Вопрос 20.(22) Организация проетно-изыскательских работ. Стадии проектирование. Подготовительные работы. Полевые работы. (интернет, лекции, можно посмотреть в Бабков т2 стр114)
К основным работам по проектированию дороги относят:
Проведение экономических изысканий для установления технической категории дороги.
Проектирование плана трассы –нанесение направления трассы.
Проектирование и расчет дорожной одежды.
Проектирование и расчет искусственных сооружений.
Проектирование продольного профиля.
Проектирование поперечного профиля.
Сравнение вариантов проектных решений.
Стадии проектирования:
Организация проектирования а.д
Предпроектное проектирование
Обоснование инвестиций
Проект
Рабочая документация
Организация инженерных изысканий
Инженерные изыскания имеют целью получение сведений о природных условиях строительства, которые должны служить важной частью исходных данных для составления проекта. Инженерные изыскания выполняются обычно специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии. В ряде случаев исполнителями могут быть отдельные структурные подразделения проектных организаций (изыскательские отделы), которые также должны иметь лицензии. Это особенно характерно для проектных организаций гидромелиоративного или гидротехнического профиля, которые чаще всего пользуются услугами собственных изыскательских отделов.
Изыскания - это всегда изучение конкретных территорий, которые обычно разбросаны по всему региону и могут находиться в десятках и даже сотнях километров от самой изыскательской организации. По этой причине проведение изыскательских работ обычно связано с выездами специалистов и рабочих, перевозкой оборудования, а иногда и с длительным проживанием персонала непосредственно на месте изысканий. Для проведения таких работ организуются временные или постоянные коллективы, состав и оснащение которых приспособлены для решения конкретных изыскательских задач. В зависимости от размеров территории, объема и сложности исследований это может быть партия, станция или экспедиция, иногда отряд. Основной производственной единицей является изыскательская партия (инженерно-геологическая партия). Для проведения многолетних работ по изучению геологических процессов -оползней, карста, подтопления и т.д. организуются постоянные или временные станции (соответственно, карстовые, оползневые и др.) Такие партии и станции могут объединяться в экспедиции. В состав экспедиции могут входить специальные партии - геологическая, гидрогеологическая, гидрологическая, геоморфологическая, геофизическая, геоботаническая и др. При экспедиции обычно организуются лаборатории для изучения физико-механических свойств грунтов, химического состава подземных вод, а также ремонтно-механические и материально-транспортные базы. Иногда в составе партий и станций, проводящих несколько видов работ, могут организовываться отряды, т.е. более мелкие подразделения, ведущие работы определенной специализации. В ряде организаций экспедиции определенного направления объединяются в отделы.
Независимо от вида изысканий первым этапом работы изыскателя должно быть тщательное изучение и обобщение имеющихся архивных и литературных данных об условиях изучаемого района, в том числе материалов ранее проводившихся изысканий, опыта строительства в данной местности.
Инженерно-геодезические изыскания должны давать исчерпывающую информацию о рельефе изучаемой местности, в том числе о его уклонах, геоморфологических особенностях, очертаниях водных объектов (гидрографические работы), обновлять топографические планы, карты, давать точные сведения о расположении существующих инженерных коммуникаций, обеспечивать инженерно-геодезическими данными другие виды изысканий (например, при инженерно-геологических изысканиях давать отметки устья буровых скважин, производить геодезическую привязку инженерных выработок и т.д.). Их задачей также является геодезическое трассирование линейно-протяженных сооружений (каналов, дамб, дорог, линий электропередач и проч.).
Инженерно-геологические изыскания имеют целью выявление характера напластования различных грунтов (литологического строения изучаемой площадок), определение из происхождения, физико-механических свойств, наличия специфических грунтов (многолетнемерзлых, просадочных, набухающих, органо-минеральных, пучинистых и т.д.), положения уровня подземных вод (нынешнее и прогнозируемое), их агрессивности к бетону, металлам, выявления опасных физико-геологических явлении (карста, оползней, оврагообразования, подтопления и т.д.) Изыскатели обычно не ограничиваются определением расчетных параметров инженерно-геологических условий, но и дают некоторые рекомендации по проектированию фундаментов и подземных сооружений (например, отмечают желательность применения свай, необходимость предварительного рыхления грунта при земляных работах и т.д.).
