если они соответствуют расчетной скорости, установленной для дорог категории III, а по нормам категорий III, IV – на категорию ниже соответственно.

Многочисленные наблюдения за скоростным режимом движения на дорогах показывают, что скорость движения потока автомобилей на горизонтальных кривых выше скорости движения одиночного автомобиля. В нормативах некоторых западных стран принимается расчетная скорость не одиночного автомобиля, а потока автомобилей с различной степенью обеспеченности (принятой на уровне 85 %) расчетной скорости движения. В ближайшие годы вероятно перейдем на проектирование автомобильных дорог по международным стандартам (еврокодам).

Контрольные вопросы

1.По каким показателям производится административная классификация

дорог?

2.Из каких средств производится финансирование территориальных дорог?

3.Какие знаете классы автомобильных дорог?

4.Какие дороги относятся к автомагистралям?

5.Какими характеристиками определяются автомагистрали?

6.В чем различие между автомагистралями и скоростными дорогами?

7.На каких категориях дорог необходимы разделительные полосы?

8.Как часто устраиваются примыкания на скоростных дорогах?

9.Какими показателями характеризуется техническая категория дороги?

10.На каких категориях автомобильных дорог допускаются пересечения с железными дорогами в одном уровне?

11.На какой категории автомобильной дороги наибольшая ширина полосы движения?

12.Какова протяженность автомобильных дорог в Омской области?

13.Какие выделяют улицы и дороги в составе улично-дорожной сети?

14.В чем различие между магистральными дорогами и магистральными улицами?

15.Как различаются магистральные улицы?

16.Какое расстояние от края основной проезжей части до линии регулирования жилой застройки следует принимать на магистральных дорогах?

17.Что такое «расчетная скорость движения»?

18.От чего зависит расчетная скорость движения?

19.Какому автомобилю соответствует расчетная скорость движения?

20.Что такое «нормальное условие сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части»?

21.На сколько могут отличаться расчетные скорости на смежных участках автомобильных дорог?

37

4. ЭЛЕМЕНТЫАВТОМОБИЛЬНОЙДОРОГИ

4.1.Элементы планадороги

Проектировать дороги по кратчайшему направлению (по прямой, соединяющей заданные точки) препятствуют элементы рельефа земной поверхности (горы, овраги, водные преграды, болота, озёра, реки, заповедники, здания и другие сооружения). Нецелесообразно также прокладывать дороги по высокоплодородным землям, ценным для сельского хозяйства. В то же время возникает необходимость прокладывать трассу через заданные промежуточные пункты и места примыкания к городам. Необходимо выбирать участки, удобные для пересечения рек, железных и автомобильных дорог [33].

Трасса – это положение геометрической оси дороги на местности. Трасса является пространственной линией, т.к. при обходе препятствий, на подъёмах на холмы и спусках в понижения местности меняет своё направление в плане и продольном профиле.

План трассы – это графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном масштабе.

Пересекать реки трассой целесообразно на прямом участке дороги с удобным подходом к мосту по пологим склонам. Необходимо обходить населённые пункты и избегать пересечения оврагов и др. Эти условия заставляют при проложении дороги отклониться от кратчайшего прямого направления, вводить углы поворота.

Коэффициент развития трассы, или коэффициент удлинения –

это отношение фактической длины дороги к длине прямой, соединяющей начальный и конечный её пункты («воздушной линии»).

Намечая положение дороги на местности, её первоначально прокладывают в виде ломаной линии. До 30-х годов прошлого века ис-

пользовался принцип тангенциального трассирования, который со-

стоит в том, что на план либо карту наносят с помощью линейки ломаный (тангенциальный) ход, в изломы которого вписывают круговые кривые или круговые кривые с переходными кривыми (рис. 4.1).

Трассы современных автомобильных дорог, особенно высоких категорий, проектируют с минимальной протяжённостью прямых вставок. Трасса представляет сочетание дуг окружностей с изменяющимися радиусами – радиоидальными спиралями (клотоидами, клотоидная трасса), как кривые с непрерывно изменяющейся кривизной, аппроксимируемыми кубическими полиномами (сплайны). В послед-

38

нем случае участки ломаного хода являются опорной базой, от которой при разбивке отмеряют вычисляемые на ЭВМ ординаты криволинейной трассы.

