Снегоуплотнение

При уплотнении снежного покрова частицы снега сближаются, возрастает число контактов между ними, вместе с этим возрастает прочность. При одной и той же температуре твердость снега тем больше, чем выше плотность. При одной и той же плотности снега его твердость с повышением температуры становится меньше из-за ослабления связей между частицами и снижения механической прочности самих частиц.

Для создания прочного снежного покрытия, как установлено опытами, необходимо сначала нарушить связи между кристаллами, затем уплотнить снег, подвергнуть его выдержке, тогда произойдет нарастание его прочности.

За последние годы в СССР и за рубежом были проведены исследования различных методов повышения прочностных показателей снежной одежды и сокращения сроков ее формирования.

Если снежную дорогу строят послойно (слоями до 10—15 см) при температурах воздуха выше минус 10° С, допустимо только уплотнение снега без его перемешивания.

При плотности снега менее 0,2 г/см3 могут быть применены гладилки; при плотности от 0,2 до 0,4 г/см3 — катки, а при большей плотности — вибраторы.

Для укатки снега на зимних автомобильных дорогах с проезжей частью, подготовленной с осени бульдозерами при отсутствии самоходных катков, можно рекомендовать прицепные тракторные катки, изготавливаемые на месте. Каток весом около 5 Т имеет три разрезные балансирные оси, на каждой из которых на ступицах смонтированы восемь дисков-колес, с установленными на них утильными шинами 260—20″, залитыми внутри бетоном. Колеса катка расположены в шахматном порядке, в результате укатывается полоса шириной 300 см. Для передвижения катка применяют трактор С-100.

Такие катки на укатке рыхлого свежевыпавшего снега дают хорошие результаты. Укатанная поверхность получается ровной и выдерживает интенсивность движения 10—15 грузовых автомобилей в час.

В случае строительства снежной дороги при наличии покрова до 60 см при температуре воздуха до минус 15° С уже требуется предварительное перемешивание снега. Перемешивать снег во всех случаях можно фрезой, при малых плотностях бороной, при средних плотностях (до 0,4 г/см3) — ребристым катком. После перемешивания бороной снег уплотняют с помощью гладкого катка, а после этого — ребристым катком и фрезой-виброуплотнителем.

М. И. Кашинский указывает на целесообразность использования при большой толщине снежного покрова и температурах ниже минус 15° С, а также, когда необходимо быстро создать прочную снежную одежду, специальных снегоуплотняющих агрегатов, сконструированных Центральным научно-исследовательским институтом механизации и энергетики лесной промышленности (ЦНИИМЭ), Северным научно-исследовательским институтом промышленности (СевНИИП) и Горьковским политехническим институтом (ГПИ).

Агрегат ЦНИИМЭ работает без теплового подогрева. Он смонтирован на тракторе С-100 и включает навесную снегомешалку, представляющую собой ребристый каток диаметром 1700 мм с открытыми зубьями, и прицепную гладилку-виброуплотнитель с давлением 0,2—0,4 кГ/см2, возмущающей силой до 10 Г и числом колебаний от 1000 до 3000 в минуту. Агрегат имеет ширину захвата 2400 мм.

Агрегат СевНИИП работает на прицепе у трактора С-100 и выполняет следующие операции: рыхление и измельчение снега, тепловую обработку снежной массы, выравнивание и виброуплотнение, снежной одежды. Все узлы машины — зубовая фреза, состоящая из двух секций в виде барабанов с лопатками, тепловая камера с форсунками и вентилятором, виброуплотнитель — смонтированы на одной раме вместе с двигателем мощностью 150 л. с., который служит для привода в действие рабочих органов. Зубовая фреза имеет диаметр 700 мм и делает до 425 об/мин. Удельное давление виброуплотнителя 0,4 кГ/см2 при возмущающей силе до 8 Т и числе колебаний от 600 до 4000 в минуту. Ширина захвата агрегата СевНИИПа —3000 мм.

Рабочий процесс агрегата ГПИ также включает обогрев снега. Агрегат работает на прицепе к трактору С-100 и состоит из двух частей — рыхлителя-подогревателя и виброуплотнителя. Рыхлитель-подогреватель имеет зубовую ф;резу диаметром 800 мм, которая делает от 150 до 500 об/мин. В измельченный и перемешанный снег, отбрасываемый фрезой, вносится тепловая энергия с помощью горячих газов, образующихся ib двух тепловых камерах, снабженных форсунками и вентилятором. После тепловой обработки снег подвергается уплотнению виброуплотнителем с возмущающей силой до 4 Т, числом колебаний от 2000 до 4500 в минуту при удельном давлении от 0,15 до 0,60 кГ/см2. Агрегат ГПИ имеет ширину зажата 2200 мм.

Зимние дороги, уплотненные термовибрационным способом, обходятся в 3 раза дешевле зимних дорог, расчищаемых бульдозерами и обрабатываемых гладилками даже в лесных районах, где заносы дорог от метелей и пурги считаются редким явлением. Срок службы этих дорог весной удлиняется на 2—2,5 недели по сравнению с продолжительностью обычного таяния снега на полях.

Автомобили и дорожные машины северного исполнения надо эксплуатировать на зимниках, построенных новейшими техническими методами. В этом случае для перевозок грузов по зимникам могут использоваться любые средства наземного транспорта. Многие автозимники строятся крайне примитивными техническими средствами, что обходится очень дорого.

Фрезерование и уплотнение снега термовибрационными машинами типа СУМ-280 дает наилучшее уплотнение по сравнению с традиционными способами и обеспечивает достаточную твердость проезжей части, чтобы автомобили средней грузоподъемности после многократных проходов не нарушали верхнего покрова.

Расчеты канд. экон. наук Ю. М. Догаева показывают, что при серийном производстве термовибрационных машин и использования для их буксировки мощных тракторов стоимость строительства 1 км зимней дороги при ширине 9 м в 5—6 раз меньше стоимости строительства традиционными методами.