ТЕХНОЛОГІЯ БУДІВНИЦТВА СНІГОЛІДОВИХ ДОРОГ - Сучасні проблеми науки та освіти (науковий

Механізація будівництва зимових доріг може розвиватися за двома напрямками. Перше з них засноване на застосуванні спеціалізованих машин, що виконують одночасно (за сумісною технологією) перемішування та зволоження снігу, його ущільнення та рифлення покриття дорожнього полотна. Другий напрямок полягає у використанні універсальних машин та простого навісного або причіпного обладнання, що виконує технологічні операції послідовно (за розчленованою технологією).

На практиці найбільш часто використовують спосіб будівництва доріг, що включає наступні операції:

літню підготовку ґрунтової основи (викорчування пнів, видалення чагарника та дрібнолісся, видалення рослинного шару та планування по всій ширині основи);
проминку траси на сирих ділянках та неглибоких болотах;
при перших морозах виконання поздовжніх прорізів-канавок;
проморожування верхнього шару ґрунтової основи та нарощування покриття до товщини 25...30 см шляхом періодичних поливів. Якщо під час наморожування на дорожнє полотно сніг випадає шаром до 5 см, його поливають водою без ущільнення. Більш товстий шар снігу до поливу ущільнюють або видаляють снігоочисниками [2].

Недоліком цього способу є слабка механізація, велика трудомісткість та потреба у джерелах води.

Найбільш застосовним для умов півночі Західного Сибіру вважають [1; 3] спосіб пошарового нарощування дорожнього полотна (рис. 1).

Мал. 1. Технологія зведення сніголідової дороги серійними машинами

Машини та обладнання, що застосовується при цьому методі, включають: всюдиходи, плужні, шнекороторні та фрезерні снігоочисники, автогрейдери, машини та обладнання для зволоження, розрівнювання та ущільнення снігу,снігогладилки, снігоперемішувачі, пневмокатки, віброущільнювачі, автомобілі-водовози [4; 5].

Спосіб пошарового нарощування дорожнього полотна включає проминку і проморожування основи дороги (I) (рис. 1), розрівнювання снігу (II) з подальшим нарощуванням на його поверхні сніголідового полотна товщиною, достатньою для того, щоб рівень проїжджої частини дороги був вище поверхні навколишнього снігового покриву (III). Це запобігає замітанню дорожнього полотна під час дуже частих зимових поземок. Спочатку по обидва боки дороги вздовж осі її проїжджої частини готуються снігозбірні смуги, як місце збору будівельної снігової маси, потім проводиться начерк снігу в полотно дороги при одночасному зволоженні (IV) з ущільненням (V) і вирівнюванням (VI) полотна.

Існують способи, які не вимагають великих джерел води, прості та піддаються повній механізації [1]. Зведені одним із таких способів сніголідові дороги здатні витримати важкі транспортні навантаження і мають більший термін служби, ніж зимові дороги, що споруджуються по ґрунтовій основі без насипу. З цих причин дані конструкції та способи будівництва зимових доріг рекомендуються для подальшого поширення в районах Крайньої Півночі та Сибіру.

Поопераційна технологія спорудження зимової дороги в насипу включає різний набір операцій в залежності від конструкції полотна дороги і прийнятого способу його будівництва [1; 2].

Рис.2. Технології зведення сніголідової дороги серійними машинами

Механізований комплекс дозволяє реалізувати такі операції: (I) – розчищення траси від чагарників, лісу; (II) - проминка сирих ділянок та неглибоких боліт уздовж дорожньої та снігозбірних смуг за допомогою всюдихідних машин з низькимпитомим тиском ходових систем; (III) - проморожування дорожньої основи з видаленням снігу, що випадає, в накопичувальні вали на снігозбірних смугах за допомогою плужних снігоочисників і бульдозерів, або проколювання ґрунту за допомогою машини для формування лунок у ґрунті, з метою прискорення процесу проморожування основи; (IV) - пошарове нарощування полотна дороги снігом зі снігозбірних смуг до позначки, що перевищує позначку навколишнього снігового покриву; (V) - зволоження (із застосуванням поливальних машин або із застосуванням розроблених термозволожуючих машин та агрегатів) та профільування накопиченого снігу на підставі дорожнього полотна; (VI) - пошарове ущільнення снігу причіпними пневмокатками або гладилками з попереднім розпушуванням і перемішуванням шару, що ущільнюється, за допомогою ребристих котків; (VII) - формування сніголідного покриття, нанесення на покриття насічки протиковзання; (VIII) - нарощування або відновлення дорожнього полотна у разі потреби, пристрій дорожньої обстановки.

