Съезды к частным владениям. Въезд на частную территорию вдоль дороги осуществляется посредством подъездных путей, ответвляющихся от основной дороги. Они всегда должны предусматриваться в проекте для обеспечения легкого и удобного доступа к собственности. Подъездные пути обычно пересекают боковую канаву вдоль дороги, и для пропуска воды под подъездным путем потребуются водопропускные трубы. Подъездные пути, пересекающие кювет с помощью покрытия в самом кювете, обычно неудовлетворительны, а пересечение кювета без устройства покрытия означает гарантированное прекращение стока в месте пересечения. Водопропускная труба на съезде к частному владению должна быть достаточно большой, чтобы беспрепятственно принимать воду из канавы, иначе она направит воду на саму проезжую часть. Как правило, оголовки на таких водопропускных трубах не требуются, в отличие от водопропускных труб, пересекающих дорогу.
Эстетика. — Значительная часть движения по дорогам общего пользования совершается ради удовольствия и отдыха, и все, что способствует повышению привлекательности дорог, заслуживает поощрения. Обычно обочины осенью представляют собой сплошной ковер цветения: золотарник, астры и другие зимостойкие однолетники выглядят особенно красиво. В некоторых штатах дикие розы и другие низкорослые кустарники высаживают с двойной целью: они помогают предотвратить эрозию и украшают обочину. Во влажных районах деревья значительных размеров создают тень на дорожном покрытии и представляют собой явный недостаток для дорог с покрытием из менее долговечных материалов, таких как песчано-глинистая смесь или гравий. Сомнительно, чтобы то же самое относилось к усовершенствованным капитальным покрытиям, однако деревья должны находиться на достаточном удалении от проезжей части, чтобы обеспечивать хороший обзор вперед. Кустарники не вызывают возражений с какой-либо точки зрения и приветствуются из-за их красоты, до тех пор пока они не ограничивают обзор на поворотах.
Глава V
ГРУНТОВЫЕ ДОРОГИ
Шоссе и дороги, построенные без добавления материалов покрытия к естественному грунту полосы отвода, обычно называются грунтовыми дорогами. Но если естественный грунт обладает специфическими характеристиками или относится к определенному типу, дорогу могут называть каким-либо особым именем, отражающим этот факт. Следовательно, дороги называют глинистыми, «гамбо» (вязкими или илистыми), песчаными или каличе в соответствии с местными обычаями. Однако в каждом случае ходовая поверхность состоит из естественного грунта, который мог быть профилирован и разровнен для движения или находиться в своем естественном состоянии, за исключением колейности, образованной пользовавшимися им транспортными средствами.
Вариации грунтов. — Природа существующего грунта очевидным образом определяет пригодность к эксплуатации и физические характеристики создаваемой им дорожной поверхности. Иными словами, даже при самых благоприятных условиях одни грунтовые дороги будут гораздо более пригодными к эксплуатации, чем другие, благодаря лучшей стабильности естественного грунта. Некоторые грунты плотные и в некоторой степени вязкие в сухом состоянии и поэтому до определенной степени противостоят тенденции транспортных средств истирать частицы и рассеивать их в виде пыли. Такие грунты сохраняют относительно ровную колею в сухую погоду даже при значительном движении. Другие грунты не обладают присущей прочностью и стабильностью, позволяющей им противостоять воздействию колес, и вследствие этого быстро истираются. Дороги на таких грунтах становятся очень пыльными. Это крайние варианты, а между ними находится множество типов грунтов или смесей грунтов, обладающих различной степенью стабильности и, как следствие, разной интенсивностью износа. Аналогичным образом различные грунты проявляют разную степень стабильности во влажном состоянии.
Следует ожидать, что грунты будут различаться в зависимости от географического положения, поскольку хорошо известно, что в различных частях света наблюдается большой разброс свойств грунтов. Но значительные различия встречаются и в грунте на дорогах, расположенных очень близко друг к другу, и даже на последовательных участках одной и той же дороги. Именно по этой причине грунтовые дороги часто демонстрируют большие различия в эксплуатационных качествах даже на ограниченной территории.
