Будівництво лісовозних доріг на слабких ґрунтах
«Via est vita» – міркували патриції, колесячи обіймаючи зі спокусливими гетерами по стародавніх каменях Риму. І заперечувати, що дорога – це життя, напевно, навряд чи хтось наважиться. Особливо якщо це дорога лісова. Так, для лісників будівництво лісовозних доріг, гілок та вусів сьогодні є життєвою необхідністю. І якщо великі виробники ще спроможні наскрести необхідні кошти на їх спорудження, то для малого бізнесу та сільгосппідприємств освоєння віддалених ділянок стає проблематичним.
Потрібна дорога, але дешева. Вихід один – будувати лежневу дорогу. Порівняно невелика інтенсивність руху дозволяє використовувати для її спорудження місцеві матеріали – деревину та найбільш підходящі за своїми механічними властивостями ґрунти. Лісовозна дорога лежачого типу не новина для лісників. Вона така ж давня, як і сама лісозаготівля. І зараз лежні будують, їх експлуатують, але їх і проклинають. Про те, як домогтися взаємності від цієї примхливої дами, зробити її надійною, довговічною, що працює не лише взимку, а й улітку, піде наша розмова.
Декілька слів про деревину, що застосовується для будівництва. Противники її використання, не заперечуючи досить високих характеристик полотна, що споруджується, виключно з цінових міркувань перевагу віддають дорожнім одягом з щебеню та інших матеріалів. Такий підхід справедливий, але в тому випадку, коли деревина видобувається деінде і може бути використана іншим способом. Деревостій, що вирубується в процесі спорудження лісовозної дороги, як, власне, і лісовий масив, що примикає до неї, до введення дороги в експлуатацію не може бути використаний інакше, ніж як дорожній будівельний матеріал. Тобто, простіше, він не має споживчої вартості. І тому ліс надорожні роботи мають відпускатися безкоштовно. А його ціна в цьому випадку складатиметься виключно із витрат на валку та розкряжування. Таким чином, в порівнянні з видобутком і доставкою щебеню (більше 1000 руб. / Кбм!) Деревостой, що використовується для будівництва лісовозної дороги, є найдешевшим будівельним матеріалом.
Будівництво лісовозних доріг на слабких ґрунтах
Технологія будівництва лісовозних доріг на торф'яному ґрунті
Найбільший будівельний інтерес, безумовно, приваблює спорудження лежнів на болотах. Відповідно до дорожньо-будівельної класифікації (СНиП II-Д.5-62 та II-Д.6-62) болота бувають трьох типів: I – суцільно заповнені щільним торфом стійкої консистенції; II – заповнені торфом та іншими болотяними ґрунтами нестійкої консистенції; III – заповнені рідким торфом та водою з плаваючою рідкою кіркою (сплавиною).
Нещодавно наші дідусі добре знали, як при необхідності побудувати таку дорогу. Цей досвід узагальнений провідними вченими, і в працях Гіпролістрансу, АГТУ, СевНДІП для кожного з перерахованих типів боліт рекомендується своя конструкція дорожнього одягу. Поперечний розріз лісовозної дороги для боліт І та ІІ типів показаний на рис. 1.
Мал. 1. Конструкція лежні для боліт I і II типу
Для перезволожених ґрунтів, у заплавах річок та струмків із достатком проточної ключової води лежні зводяться за типом «колодязь» (рис. 2). Причому технологія їхньої споруди відрізняється тим, що спочатку будується звичайна лежня, показана на рис. 1. Потім вона «вдавлюється» у вологонасичений ґрунт трелювальником, навантаженим рухомим складом і поверх неї прокладається наступна. У такий же спосіб, видаливши ножем бульдозера покриття з місцевого водопроникного ґрунту, виконується і ремонт.дороги. Для зміцнення глинистих, важкопрохідних навіть після незначного дощу ділянок застосовується покриття, аналогічне лежанню для боліт І та ІІ типів (рис. 1). Тільки замість суцільного поперечного накату з балансу (3) на відстані 1-1,5 м укладаються такі ж шпали. Порівняно сухі ділянки траси з достатньою вологопроникністю ґрунту облаштовуються відсипанням полотна дороги на прошарок із посібних залишків. Її товщина з урахуванням ущільнення в 3-4 рази повинна становити 15-20 см.
Мал. 2. Лежневка для перезволожених ґрунтів
Розглянемо деякі, з погляду, суттєві конструктивні особливості лежневих доріг. Всі лежні споруджуються на сланях (2) - поздовжніх лежання з хлистів. Служать вони виключно для кріплення поперечного накату колод (3). Міцність конструкції забезпечується дротяною ув'язкою слонів, поперечних колод і поздовжніх хлистів, покладених поверх колод по краях дороги, в одне ціле. Особливо важливим на цьому етапі будівництва є обов'язковість поглиблення слані для повного прилягання поперечного накату до ґрунту. Цим досягається рівномірний розподіл навантаження рухомого складу по ширині дороги. Недбале виконання цієї операції неминуче призведе до поломки поперечної провисної колоди. Особливо це характерно для зимового періоду, коли слой спирається на замерзлий ґрунт, і двоопорний поперечний настил не витримує навантаження колеса. А навесні, коли особливо важливо встигнути вивезти заготовлений ліс із зимової ділянки, навантажений МАЗ потрапляє у пастку, що фактично заздалегідь підготовлена будівельниками.
