Российские направления

23.01.2017

Ох уж эти дороги России! Каждый раз, когда русский человек слышит слово «дорога», у его души будто опускаются руки, сердце пропускает один-два удара, огонь в глазах становится чуть менее ярким, в голове всплывает знаменитая присказка о двух бедах России.

Но, как бы плохо дела ни обстояли, русские не сдаются! Смекалка и воображение позволяют нам делать дороги из подручных материалов, инженерное мышление помогает сделать их прочными, надежными и удобными, а экономические познания сохраняют кучу денег!

Сезонность российских дорог заключается не только в весенней и осенней распутице, но также и в понятии, которое знакомо огромному количеству лесозаготовителей, – зимник, или временная зимняя дорога из снега (ВЗДиС). И, конечно, особую актуальность эта тема принимает из-за сокращающейся с каждым годом зимы и повышения средних температур «белого» сезона.

Развить инфраструктуру и создать достаточную сеть круглогодичных дорог на колоссальной территории России просто невозможно. Можно попробовать представить масштабы этого вопроса: один лишь Сибирский федеральный округ по своей площади превосходит всю Европу, 13 млн км2 против 10-ти. Добавить сюда Дальний Восток (почти 7 млн км2), который по площади сравним с территорией практически всех Соединенных Штатов (9 млн км2). Вот только в Европе и США свыше 100 городов с населением более 500 тыс. человек (90 в Европе и 34 в США), дороги между которыми – острая социальная необходимость, а за Уралом всего 10 подобных городов – 8 в Сибири и 2 в Дальневосточном федеральном округе, и более 90 % территории обоих регионов занимают леса.

В условиях современной модели экстенсивной заготовки леса дорогостоящее строительство дорог до мест рубок выглядит совершенно нецелесообразным
По этой причине использование возможностей, предоставляемых самой природой, – это отличный шанс сэкономить большое количество денег и добиться желаемого результата, то есть вывезти древесину из леса.

Твердый промерзший грунт плюс уплотненный снег – идеальная формула для осуществления автомобильной перевозки тяжелых грузов. Но одних лишь природных условий недостаточно, и для того чтобы снег и лед стали дорогой, их необходимо подготовить.

ЗИМНИКИ НА ВОДЕ
Зимники проходят не только по земле, но и по льду замерзших рек и озер. Для того чтобы техника не утонула, заготовителям необходимо дождаться, пока ледяной покров на водоеме станет такой толщины, при которой лесовоз может безопасно проехать по поверхности, не проломив лед.

Вода промерзает вниз, то есть от поверхности вглубь, в сторону дна, и чем толще становится лед, тем медленнее идет процесс замерзания, так как ледяная корка выступает неким изолятором, разделяющим морозный воздух и воду и замедляющим процесс охлаждения воды. Чтобы сократить время создания ледяного покрова нужной толщины, с приходом отрицательных температур лед можно намораживать поверх уже образовавшегося, используя специальные легкие поливочные машины. В результате лед естественным образом наращивается вниз и искусственным – намораживается наверх.

Самым известным зимником в России, да и, пожалуй, во всем мире, является «Дорога жизни» на Ладожском озере, по которой осуществлялось снабжение блокадного Ленинграда во время Великой Отечественной войны. Еще один небезызвестный зимник есть на севере Канады – он дублирует один из самых долгостроящихся мостов мира и позволяет осуществлять сообщение с островами Принца Уэльского. В современной России среди территорий, транспортное сообщение в которых осуществляется лишь зимой, можно выделить Сибирь, Дальний Восток, а также районы Крайнего Севера.

ЗИМНИКИ НА ГРУНТЕ
Строительство зимних дорог на суше не менее трудоемко, чем по льду. Иногда может потребоваться предварительная подготовка почвы, увлажнение или подсыпка. Очевидно, что сделать это летом весьма проблематично, так как добраться до участка, где нужна подготовка, мягко говоря, сложно – как раз из-за отсутствия дороги. Так что поговорка «готовь сани летом», – а в данном случае скорее не сани, а горку – вызывает огромное количество трудностей.

Кроме подготовки грунта, иногда в подложку зимника укладывают бревенчатый настил. По большому счету, это не вызывает никаких проблем, если осуществляется строительство линейных объектов. Древесина, получаемая при прочистке просек, укладывается непосредственно под заготовительную машину, создавая ей дорогу прямо под колесами. Если же ведется заготовка леса, где получение и вывозка древесины, собственно, является основной целью работ, то ее использование на строительство дороги – довольно большая растрата.

В настил обычно идет самая дешевая, дровяная древесина, что позволяет если не сэкономить, то хотя бы минимизировать затраты. Бревна укладываются поперек дороги и в зависимости от условий могут либо полностью покрывать весь путь, либо составлять отдельные «островки» на самых сложных участках.

