27.2. Краткая история развития строительства автомобильных магистралей
Развитие и совершенствование дорожной сети должно сочетать строительство магистральных дорог с общим увеличением плотности сети за счет строительства дорог более низких категорий. Эти дороги в дальнейшем постепенно, по мере роста интенсивности движения, будут совершенствоваться методами стадийного строительства, реконструкции или устройства параллельных разгружающих маршрутов. На главных направлениях участки с техническими параметрами, характерными для автомобильных магистралей, будут строиться на отдельных перегонах, преимущественно на подходах к городам, где имеется высокая интенсивность движения или необходимо обеспечить возможность движения с высокими скоростями (подъезды к аэропортам).
В большинстве стран Западной Европы сеть дорог с твердыми покрытиями создавалась с начала прошлого столетия, с периода интенсивного развития промышленности. Многочисленные месторождения каменных материалов, близкое залегание камня от поверхности земли и малая дальность перевозки способствовали тому, что большинство дорог имеет твердые покрытия.
Массовое строительство магистральных дорог приходится на 1960-1970 годы. В эти годы введено в эксплуатацию более 85% общей протяженности всех автомагистралей, начиная с послевоенного периода до настоящего времени.
Первую сеть магистральных дорог, имевшую стратегическое значение, начали строить в 1937 г. в Германии. К началу Второй мировой войны было передано в эксплуатацию 2140 км дорог. Быстрая автомобилизация Западной Германии после окончания второй мировой войны и развитие автомобильных перевозок, которые позволяют при сравнительно небольших размерах страны доставлять грузы из одного конца страны в другой, способствовали строительству магистралей. Это было связано также с тем, что существующая сеть дорог по своему техническому состоянию не могла выдержать напряженных послевоенных перевозок.
Англия также имеет исторически сложившуюся развитую сеть дорог. В 1970 г. плотность ее составляла 1,45 км/км2. До Второй мировой войны считали, что возрастающие требования автомобильного транспорта можно удовлетворить путем последовательной реконструкции существующих дорог. Однако несоответствие многих участков их сети требованиям современного автомобильного движения вызвало необходимость строительства специальных автомобильных магистралей для движения с высокими скоростями. В 1957 г. был принят первый план дорожного строительства, который предусматривал строительство нескольких автомобильных магистралей, обеспечивающих связь Лондона с Шотландией, Уэллсом и портами Ла-Манша. Строительство дорог в Англии ведется выборочно, отдельными короткими участками, разгружающими наиболее напряженные участки дорожной сети, из которых в дальнейшем составляются магистрали. Значительное место в планах занимают обходы городов. Темпы строительства составляют около 100 км в год.
Примерно аналогичны планы и темпы строительства во Франции, где в середине прошлого века было намечено соединить Париж радиальной сетью автомобильных магистралей с крупными городами страны и проложить южную магистраль, проходящую вдоль испанской границы и связывающую между собой курортные районы Атлантического побережья и Средиземного моря. В конце прошлого века эти планы практически полностью реализованы. Основным элементом сети французских автомобильных магистралей является меридиональная дорога Лилль – Париж – Марсель протяжением 1050 км.
Интенсивное строительство автомобильных магистралей в Европе ведется и в Италии. Италия была первой страной, начавшей строительство дорог, предназначенных исключительно для автомобилей. В конце сентября 1924 г. было открыто движение на дороге Милан – Варезе, имевшей ширину земляного полотна 14 м и проезжую часть шириной 10 м. В 1955 г. в Италии был принят первый закон о строительстве 1130 км автомобильных магистралей и реконструкции 504 км существующих дорог с устройством второй проезжей части. Однако высокие темпы автомобилизации страны и выявившаяся высокая стимулирующая роль строительства автомобильных дорог в развитии народного хозяйства страны привели к принятию в 1961 г. нового закона о дополнительном вводе до 1972 г. еще 3200 км автомобильных магистралей. Магистральные дороги Италии, сокращая продолжительность проезда на большие расстояния почти в 2 раза, облегчают кооперацию промышленных предприятий, улучшают условия вывоза свежих фруктов из центральных и южных областей на север Италии и в страны центральной и северной Европы, а также способствуют привлечению в Италию зарубежных туристов, из которых 75% приезжают на своих автомобилях. Темпы строительства автомобильных магистралей в Италии самые высокие в Европе, причем все они строятся как платные дороги (рис. 27.1).
