ООО Завод Дорожных машин г. Рыбинск
ru / en / es / fr
Бесплатно по России:

К вопросу о технологиях зимнего содержания улично-дорожной сети

zimaЗимнее содержание автодорог представляет собой широкий комплекс мероприятий. Их характеристика дается в ряде нормативно-правовых, методических и рекомендательных документов: ОДМ 218.2.018-2012 «Методические рекомендации по определению необходимого парка дорожно-эксплуатационной техники для выполнения работ по содержанию автомобильных дорог при разработке проектов содержания автомобильных дорог» (утверждены распоряжением Росавтодора от 25.04.2012 № 203-р); ОДМ 218.3.031-2013 «Методические рекомендации по охране окружающей среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог» (утверждены распоряжением Росавтодора от 24.04.2013 № 600-р); «Классификация работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог» (утверждена приказом Минтранса России от 16.11. 2012 № 402) и иных.

Основные требования – обеспечение технологической и экологической безопасности, экономическая эффективность. Последнее требование приобретает особое значение. Будущая бюджетная трехлетка – это «период сокращения издержек» в бюджетном секторе, в «естественных» монополиях и в экономике в целом, в условиях планируемого дефицита консолидированного бюджета страны и даже бюджетов регионов – традиционных доноров.

Финансирование дорожного хозяйства из федерального бюджета будет расти: планируется его увеличение за три года в реальном выражении более чем на 10%. Объем федерального дорожного фонда также будет расти: с 490 млрд рублей в этом году до 552 млрд рублей в 2016 году (проект).

Увеличиваться будут не все расходы федерального дорожного фонда, а только текущие – на ремонт и содержание федеральных трасс. С 2014 года эти работы начнут финансироваться в соответствии с нормативами. Инвестиционные же расходы на строительство и реконструкцию дорог будут сокращаться (М. Лютова, М. Товкайло, 2013 г.).

Работы по борьбе с зимней скользкостью должны обеспечивать транспортно-эксплуатационное состояние объекта дорожного хозяйства (ОДХ), учитывающее его специфику, удовлетворяющее действующим требованиям и нормативам. В практике различают две основные стратегии зимнего содержания ОДХ: антигололедная – комплекс мероприятий по максимальному предупреждению (профилактике) образования зимней скользкости; противо-гололедная – комплекс мероприятий по борьбе с уже сформировавшимися снежно-ледяными отложениями. Первая стратегия позволяет обеспечить более высокие требования к качеству поверхности ОДХ и практически непрерывный интенсивный трафик. В несколько раз снижается расход противогололедных реагентов (ПГР) и фрикционных материалов (ПГМ); уменьшаются операционные расходы, связанные с их использованием на улично-дорожной сети. Значительно снижается общая солевая нагрузка на все компоненты окружающей природной среды и городскую инфраструктуру.

Необходимым условием успешного внедрения данной стратегии является применение жидких и твердых ПГР – раздельное или комбинированное (совместное) – в зависимости от метеорологических условий в рамках регламентируемой технологии. В этом случае определяются твердые (сыпучие), а также жидкие (растворы) химические искусственные средства (соли), распределяемые по поверхности дорожного покрытия для борьбы с зимней скользкостью, для предотвращения ее образования и ликвидации. Возможность поддержания в допустимом состоянии элементов ОДХ обеспечивается плавлением льда и снега с образованием водных растворов ПГР, имеющих температуру замерзания ниже, чем у воды.

Далее предложен проект технологии зимнего содержания ОДХ в городах с населением около 1 млн жителей (или более), а также алгоритм расчета сил и средств, необходимых для реализации этой технологии.

Зимним считается период с 15 октября по 20 апреля. За это время в 9 лет из 10 может выпасть от 120 до 220 см снега (или от 120 мм до 220 мм осадков, включая снег с дождем и ледяные дожди). В среднем 155–175 см снега (155–175 мм осадков). Эти погодно-климатические параметры характерны для значительной территории России, где сосредоточено большинство ее населения.

