CC BY
27
УДК 625.711.84
И. И. Леонович1, Н. П. Вырко2, М. Н. Демидко3, А. И. Драчиловский2
1 Белорусский национальный технический университет
2 Белорусский государственный технологический университет
3 Республиканский институт профессионального образования
ЛЕСОПРОМЫШЛЕННАЯ СИСТЕМА И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
Наличие современной сети дорог является одной из важнейших задач развития и совершенствования экономики страны.
Среди различных видов транспорта - автомобильного, железнодорожного и водного, как по объемам вывозки леса, так и протяженности используемых дорог в Республике Беларусь, главную роль играет автомобильный транспорт. Его развитию способствует наличие разветвленной сети автомобильный дорог: общего пользования, ведомственных и специальных лесных.
Основным назначением дорог является: объединение разрозненных на территории лесных массивов предприятий, предметов и орудий труда в единый нормально функционирующий организм; обеспечение круглогодовой работы автотранспорта на вывозке леса; бесперебойная доставка древесины деревообрабатывающим, мебельным и другим предприятиям; обеспечение круглогодовых лесохозяйственных работ и др.
В настоящее время для вывозки заготовленной древесины, ведения лесного хозяйства используется более 113 тыс. км лесных автомобильных дорог и дорог общего пользования.
Для устойчивого развития лесного хозяйства необходимо, чтобы каждый лесхоз располагал оптимальной структурой лесов, близкой по своему характеру к нормальной лесной территории, и оптимальной транспортной сетью.
Для освоения лесных массивов строятся следующие виды лесных дорог: магистрали и технологические пути. Однако практика показывает, что лесхозы, леспромхозы и другие организации, осуществляющие заготовку леса, при вывозке лесопродукции используют одновременно как лесные дороги, так и дороги общего пользования.
Ключевые слова: густота дорожной сети, ленточное покрытие, дорожная одежда, железобетонная плита, колейное покрытие, грунтовая оптимальная смесь.
I. I. Leonovich1, N. P. Vyrko2, M. N. Demidko3, A. I. Drachilovskiy2
1 Belarusian National Technical University
2 Belarusian State Technological University
3 Republican Institute for Vocational Education
TIMBER PROCESSING SYSTEM AND MAIN LINES OF DEVELOPMENT
The presence of a modern road network is one of the most important tasks of economy development and improvement.
Among the various types of transport by road, rail and water, as the volume of wood removals and extent of use of roads in the Republic of Belarus is the road transport. Existence of the extensive road network: public, departmental and special forest roads contributes to its development.
The primary purpose of which is: combining disparate forests in the territory of enterprises, objects and tools into a single normal functioning organism; providing year-round operation of vehicles on the hauling timber; uninterrupted delivery of timber to wood, furniture and other enterprises; providing year-round forest management activities and other.
Currently, more than 113,000 km of forest roads and public roads is used management for the removal of harvested wood, forest
Sustainable forest management requires that each SFE possessed the optimal structure of forests, similar in nature to the normal forest area and the optimal transport network.
The following types of forest roads are being constructed for the development of forests: highways and technological ways. However, experience shows that forest enterprises and logging enterprises and other organizations engaged in logging, hauling timber use forest roads and public roads at the sometime.
Key words: the density of the road network, tape coating, pavement, concrete slab, colijn floor, dirt optimal mixture.
Введение. На формирование транспортной системы лесных массивов существенное влияние оказывают многочисленные факторы: рельеф местности, наличие болот по трассе дороги, запас древесины на единицу площади рассматриваемого района и др.
В настоящее время сложилась следующая структура земель лесного фонда (табл. 1).
Таблица 1 Структура земель лесного фонда
Земли лесного фонда 2 тыс. км %
Общая площадь земель лесного фонда 93,502 100
Лесные земли: 84,36 90,2
покрытые лесом 78,353 83,8
несомкнувшиеся лесные культуры и плантации 2,645 2,8
не покрытые лесом 3,362 3,6
Нелесные земли: 9,142 9,8
с.-х. назначения 0,45 0,5
под болотами 5,38 5,8
под водными объектами 0,722 0,8
под дорогами, просеками, ЛЭП и др. 2,58 2,7
Таким образом, общая площадь земель лесного фонда составляет 93,5 тыс. км2, из которых покрытые лесом земли занимают около 80 тыс. км2 или 85,2%.
