Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Развитие дорожного строитеьства

Рост движения по дорогам и появление экономичных конструкций дорожных одежд


Рост движения по дорогам и появление экономичных конструкций дорожных одежд

Развертывание нового дорожного строительства после средневекового застоя началось во Франции в конце XVIII в. Его связывают с деятельностью министра у. Кольбера, интенсивно содействовавшего развитию мануфактур и внешней торговли. Первоначально к строительству дорог на неопределенное время привлекали население королевскими указами, но вскоре выяснилось, что выполнение больших объемов работ методом трудовой повинности невозможно и в связи с этим необходимо создать новые более экономичные конструкции дорожных одежд. Привлечение к дорожным работам местного населения уже не могло обеспечить восстановление разрушений дорожных одежд, причиняемых возраставшим движением.

Поэтому в Западной Европе произошел отказ от принудительной дорожной повинности и переход к использованию оплачиваемых рабочих.

Во Франции это было впервые осуществлено в округе Лимож, где работал приобретший впоследствии большую известность специалист-дорожник П. Трезаге.

Однако полностью от дорожной повинности во Франции отказались лишь после революции 1789 г.

В Англии переход к найму дорожных рабочих сочетался с введением оплаты за пользование дорогами. С 1706 г. участки главных дорог начали сдавать на 20—30 лет в аренду «трестам» (Trust), которые на заставах-шлагбаумах (Turnpike) взыскивали с проезжающих плату — обычно от одного до шести пенсов с лошади. На собранные деньги должны были ремонтироваться дороги.

Создание трестов не освобождало общины от дорожной повинности, так как даже в период наибольшего распространения трестов они охватывали лишь 35 тыс. км важнейших дорог. В 1838 г. на них было около 11 000 застав. Система взимания платы за проезд по дорогам распространилась и на другие страны. В Англии последний трест был ликвидирован лишь в 1895 г. Во Франции взимание платы было отменено в 1806 г., в Баварии — в 1826 г. В Америке система трестов, введенная в 1772 г. во время английской колонизации была отменена конгрессом США в 1806 г.

Повышение требований к дорогам со стороны транспорта и переход к строительству относительно тонких дорожных одежд, требовавших более высокого качества осуществления, сделали необходимым приобретение строителями профессиональных навыков и знаний. Была начата подготовка инженерных кадров. Первым учебным заведением этого типа явилась школа мостов и дорог (Ecole des ponts et chaussees) в Париже, открытая в 1741 г. Это было военизированное учебное заведение и научный центр по строительству, ежегодно выпускавшее от 15 до 50 инженеров.

Рост перевозок по дорогам в XVIII в. вызвал и совершенствование транспортных средств. Вошли в употребление подрессоренные экипажи с кузовами, вначале подвешиваемыми на ремнях, затем на деревянных, а со второй половины столетия — на стальных рессорах. Для перевозки грузов использовали тяжелые повозки, в которые запрягали несколько лошадей. Эти повозки сильно повреждали дороги. Поэтому неоднократно в разных странах вводились ограничения массы путем контроля за шириной обода колес. Так, например, в 1621 г. в Англии были запрещены четырехколесные повозки массой более 1 т. В 1662 г. максимальная масса была ограничена 30 английскими центнерами (1,5 т) летом и 20 центнерами (1 т) зимой, поскольку в мягком влажном климате Англии это был период снижения прочности дорожных одежд. В повозку не разрешалось запрягать более семи лошадей, причем ширина обода не должна была быть менее 4,5 дюйма (11,5 см). В 1719 г. вновь вернулись к минимальной ширине обода 2,5 дм (6,4 см) при массе повозок не более 60 центнеров (3 т). В 1753 г. был издан закон о ширине обода колес (Broad wheel act). Повозки, в которые запрягалось более пяти лошадей, должны были иметь ободья в 9 дюймов (23 см). Примерно в этот же период были нормированы ширины обода 6 дюймов (15,2 см) в Австрии при нагрузке 60 центнеров и 5 дюймов (13 см) во Франции. Однако уже в 1806 г. парламентский комитет в Англии отметил, что введение широких колес привело к появлению повозок с колесами шириной до 16 дюймов (41 см), в которые запрягали 8—12 лошадей при массе повозки до 8—10 т (рис. 5.8). Они разрушали покрытия дорог, расширяя и углубляя колеи, образовавшиеся от более узких колес.

Рис. 1. Тяжелая повозка с широкими колесами

Нагрузка была ограничена 280 фунтами на 1 дюйм ширины колеса (500 Н/см).

