Эффективным способом защиты пути от грунтовой наледи является

Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания

Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания

Введение. Наледи – сложное природное явление, довольно широко распространенное в Восточной части России. Зимой почти сразу после первых морозов многочисленные ручьи и ключи, текущие по склонам долин и распадков и имеющие, как правило, северную экспозицию, начинают замерзать и образовывать наледи – сначала малозаметные и почти не беспокоящие строителей, но постепенно растущие, приобретающие внушительные размеры и имеющие значительные объемы откладываемого льда. Наледи серьезно затрудняют работы, оказывая различные воздействия на строящиеся или эксплуатируемые объекты, особенно железнодорожные пути, притрассовые автомобильные дороги, водопропускные трубы и малые мосты. Факторы наледеобразования, независимо от степени их проявления и характера их воздействия, можно разделить на природные (естественные) и искусственные (сопутствующие), вызываемые полезной деятельностью человека. В настоящее время существует огромное количество различных средств противоналедной борьбы. По характеру все ее средства делятся на пассивные, ослабляющие наледное воздействие, но не оказывающие влияния на факторы наледеобразования, и активные – ликвидирующие наледеобразовательные процессы или устраняющие воздействие наледей на сооружения. К пассивным противоналедным устройствам относятся постоянные и временные дощатые и шпальные заборы, сезонные мерзлотные пояса, снеговые валы, отепление постоянно действующих водотоков, подогрев наледных вод, механизированное и ручное рыхление и скалывание льда, а также пропуск наледных вод через железнодорожный путь по освобождаемым от балласта шпальным ящикам или по ледовым канавам под пролетными строениями мостов и в водопропускных трубах. Несмотря на значительные затраты, пассивные способы борьбы с наледями обычно не дают желаемого результата, не обеспечивая также безопасности движение по железным дорогам. Защитные противоналедные мероприятия Защитные средства противоналедной борьбы различаются на сезонные и постоянные. К сезонным защитным мероприятиям относятся: устройство сезонных обходов на притрассовых автодорогах и зимниках; устройство настилов на наледях, покрывающих проезжую часть притрассовых автомобильных дорог; засыпка наледных мест на временных автодорогах щебнем и скальным грунтом; отвод наледных вод но канавам во льду и пропуск их через шпальные ящики железнодорожного пути и проезжую часть притрассовых автодорог; выколка и удаление наледного льда из отверстий водопропускных сооружений и кюветов вручную и механизированным способом с использованием бульдозеров и рыхлителей; резка наледного льда механическими пилами и баровыми механизмами; взрывание наледного льда, а также его таяние.

К постоянным защитным мероприятиям относятся:
• поднятие отметки бровки земляного полотна на высоту, исключающую наледное воздействие даже в самые суровые зимы (рис.1);
• уширение выемок на наледных участках с целью размещения в них заграждающих протнвоналедных устройств временного и постоянного типа (рис. 2);
• перенос отдельных участков дорог с устройством постоянных обходов;
• строительство дополнительных водопропускных труб;
• замена водопропускных труб и малых мостов на свайно-эстакадные мосты;
• замена отдельных водопропускных труб па фильтрующие прорези;
• замена водопропускных труб и малых мостов на специальные противоналедные водопропускные сооружения с необходимыми отверстиями для свободного пропуска наледей;
• установка на проезжей части дорог водоотводящих бордюрных камней и водопоглощающих устройств.
Постоянные защитные мероприятия, несмотря на довольно значительные капитальные затраты, могут полностью ликвидировать наледное воздействие на дорожные сооружения или свести его к допустимому минимуму, проявляющемуся только в отдельные, наиболее суровые зимы. Иногда подобный эффект может быть обеспечен превращением выемки в насыпь (рис. 3).
Водоотводящие бордюрные камни и водопоглощающие устройства позволяют в некоторых случаях успешно осуществлять противоналедную борьбу.
Водоотводящие бордюрные камни представляют собой своеобразные сборные лотки из железобетона, имеющие водоприемные отверстия, которые могут не только поглощать, но и отводить наледную воду.
Некоторые модификации таких устройств имеют откидные крышки и нагревательные элементы, являясь одновременно средствами снегоборьбы. Наиболее целесообразно применять эти устройства в населенных пунктах или на горных дорогах, имеющих требуемые уклоны.
Водопоглощающие устройства предназначены в основном для защиты от наледей, возникающих при таянии снега (стоковых), на больших площадях, имеющих асфальтобетонное или бетонное покрытие. Их выполняют в виде блоков из фильтрующего Морозостойкого бетона либо пластбетона (рис. 4). При необходимости они могут иметь вверху сменный блок-фильтр, под которым помещается нагревательный элемент, обеспечивающий успешное функционирование этого устройства в самых суровых климатических условиях.
Специальные противоналедно-водопропускные сооружения
К специальным водопропускным сооружениям, предназначенным одновременно для безналедного пропуска постоянно и периодически действующих водотоков, относятся специальные свайно-тоннельные водопропускные сооружения, противоналедные мосты-трубы, эстакадные засыпные мосты с лотковыми пролетными строениями, эстакадные мосты с подземными водовмещающими и водопропускными каналами.
Свайно-тоннельные водопропускные сооружения представляют собой конструкцию, расположенную в нижней части насыпи земляного полотна в виде тоннельной полости или щели необходимой толщины, образованной рядами свай с плитами-насадками и заборными стенками-плитами, служащей для беспрепятственного пропуска водотока с постоянно действующей наледью.
Применение этих сооружений в качестве противоналедного средства основано на минимальном нарушении местных инженерно-геологических, гидрологических и гидрогеологических условий, являющихся обычно мощными факторами наледеобразования.