Для обработки проезжей части ОДХ (предварительной – до начала снегопада, основной – во время проведения снегоуборочных работ), в первую очередь, используют жидкий реагент на основе хлористого кальция и натрия. Массовая доля растворимых солей, % (концентрация), в пределах 27–29%: хлористого кальция – в пределах 22–23%, хлористого натрия – в пределах 5–6% соответственно. Его необходимо распределять, строго соблюдая установленную норму обработки дорожного покрытия за один технологический цикл.

Твердый реагент на основе композиции хлористого кальция и натрия с массовой долей хлористого кальция не менее 25%, массовой долей хлористого натрия – не более 75% по массе соответственно, используется на проезжей части в качестве дополнительного (в ряде случаев – основного) при определенных погодных условиях. На тротуарах, остановках общественного транспорта допустимо использование также и фрикционного противогололедного материала – мелкого гранитного щебня фракций 2–5 мм.

Объем ПГР и вспомогательного ПГМ, используемый для реализации предло-женной технологии за зимний период на всей совокупности ОДХ, зависит от их суммарной общей площади и метеорологических параметров.

Расчет средней потребности в противогололедных реагентах и материалах для проезжей части ОДХ

Погодно-климатические условия

1. На каждые 1,5 см выпадающего снега, по данным средних многолетних значений, за зимний период должна осуществляться одна полная (на всю убираемую площадь) обработка жидкими ПГР. Выделяют предварительную (до начала снегопада) и основную (во время прове-дения снегоуборочных работ). Получаем численное значение параметра Nж.

2. На каждые 3 основные обработки жидкими ПГР приходится 1 обработка твердыми ПГР в качестве комбинированной основной или дополнительной обработки.

Nтв. = Nж/3, – получаем численное значение параметра Nтв. (Дробное значение Nтв. округляется до целого в сторону увеличения).

Пример: если среднее многолетнее значение выпавшего снега равно 165 см, то число основных полных обработок жидкими ПГР составляет 110 (Nж. = 110). Следовательно, 37 полных обработок (в расчете на всю убираемую площадь) будут потенциально осуществлены твердыми ПГР (Nтв. = 37).

Убираемая площадь

Оценка ежегодной потребности города в жидких или твердых ПГР (Мж. или Мтв., т) осуществляется расчетным способом по следующей эмпирической формуле:

Mж. = S × Nж. × D,

Mтв. = S × Nтв. × D.

S – суммарная площадь проезжей части ОДХ с усовершенствованным твердым покрытием, где зимой предполагается использовать данную тех-нологию, млн м2;

Nж. – среднее расчетное количество обработок жидкими ПГР за зимний период;

Nж. – среднее расчетное количество обработок твердыми ПГР за зимний период;

D – средняя плотность распределения жидкими или твердыми ПГР во время обработки в г/м2. Условно, в среднем, можно принять эту величину за 40 г/ м2 (соответственно для растворов или твердых реагентов).

Аналогичный алгоритм используется для оценки величины требуемых объемов фрикционных материалов. В этом случае отдельно следует учитывать сложные участки улично-дорожной сети, где гранитный щебень фракции 2–5 мм применяется чаще и в больших нормах. Получаемая величина затем суммируется с оценкой потребности в щебне на остальных площадях ОДХ.

План заготовки реагентов и материалов подлежит ежегодной корректировке с учетом остатков на базах и складах неизрасходованных ПГР и ПГМ прошлого зимнего сезона, а также в случае изменения площади территории, где реализуется данная технология. В зависимости от особенностей метеорологических условий зимнего периода, заявленная потребность обычно может изменяться (увеличиваться или уменьшаться) в пределах 15–20% для твердых ПГР от скорректированных с учетом убираемых площадей объемов. Для фрикционных ПГМ она изменяется в пределах 20–30%.