Показатель лесистости в Республике Беларусь составляет 38,1%.
Негативное влияние на процессы транспортного освоения оказывает неравномерное распределение земель, покрытых лесом по различным регионам, а также в пределах структурных подразделений Минлесхоза - лесхозов и лесничеств.
Лесной фонд республики является собственностью государства и находится в ведении различных министерств и ведомств. Основным из государственных представителей, на долю которого приходится 86,3% лесфонда, является Министерство лесного хозяйства.
К концу 2015 года площадь земель лесфонда должна увеличиться на 2-3% и объем транспортных путей также увеличится. Густоту транспортных путей планируется увеличить до 0,430 м/га, в настоящее время она составляет 0,222 м/га.
Основная часть. Протяженность транспортных путей, используемых для вывозки заготовленного леса, в настоящее время составляет 113 тыс. км лесных автомобильных дорог и дорог общего пользования, в том числе дорог круглогодового действия 17,4 тыс. км, или 15,4%, дорог с грунтовым покрытием 95,6 тыс. км, или 84,6%. Грунтовые дороги в период весенней и осенней распутиц труднопроезжае-мы, поэтому при их проектировании и строи-
тельстве предусматривают различные виды колейных дорог с покрытием колеи из деревянных щитов ЛВ-11, ленточных покрытий ЛД-5 (рис. 1), колейное покрытие из железобетонных плит.
¡шмшшш й
50 ~650~
Рис. 1. Конструкции ленточных покрытий: а - ЛД-5; б - БТИ им. С. М. Кирова:
1 — сборный элемент; 2 — шпилька; 3 — шайба;
4 — гайка; 5 — захват
Ленточное покрытие состоит из деревянных щитов размером 1,2x0,7x1,1 м, собирают из четырехкантных брусьев сечением 0,12x0,16 м и длиной 1,1 м. Брусья в щите соединяют двумя металлическими хомутами, к концам которых приваривают кронштейны с отверстиями под палец для шарнирного соединения щитов в ленту. Длина ленты 11 м. В ленте щиты укладывают так, чтобы движение транспортных средств происходило перпендикулярно к брусьям щита. Соединительный щит собирают из брусьев сечением 0,12x0,16x3 м.
Ленточное покрытие БТИ им. С. М. Кирова - это лента, состоящая из отдельных элементов (брусьев) длиной 2 м сечением 14x14 см.
Брусья в ленте размещаются в семь рядов со смещением относительно друг друга на половину длины бруса. Собранные элементы соединены шпилькой М18. Такое соединение брусьев позволяет получить гибкую ленту, не имеющую стыковых соединений. Крайние элементы покрытия могут быть изготовлены из круглого леса диаметром 0,16-0,18 м. В местах установки шпилек в брусьях сделаны затески для предохранения колес автопоезда от повреждения при сходе их с колеи. На крайних шпильках с двух сторон установлены захваты, предназначенные для погрузки и разгрузки лент, а также для
а
укладки их в колесопроводы. Для предотвращения задевания брусьев при разгрузке лент, а также снижения неровностей покрытия торцы брусьев выполняют скошенными под углом 40-45°.
Шарнирное соединение брусьев в ленте обеспечивает хорошее прилегание колесопрово-дов к грунтовой поверхности (основанию). Способность покрытия копировать рельеф местности позволяет значительно снизить изгибающий момент, возникающий в элементах конструкции, что дает возможность изготовить покрытие более легким по сравнению с другими плитами переносных покрытий. Параметры лент: длина 11 м, ширина 1,1 м, сечение брусьев 14^14 см или диаметр круглого леса 16-18 см (10 шт.).
Техническая характеристика деревянных покрытий приведена в табл. 2.
Таблица 2
Техническая характеристика деревянных покрытий
Деревянно-грунтовые покрытия (рис. 2) представляют собой два колесопровода из хлыстов или бревен, уложенных на поперечины длиной 3,5 м и засыпанных слоем грунта толщиной 10-15 см. Грунт используется крупнозернистый с числом пластичности не более 10-12. Для устройства может применяться как хвойная, так и лиственная древесина. Ширина колесопровода 0,8-1,0 м.
