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).

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.

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.

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

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).

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

ШушаковЕ.В. Наледи иборьба с ними.М., 1979
РябовВ.К., Полин Ю.К.,Шушаков Е.В.Методическиерекомендациидля борьбы сналедями. Хабаровск,1974. 61 с. (ХПИ)
ТолстихинО.Н. В краю наледей.Л. Гидрометеоиздат,1978. 94 с.
ЧекотилоА.М., Цвид А.А.,Макаров В.Н.,Наледи на территорииСССР и борьбас ними. Благовещенск,Амурское книжноеиздательство,1960. 207 с.
ШушаковЕ.В. Защитаземляногополотна отналедей – Вкн.: сооружениеи эксплуатацияземляногополотна изпылеватыхгрунтов. М.,Транспорт,1964, с. 159-187
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