ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

1.1. Развитие транспорта и техники дорожного строительства

Проектирование автомобильных дорог – учебная дисциплина, рассматривающая принципы технико-экономического обоснования размеров всех элементов дороги на основе комплексного учета ее народнохозяйственного значения, природных условий и требований эффективности, экономичности и безопасности автомобильных перевозок, а также методы выбора направления дороги на местности и составления проекта ее строительства.

Техника строительства автомобильных дорог имеет многовековую историю. Конструкции дорог и методы их сооружения претерпевали значительные изменения на разных этапах развития человеческого общества, совершенствуясь по мере развития производительных сил и изменения производственных отношений, а также накопления опыта и знаний в близких отраслях техники. На первых этапах техника дорожного строительства во многом опиралась на опережавшую ее технику строительства зданий.

Дороги, как и другие пути сообщения, всегда являлись важным элементом в жизни общества. Отношение к ним менялось в зависимости от потребностей в перевозках, их направления, требований к их регулярности и бесперебойности. Нарушения соответствия между количеством груза, возможностями транспортных средств и транспортными качествами пути всегда вызывало прекращение или развертывание дорожного строительства. Требования к дорогам последовательно определяли:

– гонец со срочным донесением;

– купец с вьюком товаров на спине лошади;

– отряды воинов и вооруженных всадников;

– боевая двухколесная колесница;

– груженая четырехколесная телега;

– автомобиль – средство механизированного транспорта.

Зарождение дорог относится к раннему периоду существования человеческого общества, когда люди, объединявшиеся для охоты или рыбной ловли, избирали наиболее удобные и кратчайшие направления, прокладывая по ним пешеходные тропы. От переправы через водотоки по поваленным ветром деревьям постепенно перешли к сознательному устройству переходов из срубленных деревьев. Приручение животных и перевозка грузов вьюками или волоком на привязанных жердях предъявили первые требования к пути – обеспечение необходимых для прохода животных ширины тропы и высоты свободного пространства над ней. На заболоченных низинах начали укладывать настилы из хвороста и жердей, делать наброски камней на подходах к бродам – прототипы современных дорожных одежд.

Появление примерно за 4-5 тыс. лет до нашей эры колеса явилось крупнейшим достижением техники и намного ускорило развитие транспорта, предъявив одновременно новые требования к пути. Возможность перевозить на колесных повозках более тяжелые грузы, чем вьюками, заставила обращать большее внимание на выбор направления дороги, избегать крутых подъемов, обходить заболоченные места, сыпучие пески и другие участки с большим сопротивлением движению. Постепенно шло совершенствование конструкции колеса от грубого диска, сколоченного из брусьев, к колесу с ободом и спицами (рис. 1.1).

Дороги как средство регулярных сообщений и перевозки на дальние расстояния возникли в рабовладельческих государствах древнего мира – Ассирии, Вавилоне, Персии, Римской империи. Для ведения войн, подавления часто вспыхивавших восстаний и вывоза податей требовались дороги, связывающие центр страны и ее окраины. Таким образом, переход от пешеходных и вьючных троп к относительно благоустроенным сухопутным путям сообщения был связан с ростом перевозок и военно-административными потребностями.

Первые дороги с твердыми покрытиями из каменных плит возникли на городских улицах, по которым происходили торжественные религиозные шествия (рис. 1.2).

Высокий уровень техники дорожного строительства был достигнут в Римской империи, которая в период наибольшего своего расцвета занимала территорию современной Западной Европы, балканского полуострова и североафриканского побережья Средиземного моря. Сеть военных римских дорог, созданная за шесть столетий, достигала 90 тыс. км, из которых только 14 тыс. км были расположены в пределах современной Италии (рис. 1.3).

а) б)

в)

Рис. 1.1. Развитие конструкции колес: а – шумерийская боевая повозка на колесах, сколоченных из брусьев (X-XV в. до н.э.); б – боевая ассирийская колесница на колесах со спицами (VII в. до н.э.);
в – римская повозка с мозаичного настенного изображения в Остии (конец III века н.э.)

Рис. 1.2. Поперечный профиль дороги к храму в Вавилоне (VI в. до н.э.): 1 – суглинистый грунт; 2 – три слоя кирпича на асфальтовой мастике; 3 – известняковые плиты 105х105х35 см;
4 – тротуар из плит известняка 66х66х20 см; 5 – стены высотой 7 м, покрытые мозаичными картинами

Рис. 1.3. Сеть основных дорог Римской империи в конце III в. н.э.: 1 – границы Римской империи;
2 – магистральные дороги

Если учесть второстепенные грунтовые и гравийные дороги, то протяженность дорожной сети Римской империи можно оценить в 150 тыс. км. Основные римские дороги имели прочные каменные накрытия из гравия, булыжного и тесаного камня, на которые иногда расходовали больше каменных материалов, чем на современные автомобильные магистрали (рис. 1.4). Через многие реки были построены большие каменные арочные мосты. Фрагменты многих из них сохранились в Италии, Франции и Испании. Строительство таких крупных сооружений была возможна только при массовом использовании труда рабов.

