ОДМ 218.4.030-2016

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Методические рекомендации по оценке грузоподъемности ледовых переправ

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным автономным учреждением "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ")

Автор: д-р техн. наук, проф. А.М.Кулижников.

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 28.03.2017 N 522-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

     1 Область применения

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ) предназначен для оценки грузоподъемности ледовых переправ на автомобильных дорогах общего пользования и ледовых дорог на автозимниках, проходящих через пресноводные водоемы (реки, озера, водохранилища).

1.2 Положения методического документа используются при изысканиях, строительстве и эксплуатации ледовых переправ на автомобильных дорогах общего пользования и ледовых дорог на автозимниках с применением георадиолокационного оборудования.

1.3 Данный методический документ рекомендован для использования заказчиками (застройщиками), организациями проектно-изыскательскими, подрядными дорожно-строительными, а также занимающимися эксплуатацией автомобильных дорог, на которых устраиваются ледовые переправы, и ледовых дорог на автозимниках.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*)

СП 78.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85)

СП 86.13330.2014 Магистральные трубопроводы (актуализированная редакция СНиП III-42-80)

СП 103-34-96 Свод правил по сооружению магистральных газопроводов. Подготовка строительной полосы

     3 Термины и определения

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

3.1 автозимник: Дорога с дорожной одеждой из снега, льда или мерзлого грунта, проложенная по суше или ледяному покрову водной преграды.

3.2 бесконтактные антенные блоки: Антенные блоки, работающие с отрывом от поверхности обследуемой среды.

3.3 выборка амплитудно-частотной характеристики: Единичное значение амплитуды отраженного импульса в определенный момент времени.

3.4 высокочастотные антенные блоки: Антенные блоки с центральной частотой более 900 МГц.

3.5 георадар: Геофизический прибор, предназначенный для георадиолокационных исследований любой среды кроме металла (грунтов, материалов, льда, горных пород, акватории, строительных конструкций и т.д.).

3.6 георадиолокационная трасса: Последовательная совокупность выборок, зарегистрированных георадаром за определенный период времени, соответствующая прохождению одиночного электромагнитного импульса вглубь среды и его возвращению от отражающих границ.

3.7 георадиолокационные измерения: Запись георадиолокационных данных георадаром и представление полученной информации о среде.

3.8 георадиолокация: Геофизический метод, основанный на излучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженных от различных объектов зондируемой среды.

3.9 диэлектрическая проницаемость: Относительная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды и показывающая, во сколько раз силы взаимодействия двух электрических зарядов в этой среде меньше, чем в вакууме.

3.10 заверка: Установление соответствия по результатам георадиолокационных измерений между относительной диэлектрической проницаемостью льда и его фактической толщиной на основе измерений в пробуренных лунках.

3.11 зависание льда: Резкое снижение несущей способности льда в результате понижения уровня воды, который в лунке поднимается менее чем на 0,8 толщины льда.

3.12 естественный лед: Водный (кристаллический) лед, образованный в результате замерзания чистой воды (без примеси иных ранее образовавшихся видов льда) при понижении температуры поверхностного слоя до точки замерзания; преимущественно прозрачный.

3.13 интерпретация результатов: Построение разреза водного объекта по результатам георадиолокационных измерений (съемки).

3.14 картирование: Прорисовка границы слоя (границы естественного и намороженного льда, нижней поверхности льда, дна водотока), оконтуривание неоднородных зон на радарограмме.

3.15 контактные антенные блоки: Антенные блоки, работающие без отрыва от поверхности обследуемой среды.

3.16 лед: Замерзшая, перешедшая от низкой температуры в твердое состояние, вода.

3.17 ледовая дорога: Часть автозимника, проложенная по ледяному покрову водной преграды (по пойме или руслу реки, вдоль берега озера или морского залива).

3.18 ледовая переправа: Участок дороги, проложенный по льду водного объекта, используемый для передвижения транспортных средств и людей, в целях обеспечения жизнедеятельности населения и работы предприятий и организаций.

3.19 масса перемещаемого агрегата: Допустимая нагрузка на ледяной покров от колесных автомобилей или гусеничной техники (тонны).

3.20 намороженный лед: Лед, который образуется за счет послойного намораживания воды, поступающей на поверхность ледяного покрова; имеет слоистую структуру с толщиной слоев до нескольких сантиметров.

3.21 однородность свойств льда: Степень неизменчивости физико-механических свойств льда, отсутствие неоднородных включений (дефектов) во льду, таких как пузырьки воздуха или воды, включений взвешенных наносов и грунта и т.д.

3.22 ось синфазности: Линия, соединяющая равные фазы одинаковых сигналов соседних георадиолокационных трасс.

3.23 переправа: Сооружение (исключая мосты) для передвижения транспортных средств и людей через водную преграду.

3.24 профилирование: Запись радарограммы по длине намеченного профиля.

3.25 радарограмма: Совокупность георадиолокационных трасс, формирующая непрерывный временной электрофизический разрез изучаемой среды.

3.26 снеговой лед: Лед, который образуется промерзанием талого снега на поверхности воды при густом снегопаде или талого снега на льду, пересыщенного водой; имеет зернистую структуру, непрозрачен, содержит большое количество воздушных пузырей.

3.27 среднечастотные антенные блоки: Антенные блоки с центральной частотой от 400 до 900 МГц.

