Инженерно-биологические работы в зоне транспортных магистралей

Вопросы лекции:

1. Влияние транспорта на окружающую среду.

2. Инженерно-биологические работы в зоне железных дорог.

3. Инженерно-биологические работы в зоне автомобильных дорог.

1.

Радикальные экономические и социальные перемены в мире неизбежно диктуют необходимость ускоренного развития дорожно-транспортной инфраструктуры, которая заключает в себя автодорожную и внеотраслевую индустрию, автомобильные дороги и сооружения на них, транспортные средства. Каждая составляющая оказывает присущее ей локальное негативное воздействие на окружающую среду, однако в целом влияние инфраструктуры носит не только региональный, но и глобальный характер.

Транспортные магистрали как инженерное сооружение нарушают природные ландшафты, изменяют режим стока поверхностных и грунтовых вод. При пересечении речных долин на подходах к искусственным сооружениям изменяется средняя скорость преобладающих ветров, что приводит к изменению микроклимата и взаимосвязанных с ним явлений во флоре и фауне. Дорога может нарушить традиционные сезонные пути миграции животных и насекомых. Стремление дорожников к снижению затрат за счет применения в строительстве конструктивных слоев из местных некондиционных материалов и отходов промышленного производства не всегда оправдано, так как пиритовые огарки, ртутьсодержащие отходы, каменноугольные дегти, смолы и пески, кумароновые смолы. радиоактивные породы, разнообразные шламы цветной металлургии способны загрязнять придорожную полосу токсичными веществами.

С началом ввода дороги в эксплуатацию происходит миграция химических веществ из дорожных вяжущих материалов за счет:

1) перемещения частиц и их перемешивания в приземных слоях воздуха в результате износа и механического повреждения дорожных покрытий;

2) диффузии с поверхности полотна дороги.

Известно токсическое свойство каменноугольных смол, которые при контакте с кожным покровом человека вызывают поражение фолликулярного аппарата, фотодерматиты, а также, проникая через кожу — патологические изменения печени, почек, селезенки. Явления кожно-резорбтивного действия этих смол могут проявляться не только при непосредственном контакте с ними, но и путем резорбации их паров через кожу из воздуха. Длительное вдыхание цементной пыли с большим содержанием диоксида кремния ведет к развитию фиброзного процесса в легких.

В продуктах пиролиза каменного угля содержится бензопирен, который в результате износа дорожного покрытия может поступать в атмосферный воздух придорожной полосы с дорожной пылью.

Продукты износа железнодорожных колес, рельс, автомобильных покрышек, тормозных накладок автомобилей и покрытия автомобильной дороги, просыпанная и раздробленная колесами часть перевозимых по дороге грузов, противогололедные материалы турбулентным потоком воздуха распыляются в атмосферу, системой водоотводных сооружений переносятся в водоемы с аккумуляцией их в донном иле и последующим отравлением живых организмов.

Кроме того, при сложившейся инфраструктуре, характере расселения людей прокладка новой дороги вносит порой довольно значительные социальные изменения, положительные для пользователей транспортом и отрицательные для населения мест, через которые проходит транзитное движение.

В зависимости от состава и интенсивности движения происходит бытовое загрязнение почвы, растений придорожной полосы, водоемов.

Инженерные сооружения, к числу которых относятся мостовые переходы, трубы, развязки, тоннели различного заложения, подпорные стенки и защитные сооружения имеют свою специфику влияния на окружающую среду. При строительстве мостовых переходов происходит переформирование береговой линии, изменение сечения водотока и контуров водоема, при этом нарушается гидрологический режим, проявляются размывы и потеря общей устойчивости массива, одновременно зачастую возникает необходимость охраны рыбных запасов, так как могут быть уничтожены нерестилища и зимовальные ямы, в которые ежегодно устремляются косяки рыбы.

Значительный вред окружающей среде, почвам и растительности оказывают отходящие газы (ОГ) автомобилей, в которых содержатся более 200 токсичных веществ, в том числе оксид углерода, диоксиды азота и серы, сажа, альдегиды, соединения свинца и другие тяжелые металлы.

Даже минимальное количество этих веществ может сильно изменить качество воды и привести к тяжелым последствиям для живых организмов. Пленка из углеводородов на поверхности воды затрудняет процессы окисления, что также отрицательно влияет на живые организмы.

Загрязняющие вещества, попадая в воду, ведут себя по-разному. Одни растворяются или переносятся за счет движения водного потока, другие адсорбируются на взвешенных частицах и оседают на дно, третьи могут вовлекаться в биологические циклы и переноситься различными организмами.

Придонный осадок и поверхностная пленка являются зонами концентраций и аккумулирования загрязняющих веществ, поступающих в водоемы из системы продольного и поперечного водоотвода, а также из дренажных систем автомобильных дорог и через водосбросные трубки мостов; часть их попадает из воздуха с атмосферными осадками.

Особенно велик ущерб при смыве и загрязнении плодородной почвы. С неукрепленного откоса смыв происходит в 1000 раз интенсивнее, чем после образования дернины. Эрозия усиливается с увеличением крутизны и протяженности откосов. Установлено, что при заложении откосов 1:2 смыв пылеватого суглинка при коэффициенте уплотнения грунтов земполотна 0,7 в два раза больше, чем при коэффициенте 0,95, а при крутизне откоса 1:1 —в три раза. Противоэрозионные мероприятия выполняются обычно при строительстве и ремонте дорог высоких категорий. На дорогах местной сети укрепление откосов, устройство быстротоков, рассеивающих трамплинов и гасителей водной энергии не считаются обязательными, что неизбежно оборачивается ущербом и для окружающих земель, и для конструктивных элементов самой дороги. Страдает растительность в тех местах, куда во время дождя ручьи сносят грязь с мест стоянки автомобилей.

Закладка грунтовых резервов и карьеров дорожно-строительных материалов на затопляемых поймах рек, разработка грунтов средствами гидромеханизации также отрицательно сказываются на состоянии водоемов, при этом взмучивается вода, разрушаются нерестилища и зимовальные ямы, не исключается возможность засасывания рыбы вместе с пульпой. Рыбы отрицательно реагируют на изменение скорости течения воды в результате стеснения русла и химического состава воды.

Повышение уровня воды в верхнем бьефе моста при проходе паводков может вызвать подтопление населенных пунктов, предприятий и сельскохозяйственных угодий.

Основными источниками загрязнения стока транспортом являются:

- износ и разрушение покрытий;

- ветровые и водные наносы грунтовых частиц (пыль);

- твердые частицы — продукты сгорания топлива в двигателях (соединения свинца, других тяжелых металлов, сажа);

- потеря транспортом топлива, смазки;

- частицы износа лесных пар железнодорожного транспорта, автомобильных шин;

- бытовой и технический мусор;

- антигололедные материалы;

- пропитка шпал.

В первые 2-3 года эксплуатации износ происходит главным об­азом вследствие истирания, по мере старения - вследствие выкрашивания, возрастающего на асфальтобетонных покрытиях до максимума после 6-7 лет эксплуатации.

Ветровые наносы минеральных частиц пылеватых фракций в условиях отсутствия смыва с обочин и откосов, а также наносов с других дорог составляет в среднем 3 т/га в год.

Большое негативное влияние на автомобильные дороги оказывает загрязнение нефтепродуктами.

Автотранспортные тепловые и газообразные выбросы существенно изменяют качественный и количественный составы атмосферного воздуха, его энтропию, что влечет за собой ухудшение микроклимата в придорожной полосе. В связи с этим в крупных населенных пунктах микроклиматические изменения характеризуются увеличением температуры воздуха на несколько градусов, снижением ультрафиолетовой радиации до 30%, уменьшением видимости, увеличением облачности и осадков, изменением циркуляции воздуха.

Человечество знакомо с различными звуками с момента своего зарождения. Естественно существующие в природе звуки в виде шума набегающей морской волны, ручья, листвы деревьев, звона капель дождя, мелодичного пения птиц благоприятно воздействуют на организм человека. В то же время резкие внезапные звуки (взрыв вулканов, звуковой удар в момент перехода самолета на сверхзвуковую скорость, карканье ворон и др.) вызывают чувство дискомфорта, тревоги.

Наблюдающаяся в настоящее время тенденция к повышению грузоподъемности и вместимости транспортных средств фактически определяет рост уровня транспортного шума в придорожной полосе. Создаваемый транспортом акустический дискомфорт испытывает до 40% городского населения страны.

Полностью избавиться от источников шума на транспорте в настоящее время не представляется возможным.

Воздействие шума на население проявляется в виде как субъективного раздражения, так и объективных патологических изменений органов слуха, центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Более всего человек страдает от инфразвуковых колебаний частотой около 7 Гц, которые ухом не воспринимаются, поэтому они не слышны и человек не может адекватно на них реагировать.

Необходимость нормирования уровня шума с целью устранения его негативного воздействия на здоровье населения диктуется многообразием факторов его формирования в придорожной полосе.

Общий уровень транспортного шума на селитебной территории, прилегающей к автомобильной дороге, зависит от целого ряда факторов. Наибольшее влияние на состояние акустического комфорта оказывают транспортные факторы, к которым следует отнести:

а) интенсивность движения и скорость транспортного потока;

б) средняя скорость движения транспорта;

в) эксплуатационное состояние автомобилей, перемещающихся по дороге;

г) объем и характер перевозимых грузов;

д) подача звуковых сигналов.

Взаимодействие автомобильного транспорта и всей дорожной сети с окружающей природной средой является в настоящее время одной из составных частей мировой экологической проблемы. Глобальный экологический кризис привел к признанию «пределов роста» в различных сферах. Особенно остро и быстро эта проблема встает при сооружении автомагистралей и дорог высоких категорий.

2.

Бесперебойная работа железнодорожного транспорта в зимних условиях в значительной степени зависит от надежной защиты путей от снега, а также от своевременной очистки их от снега во время снегопадов и метелей. Степень заноса путей снегом, определяемая количеством снега в м³, приносимого к пути в наиболее неблагоприятную зиму на 1 м его протяжения. Этот показатель зависит от интенсивности и количества выпадающего снега, числа метелевых дней в году, скорости и направления ветра, а также от рельефа местности, плана и профиля пути.

Средства и способы защиты определяются в зависимости от степени заноса. Так, в особо сильнозаносимых местах следует создавать полосные лесонасаждения по специальным проектам, два ряда заборов высотой до 6,2 м с расстоянием 80-120 м между ними, заборы и щитовая линия, многорядные щитовые линии. Наиболее экономичным, долговечным и надежным видом защиты от снега являются естественные леса или защитные лесонасаждения, создаваемые на всем протяжении заносимых участков. Породы деревьев и кустарников подбираются с учетом почв, климата, силы ветров. В местах, где лесонасаждений нет или где они не произрастают, а также в стесненных условиях (в черте населенных пунктов) путь ограждают постоянными деревянными или железобетонными заборами высотой от 4 до 7 м или переносными деревянными щитами.

Защитные насаждения на транспортных путях создаются преимущественно в виде лесных полос, которые играют многообразную роль. Они защищают пуги транспорта от снежных и песчаных заносов, обеспечивая бесперебойное движение поездов и автотранспорта. Значительно снижая скорость ветра, лесные полосы предохраняют средства связи от повреждения, а железнодорожные пути от выдувания балласта. Лесные насаждения защищают дороги от размыва, разрушения волнобоем, оползнями, обвалами и осыпями. Кроме того, они имеют большое эстетическое и санитарно-гигиеническое значение, улучшают микроклимат и повышают урожайность сельскохозяйственных культур на прилегающих полях. Но среди многочисленных функций лесных полос главной является снегозадерживающая.

Степень снегозаноса и средства снегозащиты. На железнодорожных магистралях снегозаносимыми являются выемки глубиной до 8,5 м (в районах с сильной снегозаносимостью — выемки любой глубины); нулевые места; насыпи высотой до 0,7 м в равнинных условиях и до 1 м на косогорах и сильно заносимых участках; станционные территории. Другие участки путей считаются неснегозаносимыми. В многолесных районах железнодорожные пути на всем протяжении относятся к неснегозаносимым.

В соответствии с действующей классификацией участки железных дорог по степени снегозаносимости подразделяют на 4 группы: слабоснегозаносимые — с количеством приносимого снега до 100 м³/м пог. дл., среднезаносимые - 101-250, сильноснегозаносимые — 251-400, особо сильноснегозаносимые — 401 и более м³/м пог. дл. По принадлежности участков к одной из групп устанавливают очередность проведения на них работ по снегозадержанию. Наиболее подвержены заносу снегом пути, расположенные в выемках глубиной до 8,5 м, здесь работы проводятся в первую очередь. Во вторую очередь снегозадержание осуществляется на участках железных дорог с нулевыми местами, в третью — вдоль насыпей. Степень снегозаносимости участка определяет ширину и конструкцию лесных полос.

Борьба со снежными заносами на транспортных путях ведется в прилегающей полосе отвода. Для снегозадержания применяют защитные насаждения разных конструкций и механические защиты —щиты и постоянные заборы. Щиты размером 2x2 м изготавливают из дощечек шириной 85-110 мм с просветами, последние занимают 43% общей площади щита. В результате ослабления скорости ветра в щитовой защите откладывается снег. При заносе щитов снегом до 2/3 высоты их переставляют на вершину сугроба. Без перестановки щиты задерживают около 30 м³/м пог. дл. снега. В отдельные; годы на сильноснегозаносимых участках производится до 10—12 перестановок щитов, что представляет немалую трудность. Кроме того, щиты задерживают всего 65-70% переносимого снега, они имеют небольшой срок службы (8-10 лет), ежегодно до 25% щитов нуждаются в ремонте. Перечисленные недостатки значительно ограничивают возможность использования щитовых защит. Щиты применяются обычно на участках дорог, где трудно вырастить лесные насаждения.

На пристанционных участках, как правило, устраивают постоянные заборы, сплошные или решетчатые, высотой до 6-7 м. Один метр погонной длины забора удерживает до 700 м³ снега. Для устройства таких заборов требуется большое количество пиломатериалов, они дорого стоят и применяются в исключительных случаях.

Наиболее эффективна живая снегозащита. Снегозадерживающие насаждения могут быть, однополосными, двухполосными, трехполосными и многополосными. Однополосные защиты подразделяются на узкие и широкие. Многополосные защиты также могут состоять из узких и более широких лесных полос.

Живые изгороди относятся к узким однополосным насаждениям. Они выращиваются из двух или четырех рядов ели. Четырехрядные посадки производятся двумя двухрядными лентами, расстояние между которыми принимается 6—10 м, а между рядами — 0,8-0,7 м. Крайний путевой ряд размещается на расстоянии 18-30 м от полотна железной дороги. За изгородью производится уход: крону ели подстригают по специальному шаблону, у которого углы наклона боковых стенок равняются 70°, при этом создается благоприятный световой режим для всех частей кроны, нижние сучья не отмирают. Плотные еловые изгороди при регулярном уходе надежно защищают железные дороги от снежных заносов. Снежный вал откладывается перед изгородью, в разрыве между лентами и частично за изгородью в резервной зоне, где скорость ветра снижается до 5-10% от скорости ветра в открытом поле.

Однако еловые живые изгороди имеют существенные недостатки: они медленно растут и начинают оказывать снегозадерживающее влияние только с 10-12 лет; кроме того, ель не возобновляется порослью; для поддержания изгороди в плотном состоянии требуется систематическая, трудоемкая стрижка ели, выполнить которую на больших площадях практически невозможно; ремонт изгороди в местах отпада ели требует больших затрат труда и средств; живые изгороди задерживают сравнительно небольшое количество снега и в многоснежных районах с частыми метелями малоэффективны.

Для повышения эффективности насаждений устойчи­вости их к неблагоприятным природным явлениям предложено отдельные лесные полосы создавать более узкими, увеличить ширину междурядий до 3 м и ширину интервалов между полосами в насаждениях двух-, трех- и многополосной структуры, вывести кустарник из-под полога лесных полос в опушечные ряды.

Конструкция снегозадерживающих лесных полос в целом плотная, однако отдельные ее части имеют различную степень ветропроницаемости. Полевые опушки создают с высокой ветропроницаемостыо, а путевые — более плотными. В многополосных насаждениях плотность отдельных полос должна возрастать в направлении от поля к полотну железной дороги.

Для увеличения снегопоглощающей способности лесных полос рекомендуется следующая ширина разрывов между отдельными полосами: в двухполосных насаждениях — до 50 м; в трехполосных — первый со стороны поля интервал имеет ширину 50-60 м, — второй — 30-50 м; в многополосных насаждениях первый интервал — 60-70 м, второй — 30-50 м, остальные — 20-25 м. В интервалах высевают сельскохозяйственные культуры.

Опушечный путевой ряд лесных полос должен располагаться на расстоянии не менее 15 м от оси крайнего пути на насыпях высотой до 1 м и нулевых местах. На линиях первой категории это расстояние увеличивается до 20 м. Расстояние между бровкой откоса выемок и путевой лесной полосой должно быть не менее 5 м.

Для снегозадерживающих насаждений, в первую очередь, следует использовать породы, наиболее устойчивые к снеголому: ели, дубы, ясени, березы, лиственницы, акацию белую, клен остролистный, акацию желтую, жимолость татарскую. Путевая опушка создается из разных декоративных пород: груши, яблони, рябины, черемухи, сирени, чубушника и др.

Там, где есть опасность выхода на железнодорожные пути скота, следует в каждом насаждении создавать живую изгородь из колючих пород. Живая изгородь из древесных пород размещается на полевых опушках, а кустарниковые живые изгороди — с заветренной стороны любой из полос, следующих за полевой, или на наветренной опушке путевой полосы. В однополосных насаждениях живая изгородь создается со стороны поля.

Особенности агротехники при выращивании снегозадерживающих лесных полос те же, что и при полезащитном лесоразведении с учетом почвенно-климатических условий. Широкие междурядья делают возможной комплексную механизацию лесокультурных работ. Наряду с последними формированию устойчивых насаждений способствуют рубки ухода, необходимые, прежде всего, для восстановления снегозадерживающей способности лесных полос после снеголома. Текущие рубки ухода в молодых культурах предусматривают посадку на пень слабоветвящихся кустарников и в отдельных случаях вырубку второстепенных древесных пород, угнетающих главную породу.

Восстановительные рубки осуществляют в несколько приемов. Вначале обычно вырубают опушечные ряды, а затем проводят рубки внутри полосы. При такой системе ухода лесные полосы не теряют своей работоспособности и основных защитных функций.

Ветроослабляющие лесные полосы создаются на незаносимых снегом ветроударных участках железных дорог. Они служат для защиты транспортных путей от выдувания балласта, ослабления вредного действия ветров на поезда, линии связи и другие устройства, а также для предотвращения ветровой эрозии.

В районах с неустойчивым снежным покровом и слабыми метелями (снегопринос до 50 м³/м пог. дл. пути) выращивают ветроослабляющие полосы шириной 15-20 м. На участках с выраженной метелевой деятельностью эти полосы создают по принципу снегозадерживающих насаждений.

Узкие 15-20-метровые лесные полосы необходимо размещать на расстоянии 100-150 м от земляного полотна. В случае их близкого расположения между ними образуется искусственная выемка и становится возможным занос путей снегом. Узкие ветроослабляющие лесные полосы выращивают по схемам полезащитных полос с участием декоративных древесных пород и кустарников.

С целью благоустройства и декоративного оформления территорий станций, отдельных служебных зданий и прилегающих к ним населенных пунктов вдоль транспортных магистралей выращивают озеленительные насаждения, которые выполняют также санитарно-гигиеническую роль.

3.

Аналогично световым лучам звуковые волны можно экранировать, фокусировать и направлять в определенную сторону. Снижение уровня транспортного шума на пути его распространения от трассы автомобильной дороги до селитебной зоны можно получить различными средствами. При выборе средств защиты необходимо рассмотреть следующие условия:

1) эффективность действия;

2) стоимость реализации;

3) занимаемая площадь;

4) соответствие ландшафту;

5) эстетическое восприятие;

6) долговечность;

7) трудоемкость строительства;

8) дефицитность материалов;

9) сложность эксплуатации;

10) продолжительность периода от строительства до эксплуатации защитных средств.

Наибольшей эффективностью обладают мероприятия по ограничению доли грузового транспорта в потоке, интенсивности и скорости движения, а также запрет на проезд большегрузных транспортных средств в ночное время, строительство объездных дорог.

При проектировании плана трассы в шумозащитных целях следует использовать естественные элементы рельефа — водоемы, лесные массивы, складки местности. Достаточно высокая эффективность водоемов и лесных массивов в теплый период года обусловлена восходящими воздушными потоками, которые изгибают звуковые волны кверху и тем самым ослабляют распространение шума. В дневное время температура понижается с высотой, поэтому происходит рефракция звука вверх и, наоборот, ночью при тихой погоде звуковые лучи «прижимаются» к земле.

При разработке генеральных планов развития населенных пунктов в зоне влияния автомобильных дорог следует предусматривать увеличение буферных площадей до зданий; отделение селитебной территории от дороги зданиями другого функционального назначения (склады, гаражи, бани, депо, магазины и т.д.) или поясом зеленых насаждений; создание вдоль будущих дорог экрана из высотных зданий с усиленной звукоизоляцией и размещение в нижних этажах административно-производственных организаций и учреждений.

В зависимости от типа экранирующие сооружения могут быть естественными или искусственными. К естественным относятся различные складки рельефа: горы, холмы, водоразделы, склоны оврагов, балок, тальвегов.

В отдельных случаях может быть сформирован искусственный или техногенный рельеф с заранее заданными геометрическими параметрами, который предусматривает многоцелевое использование. Кроме шумозащитных функций, искусственный рельеф улучшает микроклиматические характеристики территории. Для оценки воздействия преобладающих ветров и транспортного шума на микроклимат территории обычно составляется карта акустического загрязнения и аэрационного режима. В соответствии с ней назначаются места расположения шумо- и ветрозащитных грунтовых холмов, валов.

К искусственному типу экранирующих сооружений относятся здания нежилого назначения, расположенные вблизи дороги, экраны-стенки, выемки, грунтовые валы, различные инженерно-биологические сооружения. Высокие шумозащитные свойства специальных экранирующих устройств позволяют использовать их на небольших территориях. Широкое применение сдерживается значительными затратами на их сооружение. С точки зрения экономики и архитектуры шумозащитные экраны оправданы в случаях, когда требуется снизить уровень шума на 6 дБА и более. Комбинированные экранирующие сооружения состоят из двух и более конструктивных элементов. Кроме шумозащитных они могут выполнять и другие функции: озеленения, благоустройства, хранения товаров, стоянки автомобилей, прокладки коллекторов инженерных коммуникаций.

Экраны являются одним из наиболее эффективных средств снижения уровня транспортного шума в селитебной части придорожной полосы. Понятие «экран» принято относить к любым препятствиям на пути распространения шума. Акустическая эффективность шумозащитного экрана зависит от его геометрических параметров и звукоизоляционных качеств. Однако снижение уровня шума, обеспечиваемое экраном на селитебной территории и внутри зданий, зависит не только от акустической эффективности, но и от расстояния между экраном и дорогой, расстояния между экраном и защищаемым объектом, высоты расчетных точек на местности и в помещениях, а также от акустических свойств территории. С учетом особенностей шумозащитных качеств экранов наиболее перспективными следует считать конструкции из унифицированных элементов, позволяющих варьировать геометрические размеры, а при необходимости форму и конструкцию экранов для обеспечения требуемого уровня акустического комфорта. Для обеспечения эффективного экранирования объекты защиты должны находиться ниже границы звуковой тени, т.е. продолжения прямлинии, соединяющей акустический центр источника шума с вершиной экрана. Снижение шума экранами, имеющими достаточную протяженность на высоте 1,5 м от поверхности земли на селитебной территории обеспечивается при расположении их на расстоянии 3 м от кромки проезжей части.

Чтобы шумозащитные экраны не были элементами повышенной опасности при наезде на них автомобилей, их можно выполнять в комбинации с защитными ограждениями любого типа. Ограждения устанавливаются на расстоянии не менее 0,5 м от бровки земельного полотна и не менее 1,0 м от кромки проезжей части. Расстояние между элементами ограждений и экраном должно превышать величину возможной деформации при наезде автомобиля с расчетной скоростью, но не менее 2 м при скорости 90 км/ч. Конструкция экранов должна предусматривать их устойчивость при воздействии ветровых, снеговых и сейсмических нагрузок. Все элементы конструкции должны быть изготовлены из материалов долговечных, стойких к воздействию не только природно-климатических факторов, но и компонентов топлива, масел, выхлопных газов, антигололедных реагентов.

Для обеспечения акустически непроницаемой преграды на пути распространения транспортного шума все элементы экрана монтажных соединений должны плотно примыкать друг к другу. В местах расположения автопавильонов и остановок пассажирского общественного транспорта необходимо предусматривать совмещение автопавильона с экраном. Минимально необходимое взаимное перекрытие экранов должно быть более двух ширин прохода. При расстояниях до жилой застройки менее 100 м и отсутствии местных проездов экраны должны иметь легкосъемные элементы или разрывы для возможного проезда пожарных машин и «скорой помощи». Требуемая звукоизоляция экрана зависит от необходимой величины снижения уровня шума и определяется ее поверхностной плотностью. При проектировании необходимо учитывать, что расположение их только с одной стороны дороги вызывает некото рое повышение уровня шума на противоположной стороне за счет отраженных от экрана звуковых волн. Для повышения эффективности экранов целесообразно предусматривать облицовку их поверхности, обращенной к транспортному потоку, звукопоглощающими материалами. Эти материалы должны быть стойкими по отношению к природно-климатическим факторам в течение всего периода эксплуатации, непригодными в пищу грызунам, безвредными для окружающей среды. На величину снижения уровня шума оказывает влияние поперечный профиль экрана; наиболее предпочтительным является экран Г-образного сечения с оптимальной шириной верхней полки, равной 0,6 м. Наклон экрана в сторону дороги не повышает его шумозащитную эффективность, однако имеет смысл устанавливать экраны с наклоном в противоположную сторону, так как в этом случае отраженные звуковые лучи в меньшей степени попадают в салоны транспортных средств и в защищаемые объекты.

Обычно экраны монтируются в виде стен с несущими опорами или со свободным опиранием на ленточный фундамент, однако они могут быть комбинированными. В этом случае экраны собираются из железобетонных элементов в виде трапецеидальной конструкции с уступами в поперечном сечении. Уступы заполняются растительным грунтом и в них высаживаются ампельные растения, — во всех случаях нужно стремиться к созданию иллюзий о природном происхождении шумозащитных экранов. Это достигается правильным выбором форм экрана и отделки поверхности его элементов, а также маскировкой их вьющейся зеленью и кустарниками. Начало и конец экрана должны быть выполнены в виде естественного перехода от поверхности земли к верхней точке экрана. Линия верха экрана должна иметь плавные очертания в продольном профиле, а в плане отдельные участки экрана должны иметь сопряжения в виде кривых больших радиусов. В месте их сопряжения, в образовавшихся карманах, следует высаживать смешанные группы крупномерных деревьев-саженцев. Видовой состав деревьев должен предусматривать обеспечение контрастности в любое время года и в любую погоду. Зимой на снежном фоне приятное впечатление проезжающих по дороге вызывают зелень хвойных деревьев и четкая графика ветвей лиственных пород на сером фоне неба; весной — цветущие породы деревьев и их яркая зелень на фоне ярко-голубого неба создают приподнятое настроение и т.д. Окраска экранов в цвета, преобладающие в природе, позволяет улучшить их внешний вид, уменьшить впечатление монотонности при значительном протяжении экрана. Нежелательно окрашивать бетонные экраны-стенки, лучший эстетический эффект достигается при введении красителя непосредственно в бетонную смесь при ее приготовлении.

Минимальная высота шумозащитных экранов — 1м, максимальная, с точки зрения лучшего вписывания в ландшафт, — не более 3 м. Оптимальное расстояние от оси ближайшей полосы движения до экрана составляет 9-11 м. Длина шумозащитного экрана должна обеспечивать снижение шума до расчетных значений. Минимальная длина зависит от удаления оси ближайшей полосы движения до защищаемого объекта при обеспечении прогнозируемой величины снижения эквивалентного уровня шума.

РИС.6.1 Шумозащитные стены, а — в понижении, б — на возвышении.

Размещение шумозащитных экранов не должно повышать сне-гозаносимость земляного полотна автомобильной дороги, не затруднять уборку снега с проезжей части и обочин, органично вписываться в ландшафт, не создавать опасности возникновения дорожно-транспортных происшествий, занимать, возможно, меньшую ширину полосы отвода.

Месторасположение экранов вместе с ограждающими их конструкциями должно обеспечивать минимум затрат на содержание и доступность для работников дорожно-эксплуатационных служб с целью производства работ без демонтажа сооружения. При прокладывании автомобильной дороги по ценным землям и в стесненных условиях, когда полоса отвода имеет минимальные размеры, экраны и валы рекомендуются размещать на одном земляном полотне с проезжей частью.

К сооружениям, не проницаемым для акустических колебаний, относятся откосы выемок с различными геометрическими параметрами. Заглубление магистрали относительно общего уровня поверхности прилегающей территории позволяет обеспечить рекомендуемые санитарными нормами уровни шума на расстоянии 40-50 м от магистральных улиц и дорог.

Важнейшим параметром, характеризующим эффективность шумозащитных свойств выемки, является эффективная высота ее откосов.

При наличии разделительной полосы дополнительный шумозащитный экран высотой не менее 2 м устанавливают на середине ее, обеспечивая при этом дополнительное снижение уровня шума до 2,0 дБа.

Выбор материалов шумозащитных сооружений определяется технологичностью строительства и эстетическими соображениями. Различают две группы экранов — шумоотражающие и шумопоглощающие. От шумоотражающих экранов звуковая энергия отражается в противоположную от защищаемого объекта сторону; шумопоглощающими экранами звуковая энергия поглощается в пори­стых прокладках, не вызывая увеличения уровней звука на противоположной стороне дороги и в салонах автомобилей. При строительстве шумоотражающих экранов используются железобетон, бутовый камень, дерево, кирпич, габионная кладка и прозрачный пластик. Шумопоглощающие экраны строятся в основном из пластмасс, алюминия и черных металлов, растений. Поглощающими материалами могут быть пористые заполнители (вермикулит, перлит), минеральное волокно, стекловата и стеклоткань, геотекстиль.

РИС. 6.2 Шумозащитные стены: а) из геотекстиля и растений, б) растений и металлического экрана.

В целях защиты от шума используются полосы зеленых насаждений, которые могут применяться в качестве самостоятельного элемента защиты и в комплексе с другими шумозащитными сооружениями. Лучше всего защищают от шума плотные полосы из хвойных пород, сохраняющих иголки круглый год: ель, пихта. Из листвен­ных пород могут быть рекомендованы липа, граб, шелковица, иль­мовые с подлеском из бирючины, гордовины, спиреи.

Эффективной формой поперечного профиля шумозащитной полосы следует считать форму треугольника с более пологой стороной по отношению к источнику шума. При подборе ассортимента необходимо использовать породы, устойчивые к выхлопным газам. Следует учитывать, что шумозащитный эффект зеленых насаждений наблюдается только в области создаваемой ими звуковой тени.

Со стороны источника шума в насаждениях должна быть обеспечена фронтальная сомкнутость. Шахматное расположение деревьев в полосе более эффективно, чем рядовое, высота деревьев должна быть не менее 7-8 м, кустарников — не менее 1,5-2,0 м. Структура полос плотная с кустарником в подлеске, закрывающим подкроновое пространство. Предпочтительной является двухъярусная живая изгородь. При создании защитных полос зеленых насаждений одна или две породы деревьев являются главными или основными, образующими костяк полосы и верхний ярус. Остальные, дополнительные породы, обеспечивают быстрый рост основной породы, затемнение почвы и формируют нижний ярус.

Эффективность грунтовых защитных сооружений повышается при засеве поверхности их откосов травой и размещении на них кустарников.

Вдоль автомагистрали с интенсивным транспортным потоком наиболееэффективны грунтовые валы высотой от 6 до 9 м. Одним из самых надежных шумозащитных средств является шумозащитный грунтовой откос с зелеными насаждениями. Нередко в них со стороны застройки размещают коллекторы, гаражи, складские помещения, мастерские.

Эффективность защитных грунтовых валов значительно повышается при размещении на них дополнительно стенки-экрана высотой до 1,5 м. Как правило, ширина грунтовых валов поверху не превышает 1,0 м. Для отсыпки валов используются излишки грунта, возникающие при вертикальной планировке селитебной зоны и строительстве фундаментов зданий и сооружений. В связи с тем, что валы и кавальеры занимают значительную площадь, их возведение возможно в основном в пригородных зонах и на участках глубокого ввода магистралей в город при экологическом и технико-экономическом сравнении вариантов.

Откос грунтового защитного сооружения со стороны магистрали следует возводить с максимально возможной крутизной, применяя армирование грунта с использованием геотекстиля, оцинкованных металлических полос, лент и решеток из полимерных материалов (рис.6.2).

Конструкции валов с облицовкой или укреплением откосов бетонными или каменными материалами позволяют значительно увеличить крутизну откосов и уменьшить занимаемую площадь. С архитектурной точки зрения грунтовые защитные объекты должны быть законченными, целыми, упорядоченными и не содержащими элементов или частей, противоречащих их функциональному назначению и технической основе.

Лесные полосы вдоль автомобильных дорог имеют то же назначение, что и полосы вдоль железнодорожных путей, поэтому принципы их проектирования и выращивания, казалось бы, должны быть едиными. Однако густая сеть автомобильных дорог не позволяет создавать многополосные насаждения, так как это привело бы к неоправданному отводу под лес ценных полевых земель. Ввиду того, что снежные заносы на автодорогах меньше препятствуют бесперебойному движению транспорта (снег сдувается с асфальтового покрытия, движение автотранспорта более интенсивное), вдоль автомобильных дорог ограничиваются выращиванием узких, живых изгородей из 2-8 рядов одиночных и двухполосных снегозадерживающих насаждений. С учетом степени снегозаносимости территории разработаны схемы снегозадерживающих лесных полос. В приведенных схемах кустарник вынесен из-под полога в опушечные ряды, полосы имеют ширину междурядий 2,5 м и густое размещение посадочного материала в рядах (0,4-0,5 м).

В придорожные лесные полосы вводятся устойчивые к снеголому, а также декоративные и плодовые породы. При выращивании этих насаждений применяется агротехника, рекомендуемая для полезащитного и противоэрозионного лесоразведения.

РИС. 6.3 Армированная насыпь.

ЛЕКЦИЯ 7.