Нагельные щиты (рис. 3). Параметры его приведены в табл. 2. Расстояние между нагелями равно 1,0 м, а от торца до первого нагеля -
0,5 м. Выход нагеля из боковой грани допускается не более 20 мм.
Колейное покрытие из щитов с нагельным креплением собирают из двух- или четырех-кантных брусьев длиной 6 м и толщиной 0,2 м, которые соединяются между собой деревянными нагелями и укладываются на поперечные бревна длиной 3,5 м.
Рис. 2. Деревянно-грунтовое колейное покрытие: 1 — лежни (бревна или хлысты диаметром 0,15 м и выше); 2 — шпалы-поперечины диаметром 0,15-0,25 м; 3 — дренирующий грунт
Рис. 3. Нагельные щиты на лесовозном усе
Деревянный нагель - восьмигранник диаметром 75 мм и длиной 1 м. Для предупреждения вертикального смещения щитов относительно друг друга в стыках предусматривается установка специальной металлической детали.
Колейное покрытие из железобетонных плит (рис. 4). Покрытие из железобетонных плит устраивают на дорогах II-IV категорий. На дорогах III категории и выше устраивают двухполосные покрытия. Вторая колея из гравия (щебня), IV категории - однополосные.
По своей конструкции железобетонные плиты могут быть сплошные, ребристые (ячеистые), решетчатые, а по форме - прямоугольные в плане (ПДЗ) и трапецеидальные (ПДТЗ) с основными размерами 3x1x0,14(0,18) м.
В соответствии с ОСТ 13-79-79 «Плиты железобетонные для покрытий автомобильных лесовозных дорог» предусмотрено изготовление плит из бетона марки 300 и 400 (для предварительно напряженных конструкций) двух типов: ребристые (ячеистые) марок ПДЗ (прямоугольные в плане) и ПДТЗ (трапецеидальные в плане)
Показатели Тип покрытия
щиты ЛВ-11 нагельные щиты гибкие ленты ленточное покрытие БТИ
Размеры щита, м: длина 6,1 6,0 0,7 11,0*
толщина 0,18 0,20 0,12 0,14
ширина 1,1 1,0 1,1 0,98
Число щитов на 1 км дороги, шт.: основных 328 334 2666 200
соединительных — — 96 —
Расход древесины (бруса) на 1 км дороги, м3 345 371 248 280
расход металла на 1 км дороги, т 13 4,4 27,5 6,0
Масса одного щита, кг 750800 750800 60 100-120
Количество перекладок Более 10 8 10 6
*Указана длина одной ленты.
с основными размерами 3*1x0,14(0,18) м, пред-напряженные плиты марок ПД 6 (прямоугольные в плане) и ПДТ 6 (трапецеидальные в плане) с основными размерами 6*1x0,14 (0,18) м.
-4
ОО—
1&Ж/Х//////Л
ШШШ<
Рис. 4. Дорожная железобетонная плита для колейных покрытий постоянного типа с упруго-податливыми стыками ОСТ 13-79-79: а - план плиты; б, в - продольный и поперечный разрезы
По прочности указанные плиты выпускаются трех групп: 1) легкая для расчетного положительного изгибающего момента Мизг < 17 кН-м; 2) средняя для Мизг = 17-21 кН-м и тяжелая для Мизг > 21 кН-м. Плиты различных групп отличаются размерами ячеек по длине и ширине (наибольший размер ячеек в плане для плит I группы равен 350*225 мм) при неизменном количестве ячеек 32.
Наличие ячеек на нижней поверхности плит обеспечивает лучшее сцепление их с грунтом и экономит бетон. Дорожные одежды с покрытием из железобетонных плит проектируют в соответствии с типовыми поперечными профилями (рис. 5).
Модуль деформации основания для укладки плит устанавливают в зависимости от типа автопоезда, интенсивности их движения и срока службы дороги. При расчете железобетонных плит на прочность модуль деформации рекомендуется принимать в зависимости от годового грузооборота дороги: при Qгод = 250-500 тыс. м3/год модуль деформации следует принимать 25 МПа; при QгOд < 250 тыс. м3/год - 20 МПа.
