4.2. Защита пути от снежных заносов на перегонах и станциях

Для защиты пути от снежных заносов применяют различные средства, классифицируемые по воздействию их на снеговетровой поток, по характеру их связи с поверхностью земли и по устрой­ству.

По воздействию на снеговетровой поток средства защиты раз­деляют на две основные группы: снегозадерживающие и снеговы-дувающие. К первой группе относятся защитные лесонасаждения, постоянные заборы и щиты; ко второй группе — наклонные на-доткосные щиты, имеющие в нижней части большой просвет.

Снеговыдувающие средства защиты удовлетворительно работа­ют только при лобовом ветре и достаточно высокой его скорости. В условиях переменного снеговетрового режима, характеризующе­гося изменением скорости и направления ветра, они работают пло­хо и потому широкого практического применения не получили.

По характеру расположения на поверхности земли снегозащит­ные средства делятся на стационарные и маневренные.

Стационарные средства представляют собой защитные лесные насаждения вдоль железнодорожного пути и постоянные снеговые заборы. Они имеют постоянное ориентирование относи­тельно пути и не всегда наилучшим образом взаимодействуют с ветровым потоком, направление которого часто меняется.

Кманеврениым средствам защиты относятся перенос­ные решетчатые щиты, снегозадерживающие стенки и траншеи, ус­траиваемые на снежном покрове. Эти средства защиты дают воз­можность маневрировать их пространственным расположением в зависимости от изменений условий снегозаносимости пути на про­тяжении зимы.

Средства и способы защиты пути от снежных заносов выбира­ются по табл. 4.1 с учетом местных условий (количества приноси­мого снега за зиму).

Естественные леса и специальные лесонасаждения, протяжение которых из года в год увеличивается, имеют наибольший удель­ный вес из всех средств снегозащиты.

Лесные насаждения на полосах земельного отвода железных дорог в зависимости от основного защитного их назначения разделяют на следующие виды: снегозадерживающие, ветроослабля-ющие, оградительные, пескозащитные, почвоукрепительные, про-тивоабразионные, водоемозащитные и озеленительные.

Естественный лес является самым надежным видом защиты пути от снежных заносов. В лесной местности на путь попадает снег только при снегопадах и общих метелях. Интенсив­ность накопления такого снега невелика. Из-за большого защит­ного значения леса для железных дорог вырубка прилегающей к полосе отвода части лесов шириной до 500 мзапрещена.

В качестве защитных лесонасаждений применяют насаждения главным образом из лиственных пород, реже из елей. В зависи­мости от характера заносимое™ и почвенных условий типы ли­ственных многорядных насаждений весьма разнообразны.

Принцип работы защитных насаждений состоит в следующем. Встречая на своем пути сопротивление деревьев и кустарников, ветер теряет скорость и способность переносить снег. Частицы сне­га выпадают из воздушного потока и образуют в посадках снеж­ные отложения. При правильном выращивании и подборе пород лесозащитные насаждения вступают в самостоятельную работу очень быстро. В двух-трехлетнем возрасте насаждения уже задер­живают до 40—60 % метелевого снега, а в четырех-пятилетнем воз­расте вступают в самостоятельную работу.

Защитные лесонасаждения представляют собой систему полос различной ширины с разрывами между ними. Число полос, их ширина, величина разрывов между полосами, расстояние между отдельными деревьями в ряду каждой полосы зависят от зоны про­хождения железной дороги, степени снегозаносимости участка, породы деревьев.

Снегозащитные лесополосы располагают параллельно дороге на расстоянии не ближе 20 м от оси пути, при этом между бров­кой выемки в месте ее наибольшей глубины и опушкой полосы должно быть не менее 5 м.

Полная ширина лесонасаждений В, м (от крайнего ряда путе­вой опушки до крайнего ряда полевой опушки), с каждой сторо­ны пути

B = w/h_p, (4.1)

где w — расчетная снегосборность защиты, соответствующая расчетному переносу снега, м³/м;

h_p — расчетная рабочая высота посадок, зависящая от лесорастительных условий и вида деревьев, м.

