Справочная энциклопедия дорожника (том II) Ремонт и содержание автомобильных дорог. Под ред. А.П. Васильева

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 15.3. Влияние толщины слоя рыхлого снега h

р.сн

на скорость автомобилей:

а - легковых; б - грузовых типа ЗИЛ-130:

1, 2, 3 - скорости, возможные по динамическим качествам автомобилей при f

min

, f

max

;

4, 5, 6, 7- скорости, возможные по соотношению



max

и f

min

;



и f

;



min

и f

max

При толщине слоя рыхлого снега 2-5 мм или при наличии уплотненного

слоя снега на покрытии нормальные условия движения обеспечиваются

только на подъемах с уклоном 1-3 %. На всех остальных участках расчётная

скорость движения не обеспечивается. При минимальных значениях



или

максимальных значениях f остановки движения легковых автомобилей на

подъемах с уклонами в 3 % будут наблюдаться при толщине слоя рыхлого

снега 40-50 мм, а с уклонами 5 % - при толщине слоя снега 20-30 мм.

При наличии снежного наката большое влияние на скорость и

безопасность движения оказывает ровность уплотненного снега, которая

зависит от толщины слоя снега, его физико-механических характеристик,

интенсивности и состава движения и уровня содержания. Ровность

заснеженной поверхности колеблется в широких пределах в зависимости от

толщины снежного покрова и тщательности его выравнивания (рис. 15.4).

Если снег не удалён полностью, но регулярно разравнивается

автогрейдерами или другими плужными очистителями, нормальные условия

движения наблюдаются при толщине слоя снега до 90 мм. При нерегулярном

профилировании или при удалении снега с покрытия бульдозерами

нормальные условия движения наблюдаются при толщине слоя снега не

более 25 мм. Нормальные условия для средних параметров снежных

отложений наблюдаются при толщине слоя до 40 мм.

Рис. 15.4. Изменение ровности проезжей части при наличии уплотнённого снега

В любом случае толщина слоя снежного наката не должна превышать 100-

120 мм по условиям ровности (рис. 15.5). Важно отметить, что хотя при

небольшой толщине слоя уплотнённого снега ровность меняется

незначительно, на дорогах I-III категорий снег все равно должен быть удалён

с покрытия, чтобы обеспечить требуемые сцепные качества. На дорогах IV-V

категорий толщина плотного слоя снега не должна быть более 60 мм при

условии постоянного профилирования и полной очистки снега на участках

подъёмов и спусков, и только в исключительных случаях на отдельных

участках может допускаться до 200 мм.

Рис. 15.5. Влияние толщины слоя снега на обеспеченность расчётных скоростей:

1 - возможная скорость при лучшей ровности; 2 - ограничение по



max

; 3 - возможная

скорость при средней ровности; 4 - ограничение по



; 5 - возможная скорость при

плохой ровности; 6 - ограничение по



min

Особое значение имеет соблюдение указанных требований при

организации патрульной снегоочистки.

Допустимая толщина слоя рыхлого снега, накапливающегося на дороге,

зависит от интенсивности снегопада и времени между проходами

снегоочистительных машин, называемого временем снегонакопления.

Поэтому количество патрульных снегоочистительных машин прямо зависит

от допустимой толщины слоя рыхлого снега, который накапливается в

перерывах между проходами машин:

[где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.2)

доп

- допустимая толщина слоя снега на покрытии, мм;

L - длина участка дороги, км;

В - ширина очищаемой поверхности, м;

раб

- скорость снегоочистителя, км/ч;

- коэффициент использования рабочего времени (может быть принят

0,7-0,9);

b - ширина захвата снегоочистителя, м.

Поэтому и затраты на патрульную снегоочистку в наибольшей степени

зависят от допустимой толщины слоя рыхлого снега на покрытии во время

снегопада и интенсивности снегопада (рис. 15.6). При допустимой толщине

слоя снега менее 30-20 мм затраты на снегоочистку стремительно растут.

Рис. 15.6. Затраты на патрульную снегоочистку в зависимости от допускаемой толщины

слоя рыхлого снега на дороге h

доп

и интенсивности снегопада i

За высший уровень зимнего содержания можно принять обеспечение

чистой сухой поверхности дороги, при котором толщина слоя снега на

покрытии во время метелей и снегопадов не превышает 5 мм, а срок его

удаления так же как удаления гололёда и зимней скользкости не превышает 1

ч после окончания снегопада, метели, гололёда.

