Борьба с наледями на дорогах, на реках, ключах, у зданий, на крышах

Активные меры борьбы с наледями различны для каждого типа наледей по генетической классификаций, поэтом они рассматриваются отдельно для речных, ключевых, грунтовых наледей, а также для наледей от таянья в зимний период.

Борьба с рёчными  наледями

Углубление и спрямление русел р е к — основная мера борьбы с речными наледями. Установлено, что резные наледи образуются обычно на перекатах и отмелях, т. е. в тех местах, где поток растекается тонким слоем по широкому руслу реки. На таких местах поток рано промерзает до дна, а это приводит к образованию наледи. На тех участках, где река течет узким сосредоточенным потоком, наледи не образуются.

Дно реки до углубления \ Дно реки после  углубления

Рис. 1. Схема углубления русла реки с объединением нескольких потоков в один.

 

 

На участке  реки, где в предыдущие зимы наблюдалось  образование наледи или появление  ее возможно, судя по характеру русла, против ограждаемого объекта с запасом  вверх и вниз по течению на 40 —  60 м необходимо в летний период произвести спрямление русла и его углубление. Это дает возможность: а) уменьшить ширину потока на данном  участке реки и тем самым сократить теплопотери потока в воздух; б) увеличить глубину потока, чтобы образовавшийся на поверхности лед в меньшей степени сократил живое сечение потока; в) увеличить скорость потока, как за счет спрямления русла, так и за счет увеличения гидростатического радиуса живого сечения русла; г) увеличить расход открытого (видимого) потока реки в результате обнажения подруслового потока при углублении дна и перехода его в открытый поток, а также за счет объединения нескольких проток, если такие имеются, в одно русло.

Работы по углублению дна должны, конечно, осуществляться с применением средств механизации: землечерпалок, экскаваторов и буровзрывных работ. Для того чтобы углубленное русло не засорялось, а его берета не размывались во время паводков, необходимо производить их  укрепление. В простейших случаях применяется посадка кустарника и  одерyовка, но не исключается и применение более капитального укрепления берегов вплоть до устройства гравитаодонных набережных. В таких случаях набережная может служить одновременно и средством защиты от наледей, поднявшихся выше естественных берегов реки.

Опыт углублениями спрямления русел как средства противоналедной борьбы с успехом был применен на Амурско-Якутской магистрали — в районах вечной мерзлоты (рис. 1). Несмотря на то, что речные наледи в Приморском крае — явление распространенное, особенно в верховьях рек, и они причиняют много вреда при лесосплаве, применение здесь подобного метода неизвестно. Однако полная очевидность преимуществ этой меры борьбу, а  также успешное ее применение в районах вечной мерзлоты позволяют рекомендовать углубление и спрямление русел как основную меру борьбы с речными наледями. При этом, конечно, не исключается возможность применения ее в сочетании с другими мерами борьбы.

Утепление русел. В случаях, когда углубление русла реки связано  с дорогостоящими работами (например, при скальном ложе реки) надежной мерой  борьбы с речными наледями является утепление русел.

Из инженерных сооружений речные наледи наиболее часто  оказывают вредное действие на мосты. Участки русел под мостами представляют благоприятные места для образования наледей, так как выпадающий снег задерживается настилом моста или выдувается ветром и оказывается без снежного покрова. В результате этого создаются условия для образования мерзлотной пробки под мостом, что приводит к появлению наледи.

:  

Рис. 2. Схема утепления берегов и русла реки с водоносными 6ереговыми отложениями. 

протота

Утепление русла делается для того, чтобы ослабить действие мороза на поток, уменьшить толщину льда и максимально сохранить живое сечение реки для пропуска всей воды у ограждаемою сооружения (рис. 2).

Утепление наиболее целесообразно  производить при первом появлении  льда, когда можно безопасно ходить по нему. Для этого на лед набрасывают хворост, камыш, ветки хвойных деревьев и засыпают их снегом. При этом основным утепляющим материалом является снег. Ветви, камыш служат для закрепления снега на данном участке, предохраняют его от ветра. Кроме того, можно применять специальные устройства для снегозадержания, например, легкие переносные деревянные щиты, вошедшие в практику снегозадержания на железных дорогах.

Если берега реки сложены галечниковыми  или другими крупноскелетными отложениями, указывающими на наличие подруслового потока реки, утеплять необходимо и берега, так как их глубокое промерзание сокращает подрусловый поток и способствует образованию наледей как на самой реке, так и в ее долине. Утепление берегов должно производиться осенью до наступления морозов, перед первыми снегопадами, с таким расчетом, чтобы промерзание берегов было минимальным. Если же берега сложены глинистыми грунтами или скальными породами и подрусловый поток отсутствует, утепление широкой полосы берегов производить не нужно. Однако при устройстве утепления льда реки береговую полосу шириной 2—3 м следует утеплять для предотвращения перемерзания потока с берегов.

       Утепление русел  рек является сезонным противоналедным мероприятием, поэтому все работы по его устройству должны ежегодно повторяться заново. Углубление и спрямление русел является многолетним средствам борьбы с речными наледями и при надежном закреплении берегов может служить в течение четырех—шести зим без эксплуатационных расходов. Но вследствие того, что единовременные расходы на устройство утеплений значительно меньше, чем расходы на углубление реки, может оказаться более экономичным производить ежегодные утепления русла реки; задача выбора того или другого типа борьбы с речными наледямими должна решаться в комплексе с остальными вопросами строительства ограждаемого объекта и определяется классом сооружения, его назначением, наличием средств механизации и времени для производства работ по углублению реки, характером русла реки и ее береговых отложений и рядом других факторов, специфичных для каждого отдельного случая. При равных условиях для ограждения долголетних объектов на реках с широким и мелким руслом, с подрусловым потоком, при наличии механизмов и дна реки, позволяющего применять их, предпочтение следует отдавать углублению и спрямлению русла. При необходимости устройства защиты сооружения от наледи  только в одну зиму на реках с узким выработанным руслом, при скальном дне и берегах реки, а также при отсутствии механизмов необходимо  применять утепление русла реки. В каждом конкретном случае меры борьбы должен определяться калькуляцией стоимости ее на многолетний период.

 

Борьба с ключевыми наледям.

Зарегулирование стока  ключа. В качестве радикальной меры борьбы с ключевыми наледями можно предложить за регулирование стока ключа путем создания небольших водохранилищ, в которых будет происходить накопление поступающей воды. Затем эту воду можно сбрасывать интенсивным потоком по руслу ключа или по специально устроенному открытому каналу. Зарегулирование стока ключа должно осуществляться путем устройства плотины выше ограждаемого объекта. Для возможности периодического сброса воды из водохранилища плотина должна быть оборудовала донными водоспусками, а для сброса ливневых вод — ливнеспусками. Это в значительной степени усложняет конструкцию плотины, увеличивает ее стоимость. Во время эксплуатации плотины, как в зимний, так и в летний период требуются постоянный уход за ней и периодический ремонт, а для этого нужны значительные эксплуатационные расходы. Поэтому подобная мера борьбы с ключевыми наледями должна применяться только в крайнем случае, когда другие нельзя использовать.

Если же задача устройства водохранилища или насыпи не решается в комплексе с остальными вопросами  строительства и эти сооружения, наряду со средством противоналедной борьбы, используются и в других целях, зарегулирование стока ключа может быть оправдано. В качестве плотины используется насыпь автодороги, пересекающей долину ключа с устройством водоспуска. Образуемое плотиной водохранилище может быть использовано для промышленного и хозяйственного водоснабжения, расположенного вблизи предприятия или жилого поселка. При выборе места постройки плотины необходимо произвести тщательное обследование русла ключа и его долины на участке от плотины до ограждаемого объекта. Не исключена возможность выхода на поверхность на этом участке дополнительных источников ключа, которые не будут перехвачены плотиной и образуют наледь у объекта, С этой целью плотину водохранилище следует располагать на небольшом расстоянии от ограждаемого объекта. 

 

Борьба с грунтовыми наледями

                                                                    

 

Рис. 3: Схема устройства дренажа- для- понижения уровня грунтовых вод

А — дренаж, перехватывающий я  понижающий грунтовые воды; Б — граница наледи в прошлые зимы; В — ограждаемый объект; Г — водоотводящий дренаж; Д — засыпка глинистым грунтом с тромбованием; Е —засыпка хорошо дренирующим грунтом; Ж — дренажная труба сечением 20 на 20 — 30 на 30 см.

Понижение уровня грунтовых вод. Проверенной мерой борьбы с грунтовыми наледями в условиях Приморского края вне районов вечной мерзлоты является понижение уровня грунтовых вод ниже глубины промерзания грунта на данном участке. С этой целью делается дренаж по следующей схеме: выше участка, где происходило образование грунтовой наледи в предыдущие, зимы или где явно видно обнажение водоносных слоев грунта, поперек потока грунтовых вод роют траншею глубиной на 20—30 см ниже глубины промерзания грунта. По дну траншеи выкладывается насухо труба из бутового камня или укладываются гончарные, бетонные, деревянные дренажные трубы. Сечение трубы определяется интенсивностью потока грунтовых вод, длиной дренажа, его уклоном. Выше заложенной трубы по высоте 70— 90 см траншею засыпают хорошо дренирующим грунтом — гравием, щебнем, разрушенными скальными породам и т. п. Верхняя часть траншеи засыпается глинистым грунтом, который трамбуется для того, чтобы дождевые воды в летнее время не попадали в дренаж, иначе  они могут засорить его: Подобный дренаж устраивается для отвода перехваченных и пониженных грунтовых вод от ограждаемого объекта (рис. 3К_Чтобы избежать быстрого засорения дренажа, необходимо проектировать его с максимально возможным продольным уклоном. Минимальный уклон следует принимать i=0.01. В низовой части дренаж должен заканчиваться в зоне водоносного слоя ниже глубины промерзания грунта или выводиться на поверхность в месте, где образование наледи безопасно для ограждаемого объекта. При этом особое внимание необходимо обращать на то, чтобы не происходило перемерзания дренажа при выходе его на поверхность, так как в этом случае в дренаже создается напор грунтовых вод, под действием которого возможен, выход их на поверхность с образованием наледи на участке объекта. С этой целью оголовок дренажа необходимо утеплять хорошо дренирующим грунтом и усваивать его в пониженной части рельефа на расстоянии 50—100 м от ограждаемого объекта. Длина перехватывающего дренажа определяется размерами наледи в предыдущие зимы с запасом в обе стороны 5-10 м.

        

Утепление  грунтa. Грунтовые наледи образуются вследствие глубокого промерзания грунтов, и перемерзания водоносных горизонтов. Для уменьшения глубины промерзания грунта, где образуются наледи, в осенний период необходимо произвести утепление поверхности грунта с таким расчетом, чтобы нижняя граница сезонной мерзлоты не сомкнулась с водоупорным горизонтом и поток грунтовых вод мог беспрепятственно функционировать всю зиму. В качестве утеплителя, рассчитанного на одну зиму, могут быть использованы средства для снегозадержания — хворост, ветви кустарника, хвойных деревьев, шлак, торф, мох и другие местные теплоизоляционные материалы. Многолетнее утепление грунта может быть осуществлено путем повышения отметки поверхности грунта за счет устройства насыпи на данном участке. Эта мера борьбы, хотя и является дорогой, может оправдать себя.

Основной мерой борьбы с наледями всех типов в районах  вечной мерзлоты является устройство мерзлотных поясов различных видов с целью перемещении образования наледи выше ограждаемого объекта.

Применение мерзлотных поясов возможно и в условиях Приморского края. Лучшие результаты по сравнению с другими мерами борьбы мерзлотные пояса дают на участках с небольшим уклоном, где устройство понижающего дренажа затруднительно, а также при неглубоком залегании водоупорных горизонтов и глубоком сезонном промерзании грунтов. При определении положения мерзлотного пояса в плане необходимо стремиться расположить его с таким расчетом, чтобы он одновременно служил и нагорной канавой, ограждающей объект в летнее время от ливневых вод. Вследствие  малой мощности снежного покрова в крае применение сезонных (снеговых) мерзлотных поясов рекомендовать нельзя.