Толщину песчаного слоя основания под плитами в зависимости от типа грунта, принятого при отсыпке подстилающего слоя, на насыпи можно принять: из мелких песков и супесей (грунты группы А) - 15-20 см; из тяжелых супесей и пылеватых песков (группа Б) -20-25 см; из легких и тяжелых суглинков, пылеватых супесей и суглинков (группа В). В нулевых местах и выемках, устраиваемых в грунтах: мелких и пылеватых песках, легких и тяжелых супесях - 25-30 см и при лег-
ких и тяжелых суглинках, пылеватых супесях и суглинках - 30-35 см. Большие значения принимаются при использовании средних песков, меньшие - для крупных песков. Укладку плит производят специальными плито-укладчиками или автомобильными кранами. На прямых участках дороги укладывают прямоугольные плиты, на кривых - трапецеидальные в сочетании с прямоугольными (чередование зависит от радиуса кривой). Расстояние между внутренними боковыми гранями плит зависит от типа автопоезда, который проектируется для обращения по данной дороге. Для автопоездов на базе автомобилей ЗИЛ это расстояние равно 0,8 м, для автомобилей типа МАЗ - 0,9 м и для автомобилей типа КрАЗ -1,0 м. На кривых участках пути межколейное расстояние увеличивают на 0,2-0,6 м (в зависимости от радиуса) за счет смещения внутреннего колесопровода. Для соединения плит колесо-провода в их торцевые углубления забивают деревянные бруски.
Рис. 5. Поперечные профили колейных покрытий из железобетонных плит на постоянных путях
По данным Белгипролес, густота транспортной сети должна составлять не менее 0,430 км/км2. В настоящее время густота транспортных путей по областным ПЛХО приведена в табл. 3.
Как видно из табл. 3, густота дорожной сети ПЛХО довольно разная. В Витебском ПЛХО -0,152 км/км2, а в Минском - 0,284 км/км2. Поэтому при выборе первоочередности строительства дорог необходимо учитывать указанный показатель и по данным Белгипролес ежегодно нужно строить 100-120 км лесных автомобильных дорог [1].
Поперечные профили автомобильных дорог с покрытием из железобетонных плит показаны на рис. 5. Другие виды покрытий автомобильных дорог схематично показаны на рис. 6-10. Наибольшее распространение получили покрытия
а
б
в
лесных дорог из естественного гравия, из оптимальных грунтовых и гравийных смесей. Их состав приведен в табл. 4, 5.
Таблица 3
Густота дорожной сети по областным ПЛХО
Наименование ПЛХО Еже-годный объем перевозок, т/км Расчетная опти-маль-ная густота, км/км2 Существующая сеть круглогодового действия, протяженность, км/ густота, км/км2 Необходимо постро-строить, км/ густота, км/км2
Брестское 6165,2 0,410 1466/ 0,172 2078/ 0,236
Витебское 10612,0 0,448 1645/ 0,152 3196/ 0,296
Гомельское 9741,2 0,400 3516/ 0,214 3054/ 0,186
Гродненское 5906,9 0,425 1978/ 0,258 1322/ 0,172
Минское 14699,4 0,469 3744/ 0,284 2499/ 0,185
Могилев-ское 6456,4 0,430 2503/ 0,255 1715/ 0,175
Итого 53587,1 0,430 14 852/ 0,222 13 864/ 0,208
Е,
3
//".'.у/
V//'2,'//
4
/У/////У// У/У//////У
1h
^<2 у^
Те,
/ V V s
'/"'///у
'/// //////у
Рис. 6. Конструкции нежестких дорожных одежд высших категорий с эквивалентным модулем Еэ = 60-70 МПа: 1 - двухслойный асфальтобетон; 2 - щебень фракционированный; 3 - песок; 4 - доменный шлак; 5 - грунт, укрепленный вяжущим по расчетной норме; 6 - грунт, укрепленный вяжущим по уменьшенной норме
1 Е,
1 ^XWvV^
2
У/УУ//УУ//, Е,
■ о
6 4
//////////А
f Е,
6 7
У/////////А
I
Е,
у/"'//.
О '. „ • •>-.©.