Наступним не менш важливим елементом лежачої дороги є колесопроводи (4). Ця назва походить, очевидно, від суто зовнішнього сприйняття їх функціональногопризначення. Однак головним для колесопроводів є знову ж таки рівномірний розподіл навантаження. Але тепер уже вздовж дороги. Тому важливим при їх спорудженні є монолітність. Колесопроводи споруджуються з хлистів. Для досягнення монолітності з'єднання одного батога з іншим не обов'язково має бути фізичним. Тобто комлеві частини хлистів, що зчленовуються, досить розташувати встик якомога ближче один до одного. Але паралельні хлисті на цій ділянці зчленування мають бути безперервними. До них комлеві частини хлистів, що стикуються, щільно прикручуються двома скрученими між собою дротиками. Таким чином досягається монолітність колесопроводу загалом. Необхідність розподілу навантаження вздовж полотна дороги особливо важлива на болотистих ґрунтах. При русі рухомого складу торф'яна подушка прогинається, і, якщо колесопровід не є монолітним, у місці його розриву утворюється виступ. Тут і відбувається руйнування дорожнього полотна. А ось спорудження лежневих доріг без колесопроводів – на жаль, найчастіше будують і так, – взагалі неприпустимо!
Мал. 3. Конструкція дороги через топке болото
Верхній ґрунтовий шар дорожнього одягу (5) з рекомендованою товщиною 20-30 см також служить для рівномірного розподілу навантаження на площу настилу, захищає колесопроводи від передчасного руйнування, дозволяє лісовозним машинам більш вільно маневрувати. Але основне його призначення - створення для деревини, що використовується, умов перезволоженого стану. У цьому середовищі дерево не гниє і стає мореним. При ідеальному догляді така лежня може бути вічною! За реальних умов наші дідусі без капітальних витрат експлуатували такі дороги по 12–15 років. А це термін чергового освоєння ділянки при добровільно-вибірковій рубці. Так що навіть длялісовозних вусів таку дорогу рекомендується будувати із ґрунтовим покриттям.
Міцність дорожнього одягу. Дорожнє покриття з використанням перерахованих дерев'яних конструкцій відноситься до групи твердих дорожніх одягів. Її міцність визначається необхідним модулем пружності. У загальному випадку він залежить від модулів пружності ґрунту, одягу, діаметра кола, еквівалентного за площею сліду колеса, та товщини шару дорожнього одягу. Останній і є цікавою для нас величиною. Виконані за методикою СоюзДорНДІ розрахунки для найгірших умов експлуатації лежневої дороги дозволяють встановити, що товщина деревного покриття повинна становити не менше 3 см (зауважимо – однією суцільною дошкою). В реальних умовах, враховуючи коефіцієнт укладання 0,6-0,7, настил можна споруджувати з балансу діаметром від 5 см.
Але особливий інтерес представляє споруда лісовозної дороги на болотах ІІІ типу, з плаваючою сплавиною. Практично таких доріг не роблять – страшно. А якщо й трапляється вивозити ліс через болото, то тільки взимку. Влітку лежні прокладають кругову. Однак досвід використання таких відтанутих зимників – у виняткових випадках, звичайно, – передбачає можливість їх успішної експлуатації та влітку. Конструкцію такої дороги показано на рис. 3. Дорожній одяг аналогічний лісовозній гілці, що споруджується на болотах І та ІІ типів. Відмінність полягає в дещо іншій конструкції слонів. Для боліт III типу слойка складається з двох паралельно лежачих і ув'язаних між собою хлистів. Стики наступного з попереднім повинні припадати приблизно на середину паралельного хлиста і виконуватися: вершинні - внахлест, з жорстким ув'язуванням дротом; комлеві – з'єднанням «ластівчин хвіст». В результаті виходять гнучкі монохоорди, що підтримують дорожній настил з пачок колод табалансу в рівноважному положенні при динамічних навантаженнях від транспортних засобів, що рухаються. По суті, конструкція такої дороги адекватна понтонному мосту, де функцію сили, що виштовхує, виконує обсяг витісненої води. З тією різницею, що сконструйований таким чином "понтон" є дірявим. Вода, просочуючись через сплав, поступово заповнює чашу прогину; підйомна сила знижується, і дорога разом з транспортом, що рухається, починає занурюватися.
Зрозуміло, що розрахунок такої дороги має вестися щодо швидкості зниження її вантажопідйомності. Тобто необхідно визначати швидкість просочування води через торф'яну подушку. Залежність між швидкістю потоку фільтрації і втратами напору по довжині фільтрації визначають залежністю Дарсі. Ця методика і була використана для розрахунку. Причому обрані були найгірші умови експлуатації дороги: товщина торф'яної подушки 100 см, максимальний коефіцієнт фільтрації - в торф'яному сфагнумі, по дорозі рухається лісовоз масою 37 тонн, площа розподілу навантаження розмірами 8х16 м. Так ось, розрахункова швидкість надходження води через всю площу фільтрації ,2275х10-3 кг/сек. І для того, щоб повністю «утопити» розрахунковий лісовоз, потрібно 345 днів. При цьому за час пересування лісовозу по перетину болота завдовжки 100 м зі швидкістю 10 км/год (36 сек) занурення дороги становитиме 0,3 мм. Тобто лісовозну дорогу по перетину болота ІІІ типу можна споруджувати з одним накатом колод.
І насамкінець: здається, настане і такий час, коли ми, роз'їжджаючи по наших лежнях дорогах, теж будемо радіти життю.
Михайло ГУЛЯЄВ Архангельська обласна галузева газета "Лісові новини"
1 торф'яна подушка; 2 слона; 3 поперечний накат з колод та балансу; 4колесопровід; 5 покриття з місцевих ґрунтів.