ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

POCRB ТОПОР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ РАБОТ ПО ОЦЕНКЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ДЕДОВЫХ ПЕРЕПРАВ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (РОСАВТОДОР)

МОСКВА 2017

1

Предисловие

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

2    ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения

3    ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 28.03.2017 № 522-р

4    ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

2

Рисунок 2 - Измерение толщины льда на ледовой переправе бесконтактным антенным блоком АБ-1700Р

5.1.3    Измерение толщины льда при длине ледовой переправы, превышающей 2-5 км, осуществляют преимущественно с летательных средств (самолеты, вертолеты, беспилотные летающие аппараты).

5.1.4    Выбор транспортного средства определяют 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 использовать двухканальные антенные блоки: один для измерения толщины льда (высокочастотная антенна), другой для - 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 измерения 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

№ п/п Толщина льда, м Центральная частота антенных блоков, МГц контактных бесконтактных 1 0,2-1,0 1200-1700 1500-2000 2 1,0-2,0 700-1700 1500-250 3 2,0-3,0 250-400 250-150

Таблица 2 - Выбор центральной частоты антенных блоков для наземных измерений глубины воды подо льдом с поверхности льда

№ п/п Толщина льда, м Глубина водного потока, м Центральная частота антенных блоков, МГц контактных бесконтактных 1 0,2-1,0 0,5-5,0 50-100 50-75 5-50 25-50 - 2 1,0-2,0 0,5-5,0 50-100 30-50 5-50 25-50 - 3 2,0-3,0 0,5-5,0 30-50 - 5-50 10-30 -

5.1.8 Результаты выбора частоты антенных блоков для определения толщины льда в зависимости от частоты антенных блоков при измерениях с

12

летательных средств (самолеты, вертолеты, беспилотные летающие аппараты) приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Выбор центральной частоты антенных блоков при измерении толщины льда и его структуры с использованием летательных средств

№ п/п Толщина льда м Центральная частота антенных блоков, МГц 1 0,2-2,0 250-400 2 2,0-3,0 150-400

5.1.9    В процессе измерений с летательных средств выполняют контроль за высотой полета.

5.1.10    Независимо от способа измерений (воздушный (с летательных средств), наземный) осуществляют привязку к картам с помощью систем спутникового позиционирования (GPS/GLONASS).

5.1.11    К ограничениям выполнения георадиолокационных измерений относятся:

-измерения контактными антенными блоками не производятся, если вода вышла на поверхность ледового покрытия;

-при температуре воздуха ниже минус 40 °С;

-измерения среднечастотными и низкочастотными антенными блоками с поверхности ледового покрытия не выполняются, если толщина рыхлого снегового покрова на нем превышает 25-50 см (в зависимости от частот антенных блоков);

-измерения не производят при обильных осадках в виде дождя и мокрого снега.

5.2 Измерение толщины льда

13

5.2.1    Выбор маршрута выполнения георадарных работ при измерении толщины льда отличают в зависимости от стадии устройства ледовой переправы:

-изыскания;

-строительство;

-эксплуатация.

5.2.2    Изыскания

5.2.2.1    Изыскания выполняют в соответствии с ОДН 218.010-98 [1].

5.2.2.2    После предварительного выбора створа ледовой переправы через водоем в летний период непосредственно в год устройства переправы выполняют рекогносцировочные работы путем трех продольных проплывов по течению реки (по пойменным участкам у разных берегов и русловому участку) с эхолотами или георадарным оборудованием, размещенным на дне резиновой лодки. Длина каждого проплыва не превышает 300-500 м в зависимости от ширины водного потока. При рекогносцировке с приемниками спутниковых систем позиционирования (GPS/GLONASS) фиксируют глубину водного потока с целью обнаружения перекатов, отмелей, больших перепадов воды.

П. 5.2.2.2 не распространяется на разовые ледовые переправы, устройство которых было спланировано после летнего периода.