Инженерно-гидрометеорологические изыскания включают изучение гидрологического режима рек, озер, болот и других водоемов, режима подземных вод, оценку климатических условии, опасных гидрометеорологических процессов, изучение техногенных изменений климата и гидрологических условий.
Инженерно-экологические изыскания подразумевают комплексное изучение природных и техногенных условий, его хозяйственного использования и социальной сферы, оценку современного экологического состояния, разработку прогноза изменений природных систем при строительстве, эксплуатации и ликвидации объектов, оценку экологической опасности и риска, разработку рекомендаций по предотвращению вредных экологических последствий инженерно-хозяйственной деятельности и обоснование необходимых природоохранных мероприятий и экологического мониторинга, рекомендаций по сохранению ценных природных, исторических, культурных объектов и удовлетворению традиционных интересов местного населения. Обычно они в той или иной мере включают и упомянутые выше исследования почв, растительного и животного мира.
Изыскания грунтовых строительных материалов и подземных источников вод имеют целью выявление возможности и целесообразности организации карьеров по добыче грунтовых материалов для возведения земляных сооружений, местных строительных материалов, а также водозаборов подземных вод. Изыскания местных строительных материалов (бутового камня, щебня, гравия, песка для бетонов и растворов, глин для кирпича и т.д.) должны быть обоснованы и согласованы с органами экологических служб. При изысканиях источников водоснабжения заказчик обязан оформить соответствующие разрешения в органах управления использованием и охраной водного фонда.
Техническое задание на проведение изысканий составляется заказчиком изысканий (проектировщиком, реже заказчиком строительства) с участием исполнителя (изыскательской организации). Содержание его регламентируется нормами по инженерным изысканиям (СНиП 11.02-95). Оно должно включать цели и виды изысканий, данные о местоположении и границах площадки (или трассы строительства), основные сведения о проектируемом объекте, требования к составу, содержанию, форме ожидаемых результатов, требования к срокам представления этих результатов и ряд других указаний, конкретизирующих потребности заказчика. Если заказчик в техническом задании указывает на необходимости использования тех или иных нормативных документов, то для исполнителя данной работы эти документы становятся обязательными, даже если они имеют статус рекомендуемых (например, СП, рекомендуемые пункты ГОСТов и т.д.).
Значимость каждого вида изысканий зависит от вида строительства, и в полном объеме все пять основных видов изысканий выполняются редко. Это необходимо, например, для крупных гидротехнических сооружений, больших промышленных объектов и для строительства новых населенных пунктов, связанных с освоением больших территорий.
В состав любых изысканий входят множество работ, которые можно разделить на три вида.
Полевые работы могут включать геодезические измерения, бурение скважин, отбор образцов для лабораторных анализов, полевые испытания грунтов (зондирование, испытания свай и т.д.), гидрологические, экологические наблюдения и замеры и т.д. В их выполнении могут участвовать, значительное количество рабочих, использоваться механизмы, специальное оборудование. Работами руководят инженеры-геологи, инженеры-геодезисты и т.д. (в зависимости от вида работ). Они ведут полевую документацию и несут полную ответственность за достоверность получаемых сведений.
Просто сказать:
Лабораторные работы включают обработку монолитов (т.е. образцов ненарушенной структуры) грунта, в том числе проведение лабораторных испытаний, химический анализ грунтовой воды и т.д. На основании таких работ специалисты лаборатории выдают таблицы свойств грунта, графики их испытаний, химический состав грунтовой воды, оценку ее агрессивности к бетону и металлу и т.д.
Камеральные работы делаются на основе результатов полевых и лабораторных работ и включают расчеты, графические работы, составление отчета по изысканиям.
Инженерные изыскания, как любой вид деятельности, должны быть экономичными, т.е. не допускать необоснованных затрат. Однако, особенность изысканий в том, что в них не всегда просто разграничить "необоснованные" затраты от "обоснованных". Полнота и подробность изучения инженерно-геологических условий - залог экономичности проектирования и соответственно строительно-монтажных работ (СМР).