Рис. 27.1. Платная автомобильная магистраль в горном районе Италии
Из неевропейских стран наиболее обширное строительство автомобильных магистралей ведут Япония и США. Дорожная сеть Японии по окончании Второй мировой войны находилась в неудовлетворительном состоянии. Еще в 1961 г. средние скорости движения по главным дорогам были намного ниже, чем на автомобильных магистралях США (55 км/ч по сравнению с 75 км/ч). Между тем темпы автомобилизации страны были очень высоки. Количество автомобилей, составлявшее 2,4 млн. в 1959 г., возросло в 1965 г. до 7,0 млн., а в 1970 г. до 16,5 млн. Объем грузов, перевозимых автомобильным транспортом, быстро возрастал.
Поэтому в начале 70-х годов ХХ века был принят ряд законов о дорожном строительстве, предусматривавших реконструкцию существующей сети и строительство развитой сети платных автомобильных магистралей для скоростного движения, рассчитанной на окупаемость за 20 лет. Было предусмотрено, что густота намеченной сети обеспечивает возможность подъезда к ближайшей магистрали не более чем за 2 ч. Автомобильные магистрали свяжут между собой все большие города, между главными островами будут построены мосты или тоннели. В 1974 году введена в эксплуатацию дорога Токио – Нагоя – Осака – Кобе протяжением 536 км, пересекающая основные промышленные районы Японии, в которых проживает треть ее населения (рис. 27.2). Интенсивность движения по ней составляла в конце 1974 г. 38 тыс. авт./сут вблизи Токио и 50 тыс. на перегоне Осака – Нагоя.
Рис. 27.2. Автомобильная магистраль Токио – Нагоя в Японии
Наибольшее по масштабам строительство автомобильных магистралей ведется в США. В 1950 г. суммарная длина дорог типа автомобильных магистралей составляла 1100 км. К 1956 г., когда их протяжение примерно удвоилось, был принят план строительства «Национальной системы междуштатных и оборонительных дорог США», иногда называемый «планом Эйзенхауэра». Предусматривалось строительство в 1956-1973 годы 60000 км дорог, увеличенное потом до 68000 км, с затратой 50 млрд. долл. На 87% протяжения дороги должны иметь четыре полосы движения, на пригородных участках – шесть и восемь полос. В результате реализации этого плана ежегодно передавалось в эксплуатацию в среднем по 3400 км магистральных дорог. К началу 1972 г. протяжение системы автомобильных магистралей США достигло 52 800 км. Однако из-за ряда встретившихся трудностей, главным образом недостатка квалифицированного инженерно-технического персонала, план строительства был завершен только в 1975 г.
На сегодняшний день покрывающая территорию США сеть дорог соединяет 95% городов с числом жителей более 50 тыс. На эти дороги, составляющие лишь около 6% общей протяженности дорожной сети, приходится около 35% всех перевозок. Основой дорожной сети являются пять широтных и десять меридиональных маршрутов.
К строительству первой в СССР автомобильной магистрали Москва – Минск приступили в 1936 г. Дорога была запроектирована по специально разработанным для нее техническим условиям, предусматривавшим расчетную скорость 120 км/ч. Минимальный радиус кривых в плане был принят 1000 м, наибольший продольный уклон – 40‰, расстояние видимости – 300 м. Земляное полотно имело большое возвышение бровки и не заносилось снегом. Въезды на дорогу располагались в одном уровне, и только на пересечении с дорогой Смоленск – Витебск было предусмотрено пересечение в разных уровнях по типу клеверного листа. Поперечный профиль с земляным полотном 18 м и проезжей частью шириной 12 м был запроектирован без разделительной полосы по образцу построенной незадолго до этого в Германии первой автомобильной магистрали Кельн – Бонн. В дальнейшем предполагалось замостить обочины с каждой стороны на 2 м. На строительстве дороги впервые было применено искусственное уплотнение грунтов и выторфовывание болот. Строительство магистрали было закончено только после войны.
В 1956 г. по типу автомобильной магистрали был реконструирован головной участок дороги Москва – Горький до Ногинска (рис. 27.3), по которому проходили интенсивные местные перевозки между Москвой и Московской областью. Дорога следует по трассе старого Горьковского шоссе и имеет многочисленные съезды и въезды в одном уровне. Сохранение старых элементов трассы создает в отдельных случаях впечатление резких переломов («жесткая трасса»).
Рис. 27.3. Дорога Москва – Горький
Первой дорогой, удовлетворявшей требованиям к автомобильным магистралям, была переданная в 1962 г. в эксплуатацию Московская кольцевая автомобильная дорога протяженностью 109 км, проект которой был разработан под руководством инж. В. Б. Завадского в 1953-1955 гг. В проекте впервые в практике проектирования дорог в СССР были учтены принципы обеспечения пространственной плавности трассы, предусмотрены обтекаемые поперечные профили земляного полотна, запроектированы транспортные развязки в разных уровнях, планировка которых учитывает интенсивность транспортных потоков в разных направлениях. Для предотвращения пучин верхнюю часть земляного полотна отсыпали из песчаных морозоустойчивых грунтов. Впервые были применены ребристые краевые полосы из белого бетона (рис. 27.4).
Рис. 27.4. Московская кольцевая автомобильная дорога
Московская кольцевая дорога явилась своеобразным опытным полигоном, который позволил выявить ряд рациональных проектных решений, вошедших теперь в повседневную практику проектирования и получивших развитие в последующих проектах. Опыт эксплуатации первой очереди кольцевой дороги позволил ввести ряд улучшений в проект второй очереди, в частности устройство переходно-скоростных полос на съездах пересечений в разных уровнях, существенно улучшивших условия движения.
При реконструкции в 1965 году сравнительно небольшого по протяжению пригородного участка дороги Ленинград – Выборг до Зеленогорска на некоторых участках применили самостоятельное трассирование проезжих частей с учетом ландшафта, местами удаляющихся на большое расстояние друг от друга. Вдоль дороги, проходящей вблизи от моря, проложены велосипедные и пешеходные дорожки.
В 1970 г. была введена в эксплуатацию построенная в порядке реконструкции ранее существовавшей дороги автомобильная магистраль Вильнюс – Каунас протяженностью около 100 км. Дорога удовлетворяла всем нормативам на дороги I-а категории и имела разделительную полосу шириной до 12,5 м. В одном месте для сохранения дубовой рощи проезжие части разведены на расстояние около 50 м. Все пересечения были осуществлены в разных уровнях по типу полного клеверного листа. Примыкания второстепенных дорог устроены с отводом движения по существующим или вновь строившимся дорогам к транспортным развязкам. При строительстве большое внимание уделяли формированию придорожного ландшафта, благоустройству и культурному оформлению дороги (рис. 27.5). Озеленение осуществляли групповыми посадками.
Рис. 27.5. Дорога Вильнюс – Каунас
Начиная с 1960 г., в СССР было построено большое количество сравнительно коротких участков дорог протяжением до 20-30 км на примыканиях к большим городам. Примером являются головные участки дорог Москва – Ленинград, Москва – Кашира, Москва – Ярославль, Рига – Даугавпилс, Таллинн – Ленинград, выход из Тбилиси на Военно-Грузинскую дорогу, Ташкент–Самарканд, Ереван – Эчмиадзин, Рига – Юрмала и др. Строительство этих участков позволило сравнить разные конструкции разделительных и краевых полос, дорожных одежд и др. (рис. 27.6).
Рис. 27.6. Головные участки дорог: а – Ереван-Тбилиси; б – Тбилиси-Орджоникидзе; в – Рига-Юрмала
Особенно характерны сравнительно короткие по протяжению, но весьма совершенные по конструкции подъезды к международным аэропортам Шереметьево в Москве и Борисполе под Киевом. Эти участки, построенные на уровне передовой современной техники того времени, долгое время служили образцом для дальнейшего проектирования автомобильных магистралей в СССР.
Подъезд к Шереметьевскому аэропорту имеет земляное полотно шириной 35 м с обтекаемым поперечным профилем. Центральная разделительная полоса шириной 12,5 м вогнутого профиля, имеет уклон к оси дороги 1:8 с устройством подземных водостоков для отвода воды. Проезжие части с асфальтобетонным покрытием шириной 7,5 м окаймлены краевыми полосами из белого бетона по 0,75 м. Сбоку устроены остановочные полосы по 2,5 м с осветленным покрытием и грунтовые обочины по 0,75 м. Для каждого направления движения построены самостоятельные мосты (рис. 27.7). На примыкании к Ленинградскому шоссе был сооружен путепровод, криволинейный в плане и в продольном профиле.
Рис. 27.7. Подъезд к аэропорту Шереметьево
Подъезд к Бориспольскому международному аэропорту является головным участком дороги Киев – Харьков. Он имеет проезжие части для движения трех рядов автомобилей в каждом направлении шириной по 11,5 м. Разделительная полоса имеет ширину 12,5 м. Со стороны разделительной полосы предусмотрен бетонный бордюр и бетонная предохранительная полоса шириной 0,7 м, а с внешней стороны – более узкая краевая полоса 0,5 м. Стояночные полосы для автомобилей, потребовавших ремонта, имеют ширину 2,5 м.
На дороге устроено асфальтобетонное покрытие. Для лучшего разграничения полос движения, кроме разметки проезжей части, на среднюю полосу проезжей части укладывают асфальтобетон, приготовленный на красном гранитном щебне, а на крайние полосы – на сером граните.
Дорога ограждена металлической сеткой высотой 1,6 м и оборудована подземными переходами для пешеходов. На всем протяжении предусмотрено электрическое освещение.
В связи с ожидающимся бурным ростом интенсивности движения на подмосковных дорогах было принято решение реконструировать в 1975-1980 годах шесть из четырнадцати примыкающих к Москве радиальных дорог на участках от Московской кольцевой дороги до Серпухова, Каширы, Коломны, Клина и Волоколамска. Были построены дороги с проезжей частью с четырьмя полосами движения в каждом направлении с широкой разделительной полосой, обходящие населенные пункты. Дороги были проложены на местности с соблюдением всех современных принципов трассирования автомобильных магистралей – обеспечением пространственной плавности трассы, согласованием с ландшафтом, ступенчатым расположением проезжих частей на косогорных участках и др.
Дорожные традиции Беларуси уходят своими корнями во времена образования Полоцкого, Туровского, Пинского княжеств и Великого княжества Литовского. Занимая важное географическое положение, Беларусь издревле служила перекрестком транзитных путей сообщения с Запада на Восток и с Севера на Юг. И именно с дороги, с великого пути «Из варяг в греки» начиналась цивилизация белорусской земли.
В Беларуси дорогам всегда придавалось особое значение, поскольку осознавалась их важнейшая роль, учитывая транзитный характер территории государства, предопределенный историей и его географическим положением. Таким образом, история говорит о том, что транспортная система (и, прежде всего, автомобильные дороги), должна не следовать за развитием экономики, а по возможности опережать и стимулировать ее развитие.
Развитие экономики любого государства невозможно представить без наличия нормально работающей системы магистральных и местных дорог, осуществляющих доставку грузов и пассажиров «от двери до двери», т.е. от отправителя до получателя, строго в заданные сроки и с высокой степенью сохранности. Поэтому, реализация Государственной программы «Дороги Беларуси» требует наличия и постоянного совершенствования научно-технического потенциала дорожной отрасли.
Автомобильные дороги являются важнейшей частью транспортной системы, которая в значительной степени определяет экономическое, социальное и культурное развитие государства. Этому способствует и географическое положение Республики Беларусь, расположенной на перекрестке транзитных трансъевропейских магистралей.
Основным государственным документом, определяющим экономические, правовые и организационные основы управления автомобильными дорогами является Закон Республики Беларусь «Об автомобильных дорогах», принятый в 1994 г. Республиканским органом государственного управления автомобильными дорогами и дорожным хозяйством является Комитет по автомобильным дорогам. Финансирование дорожной отрасли осуществляется за счет государственных целевых бюджетных дорожных фондов.
Цели и задачи развития сети автомобильных дорог сформулированы в Государственной программе «Дороги Беларуси на 1997-2005 гг.». В программе определены основные приоритеты развития сети:
– содержание сети автомобильных дорог и поддержание ее надежности на уровне современных требований;
– обеспечение устойчивыми транспортными связями с дорогами общего пользования 10 500 населенных пунктов республики, в которых проживает 500 тыс. человек, путем ликвидации грунтовых участков местных дорог;
– улучшение транспортно-эксплуатационного состояния существующих автомобильных дорог и, в первую очередь, повышение надежности дорожных покрытий;
– реконструкция наиболее грузонапряженных участков дорог и мостов, строительство объездов городов.
Важными являются также задачи повышения безопасности движения, улучшения информированности водителей, внедрения системы маршрутного ориентирования, улучшения качества инженерного обустройства: дорожных знаков, ограждений, разметки.
Как известно, все автомобильные дороги Республики Беларусь подразделяются на автомобильные дороги общего пользования и ведомственные автомобильные дороги. Автомобильные дороги общего пользования:
республиканские автомобильные дороги, включенные в сеть международных дорог, соединяющие г. Минск с административными и промышленными центрами областей и районов, также административные центры между собой;
местные автомобильные дороги, соединяющие административные центры районов с сельскими населенными пунктами, сельские населенные пункты между собой и также с автомобильными дорогами республиканского значения.
Ведомственные автомобильные дороги расположены на территории хозяйственных субъектов.
Сеть республиканских дорог к настоящему времени количественно сформировалась. Протяженность сети – более 70 000 км, в том числе республиканских дорог с твердым покрытием – 15 400 км, местных – 55 000 км. Республиканские дороги на протяжении 97% имеют усовершенствованные покрытия. На местных дорогах 93% длины занимает твердое покрытие (53% усовершенствованное, 40% переходное), 7% дорог – грунтовые. На сети имеется 4245 мостов и путепроводов.
Среднесуточная интенсивность движения на республиканских дорогах с индексом М находится в пределах 1500-12000 авт./сут, на основных дорогах с индексом Р – от 1000 до 4000 авт./сут, на местных дорогах с индексом Н от 10 до 1000 авт./сут. Количество легкового транспорта в составе потока – 40-85%. На транзитных маршрутах доля автопоездов находится в пределах 5-35%. Автопоезда с трехосными тележками, односкатными колесами, повышенным давлением воздуха в шинах, которые особо неблагоприятно действуют на покрытия, занимают 25-70% от всего их количества (в среднем – 60%). Всего по дорогам сети в год проходит до 700 000 автопоездов. Перевозится грузовым транспортом 1000 млн. тонн грузов, грузооборот более 20 млрд. т/км.
Для дорожной сети характерно увеличение сроков службы дорожно-мостовых сооружений без капитального ремонта, старение материалов элементов конструкций, интенсификация процессов внутреннего структурного повреждения, усугубляемого явлениями усталости за счет накопления проходов автотранспортных средств за длительное время. Средние сроки службы дорожных покрытий возросли с 10 лет в 1991 г. до 16 лет в 1999 г., мостов и путепроводов – соответственно, с 17 до 25 лет. Интервалы распределения этих сроков увеличились от 2 до 35 лет для дорожных покрытий и от 5 до 65 лет для мостовых сооружений.
Ежегодные объемы ремонтных работ на республиканских дорогах в период 1991–2000 г. по сети дорог Беларуси составили: реконструкции 20-80 км, капитальный ремонт покрытий 220-670 км, средний ремонт 1900-2700 км. Количество капитальных ремонтов мостов и путепроводов в этот период находилось в пределах 1,0-1,5%, средних ремонтов – 7-10% от их общего количества.
В 1990-х годах в связи с распадом СССР и кризисом экономик стран СНГ нового строительства автомобильных магистралей практически не велось. В настоящее время основные проектные работы на просторах СНГ сместились в сторону проектирования новых мостов, путепроводов и виадуков, а также реконструкции старых. Здесь хочется отметить, что в Беларуси на сегодняшний день не существует автомобильных магистралей в прямом понимании этого термина, т.е. как дорог I-а категории. Магистральная дорога Брест – Минск – Москва на многих участках соответствует категории I-б и II с расчетной скоростью 120 км/ч.
В целом в Европе и США к настоящему времени насыщенность автомобильными магистралями приблизилась к оптимальной, и дальнейшие усилия проектировщиков и строителей будут направлены на реконструкцию существующих магистралей и проектирование кольцевых объездных дорог у крупных городов.