Этот уровень может быть достигнут при полной оснащённости дорожной

службы до нормативной потребности машинами, оборудованием и

материально-техническими ресурсами на участках дорог, запроектированных

с соблюдением всех требований по защите от снежных заносов и не всегда

экономически целесообразен (табл. 15.1). Поэтому указанные технические

требования могут быть скорректированы технико-экономическими

расчетами с учетом фактической интенсивности движения и затрат на

содержание дороги в соответствии с существующими требованиями в

реальных климатических условиях.

Таблица 15.1

Наименование средств механизации

Основные параметры

Минимально необходимое

количество (на 100 км)

Категория дороги

I II III IV V

Одноотвальные плужно-щёточные

снегоочистители

Ширина отвала 3 м; рабочая скорость

- 25-60 км/час

9 5 4 7 2

Шнекороторные или

фрезеророторные снегоочистители

Ширина захвата 3 м;

производительность - 1000-1200 т/час

2 1 1 0,5 0,5

Бульдозер с поворотным отвалом Мощность 118 КВт 1 1 I 1 1

Автогрейдер лёгкий Мощность 66 КВт 4 3 2 2 2

Распределитель твёрдых

противогололёдных материалов

Ширина распределения - 10 м;

вместимость бункера - 5 м

12 8 6 4 4

Распределитель жидких

противогололёдных материалов

Ширина распределения - 7 м; ёмкость

бункера - 5 м

10 6 4 2 2

Фронтальные погрузчики Ёмкость бункера - 2 м

3 2 1 1 1

Критерием технико-экономического обоснования требований к уровню

содержания может быть принят минимум приведенных затрат, которые в

общем виде будут слагаться из двух групп затрат:

а) затраты, сумма которых сокращается с ужесточением требований к

уровню содержания дороги;

б) затраты, сумма которых увеличивается с ужесточением требований к

уровню содержания дороги.

К первой группе относятся затраты автомобильного транспорта

(капитальные вложения и текущие затраты), которые сокращаются при

увеличении средней скорости движения за счёт более высокого уровня

содержания дорог и от дорожно-транспортных происшествий. Ко второй

группе относятся затраты на содержание дороги, которые увеличиваются с

увеличением требований и в зависимости от длительности и вероятности

действия метеорологических факторов.

На рис. 15.7 приведены результаты расчётов для снегопадов различной

интенсивности продолжительностью 6 ч. Их анализ показывает, что на

дорогах II категории даже при сильном снегопаде экономически

нецелесообразно допускать накопления слоя рыхлого снега толщиной более

10-15 мм в то время, как на дорогах IV категории в этих условиях толщина

слоя снега может быть допущена до 50-60 мм и более.

Рис. 15.7. Технико-экономическое обоснование требований к допустимой толщине слоя

рыхлого снега:

1 - затраты на очистку дороги от снега при интенсивности снегопада 2 мм/ч; 2, 3 -

транспортные затраты при интенсивности движения 1000 авт./сут и 4000 авт./сут; 4, 5 -

суммарные затраты при интенсивности движения 1000 авт./сут и 4000 авт./сут

Важной задачей дорожной службы является соблюдение сроков

ликвидации снежных отложений и зимней скользкости, которые должны

быть дифференцированы для дорог с различной интенсивностью движения в

различных климатических зонах. От установленных сроков ликвидации

зависит требуемое количество машин для зимнего содержания.

Установлено, что независимо от района проложения дороги гололёд и

снежный накат должны убираться практически в одинаковые сроки. С

увеличением количества снегопадов экономически эффективные сроки

ликвидации снежных отложений увеличиваются, а с увеличением количества

гололёдов - уменьшаются (рис. 15.8). Экономически целесообразно

выдерживать одинаковые сроки ликвидации зимней скользкости на всём

протяжении дороги вне зависимости от величины итогового коэффициента

безопасности (рис. 15.9). Это свидетельствует о том, что влияние зимней

скользкости на аварийность значительно превышает влияние геометрических

параметров дороги.

Рис. 15.8. Зависимость сроков ликвидации зимней скользкости от повторяемости гололёда

и снегопада:

а - снегопада; б - гололёда;

1 - интенсивность движения 200 авт./сут, длительность зимнего периода 30 дней; 2 -

интенсивность движения 500 авт./сут, длительность зимнего периода 160 дней

Рис. 15.9. Зависимость сроков ликвидации зимней скользкости от итогового

коэффициента аварийности:

1 - интенсивность движения 200 авт./сут, длительность зимнего периода 220 дней; 2 -

интенсивность движения 500 авт./сут, длительность зимнего периода от 30 до 160 дней

Наибольшее влияние на экономически эффективные сроки ликвидации

зимней скользкости и снежных отложений оказывает интенсивность

движения (рис. 15.10), которая и должна быть положена в основу градации

требований к директивным срокам ликвидации этих явлений, т.е. сроки

должны быть дифференцированы именно по интенсивности движения.

