13.7. Особенности содержания дорог в горной местности

В настоящее время автомобильный транспорт во многих горных странах занимает ведущее место как в грузовых, так и в пассажирских перевозках. Горный рельеф таких стран диктует целесообразность развития автомобильных дорог в транспортной системе. Дорожные службы в горных условиях выполняют целый комплекс специфических работ, связанных с защитой и расчисткой дорог от оползней, обвалов, осыпей и снежных лавин.

Для борьбы с оползнями изменяют рельеф склона: возводят удерживающие сооружения, проводят укрепление грунтов, регулируют поверхностные и подземные стоки. В оползневой зоне необходим специальный режим выполнения работ по эксплуатации дорог для исключения причин, способствующих нарушению устойчивости склонов.

Для повышения устойчивости склонов и противодействия смещению оползневых масс устраивают террасы; удаляют или заменяют неустойчивые грунты; возводят подпорные стены (железобетонные, сборные или монолитные, каменные, грунтовые армированные); устраивают контрбанкеты и контрфорсы; анкерные конструкции; забивные и бурозабивные сваи.

Укрепление грунтов производят с использованием методов цементации, силикатизации, обжига и т.д. Покрывают поверхности оползневых склонов и откосов торкретбетоном и набрызгбетоном.

Для защиты склонов и откосов от воздействия поверхностных вод производят их планировку; устраивают водоотводные и нагорные канавы, водосбросные лотки; осуществляют засев трав и высаживание кустарников.

Регулирование подземного стока применяют для перехвата или понижения уровня подземных вод. С этой целью выполняют горизонтальный дренаж (сплошные прорези, траншейный дренаж с трубами, дренажные галереи, штольни, пластовые дренажи); вертикальный дренаж (буровые скважины и шахты, дренажные колодцы); комбинированные водопонижающие системы, представляющие собой сочетание вертикальных и горизонтальных дренажных устройств. Соблюдение правильной эксплуатации сооружений способствует предотвращению оползневых явлений.

Для защиты автомобильных дорог от скальных обвалов проводят профилактические мероприятия, устраивают защитные сооружения и выполняют закрепление откосов и крупных глыб. К профилактическим мероприятиям относят очистку склонов и откосов от неустойчивых глыб и обломков скального грунта; заблаговременное обрушение неустойчивых скальных массивов; уменьшение крутизны откосов и склонов путем террасирования или уменьшения утла наклона откосов с проведением буровзрывных работ (Евгеньев И.Е., Каримов Б.Б. Автомобильные дороги в окружающей среде. - М.: ООО «Трансдорнаука», 1997. - 285с).

К защитным сооружениям относят противообвальные галереи; улавливающие сооружения и траншеи, валы, оградительные стены и сетки.

Поддерживающие сооружения строят для удержания слоев горных пород, слагающих откос. Эти сооружения возводят из монолитного или сборного железобетона, из бутобетона, а также из каменной кладки на цементном растворе.

Анкерное закрепление применяют на неустойчивых участках откосов или для обеспечения устойчивости крупных глыб на скальном основании. Анкерные крепления делают двух типов: анкерные крепи и анкеры глубокого заложения длиной от 6 до 30 м.

Анкерные крепи представляют собой одиночные анкеры длиной от 1 до 5 м или анкеры в сочетании с металлической сеткой между ними. Анкеры закрепляют в скальном массиве концевыми замками или инъекцией вяжущего.

Свайные конструкции обеспечивают устойчивость слаботрещиноватых массивов при уклоне поверхности смещения не круче 50°.

Защиту от выветривания поверхности склонов и откосов, общая устойчивость которых обеспечена, выполняют путём обработки поверхности защитными материалами, посадки деревьев и кустарников или посева трав. В некоторых случаях устраивают одевающие стены из каменной кладки на цементном растворе или применяют торкретбетон и набрызгбетон.

В горной местности эксплуатационные службы производят мероприятия по защите дорог от осыпей. Улучшают водоотвод для повышения устойчивости осыпи путём перехвата поверхностных и подземных вод. С верховой стороны прокладывают нагорные и водоотводные канавы, устраивают дренажи. Склоны, питающие осыпь обломочным материалом, закрепляют древесно-кустарниковой и травянистой растительностью.

Для воспрепятствования движению осыпи и защиты от нее дороги осуществляют террасирование склонов, устраивают заградительные стены, улавливающие траншеи и валы, подпорные стены, дощатые щиты и металлические сетки.

