ГРУНТОВЫЕ ДОРОГИ

Трудоемкость и значительная стоимость постройки дорог с твер-| дыми покрытиями предрасполагали в странах с слабо развитой до­рожной сетью (США, Аргентине, Австралии, Канаде, России и др.) в условиях постепенно возрастающей автомобилизации к первооче­редному улучшению условий движения по грунтовым дорогам. Полу­чили распространение грейдеры (струги) — машины, приспособлен­ные к тому, чтобы за несколько последовательных проходов, соче­тавших зарезание грунта в боковых канавах с перемещением его на середину дороги, формировать характерный выпуклый поперечный профиль дороги с треугольными боковыми канавами, с которого во время дождя быстро стекала вода, и он быстро просыхал. Попереч­ный профиль создавали за 10—12 последовательных проходов, вы­полняемых в соответствии со схемой профилирования. Уплотнение грунта осуществлялось проездами автомобилей и систематическим выглаживанием поверхности дороги после дождей — «утюжкой». Просыхавший грунт образовывал прочную поверхность, которой про­езды автомобилей придавали дополнительное уплотнение.

В условиях хуторского хозяйства США грунтовые подъездные пути, которые, как говорили в Америке, вели «от фермы к рынку», долгое время удовлетворяли потребностям сельского хозяйства. Осо­бенно хорошей круглогодичной проезжаемостью отличались дороги юго-восточных штатов, расположенных в почвенных зонах красно-

земов, желтоземов и латеритов. Их супесчаные грунты достаточно хорошо выдерживали легкое автомобильное движение. Д-р Страхан (С. Strahan), исследовавший в США с 1906 г. проезжаемость грун­товых дорог, выдвинул понятие об «оптимальных грунтах». Их меха­нический состав он определял на основе испытания образцов грун­тов, которые брал с участков грунтовых дорог, значительно отличав­шихся от соседних своей беспыльностью в сухую и малой колейностью в дождливую погоду.

Позднее, в 1923 г., в период начала развертывания строитель­ства грунтовых дорог в СССР Н. Н. Иванов и Л. В. Пашков предло­жили составы оптимальных грунтов для условий СССР на основе теоретических соображений и лабораторных экспериментов, а также анализа грунтов с хороших участков дорог в самых разнообразных районах страны. Было установлено, что наилучшими для грунто­вых дорог являются грунты, содержащие 7—15% глины, 20—35% пылеватых частиц и 55—75% песка [227].

В сыром климате содержание глины рекомендовалось ближе к нижнему пределу.

Дороги на грунтах, не соответствующих оптимальным, улучша­лись добавками соответственно песка или глины. В условиях США, где климат штатов, граничащих с Канадой, примерно соответству­ет условиям севера Украины, а южных — сухим субтропикам, такие дороги обеспечивали при регулярном хорошем содержании движе­ние до 300—500 авт/сут.

Опыт механизированного строительства грунтовых дорог в США || вскоре стал известен в России. В 1913 г. вблизи от Киева были прове­дены под руководством проф. Г. Д. Дубелира первые опыты профили- I рования грунтовой дороги [23, с. 35], во время которых грейдер,ра­ботал на прицепе 8—14 волов и парового трактора (60 л. с.) фирмы Кейс. Позднее опыт механизированного строительства и ухода за грунтовыми дорогами был описан в нескольких брошюрах [207, 232, 252].

Механизированные способы улучшения проезда по дорогам при­влекли к себе внимание В. И. Ленина, который, придавая большое значение созданию транспортной системы России, указывал в статье «О продовольственном налоге» на преобладание патриархальщины, обломовщины и полудикости в обширных районах России, «где десятки верст проселка — вернее: десятки верст бездорожья — от­деляют деревню от железных дорог...» [11, с. 228]. В тяжелые годы гражданской войны и иностранной интервенции В. И. Ленин пред­видел большое значение развития дорожной сети. Писатель Г. Уэллс с чувством удивления писал после беседы с ним, что «он видит, как новые шоссейные дороги прорезают всю страну» [253, с. 73]. В тетра­ди записей поручений В. И. Ленина, которую вел управляющий де­лами СНК Н. П. Горбунов, 31.09.1921 г. была сделана запись— ■ «Собрать сведения об американских машинах для быстрого прове­дения шоссейных дорог... Установить: 1) Сколько машин у нас име­ется, где и как они работают? 2) Что стоят такие машины за грани-

цей? 3) Насколько они теперь усовершенствованы? Двинуть это дело» [230, с. 42].

