道路除雪方法的思考

道路除雪方法的思考

摘要：道路除雪是我国北地区冬季常面临的重要问题之一，本文通过对各种除雪方法的应用情况的总结，说明各种除雪方法的利弊。总结出在公路除雪工作中如何根据实际需要合理的选择除雪方式。

关键词：道路；除雪方式；成本

1前言

随着我国经济的快速发展，公路的不断延伸以及路面硬质化的普及，机动车保有量的增加，交通安全问题越来越受到人们的普遍重视。我国北方大部分地区冬季都会降雪，有的省份降雪期长达六个月。降雪严重影响道路的通行，给人们的行车带来较大的麻烦，易引发交通事故，造成较大的损失与伤害，因此应给予高度重视。由于各个省份所处的地理环境不同，所出现的气候环境也不相同，因此需要综合考虑各种除雪方式。

2除雪方式

2.1 雪的分类

道路上的积雪根据是否受到车轮碾压以及碾压后的形态，主要分为松雪、压实雪、雪浆、冰板、冰雪板。

松雪主要指高速公路上的雪颗粒未被轮胎碾压，是一种天然状态下的积雪；压实雪也称为雪板，主要指松雪被车辆碾压，出现板体，且板体具备一定的强度与密度，压实雪在形成过程中其雪颗粒处于未融化状态；雪浆主要由压实雪或松雪转变而成，即当气温有所升高，压实雪或松雪中的部分雪颗粒逐渐融化为水，这些水与未融化的雪颗粒混在一起，形成水泥砂浆状的混合物；公路上的雪浆经冻结后可出现冰板；当高速公路上的雪板可与冰板交替出现，并出现新的雪层，可将其称为冰雪板。

一般而言松雪、压实雪和雪浆用机械较易清除，而冰板和冰雪板强度较高且与路面结合较紧密因此清理这类的雪是一项复杂且艰巨的工作，尤其是薄冰板，清理需要一定的难度。

2.2 除雪方式总结及应用情况

查阅现在许多已存在的防冰技术。这些技术可以被归类为机械除冰、化学除冰、热能源除冰（包括发热电缆、导电混凝土、热液循环、微波加热、红外加热、微波加热）、保温材料等。各种类型的防冰系统总结如下。

（1）化学除冰，使用道路盐除冰的坏处是对地下水的污染程度较严重，能浸出土壤中的重金属，因而昂贵但“绿色”的化学物质，如防冰乙酸钾的使用已成为未来的趋势。固定式自动喷涂防冰化学物质系统已经被美国许多州采用。美国一个喷淋系统的年度维护包括排水、冲洗系统、冬末时的原料存储和对泵送系统的预防性维修，估计花费32800美元。此外，一个泵的使用寿命大约是5年，泵和控制软件的成本约3500美元。同时该系统存在系统激活、维护和培训的问题。

（2）机械除冰，机械除雪法是利用机械装置将路面积雪或冰与路面分离并移送出路面的方法，它应用范围广，适应性强。从工作原理和装置结构特点上可分成雪犁式除雪装置和抛雪机两大类。雪犁式除雪装置工作原理类似于平地机，置于车前的犁板呈一定弧度并与前进方向呈一定倾斜角度，除雪时挂接车辆一般以30 km/h以内速度行使，积雪被推起并沿着犁板弧面和倾斜角度抛向路边，除雪效率很高。抛雪机这种除雪装置适合于降雪量很大的场合，如一次降雪在150 mm以上。

（3）路面加热系统：

①电热电缆，含有加热系统的大桥和匝道通常嵌有电阻电缆或含加热流体的管道。电热电缆被安装在新泽西州纽瓦克的一条公路吊桥上。所产生的热量每小时足以融化25毫米厚的雪。然而，后来放弃了这一方法，因为在车辆作用下电力电缆会从沥青混凝土拉出。1968年，在新泽西州的两个斜坡和桥面上安装一个相似的系统，有报告称这个系统除冰效果令人满意。电力消费约375 W/m2和年度营运成本大约是5$/m2。1970年，在内布拉斯加州奥马哈的一个混凝土桥面嵌入电加热电缆。然而，传感元件来使加热装置加热是不可靠的，因此需要手动操作。

②液体循环系统，1981年，怀俄明州拉勒米的一个桥面上结合地热换热器采用重力热管系统。该系统利用蒸发的液体蒸汽凝结释放潜热来加热桥面。1950年，俄勒冈州一个运河的桥面上安装了含防冻液的铜管其热源为地热。该系统成功地阻止了桥面结冰。1993年，内布拉斯加州林肯市的人行天桥上安装了含防冻剂的橡胶软管其热源为燃气锅炉加热。使用的流体是丙二醇与水混合物，其流量为454L/min，能为桥面提供473W/m2热通量，这些热量足以保持人行道无冰。然而，这个系由于供应和返回线的聚氯乙烯管（PVC）泄漏已经不再运行。1996年，阿默斯特的布法罗河大桥的桥面上安装了含有温度达到149℃氟利昂的钢管，其热源是丙烷锅炉。然而，氟里昂在还未到达上三分之一的甲板时就会冷却凝聚。因此，几种不同的工作流体被测试以便替代氟利昂。系统的安装成本约为181000美元，估计的运营成本每年约1000美元。类似的液体循环加热系统已被安装在俄亥俄州、俄勒冈州、宾夕法尼亚州、南达科他州、德克萨斯和西弗吉尼亚。报道称这些加热系统具有高昂的建设成本和需要频繁维护。

③导电混凝土，利用导电混凝土防冰是一个新兴的材料技术。传统的混凝土不导电，普通混凝土的电阻率是6~11 kΩ•m。混凝土导电有两个方面原因：自由电子和离子。电子导电是通过自由电子在导电媒体的运动实现的，而电解导电则是由离子在孔隙中运动产生的。刚配制的混凝土在水化过程中通过离子运动

导电。在已经硬化的混凝土中已几乎没有水分，只能通过自由电子导电。因此，金属或其他导电纤维和粒子必须添加到混凝土块中来实现相对稳定和较高的电导率。

2.3各种类型的雪适宜的除雪方式

压实雪、雪浆、松雪适宜用大型机械清除如吹雪机、雪犁、抛雪机等，这一方式可以提高除雪效率。

冰板和冰雪板的清除，在路面结冰处撒融雪剂（或盐）40g/m2，待融化一般撒盐后2小时左右（和气温有关）使用平地机和轮式推土机除冰；如局部结冰且较严重时，局部加融雪剂（或盐）30g～40g/m2，一般采用平地机和轮式推土机除冰较理想。也可以通过热能源的方法使与路面接触的冰融化薄薄一层进而用机械进行除雪。在除雪过程中要做到“雪中路畅，雪过路清，雪后不滑”，保障道路畅通和行车安全。

3结论

（1）化学除冰虽然成本较低，但其自身发挥作用需要一定的温度，而且对环境有不同程度破坏。

（2）机械除冰清除未压实的积雪效率较高，但对于压实的积雪要难清除干净。

（3）若要达到实时融雪的目的，导电混凝土是一个不错的选择。但导电混凝土的能源利用率较低。

（4）保温材料的应用对道路除雪并没有多大的帮助。

参考文献：

[1] Sherif Y ehia，Christopher Y Tuan，David Ferdonetal. Conductive Concrete Overlay for Bridge Deck Deicing: Mixture reporting Optimization and Properties[J].ACI Materials Journal，2000，97(2).

[2] 季景满，吕绍萍，张丽梅.黑龙江省公路雪阻及其防治[J]. 黑龙江交通科技，2009，42(10).