Постоянные снегозащитные средства и сооружения

Самым надёжным и экономичным постоянным средством снегозащиты являются снегозащитные лесонасаждения, которые являются основным видом защиты автомобильных и железных дорог от снежных заносов. Однако и они обладают недостатками: для их размещения вдоль дорог необходимы значительные земельные площади; лесные насаждения медленно растут и вступают в работу; они требуют постоянного ухода (см. гл. 12, т. 1).

Одной из причин образования снежных заносов является нарушение требований снегозаносимости при проектировании земляного полотна или отступления от проектных решений при строительстве. Особенно часто эти нарушения и отступления встречаются на участках выемок.

60

Поэтому служба эксплуатации дорог в процессе ремонта выполняет работы по приданию земляному полотну обтекаемого профиля, уполаживанию (уменьшению крутизны) откосов, поднятию насыпей и др.

Главными мерами, обеспечивающими незаносимость насыпей, являются подъем земляного полотна до незаносимой отметки и придание поперечному профилю дороги обтекаемого для снеговетрового потока очертания.

Высоту снегонезаносимой насыпи необходимо определять исходя из двух условий: повышение скорости снеговетрового потока до значения, обеспечивающего перенос снега через земляное полотно без образования снежных отложений; возвышение насыпи над расчётным уровнем снежного покрова с учётом слоя снега, сбрасываемого с поверхности дороги при снегоочистке.

По первому условию высоту снегонезаносимой насыпи определяют по формуле

где - высота незаносимой насыпи, м; - расчётная высота снежного покрова с вероятностью превышения 5 %, м; - возвышение над снежным покровом, обеспечивающее незаносимость насыпи, м (принимается по СниП 2.05.02-85 и составляет 1,2; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4 м соответственно для дорог I, II, III, IV и V категорий).

Для выполнения второго условия в формуле вместо возвышения подставляют значение высоты слоя снега, сбрасываемого с дороги при снегоочистке, , которое определяют в зависимости от высоты снежного покрова (рис. 15.8).

Из двух значений высоты снегонезаносимой насыпи следует принимать большее.

Рис. 15.8. Зависимость высоты слоя снега, сбрасываемого с поверхности дороги

при снегоочистке, от высоты снежного покрова Н_п:

I-V категории дорог

61

Для улучшения обтекания земляного полотна снеговетровым потоком, особенно на пересечениях дорог, следует по возможности уменьшать количество ограждений, столбиков и других препятствий, задерживающих снег, переносимый метелью.

На участках выемок чаще всего уменьшают крутизну откосов, устраивают аккумуляционные полки или полости. При этом исходят из того, что выемки с крутыми откосами незаносимы, если объём снегоприноса к дороге меньше объёма снега, который может разместиться на подветренном откосе выемки. Условие незаносимости выемок с крутыми откосами имеет следующий вид:

где - снегоёмкость откоса выемки, м³/м; - объём снега, попадающего на откос при снегопадах, м³/м; - объём снега, поступающего к откосу с поля, м³/м.

Обычно в выемках глубиной 1…6 м уменьшают крутизну откосов от 1:4 до 1:6.

Чтобы обеспечить незаносимость выемок глубиной до 1 м, их раскрывают или разделывают под насыпи.

Исследования Е.П. Андрулиониса показывают, что в начале зимы, когда поперечный профиль раскрытых выемок не искажён снегоотложениями, значительная часть переносимого метелями снега действительно проносится через выемки. Однако в процессе очистки дороги поперечный профиль раскрытых выемок неизбежно искажается и количество задерживающегося в них снега быстро растет, пока пронос снега не прекращается полностью. По указанным причинам такие выемки везде ограждают средствами снегозащиты. В процессе ремонта рекомендуется доводить параметры выемок до следующих профилей:

• профиль 1 - раскрытая выемка глубиной до 1 м. Откосы таких выемок разрешается запахивать, причём уклон их назначается от 1:7 до 1:10. Выемки с таким профилем должны ограждаться снегозащитой;

• профиль 2 - выемка с крутыми откосами. Устраивают такие выемки глубиной более 1 м в любой местности, кроме случаев, для которых целесообразно применение профиля 3. Если объем снегоприноса больше снегоёмкости наветренного откоса, выемки с таким профилем должны ограждаться снегозащитой;

• профиль 3 - выемка глубиной до 6 м с дополнительной полкой для проезда снегоочистителей и глухой преградой переменной высоты. Рекомендуют такие выемки для участков с особенно ценными сельскохозяйственными землями, где экономически нецелесообразно размещать на полях вдоль дорог снегозащитные устройства постоянного типа или насаждения. В таких выемках с обеих сторон (или с одной, если метелевые ветры имеют устойчивое одностороннее направление) устраивают полки-резервы шириной 4 м и более каждая, которые называют аккумуляционными (рис. 15.9).

62

Рис. 15.9. Выемка с аккумуляционными полками:

Н - глубина выемки; В - ширина проезжей части

Размеры полок назначают так, чтобы снег, приносимый за наиболее интенсивную метель, разместился в пределах полки и откоса, а его отложения не выходили на проезжую часть. После метели снег из пределов полки удаляют роторными снегоочистителями.

Снегоёмкость откосов выемки уменьшается по направлению от наиболее глубокого места к входам в выемку. Чтобы избежать уменьшения снегоёмкости откосов, грунт, полученный при разработке выемки, отсыпают в виде кавальеров, высота которых нарастает по направлению к входам в выемку (рис. 15.10).

Выемки на кривых в плане отличаются сильной снегозаносимостью. Для уменьшения снегозаносимости и улучшения условий движения в выемках с радиусами закруглений до 300 м срезают внутренний откос.

