Проектирование дорог в овражных и карстовых районах

Образование оврагов, широко распространенных в степной и лесо­степной зонах СССР, является результатом водной эрозии — процес­са размыва почв и рыхлых подстилающих их пород стекающими со склонов потоками воды от дождей и таяния снега.

Возвышающиеся элементы рельефа земной поверхности образуют гидрографическую сеть — систему связанных между собой путей стока дождевых и талых вод. Образование в отдельных местах струй воды, объем которых по мере роста площади питающих их бассейнов возрастает, вызывает размыв поверхности грунта. Эрозионные про­цессы начинают проявляться при крутизне склона 0,5—2°, заметно усиливаются на склонах с уклоном 2—0° и получают существенное развитие при крутизне 6—10°.

В процессе своего образования овраги проходят несколько зако­номерно сменяющихся стадий (рис. XXX.1). На первой стадии раз­мыва на крутом участке склона образуется промоина, или рытвина, треугольного поперечного сечения Дно ее практически параллельно поверхности земли. На второй стадии происходит углубление рытвины с уменьшением продольного уклона дна. У вершины соз­дается обрыв высотой 5—10 м. Рытвина расширяется и становится в поперечном сечении трапе­цеидальной. К концу второй стадии в нижней части оврага вырабатывается плавный про­дольный профиль — транзит­ное русло, в пределах кото­рого размыв уравновешивает­ся приносом грунта. У устья оврага, где вода, растекаясь, теряет скорость, откладывает­ся конус выноса. На третьей стадии происходит дальней­ший рост оврага по направле­нию к водоразделу и расши­ряется его поперечное сече­ние в результате подмывания н осыпания берегов По боко­вым тальвегам, по которым к оврагу притекает вода, о второстепенных бассейнов, начинают образовываться от­ветвляющиеся овраги — от- вершки (см. рис. XXXЛ). 9*Овраг продолжает развиваться до тех пор, пока не достигнет грунтовых слоев, не поддающихся размыву, или питающий его вер­шину водосборный бассейн не уменьшится вблизи от водораздела до такой степени, что размыв прекратится. В четвертой стадии глу­бинная эрозия и подмыв берегов постепенно прекращаются, овраг перестает растн. Склоны его принимают устойчивое очертание и за­растают травой. Овраг превращается в балку

Наибольшую крутизну боковые склоны имеют у вершины. По мере приближения к устью склоны оврага в результате осыпания грунта становятся более пологими и покрываются почвенным слоем.

Наиболее интенсивно процессы эрозии протекают в лёссах и лёс­совидных суглинках, характерных для Украины. Развитие эрозион­ных процессов зависит от климатических условий, распределения дождей по временам года и от их интенсивности. Размывы особенно значительны при затяжных дождях и кратковременных мощных лив­нях..

Глубина и интенсивность развития оврага зависят от положения его базиса эрозии — горизонтальной поверхности, на уровне которой стекающие воды теряют свою размывающую силу.

ТРАССИРОВАНИЕ ДОРОГ В ЗОНЕ ОВРАГОВ

Выбор направления трассы дорог в овражистой местности в значи­тельной степени определяется положением населенных пунктов, между которыми прокладывается дорот а. В степных н засушливых районах более заселены пониженные долин­ные участки. В этих случаях при продолжении трассы по водоразде­лам приходится обходить вершины оврагов, устраивать специальные подъездные пути к населенным пунктам. Прн проектировании долин­ных участков трассы дорога пересекает большое число водотоков и оврагов вблизи их устья.

Рациональное направление трассы выбирают в зависимости от кон­фигурации овражной сети и категории дороги.При раз­витой сети оврагов проложение дороги в обход оврагов снижает стои­мость постройки, но приводит к большой извилистости трассы, пере­пробегу автомобилей. Поэтому дороги высших категорий следует прокладывать, приближаясь к кратчайшему направлению, не допу­ская, конечно, излишних пересечений оврагов. Увеличение объемов земляных работ и числа искусственных сооружений оправдывается в этом случае значительным удешевлением стоимости проезжей части и, самое главное, сокращением дорожно-транспортных расходов. В ов­раге возможно устройство придорожного водохранилища.

При проектировании дорог низших категорий, особенно сельских, решающим фактором является стоимость строительства. В этом случае чаще оказывается более выгодным вариант трассы, запроекти­рованный с минимальным числом пересечений оврагов.