Снег.jpg

ПОДГОТОВКА СНЕГА
Кроме подготовки почвы, необходимо поработать и над снежно-ледовым покрытием. Обычно с наступлением минусовых температур и выпадением 10 см снега начинается зимний этап строительства. Первый этап строительства снежной дороги, как ни странно, – удаление выпавшего снега. Делается это специально для того, чтобы грунт лучше промерзал, ведь снег, как и лед на воде, выполняет функцию изолятора, замедляя процесс промерзания грунта. Поэтому снег собирается в отдельные валы на специальных снегосборных полосах, обычно идущих вдоль дороги. Кроме того, для ускорения процесса промерзания в грунтовом покрытии могут прокалываться специальные лунки, обеспечивающие доступ холодного воздуха вглубь.

После того, как грунт достаточно промерзнет, снег из отвалов послойно укладывается обратно на будущую дорогу. Укладка выполняется до тех пор, пока уровень снега на дороге не превысит отметку окружающего снежного покрова, после чего переходят к четвертой операции – увлажнению и профилированию накопленного снега. Для увлажнения могут использоваться как поливочные машины, так и термоувлажняющие. Увлажнение снега в некоторых случаях может и не проводиться, однако для этого его изначальная влажность должна быть оптимальной.

Параметры снега во многом влияют на качество и долговечность временных зимних дорог из снега. В первую очередь важна, конечно, плотность снега, но не менее важными являются его влажность, твердость, термические характеристики и стратиграфия (последовательность чередования и характеристики слоев). Все эти параметры определяют пластичность и деформационные качества материала, а значит, и свойства инженерного сооружения, то есть дороги.


Снежная наука
Снег – это пористая структура с конгломератами льда, то есть сложная микроструктура, а не однородный материал. При таянии, или, с точки зрения физики, плавлении, жидкая фаза может заполнять поры, пространство между ледяными зернами. А поскольку лед также испаряется, минуя жидкую фазу (сублимируется), то снег включает в себя все три агрегатных состояния воды – твердое, жидкое и газообразное. По этой причине температура снега практически всегда находится в диапазоне температур плавления, и лежащий на земле снег постоянно трансформируется – или, говоря языком научным, находится в состоянии метаморфизма.

Влажность снега зависит от температуры окружающего воздуха и атмосферного давления. В зависимости же от влажности меняются и его физические свойства. Здесь выделяют два состояния. Одно называется маятниковым, когда фазовые переходы между водой и льдом находятся в балансе. Это происходит при влажности снега не более 14 %, когда воздушные поры сообщаются между собой и поддерживают процесс кристаллизации воды. Второе – фуникулерное, когда влажность – более 14 %. В этом случае воздушные полости ограничены жидкой фазой воды и процесс плавления (таяния) протекает быстрее процесса кристаллизации. Иными словами, снег начинает таять.


ВАЖНОСТЬ ВЛАЖНОСТИ

Сухой снег очень плохо уплотняется, зерна снега не слипаются, поэтому хорошим основанием для дороги такой снег послужить не сможет. Обычно рекомендуется в основание зимника укладывать снег с влажностью от 3 до 14 %, что может гарантировать его хорошее уплотнение. Но поскольку строительство зимников обычно выполняется при отрицательных температурах воздуха, когда снег не тает, а значит, является сухим, операции увлажнения не избежать.

Хороший зимник в срезе выглядит, как многослойный сэндвич

После увлажнения и профилирования снежного основания его необходимо уплотнить. Хотя в некоторых случаях уплотнение и увлажнение происходят в один этап – к примеру, при использовании паровых термокатков. Уплотнение обычно проводится с предварительным рыхлением и перемешиванием снега, осуществляемым ребристыми катками. И лишь после уплотнения проводится формирование снежно-ледового покрытия и нанесение на него насечек противоскольжения.

Некоторые организации при строительстве зимников также могут осуществлять армирование основания. Эта операция проводится во время уплотнения. Для этого используется каток со специальным профилем, оставляющий на снегу в зависимости от технологии различные армирующие рисунки. Суть заключается в том, что специально спрофилированные ребра на катке оставляют в снегу желобки, которые затем заполняются водой. Замерзая, вода образует ледяную армирующую решетку. Такие ледяные «сетки Рабица» формируются в несколько слоев, благодаря чему основание должно не только стать прочнее, но и дольше сохраняться, увеличивая срок службы зимней дороги.

Грузоподъемность льда.jpg

Казалось бы, построить что-то из снега –задача не из сложных, но и о надежности таких сооружений тоже ничего лестного сказать нельзя. Однако умный подход инженеров позволяет, хоть и усложнив набор технических операций, все же добиться необходимой прочности снежно-ледовых конструкций. И благодаря подобным решениям сегодня заготовители имеют возможность вывозить древесину из таких точек нашей планеты, куда в летний сезон можно попасть лишь по воздуху.

Кирилл Веревочкин


Актуальные темы свежего номера
Лесопользование
Технологии лесозаготовок
События