Дороги нордического характера

Автомобильные зимние дороги, расположенные в районах Крайнего Севера (по-другому автозимники), имеют существенные отличия от дорог общего пользования, эксплуатируемых в центральной и европейской части России.

Автозимники дороже в строительстве и более требовательны к внешним условиям, поэтому проектирование и обустройство данных типов дорог тесно сопряжены с проблемой применения современных материалов и соблюдением технологии строительства.

УСЛОВИЯ ДИКТУЕТ ГРУНТ

Магаданский регион, как и большинство северных территорий, на преобладающей части имеет сплошную вечную мерзлоту, залегающую на разной глубине. Вечной мерзлотой или вечномерзлыми грунтами называют грунты, имеющие отрицательную температуру в течение длительного периода (до нескольких тысяч лет) и содержащие в своем составе лед.

В сложившихся условиях важными факторами при строительстве дороги являются параметры вечномерзлых грунтов в зоне проектирования дорожной одежды (физическое состояние, продолжительность существования, характер расположения на местности и др.), климатические условия (продолжительность зимнего периода, среднее количество осадков и средняя температура воздуха в год и др.), а также требуемые эксплуатационные параметры, закладываемые при строительстве дорог.

Перечисленные факторы играют большую роль при определении типа дорожной одежды. Крайне важно в период изыскания дорог провести тщательные исследования физических процессов в деятельном слое толщи грунтов (подверженном ежегодном сезонному оттаиванию и промерзанию). Его мощность устанавливают по наибольшей глубине сезонного оттаивания. Однако не только мощность слоя, но и характер залегания вечной мерзлоты может в дальнейшем повлиять на технологию строительства земляного полотна.

Особенности залегания мерзлых пород напрямую связаны с историей их образования. В связи с этим вечномерзлые грунты классифицируют на кратковременные (в течение нескольких суток), сезонномерзлые (в течение нескольких месяцев, менее года) и многолетнемерзлые или вечномерзлые грунты (от 3 и до нескольких тысяч лет).

К основным принципам проектирования автодорог в условиях вечной мерзлоты следует отнести либо сохранение мерзлых грунтов в неизменном состоянии (сохранение температуры слоя), либо частичное оттаивание вечномерзлых на требуемую глубину, либо полное оттаивание деятельного слоя и осушение придорожной полосы. Правильность принятого решения зависит от показателей, получаемых в ходе изысканий автомобильных дорог.

ВАЖНО УЧЕСТЬ ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ

В конце 30-х годов, когда шло интенсивное строительство Колымской трассы, вечная мерзлота доставила строителям множество проблем. Выполняя все работы в соответствии с установленной десятилетиями практикой строительства, дорожники снимали растительный покров на ширину трассы. Это приводило к нарушению устоявшегося в течение сотен лет температурного баланса между почвенными слоями. В результате грунты интенсивно протаивали, дорога проваливалась. Впоследствии инструкцией Дальстроя категорически запрещалось даже частичное нарушение растительного покрова в зоне, прилегающей к полотну дороги.

Для сохранения вечномерзлых грунтов в основании земляного полотна автомобильных дорог необходимо придерживаться следующих требований: не нарушать мохорастительный покров при непосредственном залегании вечномерзлых грунтов в основании проектируемого земляного полотна, не вырубать кустарник и деревья в непосредственной близости с ним, рекомендуемое расстояние удаления от места строительства - не менее 30 м от каждой стороны дороги. Кроме того, необходимо учитывать особенности вечномерзлых грунтов в зоне строительства и заблаговременно проводить теплоизоляционные или осушительные работы.

Выбор типа поперечного профиля не должен ограничиваться только учетом параметров природных грунтов, которые будут являться подстилающим слоем при сооружении земляного полотна автозимника, и климатическими характеристиками. Важнейшими факторами, влияющими на надежность автомобильных дорог, являются расчетные показатели интенсивности движения и пропускной способности. Если реальная интенсивность движения превышает расчетные данные, то надежность полотна резко снижается. Так как приоритетной задачей при строительстве и содержании автодорог является минимизация затрат на обустройство и содержание земляного полотна, то очевидно, что ошибки при расчете и проектировании дорожных сооружений недопустимы. Снижение расходов на содержание автодорог достигается в случае, если проектируемая автодорога полностью соответствует нормативным и расчетным требованиям.

Основные требования, предъявляемые к автозимникам, в основном связаны с их конструкцией и транспортно-эксплуатационными качествами. В ВСН-137-89 «Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР» выделено три основных типа временных автодорог: сухопутные зимники, ледовые зимники, обустраиваемые через мари, торфяники, болота, ледовые переправы, прокладываемые через реки, озера, моря.

ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА ИЗ СНЕГА И ЛЬДА

В зимний период в районах с обильными осадками эксплуатация конструкций профилей с грунтовым полотном может быть неэффективна, так как это способно вызвать значительное увеличение расходов на очистку дорожного полотна от снега и его уплотнение. В некоторых случаях требуется трассирование автозимника непосредственно по снежной целине. Одним из способов решения данных задач является использование дорожных конструкций с поперечным профилем, состоящим из нескольких искусственно уплотненных слоев снега. Основные требования к обустройству конструкций 12-го типа относятся к плотности снега в теле насыпи и на ее поверхности. Чем выше располагается снежный слой в дорожной одежде, тем больше должна быть его плотность.

При недостаточной прочности снежного покрова или при превышении допустимых эксплуатационных параметров дороги, например, при проезде по автозимнику тяжелых автомобилей и тягачей, необходимо проводить мероприятия по укреплению полотна путем обустройства снежно-ледяной одежды или с применением дополнительных местных материалов (веток, сучьев и др.).

Конструкции автозимников, прокладываемых по болотам, марям, торфяникам или топям, характеризуются сложными мерзло-грунтовыми условиями. В подобных условиях рекомендуется возведение земляного полотна 9-го типа. Согласно ВСН-137-89 в целях предотвращения развития термокарстовых и термоэрозионных процессов при залегании подземных льдов близко к поверхности мохорастительный покров и кочки не удаляют, а тщательно рыхлят и перемешивают с грунтом на полосе в проезжей части.

В зависимости от природных условий автозимник может быть проложен по льду перемерзающих рек, озер и морских бухт с толщиной льда, выдерживающей нагрузку от транспортных средств. Разновидностью ледовых автозимников являются ледовые переправы по льду через водотоки на сухопутных автозимниках и постоянных автомобильных дорогах. Ледовые автозимники (переправы) строятся на участках дорог, когда трассирование автозимника в обход водной преграды невозможно. Несущая способность ледовых автозимников непостоянна во времени и определяется толщиной естественного ледяного покрова, которая нарастает в течение зимнего периода.

На ледовых переправах для более раннего начала эксплуатации сухопутного автозимника предусматривают, как правило, усиление ледяного покрова послойным намораживанием льда, а также устройством деревянных настилов или дереволедяных элементов.
В настоящее время использование автозимников ограничивается высокими расходами на строительство и содержание дорожной одежды, снижающими рентабельность освоения месторождений. Однако крупные горнопромышленные предприятия по-прежнему широко используют временные автодороги в качестве путей сообщений к месторождениям, удаленным от основной дорожной сети, например, в Омсукчанском районе (рудники «Дукат», «Лунное», «Гольцовое») и Северо-Эвенском («Кубака», «Сопка Кварцевая»). Несмотря на все сложности, связанные с проектированием и эксплуатацией временных дорог, существующая транспортная система не в состоянии обеспечивать стабильное освоение территории области. Именно поэтому будущее экономики Магаданской области за автозимниками.

Сергей КРИКУН, доцент кафедры автомобильного транспорта СВГУ