Опыты механизированного строительства грунтовых дорог про­должались в ограниченном объеме военно-дорожными отрядами в годы гражданской войны, а в 1923—1924 гг. Центральное управ­ление местного транспорта НКПС провело обширные эксперимен­ты в Московской, Ленинградской, Смоленской, Киевской, Оренбург­ской и Казанской областях, которые дали достаточный материал для развертывания систематических работ по профилированию грун­товых дорог в системе совхозов Зернотреста [233]. Дорожным от­делом Зернотреста была разработана стандартная двенадцатипро-ходная схема профилирования тяжелыми 12-футовыми грейдерами (рис. 7.2).

Низкий технический уровень состояния дорожной сети к началу первой пятилетки и еще малое количество автомобилей в стране вы­двигали на первое место улучшение состояния дорог для конного дви­жения. В 1931 г. из общей учтенной протяженности дорог в СССР 1583 тыс. км 92% представляли собой неблагоустроенные грунто­вые дороги и лишь 3% имели щебеночные и гравийные покрытия или булыжные мостовые [203].

Специфические условия дорожной сети зерновых совхозов, по которой интенсивные перевозки выполняли преимущественно авто-

мобили по накатанной проездом уплотненной грунтовой поверхно­сти, обеспечивающей проезжаемость при кратковременных летних дождях, создали представление, что постройка профилированных грунтовых дорог может решить дорожную проблему СССР, тем более что несложные машинно-дорожные отряды позволяли быстро улуч­шать проезжаемость грунтовых дорог. Это предопределило значи­тельный объем строительства грунтовых дорог в планах первой и второй пятилеток, база для чего была создана началом выпуска оте­чественной промышленностью с 1926 г. машин для строительства и содержания грунтовых дорог — утюгов и канавокопателей, а с 1932 г.— тяжелых прицепных грейдеров с ножами длиной 3,6 м. Грун­товая дорога «являлась первым техническим шагом к созданию но­вых дорожных направлений, отвечающих новому размещению про­изводительных сил страны, и к реконструкции существующей дорож­ной сети» [239, с. 3].

В связи с недостаточным количеством средств механизации в / строительстве грунтовых дорог в 30-е годы широкое участие прини-] мало местное население. В привлечении внимания общественности к проблемам автомобилизации и дорожного строительства большую роль сыграл Лвтодор — добровольное общество содействия развитию автомобильного транспорта, тракторного и дорожного дела, орга­низованное в 1927 г. и просуществовавшее до 1935 г. В этот период м начали получать распространение массовые выходы населения на строительство новых дорог. Почин был положен Чувашской авто­номной республикой, в которой за первую пятилетку было построено свыше 10 тыс. км благоустроенных дорог с придорожными насаж­дениями, в том числе более 300 км с простейшими твердыми дорож-! ными одеждами [200]. Ликвидация бездорожья и создание сети (дорог, обеспечивавшей автомобильные и гужевые перевозки того (периода, способствовали быстрому подъему народного хозяйства и 'культуры республики, за который Чувашия была награждена в 1935 г. орденом Ленина.

Массовые выходы населения на строительные работы приобре­ли особенно большой размах после того, как колхозники Средней Азии в 1938 г. за 45 дней построили Большой ферганский канал про­тяженностью 270 км. Ферганский метод был перенесен и в дорож­ное строительство. Газета «Правда» от 13.01.1940 г. писала: «Ини­циатива масс, осознанная ими необходимость строить дороги и го-■ рячее желание принять в этом непосредственное участие — налицо». Организация труда большого числа неквалифицированных рабо­чих, выходивших с своими простейшими инструментами и оборудо-| ванием (лопаты, кирки, ломы, мотыги, носилки, плуги, неприспо­собленные для перевозки грунта конные повозки), была трудной задачей. На строительстве дороги Орел — Ливны протяженностью; 197 км работало более 6000 человек и 3000 лошадей. Маршрут дели­ли между районами. Каждому сельсовету и колхозу выделяли опре­деленный участок, на котором они должны были полностью осуще­ствить все работы, начиная от заготовки материалов и кончая обору-

дованием дороги. Для организации строительства создавали штабы, обычно возглавлявшиеся областным руководством. Техническое ру­ководство работами осуществляли сотрудники дорожных органи­заций.

Работы проводились в ограниченный период времени между окон­чанием весеннего сева и началом уборки урожая. Работающие жи­ли в специально оборудованных полевых станах, обеспечивались питанием.

