Книга Дороги мира. История и современность - Игорь Алексеевич Иванов

на неудачу. Именно с автомобильных дорог и началось более 15 лет назад освоение этого края. Было отсыпано около 70 км насыпей, но затем их строительство прекратилось. Основная причина в том, что темпы разрушения насыпей морфодинамическими процессами оказались неожиданно масштабными и энергичными.

Ямал целиком расположен в Заполярье. Рельеф полуострова – молодая равнина, абсолютные отметки которой в центральной части полуострова достигают 150 м, а ближе к окраинам снижаются до 15–20 м грунты пылеватые, реже мелкие пески – их льдистость достигает 50 %.

Климат на полуострове суровый, зима длится с сентября по май. Осадки 300–350 мм/год, около половины приходится на лето, во время которого отмечаются продолжительные моросящие дожди. Летом происходит оттаивание активного слоя, который составляет до 1 м и сопровождается вязко-илистым течением грунта по склонам.

Увлажнение тундры происходит вследствие таяния снежного покрова, малой испаряемости, осадков в виде моросящего дождя и невозможности просачивания воды в грунт вследствие водоупора (вечная мерзлота).

Автомобильные дороги строятся в насыпи, которая является чужеродным телом на поверхности тундры. Она является стимулятором целого ряда процессов, направленных на изменение состояния прилегающей полосы тундры и на собственное разрушение. Достаточно отметить, что угол естественного откоса местных грунтов составляет 2–30, в то время как заложение откосов насыпей – 1:3, то есть 18–200.

Дорожная одежда на дорогах предусмотрена трехслойная: пескоцементная смесь или щебень, слой дорнита, железобетонные плиты.

Изменение своего состояния насыпи испытывают на себе сразу же после отсыпки. Оно проявляется последовательно и закономерно.

Первичная консолидация насыпей происходит в весенний период. Возведения в зимнее время из мерзлого грунта, обладающего некоторой льдистой составляющей, насыпь теряет воду, высвобождающейся при оттаивании грунта. Потери объемов насыпей составляет при этом 6–30 %.

Вторичная консолидация насыпей происходит в результате динамического воздействия автотранспорта. Наибольшее уплотнение грунтов насыпи, до 10 %, отмечаются на проезжей части насыпи, наименьшее – на обочине.

Термокарстовые просадки под откосами. Они происходят по краям насыпей в результате их освобождения. В этом случае происходит растепление грунтов в глубину, кровля вечномерзлого грунта опускается вниз, и образуется озеро или серия озер.

Эрозионные процессы являются ведущими при разрушении насыпи. Эрозия на насыпи проявляется двояко: в виде эрозии, т. е. размыва земной поверхности текущей водой и в виде термоэрозии – если эта поверхность сложена мерзлыми, льдистыми грунтами. При термоэрозии текущая вода оказывает на размываемый мерзлый грунт еще и тепловое воздействие, что усиливает размыв.

Рис. 150. Пример эрозийной деятельности на автодороге, построенной на полуострове Ямал

Обводнение. Значительная часть насыпей оказывается на территории, затапливаемой во время половодья. Это значит, что здесь происходит ежегодное обводнение насыпей, разрушительное ветроволновое воздействие на наветренные откосы, оседание краевых частей насыпей, перетекающая вода оказывает на размываемый мерзлый грунт еще и тепловое воздействие, что усиливает размыв.

Вследствие длительного срока эксплуатации и строительство, а также научного сопровождения строительства дорог на Севере страны были сделаны следующие выводы:

• типовые решения – разрабатываемые для линейных участков насыпей (пересекающих склоны, террасы, пойму, озерные котловины) и узловых участков насыпей – разных типов;

• индивидуальные решения – разрабатываемые для узловых и отдельных участков насыпей, характеризующихся экстраординарным развитием морфодинамических процессов.

Должно быть модернизировано нормативное обеспечение – в нормативную литературу необходимо ввести раздел «Морфодинамические процессы». В нем речь должна идти о склоновых процессах, эрозионных, ветроволновых, об экспозиции откосов насыпей и об иных характеристиках рельефа. И все это применительно к строительству и эксплуатации автомобильных дорог на Дальнем Севере.

Заканчивая изложение технологий строительства дорог на Севере России, мы увидели насколько сложно построить автомобильную дорогу на Севере страны, которая могла бы быть пригодной для проезда автомобилей круглогодично. Увидели сколько еще надо сделать ученым, чтобы дороги строились в короткие сроки из местных материалов и служили как можно дольше.

5.4. К вопросу строительства водопропусков на дорогах Севера

При изучении поставленных вопросов, в любой отраслевой дисциплине необходимо опираться на историю той или иной науки. «Современную эпоху можно понимать только сквозь тысячелетия», писал академик Д. С. Лихачёв. Поэтому, приступая к изучению данной проблемы, мы руководствовались накопленным историческим опытом человеческой цивилизации, настоящим и возможностями человека в дорожном строительстве.

Строительство автодорог на Севере Западной Сибири, полуострове Ямал, Восточной Сибири и Крайнем Севере связано большими трудностями. Это не только низкие температуры, короткое лето, удаленность от мест цивилизации, вечная мерзлота, заболоченность, ветер зимой и комары летом, но и главное – это отсутствие надлежащего грунта (камня, крупного песка, щебенки и. т. д.), для возведения земляного полотна автодороги. Поэтому используется то, что есть. А это грунт из которого состоит активный слой который расположен выше вечномерзлого грунта и составляет 1–1,5 м, – летом он оттаивает, а зимой промерзает и сливается с вечной мерзлотой. Активный слой, это как правило (90 %) мелкие и пылеватые пески.

Высота насыпи составляет от 1 до 3 м с заложением откосов 1:3.

Дороги соединяют поселки геологов и энергетиков, кусты скважин, промбазы и вахтовые поселки.

5.5. Водопропуски на дорогах Севера

Дороги проходят через постоянные водотоки (реки, протоки), а также временные водотоки образующиеся во время весенних паводков и летних половодий. В меженное время эти последствие часто фиксируются в виде небольших пойменных озер, пересекаемых насыпями автодорог.

Рис. 151. Насыпь автомобильной дороги пересекает протоку

Водопропуск отсутствует, идет активное, двухстороннее размывание насыпи.

Имеются участки пересечения автодорогой проток и озер, которые никак не оформлены и оформить водопропуск весьма проблематично ввиду малого уклона местности. Именно на них начинаются процессы размыва идущий тем активнее чем выше уровень воды возле насыпи автодороги.

При этом откосы трансформируется в абразионные берег-обрыв и пляжный откос.

По обоим сторонам насыпи развиваются растущие навстречу друг другу промоины.

Рис. 152–153. Промоины вдоль труб

Водопропуски, как правило, оформлены в виде водопропускных труб. Расчет отверстия труб ведется приблизительно исходя из имеющего опыта, так – как не велись метеонаблюдение, нет данных даже из устных источников и очень трудно а иногда и не хватает времени для определения водосборной площади.

Если ток воды в трубе постоянен (вода идет в одном направлении) то на входе трубы образуется абразивный берег с трещинами оседания, береговым обрывом и хорошо развитой абразивной отмелью (пляжный откос), а с противоположный стороны (на выходе из трубы) образуется промоина. Очень часто промоина образуется вдоль трубы за 1–2 года.

Рис. 154–155. Размыв откоса на выходе трубы из насыпи

В некоторых рекомендациях