При трассировании дорог в барханных песках рекомендуется:
а) прокладывать трассу вдоль, а не поперек («вкрест») форм рельефа, и по возможности перпендикулярно направлению господствующих ветров;
б) в случаях, когда пересечение форм рельефа неизбежно, выбирать участки с наименьшими колебаниями относительных высот;
в) в условиях грядового рельефа прокладывать трассу по межгрядовым понижениям, не приближая ее к недостаточно закрепленным подножиям крутых склонов;
г) избегать необходимости устройства выемок, стремясь в наибольшей степени «вписать» трассу в существующий рельеф, без нарушения условий его развития.
Опыт дорожников Туркменской ССР показал, что при трассировании дороги вдоль барханных цепей рационально использовать в качестве насыпи одну из наиболее высоких цепей (в пределах высоты от 1 до 3 м), предусмотрев закрепление растительностью как самой этой цепи, так и двух соседних.
В заросших песках трассу следует выбирать, стремясь свести к минимуму площадь, на которой при строительстве дороги будет уничтожена существующая растительность, закрепляющая песок. С этой целью необходимо увязывать трассу с существующим рельефом таким образом, чтобы дорога могла быть построена преимущественно в нулевых отметках, а протяжение участков, на которых необходимо устройство насыпей и, особенно, выемок было минимальным.
Наиболее сложны такие случаи строительства дорог в песках, когда необходимость решения поставленной транспортной задачи определяет собою не только направление трассы, но и ее положение на местности (например, при строительстве дороги вдоль контура нефтеносного района). В таких случаях возможность выбора вариантов трассы крайне ограничена, избежать проложения ее по заносимым участкам местности часто не удается, и основное внимание приходится уделять мероприятиям по защите дороги от песчаных заносов.
При изысканиях дорог в песках необходимо уделять особое внимание поискам карьеров связных грунтов, пригодных для устройства защитного слоя, укладываемого под дорожной одеждой и на откосах. При этих изысканиях должны быть установлены: мощность толщи связного грунта, его гранулометрический состав, степень и характер засоления, влажность в естественном залегании и возможность сосредоточенной разработки. Должны быть также изысканы и предусмотрены проектом временные подъездные пути от этих карьеров к строящейся дороге. Должны быть тщательно изучены гидрогеологические условия в районе трассы и организованы специальные поиски воды - как пресной, так и засоленной, пригодной для искусственного увлажнения грунтов и материалов оснований.
Для выбора видов растений, используемых для закрепления песков; способов посадки и защиты этих растений; ширины закрепляемой полосы и проч. в каждом случае необходимо выяснить:
а) годовой ход активных ветров и движения песков;
б) глубину залегания и минерализацию грунтовых вод;
в) засоленность песков и ее источник;
г) мощность слоя песков в понижениях, водопроницаемость и засоленность подстилающих грунтов;
д) распространение и ориентировку барханов и барханных цепей;
е) естественную влажность песков, наличие горизонта «подвешенной» влаги (на глубине 0,7 - 1,0 м);
ж) наличие растительности и условия ее существования: видовой и возрастной состав кустарников, густоту стояния их, приуроченность к элементам рельефа (на вершинах бугров и т.д.), видовой состав, распространение, густоту и приуроченность травяной растительности;
з) сроки, способы и результаты ранее проводившихся работ по закреплению песков.
3. Конструкции земляного полотна
При выборе конструкций земляного полотна в условиях распространения подвижных песков необходимо в первую очередь учитывать требования:
а) беспрепятственного переноса песка через дорогу без его задержки на ней или вблизи нее;
б) предохранения земляного полотна от выдувания;
в) сохранения существующей растительности (в заросших песках).
В барханных песках земляное полотно следует проектировать, как правило, в насыпях небольшой высоты (0,5 - 0,6 м), рассматривая выемки, как редкое и нежелательное исключение ввиду значительных трудностей их защиты от песчаных заносов. Необходимо стремиться к созданию продольного профиля дороги, в наибольшей степени соответствующего естественному рельефу местности. При близких грунтовых водах или возможности длительного подтопления земляного полотна (например, на участках солончаков или такыров, окаймленных барханными песками или граничащих с ними), высота насыпи определяется минимальным возвышением дна корыта над расчетным горизонтом грунтовых или поверхностных вод (при возведении насыпей из песков - 0,5 - 0,8 м, - в зависимости от степени засоления грунта основания насыпи).
В случае возведения насыпи с использованием одной из барханных цепей, вытянутых вдоль трассы, эта насыпь должна быть на 0,5 - 0,6 м выше соседних цепей.
