Близкие к природным условиям дорожные покрытия

Обширное развитие транспорта в сельском пространстве служит предпосылкой к эффективному и ориентированному на будущее сельскому хозяйству и вместе с тем создает основу для более привлекательных условий жизни и труда в сельских регионах.
Однако влияние дорожного строительства расценивается с возрастающей критикой, так как в прошлом интересы охраны природы и ландшафтов, а также защиты почв и водных ресурсов зачастую вынуждены были подчиняться производственным и экономическим требованиям. Исходя из такой концепции, используются преимущественно такие конструкции и дорожные покрытия, которые минимально обременяют окружающую среду, но являются пригодными для проезда, надежными и экономичными. Дорожные покрытия становятся близкими к природным условиям тогда, когда дорожное покрытие укладывается только на дорожную колею, и увеличивается количество швов на дорожном покрытии проезжей части или дорожное покрытие проезжей части формируется с пустотами.

1. Воздействие строительства сельских дорог на окружающую среду

	Рис. 1. Колейная дорога из монолитного бетона
	Рис. 2. Колейная дорога, укрепленная колейными плитами

Принимая во внимание защиту почв и водных ресурсов, возникает повышенное недоверие в отношении потенциала вредных веществ в материалах, используемых для дорожного строительства. Классическим недостатком в данном случае является проселочная дорога, которая раньше ремонтировалась или укреплялась строительным мусором или промышленными отходами. Однако критика обращается также к смолистому вяжущему материалу, применяемому еще несколько лет назад при строительстве асфальтовых дорог, который, как известно, содержит ароматические углеводороды (PAK) в опасной концентрации. Данная тема приобрела злободневный характер благодаря возросшему количеству ремонтов перегруженных дорог в последующие годы.

2. Требования к близким к природным условиям дорогам в сельской местности

Обременению окружающей среды противостоят желания и ожидания пользователя в отношении надежности, мобильности и комфорта, сформулированные в соответствующих официальных документах и правилах по строительству дорог, а также в финансовых и теоретических разработках дорожного строительства.
Так, в пересмотренных Директивах по строительству сельских дорог (RLW 1999) были приняты следующие принципы:
- Сельские дороги необходимо рассчитывать и технически конструировать таким образом, чтобы они длительное время соответствовали требуемой интенсивности движения.
- Сельские дороги как отдельные и формообразующие составляющие культурного ландшафта должны соединяться с местностью при учете требований охраны природы и ландшафтов, регенерации, а также защиты почв и водных ресурсов.

Активное строительство сети дорог в сельской местности, стимулируемое возрастающими ожиданиями стандарта качества сельских дорог, сталкивается с критикой. Сторонники охраны природы и ландшафтов настойчиво ссылаются на возникающее при строительстве дорог нарушение экологического равновесия. Прежней целевой установке и проведению строительства дорог вменялось в вину постепенное рассечение и ограничение ландшафта, а также его излишняя «штамповка».
В частности, при этом выражается недовольство по поводу того, что:
нарушается эстетика и гармония ландшафта, прежде всего тогда, когда ландшафтный пейзаж охвачен слишком большим количеством укрепленных дорог, строительство и укрепление дорог привлекает больше нежелательного «постороннего» транспорта, что приводит к увеличению шума и выхлопных газов, в ландшафте увеличивается доля биологически мертвых площадей (укрепления дорожного полотна, уплотненные грунты) больше, чем это необходимо, строительство грунтовых дорог уничтожает среду обитания проживающих здесь растений и животных, дороги с твердым покрытием (особенно нагретый солнцем асфальт) образуют трудно преодолимые барьеры для мелких животных, ограничивают возможность их передвижения и тем самым ведут к сокращению популяций и со временем к обеднению разнообразия видов, на баланс влагосодержания в зоне дорог неблагоприятно влияет затрудненное просачивание, пониженное накопление и повышенная скорость стока дождевых вод, сдавливание и уплотнение грунта в зоне дорог препятствует аэрации почвы, почвообмен с минеральными веществами, полученными промышленным путем (гравий/щебень для улучшения почвенных условий и несущего слоя, каменистая земля для наполнения), вытесняет имеющийся природный грунт, материалы, предусмотренные для дорожного строительства, необходимо добыть и подготовить, а также перевезти их к месту строительства, что само по себе уже чрезмерно обременяет окружающую среду.

