Тема 1.8. Утримання автомобільних доріг і аеродромів в зимовий період

Мета: Розглянути основні принципи утримання автомобільних доріг і аеродромів в зимовий період.

Актуальність: Територія України лежить в помірно-континентальній кліматичній зоні, тому зимою виникає гостра необхідність боротьби із занесенням снігом та обледенінням покриттів для можливості безперешкодного і безпечного проїзду транспортних засобів по автомобільній дорозі.

Міжпредметна інтеграція: Будівництво автомобільних доріг та аеродромів, дорожньо-будівельні матеріали, екологія.

План

1.8.1. Основи сніжно-метільного режиму автомобільних доріг

1.8.2. Снігозахисні насадження і щити. Їх конструкція і розміщення. Постійний снігозахист

1.8.3. Очищення доріг від снігу. Патрульне снігоочищення. Види снігоочищувальних робіт

1.8.4. Боротьба з обледенінням дорожніх покриттів. Негативний вплив циклів «заморожування-розморожування». Вплив на навколишнє середовище та інженерні споруди

Після вивчення теми студенти повинні знати:

1. основи сніжно-метільного режиму автомобільних доріг;

2. види снігозахисних насаджень і пристроїв;

3. конструкцію і розміщення снігозахисних пристроїв;

4. способи і основні принципи очищення доріг від снігу;

5. види снігоочищувальних робіт;

6. способи і основні принципи боротьби з обледенінням дорожніх покриттів;

7. негативний вплив на дорожній одяг циклів «заморожування-розморожування»;

8. вплив протислизькісних реагентів на навколишнє середовище та інженерні споруди.

Ключові терміни і поняття: Сніжно-метільний режим, сніго-вітровий потік (СВП), снігопринос, снігоперенос, снігоємність, снігозахисні пристрої, постійний снігозахист (пасивний снігозахист), активний снігозахист, патрульне снігоочищення, обледеніння дорожніх покриттів, сніговий накат, ожеледь, протислизькісні реагенти..

Самостійна робота: Класифікація і умови застосування снігозатримуючих пристроїв. Розчищення валів, снігових заметів та лавин. Протислизькісні матеріали та норми їх витрати при зимовому утриманні автомобільних доріг.

Література:

1. Експлуатація автомобільних доріг : навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл., які навчаються за напрямом підготов. «Буд.-во» / С.С. Кизима. — К. : НТУ, 2009. - 272 с.

2. Сиденко В.М., Михович СИ. Эксплуатация автомобильных дорог. - М: Транспорт, 1976. -287с.

3. Васильев А.П., Сиденко В.М. Эксплуатация автомобильных дорог и организация дорожного движения. - М.: Транспорт, 1990 -304с.

4. Кизима С.С. Основи експлуатації автомобільних доріг. К.: МОНУ/НТУ, 2002. - 232с.

5. 5. Гончаренко Ф.П., Прусенко Є.Д., Скорченко В.Ф. Експлуатаційне утримання та ремонт автомобільних доріг за складних погодних та екологічних умов. - К.: ВІПОЛ, 1999. - 263с.

6. Класифікація робіт з ремонтів автомобільних доріг загального користування . ВБН Г. 1 - 218 - 182: 2006/Укравтодор. - 11с.

7. Класифікація робіт з експлуатаційного утримання автомобільних доріг загального користування. ВБН Г. 1-218-530: 2006/ Укравтодор. -9 с.

1.8.1. Основи сніжно-метільного режиму автомобільних доріг

В зимовий період умови руху транспортних засобів значно погіршуються внаслідок низьких температур, утворення на проїзній частині снігових відкладень і обледеніння покриттів. ТЕП системи ВАДС значно погіршуються і головним чином - внаслідок зменшення швидкості руху через снігові відкладення і зменшення коефіцієнта зчеплення коліс з проїзною частиною. Достатньо сказати, що при товщині снігового покрову на проїзній частині 5 - 8 см швидкість знижується до 10-15 км/год, а при товщині 20 см рух повністю зупиняється; при коефіцієнті зчеплення <р<0. 1 регулярний рух по дорозі стає практично неможливим.

Сніг на проїзну частину може попадати двома шляхами - внаслідок снігопадів і в результаті принесення снігу.

Снігопади за інтенсивністю розділяються на слабкі, помірні і сильні.

Мірою снігопаду є товщина шару води, який утворюється при розташванні снігу, що попадає на проїзну частину за певний проміжок часу. Ця кількість снігу за одиницю часу називається інтенсивністю снігопаду. Інтенсивність снігопаду вимірюється в мм води/год. До слабких снігопадів відносяться такі, при яких інтенсивність не перевищує 3 мм води/год. Помірні (середні) снігопади, як правило, мають інтенсивність в інтервалі 3-6 мм води/год. Сильні (інтенсивні) снігопади характеризуються інтенсивністю більше 6 мм води/год.

В Україні снігопади бувають переважно слабкі і помірні.

Сніг, який попадає на проїзну частину в результаті снігопаду, повинен бути видалений за її межі механічним способом за певний нормативний проміжок часу.

Є норми, які регулюють максимально допустиму товщину снігу і максимальний час, на протязі якого сніг повинен бути видалений за межі проїзної частини.

Другий шлях попадання снігу на проїзну частину зв'язаний з перенесенням снігу до дороги внаслідок заметілі.

Заметіль формує снігоперенос - переміщення в просторі снігу, який випав раніше, або у процесі випадання його з верхніх шарів атмосфери.

Внаслідок снігопереносу виникає снігопринос - відкладення снігу у процесі снігопереносу. Всі снігові відкладення на дорозі і в придорожньому просторі є результатом снігоприносу. Снігопринос за своєю суттю буває керованим (коли він є наслідком певних управляючих дій, наприклад, створення снігозахисних споруд) і не керованим. Останній в дорожній практиці небажаний і його треба по можливості виключати. Снігопринос оцінюється об'ємом принесеного до дороги снігу в м3 на 1 погонний метр дороги (м3/пог. м).

Снігопернос формує сніговітровий потік - перенесення вітром повітряних мас зі зваженими в них сніговими частинками.

Для виникнення сніговітрового потоку необхідно, щоб сніжинки попали в переносимі вітром повітряні маси. Попадання їх туди зумовлене виникненням підйомної сили, зумовленої характером епюри вітру в найближчих приземних шарах. Якщо підйомна сила більше утримуючих сніжинку сил, то остання піднімається і попадає в сніговітровий потік. Таким чином, умови виникнення сніговітрового потоку має вигляд:

Рп>Р,+Р2 + Р3, (5.6)

де Рп - підйомна сила; Рі - вага сніжинок;

Р2,Рз- сила тертя і зчеплення між сніжинками.

Механізм снігопереносу складається з трьох процесів, які безперервно взаємно змінюються - відривання частинок снігу від поверхні, переносу і відкладення. Сукупність цих процесів створює турбулентний потік, який характеризується нерівномірністю і пульсаціями. Це пояснюється пульсуючими діями вітру, нерівномірностями сил тертя сніговітрового потоку об снігову поверхню і неоднорідністю його масомісткості. В потоці виникає безперервне випадання частинок і їх відкладення. Частина з них при дії вітру більшої сили знову піднімається, залучається в потік і переноситься. Таким чином протікає безперервний турбулентний масообмін.

Сніжинки являють собою частинки, які мають велику площу. В сніговітровому потоці проходить облімаіця - втрата сніжинками вологи. Це зумовлює часткові втрати снігу в сніговітровому потоці за рахунок випаровування. Ці втрати залежать від швидкості вітру.

Основною характеристикою сніговітрового потоку є його транспортуюча здатність. Якщо транспортуюча здатність сніговітрового потоку достатня, то снігоперенос існує, якщо не достатня - то сніжинки починають випадати з сніговітрового потоку і виникає процес, який називається снігоприносом.

Кількісно транспортуюча здатність сніговітрового потоку характеризується твердою витратою заметілі - масою снігу, який переноситься заметіллю через 1 м2 поперечного перетину сніговітрового потоку за одиницю часу (як правило, 1 с).

За твердою витратою і характером відкладень розрізняють наступні види заметілей:

Поземок - перенесення снігу, що випав раніше, по поверхні (висота дії не більше 1,5 м).

Поземок формує відкладення, які називаються переметами. Вони мають не дуже щільну структуру і легко видаляються механічним способом за межі проїзної частини. Якщо товщина переметів більше 15 см, рух на дорозі зупиняється.

Низова заметіль - це переміщення снігу, що випав раніше, в приземних шарах атмосфери загальною товщиною шарів 1-5 м. Низова заметіль може замести дорогу повністю; величина переметів, а також і їх щільність значно збільшуються.

Верхова заметіль - перенесення снігу, який випадає з атмосфери. Цей вид заметілі може існувати при різних швидкостях вітру; коли вона висока і висока вологість сніжинок, то на дорогах утворюються заноси з високою щільністю.

Загальна заметіль - одночасне перенесення снігу, що випадає з атмосфери і того, що випав раніше .

Загальна заметіль небезпечна, оскільки формує великі і щільні заноси на дорогах. Розчистка доріг після загальної заметілі вимагає зосереджених робіт: снігу дуже багато, техніку необхідно передислоковувати і групувати.

Пурга - інтенсивний снігопад з вітром з одночасним перенесенням снігу, що випав раніше.

Заноси щільні і змерзаються внаслідок високої вологості сніжинок.

Буран - це інтенсивне перенесення випадаючого і раніше випавшого снігу при високих від'ємних температурах і великих швидкостях вітру. Бурани приводять до тотального занесення значної кількості великих за протяжністю ділянок доріг. Рух на дорозі на період проведення зосереджених розчищувальних робіт повністю зупиняється.

У процесі снігопереносу найбільша маса снігу (80 - 85%) переноситься у нижньому шарі атмосфери. Загальна витрата хуртовинного потоку (?, г/(м/с), орієнтовно визначається за формулою Д. М. Мельника

Q = 0, 0215 Уф3, (5.7)

де Уф - швидкість вітру (в діапазоні 8-20 м/с).

Об'єм снігу У, перенесеного за час дії всіх заметілей за зиму:

r=-A-ZE(K-sWf. (5-8)

де Yc - щільність снігу у відкладеннях біля дороги, т/м3; tK - час дії окремих заметілей, год;

а, - кут між напрямком дії заметілі і віссю дороги (кут атаки дороги сніговітровим потоком).

Шлях розгону заметілі L - це відстань, на якій сніговітровий потік стає насиченим. Величина/, визначається за формулою

L=86.4Q/i, (5.9)

де і - інтенсивність снігопаду, мм/добу. При слабкому вітрі L = 400 м.

Для вирішення різних практичних задач снігозахисту автомобільних доріг необхідно знати кількість снігу, яка приноситься до кожної окремої ділянки дороги. Тільки при наявності достатньо достовірних даних можна проектувати надійні і ефективні заходи для снігозахисту доріг.

Внаслідок дії вітру на відкритих ділянках виникає перенос снігу з витратою Qmwc. З одиниці площі зноситься сніг масою qc„, який у подальшому переноситься. До дороги ця кількість снігу не буде перенесена внаслідок різних втрат по довжині зони снігопереносу Lc. Кількість снігу, який переноситься в басейні з зони переносу Lc, складе

qm-qo-Hid, (5.10)

де qci - втрати снігу в зоні снігопереносу, м3/м, внаслідок дії різних <-х чинників (випаровування, виносу снігу за межі зони снігопереносу, сніговідкладення в зоні і т. ін.).

Кількість снігу, який приноситься на 1 пог. м дороги, залежить від переважаючого напрямку вітру, кута а, між напрямком вітру і дорогою (кута атаки дороги сніговітровим потоком):

qc = qmsina