Впростейшем случае трассирование дороги выполняют прямыми

идугами окружности. Каждое изменение направления трассы определяется углом поворота. Угол поворота измеряют между продолжением направления трассы и новым её направлением.

Различают следующие геометрические элементы закруглений:

угол , радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б.

Элементы кривой связаны между собой простыми тригонометрическими соотношениями, которые могут быть получены из рис. 4.1:

где Д – домер, расстояние, показывающее на сколько расстояние по кривой меньше расстояния по ломаной (по тангенсам) между точками начала и конца закругления. При разбивке пикетажа трассы от вершины угла поворота по направлению трассы откладывают домер и от этой точки продолжают разбивать пикетаж, полученный в вершине угла поворота.

Углы поворота последовательно нумеруют вдоль дороги

– по ходу трассы. Чтобы запроектированную трассу можно

было точно воспроизвести на местности, её ориентируют относительно сторон света. Для этого вычисляют азимуты прямых участков трассы.

Для расчета элементов закруглений и разбивки закруглений на местности раньше использовались специальные таблицы. В настоящее время при проектировании дорог широко используются

39

системы автоматизированного проектирования дорог (САПР АД) с программными продуктами, которые позволяют в полевых условиях не только вычислять элементы закруглений по различным кривым, но производить пересчет элементов закруглений при изменении положения вершин углов на местности и производить детальную разбивку элементов закруглений.

4.2. Элементыпродольного профилядороги

Графическое изображение продольного профиля является одним из основных проектных документов, на основе которых строится дорога.

Продольный профиль дороги – это развёрнутая в плоскости чертежа проекция оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль характеризует крутизну отдельных участков дороги, измеряемую продольным уклоном, и расположение проезжей части относительно поверхности земли. Продольный уклон является одной из важнейших характеристик качеств автомобильной дороги.

Естественные уклоны местности часто превышают допустимые для данной категории дороги. В таких случаях уклон дороги делают более пологим, чем уклон поверхности земли, срезая часть грунта на подъёмах и возвышенностях или, наоборот, подсыпая его 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.

Рабочая отметка – это разность между отметкой по оси покрытия дорожной одежды и отметкой поверхности земли по оси дороги, определяет высоту насыпи или глубину выемки (рис. 4.2).

При высоте насыпей менее 1 м говорят, что дорога проходит в «нулевых» отметках.

Рекомендуемые масштабы чертежей автомобильной дороги приведены в табл. 4.1 [7].

40

На горных дорогах, где продольный профиль характеризуется частыми изменениями уклонов поверхности земли и дороги и значительной разностью отметок на участках небольшой протяжённости, принимаются более крупные масштабы: вертикальный 1 : 200, горизонтальный 1: 2000.

При вычерчивании продольного профиля применяют условные обозначения.

Тонкую линию на продольном профиле, соединяющую отметки поверхности земли, называют линией поверхности земли, или черной линией.

Красными линиями показывают проектный профиль, рабочие отметки, элементы кюветов, места устройства съездов, искусственные сооружения.

На продольном профиле указывают наименования грунтов, а в шурфах и буровых скважинах при помощи условных обозначений показывают границы различных грунтов, уровень грунтовых вод, дату замера уровня и консистенцию грунтов.

4.3. Поперечныепрофилидороги

Полосу местности, выделяемую для расположения на ней дороги, разработки грунта, предназначенного для отсыпки насыпей, постройки вспомогательных сооружений и посадки зелёных насаждений, на-

зывают дорожной полосой, или полосой отвода.

Поперечный профиль – это изображение в уменьшенном масштабе сечения дороги вертикальной плоскостью, перпендикулярной к оси дороги (рис. 4.3).

Полоса поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, представляет собой проезжую часть. Её устраивают из прочных материалов, верхний слой проезжей части называют покрытием (рис. 4.4).

В ГОСТ Р 52399–2005 [9] даны определения:

проезжая часть – основной элемент дороги, предназначенный для непосредственного движения транспортных средств;

краевая полоса – укрепленная часть обочины автомобильной до-

роги – часть обочины, имеющая дорожную одежду полоса обочины, прилегающая к проезжей части, предназначенная для защиты от разрушения кромки проезжей части и допускающая регулярные заезды на нее транспортных средств;

42

Для расположения проезжей части на необходимом уровне от поверхности грунта сооружают земляное полотно (насыпь или выемку) с боковыми канавами (кюветами), предназначенными для осушения дороги и отвода от неё воды.

Дороги I категории имеют самостоятельные проезжие части для движения в каждом направлении. Между ними устраивают разделительную полосу, на которую запрещается заезд автомобилей.

Покрытия на обочинах и укрепленных полосах разделительных полос должны отличаться по цвету и внешнему виду от покрытий проезжей части или отделяться разметкой. Обочины по своей прочности должны допускать выезд на них транспортных средств.

Поперечные профили автомобильных дорог должны соответствовать профилям [9], приведенным на рис. 4.5 – 4.9.

Рис. 4.5. Поперечные профили автомобильных дорог категорий IA, IБ, IB с ограждениями:

ПБ – краевая полоса у разделительной полосы; – ширина разделительной полосы; – ширина ограждения с учетом требований ГОСТ 23457; ПЧ – про-

езжая часть; КП – краевая полоса у обочины

Рис. 4.6. Поперечные профили автомобильных дорог категорий IA, IБ без ограждений:

ПБ – краевая полоса у разделительной полосы; РП – ширина разделительной полосы; ПЧ – проезжая часть; КП – краевая полоса у обочины

44

Резервы – неглубокие выработки, из которых был взят грунт для отсыпки насыпи.

Кавальеры – параллельные дороге валы, в которые укладывают грунт из выемок, не потребовавшийся для отсыпки смежных участков насыпей.

Другими словами, земляным полотном называют всю часть по-

лосы отвода, затронутую земляными работами (рис. 4.11).

Линия сопряжения поверхностей обочины и откоса насыпи или внутреннего откоса канавы образует бровку земляного полотна.

Расстояние между бровками земляного полона называют шириной земляного полотна. Крутизну откосов характеризуют коэффициентом заложения, который определяется отношением высоты откоса к его горизонтальной проекции (заложению).

Рис. 4.11. Поперечные профили земляного полотна в насыпях:

а– при высоте до 12 м; б – на косогоре с уклоном менее 1 : 5 с резервом;

в– на косогоре 1 : 5 – 1 : 3; г – деталь сопряжения насыпи при отсутствии

нагорной канавы: 1 – граница полосы отвода; 2 – снимаемый слой растительного грунта; 3 – растительный грунт, укладываемый на откосы; 4 – треугольная канава глубиной не менее 0,3 м; 5 – резерв грунта; 6 – банкет высотой не менее 0,6 м; 7 – нагорная канава глубиной не менее 0,6 м, расстояние от нагорной канавы до подошвы насыпи не менее 5 м

46

Откосы малых насыпей для возможности съезда автомобилей с дороги в аварийных случаях целесообразно устраивать с заложением от 1: 4 до 1: 6. Это способствует также уменьшению заносимости дороги снегом и повышает безопасность движения.

При высоте насыпи менее 6 м, исходя из требований экономии земляных работ и занимаемой территории дорогой, откосы устраивают с заложением 1: 1,5. Такие насыпи устойчивы. Крутые откосы высоких насыпей при увлажнении грунта могут оползать под действием собственного веса грунта или веса стоящего на обочине автомобиля.

По действующим правилам сооружения земляного полотна принимают следующие коэффициенты заложения откосов: не круче 1: 4 для насыпей высотой до 3 м на дорогах 1 – III категорий; не круче 1 : 3 для насыпей высотой до 2 м на дорогах остальных категорий.

