5.3. Зимняя уборка городских территорий

В зимнее время атмосферные осадки выпадают в основном в виде снега. По своему состоянию снег может быть рыхлым, средней плотности и твердым. Плотность снега зависит от температуры воздуха, ветра и интенсивности движения по нему транспорта и пешеходов. Она колеблется от 0,1 до 0,6 т/м³ и при расчетах может быть принята равной 0,3 т/м³. При сгребании в валы снег уплотняется в 2,5 - 3 раза, при образовании снежного наката - в 4 раза, при образовании льда - 10 раз. Соответственно для удаления уплотненного снега требуется затратить в 30 раз больше энергии, чем при удалении свежевыпавшего снега. Поэтому зимняя уборка должна быть организована так, чтобы уборки снега производилась до его уплотнения колесами транспорта и пешеходами. Следует также отметить, что слой снега толщиной 20 см может полностью парализовать движение транспорта.

Основной задачей зимней уборки является обеспечение нормальной и безопасной работы городского транспорта и движения пешеходов. Технология уборки улиц зимой включают следующие операции: 1) очистку проезжей части от выпавшего снега и борьбу с образованием уплотненной корки; 2) ликвидацию гололедов и борьбу со скользкостью покрытий улиц; 3) удаление снежно-ледяных накатов и уплотнений снега; 4) уборку снежных валов, включая погрузку, вывоз, складирование снег. Улицы и площади города убираются в два этапа:

• расчистка проезжей части и тротуаров;

• удаления с городских улиц собранного в валы снега.

Основным способом расчистки проезжей части улиц является подметание и сгребание снега в валы плужно-щеточными снегоочистителями. Уборка улиц одним снегоочистителями возможна только при интенсивности движения до 100 авт/час. При большей интенсивности движения, как правило, не удается предотвратить образования уплотненного снега без применения химических реагентов, водные растворы которых не замерзают при низких температурах. Поэтому при взаимодействии реагентов со снегом он сохраняет сыпучесть, и не подвергается уплотнению. Благодаря этому достигается высокое качество уборки дорожных покрытий от снега.

В качестве химических реагентов при зимней уборке используют: 1) пескосолянные смеси, например, смесь хлористого кальция (3-4%) с песком; 2) специального реагента ХКФ - хлористого кальция, ингибированного фосфатом. Применение ХКФ вместо пескосоляных смесей почти в 10 раз сокращает расход технологических материалов и снижает засорение дорог песком. Кроме того, для распределения ХКФ можно использовать плужно-щеточные снегоочистители и отказаться от разбрасывателей технологических материалов.

Применение химических реагентов дает положительный эффект при интенсивности снегопада более 0,5 мм/час и интенсивности движения свыше 100 авт/час. При интенсивности снегопада более 0,5 мм/час и температуре выше -6С расход реагента составляет 20 г/м², а при температуре ниже -6С - 30 г/м². Пескосоляную смесь готовят из расчета 130 кг реагента на 1 м³ песка. На каждые 1000 м² площади улично-дорожной сети необходимо 6,5 м³ пескосоляной смеси.

В зависимости от интенсивности снегопада (И_с) назначают соответствующий режим уборки: 1-ый при И_с = 0,5-1 мм/час, 2-ой при И_с = 1-3 мм/час и 3-й при И_с > 3 мм/час в пересчете на воду. Технологический процесс снегоочистки разбивают на циклы и этапы в зависимости от интенсивности снегопада и температуры окружающего воздуха. Первый цикл работ выполняется в течение часа после начала снегопада, а последующие - каждые 1,5 часа. Каждый цикл обработки дорожного покрытия разбит на этапы, которые называют:

• выдержка - время от начала снегопада до момента внесения реагента в снег (t_в = 0,25-0,75 час);

• обработки - время внесения реагента в снег (t_о=1 час);

• интервал - период между обработкой и началом уборки снега (t_и=0,25-3 час), необходимый для перемешивания выпавшего снега и реагентов;

• сгребания (при высоте снежного покрова h>4 см) и сметания (при h<4 см) - время уборки и укладывания снега в при лотковой части улицы (t_с =1,5-3 час).

Общая продолжительность уборки снега в первом режиме составляет 7,5 час, во втором - 4,25 час, в третьем - 2,75 час.

Снег с улиц города убирают различными способами: 1) погрузкой на автотранспорт и вывозом на снеговые свалки; 2) перекидкой снега с проезжей части за ее пределы (в русло рек, на полосы зеленых насаждений и т.д.); 3) сплавом снега по сети ливневой канализации; 4) путем снеготаяния в специальных установках. Эффективность и экономичность работ по зимней уборке улиц достигается путем осуществления комплекса наиболее рациональных способов и приемов снегоочистки в зависимости от местных условий.

Выполнение всех работ по уборке улиц в минимально короткие сроки возможно только при полной их механизации. В настоящее время для зимней уборки улиц используют следующие машины:

• плужно-щеточные снегоочистители (ПМ-130Б, КО-002, КО-802 и др.), обеспечивающие подметание снега или сгребание снега плугом с одновременным подметанием щеткой полосы шириной 2,3-2,9 м при высоте снежного покрытия до 0,5 м, со скоростью 20-25 км/час (рис. 5.3);

• шнекороторные снегоочистители (Д-470, Д-707, Д-902 и др.), обеспечивающих перекидку снега с полосы шириной 2,5-2,8 м на 20-30 м при высоте снежного покрытия от 1,2 до 1,5 м, со скоростью от 0,3 до 10 км/час (рис. 5.3);

• снегопогрузчики (С-4М, С-10, СнП-17 и др.), обеспечивающие погрузку снега из валов шириной 2,3-2,5 м в автомобили с производительностью от 250 до 600 м³/час;

• пескоразбрасыватели (КО-104, ПР-53, КО-105 и др.), обеспечивающие посыпку песком и хлоридами проезжей части улиц со скоростью 16-25 км/час, максимальной шириной посыпания 7-9,5 м и расходом технологического материалов 0,01-0,4 кг/м².