В барханных песках земляное полотно устраивают с применением безрезервного профиля, как правило, за счет поперечной надвижки песка с придорожных полос, планируемых в целях защиты дороги от песчаных заносов. Земляному полотну придают обтекаемую форму (рис. 2). Это достигается устройством откосов крутизной 1:4, их плавным сопряжением с обочинами и поверхностью земли кривыми радиусом 3 - 5 м, приданием проезжей части поперечного уклона, равного 2 %, а обочинам - 4 - 5 %. Планируемым придорожным полосам придают поперечный уклон 1 - 2 % в сторону от земляного полотна. Рационально придавать им форму широких резервов глубиной не более 20 см с уклоном 1 - 2 % к их оси (см. рис. 2).
В заросших и полузаросших песках земляное полотно устраивают, как правило, в нулевых отметках. При необходимости устройства насыпей поперечная надвижка песка не допускается, во избежание уничтожения растительности в придорожной полосе. Насыпи безрезервного профиля возводят за счет продольного перемещения песка из выемок или путем его транспортировки из сосредоточенных резервов, закладываемых с подветренной стороны, на расстоянии 50 - 100 м от оси дороги (рис. 3-а). Крутизну откосов насыпей в заросших песках можно увеличивать до 1:2.
При необходимости устройства выемок глубиной до 2 м, их устраивают в барханных песках по типу раскрытых выемок с откосами крутизной не более 1:10 (рис. 4-а). В районах с количеством осадков более 100 - 150 мм в год, где, по опыту эксплуатации существующих дорог, в песчаных выемках необходим водоотвод, их разделывают под насыпь высотой 0,3 - 0,4 м с откосами крутизной 1:4 (рис. 4-б). Выемки глубже 2 м устраивают с откосами 1:2 и разделывают под насыпь высотой 0,3 - 0,4 м с откосами 1:4. Между этой насыпью и откосами выемки устраивают бермы шириной 10 - 20 м, спланированные с уклоном 1 - 2 % в стороны от насыпи (рис. 4-в). Длина такой выемки не должна превышать 100 - 150 м.
В заросших и полузаросших песках устройство раскрытых выемок и разделка их под насыпь не рекомендуются. Выемки, при их необходимости, устраивают минимальной возможной ширины, с откосами 1:2 (рис. 3-б).
Для возможности проезда по готовому земляному полотну автомобилей и дорожных машин, а также для предотвращения погружения в песок частиц материала основания и улучшения условий его уплотнения, между земляным полотном и основанием дорожной одежды на насыпях и в выемках устраивают защитный слой из связного материала, укладываемый на всю ширину земляного полотна. Наиболее дешевым местным материалом, пригодным для устройства защитного слоя, является связный грунт (глина, тяжелый суглинок). Рекомендуемая толщина защитного слоя между земляным полотном и основанием - от 10 - 15 до 20 - 30 см, в зависимости от вида связного грунта (чем тяжелее грунт, тем тоньше может быть его слой).
Пример конструкции земляного полотна с защитным слоем из связного грунта и укрепленными обочинами показана на рис. 5.
При отсутствии связного грунта, пригодного для устройства защитного слоя, этот слой можно устраивать из песка или мелкого гравия, укрепленных органическими вяжущими материалами.
В целях защиты откосов от выдувания и осыпания, а также для улучшения условий переноса песка через дорогу под действием ветра, необходимо укреплять откосы укладкой защитного слоя из связного грунта или минеральных материалов, укрепленных органическими вяжущими:
а) откосы насыпей (включая малые насыпи в выемках - рис. 4-б и в);
б) откосы глубоких выемок (рис. 4-в);
в) откосы выемок в заросших и полузаросших песках (рис. 3-б).
У подошвы откоса защитным слоем покрывают также часть придорожной полосы или бермы на ширину 1 - 2 м (создавая «замок»).
Рекомендуемая толщина защитного слоя связного грунта на откосах - 15 см.
При расчете толщины дорожной одежды земляное полотно из мелкого барханного песка с защитным слоем из связного грунта рекомендуется условно рассматривать, как однородную среду. Как показали результаты проведенных весной 1961 г. испытаний земляного полотна ряда дорог Туркменской ССР, при условии устройства монолитного водонепроницаемого покрытия модуль деформации песчаного земляного полотна с защитным слоем может быть принят равным 300 - 350 кг/см2. Это дает возможность для дорог IV - V категорий принимать минимальную конструктивную толщину слоев дорожной одеждыx) (например, покрытие из гравия, обработанного битумом, толщиной 5 - 6 см на гравийном основании толщиной 10 - 12 см).
x) Инструкция по назначению конструкций дорожных одежд нежесткого типа ВСН-40-60 Минтрансстроя СССР.
4. Защита дороги от песчаных заносов
Опыт показал, что решение задачи защиты от песчаных заносов дороги, построенной в условиях распространения подвижных песков, должно быть комплексным и включать:
а) рациональный выбор трассы с максимальным использованием не заносимых участков местности и элементов рельефа;
б) создание условий, облегчающих перенос песка через дорогу в виде ветропесчаного потока (обтекаемый поперечный профиль земляного полотна, планировка придорожных полос);
в) на участках пересечения дорогой подвижных форм рельефа или приближения ее к этим формам - закрепление их механической защитой или другими временными средствами с одновременным осуществлением фитомелиорации, являющейся основным и единственно надежным способом закрепления песков;
г) защиту как естественной, так и искусственно насаженной растительности в пределах определенной полосы местности, примыкающей к дороге;
д) активную борьбу с песчаными заносами путем систематической планировки придорожных полос в местах, где на этих полосах под действием ветра образуются сосредоточенные подвижные скопления песка.
Каждое из этих мероприятий в отдельности необходимо, но недостаточно для создания возможности нормальной эксплуатации дороги в песках.
На песчаных массивах, примыкающих к дороге, во всех случаях следует выделять охраняемую полосу, в которой подлежат охране:
а) механическая защита;
б) участки закрепленной поверхности песков;
в) естественная и искусственно насажденная растительность;
г) естественная поверхность песков (охраняется от разрыхления).
Ширина охраняемой полосы назначается в зависимости от конкретных местных условий (рельеф песков, степень из заращенности, характер хозяйственного использования территории, расположение населенных пунктов и т.п.), по согласованию с соответствующими местными органами. Возможная ширина этой полосы - от 50 до 500 м в каждую сторону от оси дороги. Внешняя граница охраняемой полосы проводится, по возможности, по наиболее заметным элементам рельефа и обозначается соответствующими знаками.
В пределах охраняемой полосы после окончания строительства дороги запрещаются:
а) земляные работы всех видов;
б) движение транспорта и прогон скота вне отведенных для этого и обозначенных на местности путей;
в) работы, связанные с уничтожением или повреждением растительности: заготовка топлива, хвороста, травы (сена), посадочного материала, выпас скота и т.п.
В барханных песках на участках пересечения дорогой подвижных форм рельефа или приближения ее к этим формам рекомендуется, помимо создания обтекаемого поперечного профиля земляного полотна:
а) планировать по обе стороны земляного полотна придорожные полосы, разравнивая на них подвижные формы рельефа;
б) за пределами указанных полос закреплять подвижные формы, чтобы предотвратить их перемещение на эти полосы и приближение к дороге.
Примерная схема защиты дороги от песчаных заносов показана на рис. 6.
Спланированную полосу рекомендуется устраивать шириной:
а) в местах распространения крупных и очень крупных подвижных форм рельефа (барханы, барханные цепи) - 25 - 40 м и более, в зависимости от местных условий;
б) в местах распространения средних форм - 20 - 25 м;
в) в местах распространения мелких форм - 15 - 20 м.
В связи с необходимостью систематической повторной планировки придорожных полос для предотвращения образования на них сосредоточенных скоплений песка, укрепление поверхности этих полос нерационально.
Ширина участков, на которых осуществляется закрепление подвижных форм рельефа (за пределами спланированных полос), устанавливается в зависимости от характера рельефа песков, степени их подвижности, заращенности, условий фитомелиорации и др. Возможные пределы этой ширины: от 25 - 40 до 125 - 150 м и более.
Основным методом закрепления песков является их закрепление растительностью (фитомелиорация). При этом вспомогательным средством, приостанавливающим движение песков на период прорастания семян и укрепления корневой системы растений, служат механическая защита или другие способы фиксации поверхности песков.
Растительностью закрепляются:
а) барханные и слабозаросшие пески, а в благоприятных условиях увлажнения также и пески, на которых образуется ветровая рябь;
б) очаги дефляции («язвы» и котловины выдувания) в полузаросших и заросших песках.
Закрепление песков растительностью осуществляется по обе стороны дороги, если ось ее совпадает с направлением движения песков или составляет с ним угол меньше 30°, и только с наветренной стороны дороги, если пески имеют явно выраженное поступательное движение, направленное под углом больше 30° к оси дороги, а заносы с противоположной стороны дороги невозможны.
