Содержание автомобильных дорог

Для защиты дорог от снежных заносов применяют снегозадерживающие средства, которые работают по принципу задержания и недопущения снега к дороге.

Все снегозащитные средства делят на две группы:

снегозащитные устройства;

снегозащитные насаждения.

В свою очередь, снегозащитные устройства делят на два вида (в зависимости от принципа действия):

снегозадерживающие устройства;

устройства снеговыдувающего или снегопередувающего действия.

Заносимые участки автомобильных дорог можно защитить от снежных заносов тремя путями:

задержать переносимый метелью снег на подступах к дороге и вызвать образование снежных отложений на безопасном от дороги расстоянии;

увеличить скорость снеговетрового потока, когда он проходит над дорогой и этим предотвратить образование снежных отложений на дорожном полотне;

полностью укрыть дорогу от снега с помощью специальных сооружений.

Практическое использование на автомобильных дорогах получили только первые два способа защиты от снежных заносов. Третий способ по технико-экономическим причинам распространения не получил.

Наибольшее применение в России нашел способ защиты дорог от заносов путем снегозадержания с помощью искусственных устройств или насаждений.

Деревянные щитовые ограждения

Переносные щиты применяли в нашей стране для защиты дорог от снежных заносов ещё в дореволюционный период. В настоящее время удельная доля щитов в общем протяжении снегозащитных линий существенно снизилась в основном в виду необходимости применения ручного труда при их установке и переустановке, а также вследствие широкого внедрения снегозащитных насаждений, являющихся более эффективным видом защиты.

Первоначально, применявшиеся на автомобильных дорогах переносные щиты имели конструкцию с равномерно распределённым заполнением из вертикально расположенных планок и размеры 2*2 или 2*1,5 м с одинаковой для тех и других просветностью 42-43%.Крайние планки щитов были немного сдвинуты вниз, благодаря чему при их установке между землёй и низом решётки щита создавался просвет 8-10 см. Такие щиты быстро отрабатывались, и,если работы по перестановке запаздывали, то они могли быть полностью занесены снегом. Исследования показали, что конструкция щитов в очень большой степени влияет на характер из работы по снегозадерживанию. Для обеспечения большей эффективности работы щиты должны отвечать следующим требованиям:

иметь максимальную снегозадерживающую способность;

в наименьшей степени заноситься снегом, т. е. обеспечивать большую продолжительность работы между перестановками, так как занесенные снегом щиты очень трудно переставить;

иметь минимальную стоимость;

иметь наименьшую материалоемкость.

Выполнение этих требований достигается при правильном назначении следующих конструктивных параметров:

высоты щита;

общей просветности - отношения суммарной площади просветов к общей площади внешнего контура щита;

коэффициента распределения просветности - отношения просветности нижней части щита к просветности верхней части;

сечения элементов.

От высоты щитов зависит их работоспособность. Чем выше щит, тем большее количество снега он может задержать без перестановки.

На основе проведенных исследований Росдорнии и транспортно-энергетическим институтом Сибирского отделения рекомендованы четыре типа щитов, представленных в виде таблицы 6.2.

Таблица 6.2 - Типы щитов

Для нашего случая, когда объем снегопереноса более 100 м3/м и скорость ветра (даже господствующего) меньше 20 м/с, рекомендовано использование щитов III-го типа. Но чтобы справится с большим объёмом снегопереноса установим щиты в три ряда.

Перестановку щитов осуществлять очень трудно и нельзя при сильном ветре. В районах с интенсивными метелями иногда просто невозможно переустановить щиты. В результате они полностью отрабатываются и перестают работать, т. е. защищать дорогу. В таких случаях щиты ставят в несколько рядов.

Выполним расчет объема снега, задерживаемого многорядной защитой:

, (6.2)

гдеn - число рядов;

Нщ - высота щитовых линий;

К - коэффициент, учитывающий влияние снежного покрова.

