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

Подождите немного. Документ загружается.

затем, пользуясь формулой (15.6), определяют W

cд

за каждый год. Из

полученных значений составляют статистический ряд и находят расчётную

величину снегоприноса с заданной обеспеченностью:

где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.8)

[- среднеарифметическое значение снегоприноса к данной стороне

дороги за период 9- 15 лет, м

/м;



- среднеквадратичное отклонение W

cд

за N лет, равное

t - коэффициент, принимаемый равным 1,5 для дорог II-IV категории и 2,0

- первой, т.е. соответственно учитывается 90 и 95-процентная

обеспеченность.

Метод балансов основан на следующих исходных положениях. Для любой

примыкающей к дороге ограниченной территории, называемой

снегосборным бассейном, справедлив следующий баланс снежных масс:

= W

+ W

– W

, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.9)

- остаток снега в бассейне в конце зимы, сохранившийся в виде

снежного покрова;

- снег, выпавший из облаков (твердые осадки);

- принос снега извне ветром;

- испарение и таяние;

- вынос снега ветром за пределы бассейна.

Снегопринос к дороге W

cд

равен выносу снега ветром за пределы бассейна,

помноженному на синус угла между направлением ветра, несущего снег, и

дорогой. Следовательно:

cд

= W

sin = (W

+ W

– W

- W

)sin, м

/м, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

(15.10)

 - угол между ветром и дорогой.

Ввиду большей сложности пользования методом балансов почти во всех

случаях при практических расчётах пользуются методом расходов.

Значительное влияние на объём приносимого к дорогам снега оказывает

ширина примыкающего снегосборного бассейна, которая не учитывается в

формулах (15.4, 15.5, 15.7). Расчётные коэффициенты, позволяющие

определить объём снегоприноса к участкам дорог с различной шириной

примыкающего снегосборного бассейна, приведены в табл. 15.3.

Таблица 15.3

(Данные В.А. Пастернацкого)

Ширина снегосборного

бассейна, м

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Коэффициент К,„ 0,22 0,40 0,60 0,73 0,78 0,82 0,84 0,86 0,88 0,90 0,92 0,94 0,95 0,97 1,0

Используя значения коэффициента ширины снегосборного бассейна, можно

существенно уточнить объёмы снегоприноса конкретно на каждом участке с

левой и правой стороны дороги в зависимости от фактической ширины

снегосборного бассейна с каждой стороны.

Снегозаносимость дорог. Под снегозаносимостью понимают

подверженность дорог образованию на них снежных заносов.

Количественной характеристикой снегозаносимости является отношение

количества снега, отложившегося на дорожном полотне, к общему

количеству снега, принесённого метелями к дороге.

Снег из снеговетрового потока выпадает там, где по каким-либо причинам

происходит снижение скорости потока и уменьшение транспортирующей

способности в приземном слое. Если скорость потока перед преградой V

, а

за преградой V

, причем V

> V

, то уменьшение транспортирующей

способности насыщенной метели за преградой составит

[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.11)

Эта часть переносимого снега выпадает из снеговетрового потока около

преграды. Чем сильнее тормозится ветер над насыпью, выемкой или у какой-

либо преграды, тем вероятнее снегоотложения. На принципе замедления

скорости и уплотнения транспортирующей способности снеговетрового

потока основана работа снегозадерживающих устройств.

Главнейшим фактором, от которого зависит снегозависимость дороги,

является форма поперечного профиля и высота насыпи или глубина выемки.

Чтобы обеспечить снегонезаносимость дороги, необходимо выполнить два

основных требования к поперечному профилю: земляное полотно должно

быть аэродинамически обтекаемым для ветра без образования вихревых зон;

скорость ветра над всей поверхностью дороги должна быть достаточна для

сдувания попадающего на неё снега. Возникающие около земляного полотна

или преград зоны завихрения ветра оказывают тормозящее действие на

движение приземного слоя снеговетрового потока и способствуют

увеличению снежных отложений.

Дорога представляет собой препятствие, у которого возникает зона

затишья, называемая ветровой и аэродинамической тенью.

