Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания

противоналедным средством. Такие агрегаты представляют собой устройства,

аналогичные применяемым на строительстве гражданских зданий для сушки стен

(«огнеметам»). Они работают на соляровом топливе, но имеют систему жаровых

труб, по которым горячие газы отводятся от топки, вызывая таяние наледного

льда и подогрев наледных вод.

Этот способ борьбы с наледями по сравнению с таянием льда сжиганием дров

в металлических бочках более эффективен и экономичен, поэтому может

рекомендоваться к широкому использованию на эксплуатируемых дорогах.

К постоянным устройствам для таяния льда и подогрева наледных вод

относятся обогрев проезжей части дорог, днищ водотоков, лотков труб,

мостовых русел электрическими нагревательными элементами, встроенными в

конструкции дорожных сооружений, а также за счет геотермальной энергии, с

помощью горячей воды, пара или горячего воздуха, подогрев русловых вод

поплавками и рамочными электронагревательными элементами.

Обогрев проезжей части автомобильных дорог, лотков водопропускных труб и

мостовых русел электрическими нагревателями, как показывает опыт его

применения, может быть очень эффективным противоналедным средством, однако

его можно применять при наличии источников электроэнергии.

Обогрев дорожных сооружений и устройств горячей водой и паром

рекомендуется при возможности получения этих теплоносителей (в виде отходов

производства с промышленных предприятий). Наиболее реальна организация

такой противопаледной борьбы на заводских территориях, подъездных путях .и

дорогах, особенно в населенных пунктах.

Этот способ борьбы с наледями исключительно надежен и прост, позволяет

успешно осуществлять борьбу с наледями даже на больших водотоках с

минимальными затратами на эксплуатацию устройств.

Подогрев русловых вод поплавковыми и рамочными электронагревателями (рис.

19) аналогичен описанным выше способам противоналедной борьбы с применением

электронагревательных элементов, за исключением того, что они не встроены в

конструкции сооружений, а устанавливаются перед ними на постоянно

действующих водотоках. Поплавковые водонагреватели в основном

предназначаются для борьбы с наледями, образующимися в канавах, кюветах и

лотках вблизи земляного полотна и искусственных сооружений.

Заграждающие противоналедные мероприятия и устройства.

Заграждающие противоналедныо средства бывают постоянными и сезонными. К

сезонным средствам относятся сезонные русловые и грунтовые мерзлотные

пояса, снеговые и снежно-ледовые валы, щитовые, дощатые и шпальные заборы,

заграждения из промороженной мешковины.

Сезонные русловые и грунтовые мерзлотные пояса (рис. 20 и 21)

представляют собой участки местности у ограждаемых сооружений, с которых

удаляют растительный покров, лес и кустарник, а в начале зимнего периода и

снег, который также периодически очищают зимой. Их применение основано на

создании водонепроницаемых экранов на пути русловых и грунтовых водных

потоков за счет ускоренного промерзания русел рек и грунтов деятельного

слоя с последующим образованием наледей в удалении от ограждаемых дорожных

сооружений.

Снеговые и снежно-ледовые валы (рис. 22) служат для борьбы с грунтовыми и

смешанными (руслово-грунтовыми) наледями. Как правило, эффективность их

мала, так как наледные воды могут легко фильтровать через эти валы, хотя их

стараются сделать водонепроницаемыми, обливая водой. Кроме того, устройство

их также требует применения ручного труда.

Щитовые заборы (рис. 23) в отличие от снеговых валов устанавливать легче,

так как они состоят из готовых секций. Однако для создания

водонепроницаемости стыков между секциями щитового забора их приходится

уплотнять мокрым снегом и заливать водой, что является трудоемкой и

нежелательной операцией. Дощатые и шпальные заборы (рис. 24) но сравнению с

щитовыми требуют больших трудовых затрат на установку, но более эффективны,

так как почти не имеют водопроницаемых стыков, если изготовлены из

шпунтованных досок.

Заграждения из промороженной мешковины могут рекомендоваться в качестве

временного противоаварийного мероприятия. Этот метод борьбы с наледями

аналогичен предыдущим, но отличается легкостью устройства (рулонные

полотнища прикрепляют к заранее установленным стойкам и, увлажняя,

промораживают).

К постоянным заграждающим противоналедным устройствам относятся: русловые

мерзлотные пояса с применением замораживающих установок автоматического

типа, грунтовые мерзлотные пояса в виде поперечных широких канав с валами

или с применением замораживающих установок автоматического типа, земляные

валы со шлюзами, фильтрующие дамбы из крупноглыбного грунта,

водонепроницаемые экраны, постоянные дощатые заборы, ряжевые стенки с

каменным заполнением, железобетонные плитные заборы.