По этим причинам выбор оптимальной программы изыскательских работ требует высокого профессионализма от исполнителей. Органы лицензирования должны с большой ответственностью относиться к выдаче лицензий на право выполнения изыскательских работ, ибо лицензия должна быть надежной гарантией, что затраты на изыскания действительно дадут максимальную отдачу
I - Подготовительные работы
В состав работ подготовительного периода входят следующие работы:
- изучение района изысканий;
- обор и систематизация исходных материалов;
- обработка материалов многолетних наблюдений;
- установление состава и программы гидрометеорологических наблюдений и работ в полевой период;
- работы при дополнительных обследованиях в последующие годы.
Изучение района проектирования производится по картографическим, литературным, архивным, специальным гидрометеорологическим и другим материалам, включая проектно-изыскательские документы, составленные различными организациями.
При изучении указанных материалов должно быть получено общее представление о физико-географических, климатических и гидрографических особенностях района, выявлено наличие источников, содержащих необходимые гидрометеорологические сведения.
Сбор и систематизацию исходных данных следует производить с учетом материалов гидрометеорологических наблюдений, имеющихся в архиве и в официальных, периодических киданиях различных ведомственных организаций Гидрометслужбы.
Необходимые сведения могут быть получены из материалов отдельных региональных исследований по максимальному стоку, гидрографии и метеорологии.
Для производства гидрометеорологических обследований водотоков должны быть подучены общие предварительные сведения по гидрографии, геоморфологии, гидрологии, истерии формирования рельефа и речных систем, метеорологии, о синоптических условиях, прошедших паводках, наводнениях, засушливых годах, о существующих искусственных сооружениях на реках, судоходстве, сплаве, ледовых и мерзлотных явлениях, годовом режиме рек и т.п.
Должны быть получены сведения о количестве и местоположении метеостанцией, водпостов и других пунктов гидрометеорологических наблюдений. Производится нанесение на карту района имеющихся пунктов наблюдений и их предварительный отбор для последующего анализа и использования для наиболее полной освещенности района гидрометеорологическими данными.
При отсутствии пунктов наблюдений в данном районе необходимы данные о метеостанция и водпостах, расположенных в прилегающих и близлежащих районах.
После предварительного отбора необходимых пунктов наблюдений производится выписка их географических координат, названий, высот над уровнем моря, периода и видов гидрометеорологических наблюдений.
Из метеорологических наблюдений необходимы сведения об осадках ежедневных, месячных и годовых за многолетний период, а также сведения, характеризующие синоптические условия в период выпадения дождей и формирования максимального стока на реках.
Из гидрологических наблюдений необходимы сведения о ежедневных годовых и многолетних максимальных расходах, уровнях, скоростях течения воды, уклонах водной поверхности и т.п.
В результате изучения, сбора и систематизации исходных материалов должны быть представлены следующие данные:
- общая физико-географическая характеристика района;
- перечень литературных, архивных, гидрометеорологических и других материалов, использованных при сборе исходных сведений;
- карта изученности района проектирования с нанесенными на нее пунктами гидрометеорологических наблюдений;
- список метеостанций и водпостов с указанием состава и продолжительности наблюдений;
- сведения о синоптической обстановке района;
- внутригодовое распределение осадков;
- характеристика внутригодового и многолетнего режима рек района (графики колебаний уровней, гидрографы);
- многолетние величины осадков, различной продолжительности и гидрологических величин (расходов и уровней).
Подготовительные работы при дополнительных обследованиях водотоков в последующие годы выполняются при гидрометеорологических изысканиях для рабочих чертежей. В состав этих работ входит следующее:
- дополнительный сбор, систематизация обработка данных многолетних гидрометеорологических наблюдений;
- корректировка расчетных гидрометеорологических величин, полученных в результате статистического расчета многолетних рядов.
Дополнительный сбор исходных данных осуществляется в случае, если имеется длительный перерыв во времени между изысканиями для технического проекта и предпостроечными изысканиями, если за этот период наблюдались высокие наводки или редкие по силе дожди, близкие к расчетным или выше их, а также, если обнаружена недостаточная обоснованность расчетных гидрометеорологических характеристик, установленных на стадии предыдущих изысканий.
При обработке дополнительных материалов многолетних наблюдений производится удлинение рядов гидрометеорологических величин и повторные статистические расчеты.
Вопросы 21.(23) Проектирование автомагистралей. Основные особенности проектирования автомагистралей в плане, продольном и поперечном профиле.(Бабков т2 стр345, + интернет добавлено )
Автомагистралями называются дороги, предназначенные для дальних пассажирских и грузовых автомобильных перевозок с высокими скоростями, без взаимных помех встречных автомобилей и помех со стороны местного транспорта*.
Обязательным требованием к современным автомагистралям, является разделение встречных потоков автомобилей, отсутствие пересечений в одном уровне и сведение к минимуму влияния на режим движения основного потока отдельных автомобилей, въезжающих на дорогу или сворачивающих с нее в сторону. По автомагистралям запрещено движение тихоходных тракторов, велосипедистов иконных повозок.
Автомагистрали, как правило, строят с двумя проезжими частями, отделенными друг от друга разделительной полосой. Каждая проезжая часть обеспечивает возможность обгона и поэтому рассчитывается на движение не менее двух рядов автомобилей. Разделение единой проезжей части на две самостоятельные дает проектировщику возможность легче приспосабливать дорогу к рельефу местности, применяя так называемое ступенчатое расположение проезжих частей на косогорах.
На автомагистралях отсутствуют пересечения потоков движения в одном уровне, светофоры и знаки, требующие остановки автомобилей или ограничивающие скорости их движения. Въезд на автомагистрали с других дорог возможен только на специальных примыканиях, оборудованных дополнительными путями для разгона или замедления, которые позволяют въезжающим автомобилям развить скорость, соответствующую скорости движения по автомагистрали, и беспрепятственно влиться в поток автомобилей.
В связи с необходимостью исключить движение местного транспорта автомагистрали прокладывают в обход населенных пунктов и въезды на них делают только на пересечениях с дорогами с большой интенсивностью движения. Местные дороги пересекают автомагистрали в другом уровне без устройства съездов.
Поэтому расчетные скорости, на которые ведется проектирование автомагистралей в разных странах, колеблются от 120 до 160 км/ч и не претерпели за последние 25 лет, в течение которых строят автомагистрали, сколько-нибудь существенного изменения.
Расчет элементов автомагистралей в плане и продольном профиле, основываясь на известных из общего курса «Проектирования дорог»закономерностях, учитывает следующие особенности движения с высокими скоростями:
1. Снижение величины коэффициента сцепления с возрастанием скорости. По опытным данным для влажного бетонного покрытия коэффициент сцепления шины с покрытием при скорости 180 км/ч более чем в 2 раза ниже, чем при скорости 30 км/ч. В первом приближении уменьшение коэффициента сцепления со скоростью может быть выражено зависимостью
2. Необходимость в связи с высокими значениями центробежной силы на кривых в плане определять величину радиусов кривых из условия удобства проезда для пассажиров исходя из малых значений коэффициентов поперечной силы μ = 0,1 и менее.
3. Необходимость обязательного введения переходных кривых для обеспечения плавности въезда автомобилей с прямых участков дороги на кривую.
4. Увеличение длины тормозного пути, отражающееся на необходимом расстоянии видимости в плане и профиле.
5. При движении с высокими скоростями боковые отклонения автомобиля от линии, по которой его мысленно направляет водитель, увеличивается. Его «динамический» габарит как бы возрастает.
Кроме того, зазор между встречными или обгоняющими автомобилями, психологически необходимый для уверенного управления автомобилями, возрастает. Поэтому обычная геометрическая схема размещения автомобилей по ширине продольного профиля требует для надежности расчетов экспериментально-обоснованных параметров.
Проектируя автомагистрали, нельзя рассматривать элементы дороги в плане и профиле изолированно друг от друга, без учета их взаимного сочетания.
Необходимо тщательно анализировать взаимное сочетание смежных элементов трассы автомагистралей с двух точек зрения:
1. Скорость, обеспечиваемая тем или иным элементом трассы, не должна отличаться более чем на 15 % от максимальной скорости, которую может развить автомобиль в конце предшествующего участка дороги.
2. Сопряжения между собой элементов плана и профиля дороги при взгляде на них издалека едущими по дороге не должны создавать впечатления резких изломов или крутых поворотов.
3. На автомагистрали должна быть обеспечена видимость на расстояния, существенно превышающие рассчитанную из условия торможения.
Движение с высокими скоростями возможно лишь при видимостях, больших рассчитанных из условия обгона, т.е. порядка 700- 800 м.Совершенно недопустимы короткие пониженные участки дороги, на которых водитель не видит поверхности проезжей части.
Поперечный профиль автомагистралей имеет существенные отличия от поперечных профилей дорог более низших категорий (рис. 2),а именно:
а) встречные потоки движения делятся не пересекаемой автомобилями полосой («разделительная полоса»);
б) поток автомобилей, движущийся в одном направлении, делится по скоростям путем выделения на каждой проезжей части нескольких полос движения.
Рис. 2.Основные элементы поперечного профиля автомагистрали:
1 - проезжая часть; 2 - разделительная полоса; 3 - внешняя краевая полоса; 4 - внутренняя краевая полоса; 5 - обочина; 6 - укрепленная часть обочины (стояночная полоса или дополнительная полоса для движения на подъем); 7 - грунтовая обочина.
Ширина каждой проезжей части, предназначенной для движения в одном направлении,должна быть рассчитана не менее чем на две полосы движения, одна из которых предназначена для обгона, а при высокой интенсивности движения - для легковых автомобилей, едущих с высокими скоростями.
На подъемах крутизной более 3 - 4 %, когда грузовые автомобили и автопоезда значительно снижают скорость и переходят на пониженные передачи, возникает необходимость выделения дополнительной полосы для тихоходных автомобилей, т.е. разделения потока автомобилей на три категории.
Для правильного использования ширины проезжей части автомагистралей ее покрытие не должно граничить непосредственно с обочиной. В условиях движения с высокой скоростью съезд колеса автомобиля с основного покрытия на обочину из-за разности коэффициентов сопротивления качению угрожает опасностью заноса. Как показывают наблюдения за распределением проездов автомобилей по ширине проезжей части, чем резче различие в прочности и шероховатости покрытия проезжей части и укрепленной обочины, тем дальше стараются водители вести автомобили от обочины. Поэтому между краем покрытия и обочиной при автомагистралях устраивают так называемые «краевые полосы» шириной 0,5 - 0,75 м. Иногда их делают из белого бетона, создавая таким образом хорошо видимую в любое время суток ленту, окаймляющую дорогу иоблегчающую вождение автомобиля. Гораздо чаще, однако, краевую полосу создают, уширяяпокрытиепроезжей части и отделяя используемую ее часть «разграничительной линией», нанесеннойкраской.
Краевые полосы, использование которых для движения запрещается, являются дополнительным резервом ширины проезжей части,позволяя водителям уверенно вести автомобили у края проезжей части, зная, что случайный переезд колесом границы покрытия не угрожает заносом.
В некоторых случаях краевые полосы делают ребристыми, чтобы тряска при непроизвольном съезде колеса с проезжей части привлекала внимание водителя, ослабившего контроль за управлением автомобилем. Такая конструкция краевых полос, примененная, например, на Московской кольцевой дороге, приводит к ухудшению использования ширины проезжей части, так как водители держатся при движении ближе к середине проезжей части.
Обочины на автомагистралях обязательно укрепляют. Покрытие на них должно быть бес пыльным и не размокающим в дождливые периоды года, чтобы съезжающие на них автомобили, возвращаясь на дорогу, не натаскивали на покрытие грязи, делающей его скользким. Следует отметить, что съезд автомобилей на обочины автомагистралей разрешается только в случае неисправности. Обочине придается ширина не менее трех метров, чтобы съехавший на нее автомобиль не влиял на условия движения по дороге. Укрепленную обочину устраивают шириной не менее 3 м, чтобы стоящий автомобиль не влияя на условие движение по дороги.
Остановки для отдыха, осмотра окружающего ландшафта разрешаются только на специально оборудованных площадках в стороне от дороги. На автомагистралях с весьма большой интенсивностью движения на обочинах оборудуются специальные «стояночные полосы».
Разделительная полоса, как и следует из ее названия, должна обеспечивать движение встречных потоков автомобилей без взаимных помех, а также устранять психологическое воздействие на водителей проезжающих с большой скоростью встречных автомобилей. Практически ей придают ширину от 3 до 12 м.
Чтобы разделительная полоса, обычно имеющая дерновый покров, не отражалась на условиях движения, как и обочина, между ней и покрытием также располагают краевую полосу.
На пригородных участках дорог, где опасность неорганизованных разворотов с переездом через разделительную полосу выше, чем на загородных участках, разделительные полосы устраивают в возвышающихся бордюрах городского типа, что несколько лучше организует движение. Однако возвышающийся бордюр во всех случаях должен сочетаться с краевой полосой, так как иначе примыкающая к бордюру полоса покрытия примерно на ширину 2 - 2,5 высоты бордюра практически не используется автомобилями.
Чтобы устранить ослепление фарами встречных автомобилей на разделительной полосе обычно сажают кустарник.
Несколько сложнее, чем на обычных дорогах, решается на автомагистралях устройство виражей. Наличие на них двух проезжих частей и разделительной полосы дает возможность применять отличающиеся друг от друга решения (рис. 3, а).
1. Поворот поперечного профиля вокруг внутренней кромки внутреннего покрытия (рис. 3, а).
Рис. 3. Конструкция поперечного профиля автомагистрали при устройстве виража:
1 – поперечный профиль на прямом участке; 2 - горизонтальное положение; 3 - поперечины на вираже; 4 - точки поворота частей поперечного профиля; 5- водосток
Недостаток этого способа заключается в увеличении объемов земляных работ, необходимых для поднятия внешней проезжей части. Кроме того, при взгляде на кривую издалека возвышающийся вираж выглядит как некрасивый бугор.
Рациональная область применения виражей данного типа - дороги, проходящие по косогору, когда устройства насыпной части можно избежать путем небольшой раздвижки проезжих частей и расположением их в разных уровнях (ступенчатое расположение проезжих частей).
2. Поворот обеих проезжих частей около внешней кромки внутренней проезжей части (рис. 3, б).В этом случае объем земляных работ много меньше, чем в предыдущем, но бровка внутренней проезжей части понижается.
При приложении дороги в неблагоприятных дорожных условиях, например по заболоченной местности, возвышение бровки может оказаться недостаточным. Поэтому рациональной сферой применения виражей второго типа также являются косогорные участки.
3. Повороты обеих проезжих частей около внутренних кромок покрытия (рис. 3, в). Внешняя бровка земляного полотна при этом возвышается на небольшую величину. Однако разделительная полоса приобретает обратный поперечный уклон, что создает большие затруднения с организацией отвода воды. Приходится устраивать под разделительной полосой коллектор, в который отводится вода, поступающая через водоприемные решетки. Не говоря об усложнении конструкции земляного полотна, работа водоотвода в местностях с частыми зимними оттепелями не достаточно надежна в связи с возможностью образования наледей в коллекторе и выводных трубах.
Желание упростить строительство и избавиться от необходимости устройства водоотводных сооружений является основной причиной отказа от виражей на кривых больших радиусов.
С точки зрения удобства и безопасности движения вираж с уклоном, не превышающим нормального поперечного уклона проезжей части, всегда является целесообразным.
Продольный профиль автомагистралей в связи с большими радиусами выпуклых и вогнутых кривых практически состоит из сопрягающихся между собой кривых. Он значительно отличается от продольного профиля дорог низших технических категорий, который чаще всего состоит из прямых участков, сопрягающихся между собой короткими вертикальными кривыми.
В связи с указанной особенностью продольного профиля автомагистралей становится неприемлемой обычная методика тяговых расчетов по динамическим характеристикам, когда при постоянной величине уклона определяется развиваемое ускорение или, исходя из движения с постоянной скоростью, определяется допустимый продольный уклон.
При движении по криволинейному продольному профилю величина продольного уклона, измеряемого по касательной к кривой, неоднократно изменяется. Движение с постоянной скоростью невозможно, ускорение автомобиля непрерывно изменяется и в расчеты необходимо вводить инерционные силы.