Колебания количества осадков. — Стабильность грунта и его способность выдерживать вес транспортных средств сильно варьируются в зависимости от количества воды в грунте. Определенное небольшое количество влаги в грунте полезно тем, что практически любой грунт уплотняется легче во влажном состоянии, чем в сухом, поскольку влага помогает связывать частицы вместе. Но большинство грунтов также теряют стабильность, когда количество содержащейся воды превышает указанное выше небольшое количество, причем стабильность уменьшается очень быстро по мере увеличения количества воды в грунте.
Пригодность грунтовой дороги к эксплуатации будет постоянно меняться по мере изменения влажности грунта, и, следовательно, общая полезность сети грунтовых дорог в любой местности в значительной степени зависит от количества и сезонного распределения осадков. Методы содержания грунтовых дорог, подходящие для любой местности, должны неизбежно адаптироваться к климатическим условиям, и объем работы, необходимый для обеспечения наивысшей возможной степени эксплуатационной пригодности, будет чрезвычайно изменчивым от сезона к сезону и от места к месту. В регионах с высокой влажностью можно ожидать низких средних показателей эксплуатационной пригодности грунтовых дорог, в то время как в засушливых регионах они могут обладать достаточной долговечностью для интенсивного движения. Поэтому конструкция, принятая для грунтовых дорог, и используемые методы содержания должны быть тщательно разработаны с учетом почвенно-климатических условий в местах прохождения дорог. Они будут сильно различаться на территории штата или даже округа.
Поперечные профили. — Общие принципы проектирования дорог изложены в главе IV. На рис. 11 показаны типичные поперечные профили для грунтовых дорог, адаптированные к различным условиям, как указано. Не очевидно, что одна форма кювета имеет особые преимущества перед другой, и поскольку некоторые инженеры предпочитают V-образный профиль, а другие — трапецеидальный, показаны оба. Представляется, что V-образный кювет несколько проще в устройстве с помощью автогрейдера или прицепного грейдера, в то время как трапецеидальный легко разрабатывается с помощью скрепера или грейдера-скрепера. Необходимая емкость кювета и, следовательно, его размеры будут зависеть от требований к водоотводу, как отмечалось в главе III.
Fig. 11. Cross Section for Earth Roads
Грунтовые дороги в регионах со значительным количеством осадков
В зонах, где годовое количество осадков превышает 30 дюймов и распределено по нескольким месяцам, грунтовые дороги будут непригодны для эксплуатации в течение значительного периода каждого года, если они не спроектированы так, чтобы минимизировать воздействие воды. Это достигается за счет обеспечения наилучшего возможного водоотвода и применения метода содержания, который позволяет восстановить гладкое состояние поверхности как можно быстрее после периода дождливой погоды или после «выхода мороза» из земли весной.
Прежде чем приступать к устройству требуемого поперечного профиля, следует завершить все работы по выравниванию продольного профиля, за исключением небольших выемок, с которыми можно справиться с помощью элеваторного грейдера способом, который будет описан далее.
Там, где предполагается существенное изменение продольного профиля, грунт можно перемещать несколькими способами, и среди них сложно сразу определить наиболее экономичный. Обычно подрядчик или округ использует то оборудование, которое оказывается под рукой, даже если какое-то другое могло бы быть более выгодным.
Элеваторный грейдер. — Там, где топографические условия позволяют его использовать, элеваторный грейдер применяется при выемке грунта для погрузки его в автосамосвалы или повозки-думпкары, на которых он перевозится в насыпь или в отвал. Элеваторный грейдер в основном состоит из тяжелого плуга со срезным лемехом или дискового плуга, который разрыхляет грунт и подает его на движущуюся ленту транспортера. Транспортер поднимает материал по наклонной плоскости и сгружает его в повозку, которая движется под концевой частью транспортера. Когда повозка загружается, грейдер останавливают, пока загруженная повозка отъезжает и на ее место подается пустая. Тяговой силой для элеваторного грейдера служит либо трактор, либо пять-шесть упряжек мулов. Для многих видов работ, особенно там, где необходимы частые развороты или где земля податливая, мулы предпочтительнее трактора. Ленточный транспортер приводится в движение посредством зубчатой передачи от задних колес грейдера. Как правило, четыре мула впрягаются в толкач в задней части грейдера и шесть или восемь — впереди. Этот метод земляных работ особенно выгоден, когда материал необходимо перевозить на расстояние 500 ярдов или более, поскольку транспортировка повозками в таких случаях является наиболее экономичным методом. Для буксировки элеваторного грейдера может использоваться трактор, причем требуется машина с коммерческим номиналом от 30 до 45 лошадиных сил.
Грейдер Мани. — Если дальность возки велика, а характер выемки не позволяет использовать элеваторный грейдер из-за чрезмерных уклонов или нехватки места для разворота, можно применять грейдер типа Мани. Он состоит из ковша емкостью около одного кубического ярда, подвешенного на раме четырехколесной повозки. При загрузке ковш опускается и наполняется так же, как ковш двухколесного скрепера. Усилие тяги, необходимое для наполнения грейдера Мани, настолько велико, что вместо вспомогательной («подталкивающей») упряжки обычно используется трактор. Трактор цепляется за конец дышла, не мешая упряжке животных, тянущих грейдер. Одна упряжка легко справляется с грейдером после его загрузки. Для этой работы требуется трактор с коммерческим номиналом от 25 до 30 лошадиных сил.
Колесный скрепер. — Для перемещения грунта на расстояния от 150 до 500 ярдов довольно широко применяется колесный скрепер емкостью около 1,5 ярдов. Грунт необходимо разрыхлить плугом, прежде чем его можно будет удобно загрузить в колесный скрепер, и для этих целей обычно используется тяжелый плуг. Две борозды плугом разрыхляют полосу земли примерно такой же ширины, как ковш скрепера, а если разрыхляется больше, то это уплотняется колесами скреперов, занимающих позицию для погрузки. Для помощи при загрузке используется вспомогательная упряжка животных, после чего колесный скрепер обслуживается одной упряжкой.
Волокуша (скрепер волочимого типа). — Волокуша отличается от колесного скрепера тем, что ее ковш не подвешен на колесах, а волочится по земле. Она тянется одной упряжкой, а ее емкость составляет от 2 до 5 кубических футов, однако материал частично просыпается по мере того, как скрепер тащат, и этот метод не подходит для больших расстояний, причем 100 футов — это примерно экономичный предел.
Скрепер Фресно. — Скрепер Фресно представляет собой одну из разновидностей волокуши, требующую для эффективной работы четырех лошадей или мулов. Он несколько отличается от обычного скрепера по форме и имеет большую емкость, но является скрепером волочимого типа, очень популярным в западных штатах.
Устройство правильного поперечного профиля
Если дорога была профилирована так, что продольный профиль является удовлетворительным, или если существующий продольный профиль участка удовлетворителен, а поверхность должна быть профилирована до заданного поперечного сечения, можно использовать либо элеваторный грейдер, либо автогрейдер.
Работа элеваторного грейдера. — Если для профилирования грунтовой дороги используется элеваторный грейдер, ленточный транспортер опускается, материал разрабатывается по бокам дороги и отсыпается в средней части. Если требуются небольшие изменения продольного профиля, повозки будут сопровождать грейдер, подставляя кузова под транспортер на возвышениях и перевозя материал на понижения. После отсыпки грунта его необходимо разровнять, чтобы получить правильный поперечный профиль и сделать дорогу проходимой для транспортных средств. Это требует разбивки комьев, удаления сорняков и травы, смешанных с грунтом, с помощью боронования и применения вил, а также тщательного разравнивания поверхности автогрейером. Последнюю операцию придется повторить несколько раз до получения удовлетворительной поверхности. Но эта разноплановая работа крайне важна, и ни при коем случае нельзя ею пренебрегать. Ничто так не портит в остальном качественную работу, как непредоставление гладкой поверхности для использования транспортными средствами. Поездка становится особенно некомфортной для пользователей шоссе, если после профилирования дороги на ней в большом количестве остаются дерн и сорняки. Гумус, который останется в грунте по мере разложения растительных остатков, увеличивает пористость дорожного покрытия, делая его более гигроскопичным, чем грунт без гумуса. Это повышает подверженность размягчению от ливневых или грунтовых вод.
Трактор можно с успехом использовать для буксировки элеваторного грейдера на такого рода работах, однако он окажется в крайне невыгодном положении при наличии на дороге влажных участков, через которые трактору приходится проезжать. Во многих случаях его применение исключается из-за подобных условий, и для универсальной работы такого характера в качестве тяговой силы предпочитают мулов.