Ферганские методы строительства начали получать все большее распространение. В 1940 г. было построено 5000 км дорог, на 1941 г. намечалось построить 10 000 км. Однако работы были прерваны раз­разившейся войной. После окончания Великой Отечественной войны ферганские методы строительства дорог не возобновлялись в сколько-нибудь широком масштабе как в связи с необходимостью сосредо­точить усилия на восстановлении сельского хозяйства, так и с перехо­дом на преимущественное строительство дорог с твердыми покры­тиями и развитием дорожного машиностроения, обеспечивавшего возможность строительства с меньшими затратами человеческого труда.

Создание автомобильной промышленности в СССР и рост автомо­бильного парка, который с 1931 по 1934 г. увеличился с 35 100 автомо­билей примерно до 180 тыс., показал, что грунтовые дороги, обеспе­чивавшие движение в сухую летнюю погоду, быстро выходили из строя в дождливые периоды и могли рассматриваться лишь как пер­вый этап улучшения и развития дорожной сети. Кроме того, в период увлечения строительством профилированных грунтовых дорог часто чабывали, что они нуждаются в тщательном содержании, устраняю­щем застои воды и колейность. Проф. Г. Д. Дубелир предупреждал еще в 1934 г. во время массового строительства грунтовых дорог о необходимости учитывать «всем тем, кто придает профилированным I дорогам преувеличенное значение и ждет чуда от прохода машин по дороге..., что само по себе профилирование без последующего систе­матического и непрерывного ремонта никакой пользы не. приносит, а на некоторых грунтах может даже ухудшать естественную нака­танную дорогу [222, с. 50].

Возникла идея поисков способов сохранения в периоды пере-увлажнения тех свойств грунтов, которые они имеют в сухое время года, путем укрепления грунтов — так называемой «стабилизации грунтов». По определению проф. М. М. Филатова, целью стабили-1,1 ции было «сделать дорожный грунт достаточно сопротивляющимся I сдвигу и стиранию» [254, с. 13]. Стабилизация должна была пре- / дотвращать вредное воздействие увеличения влажности грунта, унич­тожающей в нем связность. Для повышения сцепления в грунт вводи-! ли устойчивые к воздействию воды связующие материалы органи- ческого и неорганического происхождения или скелетные добавки — крупнозернистый песок, гравий или щебень, увеличивающие внутрен­нее трение грунта.

В первом случае связность повышалась путем физико-химическо­го взаимодействия между вяжущими и коллоидными составляющими грунта при смещении грунта с битумом, каменноугольным дегтем, гашеной известью, портланд-цементом, хлористым кальцием и магни­ем, побочными продуктами сахарной и бумажной промышленности (дефекационная грязь и сульфитоцеллюлозная барда) и другими материалами.

При обработке грунтов битумами и подобными им органическими вяжущими веществами в грунте образуются «особые поглотитель­ные соединения «битум — глина», которые стягивают гранулометри­ческие элементы грунта в агрегаты» [254, с. 12], связанные эластич­ными пленками, образующими в массе грунта своеобразную водо­непроницаемую сетку. При обработке грунта гидравлической из­вестью происходит химическое взаимодействие с поглощающим комп­лексом, в результате которого образуются структурные агрегаты. Цемент, смешанный с грунтом, затвердевая, образует твердую массу. Однако эффект введения вяжущих во многом определяется одно­родностью получаемой смеси. Применявшиеся для этой цели грей­деры и бороны, а позднее фрезы не могли полностью размельчить грунт, в котором остаются мелкие комочки и структурные агрегаты. При проникании в обработанный грунт влаги необработанные ко­мочки размокают и окружающая их сетка физико-химически объеди­ненных грунта и вяжущего разрушается. Это предопределяет ис­пользование укрепленных цементом грунтов только в конструктив­ных слоях земляного полотна, защищенных от увлажнения и не­посредственного воздействия колес.

Преобладавшее на первых этапах работ использование для укреп­ления грунтов органических вяжущих веществ в дальнейшем смени­лось применением цементов. Причиной была трудность объединения грунтов с битумами и дегтями и зависимость результатов от влаж­ности грунта.

