§ 2. Защита пути от снежных заносов на перегонах и станциях

Применяются различные средства защиты пути от снежных заносов, которые классифицируются по воздействию их на снеговетровой поток, по характеру связи с поверхностью земли и по устройству.

По воздействию на снеговетровой поток все средства защиты разделяются на две основные группы: снегозадерживающие и снеговыдувающие.

К первой группе относятся защитные лесонасаждения, постоянные заборы и щиты.

Ко второй группе относятся наклонные надоткосные щиты. С помощью таких щитов, имеющих в нижней части большой просвет, создаются условия, при которых частицы метелевого снега на пути не откладываются, а выдуваются ветром. Снеговыдувающие средства защиты удовлетворительно работают только при лобовом ветре и достаточно высокой его скорости. В условиях переменного снеговетрового режима, характеризующегося изменением скорости и направления ветра, они работают плохо и потому широкого практического применения не получили.

По характеру расположения на поверхности земли средства снегозащиты делятся на стационарные и маневренные.

К стационарным относятся древесные насаждения вдоль железных дорог и постоянные снеговые заборы. Как те, так и другие имеют постоянную пространственную ориентировку и потому не всегда наивыгоднейшим образом взаимодействуют с ветровым потоком.

К маневренным средствам защиты пути от снежных заносов относятся переносные решетчатые щиты, снегозадерживающие стенки и траншеи, устраиваемые на снежном покрове. Эти средства защиты дают возможность маневрировать их пространственным расположением в зависимости от изменения условий снегозаносимости пути на протяжении зимы.

Естественные леса и специальные лесонасаждения, протяжение которых из года в год увеличивается, имеют наибольший удельный вес из всех средств снегозащиты. Увеличение протяжения защитных лесонасаждений позволяет более эффективно решать проблему предупреждения снежных заносов, сокращать на это трудовые и денежные затраты. По данным Главного управления пути приведенные расходы на выращивание и эксплуатацию 1 км защитных лесонасаждений в шесть-семь раз меньше затрат на ограждение того же пути переносными щитами.

Естественный лес является самым надежным видом защиты пути от снежных заносов. На путь, проходящий по лесной местности, попадает снег только при снегопадах и общих метелях. Интенсивность накопления такого снега невелика и его очищают снегоочистителями без особых затруднений.

Вследствие большого защитного значения леса для железных дорог вырубка прилегающей к полосе отвода части лесов шириной до 500 м запрещена.

В качестве живых защит применяются насаждения главным образом из лиственных пород, реже из елей. В зависимости от характера заносимости и почвенных условий типы лиственных многорядных насаждений весьма разнообразны.

Наряду с защитой пути от снега насаждения вдоль дорог снижают скорость ветра и тем самым способствуют уменьшению сопротивления движению поездов, предотвращают выдувание мелких балалстных материалов, предохраняют щебеночную балластную призму от засорения пылью во время черных бурь, улучшают культурно-бытовые условия железнодорожников.

Принцип работы защитных насаждений состоит в следующем. Встречая на своем пути сопротивление деревьев и кустарников, ветер теряет скорость и, следовательно, теряет свою способность переносить снег. Вследствие этого частицы снега выпадают из воздушного потока и образуют в посадках снежные отложения. При правильной агротехнике выращивания и соответствующем подборе пород лесозащитные насаждения вступают в самостоятельную работу очень быстро. В двух-трехлетнем возрасте насаждения уже задерживают до 40 - 60% метелевого снега, а в четырех-пятилетнем возрасте вступают в самостоятельную работу.

Защитные лесонасаждения представляют собой систему полос различной ширины с разрывами между ними.

Количество полос, их ширина, величина разрывов между полосами, расстояние между отдельными деревьями в ряду каждой полосы зависят от зоны прохождения дороги, степени снегозаносимости участка, породы деревьев.

В лесной, лесостепной и степной зонах применяются следующие конструкции защитных насаждений (рис. 133):

1) однополосные - при снегозаносимости до 150 м³ на 1 пог. м и общей ширине насаждений от 10 до 50 м;

2) двухполосные - при снегозаносимости до 200 м³ и общей ширине полос с интервалом от 50 до 80 м;

3) трехполосные - при снегозаносимости до 400 м³ и общей ширине полос с интервалом от 80 до 130 м.

