Методические рекомендации по зимнему содержанию автомобильных дорог в Казахстане


Кроме наблюдений за сходом лавин работников ДЭУ или ДЭСУ, в журнал регистрации необходимо вносить и данные очевидцев-старожилов о примерном годе и месте схода лавин.

Такая регистрация лавин необходима для последующих изыскательских и проектных работ по разработке мероприятий по борьбе с лавинами на каждом конкретном участке дороги.

Практическими мероприятиями по борьбе с лавинами являются:

проложение трассы в обход лавиноопасного участка. Такое решение в условиях Казахстана является наиболее эффективным для тех участков, где лавины бывают ежегодно и в большом количестве;

предотвращение накопления снега на лавиносборах в результате переноса его во время метелей;

предотвращение схода лавин на лавиносборах в результате спокойных снегопадов;

перебрасывание лавин через или под дорогой;

устройство закрытых галерей, типа тоннелей, для сбора снега от лавин над ними;

искусственный сброс лавин с временным закрытием движения и последующей уборкой снега.

Во время метелей снег в лавиносборы приносится со стороны. Поэтому нужно установить, откуда приносится снег, и там его задержать, чтобы он не сносился в лавиносборы.

Задержание снега от сноса и переноса производится теми же способами, что и задержание от приноса к дороге, т.е. установкой заборов, щитов, снегозадерживающими лесонасаждениями, каменными стенками и т.п. Все эти снегозадерживающие устройства располагаются таким образом, чтобы задержать снег на подступах к лавиносборам и не допустить сноса его в лавиносборы.

Чтобы предотвратить сход лавин в результате спокойных снегопадов, а также и перекристаллизации снега, в лавиносборах устраивают каменные стенки, железобетонные заборы, террасы, частоколы из свай, канавы или рвы, плетни и т.п. Под защитой этих сооружений выращивают крупные, могущие произрастать в данном месте деревья.

Для перебрасывания лавин через дорогу устраивают железобетонные навесы, лотки. Чтобы пропустить лавины под дорогой, полотно дороги поднимают и пропускают по виадуку. Если имеется возможность сбросить лавину в сторону от дороги, не пропуская через нее, то в лавиносборе устраивают направляющие стенки, дающие сходу лавин нужное направление.

Иногда условия данного участка не позволяют пропустить лавину через дорогу или под ней (узкие, глубокие ущелья), тогда приходится на данном участке строить закрытую галерею, типа тоннеля, и лавина до момента таяния остается над этой галереей.

Временным, одноразовым мероприятием по борьбе с лавинами является искусственный их сброс с временным закрытием движения и последующей уборкой снега, оказавшегося над дорогой. Такой сброс целесообразнее всего производить обстрелом из минометов.

Все перечисленные мероприятия по борьбе с лавинами, кроме обстрела из минометов, требуют специальных, весьма серьезных изыскательских и проектных работ, и потому должны разрабатываться обособленно от общих проектов и выполняться имеющими опыт в этом деле научно-исследовательскими институтами или высшими учебными заведениями. Причем эти последние могут давать только принципиальные рекомендации, а разработку рабочих проектов по этим рекомендациям можно поручать и проектным институтам.

23. ОБРАЗОВАНИЕ НАЛЕДЕЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО БОРЬБЕ С НИМИ

23.1. Образование наледей

Наледью называют скопление льда и образовавшую его поверхностную или подземную воду, выступившую зимой под напором на поверхность, а также воду, оставшуюся в напорном состоянии или замерзшую под взбугренным слоем грунта или ледяного покрова водотока.

Явление наледеобразования распространено в районах вечной мерзлоты и в районах с сезонным промерзанием и протаиванием грунтов. Особенно часто встречаются наледи в горных районах со сложным геологическим и гидрогеологическим строением поверхностных слоев земли и наличием многочисленных ручьев, родников и рек.

Разнообразные природные условия, в которых развиваются наледи, и дополнительное влияние на их формирование различных сооружений обусловливают большое многообразие развивающихся в полосе дороги «притрассовых» наледей.

В зависимости от элементов рельефа, продолжительности стока, глубины залегания напорных вод и других условий различают наледи косогорные, речные и подземные, поверхностные и глубинные, интенсивные, развивающиеся всю зиму, и слабые, быстро истощающиеся в течение зимы, и т.п. (таблица 35).