Рис. 5.3. Шнекороторный снегоочиститель ДЭ-201:

1 - рабочий орган; 2 - подвеска рабочего органа; 3 - гидросистема; 4 – привод; 5 – фары; 6 - система пневмомоторов; 7 - силовая установка;

8 - свето-сигнальный фонарь; 9 – подрамник; 10 - капот

При организации снегоочистительных работ необходимо обратить внимание на следующие особенности: 1) на широких магистралях уборку целесообразно вести колонной плужно-щеточных снегоочистителей; 2) число снегоочистителей зависит от ширины улицы; 3) за один проезд должна быть убрана половина улицы; 4) первая машина делает проход по оси проезда, следующие двигаются уступом с разрывом 20-25 м; 5) полоса, очищенная впереди идущей машиной, должна перекрываться на 0,5-1 м; 6) маршрут работы выбирается так, чтобы уборка начиналась с наиболее загруженных улиц; 7) для повышения качества и скорости выполнения работ целесообразно сначала выполнять сгребание, а затем подметание.

Количество средств для механизации уборки и вывоза снега, производительности снеготаялок, снегосплавную способность водостоков определяют на расчетный снегопад и проверяют на максимальный с удлиненным режимом уборки. Здесь под режимом работы понимают отрезок времени в часах, устанавливаемый для уборки снега с данной улицы. Расчетный снегопад по массе на 1 м² определяют за десятилетний период работы по формуле:

q_р = , (5.7)

где _{i max} - средний максимальный снегопад за i-тый год;

_{i max} = , (5.8)

где q_{max j} - сумма пяти наибольших снегопадов в i-м году.

Общее количество снега за сезон или снегопад может быть определено по формуле:

Q = F h  k_у, (5.9)

где F - площадь уборки, м²;

h - высота снежного покрова, м;

 - объемная масса снега, равная 0,1 т/м³;

k_у - коэффициент уплотнения, равный в данном случае 3.

Здесь высота снежного покрова h принимается по метеорологическим данным за последние 10 лет.

Для расчета потребного количества уборочных машин необходимо иметь не только данные по расчетному снегопаду, но и знать принятый режим выполнения работ, площадь уборки, производительность и другие характеристики применяем машин. Расчет потребности производится отдельно для каждого вида машин и каждой выполняемой операции.

Количество плужно-щеточных машин и распределителей технологических материалов рассчитывается по формуле:

М_пщ = , (5.10)

где f_э - эксплуатационная производительность одной машины, м²/час;

t - время выполнения работ по графику, час.

Эксплуатационная производительность машин может быть определена по технической производительности с учетом коэффициента использования машин в течение рабочего времени:

f_э = а V_э k_в k_пер, (5.11)

где а - ширина полосы захвата, м;

V_э - эксплуатационная скорость машины при выполнении той или иной операции, км/час;

k_пер - коэффициент перекрытия очищаемой полосы;

k_в - коэффициент использования машины в рабочее время.

Расчет количества роторных снегоочистителей и снегопогрузчиков производится по формуле:

М_р = , (5.12)

где f_э - эксплуатационная производительность машины, м³/час;

k_у - коэффициент уплотнения снега, принимаемый в зависимости от времени нахождения снега в валах, k_у = 1,5-3.

Значения F, h, t даны в предыдущих формулах.

Количество грузовых автомобилей для вывоза снега определяется по формуле:

М_гр = , (5.13)

где V - объем снега, подлежащего вывозу, м³;

V_э - производительность одного автомобиля, м³/час.

Необходимое количество самосвалов обслуживающих один снегопогрузчик определяется следующим образом:

М = 1 + k_в, (5.14)

где k_в - коэффициент использования времени, рассчитываемый по формуле:

k_в = (t_р + 2l / V_э)/(t_з + t_см), (5.15)

где t_р, t_з и t_см - время соответственно разгрузки, загрузки и смены самосвалов при загрузке, час;

l - расстояние до места разгрузки, км;

V_э - скорость самосвала, км/час.

Время загрузки самосвала

t_з = V_к / f_э k_з, (5.16)

где V -объем снега в кузове самосвала, м³;

f_э - эксплуатационная производительность снегопогрузчика, м³/час;

k₃ - коэффициент загрузки, учитывающий снижение производительности снегопогрузчика.

Время выполнения работ по графику складывается из продолжительности выполнения отдельных технологических операций с учетом времени пробега от гаража до места работы, от места работы до заправки горючем, технологическими материалами или выгрузки ТБО, а также потерь времени на погрузку, разгрузку и другие операции:

t = T - , (5.17)

где T - продолжительность рабочего дня, час;

l_i - расстояние между пунктами i-го холостого пробега, км;

Vi - скорость i-го передвижения, км/час;

t_j - потери времени j-го вида, час.

Таким образом, можно определить не только эксплуатационную производительность любой машины, но и их количество. При этом следует учитывать и возможность повторного использования машин на одной и той же территории, т.е. количество проходов по одной и той же полосе, например, при сгребании и подметании снега.