Операції у технологічній схемі можуть відрізнятися залежно від району будівництва.

Проходи всюдиходами при проминці сирих ділянок і боліт виконують за схемою «туди – назад» у кожному випадку за новим слідом до появи води на поверхні, використовуючи годину доби з найнижчою температурою повітря. Після закінчення проминки слід 2...2,5 діб не допускати руху ділянкою до формування на підставі мерзлого шару. У промерзлій після проминки поверхні основи з метою прискорення подальшого промерзання корисно утворити отвори (лунки) з кроком 40...50 см на глибину до 50...60 см, розташувавши їх у шаховому порядку [3; 4].

Переміщення снігу при нарощуванні полотна, що зазвичай виконується бульдозерами і тому малопродуктивне, можездійснюватись шнекороторними та фрезерними снігоочисниками, а також двовідвальними плужними снігоочисниками та автогрейдерами[5]. Перед ущільненням сніг перемішують за допомогою порожнистих ребристих металевих ковзанок, що навішуються на трактор замість бульдозерного обладнання, за 2…3 проходи або за допомогою борін та культиваторів за 4…5 проходів. Цим формується однорідна снігова суміш, вирівняна за вологістю та температурою. При ущільненні снігу задля досягнення щільності 0,5…0,55 т/м3 пневмокатки проходять за одним слідом 2…3 разу.

Повторне зволоження та прохід котків ділянкою виконують не раніше ніж через 4…6 годин при температурі повітря до -10 °C, 2…4 години при температурі до -20 °C та 2 години при температурі нижче -20 °C.

Для досягнення високого ступеня щільності шар, що ущільнюється, поливають водою з нормою витрати 2...4 л/м2. На початку зимового періоду для зволоження снігу використовують водополивні машини із підігрівом ємностей. Проміжки часу між зволоженням, перемішуванням та ущільненням мають бути мінімальними. За температури повітря -15. -20 °C вони повинні перевищувати 20…25 хв.

Для одночасного перемішування, зволоження та ущільнення снігового масиву з високою продуктивністю служать спеціальні машини.

Будівництво зимових доріг пов'язане із підвезенням великої кількості води. Тому будівництво дороги часто доцільно починати від джерела води, щоб використовувати для підвезення готову ділянку дороги.

Проїзд легкого транспорту по готовому покриттю зимової дороги допускається через 24 години при температурі повітря вище -10 °C та 16 год при температурі нижче -10 °C.

Описаний вище спосіб не вимагає великих джерел води, простий і піддається повній механізації, дороги здатні витримати важкі транспортні навантаження тамають більший термін служби, ніж зимові дороги, що споруджуються по ґрунтовій основі без насипу. З цих причин дані конструкція та спосіб будівництва зимових доріг рекомендуються для подальшого поширення в районах Крайньої Півночі та Сибіру.

Для прокладання під'їзних доріг (усів) від магістральних доріг до зони будівництва магістральних трубопроводів рекомендується використовувати колійно-посилені дороги. Технологія їх будівництва відрізняється від викладеної тим, що посиленого зволоження та ущільнення піддаються колійні смуги, а решта полотна зволожується слабо з вирівнюванням та ущільненням. За такої технології будівництва майже вдвічі знижуються енерговитрати на розтеплення снігу, які становлять близько 50% загальної вартості будівництва зимової дороги, та значно знижується потреба у воді та спеціальних будівельних матеріалах.

При малій кількості снігу зимові дороги можна будувати з крижаних блоків та щебеню. Блоки виготовляються з крижаного покриву замерзлих озер та річок. Колотий лід засипається у вантажівки за допомогою навантажувачів, перевозиться на трасу дороги та вивантажується на місці укладання. Поверхня з блоків льоду вирівнюється бульдозером, після чого шар з крижаного щебеню закріплюється шляхом розбризкування води. Побудовані таким чином дороги в порівнянні зі сніголідовими дорогами краще витримують колісний транспорт і значно гірший за гусеничний. Велика стійкість сніголідової дороги в останньому випадку пояснюється захисними властивостями шару, що підстилає, ущільненого снігу.

Рецензенти:

Земенков Ю.Д., д.т.н., професор, завідувач кафедри "Транспорт вуглеводневих ресурсів", ФДБОУ ВПО "Тюменський державний нафтогазовий університет", м.Тюмень.

Тарасенко О.О., д.т.н.,професор кафедри "Прикладна механіка", ФДБОУ ВПО "Тюменський державний нафтогазовий університет", м. Тюмень.