- Строительство и содержание дорог должно производиться максимально рентабельно с использованием согласованных и экономичных методов строительства.
Способ строительства и интенсивность движения на сельских дорогах (транспортные средства, пешеходы и велосипедисты, погон и перегон животных), где главную роль играет транспортное движение, определяется как по нагрузке транспортного средства, так и по временной необходимости применения, что без дополнительных условий не позволяет сразу приблизиться к дорогам, близким к природным условиям.
Таким образом, самая существенная потребность на сегодняшний день заключается в сельских дорогах, которые по возможности круглогодично и при любой погоде были бы пригодны для проезда. Из этого следует неизбежное укрепление проезжей части прочным покрытием и стабильным грунтовым основанием, а также усиленными обочинами с обеих сторон для защиты кромок проезжей части. И чем значительнее дорога в сельской структуре, тем большую важность приобретает данное условие.
Когда дело касается транспортных средств, применяемых в сельском хозяйстве, речь и идет о тракторах, аппаратах и рабочих машинах, предназначенных для возделывания, ухода и сбора урожая, а также о легковых автомобилях с прицепом или без него. Однако в сельском хозяйстве все чаще применяются и грузовые автомобили для своевременной и быстрой транспортировки собственной продукции. Для таких транспортных средств с точки зрения экономичного использования и безопасного движения обязательно требуются ровные дороги с достаточным твердым дорожным полотном.

Эти характеристики дорог ценятся также пешеходами и велосипедистами. Велосипедисты также нуждаются в максимально ровной поверхности проезжей части с минимальным сопротивлением движению, что стоит на первом месте. Если дороги используются также для перегона скота, требуется по возможности «мягкое», без камней, но все же устойчивое укрепление дороги.
Не следует забывать и о проблеме недопустимого загрязнения дорог, а также прилегающих улиц, комьями замасленной земли, особенно на связных грунтах или черноземе. Эффективный способ устранения можно создать только путем внедрения удобных для чистки укреплений проезжей части.
Наконец, из финансовых и экономических соображений сельские дороги должны быть прочными и почти не требующими восстановительных и ремонтных работ. Укрепленные дороги однозначно имеют преимущество. Это также касается непосредственно и ремонтных работ, которые на грунтовых дорогах быстро перекрывают незначительную производственную себестоимость, при условии, что такие работы вообще осуществляются.

3. Дорожное покрытие, удовлетворяющее экологическим требованиям

Вышеназванным требованиям рентабельности и техническим нуждам противостоят упомянутые вначале интересы охраны природы и ландшафтов, а также защиты почв и водных ресурсов. Размышления соотносятся, прежде всего, с размерами и способом укрепления дорог, а значит, с дорожным полотном.

	Рис. 3. Укладка перфорированных колейных лит
	Рис. 4. Укладка газонной плитки укладочной машиной
	Рис. 5. Колейная дорога с тротуарной плиткой

Уменьшению таких напряжений и возможному приведению в соответствие или хотя бы сближению двух отдельных названных целей могут способствовать следующие меры:
- ограничение укрепленного дорожного покрытия колеями,
- увеличение количества швов в укреплении проезжей части дороги,
- установка укреплений проезжей части с пустотами.
Все три названных способа решения технически и экономически могут успешно применяться на практике при использовании цемента и бетона.

3.1. Дороги с колейными покрытиями (колейные дороги)

Между тем, пожалуй, классический выход из вышеупомянутого противоречия заключается в так называемых «колейных дорогах», которые, по крайней мере, в течение последних лет в Федеративной Республике Германии строили до 100 км в год (рис. 1).
Колейная дорога больше всего соответствует природному образу «неукрепленной дороги». Имея две полосы движения с озелененной разделительной полосой, она ненавязчиво вписывается в ландшафт. Такой способ строительства удовлетворяет самым главным требованиям дороги, приемлемой для окружающей среды, благодаря:
- уменьшению уплотнений в зоне дорог до
- просачиванию поверхностной воды на месте,
- сокращению действия барьера для насекомых и мелких млекопитающих,
- созданию новых жизненных пространств для мелких животных и растений, и
- вытеснению нежелательного транспорта.

