Значение автомобильных дорог в развитие национального хозяйства страны

7. В период уплотнения движением  каменного материала за дорогой  необходим усиленный уход. «После  укладки гравия на дорогу ежедневно  нанимают рабочих для засыпки  колей и одновременного удаления  граблями с поверхности камней, слишком мягких или неправильной  формы, вроде длинных кремней  или слишком больших». При уплотнении  щебеночной россыпи в основном  проездом транспортных средств  Дж. Мак-Адам отмечал, что «для  первой осадки гравия с успехом  можно применять тяжелый железный  каток диаметром от 4 до 5 футов  (1,2—1,5 м) не менее.

8. Поперечный уклон дороги должен  быть не слишком крутым. «Я  полагаю, что дорога, обеспечивая  сток воды, должна быть возможно  более плоской... Я обычно делаю  дорогу в середине на З дюйма  выше, чем по краям, при ширине 18 футов... Если дорога сделана  плоской, едущие не будут придерживаться  только ее середины, как делают  при чрезмерной выпуклости». В  результате многократных попыток  улучшения проезда по дорогам  россыпью новых материалов на  них образовывались толстые слои  каменной наброски. Эти слои разбирали  и заменяли щебеночными покрытиями, для которых в стороне от  дороги дробили удаленный с  дороги крупный камень. Поэтому  перестройка дорог по методу  Мак-Адама, для которой не требовался  новый камень, вытеснила трудоемкую  и более дорогую перестройку  дорог с устройством одежды  по типу Т. Тельфорда. Объем  выполнявшихся работ ограничивался  необходимый минимумом и поэтому  Дж. Мак-Адам подчеркивал, что  «на каждой дороге я был  вынужден изменять способ работ  в зависимости от местных условий,  а часто от финансирования».

                                            История асфальтоукладчика.

Обычно в литературе искусственную  укатку щебеночных одежд связывают  с именем французского инженера Полонсо, применившего в 1829 г. вместо трамбования  щебеночной россыпи 20-килограммовой  трамбовкой, «которая уплотняла только поверхность», укатку 3-тонным катком, массу которого при последних  проходах увеличивали до 4,5 т. Каток  был сделан из дубовых брусьев, окованных  железными обручами, диаметр вальца составлял 2,1 м, ширина— 1,6 м. Брусья имели  в середине вогнутость, равную 3,2 см, предназначенную для того, чтобы  при укатке формировалась цилиндрическая поверхность покрытия, а щебень не выжимался из-под катка в сторону. В боковых дисках катка были предусмотрены  отверстия, через которые каток  можно было заполнять песком или  гравием, увеличивая его массу с 1,2 до 6 т.

Расширению применения укатки способствовало появление паровых катков. В 1859 г. был выпущен каток Лемуана, имевший  три вальца, расположенные один за другим. Передний и задний вальцы были меньшего диаметра, чем средний ведущий. Каток Баллезона был двухвальцовым. Начиная с катков Эвелинга и Портера, перешли к обычной трехвальцовой  схеме. Оптимальная масса катков была найдена не сразу.

В Швейцарии в 1721 г. близ г. Невшатель  и в 1810 г. около г. Сейсель были открыты месторождения асфальтовых  горных пород — известняков и  песчаников, пропитанных битумом. Их начали разрабатывать для приготовления  мастики для гидроизоляционных  работ. Вскоре было замечено, что упавшие  на дорогу во время перевозки куски  асфальтовой породы при уплотнении проездом образуют твердый однородный слой. Это навело на мысль о постройке  асфальтовых покрытий. В 1829 г. в г. Сейселе была построена пешеходная дорожка, а в 30х годах сделаны  первые попытки постройки асфальтовых  покрытий.

Соссени (Зоззепу) начал устраивать асфальтовые покрытия, нагревая асфальтовый  известняк в котлах до температуры 150—170° С и добавляя к нему до 60% просушенного речного песка. Получаемую пластичную смесь разравнивали по прочному каменному основанию и уплотняли трамбованием. Международную известность получили первые покрытия, уложенные в Париже на площади Согласия и на террасе Зимнего Дворца в Петербурге.

В США первое асфальтовое покрытие было уложено в 1871 г. из привезенного из Европы материала. В дальнейшем начали использовать местные асфальтовые  породы, содержащие больший процент  битума, добавляя к ним, кроме песка, каменную муку. Для уплотнения горячей  смеси использовали катки. Покрытия из трамбованного и укатанного асфальта начали получать распространение на улицах больших городов. В Париже в 1854 г. их было 800 м, в 1856 г.— 8 км, а в 1860 г.— уже 230 км. В Лондоне первое покрытие появилось в 1869 г., в Берлине  — в 1877 г.

