ганизационно-технологических решений по другим структурным модулям автомобильной дороги. В этой связи предполагается рассмотреть сквозное проектирование земляного полотна от принятия конструктивных решений на отдельных участках дороги, связанных с условиями прохождения трассы и материалами изысканий, до назначения организационнотехнологических решений в составе проекта организации строительства.
Материалы комплексных инженерных изысканий должны рассматриваться как информационная база для принятия обоснованных и экономичных проектных решений в составе проектной документации.
С этой целью предполагается новый подход к оценке результатов инженерных изысканий, предусматривающий разделение дороги на участки с относительно однородными характеристиками природных условий на основе комплексной оценки многообразия природных факторов и особенно инженерно-геологических условий.
25
Глава 2. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ИНЖЕНЕРНОМУ РАЙОНИРОВАНИЮ ТРАССЫ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
ВСЛОЖНЫХ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
2.1.Общие принципы и цели линейного дорожного районирования
вусловиях криолитозоны
Физико-географическое районирование имеет фундаментальное общенаучное значение и может служить основой для развития прикладных теорий районирования, предназначенных для решения практических задач в разных отраслях народного хозяйства.
Теоретические основы физико-географического районирования представляют собой систему логически взаимосвязанных принципов, вытекающих из двух основных закономерностей: дифференциации (т.е. разчленения, разделения на части при изучении чего-либо) и интеграции природных комплексов (как создание целого из отдельных частей). Единство этих принципов является основой теории физикогеографического районирования, но по мнению А.Г. Исаченко [69] до последнего времени в практике доминирует принцип дифференциации.
По мнению многих авторов [29, 69] принципы дифференциации территории должны базироваться на основе учения о ландшафте, а также на зональных и интразональных закономерностях формирования природных комплексов. В совокупности факторов окружающей среды зональные и интразональные факторы соответствуют двум основным типам физикогеографического районирования: зональность обусловлена изменением солнечной энергии на поверхности Земли по широте, интразональность связана в основном с геолого-геоморфологическими различиями территорий [2]. Интразональные и региональные факторы при взаимодействии оказывают существенное влияние на отдельные участки ландшафта местности.
В основу деления по зональным закономерностям положены следующие природно-климатические факторы: солнечная активность, температура, количество осадков, влажность, величина снежного покрова. К интразональным признакам большинство исследователей [5,56,69] относят рельеф местности, топографические факторы, условия стока и водоотвода, наличие рек и озер, гранулометрический состав грунтов, колебания уровня грунтовых вод, связанные с особенностями микрорельефа, и т.д.
Региональные факторы имеют более частный характер и делятся на природные (распространение грунтов особых разновидностей, отличающихся своими свойствами от обычных грунтов того же состава) и антропогенные, связанные с хозяйственной деятельностью человека.
26
В данной работе не рассматриваются азональные факторы, к которым ряд исследователей [5] относят показатели, связанные с расчетом конструкций на напряженно-деформированное состояние: постоянная нагрузка от веса насыпи, нагрузка от транспортных средств. Вопросы дифференциации территорий широко развиваются различными прикладными исследованиями. Прикладная интерпретация районирования, не затрагивая его теоретических основ, влияет на систему дополнительной объективной информации, связанной с определенными отраслевыми задачами. Тип районирования, необходимый для решения специальных задач дорожного проектирования, называют «инженерным районированием» [126].
Можно сказать , что принцип дифференциации территорий , на основе которого сформированы дорожно-климатические зоны [118], имеет огромное значение для проектирования и строительства автомобильных дорог в разных регионах России. В работах [5,29,59] и др. приведен исторический обзор развития теории и практики дорожноклиматического районирования на основе фундаментальных положений, сформулированных в работах [2,130]. Ученые и дорожники многих стран работают над тем, как оценить взаимовлияние природных территориальных комплексов (ПТК) и инженерных решений в процессе строительства и эксплуатации автомобильных дорог. В то же время, по мнению многих специалистов дорожной отрасли [10,29,57,59,147], существующее дорожно-климатическое районирование нельзя признать полностью удовлетворяющим требованиям по обеспечению качества проектирования и строительства автомобильных дорог. Основными причинами сложившегося положения А.К. Виноградский [29] считает:
−многоплановость требований со стороны дорожников к оценке природных и техногенных факторов, определяющих инженерные решения;
−проложение дорог как линейных объектов на значительных расстояниях, по различным зонам и природно-территориальным комплексам.
Опираясь на исследования последних лет, можно говорить о необходимости уточнения границ ДКЗ, а также о тенденции более детального районирования внутри существующих дорожно-
климатических зон. В цикле работ В.Н. Ефименко и его учеников [5,56 − 59] доказана эффективность дифференциации территорий регионов Западной Сибири на зоны, подзоны и дорожные районы в зависимости от изменчивости природных геокомплексов. Аналогичные работы выполнены А.И. Ярмолинским и В.А. Ярмолинским для территории Дальнего Востока [147,148]. Таким образом реализуется тенденция перехода от макрорайонирования к микрорайонированию территорий для
27
целей эффективного проектирования и строительства дорог с учетом устойчивости и надежности дорожных конструкций. В настоящее время потребности развития дорожной сети на обширных территориях Западной и Восточной Сибири, Дальнего Востока требуют проведения работ по более детальному районированию территорий.
Основная задача районирования применительно к проектированию дорог в работе [59] сформулирована как выделение для отдельных регионов России таких районов, в пределах которых однотипные дорожные конструкции (по категории дороги, характеру грунта , типу местности по условиям увлажненияи, другим факторам внешней среды) будут характеризоваться близкой прочностью и устойчивостью. Авторами данного исследования в качестве факторов районирования для определения границ дорожно-климатических зон, подзон и районов на территории Западной Сибири учтены грунтовые, климатические и гидрологические условия территории, использованы показатели рельефа местности, состав и свойства глинистых грунтов, особенности влагонакопления. В пределах выделенных дорожных районов рекомендованы и обоснованы морозоустойчивые дорожные конструкции. Нужно отметить, что данные исследования относятся к регионам с относительно развитой дорожной сетью. Поэтому факторами районирования служат результаты наблюдений на метеостанциях населенных пунктов и анализы проб грунта на определенных участках дорог территорий исследования. Например, для районирования
территорий Западной Сибири по схеме «зона−подзона−дорожный район» использовались расчетные значения глинистых грунтов, преобладающих для строительства дорожных насыпей в этих регионах.
В работах многих исследователей данного направления определено понятие физико-географического района как сложной природной системы, неисчерпаемой по многообразию характеризующих ее параметров. По мнению А.Г. Исаченко [69] «характеристика региона никогда не может быть исчерпывающей, она всегда в той или иной степени избирательна, и
мы должны использовать эту избирательность целенаправленно − применительно к назначению районирования». На основе общих подходов к дорожно-климатическому районированию возможно решение ряда задач, определяемых конкретными целями районирования.
В работах В.М. Сиденко, М.А. Солодухина, С.А. Трескинского [123,126,130] впервые было сформулирован общий подход и принципы инженерного дорожного районирования как отдельной области научных исследований, связанной с влиянием компонентов природного комплекса на дорогу и строительный процесс. Например, А.К. Виноградский [29] применил термин «линейное дорожное районирование» (ЛДР) для оценки
28
сложности дорожных условий и выбора рационального местоположения трассы, понимая под коридором трассирования «цепочку» микроландшафтов, которые по своим характеристикам могут в определенной степени повторяться по длине трассы, образуя однородные линейные дорожные комплексы (ЛДК) по аналогии с природно-территориальными комплексами (ПТК).
Понятие «однородность» предполагает существование совокупности элементов, обладающих некоторыми общими признаками [81]. Сходство элементов по этим признакам дает основание для их объединения в однородный район, т.е. в определенную систему.
Современные исследования, связанные с уточнением границ дорож- но-климатических зон на территории Западной Сибири и Дальнего Востока, оказывают существенное влияние на повышение качества проектирования автомобильных дорог в этих регионах [58,59,148].
Функциональное назначение инженерного дорожного районирования
– качественная и количественная оценка природных условий для проектирования дорожных конструкций. Особенно важным представляется решение такой задачи для регионов со сложными условиями строительства, к которым, в частности, относится I ДКЗ, включающая территории с разнообразными геологическими и геокриологическими условиями.
Определение «сложные условия» является всегда специфическим для конкретной территориальной зоны размещения и даже для конкретного периода строительства. Если рассматривать эти условия с позиций эффективности строительного производства как системы, то, кроме влияния на конструктивные решения дорог можно выделить общие для территориальных зон организационные и технические характеристики использования ресурсов, которые связаны с влиянием природно-климатических факторов (см. гл.1). В то же время сложные условия геокриологической зоны России с высокой изменчивостью геокомплексов требуют выполнения более детального линейного районирования трассы дороги.
Учитывая природно-климатические факторы, территория России условно разделена на два обширных региона [127]:
1-й − основной, особенностью которого является сезонное
промерзание грунтов ( 30−35 % территории России); 2-й, в котором поверхностный слой грунтов протаивает летом на
некоторую глубину (сезонное оттаивание грунтов), а остальную часть
года находится в мерзлом состоянии ( 65−70 % территории России занимает вечная мерзлота). Эта территория определена как I дорожноклиматическая зона.
Разделение I ДКЗ на 3 подзоны выполнялось с учетом следующих основных показателей: среднегодовых температур воздуха; характера
29