Содержание дорог в зимний период

Курсовой проект по дисциплине «Эксплуатация дорог» посвящен решению одного из основных вопросов эксплуатации дорог, а именно содержанию дорог в зимний период.

Зимнее содержание представляет собой комплекс мероприятий, которые должны обеспечивать бесперебойное и безопасное движение автомобилей с высокими скоростями и нагрузками, соответствующими требованиям, установленным в Технических правилах ремонта и содержания автомобильных дорог.

Для выполнения указанных требований дорожная эксплуатационная служба должна обеспечить высокий уровень зимнего содержания дорог, основными показателями которого являются: ширина чистой от снега и льда поверхности дороги; толщина слоя рыхлого снега на поверхности дороги, накапливающегося с момента от начала снегопада или метели до начала снегоочистки и в перерывах между проходами снегоочистительных машин; толщина уплотненного слоя снега (снежного наката) на проезжей части и обочинах; сроки очистки дороги от снега и ликвидации гололёда и зимней скользкости.

Зимний период года является самым сложным для эксплуатации дорог и организации движения. Продолжительность этого периода колеблется от 20 суток в южных районах до 260 суток в северных районах России. Состояние поверхности дорог и условия движения зимой формируются под влиянием отрицательной температуры воздуха, ветра, снегопада, метели, гололёда и ограниченной метеорологической видимости, а также сочетания этих факторов. В горных районах самым опасным зимой является образование и сход снежных лавин.

В состав работ по зимнему содержанию входят следующие виды работ:

— уход за постоянными снегозащитными сооружениями;

— устройство снегомерных постов необходимых для изучения работы автомобильных дорог и дорожных сооружений в зимних условиях;

— заготовка, установка, перестановка, уборка и восстановление временных снегозадерживающих устройств (щитов, изгородей, сеток и др.), сигнальных вех; формирование снежных валов и траншей для задержания снега на придорожной полосе и их периодическое обновление;

— механизированная снегоочистка, расчистка автомобильных дорог от снежных заносов, борьба с зимней скользкостью, уборка снежных валов с обочин;

— профилирование и уплотнение снежного покрова на проезжей части автомобильных дорог с переходным или грунтовым покрытием;

— погрузка и вывоз снега в пределах населенных пунктов;

— распределение противогололедных материалов при борьбе с зимней скользкостью;

— регулярная очистка от снега и льда элементов обустройства (в том числе автобусных остановок, павильонов, площадок отдыха, берм дорожных знаков, ограждений и других объектов);

— очистка от снега и льда элементов мостового полотна, а также зоны сопряжения с насыпью, подферменных площадок, опорных частей, пролетных строений, опор, конусов и регуляционных сооружений, подходов и лестничных сходов;

— круглосуточное дежурство механизированных бригад для уборки снега и борьбы с зимней скользкостью, патрульная снегоочистка;

— устройство, поддержание в чистоте и порядке зимних автомобильных дорог (автозимников);

— обслуживание и восстановление баз хранения противогололёдных материалов и скважин для добычи природных рассолов, приготовление противогололёдных материалов, поддержание в чистоте и порядке подъездов к базам хранения противогололёдных материалов и скважинам для добычи природных рассолов;

— поддержание в чистоте и порядке автоматических систем раннего обнаружения и прогнозирования зимней скользкости, а также автоматических систем распределения противогололёдных материалов на развязках в разных уровнях и искусственных сооружениях;

— закрытие отверстий водопропускных труб осенью и открытие их весной, очистка водопропускных труб от снега, льда, мусора и посторонних предметов;

— борьба с наледями на автомобильных дорогах, в том числе у искусственных сооружений;

— проведение противолавинных мероприятий, уборка лавинных отложений;

— устройство, поддержание в чистоте и порядке ледовых переправ.

В процессе выполнения курсовой работы необходимо решить следующие задачи:

— проанализировать природно-климатические условия работы автомобильной дороги в зимний период;

— выявить снегозаносимые участки, определить объемы снегоприноса, определить способы снижения снегозаносимости;

— разработать и обосновать выбор мер защиты дороги от снежных заносов;

— назначить технологию патрульной очистки снежных отложений;

— определить материал и средства борьбы с зимней скользкостью;

— разработать график зимнего содержания участка автомобильной дороги.

1. Характеристика района проложения трассы

1.1 Географическое положение

Территория Чувашской Республики составляет 18,3 тыс. км². Республика расположена в восточной части Восточно-Европейской равнины на правом берегу р. Волги, между притоками Суры и Свияги. На западе граничит с Нижегородской областью, на севере — с Республикой Марий Эл, на востоке — с Республикой Татарстан, на юге — с Ульяновской областью, на юго-западе — с Республикой Мордовия.

1.2 Климат

Чувашская республика расположена в III дорожно-климатической зоне. III-я дорожно-климатическая зона благоприятна для строительства автомобильных дорог и земляного полотна, характеризуется переменными условиями увлажнения грунтов.

Лето теплое: среднесуточная температура воздуха наиболее жаркого месяца (июля) составляет + 19⁰С; зимы умеренные со среднесуточной температурой наиболее холодного месяца (января) — 12⁰С.

Отрицательные температуры воздуха бывают с ноября до марта, а расчетная длительность периода отрицательных температур (менее 8⁰С) составляет Т₃= 180 суток.

Абсолютный максимум температуры воздуха в году достигает +38⁰С, а минимум -46⁰С. Следовательно, амплитуда температуры воздуха составляет 79⁰С. Годовая среднесуточная температура воздуха бывает: в июле — максимальная +19⁰С, а минимальная в январе -10,8⁰С.

Для Чувашской республике преобладающее направление и скорость ветра зимой — западное, а летом — юго-западное. Из этого вытекает необходимость снегозадерживающих мероприятий при направлении трассы с севера на юго-восток. В летний период устойчиво преобладает ветер северо-западного направления и западного.

Табл. 1. Повторяемость и скорость ветра по направлениям

Табл. 2. Среднемесячная и среднегодовая температура воздуха

Табл. 3. Среднемесячное и среднегодовое количество осадков

Рис. 1. Дорожно-климатический график

1.3 Гидрологические условия

Реки: Волга; притоки Сура (бассейн Волги) — Б. Цивиль.

Почва главным образом дерново-подзолистые встречаются почвы болотного типа, по долинам рек — аллювиальные. Дерново-подзолистая почва пригодна для рекультивации земель и укрепления откосов земляного полотна.

1.4 Инженерно-геологические условия

На территории Чувашской республики имеются разнообразные полезные ископаемые нерудного происхождения. Наибольшее промышленное значение имеют известняки, гравий, пески. Для строительства проектируемого участка дороги предусматривается использование каменного, песчано-гравийного и песчаного карьеров. Запасы материалов в месторождениях достаточные для строительства участка дороги. По своим свойствам материалы пригодны для использования их в слоях дорожной одежды.

1.5 Растительность и почвы

В Чувашской республике леса занимают более 1/3 территории области. Большие площади заняты лугами, свыше 30 тыс. Га занимают болота.

Основная лесообразующая порода — сосна. Из лиственных пород распространены береза, осина, реже дуб, липа, клен. Древесные и кустарниковые породы пригодны для снегозащитного и декоративного озеленения.

1.6 Экономическая характеристика района прохождения трассы

Чувашская республика представляет собой экономический административный район. В настоящее время это крупный железнодорожный узел, научно-технический центр с развитой промышленностью. Развита, отрасли промышленности: машиностроение, металлообработка, деревообработка, текстильная промышленность, производство строительных материалов.

Предприятия машиностроения в Канаше, Чебоксарах. Деревообрабатывающая промышленность представлена целлюлозно-бумажным комбинатом в Ядрине. Мебельные фабрики в городах Чебоксары, Канаш, Шумерля. Швейные и обувные предприятия в Чебоксарах, Козловке. Предприятия химической промышленности в городах Новочебоксарск, пос. Вурнары.

Имеются предприятия мукомольные, маслосыроваренные и др. предприятия пищевой промышленности. В Порецком, Алатырском районах ведут разработку известняков.

2. Расчёт снегоприноса к дороге

Табл. 4. Климатические параметры требуемые для расчёта снегоприноса

Найдём среднею скорость ветра за зимний период по формуле (1):

Общий объём снегоприноса за сезон будет равен по формуле (2−3):

Q=c*V³*t; (2)

t = 24*n*t_cр = 24*30*10=7200 ч (3)

Q=0,31*3,98*5760=140,72 м³/мп

Рассчитаем снегопринос по каждому направлению ветра за зимний период:

q_c =140,72 *0,07=11,257 м³/мп;

q_cв =140,72 *0,06=8,443 м³/мп;

q_в =140,72 *0,06=8,443 м³/мп;

q_юв =140,72 *0,17=23,922 м³/мп;

q_ю =140,72 *0,27=37,993 м³/мп;

q_юз =140,72 *0,12=16,886 м³/мп;

q_з =140,72 *0,15=21,107 м³/мп;

q_сз =140,72 *0,10=14,072 м³/мп.

Сводная ведомость снегоприноса по направлениям ветра представлена (табл. 5).

Табл. 5. Сводная ведомость снегоприноса по направлениям ветра

Рассчитаем снегопринос к дороге по участкам справой и левой стороны от дороги по каждому направлению на всех 3-х участках по формуле (4):

Q_напр=q_напр*sin (б) (4)

2.1 Подбор защиты дороги от снегоприноса на каждом участке

Снегонезаносимыми являются насыпи если h < h_нас и выемки глубиной от 8,5 м и больше, определяемые по формуле (5):

h = h_{сн.покр}+^h; (5)

h_{сн.покр} — по метеорологическим условиям района, где проходит данная автомобильная дорога, h_{сн.покр} = 38 см, согласно СНиП 2.05.02. — 85 п. 6.33 h_{сн.покр}=38 = 0,40 м.

^h — превышение над толщиной снежного покрова, для второй категории дороги согласно^h =0,7 м.

Тогда

h=0,7+0,4=1,1 м

Насыпи выше 1,1 м являются снегонезаносимыми.

Так же снегонезаносимыми являются участки дороги, если дорога проходить через населённые пункты, лесные массивы и многолетние сады.

Дорога требует защиту от снежных заносов:

— справа 1−21 км, 37−50 км,

— слева 1−20 км, 40−50 км.

Согласно ВСН-24−88 (Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог) назначаем тот или иной вид защиты (заборы, щиты, траншеи), таблица 6.4 и рис. 6.5. Щиты высотой 2 м целесообразно применять если снегопринос Q?100 м³/мп, а 1,5 менее Q<100 м³/мп. Если решетчатые щиты не обеспечивают защиту дороги от снежных заносов то нужно устраивать дополнительные снегозащитные сооружения — траншеи.

Снегосборная способность щитовых линии определяется по формуле:

Q=в (n-1) h_защ?l+8?h³_защ (6)

где, l=30*h_защ.

Снегосборная способность траншеи определяется по формуле (7):

Wтр=10*h³_{сн.покр}+К_зап*В*hтр; (7)

где, h_{сн.покр}=hтр

Схема траншеи Тип решетчатого снегозащитного щита

Участок 1 (1-19 Км) Подберём необходимую защиту от снежных заносов и определим её снегосборную способность. На первом участке дорога требует защиту с 1 по 19 км до вершины угла, так как глубина выемки меньше высоты снегозаносимой насыпи.

Правая сторона: Q_прав= 64,66 м³/мп

Примем 1 ряд щитов h_защ= 1,5 м, тогда

Q_{защ.щит}=0,8? (1−1) ?1,5?30?1,5 + 8?1,5³ = 18 м³/мп;

Q_неуч= 64,66 — 18 = 46,66 м³/мп — не учтено

W_тр= 10?0,40² + 0,9?4,5?0,40 = 3,22 м³/мп

; Q_защ.тр= 15?3,22 = 48,3 м³/мп

Q_{общ.защ}= 48,3 + 18 = 66,3 м³/мп,

но при этом должно выполняться следующее условие:

Левая сторона: Q_лев= 36,08 м³/мп

Примем 1 ряд щитов h_защ= 1,5 м, тогда

Q_{защ.щит}=0,8? (1−1) ?1,5?30?1,5 + 8?1,5³ = 18 м³/мп;

Q_неуч= 36,08 — 18 = 18,08 м³/мп — не учтено

; Q_защ.тр= 6?3,22 = 19,32 м³/мп

Q_{общ.защ}= 18 + 19,32 = 37,32 м³/мп,

но при этом должно выполняться следующее условие:

На первом участке окончательно принимаем защиту:

— справа от дороги 1 ряд щитов h_защ=1,5 м и 15 траншеи;

— слева от дороги 1 ряд щитов h_защ=1,5 м и 6 траншей.

Участок 2 (19-29 Км) Подберём необходимую защиту от снежных заносов и определим её снегосборную способность. На втором участке дорога требует защиту с 19 по 29 км.

Правая сторона: Q_прав= 48,17 м³/мп

Примем 1 ряд щитов h_защ= 1,5 м, тогда

Q_{защ.щит}=0,8? (1−1) ?1,5?30?1,5 + 8?1,5³ = 18 м³/мп;

Q_неуч= 48,17 — 18 = 30,17 м³/мп — не учтено

; Q_защ.тр= 10?3,22 = 32,20 м³/мп

Q_{общ.защ}= 32,20 + 18 = 50,20 м³/мп,

но при этом должно выполняться следующее условие:

Левая сторона: Q_лев= 43,57 м³/мп

Примем 1 ряд щитов h_защ=1,5 м, тогда

Q_{защ.щит}= 0,8? (1−1) ?1,5?30?1,5 + 8?1,5³ = 18 м³/мп;

Q_неуч= 43,57 — 18 = 25,57 м³/мп — не учтено

; Q_защ.тр= 8?3,22 = 25,76 м³/мп

Q_{общ.защ}=25,76+18=43,76 м³/мп,

но при этом должно выполняться следующее условие:

На втором участке окончательно принимаем защиту:

— справа от дороги 1 ряд щитов h_защ=1,5 м и 10 траншей;

— слева от дороги 1 ряд щитов h_защ=1,5 м и 8 траншей.

Участок 3 (29-50 Км) Подберём необходимую защиту от снежных заносов и определим её снегосборную способность. На третьем участке дорога требует защиту с 29 по 34 км — левая сторона, а также с 19 по 22 км и с 22 по 34 км — правая сторона.

Правая сторона: Q_прав= 29,57 м³/мп

Примем 1 ряд щитов h_защ= 1,5 м, тогда

Q_{защ.щит}= 0,8? (1−1) ?1,5?30?1,5 + 8?1,5³ = 18 м³/мп;

Q_неуч= 29,57 — 18 = 11,57 м³/мп — не учтено

; Q_защ.тр=4?3,22= 12,88 м³/мп

Q_{общ.защ}= 12,88 + 18 = 30,88 м³/мп,

но при этом должно выполняться следующее условие:

Левая сторона: Q_лев= 46,42 м³/мп

Примем 1 ряд щитов h_защ= 1,5 м, тогда

Q_{защ.щит}=0,8? (1−1) ?1,5?30?1,5 + 8?1,5³ = 18 м³/мп;

Q_неуч= 46,42 — 18 = 26,42 м³/мп — не учтено

; Q_защ.тр= 9?3,22 = 28,98 м³/мп

Q_{общ.защ}= 28,98 + 18 = 46,98 м³/мп,

но при этом должно выполняться следующее условие:

На третьем участке окончательно принимаем защиту:

— справа от дороги 1 ряд щитов h_защ=1,5 м и 4 траншеи;

— слева от дороги 1 ряд щитов h_защ=1,5 м и 9 траншей.

Схемы размещения назначенных снегозащитных сооружений на дороге для каждого участка дороги.

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Существуют и другие виды защиты дороги от снежных заносов, такие как снегозадерживающие заборы. Высота снегозащитного забора определяется по формуле (8):

(8)

Снегозащитные заборы целесообразно применять, если преобладающее направление ветра в зимний период перпендикулярно участку дороги и если Q<100 м³/мп, но к нашей дороге это не относится, так как подобранная ранее защита нас устраивает.

Конструктивная схема снегозащитного забора

3. Технология очистки дороги от снежных отложений и обработка противогололёдными реагентами при содержании дороги в зимний период

3.1 Подбор снегоочистительной техники

Для отчистки дороги примем плужно-щёточный очиститель КДМ-130б.

Подсчитаем количество плужно-щёточных очистителей требуемых для отчистки дороги:

Х_п=(С_п-В_зах)/2=(3,0−2,55)/2=0,45/2=0,23 м

Рассчитаем потребное количество комплектов машин для отчистки:

КДМ-;? =1000?V_п?К_в?t_д.и; ;

;

;

?= 1000?40?0,8?1,68 = 53,85 км;

машин

Тогда требуемое количество КДМ = 2?2= 4 шт.

Схема отчистки дороги

Рассчитаем потребное количество снегоочистителей шнекороторных:

Для отчистки обочин автомобильной дороги от снега принимаем Снегоочиститель шнекороторный КО-605.

Снегоочиститель шнекороторный КО-605 имеет следующие технические характеристики:

Q_об= 10^-6?L?B?i_сн?T_ср?с_сн = 10^-6?50 000?15?14,86?230?10 = 25 633,5 м³-объём снега собирающийся на обочине вовремя снегопада и очистки проезжей части от снега

— количество шнекороторных снегоочистителей.

3.2 Расчёт потребности противогололёдных реагентов для борьбы с зимней скользкостью

Табл. 6. Потребное количество соли по месяцам

Подсчитаем расход сколько требуется нам песчано-соляной смеси на зимний период для борьбы с гололёдом на данной дороге.

Среднемесячная толщина наката (льда) который может образоваться в течении месяца в зимний период.

Р_с= ?q?h?L?B_а/б = 264,5?9,23?50 000?9 = 1 098 600 кг = 1098,6 тон — количество соли в ПСС.

ПСС= 1098,6? 5= 5493 тон;

с_песка= 1,5 т/м³; V= 5,6 м³ — объём кузова КДМ-130б; 5,6?1,5 = 8,4 тн/ м³;

Расход ПСС 200 гр/ м²; 5 600 000/200=28 000 м²/4,5 = 6222 м — длина на которую хватает одного кузова КДМ-130б ПСС.

4,5 м — половина ширины а/б покрытия на которую распределяю ПСС согласно категории дороги.

Заключение

В результате проведения расчетов были определены способы защиты участка автомобильной дороги от снежных заносов с помощью лесопосадок, снегозащитных щитов и снегозащитного забора. В качестве метода борьбы с зимней скользкостью принят фрикционный метод совместно с солью. В качестве противогололедного материала принята песчано-соленая смесь, а метода уборки снега с дорожного покрытия — метод патрульной очистки.

Расчет затрат, вызванных удорожанием перевозок из-за скользкости автомобильной дороги составляет 95,64 млн рублей.

В качестве метода организации работ по зимнему содержанию участка автомобильной дороги принят поточный метод.

1. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника/ А. П. Васильев, В. И. Баловнев и др. П/р А. П. Васильева. — М.: Транспорт, 1989. — 287 с.

2. СНиП 2.05.02−85. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 52 с.

3. Зимнее содержание автомобильных дорог / Г. В. Бялобжесский, А. К. Дюнин и др. П/р А. К. Дюнина. 2-Е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, — 1983. 197 с.

4. Эксплуатация автомобильных дорог. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине" Эксплуатация автомобильных дорог" для студентов специальности 29.10 «Строительство автомобильных дорог и аэродромов». Могилев: ММИ, 1994. — 30 с.

5. Строительная климатология / НИИ СР. — М.: Стройиздат, 1990. — 86 с.

6. ВСН-24−88 (Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог)

7. Строительная климатология и геофизика СНиП 2.01.01−82.

дорога зимний снегоочистительный противогололедный