7. Проектирование продольного профиля автомобильной дороги
7.1. Элементы продольного профиля дороги
Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль характеризует крутизну отдельных участков дороги, измеряемую продольным уклоном, и расположение ее проезжей части относительно поверхности земли. Продольный уклон является одной из важнейших характеристик транспортных качеств автомобильной дороги.
Естественные уклоны местности часто превышают допустимые для эффективного использования автомобилей. В таких случаях уклон дороги делают более пологим, чем уклон поверхности земли, срезая часть грунта на подъемах на возвышенность или, наоборот, подсыпая его, например, в местах перехода через пониженные участки рельефа.
Места, где поверхность дороги в результате срезки грунта расположена ниже поверхности земли, называют выемками, а участки, где дорога проходит выше поверхности земли, по искусственно насыпанному грунту, – насыпями. При высоте насыпей менее 1 м говорят, что дорога проходит в «нулевых» отметках. Из-за устройства насыпей и выемок отметки дороги не совпадают с отметками поверхности земли (рис. 7.1). Разница между отметкой поверхности земли по оси дороги и отметкой бровки дороги, определяющая высоту насыпи или глубину выемки, называется рабочей отметкой (рис. 7.2).
Рис. 7.1. Расположение дороги в продольном профиле: I – дорога в «нулевых» отметках; II – в насыпи; III – в выемке
Рис. 7.2. Рабочая отметка земляного полотна: а – в выемке; б – в насыпи
Переломы продольного профиля, образующиеся при изменении уклона, вызывают ряд неудобств для движения:
выпуклые места на дороге ограничивают видимость расположенного впереди участка дороги;
на переломах, имеющих сравнительно малый радиус кривизны, при высоких скоростях движения возникает опасность потери управляемости автомобилем в связи с разгрузкой передней оси;
на вогнутых переломах из-за внезапного изменения направления движения возникает толчок, неприятный для пассажиров и перегружающий подвеску автомобиля.
Поэтому переломы продольного профиля смягчают введением сопрягающих вертикальных кривых (рис. 7.3). На рис. 7.3 пунктиром показаны смягчаемые переломы продольного профиля. Цифры в скобках характеризуют рабочие отметки, которые были бы при отсутствии вертикальных кривых, цифры без скобок – фактические отметки. Графическое изображение продольного профиля является одним из основных проектных документов, на основе которых строится дорога. Образец оформления продольного профиля показан на рис. 7.4.
Рис. 7.3. Вертикальные кривые: 1 – выпуклая; 2 – вогнутая
Рисунок 7.4. Продольный профиль автомобильной дороги (образец оформления)
Для наглядности продольного профиля вертикальные расстояния (отметки) откладывают в большем масштабе, чем горизонтальные. Для дорог, проходящих в равнинной местности, принят вертикальный масштаб 1:500 (5 м в 1 см) и горизонтальный масштаб 1:5000 (50 м в 1 см).
При вычерчивании продольного профиля применяют условные обозначения, показанные на рис. 7.5.
Рис 7.5. Основные условные обозначения на продольных профилях: 1 – вертикальные кривые (а – выпуклая кривая с нисходящей ветвью; в – вогнутая кривая с восходящей ветвью; в – переход нисходящей ветви выпуклой кривой в восходящую ветвь вогнутой кривой); 2 – репер 7 с отметкой 537,211; 3 – съезды с дороги (а – влево по типовому проекту IIа в 98 м от начала пикет; б – пересечение с другой дорогой в 60 м от начала пикета); 4 – железнодорожные переезды (а – неохраняемый, в 27 м от начала пикета; б – охраняемый переезд: цифры над флажками указывают категорию переезда); 5 – километровый знак; 6 – мосты и трубы (а – железобетонный мост или путепровод; б – круглая труба диаметром 1,5 м; в – прямоугольная труба); 7 – водоотводные канавы (а – нагорная канава; б – сброс воды вправо; в – то же влево); 8 – обозначение плюсовых точек; 9 – двухпроводная линия связи
На горных дорогах, где продольный профиль характеризуется частыми изменениями уклонов поверхности земли и дороги и значительной разностью отметок на участках небольшой протяженности, принимаются более крупные масштабы: вертикальный 1:200, горизонтальный 1:2000.
Тонкую линию на продольном профиле, соединяющую отметки поверхности земли, называют линией поверхности земли, или черной линией. Линию, соответствующую отметкам бровки дороги, называют проектной. Она изображается на продольном профиле в 2 раза большей толщины, чем линия поверхности земли.
На продольном профиле ниже линии поверхности земли на 2 см и параллельно ей наносят грунтовый профиль в вертикальном масштабе 1:50 (50 см в 1 см), на котором выписывают наименования грунтов, а в шурфах и буровых скважинах при помощи условных обозначений показывают влажность и консистенцию грунтов (рис. 7.6).
Торфы и сапропели изображают на профиле на всем участке их залегания и на всю выявленную глубину условными обозначениями.
Рис. 7.6. Условные обозначения на грунтовых профилях: а – буровая скважина №5 глубиной 8,1 м (оглеение на глубине 1,6 м, грунтовая вода 20.10.85 на глубине 3,5 м); б – шурф № 57; в – шурф № 50, углубленный скважиной (верхняя граница вечномерзлого грунта 20.10.85 на глубине 0,8 м, нижняя – на 8,5 м); г – зондировочная скважина № 47 глубиной 0,9 м; д – точка № 22 сейсмического зондирования; е – точка № 8 статического зондирования; ж – точка № 12 электродинамического зондирования; з – маловлажные песчаные или твердые или полутвердые глинистые грунты; и – влажные песчаные или тугопластичные глинистые грунты; к – влажные песчаные или мягкопластичные глинистые грунты; л – водонасыщенные песчаные или текучепластичные и водонасыщенные глинистые грунты при коэффициенте увлажнения 1,2 по сравнению с оптимальной влажностью