Таблица 35

Классификационный признак

Тип наледей

По форме рельефа

В долинах - долинные

На склонах - косогорные

В логах - лотовые

В зависимости от интенсивности стока

Интенсивные - действующие всю зиму

Слабые - действующие часть зимы

По условиям возникновения

Естественно развивающиеся

Вызванные строительством

По форме развития

Натечные наледи (пассивные)

Наледные бугры (активные)

По залеганию напорных вод

Открытые или речные (на реках, ручьях, ключах):

а) русловые

б) пойменные

в) подрусловые

Подземные

Изолированные

В зависимости от направления стока

Действующие по падению долины

Действующие со склонов (бортовые)

По условиям взаимодействия с сооружением

Влияющие на сооружение

Не влияющие на сооружение

По температуре напорных вод

Обычные (с температурой зимой до 0,3°)

Теплые (с температурой 0,3° и выше)

Возникновение наледей в полосе дороги происходит, как правило, вследствие нарушения зимнего стока, в частности, местного подпора речных и подземных вод.

Нарушение зимнего стока на косогорных участках дороги вызывается, в основном, самой дорогой, перехватывающей потоки воды на скальном или неоттаявшем водоупоре. Наиболее благоприятное условие для такого перехвата подземных потоков создается на пологих склонах при наличии скальных изверженных пород, выветривание которых обычно приводит к образованию на их поверхности хорошо фильтрующего слоя обломочного материала.

На переходах через водотоки в долинах, кроме наледей, связанных со строительством, на дорожные сооружения могут влиять и естественно развивающиеся речные наледи, вызванные наличием перекатов, отмелей, островов или неравномерного отложения снега.

Процесс образования наледей, как и другие гидротермальные явления на дорогах, существенно зависит от погодно-климатических условий.

В качестве основных параметров, влияющих на наледеобразование, следует отметить: температурный режим приземных слоев воздуха, количество осадков и их распределение по сезонам года, влажность воздуха и грунта, глубину и скорость промерзания и оттаивания и толщину снежного покрова и условия его формирования в течение зимы.

Перечисленные параметры, каждый в отдельности и все во взаимосвязи, создают соответствующие условия для интенсивного или замедленного развития наледей.

Благоприятное влияние одного из параметров может полностью нейтрализовать вредное воздействие других.

Так, при малом количестве осадков в осенний период, когда земляное полотно промерзает при слабом водонасыщении грунтов, а процесс промерзания идет с большей скоростью, чем при водонасыщенных грунтах, даже при очень суровой зиме с малой толщиной снежного покрова, т.е. при глубоком промерзании, существенных изменений водно-теплового режима грунтов земляного полотна и окружающей полосы может не наблюдаться.

При значительном количестве осенних осадков, но при раннем установлении снежного покрова, когда снег ложится на талый грунт, даже при больших последующих морозах создаются благоприятные условия для работы дорожной конструкции, так как в этом случае глубина промерзания и влагонакопления будут незначительны, вследствие создания теплоизоляционного слоя из снега.

Весьма неблагоприятным сочетанием может быть затяжная осень и сырая, с частыми оттепелями, зима.

В этом случае толщина снежного покрова и глубина промерзания незначительны, но скорость промерзания мала, и это оказывает решающее влияние на интенсивное льдообразование в грунте и на поверхности дороги.

Так, например, при большой толщине снежного покрова и при раннем его установлении создается благоприятный температурный режим поверхностных водотоков (малых рек, ручьев, ключей), которые почти не покрываются слоем льда или последний имеет незначительную толщину. Во всяком случае, водотоки не промерзают до дна в течение всей зимы даже при очень низких температурах. В такие годы интенсивного образования наледей, как правило, не наблюдается. Эта закономерность характерна для всех типов наледей.

Служба эксплуатации автомобильных дорог имеет возможность, изучив закономерности образования наледей на каждом участке, прогнозировать их появление по анализу погодно-климатических характеристик первой половины зимы.

Появление наледей в непосредственной близости от дорожных сооружений вызывает:

затруднение движения транспорта вследствие натекания наледи на полотно дороги;

деформации земляного полотна и искусственных сооружений под воздействием наледных бугров;

закупорку отверстий искусственных сооружений накопившимся за зиму льдом, удаление которого связано с большими расходами.

23.2. Мероприятия по борьбе с наледями

Средства борьбы с наледями делят на активные и пассивные.