Более высокие насыпи, а также насыпи на ценных плодородных землях, состоящие из грунта, привозимого из расположенных вдалеке от дороги грунтовых карьеров, или строящиеся в местах, где съезд с дороги невозможен, допускается возводить с более крутыми откосами 1:1,5 при обязательной установке ограждений на высоких насыпях. Для устойчивости высоких насыпей (за исключением случаев отсыпки их из валунных, гравелистых и щебенистых грунтов), которым можно придавать постоянную крутизну до высоты 12 м, нижнюю часть откосов, начиная с 6 м от бровки земляного полотна, делают более пологой с заложением откосов 1 : 1,75 (см. рис. 4.11). При возведении насыпей из камня слабовыветривающихся скальных пород откосам придают заложение от 1: 1,3 до 1:1,5.

Вмелких песчаных и пылеватых грунтах в районах с влажным климатом крутизну откосов уменьшают до 1:1,75.

Ввыемках и у насыпей с небольшими рабочими отметками для отвода воды, стекающей во время дождя и таяния снега с поверхности дороги и прилегающей к ней местности устраивают боковые канавы (кюветы). Эти канавы способствуют осушению верхней части земляного полотна.

Для перехвата стекающей по склону воды и отвода её с нагорной стороны от дороги устраивают нагорные канавы на расстоянии не менее 5 м и глубиной не менее 0,6 м.

При косогорности круче 1 : 5 перед устройством насыпи на косогоре нарезают уступы. Высота каждого уступа не более 0,5 м (рис. 4.11, в).

На дорогах 1– III категорий выемки глубиной до 1 м рекоменду-

47

ется устраивать обтекаемого поперечного профиля, обеспечивающего незаносимость снегом (рис. 4.12). Такие выемки с пологими внешними откосами воспринимаются как бы построенной на насыпи.

Рис. 4.12. Поперечные профили земляного полотна в выемках:

а – выемка глубиной до 1 м, раскрытая (слева), разделанная под насыпь (справа); б – неглубокая выемка, разделанная под насыпь; в – выемка глубиной до 12 м; г – выемка в неоднородных грунтах; д – полунасыпь-полувыемка на косогоре: 1 – граница полосы отвода; 2 – слой растительного грунта на откосе; 3

–канава глубиной не менее 0,3 м; 4 – снимаемый слой растительного грунта; 5 – нагорная канава глубиной не менее 0,6 м; 6 – рыхлые отложения грунта; 7 – легко выветривающиеся скальные породы; 8 – слабо выветривающиеся скальные породы; 9 – банкет высотой не более 0,6 м

48

В местностях с интенсивными метелями и снегопадами выемки глубиной до 5 м целесообразно устраивать с откосами 1:1,5 – 1:2, с дополнительными полками шириной не менее 2 м для размещения, приносимого и счищаемого с дороги снега.

При большой глубине выемок для откосов, устраиваемых в песчаных и однородных глинистых грунтах плотной консистенции, принимают заложение 1:1,5, а в крупнообломочных – до 1:1.

Ввыемках глубиной более 2 м между подошвой откоса и наружной бровкой канавы устраивают закюветную полку (чтобы осыпающийся материал не засорял дорожную канаву) шириной 1 – 2 м.

Вскальных легко выветривающихся и размягчаемых породах в зависимости от их свойств, степени выветривания и глубины выемки заложения откосов принимают от 1: 0,5 до 1:1,5. При этом необходимо учитывать наклон залегания слоёв, устойчивость горных пород против выветривания и экспозицию откосов выемок. Часто бывает, что породы (например, сланцевые и меловые), кажущиеся во время разработки вполне устойчивыми, после обнажения подвергаются интенсивному распаду и выветриванию.

Если грунт из выемки непригоден для устройства насыпи или по соображениям баланса земляных работ его нецелесообразно транспортировать вдоль дороги в расположенные поблизости насыпи, им заполняют расположенные вблизи пониженные участки местности. Только при невозможности использования грунта для указанных целей допускается укладка его параллельно бровке выемки в валы – кавальеры, которым придают правильные геометрические очертания

(рис. 4.13).

Рис. 4.13. Схема расположения кавальера:

а– поперечный профиль кавальера; б – вариант забанкетной канавы:

1– граница полосы отвода; 2 – снимаемый растительный слой грунта; 3 – кавальер; 4 – забанкетная канава глубиной 0,4 м; 5 – банкет

49