Обеспечение прочностных характеристик дорожной конструкции при строительстве лесных дорог по технологии «Из канав»

УДК 630. 377. 49

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЛЕСНЫХ ДОРОГ ПО ТЕХНОЛОГИИ «ИЗ КАНАВ»

STRENGTH PROPERTY PROVISION OF HIGHWAY STRUCTURE UNDER FOREST ROAD CONSTRUCTION IN A PROCESS

"FROM FURROW"

Ковалева Н.В., Катаров В.К., Сюнёв В.С.

Kovaleva N. V., Katarov V.K., Syunev V. S.

Рассмотрена методика проектирования и технология строительства лесных дорог способом «из канав», обеспечивающая нормативные величины модуля деформации дорожной конструкции.

Design procédure and forest road construction technology "from furrow" are considered. This technology provides regulatory values of highway structure stress-strain modulus.

Ключевые слова: лесная дорога, почво-грунт, модуль деформации, дорожное полотно.

Key words: forest road, soil and subsoil, stress-strain modulus, road bed.

Динамичное развитие лесопромышленного комплекса Российской Федерации и освоение лесных земель страны, прежде всего, зависят от состояния дорожно-транспортной инфраструктуры. Создание и поддержание на высоком уровне характеристик дорожной сети является одной из важнейших проблем лесной отрасли.

Согласно «Стратегии развития лесного комплекса РФ до 2020 г.» плотность сети лесных дорог на территории России составляет 1,5 км на 1 тыс. га, а, в частности, на территории Республики Карелия - 1,84 км на 1 тыс. га. В свою очередь, оптимальное использование расчётной лесосеки достигается при плотности дорог от 5 до 10 км на 1 тыс. га.

Потребность в строительстве новых дорог круглогодового и временного действия составляет в целом по стране 2167 км и 9288 км в год соответственно. Решение такой задачи требует значительных капиталовложений, а также высоких трудозатрат с привлечением специалистов соответствующей квалификации.

Значительную долю лесных дорог составляют лесовозные ветки, которые относятся к временным дорогам и требуют, наряду с магистралями, немалых затрат материально-технических ресурсов. В этой связи, возникает потребность в поиске новых технологических решений по проектированию и строительству дорог, направленных на повышение прочностных свойств возводимой дорожной конструкции с сопутствующим снижением затрат.

Одним из таких решений, широко используемым не только на территории России, но и в странах Скандинавии, является технология возведения дорожного полотна способом «из канав» [2], [3]. Основным дорожно-

строительным материалом в этом случае является местный почво-грунт, перемещаемый в тело строящейся автодороги из придорожных канав, служащих резервами. Выполнение всех видов работ возможно с применением одной машины, в качестве которой традиционно используется одноковшовый экскаватор, оборудованный обратной лопатой с планировочным ковшом.

На стадии проектирования при известных параметрах экскаватора и почво-грунтовых условиях необходимо обеспечивать прочностные характеристики дорожной конструкции. Основной прочностной характеристикой дорожного полотна является модуль деформации, определяющий сжимаемость конструкции под воздействием различного рода нагрузок.

Нами была разработана методика расчета модуля деформации на стадии проектирования в зависимости от свойств почво-грунта, числа укладываемых слоев, а также статических и динамических характеристик экскаватора. По данной методике результирующий модуль деформации для нижнего (базового) слоя, формируемого экскаватором, определяется модулем общей деформации конструкции лесовозной автомобильной дороги и зависит от времени сжимаемости почво-грунта, модулей деформации почво-грунта, уложенного в нижний (базовый) слой основания дорожного полотна и в слой дорожного покрытия, а также прироста модулей деформации почво-грунта, обусловленного воздействием экскаватора на возводимые слои и последующей консолидацией.

Таким образом, предложенный расчетный метод с введением в него конкретных значений модулей деформации почво-грунта и их прироста, позволяет на стадии планирования запроектировать дорогу с требуемыми свойствами.

С целью реализации данной методики проектирования и расчета характеристик прочности дорожного полотна на территории инновационно-технологического кампуса ПетрГУ было осуществлено строительство экспериментальной лесной дороги (рис. 1).

Рисунок 1 - Строительство экспериментальной лесной дороги

Для участков дороги, на которых по результатам предварительных расчетов модуль деформации оказался меньше нормативных значений, было

предложено усиление дорожного полотна за счет укладки гравия в дорожное покрытие, а также армирования конструкции георешетками и геотекстилем в различных комбинациях [1], [3], [4]. На участках, где расчётный модуль деформации оказался равен либо выше нормативной величины, дорожное полотно оставалось в первоначальном виде без дополнительного укрепления.

С целью обоснования целесообразности применения описанной выше методики проектирования, расчета и строительства дороги на ее участках были произведены экспериментальные заборы проб почво-грунта на поверхности дорожного полотна и на заданной глубине (рис. 2). Все работы по отбору образцов, их упаковке, хранению, транспортировке, а также подготовке к непосредственным испытаниям были проведены в соответствии с государственными стандартами.

Рисунок 2 - Забор проб почво-грунта на опытном участке лесной дороги

По результатам экспериментов были определены как физико-механические свойства почво-грунта, так и его прочностные характеристики, которые затем сравнивались с расчётными величинами.

Проведенные исследования и дальнейшая эксплуатация опытной дороги подтвердили целесообразность использования предложенной методики оценки модуля общей деформации на стадии планирования.

Список использованных источников

1. Герасимов Ю. Ю., Катаров В. К. Лесные дороги // Научно-исследовательский институт леса Финляндии. Йоэнсуу. 2009. 70 с.

2. Катаров В. К., Ковалева Н. В., Кочанов А. Н., Марков В. И., Петров А. Н., Ратькова Е. И., Рожин Д. В., Степанов А. В., Соколов А. П., Сюнёв В. С. Проектирование, строительство, содержание и ремонт лесных дорог: Учеб. пособие. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2014. 92 с.

3. Karjalainen T., Leinonen T., Gerasimov Y., Husso M. & Karvinen S. (eds.). 2009. Intensification of forest management and improvement of wood harvesting in Northwest Russia -Final report of the research project. Metlan tyoraportteja / Working Papers of the Finnish Forest Research Institute 110. 151 p.

4. Tom Ryan, Henry Phillips, James Ramsay and John Dempsey. Forest Road Manual. Guidelines for the design, construction and management of forest roads/ Publ. by COFORD / National Council for Forest Research and Development, Belfield, Dublin 4, Ireland. 2004. 156 p.