Рис. 1.4. Одежды на участке Фламиниевой дороги (220 г. до н.э.): 1 – базальтовые плиты размером 80х40х50 см; 2 – слой гравия 10-15 см; 3 – щебень 15 см; 4 – сцементированный гравий 25 см; 5 – бордюрные камни высотой 45 см; 6 – булыжник; 7 – канава

Римские дороги прокладывали, как правило, по кратчайшему направлению, мало считаясь с естественными препятствиями, допуская на них крутые подъемы, поскольку грузы в основном перемещались вьюками. Из-за несовершенства римских повозок и упряжи (отсутствия поворачивающейся передней оси и хомута) римские дороги строили длинными и прямыми, в 2 раза увеличивая их ширину на крутых поворотах. Ради сохранения прямолинейности дороги иногда прокладывали в глубоких выемках, а вблизи от Неаполя был пробит туннель длиной около 1300 м. На магистральных римских дорогах была развернута служба перевозки государственных служащих, гонцов и важнейших грузов. Для этого через 10-15 км были построены станции, на которых имелись сменные лошади. Меняя лошадей, гонцы проезжали до 150 км в день.

Эксплуатация рабовладельческими государствами завоеванных провинций постепенно истощала их производительные силы. Римская империя, ослабленная восстаниями рабов, в конце V в. н.э. была покорена варварами, обитавшими у ее границ, германскими и славянскими племенами и на ее развалинах возникли десятки мелких государств, в пределах которых хозяйство имело натуральный характер. Магистральные пути сообщения Европы, пересекавшие теперь несколько государств, потеряли свое значение и, оставшись без ухода, разрушались. Аналогичное положение возникло позднее и в древней Руси после распада Киевского государства.

Натуральное хозяйство эпохи феодализма не нуждалось в дальних перевозках и не имело материальной базы для строительства дорог. Поэтому строительство дорог возобновилось только с развитием промышленности на последних этапах существования феодально-крепостнического общества, когда возникла потребность в расширении рынков сбыта и в путях для подвоза сырья.

Требования к транспорту существенно возросли в связи со значительными объемами перевозок угля и сырья, необходимых для развивающейся промышленности. В целях улучшения условий перевозок снова начали строить дороги с твердыми покрытиями. Поэтому конец XVIII и начало XIX вв. во всех странах характеризовались интенсивным дорожным строительством.

Почти тысячелетний период средневековья мало повлиял на совершенствование транспортных средств – лишь у всадников появились стремена, были изобретены хомуты и поворачивающиеся передки у повозок. В XVI–XVII вв. непревзойденными образцами техники дорожного строительства все еще считались римские дороги, участки которых, занесенные грунтом, часто обнаруживали при сельскохозяйственных и строительных работах. Однако методы строительства и конструкции дорог рабовладельческого общества оказались для этого периода непригодными. Стало уже невозможным затрачивать большое количество труда и материалов на строительство дороги. Возникла настоятельная потребность в уменьшении объемов работ и снижении стоимости строительства, в наиболее рациональном использовании каменных материалов для устройства дорожной одежды.

Важным этапом в развитии дорожного строительства явилась разработка конструкций дорожных одежд, названных по именам изобретателей.

Развитие транспорта во всех странах мира пошло по пути интенсивного строительства железных дорог, надолго оттеснивших дороги для конного транспорта на второстепенную роль подъездных путей к железнодорожным станциям и водным пристаням.

Темпы строительства дорог с твердыми одеждами, которые в то время называли «обыкновенными дорогами» или «шоссейными дорогами», были значительно ниже темпов железнодорожного строительства. В 1861–1900 гг. в России ежегодный прирост протяжения шоссейных дорог составлял от 50 до 300 км при ежегодной сдаче в эксплуатацию от 700 до 3000 км железных дорог.

Однако даже при малом объеме дорожного строительства его техника в XIX столетии непрерывно совершенствовалась. Было введено уплотнение рассыпанного по дороге щебня паровыми катками. Была изобретена камнедробилка. От первых щебеночных одежд Мак-Адама, строившихся из щебня одинаковой крупности, постепенно перешли к современным щебеночным покрытиям, последовательно расклиниваемым более мелким щебнем (клинец и высевки), рассыпаемым на поверхность при укатке. Выработанный к середине прошлого столетия тип щебеночных дорожных одежд вполне удовлетворял требованиям конного движения.

Трудоемкость дробления щебня, недостаточное количество катков и необходимость в тщательном уходе за щебеночными покрытиями в процессе эксплуатации способствовали широкому распространению мостовых из крупного камня и щебеночных покрытий на основаниях из крупных камней, поставленных на песок большей стороной – пакеляжа.

Несмотря на низкие транспортные качества мостовых – малую ровность, из-за которой движение повозок с колесами, имевшими железные шины, сопровождалось ударами и тряской, они имели широкое распространение из-за неприхотливости и длительного срока службы при практическом отсутствии содержания.

Развитие железнодорожного строительства не смогло полностью разрешить транспортную проблему. Существовал разрыв между высокой стоимостью перевозки грузов к железнодорожным станциям и пристаням и сравнительно низкими грузовыми тарифами на железнодорожном транспорте. В учебнике «Дорожное дело» проф. Г. Д. Дубелира приводился характерный пример, что в начале прошлого столетия подвоз 1 пуда хлеба из села до железной дороги в Клинском уезде стоил столько же, сколько последующая доставка его из Риги в Англию или из Одессы в Америку.

Поворотным моментом в технике безрельсового транспорта явилось появление автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.

Рассматривавшиеся вначале как предмет роскоши и спорта автомобили вскоре стали средством массовых грузовых и пассажирских перевозок с высокими скоростями. Появление автомобилей вновь повысило значение шоссейных дорог как самостоятельного вида путей сообщения. Это стало особенно ясным в первую мировую войну, когда на западном фронте автомобильный транспорт неоднократно использовался для быстрых перевозок войск.

Автомобилизация предъявила свои требования к дорогам. В первую очередь появление автомобилей отразилось на работе дорожных покрытий. Касательные усилия на ведущих колесах автомобилей нарушали относительно слабую заклинку между щебенками и вызывали быстрый износ щебеночных покрытий. Разрушению способствовало также использование почти до конца 20-х годов на грузовых автомобилях наряду с пневматическими сплошных массивных резиновых шин.

Завихрения воздуха поднимали облака пыли за быстро едущими автомобилями, делая поездки неприятными. Попытки борьбы с пылью на курортных дорогах Средиземноморья и Южного побережья Крыма путем поливки водой были малоэффективны. В поисках более надежных способов обеспыливания начали прибегать к поливке вначале нефтью, а затем промежуточным продуктом ее перегонки – гудроном. Выяснилось, что наряду с обеспыливанием, впитывающиеся в дорогу материалы, обладающие вяжущими свойствами, придают дороге связность и устойчивость против разрушающих воздействий шин. Постепенно был разработан ряд типов дорожных одежд из щебня, связанного органическими вяжущими материалами нефтяного происхождения, называемых теперь усовершенствованными покрытиями.

Период после первой мировой войны характеризовался быстрым развитием автомобильного транспорта, возрастанием скоростей движения и грузоподъемности автомобилей.

Пока автомобильное движение было еще относительно невелико, дорогами одновременно пользовался и конный транспорт. Интересы автомобилей учитывались лишь некоторым приспособлением элементов плана и профиля дорог к требованиям движения автомобилей, в первую очередь устранением резких переломов в продольном профиле и увеличением радиусов кривых в плане. Дороги этого периода называли автогужевыми. Транспортные качества дорог не обеспечивали автомобилям возможности реализовать их динамические качества. Совершенствование конструкций автомобилей диктовало необходимость улучшения дорог, которое, в свою очередь, способствовало дальнейшему совершенствованию автомобилей. Характерным примером в этом отношении является отмеченное в одной из работ акад. Е. А. Чудакова ухудшение проходимости легковых автомобилей американских фирм по мере развития сети дорог с усовершенствованными покрытиями в США.

Рост численности парка автомобилей и помехи, создаваемые для их движения конным транспортом, привели к тому, что в середине 20-х годов, наряду с продолжением строительства дорог для смешанного движения – автогужевых дорог было, начато строительство специализированных дорог, предназначенных только для автомобильных перевозок. Впервые они были построены в 1925 г. в Италии для связи Милана с курортными районами на берегах озер Комо и Маджиоре. Итальянское слово «автострада», означающее в переводе просто «дорога для автомобилей», в советских газетах и журнальных статьях до сих пор неправильно широко используют при описании современных магистральных автомобильных дорог для дальних перевозок с высокими скоростями.

Дальнейшее увеличение автомобильного парка и рост интенсивности движения автомобилей по дорогам сделали необходимым учет в полной мере особенностей движения автомобилей по дорогам. Этому способствовало и формирование теории автомобиля как самостоятельной науки. Ее выводы легли в основу разработки во всех странах «Технических условий на проектирование автомобильных дорог». В СССР первые технические условия, ориентированные на обеспечение безопасного движения с присвоенной для каждой категории дорог расчетной скоростью, были разработаны в 1938 г. под руководством проф. Г. Д. Дубелира. В их основе лежали требования устойчивости автомобиля против заноса и опрокидывания при проезде по криволинейным участкам дороги и обеспечения на дороге видимости, необходимой для своевременной остановки автомобиля перед препятствием на дороге.

В начале 30-х годов в странах с наиболее высокими темпами автомобилизации движение по дорогам настолько возросло, что возникла потребность в строительстве дорог, в полной мере удовлетворявших потребностям дальних автомобильных перевозок с высокими скоростями. Появился новый тип дорог – автомобильные магистрали, на которые не допускаются медленно движущиеся транспортные средства – конные повозки и тракторы, а также пешеходы и велосипедисты. Встречные потоки автомобилей разделены, пересечения в одном уровне исключаются, а въезд автомобилей на дорогу и выезд с нее осуществляются с минимальными помехами для движения. Особенно большое внимание было уделено строительству автомобильных магистралей в США и в Германии. Последняя, готовясь ко второй мировой войне, создавала сеть дорог, которая могла бы обеспечить возможность быстрой переброски войск с одного фронта на другой.

В СССР к строительству первой автомобильной магистрали, связывающей Москву с Минском, приступили в 1936 г.

Великая Отечественная война поставила перед дорожным и автомобильным хозяйствами задачу обеспечения гигантских по своим масштабам боевых операций. По грунтовым дорогам благодаря усиленному эксплуатационному содержанию и укреплению отдельных участков различными местными материалами, строительству деревянных колейных покрытий осуществлялись перевозки с интенсивностью, требовавшей по нормативам мирного времени усовершенствованных покрытий. После войны было продолжено начатое еще до завершения военных действий восстановление разрушенных и строительство новых дорог.

Следует отметить, что при разработке первых норм на проектирование автомобильных дорог еще не были в полной мере известны особенности режимов движения автомобилей в разных дорожных условиях. Чтобы автомобили могли развивать высокие скорости, устраивали длинные прямые участки, а кривые в плане на поворотах дороги делали малых радиусов, обосновывая их расчетом на высокие значения коэффициента сцепления шин с покрытиями. Более того, допускали крутые подъемы в расчете на учет фактического состояния дорожной сети автомобильной промышленностью при конструировании новых марок грузовых автомобилей, что в последствии не оправдалось.

Практика эксплуатации дорог, построенных по первым техническим условиям, показала, что предусматриваемый в них напряженный режим движения (минимальное время реакции водителей, аварийное использование тормозного усилия и т. п.) требует повышенного внимания водителей при проезде сложных участков. Выяснилось, что большинство водителей заметно снижало на них скорость, а невнимательные или склонные к повышенному риску часто попадали в аварийные ситуации. При дальнейшем росте интенсивности движения неудачные участки превратились в места возникновения заторов и сосредоточения дорожно-транспортных происшествий.

Потребовалось уточнить расчетные схемы для обоснования параметров элементов дороги и учесть во входящих в них коэффициентах и параметрах особенности режимов, фактически устанавливающихся на дорогах, поскольку они соответствуют особенностям работы большинства водителей. Поэтому первое десятилетие после окончания второй мировой войны характеризовалось во всех странах массовым изучением режимов движения автомобилей в различных дорожных условиях. Были установлены оптимальные значения воспринимаемых водителями продольных и поперечных ускорений, выдерживаемых расстояний от края дороги и от встречных автомобилей, траекторий движения на кривых и другие показатели. Полученные данные позволили уточнить значения норм на элементы дорог.

Дальнейшее, более глубокое изучение работы водителей выявило влияние на режимы движения не только сил и ускорений, действующих на автомобили в каждый конкретный момент, но и особенностей психологического восприятия водителями всей обстановки на придорожной полосе и обеспечение видимости дороги на больших расстояниях, существенно превышающих расчетную видимость. Было установлено, что при каждом изменении дорожных условий у водителей возникает нервно-эмоциональное напряжение, которое может приводить к ошибочным действиям при управлении автомобилем. Возникла идея обоснования не только значений отдельных элементов дороги, но и их взаимных сочетаний с учетом сохранения у водителей в процессе движения по дороге постоянной оптимальной нервно-эмоциональной напряженности, делающей поездку в автомобиле и управление им приятными и неутомительными.

В результате возник новый раздел теории проектирования дорог, решающий вопросы пространственной плавности и гармоничного сочетания автомобильных дорог с ландшафтом. К дорогам как к сооружениям массового пользования начали предъявлять архитектурные требования.

Рост автомобильных перевозок привел к повышению грузоподъемности автомобилей. Увеличились осевые нагрузки, возросла доля грузовых автомобилей в составе транспортного потока. Это неизбежный процесс, объясняемый неэффективностью перевозок больших объемов грузов на автомобилях малой грузоподъемности, которые требуют большого числа водителей. Однако увеличение давления на колесо требует соответственного увеличения прочности дорожных одежд как на вновь строящихся, так и на используемых дорогах.

Создание методов обоснования требований к элементам дорог нельзя считать завершенным. Теория автомобиля, являющаяся базой для проектирования дорог, все время развивается. Ее достижения неизбежно должны находить отражение в совершенствовании методов проектирования дорог. Однако одновременно должно быть усилено и внимание автомобильной промышленности к учету реальных дорожных условий эксплуатации автомобилей в их конструкции.

Автомобиль и дорога – равноправные составные части автомобильного транспорта и должны совершенствоваться в увязке друг с другом.

1.2. Роль автомобильных дорог в транспортной системе народного
хозяйства и задачи дорожного строительства

Сеть путей сообщения Беларуси состоит из железных и автомобильных дорог, воздушных и речных линий, а также трубопроводов для доставки нефтепродуктов и газа. Все эти виды транспорта образуют единую транспортную систему. Основная задача улучшения координации перевозок – оптимизация их совместной работы и взаимодействия с другими отраслями народного хозяйства.

Основным видом транспорта в бывшем СССР являлся железнодорожный, выполнявший большую часть грузовых и пассажирских перевозок на дальние расстояния. Водные перевозки наиболее дешевы, однако скорость движения по воде небольшая, к тому же в условиях Беларуси навигационный период невелик из-за продолжительности ледяного покрова и обмеления рек летом. Воздушный транспорт обладает наибольшей скоростью перевозок. Относительно малая грузоподъемность самолетов и необходимость затрат значительной мощности на их перемещение делают этот вид транспорта наиболее дорогостоящим.

Возможные направления железнодорожных, водных и воздушных перевозок определяются сетью железных дорог, наличием аэродромов, направлением рек и связывающих их каналов. Поэтому железнодорожный, водный и воздушный транспорт неизбежно должны работать в сочетании с автомобильным транспортом, обслуживающим подъездные пути к погрузочно-разгрузочным пунктам, железнодорожным станциям, портам и аэродромам. На начальном и конечном этапах перевозки подавляющее большинство грузов перевозится автомобильным транспортом, который принимает грузы непосредственно на месте их формирования и доставляет к месту назначения.

Для условий Беларуси в связи с относительно небольшими размерами республики все больше возрастает роль автомобильного транспорта, особенно в процессах транспортных связей внутри государства. Поэтому необходимо уделять большое внимание как проектированию новых, так и реконструкции и эксплуатации существующих автомобильных дорог.

Многие автомобильные дороги были построены во время существования СССР. Отдельные их участки уже не удовлетворяют требованиям современного интенсивного движения скоростных легковых и тяжелых грузовых (автопоездов) автомобилей. Необходима постепенная реконструкция этих дорог с максимальным использованием существующих земляного полотна и дорожных одежд, на строительство которых в свое время было затрачено много труда и средств.

Дорожные работы принадлежат к числу трудоемких процессов, связанных с выполнением значительных транспортных работ и с затратами большого количества строительных материалов. Так, для строительства 1 км автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием на щебеночном основании в равнинной местности требуется доставить до 4,5-5 тыс. м³ щебня, 2,5 тыс. м³ песка и разработать до 20-30 тыс. м³ грунта. Каменные материалы, необходимые для устройства дорожных одежд, часто приходится перевозить на большие расстояния. Выполнение дорожно-строительных работ осложняется растянутостью фронта строительства на десятки километров, что требует применения специфических форм и методов организации работ.

Развитие темпов дорожного строительства должно базироваться на его дальнейшей индустриализации, автоматизации и комплексной механизации всего строительного процесса, сокращении сферы использования неквалифицированного труда. Создание и освоение выпуска систем машин для комплексной механизации работ в дорожном строительстве, в частности производство новейшего оборудования и машин для скоростного строительства магистральных автомобильных дорог, позволят резко поднять темпы дорожного строительства.

Выполнение планов дорожного строительства неразрывно связано с повышением качества строительства и снижением его стоимости. Всемерное улучшение качества строящихся дорог не может решаться без повышения уровня проектных решений, которые должны сочетать полнейшее удовлетворение требований экономичности, безопасности и комфортабельности автомобильных перевозок со снижением стоимости строительства и рациональной его организацией.

В связи с повышением требований к капитальности дорог стоимость дорожного строительства сильно возросла. Это требует поисков технически рациональных и экономически эффективных проектных решений, основанных на детальном учете особенностей перевозок и местных природных условий, оправданных опытом строительства и эксплуатации дорог. Большое значение приобретает учет опыта службы построенных дорог и широкое использование в строительстве дорог и мостов типовых проектов, основанных на последних достижениях отечественной и зарубежной науки и техники.

При проектировании дорог необходимо устранять избыточные запасы прочности, рационально расходовать фондируемые и привозные материалы. Следует широко использовать местные строительные материалы, в том числе грунты, а также отходы и побочные продукты промышленности, располагая их в сооружениях в соответствии с действующими напряжениями от транспортных нагрузок и интенсивностью воздействия природных факторов, прибегая в случаях необходимости к укреплению этих материалов.

В природных условиях Беларуси при различии климатических, почвенно-грунтовых и гидрологических особенностей районов от проектировщиков требуется творческий подход к поставленным задачам и умение находить в каждом конкретном случае технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения, способность учитывать влияние на построенную дорогу природных факторов и особенностей будущего движения потока автомобилей.

Теория проектирования и строительства дорог находится в процессе непрерывного совершенствования. Являясь прикладной технической дисциплиной, она в своем развитии опирается на достижения технических и естественно-исторических наук – инженерной геологии, климатологии, грунтоведения и механики грунтов, гидравлики, гидрологии, химии и др., а также опыта практики. Более широкое использование этих достижений и особенно быстро развивающейся химической промышленности раскрывает перед дорожниками широкие перспективы расширения круга решаемых задач, применения различных материалов, в том числе местных грунтов и побочных продуктов промышленности, создания новых материалов с заданными свойствами.

Обширные задачи дорожного строительства не могут мириться с его сезонностью. До недавнего времени в зимние месяцы выполнялся ограниченный объем работ по заготовке каменных материалов, строительству зданий и частично мостов и труб. Работы по возведению земляного полотна и устройству дорожных одежд, стоимость которых достигает 70 % общей стоимости дороги, в основном выполняются только в теплые месяцы года. Поэтому сокращение сезонности и планомерное использование средств механизации и трудовых ресурсов в течение всего года являются большой проблемой, стоящей перед дорожниками.

Дорожники должны быть готовы к возможному в ближайшем будущем качественному изменению транспортных средств на автомобильных дорогах. Использование достижений электроники даст возможность автоматизировать управление движением транспортных средств, а, следовательно, выдвинет новые требования к автомобильным дорогам.

1.3. Состояние автомобильных дорог Беларуси

С целью совершенствования и развития автомобильных дорог Беларуси была разработана по поручению Совета Министров Республики Беларусь от 27.03.97 г. №04/106 Государственная программа «Дороги Беларуси» на период 1997-2005 годы. Основные ее концепции базируются на программных документах Правительства Республики Беларусь и действующем законодательстве, детализируя и развивая положения этих документов применительно к дорожному хозяйству с учетом его специфики.

Главными целями Государственной программы «Дороги Беларуси» являются создание условий для стабилизации социально-экономической ситуации, интенсивного развития экономики и более полного использования национальных производственных ресурсов в стране, повышения уровня жизни населения и активизации его трудовой деятельности благодаря удовлетворению спроса на поездки и автомобильные перевозки. Всему этому будет способствовать привлечение различных секторов экономики, отраслей производства и частных предпринимателей к реализации настоящей программы.

В Республике Беларусь по состоянию на начало 2000 года протяженность сети автомобильных дорог общего пользования составляла около 64 тыс.км. Из них около 23 тыс.км относится к дорогам республиканского и 41 тыс.км к дорогам местного значения. Из общей протяженности твердое покрытие имеют 57 тыс. км дорог, в том числе асфальтобетонное и цементобетонное покрытие – 37 тыс. км.

Автомобильными дорогами с твердым покрытием связаны все города и городские поселки, включая райцентры, центральные усадьбы колхозов и совхозов и часть других сельских населенных пунктов.

Вместе с тем протяженность дорог общего пользования с твердым покрытием и их транспортно-эксплуатационное состояние не удовлетворяют в достаточной степени потребности народного хозяйства в автомобильных перевозках:

1) общая протяженность дорог общего пользования с твердым покрытием на 1000 км² территории составляет 250 км, что в 3-5 раз ниже, чем в развитых европейских странах (например, в Германии – 1000 км);

2) протяженность внутрихозяйственных дорог колхозов и совхозов к сельским населенным пунктам составляет 34 тыс. км, в том числе не имеющих твердого покрытия – 25 тыс. км.

3) за последние 5 лет инвестиции в дорожную отрасль уменьшились в 2-3 раза, что привело к снижению транспортно-эксплуатационного состояния дорог.

По результатам диагностики дорог республиканского значения выявлено:

1) из их общей протяженности 13% – участки с неудовлетворительной ровностью покрытия;

2) с неудовлетворительными сцепными свойствами покрытия – 8 %;

3) с неудовлетворительной его прочностью – 16 %;

4) участки, на которых требуется устройство нового покрытия из-за износа, дефектов или недостаточной ширины – 36 %.

Таким образом, около 72 % дорог республиканского значения не соответствуют нормативным требованиям. Обеспеченность их удерживающим барьерным ограждением безопасности движения составляет 70%, пешеходными дорожками – 55%, разметкой – 36%.

На дорогах местного значения 64% участков от общей протяженности не соответствуют нормативным требованиям.

В такой ситуации важнейшим условием, помогающим продлить возможность нормальной эксплуатации дорог, является своевременное выполнение ремонтов, которые при наличии асфальтобетонного покрытия должны осуществляться через 10-15 лет, гравийного покрытия – через 6-9 лет. Однако это условие хронически не выполняется. В настоящее время эксплуатируется свыше 24 тыс. км дорог (почти каждый второй километр), на которых превышены сроки между капитальными ремонтами, и более 9 тыс. км с превышением сроков между средними ремонтами.

Таким образом, транспортно-эксплуатационное состояние автомобильных дорог общего пользования дает основание сделать вывод, что сеть дорог работает на исчерпание несущей способности.

По обобщающему показателю ровности состояние дорог с асфальтобетонным и цементобетонным покрытиями в 2000 году выглядит следующим образом:

– отличное – 14,9%;

– хорошее – 49,4%;

– удовлетворительное – 24,1%;

– плохое – 6,5%;

– на стадии разрушения – 5,1%.

На дорогах республики из-за низкого их технического состояния средняя скорость движения составляет около 33 км/ч, что приводит к увеличению стоимости перевозок на 25-30%, снижению производительности грузового автомобиля на 25-30%, пассажирского – 35-40%. Недостаточная ровность покрытия, которая на большей части дорог оценивается как удовлетворительная, удорожает перевозки на 30-50%.

Создавшаяся ситуация усугубляется постоянным ростом нагрузок на дорожные покрытия, что обусловлено быстрым ростом в стране числа транспортных средств. Практически каждые пять лет количество грузовых автомобилей возрастает в 1,5 раза, а легковых – в 1,8 раза. Так, если в 1991 г. общее количество автомобилей на 1 км дорог общего пользования составляло 12,6 единицы, в 1996 г. – 20 единиц, то в 2000 г. оно превысило 30 единиц. Увеличилась и доля тяжелых транспортных средств с нагрузкой на ось более 10 т.

Причиной всех этих негативных явлений является недостаток финансовых средств, которых на 1 км автодорог в Республике Беларусь направляется в 2-9 раз меньше, чем в зарубежных странах (рис 1.5).

Основой дорожной политики Республики Беларусь является обеспечение народного хозяйства и населения надежными транспортными связями, а также интеграция магистральных дорог в транспортную систему Европейских международных дорог и в единую автодорожную сеть международных автомагистралей в рамках СНГ.

Исходя из поставленных задач, основными направлениями государственной дорожной политики на рассматриваемый период будут:

– обеспечение государственных гарантий обслуживания пользователей автомобильных дорог;

– совершенствование системы государственного управления дорожным хозяйством;

– создание условий для эффективных форм деятельности дорожно-строительного комплекса;

– формирование рынка дорожных работ;

– развитие конкуренции за счет внедрения конкурсной системы предоставления подряда (тендеров);

– переход на современные методы планирования на основе анализа транспортно–эксплуатационного состояния дорожной сети;

– приоритетное финансирование работ по содержанию и ремонту дорог и мостов;

– развитие магистральных дорог, обеспечивающих международные транспортные перевозки;

– развитие сети автодорог в сельской местности за счет поэтапного строительства внутрихозяйственных дорог, обеспечивающих связи населенных пунктов, и приемка их в сеть дорог общего пользования;

– обеспечение стабильного финансирования дорожного хозяйства.

Рис. 1.5. Средняя сумма финансирования 1 км дороги (на 2000 год)

Через республику проходит два международных транспортных коридора (по Критскому соглашению Общеевропейской конференции по вопросам транспорта), общая протяженность которых составляет 1530 км:

1) № 2 ВОСТОК – ЗАПАД – международная автомагистраль М-1/Е30 Брест – Минск – граница РФ;

2) № 9 СЕВЕР – ЮГ с ответвлением 9Б – автомобильная дорога М-8/Е95 граница РФ (от Санкт-Петербурга) – Витебск – Гомель – граница Украины (коридор № 9) и дороги в направлении Вильнюс – Минск – Гомель (ответвление 9Б).

Решением Межгосударственного совета дорожников (1996г.) подготовлен проект Соглашения о международных автомобильных дорогах СНГ. В перечень международных автомобильных дорог СНГ включены дороги, проходящие по территории республики, по направлениям: Брест - Минск - граница Российской Федерации (РФ); граница РФ - Витебск - Гомель - граница Украины; Кобрин - Гомель - граница РФ; Брест - Мокраны - граница Украины; Граница Литвы - Минск - Гомель; Минск - Гродно - граница Польши; Граница Латвии - Полоцк - Витебск - Смоленск; Бобруйск - Мозырь - Житомир; граница Литвы - Лида - Ивацевичи; Минск - Полоцк - Опочка.

Общая протяженность этих дорог составляет более 3200 км (20,7 % от протяженности дорог республиканского значения). Реконструкция, ремонт и содержание их осуществляется в соответствии с «Общими требованиями, которым должны отвечать международные автомобильные дороги СНГ», разработанными Международным советом дорожников.

Проведение государственной дорожной политики осуществляется Комитетом по автомобильным дорогам при Министерстве транспорта и коммуникаций и областными исполнительными комитетами, что обеспечивает формирование сети дорог общего пользования и способствует сбалансированному учету интересов общества и экономики. Общий объем инвестиций в дорожную отрасль на 1997-2005 годы в ценах 1997 года определен в размере 102 млн. долларов США.

Объемы работ и финансовые ресурсы на содержание и ремонт дорог республиканского значения определены с учетом перевода участков с гравийным покрытием (623 км) в асфальтобетонное покрытие. По дорогам местного значения на участках с гравийным покрытием (14364 км) предусматривается проведение плановых ремонтов.

Внутрихозяйственные дороги, связывающие сельские населенные пункты, по мере их строительства включаются в сеть дорог общего пользования, в 1998 году – 8239 км, а остальные 24825 км – в течение всего периода до 2005 года. Строительство внутрихозяйственных дорог осуществляется по нормативам низких категорий с гравийным покрытием.

Одной из основных задач является создание органов государственного управления дорожным хозяйством, способных осуществлять управление автомобильными дорогами и их развитием в интересах пользователей и государства.

В 1997 году только 6,7 тыс. км дорог республиканского значения обслуживались организациями, подчиненными Комитету по автомобильным дорогам, а 8,8 тыс. км таких дорог (57% протяженности всех важнейших дорог страны) находятся в ведении областных проектно-ремонтно-строительных объединений (облдорстроев), которые обслуживают также 36,7 тыс.км дорог местного значения, относящихся к коммунальной собственности. Они и выполняют, силами подведомственных им предприятий, работы по содержанию, ремонту и реконструкции дорог.

Нужно отметить, что к настоящему времени не все поставленные программой «Дороги Беларуси» задачи реализованы. Но общее направление развития автомобильных дорог Беларуси, как показала практика, было выбрано правильно. Уменьшение финансирования дорожных организаций и передача на баланс облупродоров внутрихозяйственных дорог несколько замедлили процесс улучшения комплекса автомобильных дорог страны.

1.4. Основные нормативные документы на проектирование
автомобильных дорог

Основным нормативным документом на проектирование автомобильных дорог является СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги». Этот СНиП распространяется на проектирование новых и реконструкцию автомобильных дорог общего пользования и подъездных дорог промышленных предприятий и не распространяется на проектирование временных автомобильных дорог (сооружаемых на срок службы менее 5 лет), дорог лесозаготовительных предприятий, внутренних дорог промышленных предприятий (испытательных, внутриплощадочных, карьерных и т.д.), внутрихозяйственных дорог в колхозах и совхозах.

Требования СНиП 2.05.11-83 «Внутрихозяйственные автомобильные дороги в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях и организациях» распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих внутрихозяйственных дорог в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях и организациях независимо от их ведомственной принадлежности.

Городские улицы и дороги проектируют с учетом требований СНБ 3.03.02-97 «Улицы и дороги городов, поселков и сельских населенных пунктов».

Расчет дорожных одежд нежесткого типа производится согласно Пособию 3.03.01-96 «Проектирование дорожных одежд нежесткого типа» к СНиП 2.05.02-85, а проектирование земляного полотна автомобильных дорог согласно Пособию П2-01 к СНиП 2.05.02-85.

Основные искусственные сооружения на автомобильных дорогах, городских улицах и дорогах проектируют согласно СНиП 2.05.03-85 «Мосты и трубы».

Дорожные знаки должны устанавливаться в соответствии с СТБ 1300-2002 «Технические средства организации дорожного движения. Правила применения» и соответствовать СТБ 1140-99 «Знаки дорожные. Общие технические условия».

Кроме того, необходимо при проектировании руководствоваться и системой ВСН (ведомственные строительные нормы), если их требования не противоречат вышеуказанным СНиП.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

2.1. Элементы автомобильной дороги

Автомобильная дорога – комплекс инженерных сооружений, предназначенный для обеспечения безопасного и удобного движения транспортных средств с установленными скоростями, нормативными нагрузками и габаритами, которые определяются правилами дорожного движения, ГОСТ, СНиП и другими нормативными актами.

Современная автомобильная дорога рассчитана на преимущественный пропуск основного вида транспортных средств – автомобилей. Гусеничные машины, разрушающие дорожную одежду, и конные повозки, процент которых в современном составе движения в большинстве стран ничтожен, должны следовать по параллельным грунтовым дорогам или по специально устраиваемым тракторным путям. Поэтому основными видами подвижного состава автомобильных дорог являются различные типы автомобилей – автобусы, легковые и грузовые автомобили, автопоезда. В сельскохозяйственных районах на дорогах возможно движение тракторных поездов с несколькими прицепами. Допускается проезд мотоциклов и сельскохозяйственных машин на резиновых шинах.

Как и любое инженерное сооружение, дорога может обеспечивать пропуск только тех нагрузок и в том количестве, на которые она рассчитана при проектировании. Между тем прогресс в автомобилестроении приводит к непрерывному совершенствованию и изменению типов автомобилей, модели которых меняются на каждом заводе через несколько лет. Существует устойчивая тенденция к увеличению грузоподъемности автомобилей и к более широкому использованию автопоездов.

Каждая дорога служит десятки лет и поэтому невозможно заранее точно предугадать параметры автомобилей, которые будут по ней ездить в будущем. Экономически нецелесообразно в то же время строить дороги с избыточным запасом прочности, рассчитанным на многие годы вперед. Поэтому разрабатывают стандарты на габариты автомобилей и нагрузки от них, которые обязана соблюдать автомобильная промышленность и к которым приспосабливают нормы на элементы автомобильных дорог.

С учетом вышесказанного можно сформулировать основные требования к современным автомобильным дорогам:

Примечания: 1. Расчетная интенсивность в транспортных единицах принимается в случаях, когда легковые автомобили будут составлять менее 30 % общего транспортного потока. 2. Категория подъездных дорог к промышленным предприятиям назначается в соответствии с расчетной интенсивностью движения для дорог I-б – V категорий.

К I и II категориям отнесены автомобильные дороги республиканского и межгосударственного значения. При этом различают два вида дорог I категории: I-а – магистральные дороги общегосударственного значения, включая международные и I-б – прочие дороги с высокой интенсивностью движения. Дороги III категории – это дороги того же значения, что и предыдущие, но не отнесенные к этим категориям (с меньшей интенсивностью движения), и важнейшие местные дороги, IV категории – областные и местные дороги, V категории – дороги сугубо местного значения.

Чем выше интенсивность движения, тем более совершенными проектируют дороги. Это связано с тем, что если для пропуска движения большой интенсивности построить дорогу с относительно крутыми уклонами и малой шириной проезжей части, то, хотя она и будет стоить дешевле, автомобили на ней не смогут двигаться с высокими скоростями. На такой дороге в течение всего периода эксплуатации автомобильный транспорт будет нести очень большие расходы.

Конечно, подход к назначению категории дорог не исчерпывается вопросами стоимости строительства и эксплуатации. Учитывают и ряд других соображений, например, значение дороги для народного хозяйства и ее роль в транспортной сети. Ряд дорог строят с соблюдением относительно высоких технических требований, несмотря на интенсивность движения, соответствующую более низкой категории, например, подъезды к аэропортам, когда стремятся обеспечить наибольшее удобство и скорость сообщений.

Нецелесообразно исходить только из ожидаемой интенсивности движения также при проектировании дорог, строящихся во вновь осваиваемых районах. Такая дорога, несмотря на малую интенсивность движения в течение первых лет после строительства, в дальнейшем становится магистралью, вокруг которой происходит заселение района. Поэтому трассу дорог целесообразно назначать с учетом относительно далеких перспектив развития района, по техническим нормативам плана и продольного профиля, соответствующим большей интенсивности движения, чем перспективная на ближайший период.

Перспективный период при назначении категорий дорог, проектировании элементов плана, продольного и поперечного профиля принимается равным 20 годам. Подъездные автомобильные дороги к промышленным предприятиям следует проектировать на расчетный срок, соответствующий году достижения предприятием или его очередью полной проектной мощности, с учетом объема перевозок в период строительства предприятия.

Внутрихозяйственные дороги совхозов, колхозов и других сельскохозяйственных предприятий и организаций, согласно СНиП 2.05.11-83 делят на категории I-с, II-с и III-c в зависимости от объема выполняемых по ним грузовых перевозок. К категории I-с относят дороги, расчетный объем грузовых перевозок по которым в месяц «пик» составляет более 10 тыс. т нетто; к категории II-c – менее 10 тыс.т нетто и которые соединяют центральные усадьбы колхозов, совхозов с их бригадами и отделениями. К категории III-c относят полевые дороги, предназначенные для транспортного обслуживания отдельных сельскохозяйственных угодий. На гидромелиоративных системах (ГМС) дороги классифицируются согласно табл. 2.2.

Таблица 2.2. Классификация дорог на ГМС

По внутрихозяйственным дорогам перемещаются также сельскохозяйственные машины (как самоходные, так и прицепные), в том числе широкогабаритные.

Значительная проблема, которую необходимо учитывать при сооружении сети внутрихозяйственных дорог – перемещение по ним гусеничных тракторов, сильно разрушающих покрытие. В период строительства в колхозах и совхозах производственных сооружений на дорогах неизбежно наличие тяжелых автомобилей и тягачей с прицепами; в это время осевая нагрузка на дорогу может превышать эксплуатационную и должна учитываться при планировании строительства. В эксплуатационный период на внутрихозяйственных дорогах в последние годы все чаще встречаются грузовые автомобили КамАЗ, тяжелые колесные тракторы К-700 и К-701 с грузовыми прицепами полной массой 15-20 т, поэтому нагрузка на дорожные одежды постоянно возрастает.

Отсюда не менее существенны и значимы такие транспортно-эксплуатационные показатели автомобильной дороги, как расчетная скорость и нагрузка.

Расчетной скоростью считается наибольшая возможная (по условиям устойчивости и безопасности) скорость движения одиночных автомобилей при нормальных условиях погоды и сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части, которой на наиболее неблагоприятных участках трассы соответствуют предельно допустимые значения элементов дороги.

Все элементы дороги каждой категории рассчитывают на обеспечение безопасного движения одиночных легковых автомобилей с расчетной скоростью, соответствующей данной категории дороги, при хорошей видимости в сухую погоду или при увлажненной чистой поверхности покрытия.

Расчетные скорости движениядля проектирования элементов плана, продольного и поперечного профилей, а также других элементов, зависящих от скорости движения, следует принимать по табл. 2.3.