Надёжным средством защиты дорог от снежных заносов служат высокие снегозадерживающие заборы. Предельный объём снега, который может задержать снегозадерживающий забор, зависит от его высоты. Необходимую высоту забора Н₃, м, определяют исходя из объёма снегоприноса к дороге:

Рис. 15.10. Кавальеры у входа в выемку

63

где - объем снегоприноса, м³/м, из расчёта 7 %-ной обеспеченности; - средняя многолетняя наибольшая высота снежного покрова в данной местности, м.

Заборы высотой более 5 м по технико-экономическим соображениям делать не рекомендуется. Если по расчёту требуется большая высота, устраивают два, три и более рядов заборов. Общая снегосборная способность W₃, м³/м, заборов, поставленных в несколько рядов:

где - коэффициент, характеризующий степень заполнения снегом пространства между рядами заборов, можно принимать = 0,8; - количество рядов заборов; - расстояние между рядами заборов, м, = 30 Н₃; - эмпирический коэффициент, = 8.

Снегозадерживающие заборы бывают двухпанельные (рис. 15.11, а) с просветностью решётки 50 % и однопанельные (рис. 15.11, б) с просветностью решетки 70 %.

Однопанельные заборы применяют в основном для вторых и третьих рядов многорядных линий заборов, двухпанельные - при устройстве заборов в один ряд или в ближайшем к дороге ряду многорядных линий заборов. Заборы строят из дерева или делают сборными из железобетона.

В зависимости от направления господствующих метелевых ветров и рельефа местности принимают следующие расстояния установки заборов от дорог (выраженные в высотах заборов): 15-20 высот, если местность горизонтальная или имеет подъём от забора к дороге; 20-25 высот, если местность спускается от забора к дороге (в обоих случаях меньшее расстояние для ветров, подходящих к забору под острым углом, большее - для ветров, угол подхода которых близок к прямому).

Если по каким-либо причинам забор нельзя удалить от дороги на нужное расстояние, допускается сократить расстояние до 10 высот при условии уменьшения просветности его решётки до значения р = 0,3. Расстояние между рядами многорядных заборов следует делать равным 30 высотам.

В особенно многоснежные и метелевые зимы можно усиливать забор установкой дополнительных линий переносных щитов.

Хорошим средством защиты дорог являются снегозадерживающие заборы с изменяющейся просветностью. Основным показателем эффективности снегозащитных устройств является снегозадерживающая или снегосборная способность, которая зависит от геометрических размеров и просветности этих устройств.

Исследования В.А. Тихонова показали, что каждой скорости ветра при метели соответствует определенное значение просветности, при которой снегосборная способность снегозадерживающего устройства является максимальной.

64

Рис. 15.11. Снегозащитные заборы (размеры даны в сантиметрах):

а – двухпанельные; б - однопанельные

Чтобы обеспечить эффективную работу снегозадерживающего устройства, необходимо, чтобы его просветность изменялась автоматически вместе с изменением скорости ветра:

где p - требуемая просветность снегозадерживающего устройства, в долях единицы;

- коэффициент, зависящий от ширины земляного полотна, требований к допустимой толщине слоя снега на его поверхности и насыщенности метели, = 0,35…0,5;

- скорость ветра при метели, м/с; - критическая скорость начала метели, м/с.

Из этой зависимости следует, что чем выше скорость ветра во время метели, тем меньше должна быть просветность (рис. 15.12).

Обеспечить изменение просветности снегозадерживающих устройств можно разными способами. Учитывая различие скорости ветра по высоте, наиболее целесообразно применение устройств с горизонтальным размещением осей вращения элементов.

65

Рис. 15.12. Принцип работы забора с изменяющейся просветностью:

F₁ – просветность при отсутствии ветра; F₂ – просветность при максимальной скорости ветра;

а и b – высота и ширина вращающего элемента; v₁ и v₂ – скорость ветра до и во время метели

Установлено, что при равной высоте заборы с изменяющейся просветностью задерживают снега значительно больше, чем обычные заборы или щиты с постоянной просветностью.

Рис. 15.13. Забор снегопередувающего действия (размеры даны в сантиметрах)

66

Рис. 15.14. Снегоизолирующие постоянные сооружения:

1 - ферма; 2 - перекрытие выемки; 3 - надувная оболочка

Заборы снегопередувающего действия составляют особую группу снегозащитных устройств. Их работа основана на увеличении скорости снеговетрового потока в момент его прохождения над дорогой, что предотвращает образование на ней снежных отложений (рис. 15.13). Забор снегопередувающего действия рекомендуется применять при одновременном соблюдении следующих условий:

• господствующие ветры направлены под постоянным углом 50…90^о к оси дороги;

• сухой и легкоподвижный снег;

• объём снегопереноса более 300 м³/м.

Защищать заборами снегопередувающего действия можно выемки глубиной до 5 м, низкие насыпи и нулевые места. Для защиты полувыемок-полунасыпей на косогорах заборы снегопередувающего действия следует применять при условии, если уклон косогора не превышает 45^о.

Заборы снегопередувающего действия можно изготавливать деревянными или делать сборными из железобетона или керамзитобетона.

Снегоизолирующие постоянные сооружения предназначены для полной защиты от снегопадов и метелей. Конструктивно такую снегозащиту выполняют в виде галерей в горных районах. Для защиты от метелей и снегопадов можно устраивать лёгкие ограждающие конструкции на наиболее опасных по снегозаносимости участках дорог в виде навесов из полиэтиленовых плёнок, надувных навесов или из других лёгких материалов и конструкций (рис. 15.14).