На тех участках дорог, где рядом с дорогой расположены поля, требующие задержания на них снега или борьбы с ветровой эрозией, может быть применен и комплексный метод снегозадержания на полях и у дорог. Для сравнения экономической эффективности этого метода с придорожными снегозащитными лесонасаждениями и железобетонными заборами на рис. 66 приведена общая сумма затрат на 1 километр такого мероприятия, отнесенная на один год его службы при разных объемах снегоотложений. На рисунке показано, что комплексный метод снегозадержания в 2 раза экономичнее, чем железобетонные заборы и в 3 раза экономичнее, чем придорожные снегозащитные лесонасаждения.
Рис. 66. Общая сумма затрат на 1 км снегозащитных насаждений и железобетонных заборов, отнесенная на 1 год службы при разных объемах снегоотложений:
1 - кулисы по пласту; 2 - кулисы по пару; 3, 4 и 5 - снегоуплотнение с созданием снежных валиков по 5, 4 и 3 прохода по одному месту
Для конкретного решения вопроса все участки дорог, нуждающиеся в снегозащитных мероприятиях, разобьем на три основные группы:
1) рядом, по соседству с дорогой, находятся совхозные и колхозные поля и луга, нуждающиеся в снегозадержании или в борьбе с ветровой эрозией почвы;
2) рядом с дорогой также находятся совхозные и колхозные поля и луга, но снегозадержание или борьба с эрозией почвы на них не требуется - не принесет пользы урожаю сельхозкультур и травам;
3) рядом с дорогой находятся не пригодные для пашни или луга земли.
Для участков дорог первой группы, следуя приведенным выше директивам и экономической эффективности, необходимо применять только два вида снегозащитных мероприятий: прокладку дорог снегонезаносимыми насыпями и комплексный метод снегозадержания на полях и у дорог.
Очевидно, что если возведение насыпи требуется не только как снегозащитное мероприятие, но и другими условиями проложения дороги на данном участке, то следует проектировать и устраивать насыпь. Если же возведение насыпи требуется только как снегозащитное мероприятие, то тогда может быть целесообразно запроектировать и осуществить комплексный метод снегозадержания на полях и у дорог. Этот последний вопрос следует решать исходя каждый раз из местных условий.
Участки дорог второй группы могут находиться в различных рельефных, климатических и почвенно-грунтовых условиях, которые влияют на возможность применения того или иного снегозащитного мероприятия.
Однако, исходя из экономической эффективности, и на этих участках дорог целесообразно применять только два вида снегозащитных мероприятий: снегонезаносимые насыпи и железобетонные заборы.
Участки дорог третьей группы проходят по скальным, щебенистым, гравелистым или засоленным грунтам. На этих участках целесообразно применять снегонезаносимые насыпи, железобетонные заборы, каменные стенки, земляные валы. Выбор наиболее экономически эффективного из этих мероприятий зависит от местных условий, трудности разработки грунта, рода грунта, дальности подвозки элементов железобетонных заборов и трудности их установки.
Придорожные снегозащитные лесонасаждения для первых двух групп участков дорог, как наименее экономически и технически эффективные, применять в качестве снегозащитных мероприятий вообще нецелесообразно. На участках третьей группы дорог произрастание деревьев и кустарников или невозможно, или крайне затруднено. Следовательно, применение придорожных снегозащитных лесонасаждений нецелесообразно и для дорог третьей группы.
19. ОБЛЕДЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ ДОРОГ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ ОБЛЕДЕНЕНИЙ
19.1. Определение обледенений, их виды и влияние на коэффициент сцепления
Под обледенением понимается уменьшение сцепления колеса с поверхностью покрытия из-за наличия на последнем корки льда или прикатанного транспортом слоя снега с обледеневшей поверхностью.
Все виды обледенений поверхности проезжей части дороги можно подразделить на такие 4 группы:
1) осаждение атмосферной влаги или выпадение дождя на охлажденное покрытие;
2) замерзание воды, имеющейся на покрытии после прошедшего до этого дождя;
3) выпадение мокрого или влажного снега; оттепель при наличии на покрытии слоя снега; выпадение сухого снега на мокрую поверхность покрытия; подтаивание поверхности слоя снега, лежащего на проезжей части, днем и замерзание его ночью;
4) образование, в результате движения транспорта, тонкой, обледеневшей корки на слое сухого снега, лежащего на проезжей части, при отрицательных температурах.
