17.7. Согласование земляного полотна с ландшафтом

В согласовании автомобильных дорог с ландшафтом существенную роль играет поперечный профиль земляного полотна. Принцип увязки дороги с ландшафтом требует, чтобы дорога резко не выделялась на окружающей местности. Поэтому были предложены конструкции земляного полотна с округленными очертаниями пологих откосов, плавно сливающихся с поверхностью прилегающих элементов рельефа.

Пологие обтекаемые откосы имеют ряд несомненных достоинств по сравнению с обычно применяемыми откосами геометрически правильных очертаний:

– повышается безопасность движения, поскольку при замене боковых канав мелкими, поросшими травой округленными лотками, автомобиль, потерявший управление, может съехать по пологому откосу с насыпи на прилегающую полосу отвода;

– повышается психологическая уверенность водителей, так как они видят весь откос, а не только бровку земляного полотна, как при движении по дороге с крутыми откосами;

– пологие откосы на невысоких насыпях при коэффициентах заложения 1:4 и положе позволяют отказаться от установки боковых ограждений барьерного типа. На автомагистралях такие ограждения иногда становятся причиной тяжелых аварий, так как при заезде автомобиля за разделительную полосу встречные автомобили не имеют возможности уклониться от столкновения, съехав с дороги на придорожную полосу;

– обеспечивается лучшее обтекание земляного полотна снеговетровым потоком, в результате чего снег переносится через дорогу, не откладываясь на проезжей части;

– пологие откосы меньше размываются водой и быстрее зарастают травой;

– улучшается испарение влаги из земляного полотна, что благоприятно влияет на его водно-тепловой режим;

– пологий откос переменной крутизны позволяет плавно сочетать земляное полотно дороги с прилегающей местностью.

В начальный период строительства к земляному полотну автомагистралей предъявляли те же требования, что и при строительстве железных дорог. Земляное полотно подчеркнуто выделялось на местности своими четкими геометрическими очертаниями, правильными плоскостями крутых откосов насыпей и выемок с резко очерченными бровками. Вскоре, однако, выявилась нецелесообразность таких решений с точки зрения безопасности движения и удобства эксплуатации.

Поэтому, начиная примерно с 1935 г., в проектах разных автомагистралей, строящихся в США и в Западной Европе, было предложено большое количество типов поперечных профилей обтекаемого земляного полотна. Их осуществление в процессе строительства при современных средствах механизации для производства земляных работ не вызывает никаких затруднений.

В СССР обтекаемые поперечные профили были применены впервые на Московской кольцевой автомобильной дороге (рис. 17.48).

Рис. 17.48. Поперечные профили земляного полотна Московской кольцевой дороги а – невысокая насыпь с лотком вместо боковой канавы; б – невысокая насыпь с пологими откосами; в – насыпь высотой до 2 м; г – высокая насыпь с откосами переменной крутизны; д – выемка с лотками и округленными кромками откосов

Несмотря на значительное разнообразие предложенных конструкций обтекаемого земляного полотна, их анализ позволяет установить следующие общие тенденции в области проектирования поперечных профилей:

1. Мелкие выемки и невысокие насыпи обязательно устраивают с пологим заложением откосов. Коэффициент заложения откосов принимают тем большим, чем ниже насыпь. У малых насыпей и мелких выемок откосы делают с заложением до 1:5-1:6. Устройство таких откосов позволяет отказаться от установки дорожных ограждений. Характерно, что такие поперечные профили, предложенные отчасти из эстетических соображений, имеют большие преимущества с точки зрения обеспечения безопасности движения.

Опыты, проведенные на испытательном полигоне фирмы «Дженерал Моторс», подтвердили безопасность пологого поперечного профиля (рис. 17.49) при съезде автомобиля, потерявшего управление. Этот профиль предложен Американской ассоциацией сотрудников дорожных организаций (AASHTO).

Рис. 17.49. Поперечный профиль земляного полотна, рекомендуемый в США: 1 – асфальтобетон мощностью 7,5 см; 2 – гравелистый грунт (30 см); 3 – гравий (20 см)

2. Высоким насыпям придают постоянное по всей высоте заложение откосов или же делают откосы ломаными, с крутизной, уменьшающейся по мере приближения к подошве. Откосы выемок чаще всего устраивают с постоянной крутизной заложения.

Высокие насыпи и глубокие выемки могут быть сделаны менее заметными на местности путем посадки на их откосах деревьев или кустарников (рис. 17.50). Устройство бермы на уровне низа посадок создает архитектурный эффект, скрадывающий глубину выемки.

Рис. 17.50. Различные способы маскировки высоты откосов насыпей и выемок растительными посадками: а – некрасивый вид обнаженного откоса выемки; б – посадка на откосе деревьев и кустарников; в – срезка откоса и устройство «полки» в нижней части с засадкой ее растительностью; г – уменьшение видимой высоты откоса устройством бермы и засадкой расположенной выше бермы части откоса деревьями и кустарниками; д – то же с устройством на откосе нескольких берм

Устройство насыпей и выемок с постоянной крутизной откосов по высоте типично для США. В табл. 17.2 приведены величины коэффициентов заложения откосов, предусмотренные техническими условиями США на дороги между штатами.