3.28 торошение льда: Образование нагромождения льда в процессе его деформации при подвижках, вызванных ветром и течениями.

3.29 центральная частота антенного блока: Максимальная частота спектра излучаемого широкополосного сигнала в воздухе.

3.30 шуговый лед: Лед, который возникает при замерзании воды, содержащей шуговые образования; образуется непосредственно на поверхности воды в период движения шуги или же путем примерзания последней к нижней поверхности естественного или снегового льда; содержит много пузырьков воздуха, а также включения взвешенных наносов и грунта, поэтому он менее прозрачен, чем естественный лед.

     4 Общие положения

4.1 Грузоподъемность ледовых переправ и ледовых дорог (далее - ледовых переправ) через пресноводные водоемы определяют в зависимости от толщины льда, его структуры и температуры.

4.2 При оценке грузоподъемности ледовых переправ за основу принимают положения норм [1], а также СП 34.13330.2012, СП 78.13330.2012, СП 86.13330.2014, СП 103-34-96.

4.3 Грузоподъемность ледовых переправ оценивают в следующей последовательности:

- определяют температуру и толщину льда;

- выявляют структуру льда с установлением глубины воды и проблемных участков в створе (перекатов, отмелей, больших перепадов воды);

- вычисляют расчетную толщину льда;

- устанавливают грузоподъемность.

4.4 Грузоподъемность ледовых переправ определяют с использованием георадиолокационного оборудования, которое в процессе георадиолокационных измерений позволяет:

- производительно получить непрерывную геофизическую информацию по толщине льда и глубине водного потока как в продольном, так и поперечном направлениях к оси переправы;

- оценить структуру льда по полученным радарограммам;

- установить толщины естественного, намороженного и снегового льда по всей ее длине и коэффициенты, зависящие от структуры льда, для вычисления его расчетной толщины;

- использовать неразрушающую технологию обследований и обеспечить экологическую чистоту проведения георадиолокационных измерений.

4.5 Георадиолокационные измерения, осуществляемые в соответствии с рекомендациями [2], требуют заверки по толщине, которую выполняют в результате бурения лунок на участках георадиолокационных обследований.

4.6 Для проведения георадиолокационных измерений на ледовых переправах используют георадары или иные приборы, принцип действия которых основан на определении времени прохождения электромагнитных волн и расчете толщины льда по диэлектрической проницаемости, имеющие сертификаты соответствия, прошедшие техническое обслуживание в соответствии с требованиями изготовителя и адаптированные к специфике решаемых задач.

4.7 К работам по георадиолокационному обследованию ледовых переправ допускаются специалисты, имеющие профильное дорожное высшее образование, прошедшие обучение работе с георадаром или иными приборами, принцип действия которых основан на измерении времени прохождения электромагнитных волн и расчете толщины льда по диэлектрической проницаемости. К специалистам предъявляются также требования по опыту проведения георадиолокационных работ не менее одного года.

К выполнению работ по обработке и интерпретации полученных радарограмм могут быть дополнительно привлечены инженеры-геофизики.

     5 Методика георадиолокационного обследования ледовых переправ

     5.1 Выбор оборудования

5.1.1 Для измерений толщины льда и глубины водного потока в соответствии с требованиями подраздела 4.6 используют георадары или иные приборы (например, геолокаторы, контрольно-индикационные приборы), принцип действия которых основан на определении времени прохождения электромагнитных волн и расчете толщины льда по диэлектрической проницаемости.

5.1.2 Определение толщины льда и глубины водного потока осуществляют либо с поверхности льда (на базе автомобилей, вездеходов, снегоходов, судов на воздушной подушке, пешей транспортировкой) как непосредственно контактными антенными блоками (рисунок 1а), так и бесконтактными антенными блоками (рисунок 1б), возвышающимися над поверхностью льда на 0,3-0,7 м.

Рисунок 1 - Измерение толщины льда на ледовой переправе контактным антенным блоком АБ-1700 (а) и бесконтактным антенным блоком АБ-1700Р (б)

5.1.3 Измерение толщины льда при длине ледовой переправы, превышающей 2-5 км, осуществляют преимущественно с летательных средств (самолетов, вертолетов, беспилотных летающих аппаратов).

5.1.4 Выбор транспортного средства устанавливают в зависимости от длины маршрута, состояния поверхности и толщины льда, погодных условий, как правило, на основе технико-экономического сравнения возможных вариантов.

5.1.5 Центральная частота антенных блоков назначается в зависимости от выбора транспортного средства (замеры с летательных средств или с поверхности льда), типа антенного блока (контактный, бесконтактный), толщины льда и глубины водного потока.

5.1.6 При георадиолокационных измерениях с поверхности льда целесообразно применять двухканальные антенные блоки: один для определения толщины льда (высокочастотная антенна), другой - глубины водного потока (низкочастотная антенна). Одновременное использование двух антенных блоков повышает производительность работ при георадиолокационных измерениях в два раза и не допускает сдвижки по длине маршрута при наложении радарограмм на профиль при раздельных измерениях.

5.1.7 Результаты выбора центральной частоты антенных блоков для установления толщины льда, его структуры и глубины водного потока в зависимости от типа антенных блоков при измерениях с поверхности льда приведены соответственно в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Выбор центральной частоты антенных блоков для наземных измерений толщины льда и его структуры с поверхности льда