Источник

naledi (Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания), страница 3

Описание файла

Документ из архива «Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания», который расположен в категории «рефераты». Всё это находится в предмете «транспорт» из раздела «Студенческие работы», которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «рефераты, доклады и презентации», в предмете «транспорт» в общих файлах.

Онлайн просмотр документа «naledi»

Текст 3 страницы из документа «naledi»

Засоление наледного льда, основанное на понижении точки замерзания воды в зависимости от количества .растворенных в ней солей, довольно широко применяют .на многих автомобиль­ных дорогах для борьбы с гололедными образованиями.

Кроме хлористых солей натрия и кальция, исходя из опыта ГДР можно рекомендовать хлористый магний, понижающий точ­ку замерзания водного раствора почти до — 40°

Таяние льда электронагревательными элементами и греющи­ми кабелями от передвижных электростанций оказывается экономически выгодным по сравнению с ручным скалыванием и уда­лением наледного льда, несмотря на относительно высокую стои­мость электроэнергии.

Для обслуживания одного, а иногда и нескольких перегонов с наледными участками достаточно одной передвижной электро­станции, установленной на вездеходе или автомобиле высокой проходимости, обслуживаемой водителем-мотористом, который периодически (4—5 раз в сутки) совершает челночные рейсы. У наледного объекта водитель-моторист подключает ранее уложен­ные нагревательные элементы или греющие кабели к распредели­тельному щиту передвижной электростанции, вызывая таяние на­ледного льда или подогрев наледных вод.

На наледный участок можно также доставлять небольшие пе­реносные электростанции, работа которых в течение нескольких суток может полностью ликвидировать наледную опасность, так как подогретые наледные воды вызывают протаивание наледного льда с образованием внутри него довольно значительных каналов и полостей, по которым наледные воды могут циркулировать, не замерзая, довольно продолжительное время.

Таяние льда сжиганием жидкого или твердого топлива, не­смотря на его кажущуюся малую эффективность, применяют на многих отечественных и зарубежных дорогах главным образом благодаря его простоте, дешевизне и довольно ощутимым резуль­татам при правильном использовании для борьбы с русловыми, грунтовыми и смешанными наледями.

Наиболее простым вариантом этого способа является сжига­ние дров в порожних металлических бочках от топлива со срезан­ными верхними днищами, тепло от которых передается льду, об­разуя его интенсивное таяние и ускоряя подогрев наледных вод.

Рис. 18. Таяние наледного льда с применением льдотающего агрегата: 1 — льдотающий агрегат; 2 — поверхность наледи; 3 — канава для отвода воды

ногда вместо дров в качестве топлива используют соляро­вое масло, сжигаемое через форсунки или капельницы, питаемые от бачков, устанавливаемых на некоторой высоте над бочками, которые сначала быстро погружаются в оттаиваемый наледный лед, а затем стабилизируются в нем.

Таяние льда с применением агрегатов (рис. 18) является эф­фективным противоналедным средством. Такие агрегаты пред­ставляют собой устройства, аналогичные применяемым на строи­тельстве гражданских зданий для сушки стен («огнеметам»). Они работают на соляровом топливе, но имеют систему жаровых труб, по которым горячие газы отводятся от топки, вызывая тая­ние наледного льда и подогрев наледных вод.

Этот способ борьбы с наледями по сравнению с таянием льда сжиганием дров в металлических бочках более эффективен и эко­номичен, поэтому может рекомендоваться к широкому использо­ванию на эксплуатируемых дорогах.

К постоянным устройствам для таяния льда и подогрева на­ледных вод относятся обогрев проезжей части дорог, днищ водо­токов, лотков труб, мостовых русел электрическими нагреватель­ными элементами, встроенными в конструкции дорожных соору­жений, а также за счет геотермальной энергии, с помощью го­рячей воды, пара или горячего воздуха, подогрев русловых вод поплавками и рамочными электронагревательными элементами.

Обогрев проезжей части автомобильных дорог, лотков водо­пропускных труб и мостовых русел электрическими нагревателями, как показывает опыт его применения, может быть очень эффек­тивным противоналедным средством, однако его можно применять при наличии источников электроэнергии.

Обогрев дорожных сооружений и устройств горячей водой и паром рекомендуется при возможности получения этих тепло­носителей (в виде отходов производства с промышленных пред­приятий). Наиболее реальна организация такой противопаледной борьбы на заводских территориях, подъездных путях .и дорогах, особенно в населенных пунктах.

Этот способ борьбы с наледями исключительно надежен и прост, позволяет успешно осуществлять борьбу с наледями даже на больших водотоках с минимальными затратами на эксплуата­цию устройств.

Рис. 19. Подогрев русловых вод рамочными электронагревательными элементами

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

одогрев русловых вод поплавковыми и рамочными электро­нагревателями (рис. 19) аналогичен описанным выше способам противоналедной борьбы с применением электронагревательных элементов, за исключением того, что они не встроены в конструк­ции сооружений, а устанавливаются перед ними на постоянно действующих водотоках. Поплавковые водонагреватели в основ­ном предназначаются для борьбы с наледями, образующимися в канавах, кюветах и лотках вблизи земляного полотна и искус­ственных сооружений.

Заграждающие противоналедные мероприятия и устройства.

Заграждающие противоналедныо средства бывают постоян­ными и сезонными. К сезонным средствам относятся сезонные русловые и грунтовые мерзлотные пояса, снеговые и снежно-ле­довые валы, щитовые, дощатые и шпальные заборы, заграждения из промороженной мешковины.

Рнс. 20. Сезонные русловые мерзлот­ные пояса:

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

езонные русловые и грунтовые мерзлотные пояса (рис. 20 и 21) представляют собой участки местности у ограждаемых соо­ружений, с которых удаляют растительный покров, лес и кустар­ник, а в начале зимнего периода и снег, который также перио­дически очищают зимой. Их применение основано на создании водонепроницаемых экранов на пути русловых и грунтовых вод­ных потоков за счет ускоренного промерзания русел рек и грун­тов деятельного слоя с последующим образованием наледей в удалении от ограждаемых дорожных сооружений.

Снеговые и снежно-ледовые валы (рис. 22) служат для борь­бы с грунтовыми и смешанными (руслово-грунтовыми) наледя­ми. Как правило, эффективность их мала, так как наледные во­ды могут легко фильтровать че­рез эти валы, хотя их с

Рис. 21. Сезонные грунтовые мерзлотные пояса:

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

до устройства пояса; 3 — выходы надмерзлотных вод после устройства 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 мерзлотными поясами:

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 —

тараются сделать водонепроницаемыми, обливая водой. Кроме того, устройство их также требует приме­нения ручного труда.

Рис. 23. Щитовые заборы:

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

итовые заборы (рис. 23) в отличие от снеговых валов уста­навливать легче, так как они со­стоят из готовых секций. Однако для создания водонепроницаемо­сти стыков между секциями щи­тового забора их приходится уп­лотнять мокрым снегом и зали­вать водой, что является трудоем­кой и нежелательной операцией. Дощатые и шпальные заборы (рис. 24) но сравнению с щитовыми требуют больших трудовых затрат на установку, но более эффективны, так как почти не имеют водопроницаемых стыков, если изготовлены из шпунтованных досок.

Заграждения из промороженной мешковины могут рекомендо­ваться в качестве временного противоаварийного мероприятия. Этот метод борьбы с наледями аналогичен предыдущим, но от­личается легкостью устройства (рулонные полотнища прикреп­ляют к заранее установленным стойкам и, увлажняя, промора­живают).

К постоянным заграждающим противоналедным устройствам относятся: русловые мерзлотные пояса с применением заморажи­вающих установок автоматического типа, грунтовые мерзлотные пояса в виде поперечных широких канав с валами или с применением замораживающих установок автоматического типа, земляные валы со шлюзами, фильтрующие дамбы из крупноглыбного грунта, водонепроницаемые экраны, постоянные дощатые заборы, ряжевые стенки с каменным заполнением, железобетонные плит­ные заборы.

Рис. 24. Дощатый (шпальный) забор

Рис. 25. Русловой мерзлотный пояс с применением замораживающей установки автоматического типа для образования ледяных дамб:

I — трубы подняты; II трубы опущены; 1 — обсадные трубы; 2 — эстакадный мостик; 3 — замораживающие трубы Гапссоа

условые мерзлотные пояса с применением замораживающих установок автоматического типа (рис. 25) отличаются от обычных русловых мерзлотных поясов применением автоматических замо­раживающих установок в виде труб, заполненных керосином, ко­торые в летнее время поднимают на специальную раму или эста­каду в виде легкого мостика. В зимнее время их опускают и рус­ло реки и сразу же включают в работу, намораживай в течение лишь нескольких суток устойчивую ледяную дамбу.

Грунтовые мерзлотные пояса в виде поперечных широких канав с валами представляют собой резерв, из которого при бла­гоприятных грунтовых условиях отсыпают земляной вал.

Земляные валы со шлюзами-щитами наиболее эффектив­ны на наледных участках со смешанными руслово-грунтовыми наледными водами.

Главное отличие их от предыдущих конструкций — примене­ние в средней части земляного вала, обычно находящейся в об­ласти тальвега лога с постоянно действующим ручьем, шлюза в виде подъемного или закладного щита, опускаемого в начале зимнего сезона и поднимаемого с началом таяния наледного льда весной. Применением такого противоналедного сооружения уда­ется на ряде наледных участков накопить большое наледное по­ле и не допустить выхода наледи к защищаемому сооружению. Иногда эффективно борются с наледями, устраивая на водотоке несколько валов со шлюзами-щитами.

Фильтрующие дамбы из крупноглыбового скального грунта предназначены для борьбы со смешанными наледями на косогорных участках, а также на незначительных по расходу постоянно действующих водотоках. Такие противоналедные сооружения не требуют приведения их в рабочее состояние, так как являются самонастраивающимися на летний и зимний режимы работы.

Для ускоренного охлаждения тела фильтрующих дамб в на­чале зимнего периода применяют вентиляционные короба, зак­ладываемые в каменную кладку при устройстве дамб, по которым циркулирует холодный воздух, вызывая замерзание фильтрующих наледных вод.

Водонепроницаемые экраны служат для борьбы с грунтовыми наледями и выполняются из деревянного шпунта или мятой гли­ны. Как правило, они самостоятельно не применяются, а только дополняют другое противоналедное сооружение (земляной вал или мерзлотный пояс).

Постоянные дощатые заборы в основном применяют для борь­бы со смешанными руслово-грунтовыми наледями или русловыми наледями на постоянно действующих водотоках с небольшими расходами (типа рассеянно-ключевых вод на косогорных участ­ках). Практика показала, что эффективность таких устройств не­достаточна, так как перед наступлением зимнего сезона их тре­буется приводить в рабочее состяние — закрывать щитами русло водоотводных канав, а также тщательно конопатить все щели и стыки.

Ряжевые стенки с каменным заполнением являются развити­ем описанных выше противоналедных устройств в виде фильтру­ющих дамб, но в отличие от них менее подвержены деформациям пучения, а также требуют меньше камня для устройства. Приме­нять их наиболее целесообразно для борьбы со смешанными, а также русловыми наледями. В последнем случае рекомендуется дополнительно использовать подъемные или закладные шлюзы-щиты в средней части, совпадающие с тальвегом лога, а также водонепроницаемые экраны и автоматические замораживающие установки.

Источник