Американський досвід будівництва лісових доріг
Стабільна, безпечна, економічно ефективна дорога з мінімальним впливом на навколишнє середовище потребує поєднання елементів планування, розташування дороги, проекту, будівництва і контролю якості, а також обслуговування. Загалом її спорудження базується на трьох китах – застосування доцільних, базових проектно-технічних понять, розуміння екологічних проблем та вживання заходів для їх пом’якшення, використання належних інноваційних технологій.
Гордон Рекс Келлер – знаний інженер-геолог, будівельник і менеджер проектів та програм в складі багатьох підрозділів Лісової служби США. Його професійний досвід вражає, а послужний список – доволі довгий. Під час регіонального симпозіуму він поділився кращими практиками створення мережі лісових доріг на засадах сталого розвитку та мінімального впливу на довкілля.
Перш ніж ознайомити читачів із власне американською практикою будівництва доріг, ще кілька слів про Гордона Келлера. Професійного досвіду експерт набув упродовж багаторічного вирішення технічних завдань, пов’язаних із стійкістю схилів, підпірними спорудами, фундаментами, підземними дослідженнями, розташуванням і розбудовою кар’єрів, матеріалами і стабілізацією шосейних доріг, поверхневими і дренажними спорудами, системами відведення грунтових вод, розвитком каналізації, заходами боротьби із ерозією, рекультивацією шахт, відновленням водозборів, проектуванням і реконструкцією мостів і гребель, а також відновлення споруд після стихійного лиха.
Гордон Келлер, зокрема, брав участь у ремонтних роботах із усунення пошкоджень внаслідок урагану Мітч в Центральній Америці та після урагану Джордж в Домініканській Республіці. Власним досвідом будівництва доріг експерт ділився у Центральній Америці, Південній Америці, на Гаїті, в Африці, Австралії, Китаї, Індії та Західній частині Тихого океану, а перелік організацій, із яким він співпрацює, доволі довгий. Назвемо лише декілька: Світовий банк, Міжнародна Федерація доріг, Лісова служба Бразилії, Агентство США з міжнародного розвитку, VicForests тощо.
Дорога з низькою інтенсивністю руху – важлива
Отож, для початку розберемося, що таке дорога із низькою інтенсивністю руху. Є багато визначень, найпоширенішим з яких є, що це дорога, середній добовий рух транспорту (СДР) на якій 400 автомобілів або менше. Більшість доріг Системи національних лісів США саме така, ба більше – вони вважаються дорогами із дуже низькою інтенсивністю руху, оскільки СДР на них – близько 50 автомобілів. Загалом від 60 до 70% доріг в більшості країн світу є дорогами з низькою інтенсивністю руху та без твердого покриття.
До речі, у США половина доріг не мають твердого покриття – загалом прокладено більше 600 тис. км доріг, причому лише 7% із них з твердим покриттям, 18% – із гравійним покриттям і 75% – грунтові непокриті дороги. Сумарні затрати на дороги з низькою інтенсивністю руху складають велику частину видатків штатів, округів, муніципалітетів та агентств. Проста непокрита дорога може коштувати від $5 до 20 тис. за 1 км. Дорога, покрита гравієм, вартує понад $50 тис. за 1 км. Високоякісні магістральні дороги часто коштують більше, ніж $500 тис. за 1 км.
Хоча дороги потрібні у більшості регіонах, проте не варто забувати про їхню вартість та вплив на навколишнє середовище. Серед негативних наслідків будівництва дороги можуть бути утворення наносів та погіршення стану води, загибель диких тварин та погіршення середовища їх існування, бар’єри для риб та водних організмів, поширення інвазивних видів і шкідливих рослин, нелегальні вирубки лісів та мисливство через полегшення доступу до місцевості, зміни в землекористуванні та соціальних умовах, особливо вздовж самих доріг. Багато цих негативних наслідків можна усунути або мінімізувати завдяки належному екологічному аналізу, плануванню та проектуванню, впровадженню пом’якшувальних заходів і ретельному обслуговуванню доріг. Варто пам’ятати, що належні стандарти проектування повинні враховувати потреби користувачів доріг, витрати, безпеку та вплив на навколишнє середовище.
Як прокласти гарну дорогу?
Стабільна, безпечна, економічно ефективна дорога з мінімальним впливом на навколишнє середовище потребує поєднання елементів планування, розташування дороги, проекту, будівництва і контролю якості, а також обслуговування.
