Защитные противоналедные мероприятия

По характеру все ее средства делятся на пассивные, ослабляющие наледное воздействие, но не оказывающие влияния на факторы наледеобразования, и активные – ликвидирующие наледеобразовательные процессы или устраняющие воздействие наледей на сооружения. К пассивным противоналедным устройствам относятся постоянные и временные дощатые и шпальные заборы, сезонные мерзлотные пояса, снеговые валы, отепление постоянно действующих водотоков, подогрев наледных вод, механизированное и ручное рыхление и скалывание льда. Несмотря на значительные затраты, пассивные способы борьбы с наледями обычно не дают желаемого результата.

Защитные средства противоналедной борьбы разделяются на сезонные и постоянные. К сезонным защитным мероприятиям относятся: устройство сезонных обходов на притрассовых автодорогах; устройство настилов на наледях, покрывающих проезжую часть притрассовых автомобильных дорог; засыпка наледных мест на временных автодорогах щебнем и скальным грунтом; отвод наледных вод по канавам во льду и пропуск их через проезжую часть притрассовых автодорог; выколка и удаление наледного льда из отверстий водопропускных сооружений и кюветов вручную и механизированным способом с использованием бульдозеров и рыхлителей; резка наледного льда механическими пилами и баровыми механизмами; взрывание наледного льда, а также его таяние. К постоянным защитным мероприятиям относятся:

· поднятие отметки бровки земляного полотна на высоту, исключающую наледное воздействие даже в самые суровые зимы;

· уширение выемок на наледных участках с целью размещения в них заграждающих противоналедных устройств временного и постоянного типа;.

· перенос отдельных участков дорог с устройством постоянных обходов;

· строительство дополнительных водопропускных труб;

· замена водопропускных труб и малых мостов на свайно-эстакадные мосты;

· замена отдельных водопропускных труб па фильтрующие прорези;

· замена водопропускных труб и малых мостов на специальные противоналедные водопропускные сооружения с необходимыми отверстиями для свободного пропуска наледей;

· установка на проезжей части дорог водоотводящих бордюрных камней и водопоглощающих устройств.

Постоянные защитные мероприятия, несмотря на довольно значительные капитальные затраты, могут полностью ликвидировать наледное воздействие на дорожные сооружения или свести его к допустимому минимуму, проявляющемуся только в отдельные, наиболее суровые зимы. Иногда подобный эффект может быть обеспечен превращением выемки в насыпь. Водоотводящие бордюрные камни и водопоглощающие устройства позволяют в некоторых случаях успешно осуществлять противоналедную борьбу. Водоотводящие бордюрные камни представляют собой своеобразные сборные лотки из железобетона, имеющие водоприемные отверстия, которые могут не только поглощать, но и отводить наледную воду. Некоторые модификации таких устройств имеют откидные крышки и нагревательные элементы, являясь одновременно средствами снегоборьбы. Наиболее целесообразно применять эти устройства в населенных пунктах или на горных дорогах, имеющих требуемые уклоны. Водопоглощающие устройства предназначены в основном для защиты от наледей, возникающих при таянии снега (стоковых), на больших площадях, имеющих асфальтобетонное или бетонное покрытие. Их выполняют в виде блоков из фильтрующего морозостойкого бетона либо пластбетона. При необходимости они могут иметь вверху сменный блок-фильтр, под которым помещается нагревательный элемент, обеспечивающий успешное функционирование этого устройства в самых суровых климатических условиях.

Специальные противоналедные сооружения по принципу работы разделяются на четыре группы: безналедного пропуска, удерживающие, дренажно-каптажные сооружения, искусственные сооружения со свободным пропуском наледей.

К группе сооружений безналедного пропуска относятся открытые или закрытые утепленные лотки, водоотводные канавы, траншеи, трубчатые подземные или утепленные надземные водоводы, дренаж горизонтальный, дренаж вертикальный (водопонижающие и водопоглощающие скважины) и комбинированные, представляющие систему горизонтальных и вертикальных дренажных устройств и лучевые дренажи; дренажно-каптажные сооружения. Открытые дрены глубиной до 1,5 м (канавы) и до 5,0 м (траншеи) применяются преимущественно в устойчивых грунтах и в районах снежных зим для отвода воды поверхностного стока при расходах не менее 5 л/с, понижения уровня и перехвата выходов подземных вод для их организованного и безналедного пропуска.