Распределение ПГР и фрикционных материалов на проезжей части ОДХ

Обработка проезжей части твердыми противогололедными реагентами должна производиться специализированными машинами, оборудованными системой автоматического регулирования норм распределения на шасси КамАЗ, МАЗ, ЗИЛ, ТоМеЗ, Bucher и др. Гранитный щебень распределяется ими же, а также машинами типа ПР-1. Сравнение технических характеристик комплексных дорожных машин приведено, например, в ОДМ 218.5.006-2008 «Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений» (утверждены распоряжением Росавтодора от 10.09.2008 № 383-р) и иных документах.

Протяженность обрабатываемых в первую очередь зон торможения перед перекрестками, наземными пешеходными переходами, постами полиции уста-навливается для дорог с максимально допустимой скоростью движения до 60 км/ч – не менее 150 м, для дорог с максимально допустимой скоростью движения выше 60 км – не менее 200 м.

ПГР, распределенные по поверхности проезжей части, перемешанные с вы-павшим снегом колесами движущегося транспорта, в течение определенного времени (до 3 часов) сохраняют на дороге снежную массу в рыхлом состоянии и препятствуют ее прикатыванию к поверхности дорожного покрытия. При выполнении механизированного подметания обработанный реагентами слой снега беспрепятственно удаляется с проезжей части плугами и щетками уборочных машин.

Валы снега аккумулируются в лотковой части улично-дорожной сети. В зависимости от интенсивности снегопада, технических характеристик и категории ОДХ сроки его вывоза для дальнейшей утилизации колеблется от 2 до 12 дней.

Угроза возникновения гололеда (по информации метеорологической службы) обуславливает сплошную обработку проезжей части жидкими ПГР до начала гололедных явлений.

При возможном переходе температур воздуха через 0°С в сторону отрицательных значений и возможного образовании гололеда (гололедной пленки, стекловидного льда), в частности в ночное время, должна быть произведена превентивная обработка жидкими ПГР. Она может не сопровождаться подметанием проезжей части в случае отсутствия выпадения атмосферных осадков. Предупреждение о возможном образовании гололеда в периоды наиболее интенсивного движения автотранспорта и наличия атмосферных осадков, как правило, в дневное время, делает целесообразным осуществление превентивной обработки жидкими ПГР – до подметания проезжей части.

При получении информации о снегопаде, еще до начала выпадения осадков должна быть произведена первоочередная обработка жидкими ПГР наибо-лее опасных для движения транспорта участков ОДХ (крутые спуски и подъемы, мосты, эстакады, тоннели, площадки торможения и т. д.).

При снегопадах до 3 см:

Сплошная обработка проезжей части жидким ПГР производится до начала снегопада и после каждого цикла механизированного подметания проезжей части. Регламентируемая данной технологией плотность обработки жидкими ПГР (см. табл.1).

При обильных продолжительных снегопадах и высоте снежного покрова свыше 2 см:

Применяются твердые ПГР в качестве основного или дополнительного противогололедного материала. При необходимости обработки ОДХ пред-варительно определяется плотность распределения, а информация сообщается во все заинтересованные организации. Должна быть предусмотрена возможность выборочной обработки проезжей части, начиная с особо опасных для движения транспорта участков. В периоды снегопадов, при накопленных (или прогнозируемых) значениях выпавшего снега свыше 3 см, проводится сплошная обработка проезжей части ОДХ твердыми ПГР. Регламентируемая данной технологией плотность обработки твердыми ПГР (см. табл.2).

table

Обработка гранитным щебнем фракции 2–5 мм:

При температурах воздуха ниже –15°С обрабатываются участки улиц, особо опасные для движения транспорта; тормозные площадки на перекрестках, выделенные площади у остановок общественного транспорта; крутые спуски, подъемы и пр. При температурах ниже –20°С в периоды снегопадов проводится сплошная обработка проезжей части ОДХ. Плотность распределения гранитного щебня фракции 2–5мм составляет 100–200 г/м2.

