naledi (Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания)

МПС

СГУПС

Реферат

на тему:

"Способы защиты земляного полотна от обледенения и промерзания"

Выполнил:

студент группы МТ-111

Дауберт А.А.

Проверил: Бахтин С.А.

Новосибирск 2002 г.

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:

• п

  Рис. 1. Поднятие насыпей земляного полотна на высоту а1,5 м для защиты от наледного подтопления:

  1 — очертание насыпи после реконструкции; 2 — верх наледи до реконструкции; 3 — очер­тание насыпи до реконструкции

  
  однятие отметки бровки земляного полотна на высоту, иск­лючающую наледное воздействие даже в самые суровые зимы (рис.1);

• у

  Рис. 2. Уширение выемки для размещения в ней средств противоналедной

  борьбы:

  1 -- очертание выемки до реконструкции; 2 — очертание выемки после реконструкции; 3 — верх наледи после уширения выемки и строительства противоналедного забора; 4 — верх наледи до реконструкции дороги; 5 — забор; б — выходы наледных вод

  
  ширение 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).

В

Рис. 3. Превращение выемки в на­сыпь (с уширением выемки для раз­мещения средств противоналедной борьбы):

1 — уровень верха наледи до реконструк­ции; 2 — очертание выемки после рекон­струкции; 3 — уровень яерха наледи пос­ле уширения выемки; 4 — очертание вы­емки после постройки дороги; 5 — выхо­ды наледных вод

одоотводящие 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.

С

Рнс. 4. Водопоглощающее устройство

пециальные 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.

П

Рис. 5. Протнвоналедный мост-труба:

1 — уровень подруслового потока; 2— гра­ница аллювия

ротивоналедные мосты-трубы (рис. 5), как предыдущие конструкции, минимально нарушают природные условия и явля­ются их аналогами. Они состоят из свай, насадок, плит перекры­тия, стеновых плит и лоткового элемента с утеплителем.

Эстакадные засыпные мосты с лотковым пролетным строени­ем, рекомендуемые в качестве эффективных противоналедно-водопропускных сооружений, сохраняют все преимущества легких свайно-эстакадных мостов и устраняют их значительный недостаток — легкую выпучиваемость опор. Конструкция таких засыпных мостов представляет собой лотковое пролетное строе­ние из сборных элементов, установленное через насадки на опоры из свай-оболочек.

Лотковое пролетное строение состоит из плит перекрытия, имеющих по краям вертикальные стенки, образующие лоток, за­сыпаемый скальным или дренирующим грунтом, по верху кото­рого укладывают верхнее строение железнодорожного пути или устраивают проезжую часть автомобильной дороги. Во избежа­ние высыпания грунтов насыпи в русло водотока с наружной стороны свайных опор устанавливают плитное ограждение, кото­рое у входной и выходной части русла разводится в стороны, ликвидируя конусы насыпи.

В случае необходимости конструкция таких сооружений мо­жет быть и многопролетной. Эстакадные мосты с лотковыми пролетными строениями являются эффективными защитными противоналедными средствами, позволяющими русловым нале­дям беспрепятственно проходить через них.

Эстакадные мосты с подземными водовмещающими каналами

п

Рис. 6. Эстакадный мост с подземным водовмещающим каналом:

1 — поверхность наледи до постройки водовмещающего канала; 2 — подземный водовмещающий канал

редставляют собой почти обычную конструкцию мостов, главной особенностью которой является наличие под мощением рус­ла специального водовмещающего канала, служащего для про­пуска как подрусловых, так и русловых потоков без их промер­зания, и, следовательно, образования наледей (рис. 6).

В качестве каналов могут быть использованы продольные траншеи, засыпанные крупноглыбовым скальным грунтом, а так­же железобетонные трубы больших диаметров. Кроме того, можно применять остатки срубленных призматических свай, остающиеся после постройки эстакадных мостов, для устройства подземных проходных лотков с теплоизоляцией, которые должны начинать­ся и заканчиваться каменной фильтрующей кладкой или отеп­ленной засыпкой из скального грунта в виде своеобразных вход­ных и выпускных оголовков выше и ниже мостового перехода.

Осушительные устройства и сооружения

В соответствий с применяемой терминологией все осушитель­ные устройства и сооружения, используемые в качестве средств противоналедной борьбы, разделяют на дренажные и каптажные.

К дренажным противоналедным устройствам относится от­крытый дренаж в виде осушительных канав и лотков, а также закрытые дренажи-преградители с водонепроницаемыми экра­нами и перфорированными трубами с засыпным фильтром, с трубофильтрами из фильтрационного бетона, из дренажных экран­ных плит из фильтрационного бетона, из сборных шпунтовых дренажных элементов из фильтрационного бетона, из сборных экранных электроосмотических элементов криогенной конструк­ции.

Открытый дренаж в виде осушительных канав и лотков (рис. 7) рекомендуется применять на сильно заросших таежной растительностью бортах речных долин и горных склонов с нали­чием заболоченных террас, подстилаемых элювиально-делюви­альными отложениями.

Как правило, борьба с такими наледями очень затруднена, так как даже хорошо выполненные противоналедные дренажи закрытого типа не всегда могут поглотить все горизонты подзем­ных вод или необходимо устраивать несколько ярусов, в то вре­мя как открытые канавы и лотки легко справляются с этой за­дачей.

Кроме того, открытые дренажи являются особенно эффектив­ными в условиях смешанного питания наледей поверхностными и подземными водами, то выходящими на поверхность из глыбово-россыпных отложений склонов, то вновь поглощаемыми ими.

Для успешного применения таких средств противоналедной борьбы можно также рекомендовать использовать на водоот­водных участках сборные железобетонные лотковые элементы в виде полуколец с откидными крышками со слоями эффективно­го утеплителя, например пенопластового (рис. 8).

З