Таблица 17.2. Коэффициенты заложения откосов (США)

Высота насыпи или глубина выемки, м	Крутизна откосов при рельефе
	равнинном или слабо холмистом	пересеченном	горном
1,2	1:4	1:4	1:4
1,2-3,0	1:4	1:3	1:2
3,0-4,5	1:3	1:2,5	1:1,75
4,5-6,0	1:2	1:2	1:1.5
6,0	1:2	1:1,5	1:1,5

3. В Европе обычно устраивают откосы насыпей с переменной крутизной заложения. Так, например, по техническим условиям Германии предусматриваются коэффициенты заложения откосов насыпей на разных уровнях от поверхности земли (табл. 17.3).

Таблица 17.3 Коэффициенты заложения откосов (Германия)

Коэффициент заложения откосов	Высота откосов, м
	крутые откосы	пологие откосы
1:4	–	> 1,5
1:3	< 1,5	1,5-3,0
1:2,5	–	3,0-4,5
1:2	1,5-3,0	> 4,5
1:1,75	–	–
1:1,5	> 3,0	–

Чтобы упростить разбивку и облегчить производство земляных работ, было предложено достигать переменности крутизны откосов земляного полотна путем сохранения постоянной величины заложения, выдерживая при разбивке постоянное расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи или верха откоса выемки. Австралийские инженеры признают, что это обеспечивает земляному полотну «очень приятный вид без занятия излишних земель».

Верхнюю часть откосов выемок и подошву насыпей плавно сопрягают с прилегающей поверхностью грунта, обычно по круговым кривым малого радиуса.

В лесной местности округление должно обязательно сопровождаться подсадкой деревьев для создания переходной зоны между высокими деревьями и откосами выемки.

В условиях пересеченного рельефа, когда при проектировании ставится задача лучшего вписывания дороги в ландшафт, крутизну откосов выемок и насыпей меняют как по высоте, так и по протяжению дороги в зависимости от величины рабочих отметок. Особенно это важно для длинных выемок на прямых участках, которые оставляют у едущих впечатление траншей. Таким образом, желание слить дорогу с ландшафтом приводит к необходимости отказа от постоянства коэффициента заложения откосов и к изменению крутизны откосов с учетом самых разнообразных форм прилегающего рельефа.

4. Наряду с округлением кромок земляного полотна необходимо использовать возможность плавных форм перехода земляного полотна в окружающие элементы ландшафта. Пример такого поперечного профиля автомагистрали, проходящей по берегу озера, показан на рис. 17.51.

Рис. 17.51. Поперечный профиль автомагистрали, проходящей по берегу озера: 1 – цементобетонное покрытие; 2 – щебеночное основание; 3 – суглинок; 4 – растительный грунт; 5 – пологий откос, плавно сочетающий земляное полотно с лугом; 6 – укрепление прибрежного откоса, рассчитанное на набег волн

Высота насыпи и очертание ее берегового откоса определялись возможностью набегания волн с озера. Противоположный откос для лучшего согласования с местностью и плавности перехода насыпи в прилегающий луг устроен очень длинным. Пологий откос покрыт слоем растительного грунта, позволяющим быстро получить хороший травяной покров.

5. Участки перехода из выемок в насыпи нужно устраивать с очень пологими откосами, устраняя для едущих впечатление въезда в траншею. Это способствует также уменьшению заносимости дороги снегом. У коротких выемок для нарушения симметрии и лучшего сочетания с элементами рельефа откосы у входа и выхода (а на косогорах – и с разной стороны дороги) можно устраивать различной крутизны. Уположивание откосов на переходных участках от выемок к насыпям имеет также большое значение для безопасности движения, устраняя опасность потери управляемости при внезапном воздействии бокового ветра на автомобили, выезжающие с высокой скоростью из глубокой выемки. При пологих откосах давление ветра нарастает более замедленно, и водитель успевает к нему приспособиться.

В выемках, расположенных на кривых, иногда в целях обеспечения видимости вместо уширения можно делать внутренние откосы более пологими. Это улучшает условия видимости, так как при обеспечении расчетного расстояния видимости для легковых автомобилей позволяет видеть более высокие грузовые автомобили на большем расстоянии. Внешнему откосу, который способствует лучшему ориентированию водителей в направлении дороги («оптическое трассирование») можно придавать более крутое заложение, до 1:1,5.

На косогорных участках для лучшего слияния выемок и насыпей с природными склонами местности целесообразно заполнять пазухи с верховой стороны насыпей и срезать невысокие низовые откосы выемок. Последнее мероприятие существенно облегчает защиту дороги от снега.

6. В местах, где дорога пересекает местность геометрически правильными очертаниями мостов и путепроводов, прилегающим участкам земляного полотна также следует придавать геометрически правильные очертания, плавно переходя от них через 20-25 м к обтекаемым поперечным профилям.

Устройство пологих откосов, округление бровок выемок и подошв насыпей дает возможность в местах с ценными землями приблизить посевы к бровке дороги и тем самым уменьшить площади земли, изымаемые из сельского хозяйства. При очень ценных орошаемых землях, например в Японии, для сокращения площади отводимой под дорогу земли низовой откос дороги, проходящей у подошвы холмов, заменяют вертикальными подпорными стенками, которые хорошо гармонируют с прямоугольными клетками поливных рисовых полей.