Безналедный пропуск указанными сооружениями обеспечивается снижением удельных потерь тепла водным потоком или компенсацией этих потерь за счет дополнительных энергетических источников.

Снижение удельных потерь тепла водным потоком достигается уменьшением площади теплообмена его с охлаждающей средой, теплоизоляцией водоводов, лотков, заглублением их в грунт, утеплением (перекрытием) лотков, канав, траншей, циклическим отводом воды с расходом, в 5 - 10 и более раз превышающим исходный, за счет предварительной аккумуляции воды в некоторых емкостях.

Потери тепла водным потоком могут быть компенсированы подогревом электронагревательными устройствами, пароводяными котлами на твердом и жидком топливе, подачей более теплой воды из теплоаккумулирующих прудов, источников глубинных подземных вод, водозаборных скважин.

Целесообразность применения нагревательных установок в сооружениях для безналедного пропуска определяется при технико-экономическом сравнении с сооружениями, имеющими дополнительную теплоизоляцию или заглубленными в грунт, а также с удерживающими наледь сооружениями или мостовыми переходами, предусматривающими свободный пропуск наледи.

Группа удерживающих противоналедных сооружений включает грунтовые, снежные противоналедные валы в комплексе с затвором, каменными отмостками, противофильтрационными экранами, заборы различной конструкции, мерзлотный пояс, льдонакопительные рвы, траншеи, наледный пояс.

Сооружения этого типа направлены на формирование искусственной наледи на безопасном расстоянии от инженерного объекта путем активизации наледного процесса.

Активизация наледного процесса достигается резким увеличением площади и интенсивности теплообмена водного потока с окружающей средой, применением отмосток из камня, металлических сеток, решеток, пластинчатых конструкций, устройством навесов в снежных районах.

Мерзлотные пояса устраивают с целью вызвать образование наледи на пути притекающей воды в стороне от дороги на безопасном расстоянии. С этой целью на достаточном расстоянии от дороги роют канаву глубиной 1-2 м и шириной 3-4 м. Под канавой появляется мерзлая перемычка, соединяющаяся с вечной мерзлотой и преграждающая путь грунтовой воде, которая выходит на поверхность и образует наледь. При большом притоке воды делают несколько параллельных поясов на расстоянии от 20 до 80 м один от другого.

Рис.11.1- Противоналедные устройства:
1 - снег; 2 - канава; 3 - грунтовый вал; 4 - граница сезонного промерзания; 5 - водоупор (вечномёрзлый грунт); 6 - мох или торф; 7 - хвост; 8 - жердевой настил; 9 - щиты; 10 - расходный бак; 11 - капельница; 12 - обогревающая труба; 13 - водопропускная труба; 14 - отходящие газы

Мерзлотные пояса в виде канав применяют и для борьбы с речными наледями. Их прокладывают поперёк всей речной долины на расстоянии от 80 до 100 м выше моста.

Удерживающие противоналедные сооружения эффективны при малых расходах водотоков (не более 1 - 3 л/с), преимущественно временного характера и формирующих наледь в естественных условиях. На участках грунтовых надмерзлотных вод удерживающие сооружения целесообразно назначать при мощности грунтового потока менее 3 - 5 м и коэффициенте фильтрации водовмещающих пород менее 25 - 50 м/сут. В снежных районах, особенно вне зоны распространения вечномерзлых грунтов, следует избегать применения удерживающих противоналедных сооружений. Решение о назначении удерживающего противоналедного сооружения должно быть обосновано теплотехническим расчетом его конструкций, формирующих искусственную наледь, ее объема с расчетом размещения наледи перед сооружением, данными по стоимости строительства и эксплуатации противоналедного сооружения.