Развитие автодорог в России, Германии и США

Доклад

На тему: Развитие автодорог в России, Германии и США

План

Развитие дорожного строительства в России

Развитие дорожного строительства в Германии

Развитие дорожного строительства в США

Развитие дорожного строительства в России

После длительного продолжавшегося столетия застоя на важнейших торговых и военных путях возобновилось дорожное строительство. Развитие его техники в XVIII вв. сводилось к поискам путей обеспечения проезда по дорогам в условиях всевозраставших объемов перевозок и роста нагрузок на дороги с одновременным стремлением снизить затраты труда и материалов.

В России строительство дорог первоначально развивалось несколькими отличными от Запада путями в связи с недостатком легкодоступных для разработки каменных материалов. Основными источниками получения камня были трудоемкий сбор на полях валунов и разработка гравия в ледниковых отложениях. Несмотря на значительную протяженность дорог (во второй половине XVIII в. только сеть почтовых путей из Москвы достигала 16--17 тыс. км [1, с. 108] и большие потребности в совершенствовании условий перевозок, техника дорожного строительства в России длительное время ограничивалась осушением дорожной полосы и укреплением труднопроезжаемых мест древесными материалами.

Началом дорожного строительства в России можно считать 1722 г., когда 1 июня был издан сенатский указ о постройке дороги, связывающей Петербург с Москвой. Дорогу строили как грунтовую. В указе от 20 мая 1723 г. говорилось: "... А в болотных местах класть фашины и между ими насыпать землею слоями до тех мест, как вышиною будет с натуральною землею ровно и потом мостить, не подкладывая под испод бревен и сверх того мосту насыпать по небольшому земли".

Примитивная технология строительства не приводила в суровых грунтовогидрологических условиях северо-запада европейской части России к получению удовлетворительных для проезда дорог. Низкое качество грунтовых и укрепленных деревом дорог привело к тому, что руководители дорожным строительством начали по своей инициативе мостить отдельные участки дороги камнем. В декабре того же года Сенат принял решение, что "в нужных местах и где камня довольно есть, из помянутых дорог одну половину, в рассуждении прочности и сбережения лесов, мостить камнем по такому грунту, чтоб камень скоро не опадал и не делалось лощин и не повреждалась бы дорога...". С этого времени в России была принята твердая установка на постройку на магистральных дорогах каменных дорожных одежд. Развитие в России торговли и промышленности требовало содержания дорог в исправном состоянии.

На важнейших государственных дорогах преимущественным типом дорожного покрытия было щебеночное. Несмотря на небольшие объемы его строительства, именно в России было достигнуто существенное улучшение техники постройки.

Первоначальная технология не предусматривала какого-либо специального уплотнения дорожного покрытия идея отказа от уплотнения щебеночных покрытий движением и перехода к уплотнению катком не сразу получила признание и лишь в 40х годах XIX столетия стала рассматриваться как обязательная.

В России в 1786 г. была утверждена как обязательная конструкция дорожной одежды капитана Баранова для дорог с проезжей частью. Покрытие было двухслойным. Нижний слой состоял из щебня размером "малого куриного яйца", а верхний толщиной 2--4 дюйма -- из прочного каменного материала, который при постройке надо было "уколотить поплотнее ручными бабами и выровнять катками, железными и каменными". При укатке рекомендовалось употреблять "катки сначала незначительного веса, но увеличивать по мере укатки вес оных". При этом "польза от катка могла только тогда быть, коль скоро тяжесть его постепенно доходила до 300 пудов нагрузкой в ящик камня".

Последняя строительная операция рекомендовалась значительно ранее, чем ее ввел в 1830 г. в строительную практику для щебеночных покрытий во Франции Полонсо.

После 1860 г. объем дорожного строительства в России начал сокращаться. Если до 1861 г. в среднем строилось по 230 км дорог с твердыми покрытиями в год, что само по себе было крайне мало по сравнению с потребностью, то в следующее двадцатилетие объем строительства снизился до 25--30 км в год и лишь после 1890 г. в связи с развертыванием строительства стратегических дорог в западных губерниях снова возрос до 300--350 км.

Железных дорог в этот период ежегодно вводилось в эксплуатацию от 730 до 1320 км в год [2, с. 192].

Ограниченные финансовые возможности земств привели к тому, что на подъездных путях начали получать распространение булыжные мостовые, постройка которых не требовала механизации ( первые заграничные паровые катки массой 10 т появились только в 1875 г., а их производстве в ограниченном объеме на Коломенском, Варшавском и Брянском машиностроительных заводах было развернуто в конце XIX в.). Булыжные мостовые были менее трудоемки при строительстве, поскольку отпадала необходимость дробления камня на щебень, и их можно было надолго оставлять без ремонта. Долгое время укатку вели без поливки водой, хотя положительное действие увлажнения щебня на закатывание было известно. В 1851 г. инж.

Евреиновым рекомендовалось "при укатке до россыпи высевок выбирать по возможности сырое и дождливое время, укатку же с высевками производить тогда, когда уже шоссейная поверхность несколько просохнет, а влажность будет находиться только в нижнем слое".

В период до второй мировой войны получило распространение строительство дорожных одежд из бетона для всех стран был типичен поперечный профиль бетонного покрытия из соединенных металлическими штырями плит постоянной толщины 18--24 см, укладываемых на песчаное или гравелистое основание или более толстый "морозозащитный слой", предохранявший от пучения. Предполагалось, что толстая бетонная плита, распределяющая давление от колес автомобилей на большую площадь основания, может в известной степени компенсировать неоднородность грунта земляного полотна.

Однако опыт эксплуатации показал, что различие в прогибах центральной части и краев плит при проезде автомобилей приводит к накоплению остаточных деформаций грунта под поперечными швами и образованию там полости, заполняющейся в дождливые периоды водой, разжижающей грунт земляного полотна. Возникает характерное явление "выплесков" -- выбрызгивание из швов при проезде автомобилей грязной воды, приводящее к увеличению полостей под концами плит, их работе под нагрузкой как консоли, в конце Концов, к их обламыванию. Аналогичное явление накопления осадок подстилающего грунта под влиянием прогиба плит возникает и в ·центральной части плит. В бетоне плиты, не испытывающей полной поддержки грунтового основания, начинают развиваться усталостные явления, приводящие к образованию трещин.

Если проследить хронологию развития дорог СССР и западных стран, легко увидеть, что отставание технологии довоенного периода составляло в среднем 10-20 лет, например учитывая ведущуюся фашистской Германией подготовку к нападению, в России приступили к постройке автомобильной магистрали Москва -- Минск, резко отличавшейся по своим техническим параметрам от ранее строившихся дорог. Магистраль была рассчитана на скорость 120 км/ч. Ее проезжая часть, была еще без разделительной полосы, шириной 14 м предусматривала движение автомобилей в два ряда в каждую сторону. По техническим пара метрам она соответствовала магистралям США 30х годов и законченной к тому времени строительством в Германии дороге Кельн -- Бонн.

Трудности получения каменных материалов, суровость климата и значительное разнообразие климатических условий предопределили творческое развитие в России конструкций щебеночных дорожных покрытий. Выработалось представление о структуре щебеночной коры.

Отмеченная инж. Васильевым роль веществ, заполняющих пустоты в щебеночной коре, долгое время являлась предметом споров. Для повышения связности щебеночной коры высказывались предложения о необходимости введения в нее материалов, "образующих связь, основанную на силе химического средства". При этом значительную пользу могло бы сказать "употребление веществ известковых для заполнения пустот в измельченном виде с особую их поставкою".

Существенным отличием конструкций дорожных одежд в России был отказ от обязательного требования Дж. Мак-Адама о создании дорожной одежды из однородного по составу, крупности и прочности щебня.

Средняя полоса европейской части России, где велось строительстве щебеночных покрытий, бедна каменными материалами, так как коренные породы покрыты мощными слоями ледниковых отложений. Основным источником получения каменных материалов был сбор на полях валунов. Поэтому вскоре возникла мысль об укладке в нижний слой одежды крупного щебня слабых, но дешевых местных пород. Таким способом построен ряд шоссе в западных губерниях.

Вначале, так же как и Мак-Адам, щебеночным одеждам придавали толщину 25 см (10 дюймов), но потом, убедившись, что хорошее уплотнение щебеночного слоя проездом распространяется только на глубину примерно 10 см, а глубже щебень остается в слабо уплотненном состоянии, перешли постепенно в целях уменьшения расходов к толщине 15 см в уплотненном состоянии. Это оказалось возможным в связи с меньшими нагрузками на конные повозки в России по сравнению с применявшимися в Англии. При неблагоприятных грунтовых условиях, где можно было ожидать пучин, щебеночную одежду утолщали до 9--12 дюймов, но, так как это сильно удорожало строительстве, нижнюю часть каменного слоя начали заменять песком. Так было построено шоссе Петербург --Москва.

В России идея повышения связности щебеночного покрытия начала реализовываться лишь после введения искусственного уплотнения щебеночных россыпей катками, причем на основе других принципов, чем за рубежом.

Щебеночная кора из одномерного прочного щебня, несмотря на обламывание кромок щебенок, имела высокую пористость. Для заполнения пор в верхнем наиболее уплотнявшемся слое начали использовать более мелкий материал -- клинец и высевки, вдавливаемые весом катка в незаполненные места между щебенками и создающие расклинивание. В России считалось обязательным использование для этой цели щебня тех же горных пород, что и для основной россыпи, поскольку применение мягких легко дробящихся пород, облегчая закатку, давало малоустойчивое, быстроразрушающееся покрытие.

Особенностью щебеночных покрытий было то, что они нуждались в повседневном надзоре и ремонте, так как от выбитой щебенки начинался быстрый рост дальнейших разрушений.

В 1870 г. было опубликовано первое предложение о методике расчета толщины дорожной одежды. Исходя из представления о передаче в щебеночном покрытий давления от частицы к частице, Е. Головачев пришел к выводу, что "давление колеса, прилагаемое к покрытию через малую прямоугольную площадку... распространяясь в слое щебня под углом естественного откоса...".

Прогресс в строительстве щебеночных покрытий по сравнению с техникой, рекомендованной Мак-Адамом, лучше всего сформулировал в 1870 г. Е.

Головачев, писавший, что "...начиная с сороковых годов, когда убедились в полной необходимости изучать не только крепость щебня, но и свойства его пыли, обеспечивающей наибольшую связь между щебнем, прибавлять к щебню мелкий материал для заполнения промежутков, укатывать шоссе искусственно до полного уплотнения, чтоб сберечь то количество каменного материала, которое должно было, при прежней системе укатки шоссе проездом, обращаться в пыль и осколки, чтоб заполнить промежутки между щебенками, без чего они не могли получить должной неподвижности и устойчивости, что собственно и обеспечивает прочность щебеночной насыпи, когда для облегчения укатки введена была поливка щебня водой и для лучшего уплотнения щебеночного слоя стали в иных местах вместе со щебнем твердых пород, составляющих основу щебеночной насыпи, применять еще примесь щебня мягких известковых пород.

Расширение круга материалов, используемых в щебеночных покрытиях.

Трудности получения каменных материалов для дорожных покрытий заставили русских инженеров с первых дней развертывания дорожного строительства обратить внимание на расширение круга используемых в дорожных одеждах материалов. В нижних слоях щебеночных одежд сразу начали применять гравий, движение по которому открывали, "когда между камнями находящиеся промежутки песком или другим грязенепроизводящим материалом заполнены будут" (ЦГИАЛ, фонд 206, 1824 г., оп. 1, дело 748, л. 57).

В 1832 г. инж. Рихтер предложил использовать в дорожной одежде искусственные материалы -- "кирпич-железняк, сожженный до совершенного стеклования". Это предложение было реализовано в 1847 г. инж. А. И.

Дельвигом, построившим в Нижнем Новгороде опытные участки шоссе из искусственного кирпичного щебня, чугунной руды и болотной железной руды, потому что "во многих местах нет камня, в других он доходит уже до цены неимоверной". Построенные дороги без значительных повреждений пропускали обозы на Нижегородскую ярмарку с тяжелыми повозками с грузом 150--200 пудов.

В XIX в. делали ряд попыток повышения связности щебеночных покрытий с использованием вяжущих материалов. Уже в статье П. Э. Шретера, первом печатном произведений о дорогах на русском языке, упоминались большие неудобства в Петербурге, создававшиеся сильной пылимостью участка мостовой, в которой для большей плотности швы были заполнены известковым раствором.

Вскоре появились зачатки усовершенствованных дорожных покрытий. В России в 1833 г. механик Портнов предложил готовить кирпичи и плиты из твердого "смоляного цемента", который "составляется следующим образом: в один пуд растопленного пека или черной твердой смолы всыпается три пуда мелко просеянной кирпичной мелочи, которая мешается до совершенного соединения всей массы" (ЦГИАЛ, ф. 206, 1833 г., оп. 1, д. 1417).

В 1838 г. подполковник М. С. Волков описал применение асфальта при постройке тротуара на мосту через р. Рону в Лионе и попытку использования в Париже вместо естественного асфальта искусственного, приготовляемого на основе остатков от перегонки каменного угля. На основе этого опыта он предложил укреплять щебеночные покрытия путем пропитки мастикой, приготовляемой из смолы, которая, проникая в швы россыпи, должна ее связывать, давая тем возможность снизить толщину слоя щебня. По сути, это была рекомендация широко распространением перед второй мировой войной метода пропитки. В России, поскольку месторождения природных асфальтов были открыты и начали разрабатываться позднее, первые попытки устройства усовершенствованных покрытий были сделаны с каменноугольным дегтем. Капитан

Буттац в 1838 г. покрыл почти 100 м тротуара около Тучкова моста и полосу на мостовой искусственным асфальтом, составленным по рецепту: 1 часть пека, 1/10 часть смолы (каменноугольного дегтя), 4 части глины и 5 частей песка по объему, разогретую массу распределяли по утрамбованному основанию и посыпали сверху крупным песком. Для мостовой готовили прямоугольные и шестигранные шашки высотой 7,5 см и длиной 22--27 см, заливая расплавленную массу в формы, заполненные булыжным щебнем. В Одессе в 1855 г. Д.

Спиридонов получил патент на устройство покрытий из булыжных камней, втопленных частично в мастику из смеси 15 частей сызранского природного асфальта, 19 частей стеариновой смолы, 5 частей извести и 45 частей гравия. Во второй половине XIX в. начали получать распространение дорожные покрытия из природных асфальтовых горных пород

Развитие дорожного строительства в Германии

Поскольку Германия расположена в самом центре Европы, ее густая транспортная сеть не только обслуживает потребности ее собственной высокоразвитой, передовой экономики, но и обеспечивает связи с соседними странами, в первую очередь сообщение Северной и Северо-Западной Европы с Австрией и Швейцарией и далее, через альпийские туннели и перевалы, с Италией. Германия принимает участие в создании Европейской системы автострад и трансевропейских скоростных железных дорог. В основном грузо- и пассажироперевозки осуществляются железными дорогами, автодорогами и водными путями.

Структура грузооборота и пассажирооборота Германии (по данным за 1999 г.)

Виды транспорта

Главной водной транспортной артерией Германии является Рейн, отличающийся ровным и спокойным течением. Он судоходен вплоть до Рейнфельдена (чуть выше Базеля). Мозель судоходен на всем протяжении до Лотарингии (Франция), связывая ее с Саарским индустриальным районом в ФРГ. Неккар судоходен до Штутгарта и чуть выше по течению. Речные бассейны Рейна и Дуная были связаны друг с другом после сооружения канала от Майна. Каналы, проложенные через Рурскую область, соединяют ее с северогерманскими портами Эмден, Бремен и Гамбург.Паромные линии соединяют балтийские порты Путтгарден (под Любеком) и Варнемюнде (Росток) с крупнейшим датским островом Зеландия, а порт Засниц на Рюгене - с южной Швецией. Основу железнодорожной транспортной системы ФРГ составляют федеральные железные дороги, находящиеся в собственности государства. Длина железнодорожных путей достигла в 1998 году 42 тыс. км. Важным нововведением для железнодорожного транспорта ФРГ стало широкое использование скоростных пассажирских поездов типа "Интер-Сити-Экспресс", на многих направлениях отходящие в часы "пиковых" нагрузок в среднем с часовым интервалом. Благодаря комфортабельности и прекрасным техническим характеристикам такие экспрессы, без остановок курсирующие между центрами крупных городов, составляют серьезную конкуренцию авиационному транспорту на расстояниях до 800 км. Несмотря на усилия правительства повысить роль железнодорожного транспорта в грузовых перевозках, в ФРГ они осуществляются главным образом по автодорогам (за исключением транспортировки тяжелых грузов). Роль грузового автотранспорта растет и в международных перевозках. Частные поездки граждан также большей частью осуществляются на автомобилях. Германию покрывает густая сетка автомобильных дорог с твердым покрытием - более 110 км дорожного полотна на 100кв. км территории.

К 1998 протяженность общегерманской сети скоростных автодорог (автобанов) составила 11,2 тыс. км. Протяженность других категорий автодорог возросла не столь значительно, но их качество при этом существенно улучшилось. Западногерманские автобаны напрямую, через государственную границу связаны с аналогичными сетями автострад в Дании, Нидерландах, Бельгии, Франции и Австрии; пограничный контроль на границах между странами ЕС был постепенно ликвидирован.

Главный западногерманский аэропорт, крупнейший во всей континентальной Европе, находится во Франкфурте-на-Майне. Все городские агломерации с населением более 1 млн. человек имеют собственные аэропорты с регулярным авиационным сообщением. Крупнейшими после Франкфуртского являются аэропорты Дюссельдорфа и Мюнхена. Ведущая авиационная компания Германии - "Люфтганза".

Развитие дорожного строительства в США

В США хайвеи (highway) появились примерно в тоже время, что автобаны в Германии, где их начал строить Адольф Гитлер. Американцы многое заимствовали из германского опыта.

Рузвельт считал, что строительство скоростных дорог, пересекающих страну, улучшит положение дел в экономике США. Строительство хайвеев было начато в разгар "Великой Депрессии", беспрецедентного экономического кризиса, и Рузвельт надеялся, что дорожное строительство позволит снизить уровень безработицы.

В начале XX века, автомобили в США были редкостью и привилегией богатых. Обыкновенные американцы довольствовались лошадьми или легкими экипажами, а при нужде дальнего путешествия пользовались поездами. Однако ситуация изменилась после того, как Генри Форд создал автомобильный конвейер. В результате стало возможным производить машины, доступные по цене для большей части населения США. С появлением все большего количества автомашин на дорогах, стало ясно, что США критически нуждаются в более развитой системе дорог и магистралей. Лучшие дороги США того времени были вымощены булыжниками. Большинство проселочных дорог и даже общенациональных транспортных магистралей не имели твердого покрытия. В начале 1920-х годов в США строительство дорог резко возросло и появились более 250 так называемых "именных магистралей", названных в честь исторических личностей и событий и имевших цветовую кодификацию (на телеграфных столбах вдоль дорог закрепляли цветные ленты). Самой известной из этих магистралей был Линкольн Хайвэй (Lincoln Highway), который пересекал всю территорию США: от Нью-Йорка до Сан-Франциско.

Однако эти магистрали не имели общего руководства, что стало причиной многих проблем. Дороги строили самостоятельные консорциумы бизнесменов, вступавшие в альянс с властями штатов, графств и отдельных муниципалитетов. Так как генеральный план строительства часто отсутствовал даже на самом низшем уровне, система дорог приобрела крайне сложный и запутанный вид. Многие транспортные артерии дублировали друг друга, они прихотливо пересекались и создавали неимоверно сложные развязки, что создавало огромные неудобства для дорожного движения.

В 1925 году был принят закон о федеральной помощи в строительстве дорог, по которому создавалась новая система скоростных магистралей, подчиняющаяся штатам, а не частным компаниям. Было прекращено использование имен и цветов для обозначения дорог - каждая магистраль получила номерной код. Многие штаты наряду с номерным кодом, однако, предпочли продолжать давать имена различным кусочкам этих шоссе на своей территории, так как бытовало убеждение, что безымянный хайвэй приносит неудачу. Примером такой магистрали может послужить хайвэй имени Джона Кеннеди, который ныне является 100-километровой частью магистрали I-95, протянувшейся на расстояние более 3тыс. км, от Флориды до Канады. Этот хайвей находится на территории штата Мэриленд, и был назван в честь президента Кеннеди, потому что тот торжественно открыл движение на этом участке трассы. Как выяснилось вскоре, это было последнее появление Кеннеди на официальной церемонии - через несколько дней его убили. В первую годовщину убийства, в 1964 году, магистраль получила имя Кеннеди. За сорок лет интенсивность движения на хайвее Кеннеди увеличилась на 300%, ежегодно она пропускает 29млн автомашин.

В конце 1930-х годов администрация США впервые разработала план создания общефедеральной системы скоростных дорог. Легенда гласит, что на карте США президент Рузвельт нарисовал три линии, пересекавшие страну вдоль и еще три - пересекавшие ее поперек и предписал Бюро общественных дорог немедленно заняться сооружением этих шоссе. В 1938 году был принят Закон о федеральных магистралях, согласно которому Бюро общественных дорог было указано изучить возможности создания сети платных магистралей. Идея состояла в том, чтобы все штаты имели прямой доступ к этой дорожной системе. Бюро порекомендовало построить магистральную дорожную сеть, длиной 43 тыс. км. Однако она должна была быть платной только частично, так как были опасения, что из-за экономического кризиса платные дороги могли вызвать массовое недовольство. Предполагалось, что на большей протяженности федеральные хайвеи имели бы четыре полосы движения. Большее количество полос предполагалось построить в районах, где существовала вероятность более интенсивного движения - более 2 тыс. автомобилей в день (730 тыс. в год).

В 1939 году Рузвельт передал этот отчет Конгрессу США, предлагая принять соответствующие меры по созданию межрегиональной магистральной системы. Однако вскоре США стали готовиться к вступлению во вторую мировую войну, и строительство магистралей отошло на второй план. В апреле 1941 года Рузвельт создал Национальный комитет по межрегиональным магистралям, перед которым была поставлена задача подготовки детального плана. Комитет предложил построить сеть длиною в 63 тыс. км. В 1947 году строительство было начато. Стоимость проекта оценивалась в 23 млрд долл., которые должны были поступить из бюджетов отдельных штатов.

Строительство продвигалось очень медленно из-за недостатка средств. Более того, в 1950 году США вновь оказались вовлечены в войну, на этот раз в Корее. Строительство магистралей приобрело также военное значение для государства. По этой причине, в 1952 году, впервые в истории, федеральное правительство США выделило 25 млн долл. из федеральной казны на строительство этой огромной дорожной сети. Правительство также создало систему дальнейшего финансирования строительства, разделив расходы пополам между федеральным бюджетом и штатами. Уже в 1953 году более 10тыс. км дорог было построено, что обошлось в 955 млн долл.

В 1953 году президентом США стал Дуайт Дэвид Эйзенхауэр (Eisenhower), который проявил себя, как горячий сторонник создания национальной магистральной системы. Причиной этого стало его боевое прошлое. Во время второй мировой войны Эйзенхауэр оценил преимущества, которые автобаны давали немецким войскам. В результате усилий Эйзенхауэра, в 1956 году был принят закон, который поставил все точки над "и". Были окончательно утверждены маршруты основных скоростных магистралей, установлен единый дизайн для шоссе и дорожных знаков. 12-летний бюджет дорожного строительства был увеличен до 25млрддолл., из которых 90% обязались заплатить федеральные власти. В 1990 году, в знак признания заслуг Эйзенхауэра, тогдашний президент США Джордж Буш-старший подписал закон, согласно которому сеть национальных хайвеев была переименована в Систему Магистралей имени Эйзенхауэра.