Рис. 15.10. Зависимость сроков ликвидации зимней скользкости от методов борьбы и

интенсивности движения:

1 - применение пескосоляных смесей; 2 - то же, твёрдых хлоридов; 3 - нормы ФРГ

При этом нормативным сроком ликвидации гололёда считается время с

момента его обнаружения и начала работы до полного удаления, а сроком

ликвидации снежных отложений - время с момента окончания снегопада или

метели до полного удаления снега с проезжей части или доведения до

допустимой ширины очистки и толщины снежных отложений.

В практической деятельности могут иметь место случаи, когда

экономически целесообразные требования к допустимой толщине слоя снега

на покрытии и сроком ликвидации зимней скользкости и гололёда не могут

быть обеспечены из-за недостаточной оснащённости дорожной службы

машинами и оборудованием для зимнего содержания. В этом случае должны

быть обоснованы временные отступления от экономически эффективных

требований.

Допустимые уровни и требования к зимнему содержанию дорог. По

уровню зимнего содержания все дороги делятся на три группы:

Группа А - дороги с чистой на всю ширину проезжей частью;

Группа Б - дороги с чистой серединой проезжей части;

Группа В - дороги с уплотнённым снегом на проезжей части.

Директивные требования к показателям уровня зимнего содержания

каждой дороги должны устанавливаться на основе технико-экономических

расчетов с учётом оснащённости дорожно-эксплуатационной службы

машинами и оборудованием для зимнего содержания дорог. Предельно

допустимые значения указанных требований приведены в табл. 15.2.

Таблица 15.2

Характеристик

и дорог

Показатели состояния

Интенсивност

ь движения,

авт./сут

Минимальная

ширина

очищенной

поверхности

проезжей

части, м

Максимально

допустимая

толщина слоя

рыхлого

снега на

проезжей

части, мм

Допустимая

толщина

уплотнённого

слоя снега на

проезжей

части, мм

Допустимая

толщина

уплотненного

слоя снега на

обочинах (у

бровки

земляного

полотна), мм

Максимальный

срок

проведения

работ по

снегоочистке и

ликвидации

зимней

скользкости,

час

Федеральные

автомобильные

дороги

Более 3000 На всю

ширину

20 - 50 4

1000-3000 тоже 25 - 60 5

Менее 1000 тоже 30 50* 70 6

Территориальные

дороги с

Более 3000 тоже 30 - 60 4

1000-3000 тоже 40 - 70 5

регулярным

автобусным

движением

Менее 1000 тоже 60 50* 80 6

Дороги местного

значения с

регулярным

автобусным

движением

Менее 1000

тоже

70 50* 120 6

Дороги местного

значения с

допускаемым

перерывом

движения

Движение не

регулярное

- - 50 200 24-48

* - На дорогах с переходными и низшими типами дорожных одежд.

Как правило, расчистку дорог от выпадающего и приносимого к дороге

снега необходимо производить на полную ширину земляного полотна, а

ликвидацию зимней скользкости - на ширину проезжей части и краевых

укрепительных полос. Допускается оставлять слой уплотненного снега

небольшой толщины на покрытиях переходного типа и на грунтовых

дорогах. Оставляемый на проезжей части и обочинах снег необходимо

регулярно профилировать, чтобы предотвратить образование неровностей.

15.2. Снегопринос и снегозаносимость дорог. Районирование территории по

трудности снегоборьбы на автомобильных дорогах

Главным источником снежных отложений на дороге является

снегоперенос, вызванный метелями, теория которых хорошо разработана

трудами проф. А.К. Дюнина, А.А. Комарова, Д.М. Мельника, канд. техн.

наук Г.В. Бялобжеского и др. Под действием ветра снежные частицы

поднимаются над поверхностью снежного покрова и снова откладываются

там, где скорость ветра снижается. Переносимые метелью частицы снега

имеют различную форму и размеры: от 0,01 мм до 2 мм, но 90 % частиц

имеют размеры 0,1-0,25 мм. Масса переносимых частиц колеблется от 0,0001

до 0,005 г. Частицы снега могут подниматься только до определенной

высоты - потолка взвешивания. Крупные, тяжёлые частицы перемещаются

скачкообразно по поверхности снежного покрова. Такое движение называют

сальтацией.

Снегоперенос рыхлого снега начинается при скорости ветра более 3-5 м/с,

когда мелкие частицы снега размером 0,02-0,5 мм смешиваются с приземным

воздухом и образуют турбулентный снеговетровой поток. Выпадающие из

этого потока частицы разрушают снежную поверхность, что способствует

дополнительному питанию снеговетрового потока снежинками.

При низовой метели основная масса снега переносится в приземном слое

высотой 1,5-2,0 м, причем около 90 % снега переносится на высоте 10-20 см.

Количество снега, переносимого низовой метелью, определяется

транспортирующей способностью. Эта способность оценивается удельным

твёрдым расходом метели. Удельный твёрдый расход или интенсивность

переноса метели - это масса снега, переносимого в единицу времени через

единицу площади вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению

снеговетрового потока. Интенсивность переноса снега измеряют в г/м

с или

/пог. м

(т.е. на 1 пог. м фронта метели).

В общем виде эта зависимость описывается формулой Д.М. Мельника:

max

= СV

, м

/пог. м-ч; где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.3)

С - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от

плотности снега в метелевых сугробах;

- скорость ветра на высоте флюгера (т.е. на высоте 10 м), м/с.

Для большей части Европейской территории России, где плотность снега

равна 0,25 т/м

, коэффициент пропорциональности С = 0,00031; для районов

Сибири, Казахстана, востока и юго-востока Европейской части России С =

0,00026.

Метелевый поток может быть насыщенным и ненасыщенным.

Насыщенный - когда ветровой поток переносит количество снега,

соответствующего его максимальной транспортирующей способности.

Ненасыщенный - когда масса переносимого снега меньше предела

насыщения.

Для того чтобы поток стал насыщенным, необходим определенный путь

разгона метели, который обычно называют длиной разгона метели.

Длина разгона метели составляет 100-400 м. Вся масса снега, проносящегося

в единицу времени через 1 м фронта метелевого потока (на всю его высоту),

называется полным общим расходом, определяемым по формуле:

= 0,08(V

- 5)

, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.4)

- полный расход, г/м

с.

Переносом снега (снегопереносом) называют массу или объём снега,

перенесённого за время t:

= It = СV

t. [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.5)

Масса снегопереноса имеет размерность г/м

, а объём снегопереноса -

/пог. м. Наибольшее количество снега (около 90 %) переносится в нижнем

слое потока в пределах 0,2 м над уровнем снежного покрова.

В отличие от величины снегопереноса в теории зимнего содержания дорог

используют величину снегоприноса.

Снегопринос - это количество снега, приносимого метелями к дороге в

течение зимы. Объем снегоприноса обычно составляет только часть общего

объёма снегоприноса. Между снегопереносом и снегоприносом существует

зависимость

cд

= W

 sin, м

/м, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.6)

cд

- снегопринос к дороге, м

/м;

 - угол между направлением метелевого ветра и дорогой.

Имеется два основных способа определения объёма снегоприноса: способ

расходов и способ балансов. Способ расходов, или суммарных приносов,

разработанный Д.М. Мельниковым, заключается в следующем. Суммарное

количество снега, принесённое к дороге с каждой её стороны в течение зимы

- W

cд

, равно сумме количеств снега, принесённых в течение всех метелей,

дувших с данной стороны дороги. Количество снега, принесённое к дороге в

течение одной метели, равно сумме количеств снега, который был принесен

ветрами различных направлений в течение времени действия метели в

данных направлениях. С учётом сказанного снегопринос к одной стороне

дороги за год составляет (с использованием формулы 15.3 для определения

полного твёрдого расхода метелевого потока):

, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.7)



- плотность снега в снежных отложениях у дороги, т/м

;

N - число случаев метелей в течение зимы;

m - число случаев изменения направлений, с которых дули ветры в каждую

метель;

фi

- скорость ветра по флюгеру во время метели, м/с;



- углы между направлением ветра и дорогой во время метелей;

- продолжительность действия метелей в часах.

Для всех ветров определённого румба принимается один угол, средний для

данного румба. Ветры со скоростью менее 6 м/с и дующие под углом менее

10° и ветры при положительных температурах не учитываются. Данные по

ветровому режиму берут на ближайшей метеостанции за последние 10 лет и