Загалом її спорудження базується на трьох китах – застосування доцільних, базових проектно-технічних понять, розуміння екологічних проблем та вживання заходів для їх пом’якшення, використання належних інноваційних технологій.
Проектно-технічні поняття – це розумне планування транспорту та розташування, аналіз водовідведення, стабільність відкосів, правильний вибір матеріалів для будівництва дороги, обслуговування всіх споруд. Розташовувати дорогу необхідно так, щоб оптимізувати її використання й уникнути затратних, проблемних і шкідливих для навколишнього середовища ділянок. Власне її проектування містить більшість аспектів дорожнього шаблону і дренажу, тобто є тим етапом, коли розробляють пом’якшувальні заходи. Для виконання проекту необхідні належні будівельні технології. Та й саме будівництво потребує відповідного рівня контролю якості і відбору зразків та тестування. «Запам’ятайте: ви отримуєте не те, що очікували, а те, за виконанням чого простежили», – завжди наголошує Гордон Келлер. Окрім того, варто розуміти, що кожна дорога, навіть дуже якісно збудована, потребує постійного та довгострокового обслуговування, оскільки хороше планування, проектування і будівництво лише зменшують обсяги необхідного обслуговування. Посезонно потрібно закривати дороги, на яких утворюються колії, та ліквідовувати непотрібні дороги, де це можливо.
Розуміння екологічних проблем та пом’якшувальні заходи щодо них передбачають перш за все екологічний аналіз, який повинен стати невід’ємною складовою планування дороги. «Спілкування між усіма зацікавленими сторонами є надзвичайно важливим», – підкреслює американський експерт. Це суттєво ще й з огляду на те, що потрібно обдумати всі потенційні соціальні проблеми. Також до групи екологічних питань потрапляють боротьба проти наносів та ерозії, проходження риби та диких тварин і контроль над інвазивними видами. І тут постають ключові проектні завдання: переходи через природні водні потоки потрібно ретельно вибрати, адже це можуть бути мости, переправи чи водопропускні труби. Їх також потрібно докладно спроектувати, захистити та зробити відповідного розміру. Належний поверхневий дренаж важливий для уникнення швидких концентрованих потоків води на дорожньому полотні, в кюветах і на випускних отворах труб поперечного дренажу.
Дороги також необхідно облаштувати стабільними відкосами і насипами з використанням таких заходів стабілізації, як дренаж, насадження та підпірні споруди чи стіни, де це доцільно. В ідеалі дороги потрібно покривати якісними дорожніми матеріалами для підтримання структури, контролю над ерозією та для комфорту водіїв. У випадку використання низькосортних матеріалів результат може бути непередбачуваним. Розробка нових місць добування матеріалів для будівництва дороги може суттєво зменшити затрати, але ці ділянки пізніше потрібно відновити. І наостанок: заходи для контролю ерозії мають бути невід’ємною складовою кожного проекту. Схили ярів, де це потрібно, треба укріпити, оскільки яри з часом лише збільшуються.
Нині при проектуванні і спорудженні дороги також варто використовувати інноваційні технології – все ж таки живемо у XXI ст. та й економічна ефективність їх висока. Отож, геоінформаційні системи та карти, геосинтетичні матеріали, безтраншейні технології, методи механічної стабілізації земельних споруд та звичайні інструменти відповідно до особливостей ділянки чи місцевості зроблять дорогу не тільки якіснішою, а й економічно ефективною.
Планування і проектування
Плануючи дорогу, передусім потрібно визначити первинні під’їзні дороги (систему магістральних і колекторних доріг, яка обслуговує територію одиниці управління). У пригоді стануть дані про місцевість з топографічних карт або аерофотознімків, з карт грунтів, прибережних зон або карт вирощуваних культур. Будівництво дороги треба завершити за рік до початку лісогосподарських робіт, щоб вона змогла виконувати свої функції при лісозаготівлі.
Розташування доріг відображають на карті, щоб показати всю систему первинних під’їзних доріг і деякі місцеві дороги, необхідні для тривалого використання території. Планувати будівництво слід таким чином, щоб мінімізувати кількість перетину потоків, уникнути ділянки ускладненого і занадто витратного дорожнього будівництва, обмежити несприятливий вплив на навколишнє середовище і слугувати поставленим економічним завданням, а також сприяти лісозаготівельній діяльності.
