Инженерное обустройство территории

Введение. 

     С позиции системного подхода процесс  проектирования автомобильных дорог  осуществляется по блочно-иерархическому принципу. И первый блок проектных  задач, который, во многом, предопределяет потребительские качества будущей  дороги, это - блок трассирования автомобильных дорог в плане и продольном профиле.

     Независимо  от стадии проектирования (обоснование  инвестиций, инженерный проект, рабочая  документация) и вида дорожных проектных  работ (строительство, реконструкция, ремонт) процесс трассирования создает основные предпосылки к тому, чтобы проектируемая дорога обеспечивала возможность интенсивных перевозок грузов с высокими скоростями при минимальных затратах, была безопасной и комфортной как для водителей, так и для пассажиров.

     Для того, чтобы процесс трассирования совершенствовался и реализовывал вышеперечисленные условия, необходимо: понимание и учет условий функционирования системы «водитель - автомобиль - дорога - окружающая среда»; знание и понимание современной нормативной базы, технологий и методов проектирования; исследование и применение вычислительных и инструментальных возможностей прикладной математики и компьютерной техники.

     Проф. В.Ф. Бабков писал: «...Нельзя забывать, что выбранная трасса закрепляет положение дороги и влияет на развитие прилегающей к ней территории на многие годы... Ошибку при строительстве дороги можно исправить в процессе ремонтов. Изменить неудачно выбранную трассу значительно труднее, а иногда и вообще невозможно, так как придорожная полоса быстро осваивается и застраивается».

     В данной работе я приведу пример проектирования отрезка автодороги IV класса. 

 

1. Трассирование автомобильной дороги. 

      При трассировании дорог учитывают  следующие рекомендации:

      дороги  трассируют в обход высотных и контурных препятствий, особо полезных и ценных угодий, по границам землепользований, полей и других с.-х. участков;

      не  допускают затопления полезных земель и заболачивания пойм путем создания постоянных подпоров воды у сооружений или преграждения стока воды из пониженных мест;

      существующие автомобильные и железные дороги пересекают на прямом участке, по возможности под прямым углом, но, во всяком случае, не меньше 45°;

      большие водотоки пересекают в самом узком месте, нормально течению, где пойма не заболочена;

      положение трассы не подчиняют удобству пересечения небольших оврагов, малых рек и ложбин;

      пересечения и примыкания сельскохозяйственных дорог проектируют в одном  уровне и располагают на ровных площадках  и прямых участках дорог.

      Проектирование  внутрихозяйственной сети начинают с размещения полевых дорог, совмещая их с границами полей севооборота. Для рационального выполнения механизированных агротехнических работ поля севооборота проектируют в форме прямоугольников. Длину поля принимают в зависимости от вида выращиваемых культур и техники полива. Расположение дорог согласовывают с размещением защитных лесополос.

      Размещение  внутрихозяйственных дорог, соединяющих  населенные пункты с сельскохозяйственными  предприятиями, полевыми станами, складами и т.п., ведется аналогично внехозяйственной дорожной сети.

Сеть  полевых дорог связывается с  населенными пунктами и внехозяйственными  дорогами посредством внутрихозяйственных  подъездных дорог.

      В нашем случае трасса меняет направление, в этом случае необходимо вписать в угол круговую кривую. Основные элементы кривой рассчитываются по формулам;

тангенс T=R*tg*

длина кривой K=

биссектриса Б=

α=74^◦; R=700 – отсюда

Т=700*tg*

=527

K=

=904

Б=

=176 

 

2. Поперечный профиль дороги. 

      Согласно  техническим условиям сельскохозяйственные дороги первой группы проектируют однополосными  с шириной проезжей части 4,5 м, шириной обочин - 1,75 м; дороги второй группы должны быть шириной проезжей части 4,5-3,5 м, шириной обочин - по 1,75-1,5 м. Иногда одну из обочин проектируют уширенной до 3 - 4 м для движения тракторных агрегатов.

      Величина  поперечного уклона проезжей части  дороги зависит от типа покрытия. Асфальто- и цементобетонные покрытия устраивают с уклоном 1,5-2,0 %, мостовые, грунтовые и покрытия из местных материалов - с уклоном 3-4 %. Поперечный уклон обочин принимают на 1-3 % больше уклона проезжей части.

      Рациональный  поперечный  профиль  земляного  полотна выбирается по типовым проектным решениям в зависимости от климатических, геологических и гидрогеологических условий района.

      Высоту  насыпи рекомендуется принимать  с учетом дорожно – климатической зоны, типа местности и почвенно-грунтовых условий.

      Дорожно-климатическая зона определяется по схеме деления территории России на дорожно климатические зоны.

      Независимо  от дорожно-климатической зоны в  сухих местах без избыточного  увлажнения (1-й тип местности) земляное 
полотно рекомендуется устраивать в насыпи высотой 0,2—0,3 м 
(в нулевых отметках).

      В сырых местах с избыточным увлажнением  в отдельные периоды года (2-й  тип местности) и в мокрых местах с постоянным избыточным увлажнением (3-й тип местности) минимальную  высоту бровки земляного полотна  принимают по табличным значениям.

      Грунтовые профилированные дороги в сухих  местах и в пределах населенных пунктах  устраивают насыпью, высота которой  до 0,6 м, с треугольными кюветами.

      В не дренирующих грунтах (глины, суглинки, пески пылеватые) при интенсивных осадках и высоком уровне грунтовых вод насыпи высотой до 0,8 м устраивают с трапецеидальными кюветами.

      При высоте насыпи до 1,5 м применяют кювет-резервный  профиль. При возведении насыпи из привозных грунтов, а также на подходах к мостам и трубам при высоте насыпи до 1 м применяют бескюветный профиль .

      При пересечении пониженных мест и на подходах к искусственным сооружениям  насыпи высотой от 1,0 до 6-10 м выполняют с бермами. Насыпи высотой от 6 до 12 м обычно устраивают с откосами переменной крутизны.

     При проектировании дороги на косогоре с нагорной стороны необходимо предусмотреть нагорную канаву.

     Анализ  грунтового профиля показывает, что  его верхняя часть сложена  суглинком лёгким пылеватым, поэтому для возведения земляного полотна в насыпях в качестве грунта принят суглинок лёгкий пылеватый.

     Согласно  табличным значениям высота дорожной насыпи будет = 0,5м. уклон откоса составит 1:1,5. 

 

3. Продольный профиль дороги. 

     Продольный  профиль представляет собой проекцию оси дороги на параллельную ей вертикальную поверхность. На продольном профиле фиксируются координаты всех пикетных и плюсовых точек, лежащих на оси дороги. При построении продольного профиля употребляются различные масштабы для расстояний и высот (масштаб расстояний: 100 м=2 см; масштаб высот: 5 м=1 см).

     В результате того, что масштаб высот в 10 раз крупнее масштаба расстояний, на продольном профиле изображение рельефа более наглядно.

В соответствии с требованиями стандарта на продольный профиль наносятся следующие  элементы : -графа пикетов и расстояний (шириной 2 см); графа черных отметок ; в нее заносятся отметки (высоты) поверхности земли , проведенной через ось дороги; -графа красных отметок , в которую заносятся отметки бровок дорожного полотна; -графа уклонов красной (проектной) линии ; в нее заносятся значения продольных уклонов от перелома до перелома красной линии в вертикальной плоскости. Запись осуществляется в виде дроби, у которой числитель - величина продольного уклона данного элемента красной линии (т. е. отношение разности высот двух крайних точек к расстоянию между этими точками), а знаменатель - расстояние.

     Ординаты точек, откладываемые в соответствии с черными и красными отметками начиная от оси абсцисс, условная отметка которой избрана с таким расчетом, чтобы ординаты не были слишком растянуты; 
-черная линия, соединяющая верхние точки ординат соответственно черным отметкам; 
-красная линия, соединяющая верхние точки ординат соответственно красным отметкам;

-рабочие  отметки, представляющие собой  алгебраическую разность между  красными и черными отметками;  если эта разность положительная, то рабочие отметки соответствуют высоте насыпи и выписываются над красной линией; если разность отрицательная, то рабочие отметки соответствуют глубине выемки и выписываются под красной линией; 
-условный план трассы с указанием расположения всех прямых и кривых участков и характеризующих их данных; этот план, условно вытянутый в одну прямую линию, размещается несколько ниже графы пикетов. 
Кроме перечисленных элементов, на продольном профиле обычно помещают:

- сведения  об искусственных сооружениях;

- ситуацию  местности (в пределах по 50 м от оси дороги в каждую сторону);  
- почвенно-грунтовую характеристику; данные о кюветах и типе проезжей части.