Началом систематического строительства  усовершенствованных покрытий следует  считать быстро распространявшуюся укладку на улицах столичных городов  покрытий из «трамбованного асфальта»  — щебня из природных асфальтовых  пород, который разогревали в  котлах и уплотняли трамбованием после разравнивания на прочном  каменном основании. В 1913 г. в Европе впервые была применена заимствованная в США укатка «асфальтовой массы». Покрытия получили название «укатанного  асфальта».

Появление автомобиля и совершенствование  дорожных сетей.

В конце XIX в. произошло событие, внесшее  революционное изменение в технику  транспорта,— появление автомобиля — самоходной повозки с двигателем внутреннего сгорания. В 1885—1886 гг. немецкий инженер К. Ф. Бенц установил бензиновый двигатель на трехколесной повозке, а в 1887 г. Г. Даймлер приступил  к серийному изготовлению автомобилей. Уже в 1895 г. во Франции состоялись автомобильные гонки Париж —  Руан, на которых была достигнута средняя  скорость 24 км/ч.

В России первые автомобили появились  в 1901 г., когда в США их было уже 23 тыс. С 1908 г. легковые автомобили начал  выпускать Русско-Балтийский завод  в Риге, изготовивший их 460 шт. до 1916 г.— до эвакуации в связи с  наступлением германских войск.

Плохие дороги не являлись препятствием для автомобилизации. Однако развитие автомобильного производства ставило  в разных странах перед их конструкторами и дорожной службой различные  задачи. В Западной Европе, где уже  имелась густая сеть дорог с твердыми дорожными одеждами, встала задача учета при содержании дорог требований движения автомобилей с высокими скоростями. В странах с редкой дорожной сетью и преобладанием  грунтовых дорог — в России и США — возникла проблема обеспечения  проезда по дорогам и приспособления автомобилей к состоянию этих дорог.

Первое направление привело  к развитию техники строительства  усовершенствованных покрытия, второе — к появлению методов механизированного  строительства грунтовых дорог  как временного способа пропуска движения малой интенсивности.

Массовое производство автомобилей  дало толчок дорожному строительству. В США оно развернулось в 20е  годы, когда число автомобилей  превысило 10,5 млн., а дороги с твердыми одеждами составляли лишь 12% от их общей  протяженности.

                                      Современный этап дорожного строительства.

До Появления автомобилей к  трассе дорог предъявлялись ограниченные требования, вытекавшие из особенностей конной тяги на подъемах. Лошадь может, работая с кратковременной перегрузкой, развивать силу тяги на крюке, в 2—3 раза превышающую нормальную, которая  составляет примерно 1/3 от ее веса. Поэтому, чем круче подъем, тем короче должна быть его протяженность. Строительство дорог, предназначавшихся преимущественно для автомобилей привело к нецелесообразности этого требования, однако породило ряд требований иного характера.

По мере увеличения количества автомобилей  и повышения их динамических качеств  возрастали требования к учету особенностей их движения в нормах на проектирование плана и продольного профиля  дорог.

Уже в первый период появления автомобилей  высказывался ряд предложений, которые  учитывают в настоящее время  при разработке технических требований к элементам трассы. В книге  И. М. Иванова указывалась необходимость  обеспечения видимости на кривых в плане таким образом, чтобы  луч зрения водителя не выходил за пределы полотна дороги. Не упоминая о длине тормозного пути, автор отмечал, что «промежуток времени, необходимый для шоферов, чтобы заметить друг друга,— 3 сек». Это значение, близкое к рекомендуемому сейчас времени реакции водителей для автомобильных магистралей. Радиусы кривых предлагалось рассчитывать на устойчивость против опрокидывания, так как «поперечная сила стремится сдвинуть экипаж в сторону, а при резком поперечном уклоне и в особенности на закруглениях может его опрокинуть». Отмечалось, что «быстрое автомобильное движение неудобно и опасно по улицам селений. Ввиду этого признано необходимым пролагать главные дороги вне селений, обходя их стороной».

Развитие автомобилизации в  странах с густой дорожной сетью  при преобладании легковых автомобилей  личного пользования, резкое возрастание  пассажирских перевозок и широкое  распространение автотуризма сделали  необходимым предъявлять к автомобильным  дорогам столь же высокие архитектурно-эстетические требования, как и к любому инженерному  сооружений массового пользования. К началу второй мировой войны  в проектировании дорог возникло новое направление, сочетающее ландшафтное  проектирование, клотоидное трассирование  и обеспечение пространственной плавности. Развитие скоростного автомобильного движения показало значение плавного вписывания трассы в ландшафт и для  обеспечения высоких транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог.