У процесі планування доріг основну увагу приділяють розташуванню і протяжності доріг і пунктів навантаження з метою мінімізації витрат на вивезення лісу. Якщо місцевість достатньо рівнинна, то можна скористатися моделями оптимізації, якщо пересічена – враховувати можливості устаткування, розташування ресурсів і витрати.
З’єднувальні дороги, які сполучають місцеві під’їзні дороги від місця заготівлі до місця виїзду з ділянки лісозаготівельних робіт, як нові так і наявні, потрібно показати на затвердженому плані лісового господарства. Ці дороги, як правило, з’єднують місцеві дороги з головними дорогами або автодорогами за межами лісового господарства.
На з’єднувальних і магістральних дорогах використовуватимуть тягові машини для транспортування колод чи лісоматеріалів із території лісозаготівлі, отож і специфікація проекту, і будівництво мають враховувати, що дорогами будуть їздити габаритні вантажівки із великими вантажами.
Параметри швидкості автомобіля важливі для ефективності перевезень, тому кривизна і ухил дороги дуже важливі. Мінімальний ухил дороги повинен становити 2–3%, максимальний – не перевищувати 12–15%. Дорога повинна повторювати природні контури рельєфу.
Загалом проектна швидкість може бути 45–60 км/год. Ці дороги будують з ухилом для водовідведення з поверхні і часто з високим полотном. Важливе правильне розташування цього класу доріг, щоб уникнути пересіченої місцевості, де витрати на будівництво та технічне обслуговування будуть дуже високими.
Місцеві під’їзні дороги на рівнинній місцевості будують так само, як і з’єднувальні, проте вони вужчі і розраховані на нижчу швидкість руху. Зазвичай вони мають природне покриття (особливо, якщо їх планують закрити після завершення використання ділянки) і лише зрідка – гравійне, якщо їх планують використовувати в майбутньому. Це дороги з профілем до або від схилу, з канавою для дренажу дорожнього покриття, з частими поперечними каналами або відвідними канавами. Місцеві під’їзні дороги варто збудувати і витримати протягом одного року перед використанням. Це достатньо для процесу природнього затвердіння та осідання наповнювача – в результаті дорожнє покриття буде міцнішим.
Типові норми проектування доріг з метою використання їх для лісозаготівлі залежать від типів транспортних засобів, які будуть по них рухатися. Місцеві дороги із однією смугою руху зазвичай бувають шириною 3–4,4 м. За рахунок канави треба додати ще приблизно 1–1,5 м, розширення на поворотах часто ще додає ширину дороги. Необхідні також роз’їзди з хорошою видимістю в обидва боки на вузьких дорогах, щоб транспортні засоби могли розминутися. Ширина з’єднувальної дороги на дві смуги коливається від 5,5 до 7,5 м. Вужчі дороги – типові і з гравійним покриттям, ширші – це магістральні дороги з твердим покриттям. Ширина смуги із твердим покриттям сягає 3,3–3,6 м і залежить від місцевості, інтенсивності руху (ширші дороги у місцях, де більше транспорту), міркувань безпеки.
Витрати на будівництво
Фактична вартість будівництва дороги залежить від питомих витрат на кожен вид робіт, помножених на їхній обсяг. Питомі витрати є типовими для місцевості чи регіону. Їх розроблюють на основі зібраної інформації і оцінок останніх будівельних проектів. Обсяги матеріалів і робіт залежать від нахилу поверхні, вони стрімко зростають із збільшенням ухилу місцевості (від 10 до 50%).
Загалом вартість будівництва дороги – це добуток обсягу робіт на вартість одиниці тої чи іншої роботи (вартість одиниці роботи залежатиме від вартості робочої сили і обладнання у регіоні). Загальна вартість будівництва – це сума витрат на кожен вид робіт. Додаткові витрати на будівництво дороги налічують вартість основних водовідвідних споруд (водопропускних труб і мостів) і дорожнього покриття.
Водовідведення
Проектування водовідведення є одним із найважливіших у проектуванні і найбільш економічно ефективним, оскільки багато способів дренажу поверхні дороги порівняно недорогі, проте мають важливе значення для її збереження.
Загалом поради Гордона Келлера зводяться до таких: поверхню дорожнього полотна потрібно формувати так, щоб вода розтікалася по ньому і швидко видалялася з найбільшою частотою.