Рис. 133. Схемы живых защит из лиственных пород: а - однополосная защита; б - двухполосная защита; в - трехполосная защита; г - разрез через двух полосную защиту

На дорогах Урала, Сибири, Северного Казахстана, где сборность в зиму превышает 400 м³ на 1 пог. м, защитные лесонасаждения рекомендуется выращивать из четырех и более полос. В засушливых юго-восточных районах страны применяются защитные насаждения от трех до девяти полос с шириной разрыва между полосами от 10 до 30 м.

В районах сухой степи и полупустыни применяются защиты с очень большим количеством полос, так как здесь растительность имеет меньшую высоту.

Насаждения состоят из чередующихся рядов кустарников (лох, шиповник, акация желтая, клен татарский, вишня магалебская) с рядами главных пород, а также сопутствующих и временно вспомогательных пород. Дуб, ясень, акация, белая ирга вводятся как главные породы во всех районах их естественного произрастания. Со стороны пути в снегозащитные полосы вводится: яблоня, груша, черешня, вишня, каштан, орех и другие плодово-ягодные породы.

Расстояние между отдельными рядами деревьев в каждой полосе составляет от 1,5 до 3 м, а между отдельными деревьями в ряду не менее 0,75 м.

Лесозащитные полосы располагают параллельно дороге на расстоянии не ближе 20 м от оси пути, при этом между бровкой выемки в месте ее наибольшей глубины и опушкой полосы должно быть не менее 5 м. Полная ширина лесонасаждений с каждой стороны пути может быть установлена по следующей зависимости:

где В - ширина насаждений с одной стороны заносимого места от крайнего ряда путевой опушки до крайнего ряда полевой опушки в м;

Q_p - расчетная снегосборность защиты, соответствующая расчетному переносу снега, в м³/_{пог. м};

h_{р -} расчетная рабочая высота посадок в м, зависящая от лесорастительных условий и вида деревьев.

На мощных, выщелоченных и обыкновенных черноземах, а также серых лесных почвах величина h_р принимается равной 3 м, а на тяжелых суглинках, подзолистых и смытых, а также слабосолонцеватых южных почвах - 2,5 м. В сухостепных районах с темно-каштановыми почвами и солонцеватыми южными черноземами h_р=2 м. На почвах каштано-солонцеватого комплекса и бурых почвах сухой степи и полупустыни, где защитные насаждения создаются преимущественно из кустарников, рабочую высоту посадок принимают в пределах от 1 до 1,5 м.

Деревянными решетчатыми переносными щитами на дорогах СССР ограждается около 20% протяжения заносимых участков пути на перегонах и станциях.

В результате опыта и исследований снегосборности различных конструкций щитов установлены и применяются три типа их.

Щиты I типа размером 2×1,5 м с площадью просветов 47% общей площади применяются главным образом на дорогах южной полосы европейской части Союза, где бывают метели с влажным снегом.

Щиты II типа размером 2×2 м с площадью просветов 43% применяются большей частью в северных и центральных районах Союза.

Щиты III типа размером 2×1,5 м с площадью просветов 37% предусматриваются главным образом для дорог Сибири, где для задержания сухого и очень подвижного снега при больших скоростях ветра требуется более густая обрешетка.

Наибольшее распространение на всех дорогах сети получили щиты II типа (рис. 134). При заработке на ²/₃ высоты щит этот имеет снегосборность в среднем 20 м³ снега на 1 пог. м. Наилучшие результаты по задержанию снега дают щиты из щитопланки шириной 120- 130 мм. Щиты I и III типов, имеющие высоту 1,5 м, задерживают 15 - 17 м³ снега на 1 пог. м.

Рис. 134. Переносный щит II типа

Величина снегосборности щитовых ограждений в м³/пог. м по исследованиям ЦНИИ может быть установлена по формуле

где Н - высота щита в м;

К - коэффициент, учитывающий величину просвета (h_пр) между щитопланками и поверхностью земли.

При h_пр, равном 10, 25, 50 см, К соответственно принимает значения 1; 1,5; 2,5.

Нижний просвет у щитов создается за счет увеличенной высоты крайних щитопланок или за счет отсыпки в местах забивки кольев бугорков уплотненной земли.

Щиты с увеличенным нижним просветом, помимо увеличения снегосборности, имеют и другие преимущества. В нижней их части образуются такие токи воздуха, которые предотвращают занос щита снегом. Благодаря этому щиты при перестановках не требуется откапывать.

В последнее время получили распространение щиты с разреженной нижней частью. Увеличенная просветность в таких щитах обеспечивается укорочением (через одну) вертикальных планок наполовину. Таким образом, в этих щитах создается нижнее продувание не за счет просвета между щитопланками и поверхностью земли, а за счет большей разреженности в нижней части щита.

В обычном щите нижнее продувание можно использовать, как правило, только при первой установке с кольями. При дальнейших перестановках, поскольку колья остаются в мерзлом грунте, обеспечить работу щита с нижним продуванием невозможно. В снег они устанавливаются опрокинутыми. Щиты же с разреженной нижней частью сохраняют высокую эффективность так же при перестановках на снежный вал.

Колья для щитов (длиной примерно 3 м) на заносимых местах I и II категорий устанавливают в грунт до наступления заморозков в заранее заготовленные ручным или механическим буром отверстия глубиной 40 - 60 см.

Щиты на заносимых местах III категории устанавливают без кольев непосредственно в снег по мере надобности.

Щиты ставят на таком расстоянии от пути, чтобы к концу зимы конец снегового вала не попал на путь. Типовые щиты ставят на расстоянии 30 м от бровки откоса выемки (на нулевых местах - от бровки земляного полотна) в районах, где требуется не более трех перестановок щитов за зиму, и на расстоянии 50 м при большем количестве перестановок. Щитовую линию ставят параллельно оси пути без резких углов в плане. Верх щитовой линии должен представлять плавную линию.

Заносимые переезды ограждают с отводом дороги в сторону и с перекрытием переезда установкой второго ряда щитов на расстоянии 12 - 17 м от основной линии щитового ограждения, как показано на рис. 135.

Рис. 135. Щитовая линия у переезда: а - при направлении господствующих ветров поперек пути; б - при направлении господствующих ветров под углом к пути

Вдоль выемки щитовую линию ставят параллельно оси пути, а против выемки ее разводят в виде "усов" (рис. 136), предохраняющих от заноса входы в выемку при косых ветрах.

Рис. 136. Ограждение входов в выемку

Решетчатый щит II типа высотой 2 м с просветом у поверхности земли 25 см может собрать снега примерно 35 м³ на 1 пог. м; образующийся при этом вал за щитом и отложение снега перед щитом и по низу щитовой линии приостанавливают дальнейшую работу щитов, и снеговетровой поток будет переносить снег над ними; в этом случае требуется перестановка щитов.

Поэтому по мере образования снежных отложений у снеговых щитов до ²/₃ их высоты (рис. 137) гребень снегового вала срезают по всей длине, и работоспособность щитов на некоторое время восстанавливается; если же в ближайшее время ожидается метель, то щиты сразу переставляют.

Первую перестановку щитов производят в сторону поля на расстояние 20 м, а следующие перестановки - в сторону пути на верх снегового вала (см. рис. 137). Перед перестановкой прорывают в снегу канавку глубиной 20 см и щиты ставят вплотную к ее стенке, расположенной со стороны пути; при засыпке канавки снег утрамбовывают. Для большей устойчивости переставленные щиты в местах их соединения обсыпают с обеих сторон снегом на высоту до 30 см. Для того чтобы вытащить щит, его отрывают от снега с полевой стороны. Откопанный щит вынимают при помощи кола, просунутого сквозь щит под верхнюю планку.

Рис. 137. Порядок перестановки щитов

В местах с частыми и длительными метелями один ряд щитов не является достаточно надежной защитой, так как может оказаться полностью заработанным, когда метель еще не закончилась. Перестановка щитов во время сильной метели требует большого количества рабочих, крайне медленна, трудна и небезопасна для рабочих, особенно если метель совпадает с сильным морозом. В таких заносимых участках устанавливают два ряда щитов. Дополнительная щитовая линия ставится на расстоянии 50 - 60 м от основной в сторону поля, что значительно повышает снегосборность всей защиты. Щиты для этой линии применяют с разреженной нижней частью и устанавливают их к кольям с просветом понизу 0,50 м. Первоначальный вал снега за такой щитовой линией получается более широким, растянутым. Снегосборность двухрядных щитовых ограждений без перестановки щитов достигает 168 м³ на 1 пог. м защиты.