Плохое состояние дорог заставляло искать пути улучшения перевозок в совершенствовании повозок. В 1816 г. русское Вольное экономическое общество объявило конкурс на крестьянскую повозку. От участников требовалось «изобрести основанную на теории и опытах крестьянскую повозку, которая соединяла бы в себе сколько можно более выгод: легкость, прочность, дешевизну, удобную соразмерность оси с вышиною колес, многовместимость при умеренном пространстве, удобное расположение груза и выгоднейшее положение центра тяжести, удобную упряжку и наименьшую потерю движущей силы на разных родах дорог, при всяком на пути встречаемом сопротивлении.

Конец XVIII — начало XIX в. характеризовались большим числом экспериментальных и теоретических исследований в области сопротивления движению колесных повозок, направленных на установление связи между силой тяги, размерами колес и нагрузками. Именно в связи с этими целями проводили опыты Б. Румфорд, А. Морен и ряд других исследователей. Из числа теоретических работ выделялась работа русского математика, члена Петербургской Академии наук Н. И. Фусса, который выступил с исследованием «из начал механики определить содержание движущей силы к перевозимым тягостям на четырехколесных и двухколесных повозках так, чтобы приняты были в рассуждение препятствия в движении, как, например, трение и тому подобные сопротивления, обычно при перевозках бываемые и движущей силой преодолеваемые».

Рост перевозок сопровождался появлением во второй половине XVIII в. первых попыток регламентирования правил пользования дорогами. В опубликованном в 1768 г. в Германии в герцогстве Пфальц постановлении было сказано, что «каждый, кто преднамеренно повредит мосты, придорожные аллеи, мильные столбы или сооружения водоотвода, будет осужден на три месяца, а при повторении на год». В Саксонии в 1781 г. было утверждено руководство — «Мандат на производство дорожных работ», в котором давались рекомендации по уходу за дорогами, выбору для их ремонта прочных каменных материалов, не подверженных выветриванию, говорилось о недопустимости использования гравия, содержащего примеси земли. Особенно подчеркивались требования к мощению — расположение камней большей стороной поперек дороги, недопустимость использования камней разных размеров; приводились также и другие правила, соблюдаемые в настоящее время.

Несмотря на наличие детальных руководств, дорожное строительство фактически велось в XVIII в. упрощенными способами. В Германии, в период после окончания Семилетней войны, в Ангальте, Саксонии и Пруссии, как отмечает д-р Хуммель (Н. Hummel. Die Strasse, 1987. № 7), строили преимущественно многослойные гравийные покрытия путем последовательных ежегодных весенних россыпей слоев гравия, которые за лето уплотнялись проездами повозок. Считали непригодным для дорожного строительства чисто отмытый речной гравий и сильно загрязненный карьерный гравий, летом сильно пыливший, а в сырое время года покрывавшийся слоем грязи. Тяжелые повозки с узкими колесами образовывали на этих дорогах глубокие колеи. В редких случаях в нижний слой одежды укладывали камни, уплотнявшиеся трамбованием. Покрытие устраивали только в средней части дороги.

При легком движении на дорогах к поместьям толщина слоя гравия составляла 16 см у краев покрытия и 23 см в середине. При тяжелом движении, например на дороге Лейпциг — Вайсенфельз, по которой перевозили соль повозками с грузом до 60 центнеров упряжками в 6—8 лошадей, слой гравия достигал в середине проезжей части 65 см, а у краев 30 см. Дороги с пакеляжными основаниями строившиеся в редких случаях, были весьма несовершенны. На дороге Лейпциг — Линденау в нижний слой одежды были поставлены на ребро без расклинки крупные камни, перекрытые сверху плоско уложенными камнями. Толщина каменного слоя по оси дорог составляла 45 см. Сверху было насыпано 7,5—15 см гравия. Тяжелым движением во время наполеоновских войск 1806—1813 г. все эти дороги были разрушены.

В конце XVIII в., когда темпы дорожного строительства начали возрастать, наибольшее распространение получили дорожные одежды на основании из пакеляжа — камней, устанавливаемых широкой стороной на грунтовое или песчаное основание и расклиниваемых щебнем. В отличие от мостовых при проезде по дорогам воздействие колес способствовало уплотнению и упрочнению основания. Пакеляжные основания имели стратегические дороги к границам Франции, построенные во время правления Наполеона Бонапарта. Они были распространены до 30-х годов XX столетия и еще применялись на первых автомобильных магистралях Германии. Однако дорожные одежды на пакеляжных основаниях не удовлетворяли требованиям механизированного строительства, а опыт эксплуатации показал, что они не выдерживали движения тяжелых автомобилей, многократные проходы которых сосредоточивались на узкой полосе наката и вызывали продольные просадки покрытий.

Широкое внедрение дорожных одежд на пакеляжных основаниях в литературе связывают с именами француза П. Трезаге и англичанина Т. Тельфорда, хотя близкие к ним конструкции дорожных одежд в тот же период предлагались в России и в ряде других стран.

П. Трезаге существенно уменьшил толщину дорожной одежды, снизив ее до 24—27 см по сравнению с толщиной одежд ранее строившихся дорог, которая по оси достигала 50 см. Дорожную одежду устраивали в вырытом в земляном полотне корыте, выпуклое дно которого имело средний поперечный уклон около 60%о. При связных грунтах это способствовало частичному стоку просочившейся через дорожную одежду воды, а также позволяло придать дорожной одежде постоянную толщину по всей ширине проезжей части. Не меньшее значение имела выпуклость дна корыта для более экономного расходования каменного материала.

Нижний слой (основание) дорожной одежды толщиной 10 дюймов устраивали из установленных на ребро на дно корыта камней, так чтобы ни один камень не возвышался над другим. Камни трамбовали ручной трамбовкой. Поверх них укладывали слой толщиной 8—10 см менее крупных камней, которые дробили на месте и уплотняли трамбованием. Частично проникая в промежутки между камнями, они расклинивали крупные камни. Сверху укладывали 10 см гравия, который в дальнейшем начали заменять щебнем «крупностью в орех из камня твердых пород», который распределяли слоем 8 см. П. Трезаге подчеркивал, что качество дороги зависит от верхнего слоя.

При действии нагрузок от колес дорожная одежда работала как свод, распределяя давление на большую площадь основания, обеспечивая тем самым возможность пропуска наиболее тяжелых конных повозок. На слабых грунтах под пакеляж укладывали слой плоских камней толщиной 7—8 см. В горной местности на участках дорог с большими продольными уклонами для предотвращения размыва боковые канавы не устраивали, а проезжей части придавали вогнутый поперечный профиль.

Результатом привлечения к дорожным работам местного населения (дорожной повинности) явилось выполнение работ неквалифицированными людьми, а также отсутствие в течение большей части года ремонта дорог, поскольку дорожные работы выполнялись только в периоды, свободные от полевых работ. Возникавшие небольшие повреждения дорожной одежды успевали до следующего периода дорожных работ превратиться в серьезные разрушения. Сделался необходимым переход на систему непрерывных ремонтов и текущего содержания дорог. В 1785 г. П. Трезаге организовал во Франции государственную ремонтно-эксплуатационную службу. Ремонтеры (cantoniers), за которыми были закреплены постоянные участки дороги, должны были в течение всего года ежедневно обходить эти участки, своевременно исправляя мелкие повреждения дорожной одежды, устраняя образующиеся на них неровности и предотвращая застои воды на поверхности дороги и в боковых канавах.

Мысль о необходимости такой системы высказывал в России И. С. Гергардт: «Как бы ни была дорога хорошо сделана, но содержать оную необходимо нужно… Должно определить в некотором расстоянии надзирателей; 4 или 5 верст легко могут быть под присмотром одного человека, который удобно исправить может нужную починку».

Особенностью конструкции дорожных одежд П. Трезаге было использование для верхнего слоя искусственного щебня. В аналогичных конструкциях, строившихся в других странах, широко использовали местные каменные материалы, не требовавшие дробления. Например, в Англии Джон Скотт указывал, что для покрытий кремню, гальке, крупнозернистому песку и искусственному щебню следует предпочитать отгрохоченный гравий. Это легко можно объяснить тем, что при гранулометрическом составе, близком к оптимальному, гравий во влажную погоду, характерную для Англии, хорошо закатывается колесами и образует плотную поверхность.

X. Людер писал иронически: «Французы не любят гравийные покрытия и используют мелкие дробленые щебенки, хотя хорошо известно, что хороший известковый гравий может скоро упрочняться и уплотняться проездом, а дробление твердого камня требует времени и обходится дорого. Поэтому гравийным покрытиям повсеместно отдается предпочтение при условии, что большая их часть будет из камней размером с орех».