При трехрядной установке щитов:

м3/м

Это значение больше объема снегопереносана дорогеIV категории Wn=108,17 м3/ми объема снегопереноса на дороге III категории Wn=147,77 м3/м, следовательно щиты справятся с таким объемом снегопереноса.

Снежные траншеи

Снежные траншеи применяются наиболее широко. Траншеи могут применяться как самостоятельное средство защиты - на дорогах IV-V категорий или в сочетании с другими средствами, чтобы усилить снегозадерживающее действие и повысить надежность снегозащитных линий на дорогах I, II, III категорий. Первую со стороны дороги траншею при отсутствии других средств защиты размещают не ближе 30 м т не дальше 100 м от бровки земляного полотна.

Вначале, когда траншея еще пуста, снег задерживается в ней интенсивно. По мере заполнения траншеи снегозадерживающая способность ее падает, и значительное количество снега начинает проноситься через траншею. Одиночная траншея не может надёжно защитить дорогу от снежных заносов, поэтому их прокладывают в несколько рядов параллельно дороге.

Первая траншея от дороги располагается на расстоянии 20-30 м, а расстояние между двумя ближайшими траншеями должно быть 12-15 с.

Снегосборная способность траншеи - это объём снега, который может задержать 1 метр траншеи.

Снегосборная способность каждой траншеи рассчитывается по формуле:

(6.4)

гдеBср - средняя ширина траншеи равная ширине отвала (3-4 м), м;

hп - средняя высота снегового покрова , 0,7 м;

Lтр - расстояние между осями траншей (10-15 м), м;

Однако одиночная траншея не сможет надолго защитить автомобильную дорогу от снега. Поэтому для задержания общего объема снегопереноса необходимо устраивать n траншей. Количество будет зависеть от объёма снегопереноса и действия других снегозадерживающих мероприятний.

(6.5)

Первая траншея от дороги расположена на расстоянии 30 м, все последующие траншеи на расстоянии 15 м от предыдущей.

Снегозащитные насаждения

Наиболее эффективным и надежным средством защиты дорог от снежных заносов являются снегозащитные насаждения. Они имеют значительно больший срок службы, чем переносные щиты. При соответствующей конструкции они задерживают весь снег, приносимый метелями, а стоимость их, отнесенная к одному году службы, меньше, чем у снегозадерживающих устройств.

Кроме того, насаждения способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур на прилегающих землях, улучшают сохранность земляного полотна, дают возможность заготавливать некоторое количество деловой древесины.

Кроме выполнения функций снегозащиты, выращивание придорожных лесных полос и особенно их сочетание с пылезащитным лесоразведением является неоценимым природоохранным средством.

Придорожное лесоразведение решает одновременно несколько задач: снегозащиту, ветрозащиту, оздоровление и улучшение ландшафта, уменьшение уровня шума, поглощение загрязнителей атмосферы, возобновление потерь кислорода, предохранение земляного полотна и придорожных земельных участков от последствий водной эрозии и ветровой дефляции.

Даже сравнительно узкая шестирядная лесная полоса снижает уровень дорожного шума на 8-9 дБ с уменьшением звукового давления в 2-3 раза, задерживает свыше 50-60% взвешенной пыли и до 60% сернистого газа. Хвойные деревья усваивают углерод из таких отходов автомобилей, как углекислый газ СО2 и ядовитый угарный газ СО, выделяя чистый кислород. Лесонасаждения смягчают температурные колебания и коренным образом улучшают микроклимат в любое время года.

Снегозащитные насаждения должны удовлетворять следующим основным требованиям:

конструкция и размещение их должны соответствовать объему снегоприносимого снега;

расстояние от посадок до дороги должно быть достаточным, чтобы снежный шлейф не мог выйти на автомобильную дорогу;

породно-видовой состав должен подбираться с уменьшением снегозащитных свойств, декоративных свойств и природных ценностей;

насаждения для защиты автомобильной дороги создаются в виде живых изгородей или лесных полос.