        Во время эксплуатации мерзлотные пояса требуют постоянного ухода за собой: осенью их необходимо расчищать от возможного засорения за лето; зимой после каждого снегопада нужно очищать их от снега. Устройство мерзлотного пояса не дает полной гарантии, что у ограждаемого объекта не будет наледи, так как между мерзлотным поясом и объектом возможны выходы в верхние водоносные слои глубинных грунте, выход, которые не будут перехвачены поясом и повлекут за собой образование наледи. В связи с этим к мерзлотным поясам как средству противоналедной борьбы в Приморском крае следует прибегать в крайнем случае, когда другие меры борьбы применить нельзя или когда они оказываются явно неэкономичными.

Борьба с наледями от таяния снега зимой

Методы борьбы с наледями от таяния снега в зимний период зависят полностью от  вида ограждаемого объекта или конструктивного  элемента.

Радикальная мера борьбы с  наледями этого типа на дорогах — это своевременное удаление снега после его выпадения. Наблюдением установлено, что если это не делается, то снег, перешедший в лед и скопившийся в пониженных и затененных участках, приходится убирать с гораздо большими затратами энергий (околка наледного льда). Участки дорог, на которых произошло образование наледи (а околку ее производить нежелательно во избежание разрушения одежды дороги), можно посыпать песком или сеяным шлаком; При этом не только уменьшается скольжение проходящего транспорта, но и ускоряется таяние наледи на освещаемых солнцем поверхностях.

Для предотвращения перемерзания ливневых коллекторов и труб под дорогами необходимо осенью после первых снегопадов произвести перекрытие ливневых приемников и оголовков труб. Перекрытие может быть осуществлено или путем установки специальных деревянных или металлических щитов (крышек), или путей засыпки входных отверстий снегом. В этом случае образование наледи будет происходить на поверхности у ливнеприемников или оголовков труб. Там ее легче околоть весной она значительно раньше растает. Устройство ливневых коллекторов с заложением ниже глубины промерзания грунта, хотя и является дорогим мероприятием, может быть рекомендовано на отдельных участках, где образование наледей от таяния снега в зимний период происходит весьма интенсивно и другие меры борьбы не дают желаемого результата. 

Во избежание образования  наледей от таяния снега на крышах зданий за оплошными парапетами необходимо избегать устройства сплошных каменных. парапетов. Лучше заменять их стальными решетками, Водосточные желоба на крышах здании следует делать с большим уклоном, чтобы попадающая в них вода, не замерзая, стекала в водосточные трубы. Водосточные трубы должны быть большего диаметра (20-22 см), их рекомендуется окрашивать в черный цвет. При солнечной радиации зимой это будет в значительной степени предотвращать образование в них наледей.

Устройства водосливных  желобов на крышах с рулонной кровлей  и малым уклоном (1:10) следует избегать, так как продольный уклон желобов получается порядка 1: 100 и они сплошь заполняются льдом. Выдержать равномерным такой уклон желобов на крышах зданий оказывается довольно сложно. При обследовании промышленных зданий нам приходилось неоднократно наблюдать на крышах у водосточных желобов после дождя большие лужи, которые стоят в течение нескольких дней. Образование наледей на таких участках неизбежно.

Лучшим средством предотвращения образования наледей у различных элементов кровли является своевременное удаление снега с крыш зданий. Хотя это средство является элементарным и обязательным по правилам эксплуатации зданий, тем не менее, оно в большинстве случаев не выполняется. Наледи от таяния снега, накапливаясь у фундаментов зданий; подпорных стен, у оплошных заборов, в результате многократного размораживания вызывают быстрое разрушение сооружений. В таких случаях необходимо делать внешние отводы: отмостки, кюветы, нагорные канавы. При небольшой мощности снежного покрова в условиях южной части Приморского края, где в большей степени наблюдается образование наледей от таяния снега в зимний период, борьба с наледями этого типа не представляет особой сложности. Тем не менее, ей нужно уделять должное внимание, так как образование наледей обычно влечет за собой разрушение отдельных конструктивных элементов и даже целых сооружений.