Характерными особенностями селевых потоков являются внезапность возникновения, кратковременность прохождения и большая скорость (до 7-8 м/с). Сели могут быть водокаменными, грязекаменными или грязевыми. Для защиты дорог от селей проводят предупредительные, профилактические и защитные меры.

Предупреждение о селевой опасности включает организацию службы предупреждения, которая оснащается приборами, оповещающими о возникновении и прохождении селей. Эта служба осуществляет также контроль за хозяйственной деятельностью, производимой на селеопасной территории.

При проведении профилактических работ предотвращают образование селей или ослабляют их воздействие. С этой целью на селеопасных склонах сохраняют и развивают древесную, кустарниковую и травянистую растительность; улучшают водоотвод с расчисткой водоотводных и селеотводящих канав и лотков; ремонтируют гидротехнические устройства; заблаговременно выпускают воды из ледниковых и моренных озёр.

К защитным мерам относят стабилизацию селевых русел, пропуск селевых потоков над дорогой, защиту русел от размыва, отвод селевого потока от дороги, задерживание селей [4].

Лавины - частое явление в горах. Лавиной (снежным обвалом) называют быстрый сход с горного склона покрова, утратившего связь с подстилающей поверхностью. Вероятность схода лавин существенно зависит от размеров лавиносборов и мощности снежного покрова, накопленного на них.

Наиболее вероятны лавины объёмом 300 м³, сходящие с небольших логов площадью 2 га, и лавины объёмом более 10⁴м³при площади лавиносборов свыше 40 га (Немчинов М.В. Лавины и защита дорог от лавин: Учебное пособие / МАДИ. - М.: 1989. - 62с).

Для условий Тянь-Шаня установлена зависимость между временем t(в часах) от начала снегопада до момента схода лавин и интенсивностью снегопадаi(см/ч):

нижний предел t_min= (4,7 - 0,4i)/(i- 0,05);

верхний предел t_mах= (15 - 5,0i)/(i- 0,22).

Интервал t=t_mах-t_minсоответствует области повышенной лавинной опасности. Защиту дорог от лавин осуществляют с помощью инженерных или профилактических мер.

К профилактическим относят мероприятия по ликвидации схода лавин путем заблаговременного искусственного их обрушения. С этой целью производят обстрел лавиносборов из артиллерийских орудий или минометов; взрывание зарядов взрывчатых веществ в зоне снегонакопления; подпиливание снежных карнизов. После проведения этих мероприятий производят расчистку завалов, что требует большого количества времени и значительных затрат труда. На период расчистки завалов проезд по дороге часто прерывается. Поэтому профилактические меры зашиты рассматривают как временные до постройки защитных инженерных сооружений.

В табл. 13.8 представлены инженерные меры зашиты дорог от лавин. Снегоудерживающие устройства в виде щитов и заборов различной конструкции применяют для предотвращения соскальзывания снега и схода лавин со склонов. Стационарные снегоудерживающие устройства могут быть деревянными (рис. 13.15). Снегоудерживающие устройства на склонах размещают непрерывными рядами или с разрывами (рис. 13.16).

Таблица 13.8

Инженерные меры защиты дорог от лавин

Принцип действия	Тип устройства
Лавинопредупреждающие
Предотвращение соскальзывания снега со склона	Снегоудерживающие устройства. Террасирование и облесение склонов
Предотвращение образования снежных карнизов	Снеговыдувающие заборы
Уменьшение накопления снега в лавиносборах или перераспределение в зонах снегонакопления	Снегозадерживающие щиты и заборы, установленные на подходе к лавиносборам. Кольктафели
Лавинозащитные
Пропуск лавин над защищаемым объектом	Противолавинные
Уменьшение скорости лавин	галереи Тормозящие сооружения
Отклонение в сторону от защищаемого объекта	Лавинорезы и направляющие дамбы
Остановка лавин на подходе к объекту	Отбойные дамбы

Рис. 13.15. Конструкция деревянного снегоудерживающего сооружения

Рис. 13.16. Размещение снегоудерживающих сооружений на склоне: а - непрерывными рядами; б - с разрывами

Для надёжной работы снегоудерживающих устройств важно правильно назначить их высоту, которую рассчитывают по формуле

Н_к=Н_р+Н₁, м, где                                                                                                           (13.5)

Н_р- расчётная высота снежного покрова, м;

Н₁- запас высоты на случай образования небольших осовов на поверхности снежного покрова около устройства, м.