Fig. 12.—Tractor-grader Outfit
Использование автогрейдера. — Тяжелые автогрейдеры, предназначенные для буксировки трактором, пригодны для профилирования грунтовой дороги. Некоторые из них имеют отвалы длиной 12 футов и превосеодную систему управления для регулирования глубины резания. Часто два таких грейдера работают тандемом. Эти машины имеют устройство, позволяющее оператору управлять поворотом колес грейдера независимо от трактора. Таким образом, грейдер можно отвести в сторону для прорезания кюветов, в то время как трактор продолжает двигаться по твердой части дороги. Грунт, перемещаемый автогрейфером, обычно достаточно свободен от крупных комьев и может быть легко разровнен до поверхности, удовлетворительной для движения транспорта. Дерн и сорняки будут затягиваться на дорогу вместе с грунтом точно так же, как и при использовании элеваторного грейдера. Поэтому необходимо принимать меры предосторожности для их удаления до того, как растительные остатки начнут разлагаться, и для разравнивания поверхности под движение транспорта.
Стоимость. — Стоимость профилирования грунтовой дороги описанным выше способом будет варьироваться в довольно широких пределах, поскольку характер и объем выполняемых работ сильно различаются. Некоторые дороги можно успешно отпрофилировать за 300,00 долларов за милю, в то время как другие обойдутся в 700,00 долларов. Но 425,00 долларов за милю можно принять в качестве среднего показателя для работ с использованием автогрейдера или элеваторного грейдера плюс умеренный объем выемки грунта в виде срезания небольших холмов. Для объема земляных работ, необходимого в холмистой местности, за которым следует профилирование грейдером, потребуется от 1000,00 до 1800,00 долларов за милю. Этот метод не приспособлен для холмистой местности, где дороги носят волнообразный характер и требуют выемки грунта на каждом холме. Для холмистых дорог потребуется один из методов, описанных для выемки грунта, и стоимость, очевидно, будет зависеть от объема перемещенного грунта. Средние показатели стоимости в таких случаях ничего не значат, так как затраты могут достигать 10 000,00 долларов за милю или составлять всего 2000,00 долларов за милю.
Содержание. — Независимо от того, с какой тщательностью была отпрофилирована грунтовая дорога, она останется податливой и будет легко впитывать воду в течение долгого времени после завершения работ. Состояние поверхности естественным образом быстро ухудшается в течение первого сезона эксплуатации, если дорога не получает постоянного содержания, являющегося обязательным условием удовлетворительной эксплуатационной пригодности. Для этих целей обычно рекомендуется дорожный драг (волокуша-разравниватель), и при правильном использовании драг служит для восстановления профиля поверхности по мере его разрушения транспортом.
Хорошие результаты при работе с драгом зависят от выбора правильного времени для волочения и от выполнения работы правильным способом при использовании драга. Лучшее время для применения драга — сразу после дождя, когда дорога достаточно просохла, чтобы уплотняться под движением. Если работа выполняется, когда дорога слишком влажная, первые транспортные средства, проезжающие по дороге после прохода драга, образуют колеи и в значительной степени сведут на нет пользу, принесенную драгом. Если дорога слишком сухая, драг не сгладит неровности. Потребуется небольшое наблюдение, чтобы определить подходящее время для волочения на любом конкретном грунте, но обычно после дождя или оттепели наступает период продолжительностью в день или два, когда условия подходят оптимально.
Fig. 13.—Road Drag
Драг используется исключительно для восстановления профиля поверхности, и для этого небольшое количество материала сдвигается к середине дороги. Но после завершения работы в середине не должно оставаться валика из рыхлого материала. Некоторые дорожные мастера начинают с одной стороны дороги и постепенно продвигаются поперек нее за несколько проходов, в конце концов заканчивая работу на стороне, противоположной той, с которой она была начата. Следующее волочение следует начинать с противоположной по отношению к первому разу стороны, если используется этот метод.
Перенося свой вес на драге, оператор может регулировать режущую кромку так, чтобы поперек дороги перемещалось очень мало рыхлого материала, и это правильный метод работы. В таком случае в середине дороги не останется никакого валика. Если небольшой валик все же остался, его следует убрать финальным проходом драга.
В дополнение к волочению необходимо примерно два раза в год скашивать сорняки вдоль дороги, содержать кюветы в чистоте и поддерживать водопропускные трубы открытыми.