Количество распределительной, снегоуборочной и другой специальной дорожной техники, занятой в работах по зимнему содержанию ОДХ

Проезжая часть обычно составляет 70– 75% от общей площади ОДХ.

Инженерное обеспечение системы включает в себя зимнюю уборочною технику, в том числе:

Данное количество техники соответствует уровню обеспеченности, исходя из численных значений метеорологических параметров для 8 лет из 10.

В моменты экстремальных интенсивных снегопадов, в чрезвычайных условиях, не исключено, что понадобится привлечение дополнительных сил и средств, уборочной техники и самосвалов для вывоза снежной массы с ОДХ и ее утилизации.

При плотности улично-дорожной сети от 2,0 до 5,0 км/км2 городской терри-тории на каждые потребляемые 2,5 тыс. т жидких ПГР необходим, как минимум, объем емкостей по хранению в 1 тыс. м3. Соответственно, на 5 т хранения приходится 1 т емкости для пункта заправки машин-распре-делителей жидких реагентов. На одну базу численно приходится три пункта заправки. На каждые 4 млн м2 , обрабатываемых жидкими ПГР площадей ОДХ, приходится в среднем одна база хранения этих реагентов.

Для твердых ПГР и фрикционных материалов – на 1 млн м2 убираемых площадей нужно как минимум 1 тыс. м2 общей площади хранения (или склада).

Система снегоудаления с ОДХ и утилизации снега

Комплексное улучшение состояния природной среды в городах неразрывно связано с предотвращением неконтролируемого поступления в объекты окружающей среды ПГР (солей) с загрязненных стоков и аэрозолей с улично-дорожной сети. Это, в свою очередь, зависит от разработки и поэтапного введения в действие системы утилизации снега с улиц, дорог, магистралей, а также других элементов ОДХ.

Основным элементом системы снегоудаления является стационарный снегосплавный пункт (ССП), использующий тепло городской хозфекальной канализации и сбрасывающий в нее талые воды. Он размещен на коллекторах большого сечения и большой пропускной способности.

Современная природоохранная схема снегоудаления должна быть рассчитана, исходя из возможности утилизации (переработки, плавления и очистки полученных стоков) за одни сутки объема снега высотой 0,8–1,2 см, собранного со всей площади ОДХ, где используется предложенная технология. Количество ССП будет определяться их суммарной мощностью с учетом возможности равномерного расположения пунктов по территории города. Целесообразно в проекте каждого строящегося пункта предусмотреть изолированную площадку временного складирования снега площадью не менее 0,3–0,5 га. Это позволит обеспечить равномерную работу во времени, как в период интенсивных снегопадов, так и в про-межутках между ними, снизить возможное количество мобильных снеготаялок (МСС), привлекаемых для увеличения густоты сети пунктов.

В Москве в ходе разработки такой системы было спроектировано несколько типов ССП. Их конкретная конструкция зависит от мощности и режима работы канализационного коллектора (расход не мене 220 л/сек), выбранной площадки, пропускной способности транспортной сети в данном районе. Имеющиеся сейчас ССП отличаются конструкцией снегоплавильной камеры, вариантами объединения приемной, снегоплавильной камер и песколовки, способом подачи сточной воды и т. д.

Снег тает за счет тепла сточных вод, температура которых находится в пределах 16–18°С. При этом не расходуется дополнительная энергия. Основная проблема, решаемая при расчете и конструировании каждого пункта, – обеспечение его мощности и защита коллектора от засорения взвешенными веществами. ОАО «МосводоканалНИИпроект» разработало типовой ряд ССП с суточной пропускной способностью от 1500 м3 до 3500 м3 снега плотностью 0,3 т/м3 с различными способами подачи сточной воды.

