Проект технических указаний на проектирование и возведение земляного полотна автомобильных дорог в районах распространения подвижных песков


ДОКЛАД НА ЧЕТверТОМ ЗОНАльноМ СОВЕЩАНИи ПО АВТОДОРОЖНОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

КАНДИДАТ техниЧЕСКИХ наук Ю.Л. мотылев, ИНЖЕнеры М.д. иеРУСАлимская, В.в. дубянский (СОЮЗДОРНИи)

 

проект ТЕХНИЧЕСКИХ УКАЗАНИй НА ПРОЕКТИРОвание и возведение земляного полотна автомобильных дорог в районах распространения подвижных песков

 

 

 

алма-ата 1962 год

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения. 3

2. Трассирование дорог в песках и особенности изысканий. 4

3. Конструкции земляного полотна. 6

4. Защита дороги от песчаных заносов. 7

5. Особенности организации работ по возведению земляного полотна в песках. 10

 

Освоение территорий пустынных районов Средней Азии и Казахстана, развитие в них промышленности и сельского хозяйства, создание новых населенных пунктов - требуют постройки сети автомобильных дорог, необходимых для обеспечения быстро растущих перевозок. Своевременное строительство дорог является одним из решающих условий успешного хозяйственного и культурного освоения пустынных территорий. Вместе с тем, широкое развертывание дорожного строительства в специфических природных условиях пустынь требует решения ряда новых и сложных задач. Особенно сложные задачи возникают перед дорожниками в районах распространения подвижных песков.

К числу основных особенностей природных условий этих районов относятся:

- жаркий засушливый климат, весьма малое количество осадков (во многих районах - около 100 мм в год и менее), выпадение которых сосредоточивается преимущественно в зимне-весенний период; частые сильные ветры;

- преимущественное распространение одноразмерных мелких песков, не закрепленных или частично закрепленных растительностью и образующих различные формы рельефа;

- способность песков, не закрепленных растительностью, передвигаться, под действием ветра, в виде как ветропесчаного потока (воздушная струя, несущая взвешенный в ней песок), так и подвижных форм рельефа (барханы, барханные цепи);

- отсутствие в большинстве районов местных каменных материалов.

Эти условия определяют особенности и значительные трудности строительства и эксплуатации дорог на территориях, занятых подвижными песками. Основной проблемой дорожного строительства на этих территориях является обеспечение незаносимости дорог песком, а на отдельных участках, где неизбежна угроза песчаных заносов, - эффективная защита от них.

В существующей нормативно-технической литературе по дорожному строительству вопросы проектирования дорог в песках почти не нашли отражения. Единственным документом, дающим весьма краткие и общие указания по этим вопросам, являются НиТУ 128-55 (§§ 75 и 142 - 144).

Указания НиТУ сводятся к следующему:

1) на участках распространения подвижных песков необходимо проектировать земляное полотно в насыпях обтекаемого профиля без резервов с откосами от 1:3 до 1:5, планировать и укреплять придорожную полосу шириной 40 м в каждую сторону от оси дороги, а за пределами этой полосы осуществлять мероприятия по закреплению песков;

2) для предохранения земляного полотна, возведенного из песков, от выдувания, необходимо укреплять откосы и обочины различными местными материалами;

3) основным мероприятием по защите дорог от песчаных заносов является закрепление песков растительностью (фитомелиорация).

Для развития и конкретизации этих указаний, основанных главным образом на небольшом опыте строительства дорог в Западной Туркмении в 1949 - 1951 годах, было необходимо, прежде всего, подвергнуть их широкой проверке в производственных условиях. Эта проверка была тем более необходимой, что упомянутый небольшой опыт нельзя было рассматривать как положительный. Он скорее указывал на трудности эксплуатации дороги в условиях подвижных песков, чем на реальные эффективные способы ее защиты от песчаных заносов, поскольку такие способы при строительстве дорог в 1949 - 1951 годах еще не были осуществлены. Указания НиТУ 128-55 в сущности представляли собой предложения, требовавшие уточнения и развития в процессе их внедрения.

Эту задачу первыми выполнили дорожники Туркменской ССР, которым в 1958 - 1960 годах удалось успешно решить задачу проектирования и строительства дороги в сложных условиях подвижных песковx). Практический опыт проектирования и строительства дорог в песках появился в последние годы также в дорожных организациях Узбекской и Казахской ССР.

x) Ю.Л. Мотылев. Дорога в подвижных песках. Журнал «Автомобильные дороги» № 6, 1961 г.

В целях разработки конкретных технических рекомендаций по проектированию и строительству дорог в условиях песчаных пустынь в 1960 - 1961 годах Союздорнии и его Среднеазиатский и Казахский филиалы провели в районах распространения подвижных песков (Туркменская, Узбекская и Казахская ССР) полевые исследовательские работы. Был детально учтен опыт проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в этих районах.

Изучая и обобщая этот опыт, Союздорнии стремился выявить в первую очередь наиболее надежные, эффективные и, вместе с тем, практически осуществимые мероприятия, обеспечивающие возможность постройки и бесперебойной эксплуатации дорог в песках.

В результате проведенных исследований и обобщения производственного опыта в 1962 г. был разработан проект технических указаний по проектированию и возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах распространения подвижных песков (составители этих указаний - авторы настоящего доклада). В Технических Указаниях нашли отражение специфические вопросы проектирования дорог в условиях распространения подвижных песков. К этим вопросам в первую очередь относятся:

- рациональный выбор трассы дороги в песках;

- выбор конструкций земляного полотна, в наибольшей степени обеспечивающих его устойчивость и незаносимость дороги песком;

- защита земляного полотна от выдувания и песчаных заносов.

При составлении Технических Указаний, наряду с результатами исследований Союздорнии, были учтены и использованы работы Академии Наук Туркменской ССР, посвященные изучению песков, их закреплению и защите сооружений от песчаных заносов (М.П. Петров, А.И. Знаменский, А.М. Кривенков, А.Т. Леваднюк), работы Союздорпроекта (С.А. Трескинский, А.А. Семеновский, А.А. Бялькин), а также материалы проектных и дорожно-строительных организаций Министерств автомобильного транспорта и шоссейных дорог Туркменской ССР и Узбекской ССР, Гушосдора при Совете Министров Казахской ССР, Объединения «Туркменнефть».

Так же как и другие технические документы, посвященные вопросам проектирования и строительства дорог в сложных, мало изученных природных условиях, настоящие Технические Указания наряду с решениями, достаточно обоснованными практическим опытом, содержат и приближенные решения, которые в дальнейшем могут быть существенно уточнены (в частности, по выбору трассы дороги в песках и поперечного профиля земляного полотна, осуществлению пескозащитных мероприятий и др.). Такое уточнение тем более возможно и необходимо, что природные условия пустынных районов многообразны и далеко не полностью изучены. Опыт проектирования и строительства дорог, накопленный в настоящее время, безусловно не охватывает всех этих условий и в отдельных случаях может оказаться неприменимым или потребовать существенных поправок.

Вместе с тем, в Технических Указаниях еще не могли найти отражения отдельные предложения по защите дорог от песчаных заносов, хотя и представляющие интерес, но не проверенные в производственных условиях (в частности, мероприятия по безаккумуляционному переносу песка). Опытная проверка таких предложений и оценка их эффективности входят в задачи дальнейших исследований.

В настоящем докладе излагаются основные положения проекта Технических Указаний, относящиеся к вопросам проектирования дорог в песках.

1. Общие положения

При проектировании дорог в районах распространения подвижных песков необходимо учитывать особенности этих песков и закономерности их движения.

Характеризуя в проектных материалах природные условия района строительства дороги, важно пользоваться единой и четкой терминологией, даже если она будет в некоторой степени условной.

С этой целью рекомендуется делить пески пустынь по степени заращенности на:

а) не заросшие (барханные) и слабозаросшие (покрыто растительностью менее 15 % поверхности);

б) полузаросшие (покрыто растительностью от 15 до 35 % поверхности);

в) заросшие (покрыто растительностью более 35 % поверхности).

Барханные и слабозаросшие пески обладают способностью к поступательному движению и к перестройке склонов под действием ветра. Заросшие и полузаросшие пески образуют неподвижные формы рельефа, но в районах их залегания возможно образование ветропесчаного потока. При уничтожении растительности на заросших и полузаросших песках они в короткий срок превращаются в барханные и образуют подвижные формы рельефа.

Различают следующие основные формы рельефа барханных песков:

а) Одиночные и групповые барханы - подвижные песчаные холмы своеобразной формы с пологим наветренным и крутым подветренным склонами (рис. 1). Подветренный склон имеет форму полумесяца. Высота барханов - от 0,3 до 3 м и более, ширина - до 100 м, длина склонов - до 20 м, крутизна наветренного склона - 1:5 - 1:3, подветренного 1:1,5 - 1:2.

б) Барханные цепи - подвижные скопления песка, имеющие форму волнообразного вала шириной 10 - 12 м и более, длиной от 200 м до 2 км. Высота барханных цепей: мелких - до 1 м, средних - от 1 до 3 м, крупных - от 3 до 7 м, очень крупных - более 7 м. Расстояние между гребнями цепей - от 10 - 15 до 150 м.

в) Барханные гряды - вытянутые крупные скопления песка высотой от 10 до 50 м.

Заросшие и полузаросшие пески делят по формам рельефа на следующие типы:

а) кучевые и бугристые пески - скопления песка в виде небольших всхолмлений и бугров, закрепленных растительностью; их высота: кучевых и мелкобугристых - менее 1 м, средне-бугристых - от 1 до 3 м, крупнобугристых - более 3 м;

б) грядовые пески - вытянутые скопления песка в виде гряд высотой: мелких - от 1 до 3 м, средних - от 3 до 7 м, крупных - более 7 м;

в) лунковые пески - обширные, глубокие котловины, закрепленные растительностью и разделенные подвижными песчаными перемычками;

г) равнинные и пологоволнистые пески.

Барханные пески состоят преимущественно из частиц мельче 0,25 мм и относятся согласно дорожной классификации грунтовx) к мелким пескам. Характерной особенностью барханных песков является их одноразмерность, определяемая преобладанием в них частиц, размеры которых колеблются в узких пределах 0,1 - 0,25 мм.

x) Технические указания по проектированию и возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного орошения засушливой зоны ВСН-47-60 Минтрансстроя СССР.

Исследованиями Академии Наук Туркменской ССР (А.И. Знаменский) установлено, что перемещение песка под действием силы ветра во всех случаях связано с движением ветропесчаного потока. Как во всем комплексе рельефа песчаной пустыни, так и в каждом из его элементов различают зоны развевания и выноса песка (дефляции), переноса (транзита) и накопления (аккумуляции). Нижняя часть наветренного склона бархана представляет собой зону выноса, верхняя - зону переноса, а подветренный склон - зону накопления. Движение бархана происходит в результате переметания песка из зоны выноса в зону накопления с постепенным смещением зон в направлении ветра.

Такие же зоны образуются на обширных территориях пустынных районов. Одни участки этих территорий подвергаются ветровой эрозии, на других образуются подвижные формы рельефа. Участки с ровной, гладкой и устойчивой поверхностью (солончаки, такыры, песчано-глинистые равнины) чаще всего являются зонами транзита песка, в которых он не накапливается, если на пути ветропесчаного потока не возникает естественных или искусственных препятствий.

2. Трассирование дорог в песках и особенности изысканий

Первоочередным условием успешного решения задачи строительства дороги в условиях распространения подвижных песков является рациональный выбор трассы, основанный на тщательном изучении рельефа песков в районе будущей дороги, особенностей их движения, степени заращенности, возможности фитомелиорации. При трассировании дороги, предназначенной для соединения двух или нескольких пунктов, между которыми ее положение на местности не задано и может быть намечено различным образом, проложение трассы по кратчайшему направлению далеко не во всех случаях является технически и экономически рациональным. При возможности выбора вариантов трассы всей дороги или отдельных ее участков необходимо отдавать предпочтение тем вариантам, при которых в наибольшей степени используются не заносимые песком участки местности и элементы рельефа, сводится к минимуму протяжение участков пересечения подвижных форм рельефа и, соответственно, объем дорогостоящих пескозащитных работ.

Для обеспечения возможности широкого сравнения различных вариантов трассы и выбора варианта, при котором дорога будет в наименьшей степени подвержена песчаным заносам, нельзя ограничиваться обследованием одной узкой полосы местности, особенно - в недостаточно изученных районах. После того, как намечено ориентировочное направление трассы, необходимо тщательно изучить рельеф песков и характер их движения в полосе местности, расположенной вдоль этого направления, шириной не менее 3 - 5 км, уделяя особое внимание выявлению зон транзита. В отдельных случаях особо сложного рельефа песков рациональный выбор трассы требует рекогносцировочного обследования всей территории, в пределах которой возможно проложить трассу данной дороги.

Учитывая трудности борьбы с песчаными заносами в процессе эксплуатации дороги и высокую стоимость пескозащитных мероприятий, а в определенных условиях - недостаточную эффективность этих мероприятий, - при возможности, следует избегать проложения трассы по зонам выноса и накопления или вблизи этих зон, отдавая предпочтение зонам транзита (такыры, солончаки, равнины с закрепленной поверхностью), даже если их использование приводит к удлинению трассы. Особенно важно избегать участков с наиболее расчлененным и подвижным рельефом, в условиях которого фитомелиорация песков представляет большие трудности.