17.6. Особенности трассирования дорог в характерных ландшафтах

17.6.1. Трассирование в равнинной местности

Равнинными называют места, рельеф которых весьма слабо расчленен и отличается малыми колебаниями высотных отметок. С точки зрения проложения дорог может быть выделено несколько видов равнинного ландшафта.

Степной ландшафт. К степям относят более или менее ровные безлесные пространства, не заболоченные и не заливаемые полыми водами. Рельеф их расчленен незначительно, формы элементов плавные. Достаточно часто встречаются небольшие местные понижения – блюдца и западины, а также более крупные понижения, занятые озерами. Леса встречаются главным образом в речных долинах. Степные ландшафты характерны для зоны степей и зоны полупустынь по ландшафтному районированию.

Условия рельефа не вносят в степных районах существенных ограничений в проложение дороги в плане и профиле. Для дорог типично расположение в невысоких насыпях, возвышение которых определяется мощностью снегового покрова. При пологих откосах эти насыпи полностью сливаются с прилегающей местностью.

Отдельные участки высоких насыпей, например, у пересечений в разных уровнях, резко выделяются на открытом фоне местности и лишь в малой степени могут быть замаскированы декоративным озеленением. С технической стороны во многих случаях отсутствуют сколько-нибудь серьезные препятствия проложению дороги прямыми участками протяжением до нескольких десятков километров.

В открытой равнинной местности длинные прямые участки не встречают возражений и с эстетической стороны, так как прямолинейность дороги не входит в этом случае в конфликт с формами рельефа, а в некоторых случаях, наоборот, даже соответствует элементам культурного сельскохозяйственного ландшафта с прямоугольниками полей или сеткой осушительных или оросительных каналов.

В первый период строительства автомобильных дорог полагали, что прямые являются наиболее рациональными и безопасными участками дорог. На них обеспечена большая видимость, отсутствует характерная для криволинейных участков центробежная сила, стремящаяся сбросить автомобиль с дороги.

Однако впоследствии, с развитием автомобильных перевозок, было обращено внимание на повышенную аварийность длинных прямых тем большую, чем значительнее протяжение участка.

Возрастание аварийности на отдельных прямых связано с влиянием ряда факторов. Движение по длинным прямым в открытой равнинной местности с бедной однообразной придорожной ситуацией для водителей грузовых автомобилей сопряжено со снижением внимательности, часто переходящим в дремоту или сон. Водители отдельных легковых автомобилей теряют контроль над скоростью, значительно превышая безопасную. Чем длиннее прямой участок, тем больше скорость в его конце:

длина прямого участка, км 1,0 4,0 6,5 9,0;

относительная средняя скорость потока 1,0 1,02 1,06 1,15.

В ночное время на длинных прямых участках повышается опасность ослепления водителей светом фар встречных автомобилей. Все это приводит к повышению количества дорожно-транспортных происшествий. Поэтому технические условия большинства стран ограничивают длину прямых участков.

Иногда предлагают определять предельную длину прямой по продолжительности проезда автомобилей по этому участку. В Чехии продолжительность проезда принимают равной 2 мин, в Германии – 1 мин. Это составляет соответственно 2-1 км для скорости 60 км/ч и 4-2 км для скорости 120 км/ч. Технические условия Германии предусматривают, что длина прямых участков (в метрах) не должна быть более 20V, где V – расчетная скорость, км/ч. В Венгрии полагают, что длина прямой не должна превышать ширину земляного полотна более, чем в 100 раз. При ширине 15-20 м это составляет 1,5-2,0 км.

Технические условия Франции практически исключают применение на автомагистралях прямых участков. Длинные прямые рекомендуют заменять сопряженными кривыми больших радиусов от 5 до 10 тыс. м, благодаря чему устраняется опасность ослепления водителей светом фар встречных автомобилей и снижается монотонность дороги. При таких радиусах не требуется устраивать виражи, что облегчает отвод воды с дорог, имеющих разделительную полосу. В Польше длину прямых участков ограничивают 7 км в равнинной и 6 км в холмистой местности. В Италии предельная длина прямой 2-3 км, в Нидерландах – 3 км.

Иногда считают, что на утомляемости водителей наиболее сильно сказывается не абсолютная длина отдельных прямых участков, а соотношение между длиной прямых и кривых, а также характер придорожной местности.

Прямой участок протяжением в несколько километров, расположенный, например, на пересечении долины реки, не будет восприниматься как однообразный и монотонный, если ему предшествуют 10-15 км дороги с большим числом кривых в холмистой местности. Изменение характера рельефа и новая придорожная ситуация, сосредоточивая на себе внимание водителя, компенсируют уменьшение числа дорожных факторов, ранее определявших его настороженность.

В противоположность этому дорога в степи, состоящая из серии прямых по 2-3 км при малых углах поворота и больших радиусах кривых, будет вызывать утомление водителей, так как однообразие дорожных и ландшафтных условий не создает достаточного количества объектов внимания.

Считается, что длина прямых участков не должна превышать 40-60% общего протяжения дороги. Наиболее объективно допустимую длину прямых участков можно было бы установить только на основе наблюдений за утомляемостью водителей в разных дорожных условиях в зависимости от дорожной обстановки, интенсивности движения и от погодных условий. Практически, относительное количество дорожно-транспортных происшествий (ДТП) при постоянной интенсивности движения следующим образом меняется в зависимости от длины прямой:

длина прямой, км  3 5 10 15 20  25;

относительное количество ДТП 1,0 1,1 1,4 1,6 1,9 2,0.

Учитывая эти данные и опыт зарубежного проектирования, можно рекомендовать ограничение в открытой местности предельной длины прямых 3-5 км, а в пересеченной 5-7 км.

Ограничение длины прямых участков ни в коем случае не должно выполняться формально, без анализа местных условий. Извилистая дорога по ровному месту всегда будет казаться водителям противоречащей природе и искусственно удлиненной. Желательно поэтому, чтобы причина поворотов была понятна для пользующихся дорогой.

Не следует думать, что ограничение длины прямых участков требует искусственного и значительного искривления трассы. Даже в условиях равнинной местности при детальном творческом изучении района строительства дороги с привлечением в случае необходимости геологов и ботаников обычно обнаруживается большое количество причин, вынуждающих вводить углы поворота.

К их числу относятся неблагоприятные грунтовые условия – участки поверхностного заболачивания и пятна избыточного засоления, места с необеспеченным стоком, лесные массивы и рощи в малолесных степных районах, мелкие элементы рельефа, не находящие отражения на картах в горизонталях, но влияющие на условия водоотвода, ценные сельскохозяйственные угодья, населенные пункты и т.д. Как показало опытное трассирование, внимательный учет грунтовых и гидрогеологических условий всегда приводит к криволинейности трассы.

Специальному учету подлежат понижения местности, над которыми в безветренные летние ночи систематически образуются туманы, ухудшающие видимость (рис. 17.16). Такие места трасса дороги должна обходить.

Однако необходимо учитывать, что изменения направления трассы в открытой местности должны быть подчеркнуто убедительны для едущих по дороге. В некоторых случаях, если причина поворота не очень бросается в глаза, ее следует подчеркнуть средствами озеленения, создав на придорожной полосе растительные группы, которые как бы обходит дорога. Примеры проложения дорог в равнинной местности показаны на рис. 17.17.

Рис 17.16. Зоны систематического образования туманов, которые необходимо обходить при трассировании

Рис. 17.17. Примеры трассирования дорог в равнинной местности

Допустимая длина прямых участков всегда должна быть связана с окружающей местностью. Всякие выделяющиеся ее элементы привлекают к себе внимание и, нарушая однообразие дорожной обстановки, способствуют повышению сосредоточенности водителей. В связи с этим иногда оправдывается направление дороги на хорошо заметный издалека ориентир, выделяющийся на общем фоне местности – горы, высокие здания и заводские сооружения, шахтные выработки (рис. 17.18).

Рис. 17.18. Направление дороги на возвышающиеся ориентиры: а – высокая гора; б – шахтные выработки

Этот ориентир, детали которого издалека нельзя рассмотреть, привлекает конфигурацией и размещением, гармонирующим с ландшафтом. Длина таких участков дорог может быть принята большей. При отсутствии на местности естественных ориентиров их можно создавать искусственно в виде групп деревьев на придорожной полосе. Эти группы как бы расчленяют длинную прямую на ряд коротких участков.

В степных районах для сокращения длины прямых участков иногда вводят малые углы поворота. Их влиянию на плавность трассы в плане раньше настолько не придавали значения, что еще в Нормах и технических условиях проектирования автомобильных дорог 1955 г. (НиТУ 128-55) не предусматривалась разбивка кривых при углах поворота менее 5°. В результате искажения вида дороги в перспективе такие участки издалека кажутся резкими изломами направления дороги и приводят к ненужному снижению скорости, несмотря на то, что радиусы кривых обеспечивают устойчивость автомобиля при проезде с расчетной скоростью (рис. 17.19а). В настоящее время для придания зрительной плавности в повороты дороги на малый угол вписывают кривые очень больших радиусов (рис. 17.19б).

Рис. 17.19. Поворот дороги на малый угол: а – искажение в перспективе вида дороги при малом радиусе кривой; б – улучшение вида дороги при введении кривой большого радиуса

При трассировании дорог в степных районах особый интерес представляют пересечения глубоких долин малых рек. Следуя общему направлению дороги, их часто пересекают длинными прямыми. При этом получаются затяжные глубокие выемки, очень некрасивые особенно при взгляде из автомобилей, поднимающихся на подъем. Это впечатление может быть устранено расположением выемки на кривой. Откосы выемки маскируются растительными посадками. Конечно, при этом должны строго соблюдаться требования к видимости.

Целесообразность искривления плана дороги на крутых подъемах после пересечения долин связана также с возникающим в этом случае оптическим обманом. Луч зрения водителя при движении по спуску в долину направлен параллельно проезжей части. Поэтому последующий подъем после долины представляется ему значительно более крутым, чем на самом деле (рис. 17.20). У водителя создается иллюзия, что он движется по горизонтальному участку, и ему предстоит преодолеть подъем с крутизной, равной сумме уклонов обоих участков. В некоторых случаях это приводит к чрезмерным скоростям движения в нижней части склонов, в намерении форсировать кажущиеся крутые подъемы с использованием предварительного разгона.

Рис. 17.20. Обман зрения при спуске по участку дороги с уклонами разной крутизны

Ландшафты заболоченных низменностей или орошаемых районов. Эти ландшафты отличаются по условиям рельефа от степного большей ровностью и отсутствием глубоких оврагов или балок. Они характеризуются ярко выраженной организационной и созидательной деятельностью человека, превращающего системой ирригационных или мелиоративных каналов ранее неосвоенную территорию в плодородные сельскохозяйственные угодья.

Каналы, расчленяющие территорию на сетку прямоугольников, обычно окаймленных рядами деревьев, предопределяют проложение дорог прямыми участками, по возможности совмещаемыми с направлением каналов и соединяемыми кривыми больших радиусов. Плоский характер рельефа местности и неблагоприятные гидрогеологические условия в связи с высоким уровнем грунтовых вод вызывают необходимость расположения дороги в невысоких насыпях.

Лесисто-болотистый ландшафт. Ландшафт частично заболоченных лесов характерен для лесной зоны умеренного климата. Рельеф местности, как правило, равнинный с волнообразными, слабо выраженными возвышенностями и отдельными невысокими холмами. Долины ручьев и рек извилистые, широкие и неглубокие, с пологими склонами. Пониженные места с необеспеченным стоком и водораздельные плато заболочены. Значительная часть площади покрыта лесами.

Элементы рельефа не создают существенных препятствий для трассирования, так как, за малыми исключениями, дороги можно прокладывать по любому направлению, удовлетворяя требованиям технических условий. Из эстетических соображений в больших лесных массивах целесообразны периодические изменения в направлении дороги через 2-3 км, так как длинные прямые участки, особенно при постоянной ширине просеки выглядят как однообразный прямолинейный коридор. Лесные участки образуют самостоятельный ландшафт, разнообразие которого вызывается различием окраски листвы и форм крон деревьев и кустарников. В разное время года – весной, в период цветения, и осенью, перед листопадом, эти контрасты бывают особенно значительны и вносят существенное разнообразие, делая дорогу привлекательной и интересной.

При криволинейности трассы ландшафт оживляется контрастами света и тени.

Ширина просеки должна гармонировать с шириной земляного полотна и высотой деревьев. Это необходимо, в первую очередь, для обогрева придорожной полосы солнечными лучами. Земляное полотно дорог, проходящих в широтном направлении, может быть смещено к северной стороне просеки, чтобы увеличить количество часов освещения солнцем.

Исследования показали, что к назначению ширины просеки может быть приложен общий архитектурный принцип «золотого сечения». Применительно к обозначениям на рис. 17.21 этому удовлетворяют соотношения .

Следует отметить, что действующие нормативы на ширину полосы отвода не обеспечивают соблюдения указанного условия. Для дорог с двумя проезжими частями и разделительной полосой отношение b/a не превышает 0,4-0,5. С другой стороны, высота придорожных насаждений, необходимая для удовлетворения указанному соотношению для дорог II-V категорий, составляет от 9 до 5 м.

Рис. 17.21. Определение рациональной ширины просеки из принципа соблюдения соотношений «золотого сечения»

Длинная прямая просека с геометрически правильными параллельными краями кажется особенно некрасивой при широкой полосе вырубки, главным образом из-за голой поверхности полос боковых обрезов. Этого впечатления не создается при узкой просеке, когда деревья расположены непосредственно за внешней бровкой канав. Первоначальный вид широкой просеки впоследствии улучшается при зарастании обрезов кустарником и молодыми деревьями, когда в поперечном профиле получается плавный переход от низкорослых кустарников у края дороги к высоким деревьям основного леса.

Резкая прямолинейная граница просеки постоянной ширины некрасива. Желательно делать ее волнистой и исправлять посадкой оторванных от общего массива древесных групп и устройством уширений – лужаек, на которых целесообразно располагать площадки отдыха (рис. 17.22).

Рис. 17.22. Устранение прямолинейности краев просеки и исправление прямолинейных границ вырубки: а – устройство местных уширений и подсадка деревьев; б – улучшение придорожной поляны приданием ее контурам неправильной формы и подсадкой деревьев и кустарников

Особенно живописны опушки, если в групповые посадки ввести иные породы, чем составляющие основной массив (лиственные при хвойном лесе и наоборот).

Чтобы расчленить однообразные пейзажи, иногда устанавливают на придорожной полосе беседки для отдыха или скульптуры. Отличаясь от зеленого фона леса по окраске и привлекая издалека внимание водителей, они, по идее, должны были бы устранять утомляющее воздействие однообразия стены леса. Однако, несоответствие формы многих сооружений их функциональному назначению (беседка в виде гриба-мухомора) или их явная ненужность и бесполезность (статуи медведей или лосей, часто окрашенные в серебряный или зеленый цвет) иногда производит раздражающее впечатление.

Пользующиеся дорогой смотрят на ландшафт из движущегося автомобиля. Глядя вперед по направлению движения, они находятся в лучших условиях, чем пассажиры железнодорожного поезда. Однако они все же не располагают временем на длительное разглядывание придорожного ландшафта. Это делает необходимым увязывать размеры групп посадок или расчисток для открытия перед едущими красивых пейзажей с продолжительностью времени, в течение которого их видят пассажиры и водители. Пешеходу, идущему со скоростью 5 км/ч, для разглядывания вида в течение 5 сек достаточно разрыва в придорожных насаждениях в 7 м. Едущим в автомобиле со скоростью 100 км/ч необходим разрыв 130 м. Однако фактически нет необходимости вести расчеты величины групп и просветов между ними на расчетные или приближающиеся к ним скорости. Выше уже отмечалось, что взгляд водителя сосредоточивается на поверхности дороги с ростом скорости. Настроение пассажиров, едущих с высокой скоростью, также подчинено целям и задачам поездки. Вероятнее всего осматривать придорожный ландшафт будут пассажиры автомобилей, едущих со скоростью равной или меньшей средней скорости потока, т.е. порядка 60-70 км/ч. Поэтому можно рекомендовать минимальные размеры групп ландшафтного озеленения 40-50 м.

Хорошим средством оживления придорожной полосы является расчистка и прореживание леса, чтобы открыть вид на расположенные вдоль дороги озера или реки (рис.17.23).

Рис. 17.23. Расчистка леса для открытия вида на озеро

Ландшафт лесостепи. Лесостепь характеризуется более развитыми формами рельефа, наличием долин водотоков – на севере заросших балок, на юге – чаще всего действующих оврагов. Большая глубина оврагов (10-20 м), их крутые, почти вертикальные стенки, длина, достигающая нескольких километров, оказывают существенное влияние на выбор трассы дороги. Балки имеют склоны более пологие и задернованные. Ширина и глубина их больше, чем у оврагов. Леса в лесостепной зоне расположены своеобразными островами. В северной части относительно крупные лесные массивы чередуются с лугами и полями, на юге лесостепи на водораздельных плато рассеяны отдельные рощи.

В зависимости от протяжения вдоль дороги лесных и полевых участков различают «закрытый», «полузакрытый», «полуоткрытый» и «открытый» придорожные ландшафты (рис. 17.24).

Рис. 17.24. Схемы различных категорий природных ландшафтов: а – закрытый; б – полузакрытый; в – полуоткрытый; г – открытый

С точки зрения живописности дороги наилучшими являются «полузакрытый» и «полуоткрытый» ландшафты, в которых дорогу оживляет чередование лесных участков и дальних видов. В лесостепи проложение трассы, наряду с элементами рельефа, определяется также и лесными массивами (рис. 17.25).

Рис. 17.25. Автомобильная дорога в лесостепи

Дорога огибает их или пересекает, разделив при неудачном проложении на зрительно изолированные друг от друга части. Примером является прорезание лесного массива длинной прямой. Всегда желательно поэтому, чтобы автомобильные дороги входили в лес на кривом участке, или кривая начиналась бы вскоре в лесу, и просека оставалась бы незаметной. Вид входного участка может быть еще более улучшен подсадкой деревьев и кустарников (рис. 17.26), целесообразной не только с эстетической точки зрения, но и в отношении уменьшения заносимости входного участка дороги снегом, перемещаемым вдоль опушки.

Рис. 17.26. Особенности проектирования автомобильных дорог на участках входа в лес: а – прямолинейное пересечение леса; б – вход в лес на кривой; в – подсадка деревьев и кустарников на входных участках

При обосновании выбора трассы дороги следует учитывать, что инструкция о порядке отвода земель для автомобильных дорог запрещает всем землепользователям сплошную вырубку леса в полосе шириной по 250 м с каждой стороны дорог I, II, III категорий. Поэтому лесные массивы можно рассматривать как постоянный и неизменный элемент ландшафта.

Подсадка деревьев и кустарников по краям просек приобретает в условиях лесостепной зоны большее значение, чем в лесной и лесисто-болотистой. Необходимо подбирать породы подсаживаемых деревьев таким образом, чтобы устранить однообразие. Цветущие кустарники, а также деревья или кустарники, имеющие осенью яркие листья, весьма оживляют дорогу. Проложение дороги вдоль опушки лесных массивов менее мешает сельскому хозяйству, так как не вызывает необходимости перепланировки полей и не отрезает от них узких полос, на которых трудно выполнять механизированные работы.

В южной части лесостепной и степной зоны большое значение приобретает сохранение при строительстве дороги существующих лесов. Практика показывает, что часто даже весьма незначительное смещение трассы дает возможность сохранить группы деревьев, а при реконструкции дороги использовать существующие придорожные насаждения для устройства затененных автомобильных стоянок (рис. 17.27).

Рис. 17.27. Сохранение и использование существующих придорожных посадок при реконструкции дорог: 1 – новая дорога; 2 – новый участок дороги для местного движения; 3 – полоса для стоянки автомобилей; 4 – старые деревья; 5 – новые посадки

Стремление сохранить растительность приводит к тому, что зачастую на автомагистралях большие раскидистые деревья часто сохраняют даже в пределах разделительной полосы, делая на ней плавные местные уширения (рис. 17.28).

Рис.17.28. Сохранение красивых деревьев на разделительной полосе

Для безопасности движения при этом от края проезжей части до деревьев должно сохраняться достаточно большое расстояние, не меньшее радиуса их кроны. В США считают, что оно не должно быть менее 15 м. В отдельных случаях возможна установка железобетонных ограждений барьерного типа, маскируемых подсадкой кустарников. Предусматривая сохранение в пределах земляного полотна существующих деревьев, следует иметь в виду, что при земляных работах не должна быть засыпана их корневая шейка.

В районах распространения оврагов должны рассматриваться варианты обхода и пересечения оврагов и балок. В последнем случае, если только позволяют геологические условия, наиболее целесообразен вариант устройства придорожных водохранилищ (рис. 17.29).

Рис. 17.29. Придорожное водохранилище

Неправильно ограничивать роль дорожников в создании водохранилищ отсыпкой насыпи – плотины. Проект должен обосновывать размеры зеркала образующегося пруда и постоянство его величины путем углубления верховой части оврага, обычно мелкой и быстро заболачивающейся, не менее чем до 1,0-1,5 м. Однако устройство придорожных водохранилищ требует очень внимательных предварительных гидрогеологических обследований водопроницаемости грунтов дна оврага и тщательного выполнения плотины и водосливных устройств. Нарушение этих требований явилось причиной малой эффективности ряда построенных водохранилищ, а в некоторых случаях – и их разрушений.

В согласовании строящейся дороги с ландшафтом большое значение имеет укрепление и благоустройство оврагов. Оно должно включать в себя посадку деревьев и кустарников по склонам и верхним бровкам откосов и обязательное закрепление дна оврагов.