^У/У/У/"/У?,
* Е,
У/У//////У
уу/ууу/У?У
Рис. 7. Конструкции нежестких дорожных одежд низших категорий с эквивалентным модулем
Еэ = 35-50 МПа: 1 - однослойный асфальтобетон; 2 - доменный шлак; 3 - песок; 4 - дробленый гравий; 5 - гравий; 6 - поверхностная обработка; 7 - щебень фракционированный; 8 - щебень слабых пород
1
2
3
4
5
7 3
У/У/УУУ У/У
УУ//У/У/У/А
Е,
У/ УУУ УУУ УУ/
Рис. 8. Конструкции цементобетонных дорожных одежд с щебеночными и гравийными основаниями: 1 - монолитный цементобетон; 2 - прослойка из бутумированной бумаги; 3 - выравнивающий слой песка; 4 - щебень; 5 - песок; 6 - гравий; 7 - сборные цементобетонные плиты
3
5
1
4
3
5
8
3
3
5
7
5
4
Рис. 9. Конструкции оснований нежестких дорожных одежд с применением
грунта, укрепленного цементом: 1 - двухслойный асфальтобетон; 2 - грунт, укрепленный цементом по повышенной норме; 3 - уплотненный грунт; 4 - однослойный среднезернистый асфальтобетон; 5 - щебень, доменный шлак; 6 - поверхностная обработка; 7 - черный щебень; 8 - грунт, укрепленный цементом по уменьшенной норме
Рис. 10. Конструкции оснований под жесткие покрытия с применением грунта, укрепленного цементом: 1 - монолитный цементобетон; 2 - грунт, укрепленный цементом; 3 - сборные цементобетонные плиты; 4 - выравнивающий слой песка
Таблица 4
Грунтовая оптимальная смесь (искусственная или естественная)
Слои дорожного покрытия Количество частиц, прошедших через сито, %
Диаметр отверстий сита, мм
2,5 1,0 0,63 0,25 0,05
Верхний 80-100 50-80 40-60 30-50 25-35
Нижний 80-100 - 35-60 20-50 10-20
Таблица 5 Состав оптимальных грунтовых, гравийных (щебенистых) смесей для лесных автомобильных дорог
Количество частиц, прошедших через сито, %
Диаметр отверстий сита, мм
0 <м о о о <м о «1 0,63 менее 0,05
Основание 0 о 65-85 45-75 20-60 15-50 10-40 5-20 2-20 5 1 0
Покрытие: смесь 1 1 0 о 60-85 35-70 20-60 5 7 5 10-40 5-25 Т 2
смесь 2 1 0 о 70-85 50-75 35-65 25-55 5 7 5 8-30 3-10
Покрытия из оптимальных смесей, как правило, устраивают сплошными с поперечными профилями: серповидный, полукорытный, ко-рытный, корытный при недренирующих грунтах земляного полотна с устройством гравийного покрытия в корыте на песчаном подстилающем слое.
Заключение. 1. Транспортное освоение лесных массивов является одной из функциональных возможностей осуществлять вывозку леса и лесных продуктов в течение всего периода его эксплуатации.
2. Добыча древесного сырья заключается в проведении различных видов рубок леса, которые оказывают существенное влияние на формирование транспортной сети.