5.2.2.3    В зимний период глубину воды и толщину льда измеряют с помощью гсорадарного оборудования с приемниками спутниковых систем позиционирования (GPS/GLONASS), чтобы зафиксировать проблемные участки в полосе варьирования ледовой переправы. Маршрут георадара выбирают в зависимости от ширины полосы варьирования ледовой переправы (в зависимости от ширины водного потока и ориентации ледовой переправы: вдоль или поперек реки). При ориентации ледовой переправы поперек реки целесообразно выполнить продольные проходы гео радара по реке с шагом 10-50 м в зависимости от ширины реки. При ориентации ледовой переправы вдоль реки выполняют поперечные проходы георадара с

14

шагом 20-100 м в зависимости от длины полосы варьирования ледовой переправы.

5.2.2.4    При изысканиях при длине ледовой переправы вдоль реки более двух километров рассматривают на основе технико-экономического обоснования целесообразность использования летательных средств (самолеты, вертолеты, беспилотные летающие аппараты) с георадарным оборудованием на борту.

5.2.2.5    Шаг георадиолокационных трасс электромагнитного сигнала устанавливают от 30 до 100 см в зависимости от применяемых антенных блоков: для высокочастотных антенных блоков шаг георадиолокационных трасс - минимальный, для низкочастотных - максимальный.

5.2.2.6    Регулярность устройства заверочных лунок при первых георадиолокационных измерениях при изысканиях составляет от 3 до 10 лунок на 1 пог. км в зависимости от количества локальных проблемных участков, на которых пробуривают лунки. Минимальное количество заверочных лунок устраивают при отсутствии локальных проблемных участков. К локальным проблемным относят:

-участки непосредственно вблизи берега;

-места перекатов, отмелей и больших перепадов воды.

Крайние лунки устраивают от берегов на расстоянии не более 2-3 м. По длине ледовой переправы лунки устраивают на расстоянии не менее 10 м друг от друга.

5.2.2.7    Регулярность бурения лунок производят значительно реже, чем выполнение георадиолокационных измерений. При необходимости выполнения повторных и последующих георадиолокационных измерений количество заверочных лунок существенно уменьшают в зависимости от периода времени между георадиолокационными измерениями. Если между измерениями прошло не более 7-10 дней и погодные условия существенно не менялись (не было оттепелей, оттепели не чередовались с промерзанием), то заверенные лунки можно не устраивать. При периоде между измерениями.

15

превышающем 10 дней, достаточно устраивать 1-2 заверенных лунок на

1    пог. км.

5.2.2.8    Если в лунках при заверке толщины льда вода заполняет лунку менее чем на 90 % толщины льда, устройство в этом месте переправы не разрешается, так как возможно зависание льда [1].

5.2.2.9    Погрешность определения толщины льда 1-2 см при толщине до

2    м, 2-4 см при толщине более 2 м во многом достигают в зависимости от назначаемой диэлектрической проницаемости льда (или скорости распространения электромагнитных волн во льду), которая определяется его температурой. Диэлектрическая проницаемость льда практически не зависит от центральной частоты применяемого антенного блока.

Рекомендуемые значения диэлектрической проницаемости в зависимости от температуры льда приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Диэлектрическая проницаемость льда в зависимости от его температуры

Температура льда, °С Диэлектрическая проницаемость льда -1 3,204 -5 3,196 -10 3,187 -15 3,178 -20 3,177 -25 3,172 -30 3,160

5.2.2.10    Визуально контролируется наличие трещин на поверхности ледяного покрова в створе ледовой переправы по всей длине и ширине (на расстоянии не менее 50 м от ее продольной оси). При этом анализируют изменение температуры воздуха, так как быстрое понижение температуры более чем на 5 °С - 7 °С приводит к образованию трещин.

5.2.2.11    На каждой радарограмме выполняется картирование, то есть прорисовываются границы льда, дна водотока, производится оконтуривание

16

Содержание

1    Область применения...............................................................

2    Нормативные ссылки..............................................................

3    Термины и определения............................................................

4    Общие положения.......................................................................

5    Методика георадиолокационного обследования ледовых переправ....

6    Оценка грузоподъемности ледовой переправы.....................................

Приложение А Карточка инженерной    разведки    ледовой

переправы................................................................................