Активные средства направлены на ликвидацию самих причин, вызывающих наледи. Наиболее распространены из них: выравнивание русел, направляющие валы, утепленные дренажи, утепление и продольное промораживание русел.

При выравнивании русла ликвидируются перекаты, удаляются валуны, срезаются петли и староречья, перегораживающие поток, исправляются резкие уширения и проводятся другие работы, направленные на улучшение гидравлических характеристик потока. Как правило, приходится углублять русло на 1,0 - 1,5 км вверх по водотоку и на 0,3 - 0,5 км вниз от искусственного сооружения с таким расчетом, чтобы его глубина была не менее 0,75 - 0,8 м.

Выравнивание русла осуществляется любыми имеющимися в хозяйстве землеройно-транспортными механизмами или взрывным способом.

Направляющие валы (рис. 67) являются средством борьбы с речными наледями бортового типа. Назначение их - направлять в русло растекающиеся по пойме потоки воды, поэтому валы очерчиваются в плане по плавной кривой. Длина валов назначается в каждом конкретном случае с учетом местных условий.

Рис. 67. Схема направляющих валов

Направляющие валы бывают многолетние и сезонные. Многолетние валы из слабодренирующего грунта и имеют высоту 1,2 - 1,3 м и ширину около 3,0 м.

Внутри валы утепляются слоями мха толщиной 30 - 40 см в плотном теле, уложенными горизонтально. При размещении валов непосредственно перед искусственным сооружением в них (в месте примыкания к насыпи) предусматриваются фильтрующие вставки по типу обратного фильтра для пропуска воды со склонов в теплый период года.

Направляющие валы могут применяться в сочетании с выравниванием русла и утепленными дренажами.

Валы сезонного типа могут сооружаться из мокрого снега или колотого льда вдоль расчищенных до грунта полос в период первого появления натечных наледей. Вал наращивается в высоту по мере повышения уровня наледи.

Снежно-ледяные валы могут применяться в сочетании с утеплением русел или продольным его промораживанием.

Утепленный трубчатый дренаж (рис. 68) служит многолетним средством борьбы с наледями, деформирующими земляное полотно и искусственные сооружения на склонах. При крутизне склонов более 50 % утепленный дренаж применяется для борьбы с натечными наледями и для перехвата грунтовых вод в выемках. Могут применяться стандартные асбестоцементные, бетонные, железобетонные, пластмассовые трубы диаметром 20 - 30 см или трубофильтры. Снаружи трубы утепляются 30 - 40-сантиметровым слоем мха или другого теплоизоляционного материала, устойчивого в воде. Дренаж должен иметь уклон не менее 7 %. Глубина заложения труб назначается по местным условиям.

Рис. 68. Схема утепленного дренажа

Утепление русел (рис. 69) представляет собой сезонный способ борьбы с речными наледями в долинах и на склонах при ширине русла 1 - 3 м.

Рис. 69. Схема утепления русла

Утеплителем может служить мох или торф, уложенный слоем 30 - 40 см по жердевому настилу, предварительно прикрытому ветками хвойных деревьев. Снаружи утеплитель закрывается слоем снега толщиной 40 - 50 см. Высота жердевого настила над поверхностью воды должна составлять 20 - 30 см. Русло утепляется на длине 60 - 80 м вверх по водотоку и на 40 - 50 м в низовую сторону. Материалы утепления в конце зимы снимаются для последующего использования.

Продольное промораживание русел (рис. 70) является сезонным способом борьбы с речными наледями при ширине русла от 3 до 12 - 15 м. В отличие от способа утепления русел на всю ширину в данном случае утепляется только продольная траншея шириной 1,5 - 2,0 м, прорубленная в русле по линии наибольших глубин. Длина траншеи - 50 - 80 м вверх по водотоку и 40 - 60 м вниз. Работы по продольному промораживанию производятся в начале зимы, в период, когда ледяной покров достигает толщины 15 - 20 см. Вырубленный лед укладывается в валы по краям траншеи, которые затем перекрываются двумя рядами инвентарных щитов с воздушными прослойками между ними по 20 - 30 см.

Рис. 70. Схема продольного промораживания русла

Для укрытия траншеи могут быть использованы щиты, сбитые из отходов пиломатериала, или снегозащитные планочные щиты, поверхность которых предварительно покрывается на морозе слоем мокрого снега. Снаружи траншеи забрасываются снегом и колотым льдом слоем 40 - 50 см, снятыми с участков русла по краям траншеи.