В данной статье рассматриваются основные причины возникновения деформаций, последствия, к которым данный фактор приводит, а также методы предотвращения допущения ошибок на этапе проектирования, что в свою очередь приведет к увеличению межремонтных сроков и, как следствие, повышению уровня экономического развития регионов в зонах распространения вечномерзлых грунтов.
Ключевые слова : арктические зоны Российской Федерации, многолетнемерзлые грунты, конструкция земляного полотна, конструктивно-технологические решения, грунтово-геологические, мерзлотные и гидрологические условия.
Крайний Север — территория, покрывающая 25 % наземной части планеты и приблизительно 65 % территории РФ. Арктические районы обладают колоссальным количеством топливно-энергетических ресурсов, такими как нефть, газ, а также огромным запасом полезных ископаемых: золота, меди, олова, алмазов, — поэтому освоение этих районов имеет стратегически значимую роль в развитии экономики РФ [1, с. 69].
Развитие промышленности и инфраструктуры в Арктике во многом определяется повышением транспортного потенциала региона, что является весьма непростой инженерной задачей, ведь Северные районы обладают крайне суровым климатом: вечная мерзлота, низкие температуры в течение всего года, длительная полярная ночь и длительный полярный день, сильные ветры и метели.
В настоящее время более 55 % дорожной сети арктических зон Российской Федерации (далее — АЗРФ) (за исключением федеральных и региональных дорог) не отвечает по своему техническому состоянию нормативным требованиям и регламентам, и с каждым годом этот процент только растет [2, с. 146]. Основным фактором, обеспечивающим надежность конструкции автомобильной дороги в зонах вечной мерзлоты, является правильный выбор конструкции земляного полотна и строгое соблюдение технологии его возведения. Вышеуказанные критерии реализуются на стадии проектирования дороги, исходя из чего, особое внимание следует обратить именно на этот этап.
Один из основных пунктов — это несовершенство нормативно-технических документов. Наиболее частыми последствиями отсутствия эффективных решений в действующих нормативно-технических документах и в проектах дороги являются: образование продольных трещин и просадок на проезжей части, обочинах и откосах; переувлажнение земляного полотна и основания; оттаивание многолетнемерзлых грунтов (далее — ММГ), основания и их деформирование; скопление значительного количества снега, уменьшение глубины промерзания земляного полотна и основания, их переувлажнение водой от растаявшего снега и т. д. Стоит добавить, что причины низких межремонтных сроков обусловлены также и качеством строительства автомобильных дорог.
Зачастую не исключается вина строительных и эксплуатационных организации, допускающих халатность в ходе своей деятельности, но проблема кроется глубже: она заключается в необеспеченности нормативных межремонтных сроков и, как следствие этого, в постоянном увеличении числа участков дорог, нуждающихся в ремонте и реконструкции, в том числе и свежеуложенных дорог.
Анализируя рассмотренные проблемы, можно сделать вывод, что дороги изначально проектируются с допущением ошибок в силу того, что на данный момент нет достаточно проработанной методики проектирования дорог на многолетнемерзлых грунтах. Для исключения ошибок при проектировании таких дорог предлагаются следующие конструктивно-технологические решения:
1. Типовые конструкции земляного полотна автодорог, при разработке которых должны быть учтены снегонезаносимость автодорог, а также грунтово-геологические, мерзлотные и гидрологические условия :
— многостадийное устройство дорожных одежд;
— применение для обеспечения надежности работы дорожной одежды (в сложных природно-климатических условиях) современных эффективных материалов и комплексных вяжущих в сочетании с геотехническими материалами;
— применение высокоэффективных современных гидроизолирующих и теплоизолирующих материалов.
2. Типовые конструкции и технологии устройства дорожных обочин (на автомобильных дорогах общего пользования АЗРФ), предусматривающие:
— применение эффективных технологий, обеспечивающих требуемое уплотнение земляного полотна в зоне обочин;
— применение проектных решений, предотвращающих фильтрацию атмосферных осадков через обочины и земляное полотно в основание автомобильной дороги;
— недопущение возникновения температурных трещин между дорожной одеждой и укрепленной обочиной.
3. Типовые конструкции и технологии устройства откосов земляного полотна автодорог общего пользования АЗРФ, предусматривающие:
— применение эффективных технологий, обеспечивающих достижение требуемого уплотнения откосов;
— устройство насыпей с заложениями откосов, переменными заложениями откосов, обеспечивающих снегонезаносимость автодорог в условиях значительных снегопереносов и относительное уменьшение земляных работ;
— устройство высоких насыпей с соответствующими заложениями и бермами, предотвращающими попадание воды из придорожной полосы в насыпь и основание автомобильных дорог.
4. Типовые конструктивно-технологические решения по предотвращению доступа воды к подошве насыпи для применения на автомобильных дорогах общего пользования АЗРФ, предусматривающие:
— предотвращение снегозаносов дороги за счет устройства насыпей на снегозаносимых участках с заложением откосов, обеспечивающих снегоперенос через дорогу;
— предотвращение переувлажнения и оттаивания ММГ основания под несущей частью дороги за счет устройства насыпей с присыпными бермами;
— предотвращение переувлажнения и оттаивания основания дороги путем создания уклона придорожной полосы в сторону от дороги;
— предотвращение переувлажнения и оттаивания ММГ основания дорог путем многоступенчатой уборки снега, в т. ч. шнекороторными снегоочистителями, за пределы придорожной полосы и устройства вдоль наружной стороны специальных валиков, предотвращающих попадание воды (от таяния снега) в придорожную полосу и основание дороги.
Результатом реализации обозначенных выше конструктивно-технологических решений будет: повышение безопасности дорожного движения, движение автотранспорта с расчетными скоростями, бесперебойность движения автотранспорта, снижение финансовых затрат на ремонтные мероприятия по поддержанию автомобильных дорог в нормативном состоянии, а также увеличение межремонтных сроков службы автомобильных дорог общего пользования.
Литература:
- Кондратов, Н. А. Особенности развития транспортной инфраструктуры в Арктической зоне России / Н. А. Кондратов. — Текст: непосредственный // Географический вестник. — 2017. — № 4. — С. 68–80.
- Серова, Н. А. Транспортная инфраструктура российской арктики: специфика функционирования и перспективы развития / Н. А. Серова, В. А. Серова. — Текст: непосредственный // Проблемы прогнозирования. — 2021. — № 2. — С. 142–151.