За щитовыми ограждениями ведут постоянный надзор, вовремя поправляют перекосившиеся или упавшие щиты.

Весной при первых сильных оттепелях щиты, стоящие на снеговых валах, часто падают. Упавшие щиты, если период метелей еще ее миновал, немедленно ставят вновь в снег или относят и устанавливают к щитовым кольям, так как в случае возобновления метелей при отсутствии щитовой линии путь может оказаться занесенным снегом.

По окончании периода метелей щиты снимают и сортируют на исправные, на требующие ремонта и на совершенно негодные. Годные щиты хранят в штабелях по 52 шт., а колья - по 100 шт. Ремонтируют щиты в течение летнего периода.

Постоянные решетчатые снегозащитные заборы по сравнению с переносными щитами являются лучшим видом защиты пути от заносов. Снегосборность заборов равна снегосборности щитов при 8 - 10-кратных их перестановках. Существующие постоянные снегозащитные заборы в зависимости от высоты их и площади просветов подразделяются на четыре конструктивных типа. В свою очередь каждый тип по конструкции обшивки делится на два варианта: с горизонтальной и вертикальной обшивками.

В последнее время широкое распространение получил новый вариант снегозащитного забора - с комбинированной обшивкой, предложенный лабораторией снегоборьбы ЦНИИ МПС (рис. 138). Нижняя часть таких заборов обшивается вертикально отходами с лесозаводов или заполняется осенью переносными щитами. По мере заработки заборов эти щиты на сильнозаносимых участках во вторую половину зимы снимаются и переставляются в сторону поля. Верхняя часть забора обшивается досками горизонтально. При такой конструкции заборов значительно сокращается потребность стандартного пиломатериала. Кроме того, вертикальная обшивка в нижней части забора по сравнению с горизонтальной подвергается меньшим разрушениям при осадке снежных валов.

Рис. 138. Постоянный снегозащитный забор с комбинированной обшивкой

Во многих случаях вместо деревянных заборов устраивают более долговечные железобетонные из сборных элементов.

Характер работы решетчатых заборов и отложений возле них снега такой же, как и у переносных щитов, На участках, где по местным условиям сила метелей такова, что возможна заработка заборов, ставят двойные ряды их, или применяют комбинацию из постоянных заборов и дополнительной щитовой линии перед ними со стороны поля.

Высоту забора выбирают в зависимости от размеров снежных отложений в наиболее снежную зиму. Между площадью отложений F и высотой Н решетчатого забора существует зависимость

По данной зависимости и устанавливается высота забора Н

Высота типовых заборов принимается от 3 до 6,8 м. Расстояние заборов от бровки откоса ограждаемой выемки (10÷12)Н.

Если учесть первоначальную стоимость затрат на устройство различных защит, сроки их службы, размеры ежегодных расходов рабочей силы и материалов на содержание, то получится, что самым экономичным видом защиты являются живые насаждения, Поэтому именно этот вид защиты получает широкое применение.

Впредь до повсеместного устройства живых защит целесообразно применение двойных или одиночных постоянных заборов.

Рекомендуются следующие средства и способы защиты пути от снежных заносов, расположенные в порядке их технико-экономической эффективности (табл. 34).

Таблица 34. Средства и способы защиты пути от снежных заносов

Механизированное снегозадержание - новый способ защиты пути от снежных заносов. При этом способе снег на подступах к пути задерживается снежными стенками и траншеями, которые устраиваются риджерами, бульдозерами, кусторезами и другими механизмами.

Исследования ЦНИИ МПС показали, что комбинированное задержание снега существующими стационарными снегозащитными средствами (посадками, заборами, щитами) в сочетании с маневренными, создаваемыми механизированным способом по мере необходимости, надежно предохраняет железные дороги от снежных заносов. При этом резко сокращается перестановка щитов, не скапливается снег на откосах выемок, уменьшается число рейсов снегоочистителей, стесняющих движение поездов.

Применение механизированного снегозадержания особенно эффективно на сильнозаносимых участках где лесонасаждения или постоянные заборы имеют недостаточную снегосборность и требуется часто переставлять щиты, а также там, где направление снеговетрового потока подвержено большой изменчивости.