Русловые мерзлотные пояса с применением замораживающих установок

автоматического типа (рис. 25) отличаются от обычных русловых мерзлотных

поясов применением автоматических замораживающих установок в виде труб,

заполненных керосином, которые в летнее время поднимают на специальную раму

или эстакаду в виде легкого мостика. В зимнее время их опускают и русло

реки и сразу же включают в работу, намораживай в течение лишь нескольких

суток устойчивую ледяную дамбу.

Грунтовые мерзлотные пояса в виде поперечных широких канав с валами

представляют собой резерв, из которого при благоприятных грунтовых условиях

отсыпают земляной вал.

Земляные валы со шлюзами-щитами наиболее эффективны на наледных участках

со смешанными руслово-грунтовыми наледными водами.

Главное отличие их от предыдущих конструкций — применение в средней части

земляного вала, обычно находящейся в области тальвега лога с постоянно

действующим ручьем, шлюза в виде подъемного или закладного щита,

опускаемого в начале зимнего сезона и поднимаемого с началом таяния

наледного льда весной. Применением такого противоналедного сооружения

удается на ряде наледных участков накопить большое наледное поле и не

допустить выхода наледи к защищаемому сооружению. Иногда эффективно борются

с наледями, устраивая на водотоке несколько валов со шлюзами-щитами.

Фильтрующие дамбы из крупноглыбового скального грунта предназначены для

борьбы со смешанными наледями на косогорных участках, а также на

незначительных по расходу постоянно действующих водотоках. Такие

противоналедные сооружения не требуют приведения их в рабочее состояние,

так как являются самонастраивающимися на летний и зимний режимы работы.

Для ускоренного охлаждения тела фильтрующих дамб в начале зимнего периода

применяют вентиляционные короба, закладываемые в каменную кладку при

устройстве дамб, по которым циркулирует холодный воздух, вызывая замерзание

фильтрующих наледных вод.

Водонепроницаемые экраны служат для борьбы с грунтовыми наледями и

выполняются из деревянного шпунта или мятой глины. Как правило, они

самостоятельно не применяются, а только дополняют другое противоналедное

сооружение (земляной вал или мерзлотный пояс).

Постоянные дощатые заборы в основном применяют для борьбы со смешанными

руслово-грунтовыми наледями или русловыми наледями на постоянно действующих

водотоках с небольшими расходами (типа рассеянно-ключевых вод на косогорных

участках). Практика показала, что эффективность таких устройств

недостаточна, так как перед наступлением зимнего сезона их требуется

приводить в рабочее состяние — закрывать щитами русло водоотводных канав, а

также тщательно конопатить все щели и стыки.

Ряжевые стенки с каменным заполнением являются развитием описанных выше

противоналедных устройств в виде фильтрующих дамб, но в отличие от них

менее подвержены деформациям пучения, а также требуют меньше камня для

устройства. Применять их наиболее целесообразно для борьбы со смешанными, а

также русловыми наледями. В последнем случае рекомендуется дополнительно

использовать подъемные или закладные шлюзы-щиты в средней части,

совпадающие с тальвегом лога, а также водонепроницаемые экраны и

автоматические замораживающие установки.

Железобетонные плитные заборы — долговечные противоналедные устройства,

хотя и требуют более значительных капиталовложений. Они менее подвержены

различного рода деформациям, например пучению, от которых сильно страдают

дощатые заборы.

Конструкции этих заборов могут быть разнообразными и зависят от местных

инженерно-геологических условии, но обязательно должны иметь стойки-сваи с

противонучинными устройствами заанкеривающего типа, а также щиты в виде

тонкостенных железобетонных л лит. Основным недостатком их является

необходимость перевода на летний или зимний режим работы.

Отепляющие противоналедные мероприятия

К весьма аффективным противоналедным мероприятиям конструктивного типа,

способным не только значительно ослабить, но даже полностью ликвидировать

наледи, относятся отепляющие мероприятия:

. нанесение на стенки и днища лотком, каналов, канав защитных

теплоизоляционных покрытий;

. установка навесных щитовых теплоизоляционных крышек над каналами,

лотками и канавами;

. перевод зимнего расхода на подземный сток переключением его в

специально устраиваемые коллекторы и каналы;

. устройство краткосрочных подпоров воды для образования ледяных кровель

над водными потоками;

. устройство отепляющих настилов над канавами, лотками и руслами

открытых водных потоков

. концентрация водных потоков пропуском их в узких лотках.

Эти .средства противоналедной борьбы отличаются простотой и высокой

надежностью, поэтому рекомендуются к широкому применению.

Нанесение на стенки и днища лотков, каналов и канав защитных

термоизоляционных покрытий применяется для снижения тепловых потерь в

руслах водотоков и может быть довольно эффективным мероприятием. В качестве

покрытий можно использовать различные материалы (от неноэпоксида до

деревянной облицовки).

Установка теплоизоляционных щитов и крышек над водоотводными канавами,

лотками и каналами позволяет снизить тепловые потери в атмосферу и может

быть весьма эффективным мероприятием против образования русловых наледей.

Их изготовляют из теплоизоляционных материалов (аналогично рис. 9) в виде

легких навесных конструкций, устанавливаемых в рабочее положение в начале

.зимнего сезона.

Перевод зимнего расхода открытых водных потоков на подземный сток очень

эффективен при борьбе с русловыми наледями. Для этого можно использовать

обычные коллекторы, оборудованные водоприемными колодцами, или

водовмещающие каналы, описанные выше.

Устройство краткосрочных подпоров воды на постоянно действующих водотоках

для образования над ними ледяных кровель не требует каких-либо

капиталовложений для своего осуществления. Подпоры можно получить

установкой дощатых закладных щитов между стойками, предварительно забитыми

в русло водотока. Сразу же после установления устойчивого ледяного покрова

щиты поднимают, вызывая падение уровня воды с образованием над ним

теплоизоляционного воздушного слоя.

Отепляющие настилы над канавами, лотками и каналами устраивают из жердей,

укладываемых поперек водотока, и слоя веток хвойных деревьев, быстро

заносимых снегом и завершающих конструкцию такого противоналедного

устройства (рис. 26). Эти противоналедные средства широко применяют на

автомобильных и железных дорогах. К их недостаткам следует отнести

потребность в ручном труде, а также ежегодную рубку хвойного лапника или

кедрового стланника, что не удовлетворяет требованиям защиты окружающей

среды.

Заключение.

Список литературы.

1. Шушаков Е.В. Наледи и борьба с ними. М., 1979

2. Рябов В.К., Полин Ю.К., Шушаков Е.В. Методические рекомендации для

борьбы с наледями. Хабаровск, 1974. 61 с. (ХПИ)

3. Толстихин О.Н. В краю наледей. Л. Гидрометеоиздат, 1978. 94 с.

4. Чекотило А.М., Цвид А.А., Макаров В.Н., Наледи на территории СССР и

борьба с ними. Благовещенск, Амурское книжное издательство, 1960. 207

с.

5. Шушаков Е.В. Защита земляного полотна от наледей – В кн.: сооружение и

эксплуатация земляного полотна из пылеватых грунтов. М., Транспорт,

1964, с. 159-187

6. Инженерно-Геологические и мерзлые условия Дальнего Востока. Хабаровск,

1977

-----------------------

[pic]

Рис. 1. Поднятие насыпей земляного полотна на высоту а(1,5 м для защиты от

наледного подтопления:

1 — очертание насыпи после реконструкции; 2 — верх наледи до реконструкции;

3 — очертание насыпи до реконструкции

[pic]

Рис. 2. Уширение выемки для размещения в ней средств

противоналедной

борьбы:

1 -- очертание выемки до реконструкции; 2 — очертание выемки

после реконструкции; 3 — верх наледи после уширения выемки и

строительства противоналедного забора; 4 — верх наледи до

реконструкции дороги; 5 — забор; б — выходы наледных вод

[pic]

Рис. 3. Превращение выемки в насыпь (с уширением выемки для размещения

средств противоналедной борьбы):

1 — уровень верха наледи до реконструкции; 2 — очертание выемки после

реконструкции; 3 — уровень яерха наледи после уширения выемки; 4 —

очертание выемки после постройки дороги; 5 — выходы наледных вод

[pic]

Рнс. 4. Водопоглощающее устройство

[pic]

Рис. 5. Протнвоналедный мост-труба:

1 — уровень подруслового потока; 2— граница аллювия

[pic]

Рис. 6. Эстакадный мост с подземным водовмещающим каналом:

1 — поверхность наледи до постройки водовмещающего канала; 2 —

подземный водовмещающий канал

[pic]

Рис. 7. Открытый дренаж в виде осушительных канав и лотков: 1— поверхность

наледи до устройства открытых дренажных канав; 2 — осушительные

канавы

[pic]

Рис. 8. Конструкция водоотводной канавы и лотка из железобетонных

полуколец с утеплителем:

1 — откидывающаяся крышка с теплоизоляцией; 2 — снег; 3 — железобетонное

полукольцо;

4 — слой пенопласта; 5 — шарнир

[pic]

Рис. 9. Закрытый дренаж с водонепроницаемыми экраном, перфорированными

трубами с засыпным фильтром:

1 — поверхность наледи до устройства дренажа; 2 — перфорированные

трубы

[pic]

Рис. 10. Длинномерные дренажные блоки длиной в 6 м для устройства дренажа

[pic]

Рис. 11. Конструкция противоналедного дренажа, выполненного из плит

фильтрационного бетона:

1 — экран из плотного бетона с оклеенной гидроизоляцией со

стороны ограждаемого объекта; 2 — уровень наледи до устройства дренажа

[pic]

Рис. 12. Дренажная баровая машина для устройства дренажных сооружений в

обычных, мерзлых и скальных грунтах

[pic]

Рис. 23. Щитовые заборы:

1— нисходящий источник; 2 — наледь; 3 — противоналедный забор

Рис. 14. Закрытый противоналедный дренаж электроосмотической

конструкции:

1 — положительный электрод (провод); 2 — поверхность откоса; 3 — засыпной

фильтр из песка; 4 — монтажные петли, служащие для прикрепления

соединителей; 5 — водоотводной канал; б — сборные дренажные элементы с

отрицательным электродом; 7 — арматура дренажных элементов, служащая

отрицательным электродом

[pic]

Рис. 15. Закрытый дренаж криогенной конструкции:

1 — выходы ключей; 2 — криогенный двухъярусный дренаж: 3 — линзы льда под

основной площадкой земляного полотна, приводящие к образованию бугров

пучения до устройства дренажа

[pic]

Рис. 16. Каптажное противоналедное устройство с пропуском наледных вод по

коллектору под земляным полотном:

1 — направление потока подземных вод;2 — водоотводные канавы; 3 —

водоприемный люк с электроподогревателными элементами (решеткой); 4 —

верхний водоприемно-смотровой колодец; 5 — верхний водоотводный коллектор:

6 - У-образный каптаж; 7 — нижний водоприемно-смотровой колодец; 8 —

электрораспределительное силовое устройство; 9 — нижний водоотводный

коллектор; 10 — выпуск каптированных вол

[pic]

Рис. 17. Каптажное противоналедное устройство с пропуском наледных вод по

коллектору, укрепляемому на кронштейнах внутри отверстия

водопропускной трубы:

1 — уровень наледей до сооружения каптажного устройства: 2 — У-

образное каптажное устройство; 3 — выходы ключей; 4 — водоприемно-

смотровой колодец; 5 — водоотводная канава; 6 — водоотводный

коллектор; 7 — водопропускная труба; 8 — выпуск каптированных

вод

[pic]

Рис. 18. Таяние наледного льда с применением льдотающего агрегата: 1 —

льдотающий агрегат; 2 — поверхность наледи; 3 — канава для отвода воды

[pic]

Рис. 19. Подогрев русловых вод рамочными электронагревательными элементами

1 — рамочные электронагревательные элементы: 2 — верхний

максимальный уровень наледи до установки электронагревателей; 3 —

понижающий трансформатор и ячейки автоматики; 4 — датчик

температуры; 5 — клеммные . коробки

[pic]

Рнс. 20. Сезонные русловые мерзлотные пояса:

1 — мерзлотный пояс; 2 — вал из снега, льда или грунта; 3 —

ось дороги

[pic]

Рис. 21. Сезонные грунтовые мерзлотные пояса:

1 — очертание деятельного слоя после устройства пояса; 2 — граница

деятельного слоя

до устройства пояса; 3 — выходы надмерзлотных вод после устройства

поясов; 4 — мерзлотный пояс: 5 — наледь после устройства пояса;

6 — нагорная канава; 7 — наледь до устройства пояса; 8 — вечная

мерзлота; 9 — уровень надмерзлотных вод

[pic]

Рис. 22. Снеговые (снежно-ледовые) валы, совмещенные с

мерзлотными поясами:

1 — уровень вечной мерзлоты; 2 — уровень воды; 3 — граница промерзания

в первую половину зимнего периода; 4 — слой снега; 5 — выходы

наледных вод; 6 — наледь: 7 —

снеговой вал

[pic]

Рис. 24. Дощатый (шпальный) забор

[pic]

Рис. 13. Закрытый дренаж из сборных (шпунтовых) элементов:

1 — острие дренажного элемента из Железобетона; 2 — овоидальиый

водоотводный канал; 3 — стенка из железобетона; 4 — шпунт н гребень на

торцовых стенках, служащие для соединения отдельных секций; 5 — стержни дли

крепления вибропогружателей; 6 — рама фильтрующей части; 7 — фильтру кип л

я (многослойная) часть, заменяемая после заиливания из крупнопористого

бетой я и песчаного пластбетонного фильтра

[pic]

Рис. 25. Русловой мерзлотный пояс с применением замораживающей установки

автоматического типа для образования ледяных дамб:

I — трубы подняты; II трубы опущены; 1 — обсадные трубы; 2 —

эстакадный мостик; 3 — замораживающие трубы Гапссоа

[pic]

Рис. 26. Отепляющий настил:

1 — жерди; 2 — снег; 3 — мох или торф: 4 — хворост

Страницы: 1, 2