Возникла идея поисков способов сохранения в периоды переувлажнения тех свойств грунтов, которые  они имеют в сухое время  года, путем укрепления грунтов —  так называемой «стабилизации грунтов». По определению проф. М. М. Филатова, целью стабилизации было «сделать дорожный грунт достаточно сопротивляющимся сдвигу и стиранию». Стабилизация должна была предотвращать вредное воздействие  увеличения влажности грунта, уничтожающей в нем связность. Для повышения  сцепления в грунт вводили  устойчивые к воздействию воды связующие  материалы органического и неорганического  происхождения или скелетные  добавки — крупнозернистый песок, гравий или щебень, увеличивающие  внутреннее трение грунта. Первые успехи стабилизации грунтов в период малых  интенсивностей движения вызвали появление  лозунга «грунт не как основание, а как одежда». «Предлагалось  «основным материалом для дорожной одежды принять грунт — вездесущий грунт, но взять его не в естественном или механически улучшенном состоянии, а обратив его путем различных  физико-химических и технологических  процессов и воздействий в  массу, достаточно эластичную и прочную  для проезда».

Конфликт между автомобильным  транспортом и дорогами периода  преимущественного конного движения был кратковременным и явился стимулом дальнейшего прогресса  техники дорожного строительства  — массового появления усовершенствованных  покрытий на основе органических вяжущих  материалов.        

 Быстрый прогресс в расширении  использования в дорожном строительстве  органических вяжущих материалов  связан с именем швейцарского  врача Э. Гуглилминетти (1862—  1943 гг.). В течение 12 лет, начиная  с 1902 года, для борьбы с пылыо  на 20-километровом участке дороги  Ницца — Монте-Карло при ежедневном  движении почти 1000 автомобилей  и большом количестве конных  повозок Э. Гуглилминетти успешно  применял разогретый каменноугольный  деготь газового завода. Деготь  использовали для ежегодного  восстановления поверхностной обработки  щебеночного покрытия с последующей  засыпкой песком.

Опыт устройства поверхностных  обработок показал, что они не только приводят к обеспыливанию  покрытий, но и существенно уменьшают  их износ. В результате повторных  поверхностных обработок на дорогах  образуется своеобразный коврик —  тонкослойное асфальтовое покрытие. Первоначально розлив битума и дегтя  осуществляли вручную из леек с последующим  распределением по покрытию щетками. Затем  появились котлы вместимостью 250—350 л на тележках, из которых вяжущее  вытекало через отверстия в горизонтальной трубке. Тележку перевозили двое рабочих. Следующим этапом были распределители на конной тяге. Они имели емкости  на 1200—1500 л, из которых битум подавался  под давлением до 8 атм. при возможности  регулирования количества подаваемого  вяжущего. Распределители на автомобилях  — автогудронаторы в СССР начали выпускать с 1931 г.

Положительное влияние битумов  и дегтей на прочность дорожных одежд  вызвало постепенное на протяжении ряда лет появление новых конструкций. Это было связано как с развитием  научных исследований, так и главным  образом с совершенствованием выпускаемых  дорожных машин. Схематически этот процесс  можно описать следующим образом.

Поверхностная обработка захватывала  только верхний слой покрытия. Расположенный  ниже щебень удерживался лишь силами заклинки и поэтому при износе поверхностной обработки возобновлялось быстро прогрессирующее разрушение покрытия. Задача связывания щебня  на большую толщину была решена появлением метода пропитки.

Желание создать более однородный материал поверхностного слоя вызвало  идею устройства покрытий из каменного  материала, заранее подвергнутого  обработке вяжущим. Метод зародился  из простейшего просушивания щебня  на железных листах и смещения с  дегтем вручную.

Постепенно выяснилось, что при  соответствующем подборе минералогического  состава каменного материала  и битума или дегтя малой вязкости период хранения «созревшей» смеси  может быть значительно продлен, причем она не слеживается. Это давало возможность заготовки обработанного  щебня впрок, изготовления его на заводах, в том числе и в  зимнее время, и перевозки на строительство  на большие расстояния, сводя процесс  постройки покрытия только к распределению  по подготовленному основанию и  к укатке. Был запатентован ряд  способов приготовления «термакадама», из которых наибольшую известность  получил в начале 30х годов «сэссенский  асфальт», или «дамманасфальт», названный  так по имени предложившего его  специалиста инж. Даммана. Этот асфальт  готовили из каменного материала  в виде измельченного до крупности  песка доменного шлака и минимального количества жидкого битума. Для постройки  щебеночных покрытий методом пропитки и устройства поверхностной обработки  с использованием горячего вязкого  битума требовалось обязательно, чтобы  щебень находился в сухом состоянии  и на щебенках не было пыли.