Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания

СГУПС

Реферат

натему:

"Способызащиты земляногополотна отобледененияи промерзания"

Выполнил:

студентгруппы МТ-111

ДаубертА.А.

Проверил:Бахтин С.А.

Новосибирск2002 г.

Введение.

Наледи– сложное природноеявление, довольношироко распространенноев Восточнойчасти России.

Зимойпочти сразупосле первыхморозов многочисленныеручьи и ключи,текущие посклонам долини распадкови имеющие, какправило, севернуюэкспозицию,начинают замерзатьи образовыватьналеди – сначаламалозаметныеи почти небеспокоящиестроителей,но постепеннорастущие,приобретающиевнушительныеразмеры и имеющиезначительныеобъемы откладываемогольда.

Наледисерьезно затрудняютработы, оказываяразличныевоздействияна строящиесяили эксплуатируемыеобъекты, особенножелезнодорожныепути, притрассовыеавтомобильныедороги, водопропускныетрубы и малыемосты.

Факторыналедеобразования,независимоот степени ихпроявленияи характераих воздействия,можно разделитьна природные(естественные)и искусственные(сопутствующие),вызываемыеполезнойдеятельностьючеловека.

В настоящеевремя существуетогромное количестворазличныхсредств противоналеднойборьбы. По характерувсе ее средстваделятся напассивные,ослабляющиеналедное воздействие,но не оказывающиевлияния нафакторы наледеобразования,и активные –ликвидирующиеналедеобразовательныепроцессы илиустраняющиевоздействиеналедей насооружения.

К пассивнымпротивоналеднымустройствамотносятсяпостоянныеи временныедощатые и шпальныезаборы, сезонныемерзлотныепояса, снеговыевалы, отеплениепостояннодействующихводотоков,подогрев наледныхвод, механизированноеи ручное рыхлениеи скалываниельда, а такжепропуск наледныхвод черезжелезнодорожныйпуть по освобождаемымот балласташпальным ящикамили по ледовымканавам подпролетнымистроениямимостов и вводопропускныхтрубах. Несмотряна значительныезатраты, пассивныеспособы борьбыс наледямиобычно не даютжелаемогорезультата,не обеспечиваятакже безопасностидвижение пожелезным дорогам.

Защитныепротивоналедные мероприятия

Защитныесредствапротивоналеднойборьбы различаютсяна сезонныеи постоянные.К сезоннымзащитным мероприятиямотносятся:устройствосезонных обходовна притрассовыхавто­дорогахи зимниках;устройствонастилов наналедях, покрываю­щихпроезжую частьпритрассовыхавтомобильныхдорог; засыпканаледных местна временныхавтодорогахщебнем и скальнымгрунтом; отводналедных водно канавам вольду и пропуских через шпальныеящики железнодорожногопути и проезжуючасть притрассовыхавтодорог;выколка и удалениеналедного льдаиз отверстийводопропускныхсооруженийи кюветов вруч­нуюи механизированнымспособом сиспользованиембульдозерови рыхлителей;резка наледногольда механическимипилами и баровымимеханизмами;взрываниеналедного льда,а также еготаяние.

К постояннымзащитным мероприятиям относятся:

• п

  Рис.1. Поднятие насыпейземляногополотна навысоту а1,5м для защитыот наледного подтопления:

  1 —очертаниенасыпи послереконструкции;2— верхналеди дореконструкции;3— очер­таниенасыпи дореконструкции

  
  однятиеотметки бровкиземляногополотна навысоту, иск­лючающуюналедное воздействиедаже в самыесуровые зимы(рис.1);

• у
  

  Рис.2. Уширение выемкидля размещения в ней средств противоналедной

  борьбы:

  1 --очертание выемки до реконструкции; 2—очертание выемки после реконструкции;3—верх наледи после уширениявыемки и строительства противоналедного забора; 4— верх наледи до реконструкции дороги; 5— забор; б—выходы наледных вод

  
  ширениевыемок на наледныхучастках сцелью размещенияв нихзаграждающихпротнвоналедныхустройстввременногои постоянноготипа (рис. 2);

• переносотдельныхучастков дорогс устройствомпостоянныхобходов;

• строительстводополнительныхводопропускныхтруб;

• заменаводопропускныхтруб и малыхмостов насвайно-эстакадныемосты;

• заменаотдельныхводопропускныхтруб па фильтрующиепрорези;

• заменаводопропускныхтруб и малыхмостов наспециальныепротивоналедныеводопропускныесооруженияс необходимымиотверстиямидля свободногопропуска наледей;

• установкана проезжейчасти дорогводоотводящихбордюр­ныхкамней и водопоглощающихустройств.

Постоянныезащитные мероприятия,несмотря надовольно значительныекапитальныезатраты, могутполностьюликвиди­роватьналедное воздействиена дорожныесооруженияили свестиего к допустимомуминимуму,проявляющемусятолько вотдельные,наиболее суровыезимы. Иногдаподобный эф­фектможет бытьобеспеченпревращениемвыемки в насыпь(рис.3).

В

Рис.3. Превращение выемки в на­сыпь(с уширениемвыемки дляраз­мещения средств противоналеднойборьбы):

1 —уровень верханаледи дореконструк­ции;2— очертаниевыемки послерекон­струкции;3—уровень яерханаледи пос­леуширения выемки;4—очертаниевы­емкипосле постройкидороги; 5— выхо­дыналедных вод

одоотводящиебордюрные камнии водопоглощающиеустрой­ствапозволяют внекоторыхслучаях успешноосуществлятьпротивоналеднуюборьбу.

Водоотводящиебордюрные камнипредставляютсобой своеоб­разныесборные лоткииз железобетона,имеющие водоприемныеотверстия,которые могутне только поглощать,но и отводитьналеднуюводу.

Некоторыемодификациитаких устройствимеют откидныекрышкии нагревательныеэлементы, являясьодновременносредствамиснегоборьбы.Наиболеецелесообразноприменять этиустройствав населенныхпунктах илина горных дорогах,имеющихтребуемыеуклоны.

Водопоглощающиеустройствапредназначеныв основном длязащитыот наледей,возникающихпри таянииснега (стоковых),набольших площадях,имеющих асфальтобетонноеили бетон­ноепокрытие. Ихвыполняют ввиде блоковиз фильтрующегоМорозостойкогобетона либопластбетона(рис. 4). При необхо­димостиони могут иметьвверху сменныйблок-фильтр,под ко­торымпомещаетсянагревательныйэлемент, обеспечивающийуспешноефункционированиеэтого устройствав самых суровыхклиматическихусловиях.

С

Рнс.4. Водопоглощающееустройство

пециальныепротивоналедно-водопропускные сооружения

Кспециальнымводопропускнымсооружениям,предназначен­нымодновременнодля безналедногопропуска постояннои пери­одическидействующихводотоков,относятсяспециальныесвайно-тоннельныеводопропускныесооружения,противоналедныемосты-трубы,эстакадныезасыпные мостыс лотковымипролет­нымистроениями,эстакадныемосты с подземнымиводовмещающимии водопропускнымиканалами.

Свайно-тоннельныеводопропускныесооруженияпредставля­ютсобой конструкцию,расположеннуюв нижней частинасыпи земляногополотна в видетоннельнойполости илищели необхо­димойтолщины, образованнойрядами свайс плитами-насадка­мии заборнымистенками-плитами,служащей длябеспрепятст­венногопропуска водотокас постояннодействующейналедью.

Применениеэтих сооруженийв качествепротивоналедногосредстваосновано наминимальномнарушенииместныхинже­нерно-геологических,гидрологическихи гидрогеологическихус­ловий,являющихсяобычно мощнымифактораминаледеобразования.

П

Рис.5. Протнвоналедныймост-труба:

1— уровеньподрусловогопотока; 2—гра­ница аллювия

ротивоналедныемосты-трубы(рис. 5),как предыдущиеконструкции,минимальнонарушают природныеусловия и явля­ютсяих аналогами.Они состоятиз свай, насадок,плит перекры­тия,стеновых плити лотковогоэлемента сутеплителем.

Эстакадныезасыпные мостыслотковым пролетнымстроени­ем,рекомендуемыев качествеэффективныхпротивоналедно-водопропускныхсооружений,сохраняютвсе преимуществалегкихсвайно-эстакадныхмостов и устраняютих значительныйнедостаток— легкую выпучиваемостьопор. Конструкциятаких засыпныхмостов представляетсобой лотковоепролетноестрое­ниеиз сборныхэлементов,установленноечерез насадкина опоры изсвай-оболочек.

Лотковоепролетноестроение состоитиз плит перекрытия,имеющихпо краям вертикальныестенки, образующиелоток, за­сыпаемыйскальным илидренирующимгрунтом, поверху кото­рогоукладываютверхнее строениежелезнодорожногопути или устраиваютпроезжую частьавтомобильнойдороги. Во избежа­ниевысыпаниягрунтов насыпив русло водотокас наружнойсторонысвайных опорустанавливаютплитное ограждение,кото­роеу входной ивыходной частирусла разводитсяв стороны, ликвидируяконусы насыпи.

Вслучае необходимостиконструкциятаких сооружениймо­жетбыть и многопролетной.Эстакадныемосты с лотковымипролетнымистроениямиявляются эффективнымизащитнымипротивоналеднымисредствами,позволяющимирусловым нале­дямбеспрепятственнопроходить черезних.

Эстакадныемостыс подземнымиводовмещающимиканалами

п

Рис. 6. Эстакадныймост с подземным водовмещающимканалом:

1 — поверхность наледи до постройки водовмещающего канала; 2 — подземный водовмещающий канал

редставляютсобой почтиобычную конструкциюмостов, главнойособенностьюкоторой являетсяналичие подмощением рус­ласпециальноговодовмещающегоканала, служащегодля про­пускакак подрусловых,так и русловыхпотоков безих промер­зания,и, следовательно,образованияналедей (рис.6).

Вкачестве каналовмогут бытьиспользованыпродольныетраншеи,засыпанныекрупноглыбовымскальным грунтом,а так­жежелезобетонныетрубы большихдиаметров.Кроме того,можно применятьостатки срубленныхпризматическихсвай, остающиесяпосле постройкиэстакадныхмостов, дляустройстваподземныхпроходныхлотков с теплоизоляцией,которые должныначинать­сяи заканчиватьсякаменной фильтрующейкладкой илиотеп­леннойзасыпкой изскальногогрунта в видесвоеобразныхвход­ныхи выпускныхоголовков вышеи ниже мостовогоперехода.

Осушительныеустройстваисооружения

Всоответствийс применяемойтерминологиейвсе осушитель­ныеустройстваи сооружения,используемыев качествесредств противоналеднойборьбы, разделяютна дренажныеи каптажные.

Кдренажнымпротивоналеднымустройствамотноситсяот­крытый дренажв виде осушительныхканав и лотков,а также закрытыедренажи-преградителис водонепроницаемымиэкра­намии перфорированнымитрубами с засыпнымфильтром, струбофильтрамииз фильтрационногобетона, из дренажныхэкран­ныхплит из фильтрационногобетона, из сборныхшпунтовыхдренажныхэлементов изфильтрационногобетона, из сборныхэкранныхэлектроосмотическихэлементовкриогеннойконструк­ции.

Открытыйдренаж в видеосушительныхканав и лотков(рис.7) рекомендуетсяприменять насильно заросшихтаежной растительностьюбортах речныхдолин и горныхсклонов с нали­чиемзаболоченныхтеррас, подстилаемыхэлювиально-делюви­альнымиотложениями.

Какправило, борьбас такими наледямиочень затруднена,таккак даже хорошовыполненныепротивоналедныедренажи закрытоготипа не всегдамогут поглотитьвсе горизонтыподзем­ныхвод или необходимоустраиватьнесколькоярусов, в товре­мякак открытыеканавы и лоткилегко справляютсяс этой за­дачей.

Крометого, открытыедренажи являютсяособенноэффектив­нымив условияхсмешанногопитания наледейповерхностнымииподземнымиводами, то выходящимина поверхностьиз глыбово-россыпныхотложенийсклонов, товновь поглощаемымиими.

Дляуспешногоприменениятаких средствпротивоналеднойборьбыможно такжерекомендоватьиспользоватьна водоот­водныхучастках сборныежелезобетонныелотковые элементыв видеполуколец соткиднымикрышками сослоями эффективно­гоутеплителя,напримерпенопластового (рис. 8).

З

Рис. 8. Конструкцияводоотводнойканавы и лоткаиз железобетонныхполу­колец с утеплителем:

1 —откидывающаясякрышка с теплоизоляцией;2—снег; 3—железобетонноеполукольцо;

4 —слойпенопласта;5 — шарнир

Рис. 7. Открытый дренажв виде осушительныхканав и лотков:1—поверхность наледи до устройства открытых дренажных канав; 2— осушительныеканавы

акрытые дренажис водонепроницаемымиэкранами(рис. 9) традиционноприменяют дляборьбы с наледямигрунтовых вод.Онипредставляютсобой перфорированныекерамические,асбо­цементныеили фанерныетрубы со слоемфильтра и дренирующейзасыпки, укладываемыев траншеи глубиной2— 4 м. Основнойособенностьюэтих дренажейявляется наличиесо сторонызащи­щаемогосооруженияводонепроницаемогоэкрана из' мятойгли­ныили дощатыхшпунтовых щитовс наклееннымина них слоямигидроизоляциииз рубероидаили мешковинына битумноймасти­ке.

Качественноеустройствоправильнозапроектированныхпротивоналедныхдренажныхсооруженийтакой конструкциипочти полностьюгарантируетликвидациюналедногообразования,од­накотребует примененияручного труда.Кроме того, всложных грунтовыхусловиях, когданеобходимоусиленноекреплениестеноктраншей, обеспечитькачественноевыполнениеработ затруд­нительно,а доставкадренирующегогрунта, перфорированныхтруби других материаловна косогорныеучастки требуетпред­варительногоустройствавременныхподъездов,осуществлениекоторыхуже само посебе можетвызвать появлениеновых нале­дей.

Несмотряна большуютру­доемкостьустройстватаких дренажныхсооруженийи высо­куюстоимость, ихдолговечностьнаучастках вечноймерзлоты бываетневелика.

З

Рис.9. Закрытый дренажс водонепроницаемымиэкраном, перфорированными

трубами с засыпным фильтром:

1 — поверхность наледи доустройствадренажа; 2 —перфорированныетрубы

Рис.10. Длинномерныедренажныеблоки длинойв 6 м для устройствадренажа

акрытые дренажис труба­мииз фильтрационногобетона (трубофильтрами)(рис.10) представляютсобой долговеч­нуюи надежнуюконструкцию,нетребующуюустройствакреп­лениястенок траншейи позво­ляющуюполностьюмеханизиро­ватьработы благодаряприме­нениюспециальныхдренажеров-укладчиков.

Закрытыедренажи изэкранных плитфильтрационногобето­на(рис.11) позволяютполностьюмеханизироватьработы по устройствудренажей, в томчисле дренажей-преградителей,глав­нойособенностьюкоторых являетсяналичие насборных секцияхводонепроницаемогоэкрана со стороныограждаемогосоору­жения.

Приустройстветаких противоналедныхсооруженийможно суспехом применятьлегкие баровыедренажныемашины конст­рукцииЕ. В. Шушакова(рис. 12), с помощьюкоторых нетолько отрываюттраншеи глубинойдо 5 м и ширинойдо 0,5 м в мерз­ломгрунте на косогорныхучастках, нои устанавливаютв них дренажныесекции.

З

Рис. 12. Дренажнаябаровая машинадля устройствадренажныхсооруженийв обычных, мерзлых и скальных грунтах

Рис. 11. Конструкцияпротивоналедногодренажа, выполненногоиз плит филь­трационного бетона:

1 —экран из плотного бетона с оклеенной гидроизоляцией со стороны ограждаемогообъекта;2 — уровень наледидо устройствадренажа

акрытые дренажииз сборныхшпунтовыхэлементов(рис. 13) разработанынедавно и ещене нашли широкогоприменения,од­наков определенныхгрунтовыхусловиях онимогут датьболь­шойэкономическийэффект за счетисключенияземляных ипол­ноймеханизациидругих работно их устройству.

Учитывая,что устройствопротивоналедныхдренажно-шпунтовыхсооруженийсвязано снеобходимостьюиспользованияспе­циальныхмеханизмов— вибропогружателей,электростанцийи кранов— рекомендуетсяприменятьсборные шпунтовыедрена­жив основном приновом строительстве.

Закрытыедренажи, основан­ныена новых принципахтехни­ческоймелиорациигрунтов, пред­ставляютсобой индустриальныеконструкциисборных дренажей,использующие,кроме гравита­ционногоперемещенияводы в грунтах,и другие способыих осушения:вакуумный,капилляр­ный,электроосмотический,крио­генныйи др.

Закрытыйдренаж электроосмотическойконструкции(рис. 14) основанна принципеперемещенияводы от положительногоэлек­тродак отрицательномуи рекомендуетсядля т

Рис. 13. Закрытый дренажизсбор­ных (шпунтовых) элементов:

1 —острие дренажногоэлемента изЖе­лезобетона;2—овоидальиыйводоотводныйканал; 3— стенкаиз железобетона;4— шпунт н гребеньна торцовыхстен­ках,служащие длясоединенияотдельныхсекций;5 — стержни дликреплениявиб­ропогружателей;6— рамафильтрующейчасти;7 — фильтру кипл я (многослойная)часть,заменяемаяпосле заиливанияиз крупнопористогобетой я и песчаногопластбетонногофильтра

онкодисперсныхгрунтов,в которых почтився вода находитсяв физическисвязаннойформе, не подчиняетсягравитационнымсилам и не отте­каетв дренажи, чемв основном иобъясняетсянаблюдаемаяма­лаяэффективностьобычных дренажныхустройств.

Вслучае примененияэлектроосмотическогодренажа положе­ниерезко меняется— особый импульсныйэлектрическийток напряжениемвсего в нескольковольт, получаемыйот аккуму­ляторнойбатареи иличерез понижающийтрансформатори пре­образовательот осветительнойили силовойсети, превращаетфизическисвязанную водув гравитационную,которая начинаетпоступатьв дренажныеэлементы иотводитьсяза пределыограж­даемогоучастка. Положительнымэлектродомслужит голыйстальнойпровод, во избежаниекоррозии покрываемыйграфитовойсмазкой, которыйукладыва­юти л глубине0,5—0,8 м над осушаемымучастком, аотрица­тельным— арматурасборных дренажныхэлементов,выполняе­мыхв виде блоков,плит или длинномерныхэлементов.

Закрытыйдренаж криогеннойконструкции(рис. 15) основанпапринципе перемещенияпод­земныхвод к фронтупромерза­нияи рекомендуетсядля участ­ковс распространениемтонко-дисперсныхгрунтов. Онсостоит изблоков, выполненныхиз плот­ногоморозостойкогобетона с фильтрующимивставками (изморозостойкогобетона илипла­стобетона),в нижней частико­торыхимеется водоотводныйканалв виде железобетонноголоткасо щелями встенках.

К

Рис. 14. Закрытый противоналедныйдренаж электроосмотической кон­струкции:

1 —положительныйэлектрод (провод);2— поверхностьоткоса; 3— засыпнойфильтриз песка; 4—монтажныепетли, служащиедля прикреплениясоедините­лей;5 — водоотводнойканал; б— сбор­ныедренажныеэлементы сотрицатель­нымэлектродом;7 — арматурадренаж­ныхэлементов,служащаяотрицатель­нымэлектродом

роме того,разработанакон­струкциядвухъярусногокриоген­ногодренажа, верхняячасть ко­торогоработает каккриогенная(в зимнее время),а нижняя часть— попеременно(как криогенная— зимой и какобычная гравитационная— летом).

О

Рис.15. Закрытый дренажкриоген­нойконструкции:

1 —выходы ключей;2— криогенныйдвухъярусныйдренаж: 3—линзы льда подосновной площадкойземляногопо­лотна,приводящиек образованиюбуг­ровпучения доустройствадренажа

сновной принципработы такихдренажей заключаетсяв том,что с наступлениемустойчивогопонижениятемпературывоздухав зимнее времяначинаетсяускоренноепромерзаниегрун­та,сопровождаемоеявлением миграцииводы, содержащейсяв нем,к фронту промерзания.

Ккаптажно-осушительнымпротивоналеднымустройствамотносятсякаптажныепротивоналедныеустройства,пластово-откосныекаптажныеустройствазасыпного типаили сборноготипа изплит фильтрационногобетона.

К

Рис.16. Каптажноепротивоналедноеустройствос пропускомналедных водпо коллекторупод землянымполотном:

1 —направлениепотока подземныхвод;2 — водоотводныеканавы; 3—водоприемныйлюк сэлектроподогревателнымиэлементами(решеткой); 4— верхнийводоприемно-смотровойколодец;5 — верхнийводоотводныйколлектор: 6- У-образныйкаптаж; 7 — нижнийводоприемно-смотровойколодец; 8— электрораспределительноесиловое устройство;9—нижнийводоотводныйколлектор; 10—выпуск каптированныхвол

аптажныепротивоналедныеустройства(рис.16) представ­ляютсобой весьмаэффективноесредствопротнвоналеднойборь­бы.Общим признакомразнообразныхконструкцийэтих устройствявляется наличиена пути подземныхвод, питающихналеди, каптажнойстенки из камня,каменной выкладкина мху или засып­кииз крупногогалечника свалунником.Хорошо зарекомендо­валасебя У-образная(в плане) каптажнаястенка, устраиваемаяв широкихтраншеях, отрываемыхв грунтах, сослоями верти­кальногоили наклонногофильтра состороны потокаподземных води водонепроницаемогоэкрана со сторонысооружения.

Каптированныегрунтовые водыподрусловыхаллювиальныхотложенийлегко транспортируютсяза пределыограждаемогоучасткажелезной дорогипо водоотводномуколлектору,уклады­ваемомупод землянымполотном илипропускаемомув отверстиисамойводопропускнойтрубы, еслиуклон местностипозволяет этосделать (рис.17).

Пластово-откосныекаптажныеустройстваиз сборных плитпредставляютсобой слойфильтра изпесчано-гравийнойсмеси, насыпаемойна спланированнуюповерхностьоткоса выемкиземляногополотна смногочисленнымирассеяннымивыходами горизонтовподземных вод,на которыйукладываютсборные плитыиз фильтрационногобетона.

В

Рис.17. Каптажноепротивоналедноеустройствос пропускомналедных водпо коллектору, укрепляемому на кронштейнах внутри отверстия водопропускнойтрубы:

1 —уровень наледей до сооружения каптажного устройства: 2— У-образное каптажноеустройство; 3—выходы ключей; 4— водоприемно-смотровой колодец; 5 —водоотводнаяканава; 6— водоотводный коллектор; 7 — водопропускная труба; 8— выпуск каптиро­ванных вод

нижнейчасти откосаустраиваютдренажнуютраншею, в которуюукладываютдлинномерныедренажныеэлементы,при­нимающиеподземные водыи отводящиеих за пределыограж­даемогоучастка.

Регуляционные противоналедные мероприятия

Ктаким регуляционнымпротивоналедныммероприятиямот­носятся:углублениеи спрямлениерусел рек, устройствокаменно-земляныхдамб для созданияподпора с цельюликвидацииперекатов имелководийконцентрацияводных потоковсужени­емрусел, устройствомводоотводныхканалов и лотков,устройст­вомискусственныхподрусловыхканалов дляконцентрированно­гопропуска подземныхвод аллювиальныхотложений.

Всеэти мероприятия,за исключениемпоследнего,просты, од­накопротивоналедныйэффект от нихможет бытьдостаточновысок.Поэтому пристроительствеи эксплуатациидорог на Се­вереих следуетповсеместноприменять дляликвидацииили зна­чительногоуменьшениярусловых наледей.

Чтокасается устройстваподрусловыхканалов дляконцент­рированногопропуска подземных(грунтовых) водв аллювиаль­ныхотложениях,рассмотренноговыше, то применениеих следуетрасширятьблагодарявесьма высокойэффективностии малой стоимости»

Мероприятияиустройства,вызывающиетаяниельдаиподогревналедныхвод

Такиеиротивоналедныемероприятиямогут быть каксезон­ного,так и постоянноготипа. К мероприятиямсезонного типаотносятсязасолениеналедного льда,таяние льдаэлектронагре­вательнымиэлементамии греющимикабелями отпередвижныхэлектростанций,паровыми игламиот передвижныхлокомоби­лей,сжиганиемжидкого и твердоготоплива в открытыхметал­лическихемкостях,специальнымильдотающимиагрегатами.

Засолениеналедного льда,основанноена пониженииточки замерзанияводы в зависимостиот количества.растворенныхв нейсолей, довольношироко применяют.на многихавтомобиль­ныхдорогах дляборьбы с гололеднымиобразованиями.

Кромехлористых солейнатрия и кальция,исходя из опытаГДРможно рекомендоватьхлористыймагний, понижающийточ­ку замерзанияводного растворапочти до — 40°

Таяниельда электронагревательнымиэлементамии греющи­микабелями отпередвижныхэлектростанцийоказываетсяэкономическивыгодным посравнению сручным скалываниеми уда­лениемналедного льда,несмотря наотносительновысокую стои­мостьэлектроэнергии.

Дляобслуживанияодного, а иногдаи несколькихперегонов сналеднымиучасткамидостаточноодной передвижнойэлектро­станции,установленнойна вездеходеили автомобилевысокой проходимости,обслуживаемойводителем-мотористом,который периодически(4—5 раз в сутки)совершаетчелночныерейсы. У наледногообъекта водитель-мотористподключаетранее уложен­ныенагревательныеэлементы илигреющие кабелик распредели­тельномущиту передвижнойэлектростанции,вызывая таяниена­ледногольда или подогревналедных вод.

Наналедный участокможно такжедоставлятьнебольшиепе­реносныеэлектростанции,работа которыхв течение несколькихсутокможет полностьюликвидироватьналедную опасность,так какподогретыеналедные водывызывают протаиваниеналедного льдас образованиемвнутри негодовольно значительныхканалов иполостей, покоторым наледныеводы могутциркулировать,не замерзая,довольнопродолжительноевремя.

Таяниельда сжиганиемжидкого илитвердого топлива,не­смотряна его кажущуюсямалую эффективность,применяют намногихотечественныхи зарубежныхдорогах главнымобразом благодаряего простоте,дешевизне идовольно ощутимымрезуль­татампри правильномиспользованиидля борьбы срусловыми,грунтовымии смешанныминаледями.

Наиболеепростым вариантомэтого способаявляется сжига­ниедров в порожнихметаллическихбочках от топливасо срезан­нымиверхними днищами,тепло от которыхпередаетсяльду, об­разуяего интенсивноетаяние и ускоряяподогрев наледныхвод.

И

Рис.18. Таяние наледногольда с применениемльдотающегоагрегата:1— льдотающийагрегат; 2— поверхностьналеди; 3—канава дляотвода воды

ногда вместодров в качестветоплива используютсоляро­воемасло, сжигаемоечерез форсункиили капельницы,питаемые отбачков, устанавливаемыхна некоторойвысоте надбочками, которыесначала быстропогружаютсяв оттаиваемыйналедный лед,а затем стабилизируютсяв нем.

Таяниельда с применениемагрегатов (рис.18) являетсяэф­фективнымпротивоналеднымсредством.Такие агрегатыпред­ставляютсобой устройства,аналогичныеприменяемымна строи­тельствегражданскихзданий длясушки стен(«огнеметам»).Они работаютна соляровомтопливе, ноимеют системужаровых труб,по которымгорячие газыотводятся оттопки, вызываятая­ниеналедного льдаи подогревналедных вод.

Этотспособ борьбыс наледями посравнению стаянием льдасжиганиемдров в металлическихбочках болееэффективени эко­номичен,поэтому можетрекомендоватьсяк широкомуиспользо­ваниюна эксплуатируемыхдорогах.

Кпостояннымустройствамдля таяния льдаи подогревана­ледныхводотносятсяобогрев проезжейчасти дорог,днищ водо­токов,лотков труб,мостовых руселэлектрическиминагреватель­нымиэлементами,встроеннымив конструкциидорожных соору­жений,а также за счетгеотермальнойэнергии, с помощьюго­рячейводы, пара илигорячего воздуха,подогрев русловыхвод поплавкамии рамочнымиэлектронагревательнымиэлементами.

Обогревпроезжей частиавтомобильныхдорог, лотковводо­пропускныхтруб и мостовыхрусел электрическиминагревателями,какпоказываетопыт его применения,может бытьочень эффек­тивнымпротивоналеднымсредством,однако егоможно применятьприналичии источниковэлектроэнергии.

Обогревдорожных сооруженийи устройствгорячей водойи паромрекомендуетсяпри возможностиполучения этихтепло­носителей(в виде отходовпроизводствас промышленныхпред­приятий).Наиболее реальнаорганизациятакой противопаледнойборьбына заводскихтерриториях,подъездныхпутях .и дорогах,особенно внаселенныхпунктах.

Этотспособ борьбыс наледямиисключительнонадежен и прост,позволяетуспешно осуществлятьборьбу с наледямидаже набольших водотокахс минимальнымизатратами наэксплуата­циюустройств.

П

Рис.19. Подогреврусловых водрамочнымиэлектронагревательнымиэлементами

1 —рамочные электронагревательные элементы: 2—верхний максимальный уровень на­леди до установкиэлектронагревателей; 3—понижающий трансформатор и ячейки авто­матики; 4 — датчик температуры; 5 — клеммные. коробки

одогрев русловыхвод поплавковымии рамочнымиэлектро­нагревателями(рис.19) аналогиченописанным вышеспособампротивоналеднойборьбы с применениемэлектронагревательныхэлементов,за исключениемтого, что онине встроеныв конструк­циисооружений,а устанавливаютсяперед ними напостояннодействующихводотоках.Поплавковыеводонагревателив основ­номпредназначаютсядля борьбы сналедями,образующимисяв канавах,кюветах и лоткахвблизи земляногополотна иискус­ственныхсооружений.

Заграждающиепротивоналедныемероприятияиустройства.

Заграждающиепротивоналедныосредства бываютпостоян­нымии сезонными.К сезоннымсредствамотносятсясезонные русловыеи грунтовыемерзлотныепояса, снеговыеи снежно-ле­довыевалы, щитовые,дощатые и шпальныезаборы, загражденияизпромороженноймешковины.

С

Рнс. 20.Сезонные русловыемерзлот­ныепояса:

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

езонные русловыеи грунтовыемерзлотныепояса(рис. 20 и 21)представляютсобой участкиместности уограждаемыхсоо­ружений,с которых удаляютрастительныйпокров, лес икустар­ник,а в начале зимнегопериода и снег,который такжеперио­дическиочищают зимой.Их применениеосновано насозданииводонепроницаемыхэкранов на путирусловых игрунтовыхвод­ныхпотоков за счетускоренногопромерзаниярусел рек игрун­товдеятельногослоя с последующимобразованиемналедей в удаленииот ограждаемыхдорожных сооружений.

Снеговыеи снежно-ледовыевалы(рис. 22) служатдля борь­быс грунтовымии смешанными(руслово-грунтовыми)наледя­ми.Как правило,эффективностьих мала, таккак наледныево­дымогут легкофильтроватьче­резэти валы, хотяих с

Рис. 21.Сезонные грунтовыемерзлотныепояса:

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

доустройствапояса; 3—выходы надмерзлотных вод послеустройства поясов; 4—мерзлотный пояс: 5 — наледь после устройства пояса; 6— нагорная канава; 7 — наледь до устройства пояса; 8— вечная мерзлота; 9— уровень надмерзлотных вод

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

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

тараютсясделатьводонепроницаемыми,обливая водой.Кроме того,устройствоих также требуетприме­ненияручного труда.

Щ

Рис. 23.Щитовые заборы:

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

итовые заборы(рис. 23) в отличиеот снеговыхвалов уста­навливатьлегче, так какони со­стоятиз готовыхсекций. Однакодлясозданияводонепроницаемо­стистыков междусекциями щи­товогозабора их приходитсяуп­лотнятьмокрым снегоми зали­ватьводой, что являетсятрудоем­койи нежелательнойоперацией.Дощатыеи шпальныезаборы (рис.24) но сравнениюс щитовымитребуют большихтрудовых затратна установку,но более эффективны,так как почтине имеют водопроницаемыхстыков, еслиизготовленыиз шпунтованныхдосок.

Загражденияиз промороженноймешковинымогут рекомендо­ватьсяв качествевременногопротивоаварийногомероприятия.Этотметод борьбыс наледямианалогиченпредыдущим,но от­личаетсялегкостьюустройства(рулонные полотнищаприкреп­ляютк заранееустановленнымстойкам и, увлажняя,промора­живают).

Кпостояннымзаграждающимпротивоналеднымустройствамотносятся:русловые мерзлотныепояса с применениемзаморажи­вающихустановокавтоматическоготипа, грунтовыемерзлотныепоясав виде поперечныхшироких канавс валами илис применениемзамораживающихустановокавтоматическоготипа, земляныевалы со шлюзами,фильтрующиедамбы из крупноглыбногогрунта,водонепроницаемыеэкраны, постоянныедощатые заборы,ряжевыестенки с каменнымзаполнением,железобетонныеплит­ные заборы.

Р

Рис. 24.Дощатый (шпальный)забор

Рис.25. Русловоймерзлотныйпояс с применениемзамораживающейустановкиавтоматическоготипа для образованияледяных дамб:

I— трубы подняты; IIтрубы опущены;1 — обсадныетрубы; 2— эстакадный мостик; 3— замораживающие трубы Гапссоа

условыемерзлотныепояса с применениемзамораживающихустановокавтоматическоготипа (рис.25) отличаютсяот обычныхрусловых мерзлотныхпоясов применениемавтоматическихзамо­раживающихустановок ввиде труб,заполненныхкеросином,ко­торыев летнее времяподнимают наспециальнуюраму или эста­кадув виде легкогомостика. В зимнеевремя их опускаюти рус­лореки и сразуже включаютв работу, намораживайв течение лишьнесколькихсуток устойчивуюледяную дамбу.

Грунтовыемерзлотныепоясав виде поперечныхшироких канавс валами представляютсобой резерв,из которогопри бла­гоприятныхгрунтовыхусловиях отсыпаютземляной вал.

Земляныевалы со шлюзами-щитаминаиболее эффектив­нына наледныхучастках сосмешаннымируслово-грунтовыминаледнымиводами.

Главноеотличие их отпредыдущихконструкций— примене­ниев средней частиземляного вала,обычно находящейсяв об­ластитальвега логас постояннодействующимручьем, шлюзав видеподъемногоили закладногощита, опускаемогов начале зимнегосезона и поднимаемогос началом таянияналедного льдавесной.Применениемтакого противоналедногосооруженияуда­етсяна ряде наледныхучастков накопитьбольшое наледноепо­леи не допуститьвыхода наледик защищаемомусооружению.Иногдаэффективноборются с наледями,устраивая наводотоке нескольковалов со шлюзами-щитами.

Фильтрующиедамбы из крупноглыбовогоскальногогрунтапредназначеныдля борьбы сосмешанныминаледями накосогорныхучастках, атакже на незначительныхпо расходупостояннодействующихводотоках.Такие противоналедныесооруженияне требуютприведенияих в рабочеесостояние, таккак являютсясамонастраивающимисяна летний изимний режимыработы.

Дляускоренногоохлаждениятела фильтрующихдамб в на­чалезимнего периодаприменяютвентиляционныекороба, зак­ладываемыев каменнуюкладку приустройстведамб, по которымциркулируетхолодный воздух,вызывая замерзаниефильтрующихналедных вод.

Водонепроницаемыеэкраныслужатдля борьбы сгрунтовыминаледямии выполняютсяиз деревянногошпунта илимятой гли­ны.Как правило,они самостоятельноне применяются,а только дополняютдругое противоналедноесооружение(земляной валилимерзлотныйпояс).

Постоянныедощатые заборывосновном применяютдля борь­бысо смешаннымируслово-грунтовыминаледями илирусловыминаледямина постояннодействующихводотоках снебольшимирасходами(типа рассеянно-ключевыхвод на косогорныхучаст­ках).Практика показала,что эффективностьтаких устройствне­достаточна,так как переднаступлениемзимнего сезонаих тре­буетсяприводить врабочее состяние— закрыватьщитами русловодоотводныхканав, а такжетщательноконопатитьвсе щели и стыки.

Ряжевыестенки с каменнымзаполнениемявляютсяразвити­емописанных вышепротивоналедныхустройств ввиде фильтру­ющихдамб, но в отличиеот них менееподверженыдеформациямпучения,а также требуютменьше камнядля устройства.Приме­нятьих наиболеецелесообразнодля борьбы сосмешанными,а такжерусловыминаледями. Впоследнемслучае рекомендуетсядополнительноиспользоватьподъемные илизакладныешлюзы-щитыв средней части,совпадающиес тальвегомлога, а такжеводонепроницаемыеэкраны и автоматическиезамораживающиеустановки.

Железобетонныеплитные заборы—долговечныепротивоналедныеустройства,хотя и требуютболее значительныхкапиталовложений.Они менее подверженыразличногорода деформаци­ям,например пучению,от которыхсильно страдаютдощатые заборы.

Конструкцииэтих заборовмогут бытьразнообразнымии за­висят отместныхинженерно-геологическихусловии, нообяза­тельнодолжны иметьстойки-сваис противонучиннымиустройст­вамизаанкеривающеготипа, а такжещиты в видетонкостенныхжелезобетонныхл лит. Основнымнедостаткомих являетсянеобхо­димостьперевода налетний илизимний режимработы.

Отепляющиепротивоналедныемероприятия

Квесьма аффективнымпротивоналедныммероприятиямкон­структивноготипа, способнымне только значительноослабить, нодаже полностьюликвидироватьналеди, относятсяотепляющиемероприятия:

• нанесениена стенки иднища лотком,каналов, канавзащит­ныхтеплоизоляционныхпокрытий;

• установканавесных щитовыхтеплоизоляционныхкрышек надканалами,лотками и канавами;

• переводзимнего расходана подземныйсток переключениемего вспециальноустраиваемыеколлекторыи каналы;

• устройствократкосрочныхподпоров водыдля образованияледяныхкровель надводными потоками;

• устройствоотепляющихнастилов надканавами, лоткамии рус­лами открытых водных потоков

• концентрацияводных потоковпропуском ихв узких лотках.

Эти.средствапротивоналеднойборьбы отличаютсяпростотой ивысокой надежностью,поэтому рекомендуютсяк широкомупри­менению.

Нанесениена стенки иднища лотков,каналов и канавзащит­ныхтермоизоляционныхпокрытий применяетсядля снижениятепловыхпотерь в руслахводотоков иможет бытьдовольно эффективныммероприятием.В качествепокрытий можноисполь­зоватьразличныематериалы (отненоэпоксидадо деревяннойоб­лицовки).

Установкатеплоизоляционныхщитов и крышекнад водоотвод­нымиканавами, лоткамии каналамипозволяетснизить тепловыепотери в атмосферуи может бытьвесьма эффективныммероприя­тиемпротив образованиярусловых наледей.Их изготовляютиз теплоизоляционныхматериалов(аналогичнорис. 9) в виделег­ких навесныхконструкций,устанавливаемыхв рабочее положе­ниев начале .зимнегосезона.

Переводзимнего расходаоткрытых водныхпотоков наподзем­ныйсток оченьэффективенпри борьбе срусловыминаледями. Дляэтого можноиспользоватьобычные коллекторы,оборудован­ныеводоприемнымиколодцами, иливодовмещающиеканалы, описанныевыше.

Устройствократкосрочныхподпоров водына постояннодейст­вующихводотоках дляобразованиянад ними ледяныхкровель нетребуеткаких-либокапиталовложенийдля своегоосуществления.Подпорыможно получитьустановкойдощатых закладныхщитов междустойками,предварительнозабитыми врусло водотока.Сразуже после установленияустойчивоголедяного покроващиты поднимают,вызывая падениеуровня водыс образованиемнад нимтеплоизоляционноговоздушногослоя.

О

Рис. 26. Отепляющий настил:

1 —жерди; 2 — снег;3— мохили торф: 4— хворост

тепляющиенастилы надканавами, лоткамии каналамиуст­раиваютиз жердей,укладываемыхпоперек водотока,и слоя ве­токхвойных деревьев,быстро заносимыхснегом и завершающихконструкциютакого противоналедногоустройства(рис. 26). Эти противоналедныесредства широкоприменяют наавтомобильныхи железныхдорогах. К ихнедостаткамследует отнестипотреб­ностьв ручном труде,а также ежегоднуюрубку хвойноголапни­каили кедровогостланника, чтоне удовлетворяеттребованиямзащитыокружающейсреды.

Заключение.

Списоклитературы.

1. ШушаковЕ.В. Наледи иборьба с ними.М., 1979

2. РябовВ.К., Полин Ю.К.,Шушаков Е.В.Методическиерекомендациидля борьбы сналедями. Хабаровск,1974. 61 с. (ХПИ)

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

4. ЧекотилоА.М., Цвид А.А.,Макаров В.Н.,Наледи на территорииСССР и борьбас ними. Благовещенск,Амурское книжноеиздательство,1960. 207 с.

5. ШушаковЕ.В. Защитаземляногополотна отналедей – Вкн.: сооружениеи эксплуатацияземляногополотна изпылеватыхгрунтов. М.,Транспорт,1964, с. 159-187

6. Инженерно-Геологическиеи мерзлые условияДальнего Востока.Хабаровск,1977

Содержание.

1.	Введение…………………………………………………………………………………………….		1
2.	Защитныепротивоналедныемероприятия……………………………………………………		1
3.	Специальныепротивоналедно-водопропускныесооружения………………………………		3
3.1		Эстакадныезасыпные мостыслотковым пролетнымстроени­ем…………………………...	3
3.2		Эстакадныемостыс подземнымиводовмещающимиканалами………………………...	4
4.	Осушительныеустройстваисооружения…………………………………………………..		4
4.1		Открытыйдренаж в видеосушительныхканав и лотков………………………………………	4
4.2		Закрытыедренажи сводонепроницаемымиэкранами…………………………………………	5
4.3		Закрытыедренажи с труба­мииз фильтрационногобетона(трубофильтрами)……………………	6
4.4		Закрытыедренажи изэкранных плитфильтрационногобето­на……………………………………..	6
4.5		Закрытыедренажи изсборных шпунтовыхэлементов…………………………………………	7
4.6		Закрытыйдренаж электроосмотическойконструкции………………………………………….	7
4.7		Закрытыйдренаж криогеннойконструкции………………………………………………	8
4.8		Каптажныепротивоналедныеустройства………………………………………………………...	9
5.	Регуляционные противоналедные мероприятия…………………………………………..		10
6.	Мероприятияиустройства,вызывающиетаяниельдаиподогревналедныхвод……..		10
6.1		Засолениеналедногольда………………………………………………………………………..	10
6.2		Таяниельда электронагревательнымиэлементамии греющи­микабелями отпередвижныхэлектростанций……………………………………………………………………	11
6.3		Таяниельда сжиганиемжидкого илитвердоготоплива……………………………………	11
6.4		Таяниельда с применениемагрегатов…………………………………………………………..	11
6.5		Обогревпроезжей частиавтомобильныхдорог, лотковводо­пропускныхтруб и мостовыхрусел электрическиминагревателями……………………………………………………………..	11
6.6		Обогревдорожныхсооруженийи устройствгорячей водойи паром……………………….	12
6.7		Подогреврусловых водпоплавковымии рамочнымиэлектро­нагревателями………………….	12
7.	Заграждающиепротивоналедныемероприятияиустройства………………………………...		12
7.1		Сезонныерусловые игрунтовыемерзлотныепояса…………………………………………	12
7.2		Снеговыеи снежно-ледовыевалы…………………………………………………………….	12
7.3		Щитовыезаборы……………………………………………………………………………………	13
7.4		Загражденияиз промороженноймешковины……………………………………………………	13
7.4		Русловыемерзлотныепояса с применениемзамораживающихустановокавтоматическоготипа…………………………………………………………………………...	14
7.5		Грунтовыемерзлотныепояса……………………………………………………………..	14
7.6		Земляныевалы сошлюзами-щитами…………………………………………………	14
7.7		Фильтрующиедамбы из крупноглыбовогоскальногогрунта………………………………..	15
7.8		Водонепроницаемыеэкраны………………………………………………………………………...	15
7.9		Постоянныедощатыезаборы……………………………………………………………………...	15
7.10		Ряжевыестенки с каменнымзаполнением………………………………………………………	15
7.11		Железобетонныеплитныезаборы…………………………………………………………………..	15
8.	Отепляющиепротивоналедныемероприятия…………………………………………………...		15
9.	Заключение…………………………………………………………………………………………		16
10.	Списоклитературы……………………………………………………………………………….		17