Возможность очистки талых вод от загрязнений, содержащихся в воде в виде взвесей, определяется гранулометрическим составом взвесей и скоростью потока в отстойнике ССП. В зависимости от этих параметров условия осаждения взвесей сильно меняются. В среднем концентрации взвеси в растаявшем снеге по объему не менее чем в 20 раз выше, чем в обычном стоке с городских ОДХ в летнее время. Около 95% взвесей составляют фракции крупнее 0,1 мм, в то время как почти 100% взвесей обычного стока составляют фракции менее 0,1 мм. За зимний период вместе со снегом утилизируются десятки тысяч тон твердых загрязнений, которые ранее напрямую попадали в природные воды или оставались на придорожной территории.

При необходимости увеличения объемов утилизации снега возможно расши-рение системы его утилизации за счет работы мобильных снеготаялок. Име-ется ряд отечественных машин, а также машин производства США и Канады: СТМ-11 производительностью (проектная мощность) – до 400 м3 снега в сутки СТМ-12 – 1175 м3; СПУ-40 – 2100 м3; TRECAN 80PD – 3000 м3; TRECAN 60PD – 2400 м3; TRECAN 20PD – 866 м3; SND900 MINIPR – 1190 м3снега в сутки. Данный список постоянно расширяется.

Размещение мобильных снеготаялок в городе проводится с учетом уже существующих ССП с целью равномерного распределения мощностей и сокращения транспортного плеча самосвалов – не более 5 км. На 1 ССП приходится не более 2 МСС для утилизации собранного и вывозимого с ОДХ снега.

Работа МСС предполагает генерацию тепла путем сжигания дизельного топлива. Опыт свидетельствует, что, в среднем стоимость утилизации 1 м3 снега на МСС примерно в 10 раз выше, чем на действующих ССП.

Представленная выше технология зимнего содержания и утилизации снега с ОДХ (проект) имеет ряд принципиальных преимуществ:

При среднем соотношении жидких и твердыхПГР как 3:1 в общем балансе безопасность, экология достигается минимальная солевая нагрузка на городскую среду и инженерные коммуникации, обусловленная зимним содержанием улично-дорожной сети.

Обеспечивается возможность проведения своевременной и качественной механической уборки снега, создания наилучших условия для движения автомобилей.

Наличие жидких реагентов (растворов) позволяет осуществлять основную предупредительную (превентивную) обработку ОДХ до начала снегопада, продолжать ее во время снегопада и при необходимости проводить повтор-но. Практически отсутствует перенос солей ветром и воздушным потоком от движущегося транспорта на прилегающие территории.

Строгое соблюдение запрета роторной перевалки снега с дорожного полотна на придорожные участки и разделительные полосы; рост объемов снега, вывезенных с ОДХ и утилизированных с использованием природоохранных технологий и полной очисткой стоков положительно отразится на состоянии почв, зеленых насаждений, объектов гидросферы, повысит качество окружающей среды.

Необходимо отметить, что все ПГР (или вещества, предлагаемые к использованию в качестве ПГР) имеют свои достоинства, ограничения при применении, а также возможные недостатки и вероятные негативные последствия в случаях нарушения технологий, завышения и несоблюдения норм распределения, отклонения показателей свойств материалов от регламентируемых требований.

При принятии решений должны рассматриваться и сравниваться не отдельные реагенты (вещества), а конкретные выбранные технологии зимнего содержания объектов дорожного хозяйства или пешеходных зон, предполагающие использование различных ПГР и материалов. Целесообразно учитывать требования к состоянию дорожной сети, наличие нормативно-правовой базы, специфику городской среды или внегородских магистралей, категорию дорог и их предназначение, а также возможные экологические последствия применения определенных норм или объемов ПГР, способы удаления и утилизации снежной массы, результаты текущего почвенно-экологического мониторинга, общую солевую нагрузку на территорию города, период действия выбранной технологии (количество зимних сезонов ее реализации), санитарно-экологические и финансово-экономические аспекты.

Д.М. Хомяков,

Почетный работник ЖКХ города Москвы, Заслуженный профессор МГУ имени М.В. Ломоносова, д-р техн. наук

Поделиться: