1.6.2. Потребление природных материалов

На размеры площадей, временно занимаемых резервами грунта, существенно влияют объемы грунта, необходимого для возведения земляного полотна. В табл. 4.6 приведены оценки объема земляного полотна, изъятие которого в значительной степени осуществляется вдоль дорог (данные И. Е. Евгеньева).

Таблица 4.6. - Объемы грунта, необходимого для возведения земляного полотна, тыс. м³/км дороги

Рельеф	Категория дороги
	I	II	III	IV	V
Равнинный	120	50	30	18	10
Пересеченный	190	80	50	25	15
Горный	-	160	100	50	-
Заболоченная местность	150"	80	50	25	15

При возведении земляного полотна на равнинной местности из выемок получают до 40 % объемов насыпей, в пересеченных - 60 %, в горных условиях - 100 %. Из боковых резервов грунта строят 20 % всех дорог.

Объемы потребления природных строительно-дорожных материалов (каменных материалов, песка, щебня, цемента) в течение жизненного цикла дороги следующие: для дорог II категории на равнинной местности 25...50 тыс. м³/км, в горной местности 30...70 тыс. м³/км, для дорог V категории соответственно 5... 15 и 30...50 тыс. м³/км.

Строительство, реконструкция и эксплуатация дорог и инженерных сооружений на них связаны с потреблением значительных объемов других материалов: битума, краски, термопласта, металла (арматуры), минерального порошка, противогололедных реагентов.

Объем потребления материала i-го вида Q_i, т/год, зависит от конструкции дорожной одежды, степени обустройства дороги, свойств материала и может быть рассчитан по формуле

Q_i = K_iL (4.1)

где К_i - норматив потребления материала i-го вида, т/км; L - протяженность дороги общего пользования, км.

Для упрощения сравнения показателей для дорог разных категорий введено понятие приведенной длины - сумма длин всех полос движения. Например, для шестиполосной дороги длиной l приведенная длина составляет 6l.

По данным Росавтодора, удельный расход материала на 1 км приведенной длины (две полосы движения по 3,5 м каждая) дороги составляет: битума - 650 кг/км, металла - 820, термопласта - 0,0074, краски - 0,0062, металлической арматуры - 0,82, противогололедных реагентов - 2,05 кг/км.

Качество строительных материалов проверяется при входном контроле и должно соответствовать действующим нормам и правилам [12].

1.6.3. Изменение регенеративных свойств окружающей среды

Оценка изменения регенеративных свойств окружающей среды

Изменение регенеративных свойств окружающей среды (биоты) можно оценить следующими показателями:

• степенью концентрации стока поверхностных вод (уровнем, режимом движения поверхностных и грунтовых вод) при устройстве водопропускных и водоотводных сооружений;

• изменением микроклимата в зоне дороги (скоростью и направлением движения воздуха, влажностью);

• площадью деградирующей территории (в результате оползней, осыпей, обвалов, карстовых явлений, водной и ветровой эрозии);

• изменением урожайности сельскохозяйственных растений вследствие изменения структуры почв и нарушения систем мелиорации; отклонения размеров полей от технологически оптимальных; водной эрозии в результате подрезки склонов; устройства высоких насыпей и глубоких выемок; вертикальной планировки территории; вырубки деревьев; удаления почвенно-растительного слоя; нарушения режима стока поверхностных вод при устройстве водопропускных и водоотводных сооружений; изменения свойств почвы.

Линейные транспортные сооружения (автомобильные дороги), непосредственно вторгаясь в геологическую среду на значительном протяжении, оказывают воздействие на естественные экзогенные геологические процессы.

При проектировании земляного полотна для условий 2-го и 3-го типов местности по характеру увлажнения, а также на слабых грунтах следует учитывать изменение напряженного состояния грунтовой толщи в естественном основании, которое приводит к дополнительному уплотнению и снижению водопроницаемости грунта. Последствиями таких воздействий может быть изменение движения грунтовых вод в приповерхностных слоях, что характерно при прохождении трассы автомобильной дороги по пойменным террасам.

Изменение гидрологического режима местности.

Повышение уровня грунтовых вод и переувлажнение прилегающей к дороге территории с верховой стороны насыпи приводит к ее заболачиванию, а с низовой - к осушению. Вторичные последствия изменения уровня грунтовых вод проявляются в изменении биоценоза.

При неблагоприятном сочетании грунтовых условий названные воздействия могут вызвать поперечные деформации земляного полотна. Влияние насыпи на изменение уровня грунтовых вод можно оценить по схеме, представленной на рис. 4.3.

рис. 4.3.

При пересечении дорогой естественного стока особое внимание следует уделять планировке (разравниванию) прилегающей к дороге территории с верховой стороны насыпи. При планировке должен быть обеспечен минимальный допустимый уклон для стока вод, а также для их отвода и выпуска с низовой стороны насыпи по системе водоотводных, водопропускных сооружений, исключающих застаивание поверхностных вод. Если указанные условия обеспечить невозможно, насыпь или ее нижнюю часть следует устраивать из дренирующего грунта.

Большое влияние на гидрологический режим местности оказывают выемки. Влияние выемки на уровень грунтовых вод можно оценить по схеме, приведенной на рис. 4.4.

рис. 4.4

При пересечении водоносного горизонта дорогой, проходящей в выемке, выемка оказывает мощное осушающее воздействие на грунты вблизи откоса. При этом может прекратиться полностью или частично поступление грунтовой воды в водоносный слой, расположенный с низовой (по направлению движения грунтовой воды) стороны выемки. В зависимости от грунта зона действия выемки распространяется на сотни метров в каждую сторону. На прилегающей территории резко меняются условия произрастания растений, создаются благоприятные условия для эрозии почвы.

Расстояние, м, на котором происходит значимое для придорожной растительности изменение уровня грунтовых вод, определяют по формуле

l = L- m(Н+t), (4.2)

где L - расстояние влияния выемки на изменение уровня грунтовых вод, м; m - заложение откоса выемки, м; Н - глубина выемки, м; t - расстояние от проектной отметки по бровке дороги до уровня воды в кювете, м.

расстояние от поверхности земли до уровня грунтовых од в зоне влияния выемки можно определить по формуле

где кювета или дрены с одной стороны; к0 — глубина воды в кювете или дрене, м; х — расстояние от нижней бровки откоса выемки до места определения уровня грунтовых вод, м; кф — коэффици­ент фильтрации грунта.

Значения коэффициента фильтрации грунта k_ф для разных типов грунтов следующие:

Глина тяжелая………………………………………...	0,02...0,01
Грунты глинистые……………..……………………..	0,02...0,01
Суглинок………………………………………………	0,10...0,01
Супесь, лесс…………………………………………..	1,0...0,1
Песок мелкий и средний……………………………..	10...1
Песок крупный………………………………………..	100... 10
Галька, гравий………………………………………...	1000... 100

Характер и степень влияния изменения уровня грунтовых вод на окружающую среду оценивается с учетом типов растительности, почв, других факторов. Для предотвращения негативного воздействия выемки трассу дороги следует располагать так, чтобы число выемок и их глубина были минимальными. Предпочтение отдают прокладыванию трассы по водоразделу.

Изменение геологического режима местности

При строительстве автомобильной дороги возникают оползни - наиболее опасное проявление процесса естественного сглаживания резких форм рельефа. Оползни происходят на дорогах в «мокрых» дорожных выемках, при устройстве насыпей на неустойчивых склонах, при подрезке аллювиального чехла на склонах из коренных пород и т. д.

Расположение земляного полотна, конструкционные и технологические решения при реализации проекта дороги зависят от прогноза устойчивости склонов и откосов. Оценку устойчивости выполняют расчетным путем по прочности и несущей способности или по деформациям. Для предотвращения возникновения или активизации оползневых процессов при проектировании земляного полотна в оползнеопасных районах следует руководствоваться следующим:

• не располагать высокие насыпи в верхней и средней частях оползнеопасного склона, поскольку это связано с его значительной перегрузкой и снижением устойчивости. При невозможности переноса трассы дороги на другое место для дорог I и II категорий следует предусматривать устройство эстакад или виадуков, обеспечивая устойчивость их опор;

• отдавать предпочтение устройству насыпи в подошве оползнеопасного массива, что положительно влияет на его устойчивость и стабилизацию;

• не допускать устройства выемок в нижней и средней частях оползнеопасного склона. При необходимости устройства выемок в верхней части оползнеопасного склона следует уделять повышенное внимание обеспечению устойчивости откосов и низовой части склона.

Различают конструкционные, технологические и эксплуатационные методы инженерной защиты против оползней.

Конструкционные методы подразумевают назначение рациональной конфигурации склонов или откосов высоких насыпей и глубоких выемок; выбор конструкций, обеспечивающих общую (удерживающих, водоотводящих, снижающих напорные градиенты) и местную устойчивость (укрепление поверхности откосов, устройство защитных и изолирующих слоев, несущих конструкций, систем водоотводных канав и лотков).

Технологические методы связаны с выбором средств механизации и рациональной технологии подготовительных, основных укрепительных и отделочных работ; устройством временного на период строительства водоотвода; уплотнением откосных частей насыпи; устройством защитных, изолирующих и несущих конструкций.

Эксплуатационные методы сводятся к своевременному обслуживанию и ремонту противооползневых конструкций.

Образование карстовых полостей - опасное геологическое явление. Строительство дорог на закарстованных территориях может нарушить естественное природное равновесие и активизировать карстовые процессы. Причиной этого может быть вырубка леса, снятие плодородного слоя почвы, устройство выемок, разработка карьеров и резервов, нарушение естественной системы поверхностного и подземного стока, изменение условий газообмена и др. К активизации карстовых процессов приводит концентрация поверхностного стока вдоль земляного полотна и водопропускных сооружений, что вызывает повышение скорости фильтрации воды.

При проектировании дорог на закарстованных территориях необходимо оценить как устойчивость самой дорожной конструкции, так и стабильность карстовых полостей.

Применяемые методы оценки устойчивости дорожных конструкций на разных этапах проектирования зависят от полноты исходной информации. На основании оценки устойчивости дорожной конструкции устанавливают требования к устройству земляного полотна и определяют противокарстовые мероприятия. Так, для исключения возможности активизации карстовых процессов при прокладывании дороги следует избегать устройства выемок, боковых притрассовых резервов грунта. При проектировании насыпей их высота, как правило, не должна превышать 6 м в связи с повышением вероятности нарушения геодинамических процессов под воздействием нагрузки от дорожной конструкции. При проектировании земляного полотна следует засыпать карстовые воронки в пределах зоны влияния дороги (при этом плотность насыпного грунта должна быть такой же, как естественного). Карстовые полости, обнаруженные в зоне влияния дороги и находящиеся в неустойчивом состоянии, должны быть до начала производства земляных работ ликвидированы путем обрушения кровли полости или тампонирования цементирующим раствором.

Следует избегать концентрации поверхностного стока, активизирующего карстовые процессы, для чего необходимо предусмотреть:

• вертикальную планировку прилегающей территории в пределах полосы отвода, исключающую застаивание поверхностных вод;

• укрепление системы поверхностного водоотвода (лотки, быстротоки, кюветы и др.) с целью предотвращения инфильтрации поверхностных стоков;

• гидроизоляцию и укрепление водосборных площадок у входного и выходного отверстий водопропускных сооружений;

• подбор отверстия водопропускных сооружений из расчета безнапорного режима их работы.