Любые препятствия и неровности на поверхности земляного полотна и

проезжей части могут вызвать снежные отложения. Поэтому нельзя

допускать неправильной снегоочистки. Наличие снежных валов, колей,

несвоевременное удаление снегопадных отложений, применение

снегоочистителей с малой дальностью отбрасывания ухудшают обтекаемость

дороги и усиливают её снегозаносимость. Снежным заносам способствуют

бордюры, возвышающиеся над покрытием. Учитывая это, укрепленные

полосы, устраиваемые для сопряжения разделительной полосы с проезжей

частью, следует выполнять с поперечным уклоном, равным поперечному

уклону проезжей части. Движущийся поток автомобилей по дороге во время

метели также способствует снегоотложениям, поскольку автомобили

представляют препятствие для снежноветрового потока. Кроме того, колеса

автомобилей уплотняют снег, выдавливают его, образуя колеи и гребни,

которые способствуют задержанию снега.

Классификация дорог (участков) по снегозаносимости. Критерием

классификации участков дорог по снегозаносимости служит отношение

количества снега, отложившегося на дорожном полотне, к общему

количеству снега, принесенного метелями к дороге. Оценивать

снегозаносимость количеством приносимого снега нельзя, так как снежные

заносы - это отложившийся, а не приносимый снег. При одном и том же

количестве приносимого снега на участках дорог с разным поперечным

профилем и характеристикой прилегающей местности откладывается разное

количество снега.

Количество метелевого снега, который может отложиться на дорогу за

зимний период:

[где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.12)

- снегозаносимость участка дороги с правой Q

дп

или левой Q

дл

стороны

за зимний период, тыс. м

/м;

- максимальный Q

cн

или средний из максимальных Q

cр

объёмов

снегоприноса за зимний период, тыс. м

/м;

- снегосборная способность подветренного откоса выемки, м

/м;

- снегосборная способность зарослей кустарников, м

/м.

Снегосборность подветренного откоса выемок Q

в м

/м при заложении

откосов 1:1,5 Q

1,5

рассчитывают по формуле

[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.13)

при заложении откосов 1:3 Q

3,0

по формуле:

[где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.14)

- глубина выемки, м.

Снегосборность зарослей кустарников Q

рассчитывают по формуле:

= 0,5Sh

, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

(15.15)

S - ширина кустарникового массива, м;

- средняя высота кустарника, м.

Снегосборность существующих снегозадерживающих насаждений Q

рассчитывают по формуле (14.11) (см. п. 14.3).

По степени снегозависимости все участки дорог делят на

снегонезаносимые и снегозаносимые.

К снегонезаносимым относят участки дорог, пересекающие лесные

массивы, а также сады и кустарники, если их ширина составляет не менее

100-250 м с каждой стороны дороги; проходящие в выемках глубиной более

8,5 м при годовом снегоприносе до 100 м

на 1 пог. м дороги; пересекающие

крупные населённые пункты с застройкой по обеим сторонам дороги;

участки насыпей высотой не меньше требуемой по снегонезаносимости.

Снегозаносимые участки дорог делят на три категории (табл. 15.4).

Таблица 15.4

Категории

снегозаносимости

Характеристика участка

Вид снежных отложений,

которые необходимо удалять

Слабозаносимые

Насыпи от Н

и Н

. Пересечения в одном уровне.

Насыпи с барьером безопасности

Снегопадные отложения.

Снежные заносы небольшого

объёма. Небольшие снежные

валы

II.

Среднезаносимые

Раскрытые выемки. Полувыемки-полунасыпи.

Нулевые места и невысокие насыпи ниже Н

Пересечения в разных уровнях. Дороги, проходящие

через небольшие населённые пункты, в районах с

интенсивными общими метелями

Снегопадные отложения.

Снежные заносы толщиной до

1 - 1,5 м. Снежные валы

III.

Сильнозаносимые

Нераскрытые выемки, подветренный откос которых

не может вместить снег, приносимый метелями и

выпадающий при снегопадах. Все выемки на кривых

Снегопадные отложения.

Снежные заносы, толщина

которых может достигать

глубины выемки

П р и м е ч а н и я : 1. Данные таблицы относятся к заносимым участкам, проложенным по

безлесной местности. 2. Незаносимые в безлесной местности насыпи высотой Н

и более,

а также нераскрытые выемки, подветренный откос которых может вместить весь снег,

откладывающийся при метелях и снегопадах. 3. Участки, проложенные через сплошные

лесные массивы, не заносятся при любом поперечном профиле.

Канд. техн. наук В.А. Пастернацкий разработал методику оценки

трудности зимнего содержания дороги (участка) в период метелей по

показателю подверженности её снежным заносам К

[где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[ (15.16)

- показатель подверженности дороги (участка) снежным заносам с

правой (К

сп

) или левой К

сл

стороны дороги;

- протяжённость снегозаносимого участка, км;

- протяжённость обслуживаемой дороги (участка) (1 км, мастерский или

дорожный участок, ДРСУ и т.д.), км;

п - количество снегозаносимых участков с правой или левой стороны

дороги на L

С учётом категорий снегозаносимости дорог при определении L

для

сильноснегозаносимых участков вводится коэффициент значимости 2, для

среднезаносимых - 1 и для слабозаносимых - 0,5, на которые необходимо

умножать их фактическую протяжённость при расчёте К

Исходя из значений показателей К

и Q

, определяют степень

подверженности дороги (участка) снежным заносам (табл. 15.5).

Таблица 15.5

Снегозаносимость дороги (участка) Обозначение

Величина показателей

дср

, тыс.м/км Q

дсн

, тыс.м/км

Очень сильная I

> 0,80

> 35 > 100

Сильная II 0,51-0,80 21-35 61-100

Средняя III 0,26-0,50 11-20 36-60

Слабая IV 0,11-0,25 6-10 16-35

Незначительная V < 0,10 < 5 < 15

В первую очередь мероприятия по защите дорог от снежных заносов

проводят, если снегозаносимость дороги (участка) очень сильная по трём

показателям - К

, Q

дср

, Q

дсн

, во вторую очередь - по двум и т.д.

Районирование территории по условиям зимнего содержания дорог.

Широкий размах природно-климатических условий на территории России,

от которых зависят характеристики (состояния дорог в зимний период и

затраты дорожных организаций на их содержание, вызвали необходимость

районирования территории страны по условиям зимнего содержания дорог.

Цель районирования состоит в обосновании планирования финансовых и

материально-технических ресурсов для зимнего содержания дорог,

разработке технических и организационных решений по защите дорог от

снежных заносов и борьбе с зимней скользкостью, на дорогах,

соответствующих природно-климатическим условиям разных районов. В

результате исследований канд. техн. наук Г.В. Бялобжеского и А.А.

Кунгурцева было разработано районирование территории по трудности

снегоборьбы на автомобильных дорогах с разделением территории бывшего

СССР на семь характерных зон [33].

В качестве основного признака районирования был принят объем снега,

приносимого к дороге в зимний период. Дополнительно учитывалось

влияние рельефа местности, продолжительность зимнего периода,

количество снежных осадков за зиму, высота снежного покрова и другие

климатические факторы.

После внесения некоторых коррективов это районирование было

использовано при разработке районирования территории России по

трудности снегоборьбы на автомобильных дорогах, в котором выделено пять

характерных районов:

I - районы легкой снегоборьбы. Продолжительность снежного периода 60-

100 суток, в отдельных местах до 160 суток в году. Скорость ветра при

метелях, как правило, не превосходит 15 м/с, средняя многолетняя высота

снежного покрова 15-20 см. Объёмы снегоприноса в большинстве случаев не

превышают 25-50 м

/м, только в отдельных случаях доходят до 100 м

/м.

К районам легкой снегоборьбы относятся: Калининградская область, южная

часть Республики Калмыкия, Краснодарский и Ставропольский края,

республики Дагестан, Кабардино-Балкария, Чечня, Ингушетия, Северная

Осетия, южные части Астраханской и Ростовской областей, Читинская и

Амурская области, юго-западная часть Хабаровского края.

II - районы средней трудности снегоборьбы. Продолжительность снежного

периода 100-160 суток, а в отдельных местах до 200 суток в году. Объём

снегоприноса, как правило, не превышает 100-150 м

/м.

К районам средней трудности снегоборьбы относятся: Республика

Карелия, Ленинградская, Псковская, Новгородская, Костромская,

Вологодская, Смоленская, Брянская, Тверская, Ярославская, Владимирская,

Московская, Ивановская области, южные части Республики Коми и

Архангельской области, Кировская, Пермская, Волгоградская, Томская,

Свердловская, Иркутская, Челябинская, Курганская области. Республика

Удмуртия, Тюменская область (кроме Ямало-Ненецкого автономного

округа), северные части Омской, Ростовской, Астраханской, Нижегородской

и Калужской областей, северная часть Республики Калмыкия, Хабаровский

край (кроме юго-западной части), республика Тува, Бурятия, Саха (Якутия)

южнее Северного полярного круга, Приморский и Красноярский края (кроме

юго-западной части и Таймырского автономного округа).

III - районы трудной снегоборьбы. Зимой преобладают сильные ветры и

интенсивные метели. Снежные заносы образуются систематически часто

большой толщины и плотности. Объемы снегоприноса достигают 250 м

/м, а

в отдельных местах - 400 м

/м.

К районам трудной снегоборьбы относятся: центральная часть

Архангельской области, Тульская, Орловская, Курская, Воронежская,

Белгородская, Липецкая, Рязанская, Тамбовская, Пензенская области,

республики Мордовия, Татарстан, Марий Эл, Чувашия, Башкортостан,

Саратовская и Ульяновская области, южная часть Нижегородской, Омской и

Калужской областей, южная часть Мурманской области, Новосибирская и

Кемеровская области, юго-западная часть Красноярского края, Республика

Алтай, центральная часть Республики Коми, юго-западная часть

Магаданской области, южная часть заполярной территории Республики Саха

(Якутия).

IV - районы очень трудной снегоборьбы. Ветры переносят зимой

значительное количество снега, объёмы снегоприноса достигают 400-600 м

м, в отдельных местах - 1000 м

/м. Отложения от интенсивных снегопадов

или снежные заносы большой толщины систематически образуются на

участках большого протяжения.

К районам очень трудной снегоборьбы относятся: Самарская и

Оренбургская области, Алтайский край (кроме Республики Алтай),

Сахалинская область, центральная часть Магаданской области, северные

части Мурманской и Архангельской областей, северная часть Республики

Коми, Камчатская область (кроме Корякского автономного округа,

побережье Камчатского автономного округа и побережье Камчатского

полуострова), центральная часть заполярной территории Республики Саха

(Якутия), южная часть Ямало-Ненецкого автономного округа.

V - районы особенно трудной снегоборьбы. Продолжительность снежного

периода составляет 220-240 суток, а в отдельных местах доходит до 300

суток в году. Скорость ветра при метелях нередко достигает 40-45 м/с, а

число суток с метелями доходит до 120-130 за зиму при продолжительности

отдельных метелей до 10 суток и более. Объём снегоприноса составляет до

1000 м

/м и более.

К районам особенно трудной снегоборьбы относятся: северная часть

Ямало-Ненецкого автономного округа, Ненецкий автономный округ,

Таймырский автономный округ, северная часть заполярной территории

Республики Саха (Якутия), побережье Чукотского автономного округа в

пределах Восточно-Сибирского, Чукотского и Берингова морей (включая

Корякский автономный округ).

15.3. Защита дорог от снежных заносов

Общие положения. Заносимые участки дорог можно защитить от

снежных заносов тремя путями: задержать переносимый метелью снег на

подступах к дороге и вызвать образование снежных отложений на

безопасном для дороги расстоянии или заранее подготовленном месте;

увеличить скорость снеговетрового потока над дорогой и предотвратить

снежные отложения на дороге; полностью укрыть дорогу от снега с помощью

специальных сооружений.

Практическое использование получили два первых способа зашиты.

Строительство сооружений, полностью защищающих дорогу от попадания

снега, кроме противолавинных галерей, еще только начинает находить

применение в мировой практике.

Мероприятия по защите дорог от снежных заносов или уменьшению

заносимости разрабатывают после выявления причин образования снежных

заносов и осуществляют в первую очередь на сильнозаносимых, а затем на

других участках (табл. 15.6).

Таблица 15.6

Очерёдность проведения

мероприятий

Категория

снегозаносимости

Краткая характеристика параметров

Участки дорог, на которых

мероприятия по снегозащите

проводятся в первую очередь

Сильнозаносимые

участки

Нераскрытые выемки, снегоёмкость

подветренного откоса которых меньше суммарного

объема снега, приносимого метелями и

выпадающего при снегопадах

Участки дорог, на которых

мероприятия по снегозащите

проводятся во вторую очередь

Среднезаносимые

участки

Полувыемки-полунасыпи. Раскрытые выемки.

Нулевые места и насыпи, имеющие высоту менее

высоты снежного покрова

Участки дорог, на которых

мероприятия по снегозащите

проводятся в третью очередь

Слабозаносимые

участки

Насыпи с ограждениями безопасности.

Пересечения в одном уровне. Насыпи с высотой,

меньше незаносимой (определяются в соответствии

с п. 6.33 СНиП 2.05.02-85)

Классификация снегозащитных сооружений и устройств и принципы

их работы.

По продолжительности службы все снегозащитные сооружения и

устройства делят на постоянные и временные. К постоянным относят

средства защиты дорог от снежных заносов и сооружения, которые

устраивают при строительстве, реконструкции или ремонте дороги на весь

срок её службы. Это совершенствование формы и параметров земляного

полотна, аккумуляционные полки в выемках; железобетонные или

деревянные снегозадерживающие и снегопередувающие заборы; навесы,

галереи; снегоизолирующие сооружения и др.

К временным относят средства защиты, которые ежегодно устраивают

или устанавливают осенью или в начале зимы. Это снежные валы и снежные

траншеи; деревянные переносные щиты; сетки, полотна и ленты из

полимерных или бумажных материалов и др.

По принципу работы снегозадерживающие устройства могут быть

разделены на две группы: работающие как сплошные (глухие) преграды и

преграды с просветами (решёточные).

Снегогасящие свойства преград характеризуются проницаемостью и

просветностью. Проницаемость преграды оценивают коэффициентом ,

где V

- средняя скорость ветра за преградой; V

- средняя скорость ветра на

подходах к преграде. Просветность оценивают коэффициентом , где S

- площадь просветов; S

- общая площадь преграды. Для сплошных преград р

= 0 и r = 0.

Проницаемость и просветность снегозащитных преград оказывает большое

влияние на возникновение вихревых зон около препятствий при

прохождении ветрового потока, которые, в свою очередь, существенно

влияют на форму и объём задерживаемых снежных отложений.

Обратные течения воздуха в вихревых зонах сгоняют снег к преграде,

которая заносится с образованием обтекаемой поверхности отложившегося

снега. За сплошной преградой формируется мощная вихревая зона (рис.

15.11). При просветности 0,4-0,5 вихревая зона практически отсутствует, а

снежный вал за преградой растянут значительно больше, чем за сплошным

забором.

Рис. 15.11. Работа снегозадерживающих заборов:

а - сплошной; б - решётчатый;

1 - направление ветровых струй; 2 - первые отложения снега; 3 - окончание активного

периода работы заборов; 4 - заборы занесены снегом и больше не работают

У сплошных преград снег сначала откладывается с наветренной стороны.

При достижении высоты вала, равной 2/3 высоты преграды, снег начинает

откладываться с подветренной стороны. Когда высота отложений достигнет

высоты преграды (преграда зарабатывается), поток свободно обтекает

препятствие. Откосы с наветренной стороны имеют крутизну 1:5-1:8, с

подветренной стороны - 1:8-1:10.

У преграды с просветностью снег вначале задерживается в виде слоя

высотой до 15 см с наветренной стороны. Далее снеговетровой поток,

проходя с повышенной скоростью через просветы, проносит снег за

преграду, где скорость ветра внезапно снижается, и возникают

снегоотложения. В дальнейшем происходит одновременное образование

снежного вала с обеих сторон до полной заработки преграды, при которой

крутизна с внутренней стороны составляет 1:8-1:10, а с подветренной 1:9-

1:12. Поскольку длина снегоотложений у преград с просветами больше, чем у

сплошных преград, они задерживают большее количество снега. Объём

снегоотложений при полной заработке преграды называется снегоёмкостью

защиты. Её можно определить по приближённой формуле,

W = (1 + п)Н

; м

/пог. м, где [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[

(15.17)

п - коэффициент, для сплошных преград 7-9;

для преград с просветностью 8-12.

Исследования проф. А.К. Дюнина и канд. техн. наук Г.В. Бялобжеского

показали, что оптимальные снегозадерживающие устройства должны быть

проницаемыми без завихренных зон с просветностью 0,4-0,5. Расстояние от

снегозащитных преград до дороги не должно быть меньше 15Н, иначе

шлейфы отложений достигнут дороги.