Однако, учитывая потребности современного сельского хозяйства, колеи должны быть, по меньшей мере, прочно и надежно укреплены. Разделительная полоса и обочины дорог покрываются обогащенной плиткой песком, но чаще устойчивым покрытием из гравийной смеси. Перекрестки и развилки необходимо укреплять мощением. Затяжные подъемы засеваются для защиты дороги от эрозий и ее озеленения.
Для колеи идеальным строительным материалом является бетон. Благодаря высокой прочности он выдерживает нагрузки движения по колее при любой температуре (без деформации, разрушений кромок) и практически не требует ремонта. Сегодня бетонные колеи прокладываются бетоноукладчиком со скользящими формами. Бетонные колеи шириной от 80 до 90 см и толщиной 16 см разделяются ложным швом каждые 2,5-3,5 м в зависимости от допустимой нагрузки основания.
Швы уплотняются путем вибрации в свежем бетоне (двойная пленка, доски) или разрезаются в затвердевшем бетоне.
Для укрепления колеи уже много лет успешно кладут колейные плиты или брусчатку. Укрепленные таким образом дороги сразу после укладки пригодны для движения и легко ремонтируются в случае повреждений. Они без труда устанавливаются также на крутых уклонах (рис. 2 и 5).

Колейные плиты преимущественно изготавливаются длиной от 30 см до 1 м. В основном они неармированные и часто имеют зубчатое соединение друг с другом. Как правило, их укладывают выступающей стороной вверх на песчаное основание до5 см толщиной, подгоняют и прижимают друг к другу. Путем сдвига или при использовании клинчатых камней их можно также укладывать по радиусам.
Самые экологически безвредные колейные плиты снабжены отверстиями, в которых может произрастать дополнительная растительность. Внимания заслуживают также системы колейных плит с горизонтальным, эластичным креплением, которые можно укладывать непосредственно на грунт земляного полотна, т.е. без опоры и несущего слоя. Их экологическое преимущество заключается в том, что они полностью предотвращают нарушение строения имеющейся почвы и практически не влияют на преобладающую и произрастающую на месте растительность (рис. 3). Мостовая плитка, используемая для укрепления колеи, имеет многовековую традицию.

Рис. 6. Дорога, укрепленная газонной плиткой

В современном строительстве колейных дорог используется мостовая плитка из бетона. Преимуществом обладают плиточные системы, которые имеют бордюрный камень с прямой кромкой и скобное соединение с камнями, расположенными внутри.

3.2. Увеличение количества швов

Самое высокое количества швов среди всех связанных дорожных покрытий имеют мощеные покрытия проезжей части. Здесь доля швов при использовании обычных плиточных систем составляет до 25 % от укрепленной поверхности дороги. Исследования подтвердили, что в данном случае из различных трав и растений может сформироваться «растительное сообщество дорожных швов». Равномерное распределение швов и возникающая в связи с этим растительность ослабляет барьерный эффект таких дорог, дольше удерживает влагу и создает приятный вид.
Высокая нагрузочная способность, не вызывающая проблем замена или повторное использование, большое разнообразие по формам и расцветкам, а также выгодная цена способствовали тому, что мостовая плитка из бетона завоевала доминирующую позицию при возведении мощеных дорог.
Самодвижущиеся укладочные машины кладут плитку быстро и без больших затрат. Плитка на паллетах захватывается гидравлическими устройствами малогабаритных экскаваторов, разгружается выступающей частью на подготовленную поверхность, затем подгоняется и укладывается при помощи вибраций (рис. 4). Стандартная толщина камня составляет 8 см. Крупнопористый несущий слой может дополнительно улучшать водопроницаемость мощеных дорог.
Увеличение доли неукрепленных швов может достигаться с помощью газонной плитки из бетона. Газонная плитка с минимальной толщиной 10 см снабжена полыми камерами, которые обеспечивают долговременное озеленение в зоне дорог.