Обледенения первой и второй групп происходят при отсутствии на проезжей части слоя снега, обледенения третьей и четвертой групп - при наличии на проезжей части слоя снега. Причем обледенения третьей группы наблюдаются при наличии хотя бы на непродолжительное время положительных температур, а обледенения четвертой группы - при наличии только отрицательных температур.
Различные виды обледенений вызываются различными причинами и дают поверхность различной скользкости. В связи с этим коэффициент сцепления колеса с поверхностью бывает различным.
Наибольшее снижение коэффициента сцепления вызывают обледенения первой группы, называемые гололедом. Коэффициент сцепления колеса с поверхностью такого обледенения весьма мал, в количественном выражении он равен 0,07 - 0,15. Такое обледенение образуется сразу на значительной площади и поэтому для борьбы с ним требуется одновременное применение большого количества технических средств.
Вторая группа обледенений дает весьма малый коэффициент сцепления, равный 0,07 - 0,15. Однако такому обледенению подвергаются лишь те участки покрытий, где имеется хотя бы небольшой застой воды. В связи с этим наряду с участками обледенения встречаются участки и без обледенения.
Третья группа обледенений хотя и дает несколько больший коэффициент сцепления, чем две первые группы, но количественное его значение, даже при положительной температуре, также невелико и равно 0,20 - 0,25.
Мокрый или влажный снег как бы создает жидкую смазку под колесами автомобилей и сильно снижает коэффициент сцепления. Это же явление происходит при оттепели, при выпадении сухого снега на мокрую поверхность покрытия и при подтаивании поверхности слоя снега днем. Увлажненный при этих явлениях снег весьма быстро прикатывается и создается гладкая, скользкая поверхность, сильно снижающая коэффициент сцепления.
При понижении температуры (ниже 0 - 4 градусов) эта гладкая, скользкая поверхность замерзает и образуется ледяная корка различной толщины. При образовании такой корки коэффициент сцепления может снизиться до 0,15 и даже ниже.
Четвертая группа обледенения хотя дает несколько больший коэффициент сцепления, чем первые две группы, но количественное его значение невелико и составляет 0,22 - 0,35. Однако при температурах, близких к нулю, коэффициент сцепления при таком обледенении сильно падает до 0,15 и даже ниже, и постепенно самый верхний слой снега переходит в лед.
19.2. Мероприятия по предупреждению и ликвидации обледенений первой группы
Обледенения первой группы образуются в результате: осаждения атмосферной влаги (сублимация водяного пара на покрытии и осаждение мелких водяных капель, образующих туман) на охлажденное покрытие вследствие быстрого изменения температуры воздуха, а с ним и влажности воздуха; выпадения дождя на переохлажденное покрытие.
Предупредить образование обледенения этой группы мы пока не в состоянии, ликвидировать же его вполне возможно и за весьма короткий срок, так как корочка льда, образующегося при таком обледенении, бывает очень небольшой толщины - до нескольких миллиметров.
Для ликвидации обледенений этой группы могут применяться следующие способы:
тепловой, солевой (называемый также химическим), россыпи абразивных материалов, комбинированный солевой с россыпью абразивных материалов.
Тепловой способ для этой группы обледенения наиболее эффективен. Этот способ состоит из расплавления корки льда специальными тепловыми форсунками с последующим сдуванием получившейся воды сильным потоком воздуха. В настоящее время этот способ широко применяется на аэродромах. Для его применения используется тепловая машина: ТМ-59, в качестве рабочего органа которой использован авиационный реактивный двигатель.
Солевой способ, называемый также химическим, хотя и менее эффективен, чем тепловой, но также может применяться. Из солей применяют: хлористый натрий (NaCl), хлористый кальций (CaCl2) и хлористый магний (MgCl2). Используются и смеси солей хлористого натрия и хлористого кальция в соотношениях 4:1, 3:1 и 1:1. Применяют также карналит и сильванит.
Россыпь солей может производиться предупредительная, перед ожидаемым обледенением, и в начальный период процесса обледенения.
Россыпь солей можно производить и после окончания процесса обледенения, но это даст значительно меньший эффект.
В случае предупредительной россыпи солей или в начальный период процесса обледенения рекомендуется применять наиболее сильнодействующие соли хлористого магния или хлористого кальция.