Приложение Б Пример расчета грузоподъемности ледовой

переправы................................................................................

Библиография............................................................................

з

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Методические рекомендации по оценке грузоподъемности ледовых

переправ

1    Область применения

1.1    Настоящий отраслевой дорожный методический    документ (далее

- ОДМ) 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 настоящего методического    документа    применяются

при изысканиях, строительстве и эксплуатации ледовых переправ на автомобильных дорогах общего пользования и ледовых дорог на автозимниках с использованием георадиолокационного оборудования.

1.3    Настоящие рекомендации предназначены для использования заказчиками (застройщиками), проектно-изыскательскими, подрядными дорожно-строительными, а также организациями, занимающимися эксплуатацией автомобильных дорог, на которых устраиваются ледовые переправы, и автозимников с ледовыми дорогами.

2    Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

СП 34.13330.2012 Свод правил. Автомобильные дорого. Актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*

СП 78.13330.2012 Свод правил. Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП 3.06.03-85

СП 86.13330.2014 Свод правил. Магистральные трубопроводы.

4

(пересмотр актуализированного СНиП III-42-80* "Магистральные трубопроводы" (СП 86.13330.2012))

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

3 Термины и определения

В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующи м и определениям и:

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

3.2    бесконтакгные 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 исследования любой среды кроме металла (грунты, материалы, лед, горные породы, акватории, строительные конструкции и т.д.).

3.6    георадиолокацнонная 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    георадиолокацнонные    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

георадилокационных измерений между относительной диэлектрической проницаемостью льда и измеряемой его толщиной на основе измерений толщины льда 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 образован замерзанием чистой воды (без примеси иных ранее образовавшихся видов льда) при понижении температуры поверхностного слоя до точки замерзания; он 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 реке, вдоль берега озера или морского залива).

3.18    ледовая переправа: Участок дороги, проложенный по льду водного объекта, используемый для передвижения транспортных средств и

6

людей, в целях обеспечения жизнедеятельности населения и работы предприятий и организаций.

3.19    масса перемещаемого агрегата: Допуская 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 физикомеханических 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 сннфазности: 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 структу ры и температуры льда.

4.2    При оценке грузоподъемности ледовых переправ за основу принимают положения ОДЫ 218.010-98 [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 определением глубины воды и выявлением проблемных участков ледовой переправы (перекаты, отмели, большие перепады воды) в створе ледовой переправы;

-вычисляют расчетную толщину льда;

-оценивают грузоподъемность ледовой переправы.

4.4    Оценку грузоподъемности ледовых переправ выполняют с использованием гсорадиолокационного оборудования, которое в процессе георадиолокационных измерений позволяет:

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

-оценить структуру льда по полученным радарограммам;

-определить толщины естественного, намороженного и снегового льда по всей длине ледовой переправы и коэффициенты, зависящие от структуры льда, для вычисления расчетной толщины льда;

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

4.5    Георадиолокацнонные измерения, выполняемые в соответствии с методическими рекомендациями [2], требуют заверки по толщине, которую проводят бурением лунок на участках георадиолокационных обследований.

4.6    Для выполнения георадиолокационных измерений на ледовых переправах используют георадары или иные приборы, принцип действия которых основан на измерении времени прохождения электромагнитных волн и расчете толщины льда по диэлектрической проницаемости:

-имеющие сертификаты соответствия;

-прошедшие техническое обслуживание в соответствии с требованиями изготовителя;

-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 гсорадаром 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 георадиолокационных работ не менее одного года.

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

5 Методика георадиолокацнонного обследования ледовых переправ

5.1 Выбор оборудования

9

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

5.1.2    Измерение толщины льда и глубины водного потока осуществляют либо с поверхности льда (на базе автомобилей, вездеходов, снегоходов, судов на воздушной подушке, пешей транспортировкой) как и непосредственно контактными антенными блоками (рисунок 1), так и бесконтактными антенными блоками (рисунок 2), возвышающимися над поверхностью льда на 0,3-0,7 м.

Рисунок 1 - Измерение толщины льда на ледовой переправе контактным антенным блоком АБ-1700

ю