При обходе оврага трассу располагают на расстоянии 50—100 м от его вершины или отвершка, обязательно предусматривая в про­екте мероприятия по закреплению оврага.

Несмотря на то, что ширина оврага и необходимые размеры водо­пропускного сооружения уменьшаются по мере приближения трассы к вершине оврага, располагать трассу непосредственно вблизи вер­шины, в зоне размыва, нерационально, так как потребуются допол­нительные работы по защите земляного полотна и сооружения от размыва.

При направлении трассы вдоль речной долины не следует прокла­дывать дорогу по конусам выноса пересекаемых оврагов, где обычно наблюдается блуждание русла водотока. При большой интенсивности отложения наносов отверстие искусственного сооружения может быть занесено. Наиболее целесообразно пересекать овраги выше конуса выноса в пределах транзитной зоны оврага. Однако, если мелких оврагов очень много, трассу, чтобы не удлинять, прокладывают по ко­нусам выноса, предусматривая для упорядочения протекания воды

Образование оврага связано с формированием стока к нему воды со всей поверхности питающего бассейна. Закрепление только вер­шины оврага, как иногда делают дорожники, не устраняет причин роста оврага и часто не обеспечивает защиту дороги от растущего оврага В условиях социалистического народного хозяйства целесооб­разно проводить комплексную систему противоэрозионных меро­приятий, распространяющуюся на весь водосборный бассейн и при­водящую к активному замедлению и снижению стока.борьба с вет­ровой и водной эрозией почв рассматривается как одна из важнейших государственных задач в системе мер, направленных на дальнейшее развитие сельского хозяйства т граны. Постановление предусматри­вает противоэрозиоппую профилактику, агротехнические и агроле­сомелиоративные работы и строительство укрепительных сооруже­ний

Активные мероприятия по закреплению оврагов преследуют три цели: снижение и замедление притока воды к оврагу, укрепление вер­шины оврага и закрепление его русла.

Для уменьшения и замедления стока воды с. площади водосборного бассейна наиболее целесообразны агротехнические мероприятия — распахивание почвы при подготовке к посевам сельскохозяйственных культур поперек склонов, полосное размещение сельскохозяйствен­ных культур, создание травяного покрова на крутых склонах, выра­щивание полезащитных лесных полос.

Для удержания притекающей воды на придорожной полосе иногда устраивают два-три водозадерживающихтзала (рис. XXX.4, в) высотой Ь. от 1 до 2 м н шириной по гребню с от 0,5 (валы узкого профиля) до 2,5 м. Валы после уплотнения и осадки должны на 0,2—0,5 м воз­вышаться над уровнем воды, которая может за ними накопиться. Валы располагают вдоль горизонталей, загибая их конечные участки вверх по склону. Трассируют валы по отрезкам прямых, гребень их должен быть горизонтален. Валы могут быть защитными (глухими), когда вода из прудка может уходить, только достигнув высоты'греб- ня вала, и открытыми, когда в конце загибов устраивают пониженное место для слива воды. Расстояние между валами назначают в зависи­мости от крутизны местности из условия

Ближайший к вершине оврага водозадерживающий вал распола­гают обычно на расстоянии 10—15 м от вершины оврага, причем ие ближе чем па две-три глубины оврага в вершине. Через каждые 100 м задерживающих валов делают поперечные шпоры, прерывающие течение воды вдоль вала. Может допускаться зарегулированный спуск части стока на укрепленный склон. Для этого в валах устраи­вают фильтрующие прослойки или закладывают трубы, выходы из которых укрепляют для предотвращения размыва. Высоту валов и глубину канав назначают по расчету на полное удержание коли­чества воды, собирающейся после таяния снега или выпадения ливня при 10%-ной обеспеченности.

Рис. XXX 4. Схемы расположения Еодозадсрживающих и водоотподящих валов: а размещение водозадерживающнх валов у вершины оврага; б — валы, отводящие воду к головному сооружению одного из оврагов; о —поперечное сечение водозалерживаюш,егп. вала; 1 — граг.ины бассейна; 2 — окрытая перемычка, 3 — глухая перемычка; 1 — шпоры; 5 — вер­шина оврага

 

Рис XXX.5. Схемы сооружений для закрепления вершины оврага: о —быстроток; 6 —бетонный перепад с шахтным водосбросом; в —консольный водосброс? г — перепады

 

Чтобы перехватить вею воду и направить ее в головное приемное сооружение, вблизи от вершины оврага устраивают направляющие водосборные валы высотой около 0,75 м

Наиболее сложно осущес! вляется укрепление головной части овра- 'гов. Чтобы безопасно сбросить талые и ливневые воды на дно овра­гов, строят специальные сооружения. Ими можно обеспечить сброс воды с бассейнов площадью до 15—20 1а Если рядом расположено несколько отвершков, сооружение строят иа одном из них, подводя к нему воду от других отвершков укрепленными канавами. Головные сооружения устраивают в виде трубчатых железобетонных или асбо­цементных водоспусков из труб диаметром 0,5—1,0 м, перепадов, водобойных колодцев и консольных водосборов (леек), предназна­ченных для спуска воды, притекающей к оврагу, на его дио и гашения ее энергии (рис. XXX.5) Расчет их необходимо вести иа пропуск расходов той же повторяемости, что и малых искусственных соору­жений на дороге. По опыту Молдавской ССР лотки применимы при расходах до 15 м³/с и разности высот 40 м, трубчатые водосбросы— До 2 м^я/с при той же высоте. Шахтные водосбросы — при высоте па­дения до 15 м. Консольные водосбросы при скальном дне допустимы при разности высот до 40 м и расходах до 15 м³/е. При нескальных грунтах применимость их ограничивается разностью высот 5 м и рас­ходами м³/с. Стойка должна быть заглублена не менее чем на 2 м ниже дна возможной воронки размыва.

Для надежности работы головных сооружений в их конструкции должны быть предусмотрены эффективные меры против фильтрации воды вдоль сооружения и подмыва их снизу при размывании падаю­щей водой дна оврага. В верховой части сооружений устраивают направляющие валы и противофильтрационные шпоры, заглубляе­мые в грунг, укрепляют подходное русло на большом расстоянии. В процессе эксплуатации за этими сооружениями необходимы пов­седневный надзор и своевременный ремонт. Несоблюдение этих тре­бований приводит к неизбежному подмыву, а часто и к разрушению дорогостоящих сооружений.

Русловые и донные сооружения для борьбы с дальнейшим углуб­лением оврага и задержания продуктов размыва состоит из системы запруд высотой не более 0,7 м и перепадов, уменьшающих скорость

течения воды по дну оврага. Их устраивают капитального типа из бетонных элементов или каменной кладки и облегченные — в виде хворостяных или плетневых за­пруд. Хорошо использовать новый хворост свежей рубки, который легко укореняется. Концы запруд врезают в боковые С1енки оврага на 1 м во избежание подмыва во­дой его склонов

Между запрудами постепенно откладываются наносы. С течением времени дно оврага повышается и уполаживается. Расстояние между запрудами назначают так, чтобы верх нижней запруды был распо­ложен примерно на уровне дна вы­ше расположенной плотины Ниже запруды на расстоянии 2—3 м дно оврага укрепляют мощением или каменной наброской

Важное значение для закрепле­ния оврагов и прекращения их размыва имеет посадка у верховьев оврага, вблизи его склонов и бере­гов деревьев и кустарников поло­сой шириной не менее 15—20 м ^РИйв^^СоГы7нТа^еХ"^ПР°^ТИ' (Рис- XXX 6). В зависимости от

/-полоса луга <3-10 м>; г - кустарнике- КЛИМаТИЧвСКИХ УСЛОВИИ МСС.ТНОСТИ вые посадки на водоподводящих лощичак; МОГУТ быТЬ Применены Д\'б, ЯСеИЬ, 3 — древесно-кустарннковые посадки (20— ^

бо м) береза, тополь, клен и сосна (на песках), из кустарников — акация, жимолость, смородина, терн, шиповник и др. В пределах полосы насаждений развивается травя­нистый покров, укрепляющий своей корневой системой верхние слои почвы, задерживающий влагу и тем самым уменьшающий сток воды в овраг. После проведения активных мероприятий по борьбе с ростом и размывом оврага рекомендуется насаждать лес по склонам и в рус­ле самого оврага для оконча!ельного его закрепления.

Закрепление придорожных оврагов требует ряда лет. Начатое строителями, оно завершается уже в процессе эксплуатации дороги.

Проект активных мероприятий по укреплению оврагов разраба­тывают на основе данных, собранных в процессе изысканий, в увязке с планами местных сельскохозяйственных организаций. Необходимо иметь детальный план оврага и прилегающей водосборной площади в масштабе 1: 2000 — 1: 5000 в горизонталях.