Рекомендуется применять технический раствор хлористого магния. В одном литре такого раствора содержится 360 г хлористого магния, 15 г хлористого натрия, 15 г хлористого калия и 20 г сульфата магния.
Способ россыпи абразивных материалов наиболее старый для борьбы с обледенением, но нужно сказать, что и наименее эффективный по сравнению с двумя первыми. При этом способе по обледеневшей поверхности рассыпается тонкий слой песка, золы и очень мелкого шлака или гравия. Необходимо, чтобы эти материалы были чистыми, сухими, без примесей глины, пыли или мерзлых кусков.
Комбинированный способ (солевой с россыпью абразивных материалов) также находит применение. Этот способ более эффективен, чем чистая россыпь абразивных материалов, но менее эффективен, чем чистый солевой. Применять его следует, когда нельзя получить достаточного количества солей, чтобы применить чистый солевой способ или когда температура воздуха солевой способ делает неэффективным.
19.3. Мероприятия по предупреждению и ликвидации обледенений второй группы
Обледенения второй группы образуются в результате замерзания воды, оставшейся на покрытии после прошедшего дождя. Обледенение это может произойти только тогда, когда сток воды с проезжей части дороги не обеспечен или когда на покрытии имеются колеи, выбоины, просадки и другие понижения, в которых задерживается вода. Предотвращение этого вида обледенения вполне возможно созданием такой поверхности покрытия, которая не задерживала бы воду. Провести такое мероприятие перед наступлением отрицательных температур, заключающееся в ликвидации всех неровностей, где может застаиваться вода, достаточно просто.
Для ликвидации обледенений этой группы применяются те же способы, что и для ликвидации обледенений первой группы.
19.4. Мероприятия по предупреждению и ликвидации обледенений третьей группы
Обледенения третьей группы образуются в результате:
выпадения мокрого или влажного снега, который при последующем понижении температуры ниже нуля может превратиться в слой льда, а при сохранении температуры около нуля может привести, в результате движения транспорта, к созданию скользкой, влажной поверхности;
оттепели, которая при наличии на покрытии слоя снега и последующего понижения температуры ниже нуля, может привести к созданию слоя льда;
выпадения сухого снега на мокрую поверхность покрытия, который при последующем понижении температуры ниже нуля может привести к образованию слоя льда, а при сохранении температуры около нуля - к созданию скользкой, влажной поверхности;
подтаивания поверхности слоя снега днем и замерзания его ночью, что может привести к образованию слоя льда ночью и утром и к созданию скользкой, влажной поверхности днем.
Следовательно, обледенения этой группы образуются тогда, когда на чистое покрытие выпадает снег или когда на нем имеется слой ранее выпавшего, но не убранного снега. Отсюда единственным мероприятием по предупреждению обледенений этой группы является недопущение образования на покрытии слоя снега хотя бы самой малой толщины. Чтобы избежать образования слоя снега, уборку его, как указывалось выше, следует начинать как только начинает падать снег.
Однако поскольку ДЭУ и ДЭСУ в настоящее время пока еще не обладают необходимой для таких работ техникой, приходится прибегать к ликвидации обледенений уже после их, создания. Эта ликвидация, к сожалению, не может обеспечить требуемые скорости и безопасность движения, но для повышения скорости и уменьшения опасности движения нужно применять ликвидационные мероприятия.
Следует указать и на то, что эти ликвидационные мероприятия не только не могут обеспечить требуемую скорость и безопасность движения, но они еще и очень дороги по сравнению с проведением работ по своевременной уборке выпадающего снега с проезжей части и обочин.
Для ликвидации обледенений данной группы могут применяться следующие способы:
механический, солевой, россыпь абразивных материалов, комбинированный.
Механический способ наиболее эффективен для этой группы обледенений. При этом способе имеющийся на покрытии слой снега с обледеневшей поверхностью или слой льда скалываются и удаляются различными типами льдоскалывающего оборудования.
Солевой способ и россыпь абразивных материалов менее эффективны по сравнению с механическим способом, но применяются довольно часто или из-за отсутствия льдоскалывателей или после их работы на оставшейся части слоя снега или льда.
Комбинированный способ применяется при скалывании слоя льда. Вначале по этому слою рассыпают соли, а когда они размягчат лед, то убирают последний уже льдоскалывателями. Применяется этот способ и в сочетании солей с россыпью абразивных материалов.
19.5. Мероприятия по предупреждению и ликвидации обледенений четвертой группы