     При стандартном расположении элементов  продольного профиля единицы  измерения не проставляют, а также не помещают координатную сетку и шкалу высот. Величины черных отметок, необходимые для нанесения на продольный профиль черной линии, характеризующей естественный рельеф местности, получают с большой степенью точности, прибегая к инструментальной съемке в условиях полевых изысканий. 
Приближенно черные отметки можно получить и не выезжая на местность, а пользуясь топографической картой, на которой рельеф показан с помощью горизонталей, т. е. условных линий, все точки которых лежат на одной и той же высоте, а следовательно, имеют одинаковые отметки. Искомую черную отметку заданной точки получают путем интерполяции, ориентируясь на отметки ближайших к этой точке горизонталей (между которыми она находится). Для иллюстрации этого положения приведен рис., изображающий пространственную фигуру с двумя коническими вершинами и разделяющих их седлом и проекцию этой фигуры на горизонтальную плоскость с нанесенными точечным пунктиром горизонталями. Именно с этой проекции, как бы представляющей собой топографическую карту, взяты черные отметки, использованные при построении продольного профиля.

     Наибольшую  сложность при построении продольного  профиля представляет нанесение  красной линии.

     Для дорог IV-V категорий эта задача несколько  упрощается, так как при их проектировании разрешается придерживаться относительно большого продольного уклона (7-9%). Поэтому красная линия на продольном профиле дорог низкой стоимости строится обычно по принципу обертывающей, т. е. полностью или на большом протяжении как бы сливается с черной линией (трасса проходит «в нулевых условиях»).                                                   
                                    
 
 
 
 

 

4. Расчёт водопропускного сооружения. 

     Малые водоотводные сооружения устраиваются в местах пересечения автомобильной  дороги с ручьями, оврагами или балками, по которым стекает вода от дождей или таяния снега.

     Количество  водопропускных сооружений зависит  от климатических условий и рельефа, а стоимость их составляет 8-15% от общей стоимости автомобильной  дороги с усовершенствованным покрытием. Поэтому правильный выбор типа и  рациональное проектирование водопропускных сооружений имеют большое значение для снижения стоимости строительства автомобильной дороги. Большую часть водопропускных сооружений, строящихся на автомобильных дорогах, составляют трубы. Водопропускные трубы — это искусственные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших постоянных или периодически действующих водотоков. Они не меняют условий движения автомобилей, поскольку их можно располагать при любых сочетаниях плана и профиля дороги. Они практически не чувствительны к возрастанию временной нагрузки и динамическим ударам, требуют меньшего расхода материала на постройку и меньших затрат на содержание и ремонт, допускают более высокие скорости течения воды в сооружении по сравнению с мостами, а поэтому при разных размерах пропускная способность их выше. Для увеличения водопропускной способности наряду с одноочковыми трубами применяются и многоочковые. Трубы не стесняют проезжую часть и обочины, а также не требуют изменения типа дорожного покрытия. Кроме того, трубы строятся полностью сборными из железобетонных и бетонных элементов небольшой массы, что позволяет пользоваться кранами малой грузоподъемности. Труба состоит из средней части, входного и выходного оголовков. Средняя часть трубы обычно разделена на звенья, установленные на фундамент, объединяющий их в секции, или на грунтовую подушку. Между секциями устраивают сквозные деформационные швы для предотвращения трещин или других повреждений трубы от воздействия неравномерной осадки. Нижнюю часть отверстия или дно трубы оформляют в виде лотка, которому придают продольный уклон с учетом уклона лога на месте устройства трубы. Уклон трубы обеспечивают путем ступенчатого расположения ее секций. Трубы под насыпями можно классифицировать по следующим признакам: по характеру протекания воды; по форме поперечного сечения трубы; по конструкции входной части трубы; по материалу труб. По характеру протекания воды различают трубы напорные, безнапорные и полунапорные. В напорных трубах вода заполняет все сечение трубы. В трубах безнапорных поток на всем протяжении трубы имеет свободную поверхность. В полунапорных трубах входное сечение трубы затоплено, а на остальном протяжении поток имеет свободную поверхность. По форме поперечного сечения трубы бывают круглые, овальные, трапецеидальные, прямоугольные, треугольные.