Чому ж вода така небезпечна? Якщо вона застоюється у вибоїнах, коліях, місцях осідання ґрунту, то послаблює земляну подушку і пришвидшує її руйнування. Якщо вода збирається в коліях або на поверхні дороги тривалий час, то пришвидшує ерозію. Своєю чергою, занадто крутий ухил спричиняє стрімку течію води на поверхні дороги чи в канавах, що ускладнює контроль за водовідведенням. Це теж прискорює ерозію, якщо дорожнє полотно не армоване і вода не розподіляється і не відводиться достатньо часто.
Воду на поверхні дорожнього полотна потрібно контролювати за допомогою дренажу, використовуючи нахил дороги до схилу, від схилу чи випуклу форму поверхні. Дороги з нахилом від схилу краще відводять воду і мінімізують ширину дороги, але такий метод може потребувати додаткової стабілізації дорожнього полотна і насипу схилу. Дорога з нахилом від схилу запобігає концентрації води, зводить до мінімуму необхідний розмір ширини дороги, усуває необхідність будівництва внутрішньої канави і зменшує витрати. Дороги з нахилом від схилу із глинистими грунтами і якщо матеріал покриття дороги слизький, потребують стабілізації поверхні або обмеженого використання під час дощів, щоб гарантувати безпеку руху. На дорогах з ухилом більше 10–12% і на крутих схилах буває важко відвести воду з дороги з нахилом від схилу, як наслідок, людина не відчуває себе у безпеці.
Дороги з ухилом до схилу придатніші для контролю води на поверхні полотна, але водночас вода більше збирається на поверхні, а тому потрібне будівництво системи ровів, поперечного відведення та додаткова ширина дороги для кювету. Поперечне водовідведення з використанням поперечних заглиблень (заглиблення з широкою основою) або водопропускних труб треба розташовувати досить часто, щоб відводити всю воду з дорожньої поверхні до того, як почнеться ерозія.
Під час облаштування поперечного водовідведення і спорудження рельєфних канав варто керуватися параметрами, наведеними у табл. 2. Конкретні місця розташування об’єктів визначають на місцевості, враховуючи фактичний характер потоків води, інтенсивність опадів, характеристики ерозії дорожнього полотна, доступні місця відведення води, стійкі до ерозії.
Високий профіль поверхні придатний для доріг вищої категорії (колекторні дороги, дороги з двома смугами руху на ділянках з пологішими схилами). Тут необхідно будувати систему внутрішніх канав і поперечного водовідведення. На вузькій дорозі важко облаштувати і обслуговувати випуклий профіль, тому ефективнішим є дренаж з ухилом від або до схилу.
Найпоширеніший і найпридатніший тип дренажу для швидкісних доріг, де важливо підтримувати гладку поверхню профілю, – це поперечні водопропускні труби, які відводять стічні води у поперечному напрямку. Проте вартість їх висока, а якщо труби малого діаметра, вони засмічуються і потребують чищення. Для доріг з повільним рухом транспорту (20–50 км/год) для відведення води проектують поперечні поверхневі заглиблення, які дешевші за водопропускні труби, легші в обслуговуванні, засмічуються і руйнуються рідше. Частота їх розташування залежить від ухилу поверхні і типу грунтів. Деколи використовують для поперечного дренажу дерев’яні або металеві лотки, гумові дефлектори.
Ділянки доріг з крутим ухилом небажані й проблематичні, проте іноді необхідні. На ухилах від 10 до 15% щільно встановлюють труби поперечного дренажу, часто поєднуючи їх з укріпленими канавами. На ухилах більше 15% важко сповільнити течію води або швидко відвести її з поверхні дороги, тому тут найкраще використовувати щільно розташовані труби поперечного відводення, укріплені канави, а також покрити поверхню дороги захистом або зміцнити її від ерозії.
Відгалуження канави – альтернативний спосіб відведення води із основної канави. Воно повинно відводити воду у ліс, щоб слугувати відстійником для наносів і не допускати скидання води і намулу у дренажний канал. Таким чином, дорогу «від’єднують» від системи потоків і річок на ділянці.
На дуже рівнинній місцевості колекторні дороги, які використовують протягом сезону дощів, часто піднімають над рівнем землі, щоб забезпечити водовідведення з поверхні, оскільки якщо рівень дороги нижчий, то дуже важко досягти ефективного водовідведення з її поверхні. Ефективне водовідведення можна облаштувати і за допомогою «магістрального» профілю, який будують, використовуючи грунт, що залишився після викопування канав або привізні матеріали для підняття рівня поверхні.