За расчётную принимают среднюю наибольшую многолетнюю высоту снежного покрова по данным гидрометеорологической службы с вероятностью превышения 2 % для дорог I-III категорий, 5 % - для остальных.Н₁при ориентировочных расчётах принимают равной 0,3-0,5 м.

Снегоудерживающие устройства в вертикальной плоскости должны быть перпендикулярны к поверхности склона. Допускается отклонение от перпендикулярного положения в сторону на угол не более 15°.

Посадку леса в целях защиты от лавин производят на горных склонах, имеющих достаточный почвенный покров, в пределах естественной границы распространения лесов в данной местности. Лесопосадки должны покрывать весь лавиноопасный склон, начиная от вершины и заканчивая в 20-30 м от подошвы. Посадку растений на склоне производят в шахматном порядке с размещением через 1 м в ряду при расстоянии между деревьями 2 м.

Для предотвращения соскальзывания снежного покрова со склонов, имеющих крутизну не более 25°, прокладывают террасы. На более крутых склонах террасы служат вспомогательным средством.

На участках дорог, где сход лавин вызывается падением снежных карнизов, эффективным мероприятием, предотвращающим образование карнизов, является постройка заборов снеговыдувающего действия. Заборы устраивают на гребне склона так, чтобы нижний край ветронаправляющей панели возвышался над гребнем на 0,5 м. В пределах данного лавиносборного бассейна забор должен идти непрерывным рядом длиной не меньше, чем протяжённость гребня.

Для распределения и закрепления снега, который выносится на лавиноопасный склон снеговыдувающим забором, устанавливают кольктафели. Они представляют собой отдельно стоящие снегорегулирующие устройства, имеющие форму трапеции (рис. 13.17).

Рис. 13.17. Кольктафель

При обтекании кольктафелей в снежном покрове образуются круглые воронки радиусом от 6 до 10 м (в зависимости от ширины и высоты самих кольктафелей). Снег внутри воронки уплотнён, сама воронка способствует закреплению снега на склоне. Кольктафели устанавливают ниже снеговыдувающих заборов на расстоянии 2Н_кот них (Н_к- высота кольктафеля, м) в один или два ряда с расстоянием 8-10 м между рядами. Расстояние в ряду между кольктафелями должно быть от 1,8 до 2 их высот.

Для устройства кольктафелей применяют дерево или железобетон. Изготавливают также смешанные конструкции из железобетонных стоек и деревянных ветрорегулирующих панелей.

Для уменьшения накопления в лавиносборах снега, подносимого метелями, на подступах к ним устанавливают снегозадерживающие заборы (или щиты). Они имеют такую же конструкцию, как и заборы для защиты автомобильных дорог от заносов.

Наиболее надёжными, но дорогими сооружениями для защиты дорог от лавин являются галереи. Их строят по индивидуальным проектам с учётом местных особенностей.

Для изменения движения лавин или их остановки применяют противолавинные защитные дамбы и лавинорезы. Противолавинные защитные дамбы по своему назначению делятся на направляющие или отбойные. Направляющие, дамбы отклоняют лавины в сторону и направляют по новому пути, отводя от защищаемого объекта. Отбойные дамбы преграждают лавинам путь и вызывают их остановку, не допуская к объекту.

Дамбы, как правило, представляют собой земляную насыпь (возможно также устройство каменных дамб) трапецеидального сечения или в отдельных случаях имеющую вертикальную железобетонную или бетонную отбойную грань, за которой (со стороны, противоположной лавиноопасному склону) располагается грунтовая отсыпка. Конструкция и размеры дамб определяются проектом.

При очень высоких скоростях лавин необходимо устройство и очень высоких дамб. Поэтому противолавинные дамбы рекомендуется строить там, где скорость лавин не превышает 25 м/с, или принимать меры, снижающие скорость. Эти меры заключаются в устройстве на пути лавины различных тормозящих сооружений.

Лавинорезы защищают от прямого удара лавины наиболее ответственные участки дорог. Лавинорез - большой клин, сооружаемый непосредственно перед защищаемым объектом и рассекающий лавину на две части, отбрасываемые в обе стороны. Угол между клиньями лавинореза, образующими в месте их соединения режущее ребро, составляет от 30 до 40°. Недостаток сооружений такого типа - локальность их действия, поскольку не всегда путь схода лавины строго определён.