Делались попытки воздействия на коллоидную часть грунта вы­сокими температурами. Для этой цели наряду с простейшими наполь­ными печами, которые складывали на дороге из комьев глинистого грунта, в Австралии и в СССР были сконструированы передвиж­ные газогенераторные установки, создававшие температуру до 1350° С [208, с. 27]. Метод не получил распространения из-за низкой производительности и малой экономичности, поскольку, помимо теп­ла, расходуемого на спекание поверхностного слоя грунта, значитель­ное его количество расходовалось на прогревание расположенного; ниже грунтового массива.

Для исследования работы грунта в полотне грунтовых дорог и в земляном полотне в 1923 г. в Петрограде было создано Дорож­ное исследовательское бюро, из которого в дальнейшем вырос основ­ной центр дорожной науки СССР — Всесоюзный научно-исследо­вательский институт (Союздорнии). Удачное объединение в нем поч­воведов (профессора П. А. Земятченский, Н. И. Прохоров) и инже­неров-дорожников (Н. Н. Иванов, Б. П. Жерве и др.) дало возмож­но

ность изучать сопротивление грунтов нагрузками в связи с геофизи­ческими и климатическими условиями района строительства и обусло­вило глубокий научный подход к вопросам конструирования земля­ного полотна и укрепления грунтов. Продуктивность такого метода была признана в 1927 г. на Международном почвенном конгрессе в Вашингтоне, где основоположник механики грунтов проф. К- Тер-цаги заявил, что «.русский метод изучения грунтов имеет свои пре­имущества» и «можно избежать неудач и напрасного труда, если,Г детально познакомиться с работой русских исследователей» [236, с. 237, 239].

Первые успехи стабилизации грунтов в период малых интенсив- I ностей движения вызвали появление лозунга «грунт не как основа-ние, а как одежда». Предлагалось «основным материалом для до-рожной одежды принять грунт — вездесущий грунт, но взять его не i «в естественном или механически улучшенном состоянии, а обратив его путем различных физико-химических и технологических процес­сов и воздействий в массу, достаточно эластичную и прочную для проезда». При этом верхний слой грунта нужно было «сделать водо­непроницаемым, так как при увлажнении и размокании грунта естест­венная дорога от проезда разрушается и теряет способность сопро­тивляться движению» [217, с. 4].

С ростом интенсивности движения и увеличением в его составе ' автомобилей дорожные одежды из стабилизированных грунтов не, оправдали возлагавшихся на них надежд из-за малой прочности и недостаточного сопротивления износу. В планах дорожного строи­тельства все большее место начали занимать дороги с твердыми по­крытиями — щебеночные, гравийные, из доменных шлаков, а затем и усовершенствованные покрытия разных типов. Работы по стабилиза­ции легли в основу разработки методов «укрепления грунтов» — направленных поисков коренного изменения свойств грунтов в целях использования их в слоях оснований дорожных одежд. В связи с не­совершенством дорожных машин, не обеспечивающих однородного перемешивания грунтов с органическими вяжущими материалами, основным направлением укрепления грунтов стало использование цемента, создающего в обработанном грунте прочный твердый каркас.

Совершенствование сети дорог в условиях непрерывно возрастаю­щего движения привело к разработке метода постепенного их совер­шенствования путем «стадийного строительства» — «заранее проду- / манных и постепенно проводимых мероприятий по повышению тех- / нического типа дороги» [209, с. 157]. Геометрические элементы трас- / сы и земляное полотно назначаются на достаточно длительную / перспективу, а тип дорожной одежды — применительно к интенсив­ности движения через небольшой промежуток времени, не превышаю­щий нескольких лет, после чего на дорогу укладывается новое по­крытие с использованием существующей одежды как основания. Этот прием широко использовался в США на дорогах низовой сети. Однако при снижении размеров единовременных затрат, требовалось

проведение на дорожной сети непрерывных строительных работ, по­скольку даже относительно небольшой прирост движения резко уве­личивал объем ремонтных работ и вызывал необходимость очередно­го усиления дорожной одежды.

Один из возможных вариантов стадийного строительства дорож­ной одежды таков:

Интенсивность движения

авт/сут Устраиваемое покрытие

Менее 300 Грунтовая профилированная дорога

300—600 Однослойное щебеночное или гравийное покрытие

600—1000 Двойная поверхностная обработка

1000—2000 Облегченное усовершенствованное покрытие

Более 2000 Асфальтобетон

Идея стадийного строительства сохранилась и до настоящего времени. При конструировании дорожных одежд с расчетом на суще­ственно большие сроки службы предусматривается повышение ка­питальности покрытий таким образом, чтобы при усилении сущест­вующая одежда служила основанием.

Поиск по сайту: