιακό τίτλο στη διαχείριση καινοτομίας από το ΜΙΤ (ΗΠΑ) και μεταδιδακτορικό στη μέθοδο του γεωραντάρ από το Πανεπιστήμιο Ben Gurion (Ισραήλ). Είναι αντιπρόεδρος έρευνας και ανάπτυξης για την εταιρεία GSSI (ΗΠΑ) στην Ευρώπη, τη Μέση Ανατολή και την Αφρική. Twitter: @MichaelAiriely

Αναφορές:

[1] Bridge Inspection and Condition Assessment in Europe, Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board 2044, November 2008. https://www.researchgate.net/publication/245562791_Bridge_Inspection_and_Condition_Assessment_in_Europe.

[2] European Commission, Research & Innovation, The Road infrastructure projects bridge gap between newer and older EU Member States, http://ec.europa.eu/research/transport/projects/items/road_infrastructure_projects_bridge_gap_between_newer_and_older_eu_member_states_en.htm

[3] Going Underground: innovative tools for bridges and asphalt based on Ground Penetrating Radar, M. Arvanitis, 2016, Bridge Design and Engineering (84), 88-89.

[4]Asphalt Compaction Assessment with Small Form-Factor GPR Antennas Providing Real-Time Dielectric Measurements, R. Roberts, R. Sommerfeldt and M. Arvanitis, 2020, Ground Penetrating Radar, Vol.3, COST.

[5] Combined use of ground penetrating radar and laser scanner for bridge health assessment, M. Marelli, Codevintec Italiana srl, Milan, Italy; S. Oppioni & G. Lommori, Sineco spa, Milan & Tortona,– Italy, Bridge Maintenance, Safety, Management, Resilience and Sustainability, Proceedings of the Sixth International IABMAS Conference, Stresa, Lake Maggiore, Italy, 8-12 July 2012, Edited by Fabio Biondini Dan M . Frangopol, CRC Press 2012, Pages 892–899.

[6] Non-invasive and Effective Method of the Pavement Investigation: Ground Penetrating Radar, Andrea Porubiakováa, Michal Grinč, Martin Slabej, Research Centre of University of Žilina, Science Direct, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705814030458, Procedia Engineering, Volume 91, 2014, Pages 464–468, XXIII R-S-P Seminar, Theoretical Foundation of Civil Engineering (23RSP) (TFoCE 2014).

X