На черноземе и серых лесных почвах h_p принимается 3 м; на тяжелых суглинках, подзолистых и смытых, а также слабосолон­цовых южных почвах — 2,5 м. В сухостепных районах с темно-каштановыми почвами и солонцеватыми южными черноземами h_p =2 м. На почвах каштано-солонцеватого комплекса и бурых почвах сухой степи и полупустыни, где защитные насаждения со­здаются преимущественно из кустарников, рабочую высоту под­садок принимают от 1 до 1,5 м.

При отсутствии данных о средней рабочей высоте живой защи­ты ширина ее может быть определена по формуле

B = k (4.2)

где k — коэффициент, принимаемый равным — для районов с сильными метелями — 6; для районов с метелями средней силы — 5; для районов со слабыми метелями — 4.

Наиболее надежной защитой пути от снега является полосная живая защита — лесонасаждения. Однако по климатическим и по­чвенным условиям не везде представляется возможным осуще­ствить лесопосадки. В этих местах, а также до вступления в строй лесозащитных насаждений, применяются постоянные заборы и переносные щиты.

Основные параметры средств защиты (ширина полосной защи­ты, ее рабочая высота, снегосборность, расчетная высота забора) определяются расчетом.

Типовые схемы снегозадерживающих лесозащитных насажде­ний приведены на рис. 4.1.

Строительные нормы и правила Российской Федерации (СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм) устанавливают, что сне­гозадерживающие лесонасаждения должны обеспечивать задержа­ние расчетного годового объема снегопереноса с вероятностью превышения: на орошаемых или осушенных землях, пашне, зеных участках, занятых многолетними плодовыми насаждениями и виноградниками, — 1:10 (10 %), а на остальных землях —1:15(7%).

Все виды создаваемых придорожных насаждений должны отве­чать следующим основным требованиям:

♦ использование наиболее ценных в защитном и хозяйствен­ном отношении, биологически устойчивых и долговечных древесных и кустарниковых пород;

• вступление в эксплуатацию в установленные действующи­ми нормативами сроки;

• в оспрепятствование выходу из снегозадерживающих, ветроос-лабляющих и оградительных насаждений крупных диких жи­вотных и безнадзорного скота на железнодорожный путь;

• схемы смешения и размещения деревьев и кустарников дол­жны способствовать полной механизации лесокультурных и лесохозяйствегшых работ на всех этапах выращивания и содержания насаждений;

• более высокая защитная, природоохранная и экономичес­кая эффективность по сравнению с другими видами защит.

Постоянные решетчатые снегозащитные заборы в зависимос­ти от их высоты и площади просветов подразделяются на четыре конструктивных типа. В свою очередь, тип по конструкции об­шивки делится на три варианта: с горизонтальной, вертикальной или комбинированной обшивкой.

У комбинированных заборов нижнюю часть обшивают верти­кально отходами с лесозаводов или заполняют осенью перенос­ными щитами. По мере заработки заборов эти щиты на сильноза­носимых участках во вторую половину зимы снимают и перестав­ляют в сторону поля. Верхнюю часть забора обшивают досками горизонтально. При такой конструкции заборов значительно со­кращается потребность стандартного пиломатериала. Кроме того, вертикальная обшивка в нижней части забора по сравнению с го­ризонтальной подвергается меньшим разрушениям при осадке снежных валов.

Тип снегосдерживатощих заборов выбирают в зависимости от их снегосборности. Характеристики заборов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Характеристика снегозадерживащих заборов

Тип забора	Высота панели обрешетки h„, м	Разрыв в об­решетке hp, м	Число пане­лей	Общая высота забора Hз м	Снегосборность, м3/м
Заборы с равномерной просветностью по высоте
1	4,0	0	1	4,5	190
2	5,0	0	1	5,5	270
Заборы облегченного типа
1	1,0	0,5	2	3,0	130
2	1,4	0,6	2	4,0	240
3	1,8	0,7	2	5,0	370

По технико-экономическим причинам высоту снегозащитного забора не рекомендуется принимать более 5,5 м. В тех случаях, когда необходима высота забора более 5,5 м, предусматривают устройство двухрядных заборов с соответствующей поверхнос­тью (табл. 4.3).

Таблица 4.3. Конструкции заборов

Конструкция забора	Снегосборность, м3/м	Расчетная высота забора Н,м
1. Однорядные заборы (50 % просветов)	w=9H2	H=0.33
2. Двухрядные заборы (47 % просветов у каждого ряда, рас­стояние между заборами 40-50 м)	w=25H2	H=0.2
3. Двухрядные заборы (полевой — 75 % просветов, путевой — 50 %)	w=27H2	H=0.19

Строительные нормы и правила Российской Федерации (СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм) устанавлива­ют, что защита с помощью постоянных заборов должна обеспе­чивать задержание расчетного годового объема с вероятностью пре­вышения: на линиях скоростных и особогрузонапряжепных, I, II и III категорий — 1:15 (7 %), в сильнозаносимых местностях ма­лонаселенных районов — 1:20 (5 %), на линиях IV категории — 1:10(10%).

Расчет основных параметров средств защиты пути от снега на перегоне. Для предотвращения снежных отложений на пути (при метелях) необходимо, чтобы проектируемая снегозащита полно­стью задерживала весь расход снеговетрового потока. Тогда коли­чество снега q, которое должно быть задержано 1см² защиты в те­чение одной метели, составит

q=t*i, (4.3)

где t — продолжительность метели (ветра), мин (табл. 4.4); i — расход снеговетрового потока (интенсивность переноса сне­га), г/см²-мин.

Интенсивность снеговетрового потока /опреде­ляется по формуле

i - с * v, (4.4)

где с — коэффициент пропорциональности, представляющий со­бой количество переносимого снега энергией ветра при скорости 1 м/с и принимаемый равным 0,013;

v — скорость ветра, м/с.

Если в расчетную зиму (с наибольшим числом метельных дней) было п метелей, то количество снега Q, которое должно быть задержано защитой, составит

(4.5)

Определив количество снега, которое должно быть задержано снегозащитой, находят площадь поперечного сечения вала w, м², образующегося у этой защиты (рис. 4.2):

(4.6)

где d — плотность снега, принимаемая равной 0,3 г/см³.

Л иния снегозащиты располагается параллельно ограждаемо­му пути, направление которого может быть по отношению к сне-говетровому потоку под различным углом атаки (рис. 4.3).

В этом случае

(4.7)

Расчетная площадь снежного вала w, и², образовавшегося у проектируемой защиты, определяется по формуле

Наблюдения показали, что при углах атаки менее 15° снег про­дувается вдоль защит и почти не задерживается. Поэтому углами атаки менее 15° при определении расчетной площади снежного вала обычно пренебрегают.

Пример. Для линии Д-Ж (см. рис. 4.3) необходимо определить пара­метры постоянных снегозащитных заборов. Общая продолжительность метели в минутах для каждого направления (румба) ветра приведена в табл. 4.4. Скорость и направление ветра приведеЕ1ы в столбцах 1 и 2 табл. 4.5.

Таблица 4.4. Общая продолжительность ветра

Направление ветра (румб)	Общая продолжи­тельность ветра, мин	Направление ветра (румб)	Общая продолжи­тельность ветра, мин
С	1200	Ю	2600
С	1000	Ю	1600
С	1500	Ю	1050
с-в	2000	Ю-3	1400
С-В	2800	Ю-З	2100
с-в	400	Ю-3	2000
в	4000	З	1420
в	6000	З	600
в	1000	З	600
ю-в	1200	С-З	420
Ю-В	1400	С-3	600
Ю-В	1400	С-3	420

Таблица 4.5. Определение площади поперечного сечения снеж­ного вала

Направ­ление ветра	Скорость ветра V, м/с	Интен­сивность снеговет- рового потока, i	Количест­во снега, задержи­ваемого защитой, q	Общее количество задержи­ваемого снега, Q	Площадь поперечного сечения снежного вала, (V, м'	Процент от общего количества снега, %
С	10	13,00	15600	224850
С	16	53,25	53250		75,0	8,8
С	20	104,00	156000
С-В	16	53,25	106500	415671
С-В	20	104,00	291200		138,6	16,3
С-В	24	179,71	17971
В	18	75,80	318360	1625120
В	24	179,71	1078260		541,7	63,8
В	26	228,50	228500
Ю-В	10	13,00	15600	121594
Ю-В	12	22,46	31444		40,5	4,8
Ю-В	16	53,25	74500
Ю	6	2,81	6180	49442
Ю	10	13,00	20800		16,6	1,9
Ю	12	22,46	22460
Ю-3	6	2,81	3934	43274
Ю-3	8	6,67	13340		14,5	1,7
Ю-3	10	13,0	26000
3	5	1,60	672	12474
3	8	6,67	4002		4,2	0,5
3	10	13,00	7800
С-3	10	13,00	5460	55878
С-3	12	22,46	6738		18,5	2,2
С-3	20	104,00	43680
Всего					849,6	100%

Расчеты проводятся в следующей последовательности: определяется расчетная площадь поперечного сечения снежного вала, строится роза переносов снега и устанавливаются основные параметры снегозащиты:

в ысота снегозащитного забора и шири­на полосной живой защиты для участ­ка линии Д-Ж.

1. Расчет площади поперечного сечения снежного вала w выполняют в форме табл. 4.5. (значения продолжительности ветра по румбам см. в табл. 4.4).

1. По данным столбца 7 табл. 4.5 строят розу переносов снега (рис. 4.4).

2. По заданному углу между направ­лениями участка Д-Ж и Север-Юг, рав­ному 30°, определяют углы атаки для каждого румба (рис. 43).

3. По установленным углам атаки в табл. 4.6 рассчитывают площади снежного вала для каждой стороны пути. При этом в столбце 1 проставляются румбы, для которых в столбец 2 переносят из табл. 4.5 (столбец 6) значения площади поперечного сечения снежного вала. В столбцы 3 и 6 заносят углы атаки с рис. 4.3, а в столбцах 5 и 8 определяют расчетные площади снежного вала соответ- ственно для восточной и западной сторон пути.

5. По итогам табл. 4.6 (столбцы 5 и 8) определяют ширину проекти­руемой лесозащитной полосы (для района с метелями средней силы):

Таблица 4.6. Определение расчетной площади снегового вала по румбам

Румб	Площадь поперечного сечения снежного вала, м2	Угол атаки αj, град	sin α	Расчетная площадь wp, м2
Восточная сторона пути
С	75,0	30	0,50	37,5
С-В	138,6	75	0,97	134,3
В	541,7	60	0,87	471,3
Ю-В	40,5	15	0,26	10,5
Итого				653,6
Западная сторона пути
Ю	16,6	30	0,50	8,3
Ю-3	14,5	75	0,97	14,1
3	4,2	60	0,87	3,7
С-3	18,5	15	0,26	4,8
Итого				30,9

для восточной стороны В = k =5 =127,5 м;

для западной стороны В = k = 5 = 27,5 м

6. Высота снегозащитного забора для восточной сторо­ны Н = 3 = 8,4 м получилась более 5,5 м, поэтому по технико-экономическим соображениям целесообразно предусмотреть двухрядные заборы (табл. 4.3), высота которых составит:

для восточной стороны Н =0.19 =0.19 =4.8 м

для западной стороны Н =0,33 =0.33 = 1,8 м.

Расстояние между заборами устанавливается равным 22—24-кратной высоте забора.

Деревянными решетчатыми переносными щитами ограждается около 20 % протяжения заносимых участков пути на перегонах и станциях. Различают три типа конструкции щитов.

Щ иты типа I размером 2x1,5 м с площадью просветов около 50 % общей площади применяют главным образом на дорогах южной полосы европейской части страны, где бывают метели с влажным снегом; типа II размером 2x2 м с площадью просветов около 40 % — в северных и центральных районах; типа III размером 2x1,5 м

с площадью просветов 37 % предназначены в основном для дорог Сибири, где для задержания сухого и очень подвижного снега при больших скоростях ветра требуется более густая обрешетка.

Снегосборность щитовых ограждений Q м³/м, может быть установлена по формуле

Q_щ = 9КН², (4.9)

где Н — высота щита, м;

К — коэффициент, учитывающий нижний просвет h_пр между щитопланками и поверхностью земли.

Наибольшее распространение на дорогах сети по­лучили щиты типа II (рис. 4.5, а). При заработке 2/3 высоты этот щит имеет снегосборность в среднем 20 м³ снега на 1 м. Наилуч­шие результаты по задержанию снега дают щиты из щитопланки шириной 120—130 мм. Щиты типов I и II, имеющие высоту 1,5 м, задерживают за зиму до 15—17 м³ снега на 1 м.

П олучили распространение щиты с разреженной ниж­ней частью (рис. 4.5, б).

Увеличение просветности в таких щитах обеспечивается уко­рочением (через одну) вертикальных планок наполовину. В этих щитах создается продувание не за счет просвета между щитопланками и поверхностью земли, а за счет большей разреженности в нижней части щита.

О днорядную щитовую линию выставляют на рассто­янии 50 м от бровки откоса выемки или земляного полотна в ну­левых местах. При наличии кавальера, расположенного от бровки откоса на расстоянии более 30 м, щиты выставляют на кавальере, а при меньшем расстоянии — на 20—30 м от кавальера в сторону поля. Если имеется нагорная канава, линия защиты должна разме­щаться с таким расчетом, чтобы снежный вал не отлагался над ней.

При двухрядной щитовой л и н и и полевой ряд раз­мещают параллельно путевому на расстоянии 60—70 м. Щитовая линия должна перекрывать все протяжение выемок и нулевых мест и заканчиваться за их границами на расстоянии не ближе 10 м при насыпи высотой 2 м и не ближе 20 м, если высота насыпи менее 2 м. При косом направлении господствующих метелевых ветров щитовые линии в конце ограждаемого участка должны иметь угол поворота к пути, равный 45°, и отводы в сторону поля.

Колья для щитов (длиной примерно 3 м) на заносимых местах I и II категорий устанавливают в грунт до наступления за­морозков в заранее заготовленные ручным или механическим буром отверстия глубиной 40—60 см.

Щиты на заносимых местах III категории устанавливают без кольев непосредственно в снег по мере надобности.

Заносимые переезды ограждают с отводом дороги в сторону и с перекрытием переезда установкой второго ряда щитов на рас­стоянии 12—17 м от основной линии щитового ограждения, как показано на рис. 4.6.

Решетчатые щиты типа II высотой 2 м с просветом у поверхно­сти земли 25 см могут собрать снега примерно 35 м³ на 1 м; обра­зующийся при этом вал за щитом и отложение снега перед щитом и по низу щитовой линии могут приостановить дальнейшую ра­боту щитов, и снеговетровой поток будет переносить снег над ними. В этом случае требуется перестановка щитов.

П ервую перестановку щитов производят в сторону поля на расстояние 20 м, а следующие перестановки — в сторону пути на верх снегового вала (рис. 4.7). Перед перестановкой прорыва­ют в снегу канавку глубиной 20 см и щиты ставят вплотную к ее стенке, расположенной со стороны пути; при засыпке канавки снег Рис. 4.8. Расстановка междупарковой снегозащиты

на станции: 1 — защитные лесонасаждения;

2 — снегозащитные заборы и щиты

утрамбовывают. Для большей устойчивости переставленные щиты в местах их соединения обсыпают с обеих сторон снегом на высо­ту до 30 см.

Для того чтобы вытащить щит, его отрывают от снега с поле­вой стороны. Откопанный щит вынимают при помощи кола, про­сунутого сквозь щит под верхнюю планку.

За щитовыми ограждениями ведут постоянный надзор, вовре­мя поправляют перекосившиеся или упавшие щиты. Весной при первых сильных оттепелях щиты, стоящие на снеговых валах, час-го падают. Упавшие щиты, если период метелей еще ие миновал, немедленно ставят вновь в снег или относят и устанавливают к кольям.

По окончании периода метелей щиты снимают и сортируют на исправные, требующие ремонта и негодные. Годные щиты хранят в штабелях по 52 шт., а колья — по 100 шт. Ремонтируют щиты в течение летнего периода.

Защита узлов и железнодорожных станций от снега может быть контурной и внутристанционной.

Контурная защита задерживает снег, переносимый на станцию с прилегающих площадей. Она может быть в виде лесо­насаждений, постоянных снегозадерживающих заборов, перенос­ных щитов и не должна иметь разрывов. Внутристанцион-н а я защита препятствует переносу снега, лежащего на терри­тории станции. Ее располагают на широких междупутьях и на сво­бодных площадях между парками (рис. 4.8).

Строительные нормы и правила Российской Федерации (СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм) устанавливают, что при ограждении станций и узлов контурные и внутристанционные за щиты следует размещать на границе станционных площадок и про­должать за пределы стрелочных горловин не менее чем на 50 м.

Для внутристанциоиной защиты между парками необходимо предусматривать площадки шириной не менее 15 м.