Живая изгородь - густая посадка, формируемая из кустарников и деревьев одной породы и имеющих небольшое количество рядов (1-2).

Лесная полоса - посадка из нескольких рядов деревьев и кустарниковой опушки с общим чилом рядов от 4 до 9.

Ширина лесопосадки при различном объеме снегопереноса, рекомендованная Союздорнии и Гипродорнии приведена в таблице 6.3.

Таблица 6.3 - Ширина лесопосадки при различном объеме снегопереноса

Для данного случая, когда объем снегопереноса составляет <150м3/м, принята схема cщириной лесопосадки 19 м. Данная схема представлена на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема лесозащитных насаждений

Учитывая объем снегопереноса и местные условия обустраиваемого участка, а так же стоимость работ, принимаем следующие мероприятия по защите дороги от снежных заносов (таблица 6.4).

Таблица 6.4 - Мероприятия по защите от снега

6.3 Определение состава работ по очистке дорог от снега

Химический метод предусматривает использование в качестве противогололедного материала химические вещества, обладающие способностью плавить лед в значительном количестве при широком диапазоне отрицательных температур. По физико-химическим свойствам и технико-экономическим показателям, наиболее пригодным для борьбы с зимней скользкостью являются соли хлористого натрия, кальция и магния, относящихся к классу хлоридов. Эффективность взаимодействия хлоридов со льдом существенно зависит от температуры. Каждый вид хлорида взаимодействует со льдом в определенном температурном диапазоне.

6.4.2 Фрикционный метод

Для повышения коэффициента сцепления колес автомобиля со скользкой поверхностью дороги на ней рассыпают песок, высевки каменных материалов или шлак. Лучшими свойствами обладают песок или высевки с размерами зерен 2-3 мм (но не более 8 мм). Чем крупнее зерна, тем больше расход материала, так как при разбросе крупнозернистых фракций ухудшается сцепление колеса с дорогой. Крупные части при механическом распределении могут нанести повреждение автомобилям. Эффективность применения фрикционных материалов снижается, если, например, в них содержатся глинистые или илистые примеси, загрязняющие дорогу и повышающие ее скользкость.

6.4.3 Тепловой метод

Тепловой способ осуществляется с помощью стационарных систем и устройств, обеспечивающих обогрев покрытия, а также самоходными тепловыми машинами, принцип действия которых основан на использовании горячих выхлопных газов газотурбинных двигателей. Конструкция нагревательных систем подразделяются на два типа: с глубинным и поверхностным обогревом.

6.4.4 Комбинированный метод

Этот метод заключается в сочетании вышеперечисленных способов. Например, при химико-фрикционном методе рассыпают фрикционные материалы, смешанные с твердыми хлоридами натрия или кальция.

6.5 Экономическое обоснование выбранного метода

Экономическое сравнение методов борьбы с зимней скользкость представлено в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Сравнение методов борьбы с зимней скользкостью

Можно сделать вывод о незначительном преимуществе комбинированного методов перед химическим. С позиции экологии присутствие оптимального количества солей на дорожном покрытии наиболее эффективно прекращает или существенно уменьшает образование скользкости, повышает безопасность движения и среднюю скорость транспортных средств, уменьшая вредные выбросы автомобилей, однако даже небольшое количество солей, накапливаясь в течение многих лет в придорожной зоне, оказывает отрицательное воздействие на состояние природной среды.

7. Экономическое обоснование выбранного метода по борьбе с зимней скользкостью

7.1 Расчет потребности в противогололедных материалах при химическом методе

Согласно ГОСТ Р 50597-93 все дороги делятся на 3 группы в зависимости от интенсивности движения: А>3000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 4 часа, Б 1000-3000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 5 часов, В <1000 авт/сут, срок ликвидации скользкости 6 часов.

Срок ликвидации зимней скользкости для III категории составляет 4 часа, для IV категории - 5 часов. Согласно ВСН 20-87 начало периода со случаями образования зимней скользкости в Кемеровской области 19.10, конец 18.04, продолжительность 182 дней. Число дней со случаями образования скользкости равно 87.Снежно-ледяные образования формируются на покрытии в виде льда 64 дня, уплотненного снега 82 дня, рыхлого снега 36 дней, от общего числа дней.

Определяем расход противогололедного материала при разовом распределении.

Общая площадь проезжей части, подлежащая очистке для заданной сети автомобильных дорог, определяется:

(7.1)

где ширина очищаемой части с учетом краевых полос для дорог IV и III категорий соответственно;

длина автомобильных дорог IV и III категорий соответственно.

м2

Расход противогололедного материала определяется:

(7.2)

где: n- норма расхода противогололедного материала на 1 м2площади покрытия:

для льда-70 г/ м2;

для уплотненного снега-50 г/ м2;

для рыхлого снега-30 г/ м2;

т

т

т

Определим расход материалов за весь зимний период:

,(7.3)

где: Qi- расход материалов на 1 м2 при разовом распределении, т;

pi- продолжительность периодов с определенным состоянием снежно-ледяных образований, дни.

т

Определим среднегодовую потребность соли на 1 м2 покрытия:

(7.4)

Для уменьшения негативного воздействия солей на металлы вводятся ингибиторы в объеме 2,5 % от общего объема солей:

т

В качестве ингибитора используем однозамещенный фосфат натрия.

7.2 Расчет потребности в противогололедных материалах при комбинированном методе

8. Экономические расчеты по определению эффективности технических мероприятий зимнего содержания

Технико-экономическое сравнение вариантов дано в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Технико-экономическое сравнение вариантов

Из таблицы 8.1 видно, что химический метод борьбы с зимней скользкостью получился дешевле, чем пескосоляный метод. Из таблицы 8.1 также можно заметить, что потребность в противогололедных материалах при химическом методе борьбы меньше по сравнению с методом борьбы пескосоляной смесью.

Таблица 8.2 - Расчет борьбы с зимней скользкостью для ПСС

Общая стоимость зимнего содержания составляет 238648,87тыс. рублей. Определим зимнюю стоимость содержания 1 м2 сети дорог по формуле.

Зст.сод. = = руб.

где Зст.сод - зимняя стоимость содержания 1 м2 сети дорог;

Ост - общая стоимость зимнего содержания, тыс. руб.;

F - площадь проезжей части, тыс. м2;

Рассчитаем стоимость борьбы с зимней скользкостью химическими веществаим, табл. 8.3

Таблица 8.3 - Расчет борьбы с зимней скользкостью химическими веществами

Зст.сод. = =

По данным таблиц 8.2 и 8.3, видно, что применение комбинированного способа борьбы с зимней скользкостью по стоимости дороже химического. Стоимость содержания 1м2 сети дорог для химического метода составляет 77,37 тыс. руб., а для комбинированного метода - 138,75 тыс. руб.

Список литературы

1. Зимнее содержание автодорог. Под. ред. А.К. Дюнина. М.: Транспорт, 1983.-197 с.

2. Лукина В.А. Комплексная оценка технического состояния автомобильных дорог: учеб.-метод. пособие. - Архангельск: АГТУ, 1999. - 25с.

3. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика/ Минстрой России. - М.: ГП ЦПП, 1996 - 140с.

4. СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги/ Госстрой СССР - М.: ЦИТП, 1986 56 с.

5. Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог ВСН28-88.Минавтодор РСФСР М.: Транспорт, 1989-198 с.

6. «Руководство по борьбе с зимней скользкостью на автомобильных дорогах»/ Министерство транспорта РФ, госслужба дорожного хозяйства (Росавтодор). - М.:2003 -72.

Размещено на Allbest.ru