3. Учитывая, что транспортная сеть (лесные дороги) на 73,5% имеют грунтовое покрытие и в отдельные периоды года труднопроезжае-мые, на наш взгляд, необходимо, по возможности, решить ряд инженерных и научных задач:
1) провести мониторинг лесных дорог для определения их состояния;
2) разработать экспресс-метод определения прочности и устойчивости грунта земляного полотна;
3) провести комплексные исследования взаимодействия транспортных средств с дорогой;
4) изучить типы и свойства грунтов, залегающих на территории Беларуси, и возможность их использования как материала для строительства лесных дорог;
5) разработать научно обоснованную классификацию лесных дорог, в основу которой положить интенсивность движения транспортных средств, занятых не только обслуживанием ле-сохозяйственных работ, но и вывозкой заготовленного леса, полученного от всех видов рубок;
6) изучить лесные грузопотоки, в том числе и на 10) оптимизировать систему автомобиль - до-перспективу по всей территории Беларуси, и на рога - время года, т. е. научные исследования по этой основе дать рекомендации по проектирова- проблемам лесных дорог и лесовозного транспор-нию, строительству и эксплуатации лесных дорог. та должны быть тесно увязаны с дорогами общего
7) разработать методы и способы повыше- пользования, поиском новых технических решения прочности и устойчивости дорожной кон- ний по повышению несущей способности дорог, струкции, ее морозоустойчивость и др.; минимальными затратами на их строительство
8) разработать перспективные схемы транс- с учетом водно-теплового режима в течение года; портного освоения лесных массивов с учетом 11) при разработке дорожно-транспортной нужд не только ведения лесохозяйственных сети лесных дорог необходимо иметь в виду, работ, но и лесозаготовительных; что лесные дороги представляют собой слож-
9) одновременно с разработкой транспортных ную систему, которая играет важную роль в обес-схем для освоения лесных массивов разработать печении эффективного ведения лесного хозяй-и научно обосновать конструкции дорожного по- ства и лесозаготовительных работ, являются крытия, обеспечивающие безопасное с расчетны- частью дорожной инфраструктуры и в опреде-ми скоростями движение тяжелых лесовозных ленное время могут войти в систему автомо-автопоездов и автопоездов общего пользования; бильных дорог общего пользования.
Литература
1. Вырко Н. П. Сухопутный транспорт леса. Минск: БГТУ, 2003. 438 с.
2. Лесным дорогам надежную нормативную базу / И. И. Леонович [и др.] // Труды БГТУ. Сер. II, Лесная и деревообраб. пром-сть. 2008. Вып. XVI. С. 7-9.
3. Батранов О. Т. Усиление нежестких дорожных одежд. Минск: Транспорт, 1985. 144 с.
4. Леонович И. И. Строительство лесных дорог. Минск: Вышэйшая школа, 1970. 472 с.
References
1. Vyrko N. P. Suhoputnyiy transport lesa [Forest land transport]. Minsk: BGTU Publ., 2003. 438 p.
2. Leonovich I. I., Vyrko N. P., Naskovec M. T., Tumashik I. I. Forest road reliable needs normative base. Trudy BGTU [Proceedings of BSTU], 2008, series II, Forest and Woodworking Industry, issue XVI, pp. 7-9 (in Russian).
3. Batranov O. T. Usilenie nezhestkih dorozhnyih odezhd [Strengthening of nonrigid road pavements]. Minsk: Transport Publ., 1985. 144 p.
4. Leonovich I. I. Stroitel'stvo lesnyih dorog [Construction of forest roads]. Minsk: Higher School Publ., 1970. 472 p.
Информация об авторах
Леонович Иван Иосифович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Строительство и эксплуатация дорог». Белорусский национальный технический университет (220014, г. Минск, пр-т Независимости, 150, Республика Беларусь).
Вырко Николай Павлович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры лесных дорог и организации вывозки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13а, Республика Беларусь).
Демидко Марина Николаевна - кандидат педагогических наук, доцент, заведующая кафедрой общей и профессиональной педагогики. Республиканский институт профессионального образования (220004, г. Минск, ул. К. Либкнехта, 32, Республика Беларусь).
Драчиловский Александр Иванович — ассистент кафедры лесных дорог и организации вывозки древесины. Белорусский государственный технологический университет (220006, г. Минск, ул. Свердлова, 13 а, Республика Беларусь).
Information about the authors
Leonovich Ivan Iosifovich - D. Sc. Engineering, professor, professor, Department of Construction and Operation of Roads. Belarusian National Technical University (150, Nezavisimosti Ave., 220014, Minsk, Republic of Belarus).
Vyrko Nikolay Pavlovich - D. Sc. Engineering, professor, professor, Department of Forest Roads and Timber Transportation. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus).
Demidko Marina Nikolaevna - Ph. D. Pedagogic, assistant professor, head of Department of General and Vocational Pedagogy. Republican Institute for Vocational Education (32, Libknehta K. str., 220004, Minsk, Republic of Belarus).
Drachilovskiy Alexander Ivanovich - assistant, Department of Forest Roads and Timber Transportation. Belarusian State Technological University (13a, Sverdlova str., 220006, Minsk, Republic of Belarus).
Поступила 20.02.2015