Рис. 7. Возможности комбинирования сплошных блоков с газонной плиткой из бетона

Однако нагрузочная способность такой плитки ограничивается в зависимости от толщины вертикальной стенки камня, и дороги, укрепленные газонной плиткой, доставляют мало радости велосипедистам, а также пешеходам (рис. 6).
Находчивые и экологически компетентные дорожные строители комбинируют сплошные блоки с газонной плиткой. Это решение удовлетворяет как потребностям пользователя, так и не наносит ущерба окружающей среде. В зависимости от того, чему придается особое значение, сплошными блоками укрепляются колеи или только разделительная полоса, а остальная часть укрепляется газонной плиткой (рис.7).
Другой вариант сводится к укладке мостовой плитки, которая соединяется с забетонированной внутри камня геосеткой. Это обеспечивает высокую производительность укладки при точно определенном расстоянии между швами и длительную жесткую позицию камней даже при высоких усилиях сдвига (рис. 8).

3.3. Дорожное покрытие проезжей части с пустотами

Для внедрения данного подхода были азработаны так называемые дренажные етонные камни, которые благодаря своей увеличенной пористости интенсивнее аккумулируют или пропускают дождевые воды, чем традиционная плитка. По той же причине на опытных строительных участках сельских дорог укладывается также полый (дренирующий) бетон.

Рис. 8. Колейная дорога из брусчатки, соединенной геосеткой	Рис. 9. Близкая к природным условиям дорога с гидравлически связанным несущим слоем покрытия (HGTD)

Выдержали также испытания дороги с «гидравлически связанным несущим слоем основания» (HGTD), которые состоят из смеси минеральных веществ и гидравлического связывающего. Этот простой и бесшовный способ дорожного покрытия с шероховатой и грубо структурированной поверхностью, схожей с гравийной дорогой, которая при минимальных требованиях позволяет легко произрастать растительности по разделительной полосе и обочинам, все чаще рассматривается как удачный компромисс и соразмерный вклад в охрану окружающей среды.
Гидравлически связанный несущий слой основания очень удобен для движения. Он особенно подходит для сельских дорог, которые подвергаются и высоким транспортным нагрузкам, и усиленной природной эрозии, например, на затяжных подъемах. Благодаря прочному и ровному покрытию такие дороги «усовершенствованного гравийного способа строительства» хорошо принимаются пешеходами, туристами, путешествующими пешком, и велосипедистами. Благодаря соответствующему гранулометрическому составу они также удобны для перегона скота (без повреждения копыт) (рис. 9).

Минеральные вещества должны быть морозоустойчивыми, максимальный размер зерна составляет 22 или 32 мм. Для сохранения окружающей среды и не в последнюю очередь для экономии затрат смесь минеральных веществ следует по возможности добывать из близлежащих источников. Применение обычных для данной местности смесей особенно важно для ландшафта. Вторичные строительные материалы можно использовать для сохранения окружающей среды, если они соответствуют вышеназванным требованиям и являются экологически безвредными.
В качестве гидравлического связывающего вещества выступает цемент или вяжущий материал для несущего слоя. Состав строительной смеси необходимо оптимизировать так, чтобы достигалась достаточная морозоустойчивость, а также высокое сопротивление эрозии и износу. Увеличение содержания вяжущего вещества улучшает оба выше упомянутых качества, но за счет «составляющих окружающей среды». Предел прочности на сжатие установленного гидравлически связанного несущего слоя покрытия в среднем должен составлять не менее 8 Н/мм².
Гидравлически связанный несущий слой покрытия укладывается обычными бетоноотделочными машинами и не требует больших затрат. Перед запуском движения транспорта необходимо выждать лишь короткое время. Для дорог со средней нагрузкой рекомендуется толщина укладки от 12 до 15 см.
Вариантом HGTD, применяемым преимущественно в Южной Германии, служит «гидравлически связанный верхний слой дорожного покрытия» (HGD). Как уже ясно из названия, его технология распространяется только на функциональные качества поверхностного слоя. Соответственно толщина дорожного покрытия меньше, а минимальное сопротивление выше, чем при технологии HGTD.