В Англии распространение покрытий на пакеляже связано ^именем Т. Тельфорда ‘. Т. Тельфорд не предложил новых изменений в технике дорожного строительства и строил дороги по тому же типу, как П. Трезаге. Он следующим образом описывал конструкцию своих дорог: «Нижний слой состоял из твердых камней семи дюймов высотой, тщательно установленных вручную широким концом вниз, плотно с перевязкой швов, и ни один камень не был более трех дюймов шириной поверху. Пространство между ними затем вручную заполнялось меньшими камнями так, чтобы образовалась плотная и ровная поверхность. Расположенный над ней слой толщиной 5—7 дюймов состоял из тщательно раздробленных твердых камней. Ни один из них не превышал весом шесть унций и не имел в поперечнике более 2,5 дюйма. Верхний слой толщиной в 1 дюйм был из связного гравия. Под нижним слоем на расстояниях через 100 ярдов (91,5 м) закладывались перепускные трубы, выводимые в канавы. Результатом была легкая, плотная и сухая дорога, которой

Томас Тельфорд (Tomas Telford, 1757—1834 гг.) — крупнейший английский инженер-строитель и архитектор, первый президент Общества гражданских инженеров Великобритании (Institution of Civil Engineers [152, 154]). Построил много крупных мостов оригинальной конструкции. С 1801 г. в течение 30 лет руководил дорожным строительством в горных районах Шотландии, где за это время было построено почти 1500 км дорог. Построенную Т. Тельфордом в 1830 г. дорогу Лондон — Холихед, по которой осуществлялась связь с Ирландией, считали лучшей дорогой Англии.

Рис. 4. Поперечный профиль дорог,
1 — столб; 2 — тротуар;

Из этого описания неясна конструкция корыта, в которое укладывается камень. В литературе широко распространено мнение, что конструкция дорожной одежды Т. Тельфорда отличалась от конструкции П. Трезаге плоским дном корыта, причем выпуклость одежды достигалась подбором высоты камней пакеляжа таким образом, что в средней части дороги размещались более высокие камни, а по мере приближения к обочинам их высота уменьшалась. Такие поперечные профили изображены в популярной книге Самуэля Смайлса «Жизнь Томаса Тельфорда» и в монографиях самого Т. Тельфорда и Г. Парнелля. Однако правильнее считать, что на разных этапах деятельности этого крупного инженера конструкции строившихся им дорог менялись. В монографии А. Бирка указывается, что на дорогах с тяжелым движением Т. Тельфорд устраивал пакеляж из базальтовых камней в виде выпуклого плотно утрамбованного свода со стрелой выпуклости 1/30. Таким является, в частности, рекомендованный Т. Тельфордом во время поездки на континент поперечный профиль для дороги Варшава — Брест.

Описанные методы постройки новых дорог П. Трезаге и Т. Тельфорда осуществлялись далеко не на всех маршрутах. На большинстве дорог тресты, выделявшие на работы по строительству и ремонту дорог ограниченные средства, благоустраивали дороги более примитивно. В журнале «Monthly Magasin» писалось, что «обычный метод постройки или починки дорог в богатых камнем местностях очень неприятен для едущих. Он заключается в добыче в ближайших карьерах камней размером, не меньшим обычного кирпича, и в разбрасывании их по дороге.

Рис. 5. Предложенный Т. Тельфордом поперечный профиль дороги Варшава — Брест

Следует отметить, что главной заслугой П. Трезаге, Т. Тельфорда, а позднее Дж. Мак-Адама, которых считают основоположниками современного дорожного строительства, было не изобретение принципиально новых конструкций дорожных одежд, а массовое осуществление их на практике. Аналогичные конструкции дорожных одежд, как теперь установлено, предлагались в тот же период и в других странах. Однако имена этих инженеров стали широко известными благодаря построенным ими тысячам километров дорог. Характерно, например, что ранее в Англии почти такой же известностью пользовался слепой строитель дорог Меткаф1, строивший гравийные дороги на каменном основании, приближавшиеся по типу к тельфордов-ским. На слабых грунтах он прокладывал под каменное основание прослойку из вереска и слой гравия.

Для распространения новых конструкций дорожных одежд имело значение также своевременное опубликование предложенных методов. Работы П. Трезаге и особенно Дж. Мак-Адама были широко известны при их жизни. Оригинальные поперечные профили русских дорожных одежд на пакеляже того же периода, извлеченные из архивов, опубликовал впервые только в 1951 г. проф. А. С. Кудрявцев.

В России в 1786 г. была утверждена как обязательная конструкция дорожной одежды капитана Баранова для дорог с проезжей частью шириной 4 сажени. Она представляла собой как бы сдвоенные двухполосные дороги (рис. 5.11,а), состоящие из боковых и осевой крепко расклиненных пакеляжных лент из двух камней каждая, клеток и диагоналей из крупного булыжника и заполнения булыжными камнями более мелкого размера. Пакеляж из крупных камней укладывали в продольные ровики, заполненные песком. Каменные основания, имевшие выпуклость, представляли собой как бы два свода. Сверху их засыпали гравием, природным щебнем (дресвой) или крупным песком.

Рис. 6. Конструкция дорожных одежд конца XVIII в. в России:
а — типовой поперечный профиль, разработанный капитаном Барановым; б — дорожная одежда с основанием из колотой шашки; в — облегченная конструкция дорожной одежды

Основания устраивали не только из округлого булыжного камня, но и из колотой шашки.

Аналогичные конструкции использовали и при более узкой проезжей части. Вскоре эти конструкции были заменены более легкими в осуществлении. В них средний ряд пакеляжа ставили просто на дно плоского корыта, а крайние погружали в песчаное основание на большую глубину, чем заполнение мостовой. Одновременно отказались от устройства клеток из более крупных булыжных камней. В связи с неизбежной разницей в размере осадок крупных и мелких камней’ наличие клеток должно было способствовать более быстрому возникновению неровностей на покрытии.

Дорожные одежды описанного типа требовали высокой квалификации рабочих и тщательности выполнения. Они осуществлялись на участках небольшого протяжения и вскоре сменились более простыми. Описанная И. С. Гергардтом в одной из первых статей о дорогах на русском языке конструкция имела ряд отличий от строившихся П. Трезаге. Они сводились к следующему: горизонтальное дно корыта, односкатный поперечный профиль, пешеходная дорожка на возвышающейся обочине, край которой поддерживался трехслойным валиком из крупных камней. С другой стороны проезжей части были установлены наклоненные во внешнюю сторону каменные надолбы, препятствовавшие заезду повозок на обочину. Пакеляж расклинивали камнем, который разбивали на месте укладки тяжелыми, весившими 10—12 фунтов молотками на длинных ручках. Покрытие было двухслойным. Нижний слой состоял из щебня размером «малого куриного яйца», а верхний толщиной 2—4 дюйма — из прочного каменного материала, который при постройке надо было «уколотить поплотнее ручными бабами и выровнять катками, железными и каменными». Последняя строительная операция рекомендовалась значительно ранее, чем ее ввел в 1830 г. в строительную практику для щебеночных покрытий во Франции Полонсо.

Рис. 7. Конструкция дорожной одежды, описанной И. С. Гергардтом. Наверху молоток для дробления щебня

Конец XVIII в. характеризуется началом развертывания дорожного строительства после длившегося несколько столетий перерыва. Дороги снова стали важным фактором, обеспечивавшим развитие торговых сношений и само существование в стране объединяющей ее центральной власти. В этот период происходит накопление первоначальных представлений о рациональных конструкциях земляного полотна и дорожных одежд. Ограниченные источники рабочей силы стали причиной быстрого отказа от попыток некритического использования римского опыта строительства дорог и появления более экономичных и менее трудоемких дорожных конструкций, обеспечивающих круглогодичный проезд тяжелых повозок. Технология дорожного строительства удовлетворяла требованиям первого этапа развития промышленного производства, почтовых, административных и еще ограниченных пассажирских перевозок. Протяженность дорог на магистральных направлениях, построенных по разработанным рациональным методам, оставалась незначительной по отношению ко всей протяженности дорожной сети, содержание которой осуществлялось самыми примитивными методами.

Однако вскоре в самом начале XIX столетия рост перевозок, связанный с дальнейшим развитием промышленности и быстрым увеличением объема грузопотоков главным образом сырья для промышленности, вызвал быстрый износ и разрушение существующих дорожных одежд. Это сделало необходимым дальнейшее совершенствование конструкции дорожных одежд в целях упрощения методов строительства и ремонта силами рабочих более низкой квалификации, чем для устройства одежд на пакеляжных основаниях.

Следующий этап развития техники дорожного строительства — переход к дорожным одеждам только из щебня, к так называемому «щебеночному шоссе», которое обычно связывают с именем шотландского дорожника Дж. Мак-Адама. Метод Мак-Адама получил широкое распространение потому, что был прост, дешев и отвечал требованиям времени.





Похожие статьи:
Земляное полотно и дорожные одежды

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Развитие дорожного строитеьства

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум