МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
государственный всесоюзный дорожный
НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ )
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕДЕНИЮ ПРОТИВОНАЛЕДНЫХ УСТРОЙСТВ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ СИБИРИ
Москва—1971
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ВОЗВЕДЕНИЮ ПРОТИВОНАЛЕДНЫХ УСТРОЙСТВ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ СИБИРИ
Москва-1971
Наименование устройству и уело вные обоэиаче-
Принииниальиая конструкция 1схема^
Утепление русел в пределах мостов и труб
1- мост;
2- снеговоЙ покров;
3- слой теплоизоляции из быстротверд е-юшей пены или местного теп-лоизолятора
(мОХ,ОПИЛКИ ,
стружка;;
4- ледяной покров;
5- утепленная прорубь;
6- пно реки;
7- оголовок трубы;
8- Деревяиный шит;
9- утепленный
лоток;
10-тело трубы;
11 -автоматически действу юшая вентиляционная установка из металлических труб;
12-капельное устройство для подачи и сжигания горючей смеси (керосина. дизелыюго топлива, мазута и т.д.)
Подпруживание
водотока
1- мост;
2- ледяной по
кров;
3- водонепронииае-мая перемычка с лотком;
4- лно реки
а) Рекомендуется применять для свободного пропуска налед -ных вод не -большого объема быстрых водотоков под низкими мос -тами со сплошными настилами и при наличии вблизи моста перекатов
б) Осуществляется у труб под высокими на -сыпями прей -мушественно в районах островной вечной мерзлоты и се-зоннопромер -заюших грун -тов
в) Осуществляется у труб под низкими насыпями
Рекомендуется применять на малых и средних водотоках с ясно выраженным руслом реки в вы -соких берегах при устройстве насыпи из дренирующих грунтов и отсутствии в основании насыпи льлонасы -шенных грунтов, j Имеется возмож -ность использования плотины и водохранилища в других целях
показателей. При этом может возникнуть необходимость в устройстве постоянных дамб, плотин и направляющих валов. Русла в долинах выравнивают на длину 1,0-1,6 км от искусственного сооружения вверх по водотоку и на длину 0,3-0,5 км в низовую сторону.
8. Для ограждения земляного полотна, водопропускных и других дорожных сооружений от вредного воздействия наледей используют : мерзлотные грунтовые пояса (приложение 2 ), наледные пояса (приложение 3 ), мерзлотные пояса с использованием вентиляпи -онно-морозильной установки с естественной вентиляцией воздуха, экраны, комбинированные устройства, состоящие из нескольких простых наледезадер -живающих устройств (экрана и наледного пояса, на-ледного и мерзлотного пояса, наледного пояса и забора из щитов и т,д.) , фильтрующие насыпи, уши-рение выемок.
9. Наледные пояса (рис.1) целесообразно применять для задержания наледей поверхностных и ключевых вод небольшого дебита.
Наледный пояс состоит из двух участков подготов -ленного (расчищенного, спланированного и мощеного камнем) русла. Возможно раздельное (рис.1,а) и совместное (друг за другом, рис.1,6) расположение участков. На первом участке происходит распластывание потока тонким слоем и его охлаждение до 0°С, на втором - замерзание воды и формирование наледи.
При близком расположении источника наледи от ограждаемого объекта и наличии широкой долины в конце второго участка рекомендуется устраивать облегченный забор (см.рисЛ,а) из бревен или щитов, задерживающих на-ледную воду и способствующих растеканию наледного потока по большой площади (поперек долины), что создает условия для более интенсивного замерзания потока . Размеры пояса следует назначать на основе результа -тов теплотехнических расчетов (см.приложение 3).
Pic,I, Схеми iimm тем-' i-npi реэпельиом расположен*- рю«»^ Тем*»* w***™ 'ctom‘:
m*mtint x w»< f*»■ 'ZZ„M J',OT,K‘,V
tamuuc ш«<«“ мм>(■<»«(•>*" t?..
rsxsiftizs ф .«•
10. Постоянные и временные мерзлотные пояса, за -боры, земляные валы, водонепроницаемые экраны с ва -лами, уширение выемок устраивают в соответствии с "Методическими указаниями по проектированию противо-наледных мероприятий и устройств" (М., ЦНИИС, Том-гипротранс, 1970) и "Техническими указаниями по изысканию, проектированию и строительству автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты" ВСН 84-62 (Мин -трансстрой, М., 1963).
11. Для задержания наледи в удалении от ограждае
мого сооружения, когда затруднительно (косогоры, борта долин, крутые склоны и т.д.) и экономически нецелесообразно проектировать устройства, предусмотренные в пп.9 и 10, а также когда температура воздуха в зимний период не ниже -55°, следует устраивать са -
монастраивающиеся автоматически действующие охлаж -дающие установки системы С.И.Гапеева как однотруб -ные (рис.2,а), так и двухтрубные (рис.2,б). Однотруб -ная охлаждающая установка состоит из заполненной керосином металлической трубы диаметром 10-20 см с днищем и закрывающейся крышкой. Двухтрубная уста -новка состоит из металлических труб разных диаметров (обычно 8,6 и 13,6 см), соединенных в замкнутую систему, в которой циркулирует керосин. Размеры расши -рителя устанавливают расчетом*).
Размещают охлаждающие установки на наледном участке по схеме, приведенной на рис.2,в ,г.
Строительство, ремонт и содержание противоналедных устройств
12. Работы по устройству противоналедных сооружений выполняют в процессе строительства автомобильной
-х)—
'Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаж -дением. Л., Стройиздат, 1969.
|
15-20с* |
Рис.2. Самонастраивающиеся автоматически действующие охлаждающие установки системы С.ЦГалеева: |
a-схемо однотрубной установки (1-металличоская труба с *» ном; 2-крышка; 3-керосин ; 4-расширитель ) : б-схема доухтрубио* установки (1-металличоские трубы рь <чых диаметров; 2-расширитель; 3-крышко; 4-ке -росин); в-схема размещения одно -трубных установок на налетном
{частке (1-одного бные установки;
-наледь; 3-водоупор); г-схема разметания двухтрубных установок на нал од ном участке (1-Двухтруби ы е установки; 2-налсдь; 3-водоупор)
дороги (строительными подразделениями), а также в процессе ее эксплуатации (службой ремонта и содержания дорог).
Кроме строительства противоналедных сооружений, служба ремонта и содержания:
а) организует постоянные посты наблюдения за ди -нами кой развития опасных наледей;
б) производит ремонт и содержание противоналедных устройств и сооружений;
в) обеспечивает ремонт и содержание дорог на налед-ных участках.
13. Строительство противоналедных сооружений следует выполнять комплексом машин и механизмов повы -шенной проходимости, способных разрабатывать талые и мерзлые грунты.
14. Водоотводные канавы устраивают:
а) весной (по мере протайвания грунта) с помощью экскаваторов (драглайны, обратная лопата), бульдозеров, оборудованных дополнительно лемехами;
б) летом или осенью (в период максимального про -таивания грунтов) сразу на полный профиль с помощью кюветокопателей, канавокопателей, бульдозеров и авто -грейдеров;
в) зимой - взрывным способом.
Теплоизоляционный материал (мох, торф, хворост) заготавливают летом и складывают для просушивания на специальных настилах. При использовании быстротверде-ющей пены в качестве теплоизоляционного материала ее готовят в период производства теплоизоляционных ра -бот в специальной установке, руководствуясь "Времен -ными указаниями по применению быстротвердеюшей пены как теплоизоляции в суровых климатических условиях" (ВСН 005-67 Минэнерго СССР).
Если в качестве теплоизоляционного материала используют снег, его накапливают снегозадерживающими щитами, установленными с таким расчетом, чтобы снег откладывался на утепляемом объекте.
18
УДК 625.768.6:624.143.3
Предисловие
"Методические рекомендации по проектированию и возведению протнвоналедных устройств на автомобильных дорогах Сибири" разработаны Омским филиалом Союз -дорнии на основе полевых исследований и обобщения производственного опыта. При их составлении использованы материалы исследований Союздорнии, СибПНИИСа, Том-гипротранса, Института географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР, Института мерзлотоведения СО АН СССР, НИИЖТа, ХабИИЖТа, Иркутский филиал Гип-родорнии и Гипротранскарьера (г.Новосибирск). В 'Me -тодических рекомендациях" предусматривается главным образом применение устройств, исключающих или ослабляющих активизацию природных и возникновение новых наледей, вызванных строительством дорожных сооруже -ний.
"Методические рекомендации" подготовили канд.техн. наук Н.Ф.Савко (руководитель) и инж.А.П.Казаков (Омский филиал Союздорнии) при участии канп.геол.-ми не -рал.наук С.М .Большакова (СибЦНИИС); канд.геогр. наук В.Р.Алексеева (Институт географии Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР), инженеров Н.М.Тупицина,Н.К.Ла-нецкого, Б.П.Шарапова и Г.Б.Линевич (Омский филиал Союздорнии), С.Д.Невского (ВОЛATT). Работа выполнена по заказу Министерства строительства и эксплуатации автомобильных дорог РСФСР.
Замечания и предложения по настоящей работе просьба направлять по адресу: Московская обл., Балашиха-6 , Союздорнии, или Омск-80, проспект Мира, 3, Омский филиал Союздорнии.
ЗАМЕСТИТЕЛЬ ДИРЕКТОРА СОЮЗДОРНИИ
кандидат технических наук Ю.Л.Мотылев
Конструкции и методы проектирования противоналедных устройств
1. Постоянные и временные противоналедные устройства следует предусматривать на участках действующих наледей и в местах возможного их появления в период строительства, если наледи будут создавать непосредственную угрозу движению транспорта или опасность нарушения прочности и устойчивости земляного полотна и искусственных сооружений.
2. Направления противоналедной борьбы на автомо -бильных дорогах принимают с учетом генетического типа наледи, рельефа и инженерно-геологических условий в пределах наледного участка, категории дороги и увя -зывают с комплексом проектных решений по конструкциям земляного полотна и водопропускных сооружений (таблЛ).
Таблица 1
Категория автомобильной дороги |
Тип наледи |
Основные направления противоналедной борьбы |
1-III |
Наледи поверхно- |
Обход наледного участка. |
|
стных вод |
Увеличение отверстия во -попропускного сооружения, в том числе применение свайно-эстакадных мостов для свободного пропуска наледи. Регуляция русел.устройство лотков, сосредоточивающих поток (в бетон -ном исполнении), и двух -ярусных труб. Применение мостов вместо труб |
|
Наледи грунто- |
Увеличение высоты насы - |
|
вых вод |
пей земляного полотна и отсыпка их из дренирую -щих грунтов. Отвод грун - |
3
Категория автомобильной дороги
Основные направления протявона-ледной борьбы
товой воды открытыми и закры-тыми канавами я лотками. За -держивание наледей небольших объемов грунтовыми мерзлотными поясами
Обход наледного участка.У вели-чение отверстия водопропускного сооружения, в том числе применение свайно-эстакадных мостов для свободного пропуска наледи. Создание оптимального теплового режима и сосредоточение потока в специальных утепленных лотках (в бетонном исполнении). Применение мос -тов вместо труб
Применение комплекса перечисленных мероприятий
Создание оптимального теплового режима водотока в пределах сооружения и на прилегающих участках (утепление русел) с устройством сосредоточивающих поток деревянных лотков. Применение запруд. Закрытие отверстий труо щитами и утепление тела труб или оголовков. Применение мерзлотных или тепловых поясов (для труб) с использованием автоматически действующих вентиляционных установок. Удержание наледи перед сооружением мерзлотными и наледными поясами, а также комбинированными устройствами
Отвод грунтовой воды полузакрытыми канавами. Отвод налед ной воды тепловыми поясами. |
Автозим-
никиг
сухопут
ные
Основные направления противо-наледной борьбы
Тепловая мелиорация наледных участков путем задержания сне -га на них. Задержание наледи в удалении от земляного полотна экранами, грунтовыми мерзлот -ными поясами, комбинированны -ми устройствами. Закрытие от -верстии водопропускных труб утепленными щитами. Сколка на -лепного льда
Создание оптимального теплового режима водотока и устройство утепленных лотков для отвода на-ледной воды. Задержание наледи наледными поясами и комбинированными устройствами
Применение комплекса перечне -ленных мероприятий
Перенос ледяной переправы, за пределы действия наледи. Уст -ройство мерзлотных поясов путем отрыва канав во льду. За -держание наледи снежными и ледяными валами. Укладка дере -вяиного настила на переправе
Наледи грунтовых, подземных и смешанных вод
Перенос трассы автозимника за пределы действия наледи. Уст -ройство снежных насыпей. Отвод наледной воды тепловыми поясами. Задержание наледи снежны -ми валами и щитами
Устройство на ледяном покрове снежных насыпей или намораживание льда. Задержание наледей небольшого объема снежными валами и пропуск наледной воды в утепленные проруби
Примечание. На постоянных автомобильных дорогах, кроме постоянных противоналедных мероприятий и ^ст^ойств^ уфиведенных в табл.1, применяют временные
3. При выборе противоналедных мероприятий и устройств предпочтение следует отдавать тем из них, которые исключают активизацию природных наледей и воз -никновение новых, обусловленных постройкой дорожных сооружений.
4. В случае невозможности использования таких меро
приятий и устройств необходимо предусматривать применение средств, обеспечивающих защиту дорожных сооружений от непосредственного воздействия наледей.С этой целью рекомендуются: устройства для свободного пропуска наледей - мосты с увеличенными отверстиями, в том числе свайно-эстакадные; мероприятия и устройства безналедного пропуска водотоков - регуляция русел, водоотводные канавы и лотки , тепловые по
яса, тепловая мелиорация наледных участков, утепление русла водотока под мостом и в пределах его, подпру -живание водотока, накрытие труб щитами и утепление оголовков. Такие противоналедные мероприятия и уст -ройства рекомендуется применять во всех случаях, где это возможно по инженерно-геологическим условиям наледных участков и ледотермическому режиму водотоков.
5. Предпочтение устройствам для свободного пропуска наледей следует отдавать в местах развития боль -ших природных наледей поверхностных, подземных и смешанных вод, когда уничтожить причины возникновения наледи или задержать наледи в стороне от дороги практически невозможно или нецелесообразно.
6. Конструкции устройств для безналедного пропуска водотоков назначают по табл.2. Расчет устройств вы -полняют в соответствии с приложением 1 по данным инженерно-геологических изысканий и изучения ледотер -мического режима потока.
7. Регуляция основного водотока состоит из вырав -нивания русла с доведением его до одинаковой глубины (углубление перекатов), исправления резких уширений русла и других работ по улучшению его гидравлических
6
Наименование устройства и
условные обоз- Принципиальная конструкция
начения (схема)
Водоотводные канавы
1- снег;
2- шиты из досок;
3- укрепление откосов (а. в-дер -новка; б-моще-ние камнем или плитой );
в- теплоизоляция из мха, опилок или торфа;
7- урезанная асбоцементная труба
а) Для отвода неглубоко залегающих грунто -вых вод огра -ничейного пе -риода действия при малых скоростях потока
б) Для отвода неглубоко залега юших грунто -вых вод значительного периода действия при больших скоростях потока
Наименование устройства и условные оооэначе-ния
Водоотводные
лотки
1- снег;
2- гравийнопесчаная смесь;
3- деревянный или бетонный каркас
Принципиальная конструкция (схема)
уг |
|
■ |
|
гч |
|
L \ |
«
. |
|
• |
!» Г |
* |
>• |
|
|
(/С |
э_ |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
А |
»• |
|
|
'iC |
|
|
|
|
|
в) Для отвода глу-бокоэалегаю-ших грунтовых вод
а) Для перехвата и отвода грунтовых и под -земных вод на значительное расстояние
4- обшивка деревом или бетонными пли -тами;
5- наледный поток;
6- крышка;
7- местный грунт;
8- утеплитель;
9- деревянный или бетонный лоток;
10- шлаковая засыпка;
11- блок трубы;
12- фундамент трубы;
13- воздушная прослойка
б,в,г) Для применения под мое -тами и в пре -делах укрепле -ния подводяшнх и отводящих русел
д) Для примене -ния на подхо -лах к укреплению
Наименование устройства и условные обозначения
Принципиальная конструкция (схема)
е) Для применения в прямоугольных трубах
Тепловые пояса
1- снежный вал;
2- деревянный шит;
3- траншея поя-
Тепловая мелиорация налепных участков
1- земляное полотно автомобильной дороги;
2- снежные отложения;
3- шитовля линия;
4- граница сезонного промерзания при нлли -чии снежных отложений;
5- лоток грунтовых вод;
6- поверхность вечномерзлого грунта;
7- снежно-ледя -пая насыпь автомобильной дороги;
8- ледяной покров реки;
9- дно реки на перекате
Для безналедного отвода неглубоко залегающих грунтовых вод (преимущественно на косогорах )в районах со значительным снеговым покровом
а) Осуществляется у высоких насыпей при наличии опреде -ленных снего -ветровых ус -ловий для ус -кореиия стока подземной во -ды и осушения грунта в пре -долах наледно-го участка
б) Осуществляется на наледных участках дорог, проложенных по ледяному покрову рек (ледовые авто-зимники)