Методическое пособие 690

2. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Цель работы. Спроектировать продольный профиль автомобильной дороги, а именно: рассчитать руководящий уклон и максимальный спуск, установить рабочие отметки, определить высоту бровки земляного полотна, составить ведомость объема земляных работ, определить тип местности по увлажнению, установить тип поперечного профиля.

Исходные данные для выполнения расчетно-графических работ: студент выписывает исходные данные для проектирования продольного профиля приведенные в приложении в табл. А.2, в соответствии с порядковым номером в журнале. Все исходные данные для расчетно-графической работы студент оформляет в табличной форме, и обязательно приводит варианты расчета. На рис. 2.1 приведен продольный профиль автомобильной дороги, аналогично которому студент должен спроектировать продольный профиль дороги и произвести соответствующие расчеты.

2.1. Проектирование продольного профиля

Проектирование продольного профиля автомобильной дороги производится в соответствии с СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги». Продольный профиль автомобильной дороги является важнейшим чертежом проекта. Он вычерчивается по установленному образцу в масштабах: вертикальный 1:500, горизонтальный 1:5000 и вертикальный-грунты 1:100. Для горной местности горизонтальный масштаб принимают 1:2000, вертикальный

1:200.

Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль характеризует крутизну отдельных участков дороги, измеряемую величиной продольного уклона, и расположение ее проезжей части относительно поверхности земли. Величина продольного уклона является одной из важнейших характеристик транспортных качеств автомобильной дороги.

Все величины нормативов должны быть подтверждены расчетами для конкретных условий и приниматься в соответствии СП [5].

2.2. Вычерчивание продольного профиля

При назначении проектной линии необходимо обеспечить:

–отвод воды от земляного полотна;

–плавность пути, позволяющую автомобилям развивать высокие

скорости;

11

–прохождение проектной линии с заданными отметками на контрольных фиксированных на местности точках трассы (пункты примыкания

ксуществующим дорогам и точки пересечения с ними;

–небольшие объемы земляных работ и возможность осуществления их комплексной механизацией.

Построение профиля начинают с установления линии условного горизонта. От линии условного горизонта в масштабе для вертикальных расстояний откладываются вверх отметки пикетных и плюсовых точек. Высота профиля должна быть в пределах 6-9 см, что с учетом вертикального масштаба 1:500 составляет 30…45 м, т.е. превышение между самой высокой отметкой земли

Нтаx и самой низкой Нтin должно быть примерно 15 м. Если Нтах - Нтin > 15 м, изменяют условный горизонт на величину 15 м, разбивая профиль на участки с

Нтах - Нтin =15 м. Значения условного горизонта принимают кратным 5 м. Построение профиля начинают с сетки заполнением соответствующих

граф (рис. 2.1).

Графа 1 «Тип местности по увлажнению». Указывается номер типа местности по степени увлажнения.

Графа 2 и Графа 3 «Тип поперечного профиля земляного полотна». Заполняется после разработки раздела проекта «Проектирование земляного полотна» с указанием номера типа поперечного профиля.

Графы 4 - 9 «Уклоны и отметки канав или резервов», а также способ их укрепления заполняют после проектирования водоотвода.

Графа 10 «Уклон и вертикальная кривая». Уклон проектной линии указывается в промилле (в целых тысячных). Для вертикальных кривых необходимо указать радиус, длину кривой и положение ее вершины.

Графа 11 «Отметка оси земляного полотна». Указываются проектные отметки в ходе нанесения проектной линии.

Графа 12 «Отметка земли». Определяют по горизонталям или по результатам нивелирования трассы.

Графа 13 «Расстояние». Указывается лишь при наличии плюсовых точек. Графа 14. План линии вычерчивается условный. Углы поворотов изображаются изогнутостью вниз при левом повороте и изогнутостью вверх

при правом повороте. Указывается номер угла поворота и его элементы: величина угла, радиус, тангенс, длина переходной кривой и суммарная длина переходной и круговой кривой. Указывается расстояние от начала и конца кривой до ближайшей точки (пикета или плюса) Над прямыми участками надписывается их длина, а под прямыми их направление (румб). Сумма расстояний между пикетами равна 100 м. Исключения могут быть только в случаях примыкания варианта трасы к основному ходу, смыкания участков трассы с разных сторон или при исправлении ошибки при промере трассы. Такие пикеты называют рублеными или неполными, они могут иметь длину от

50 до 150 м.

12

Пикетаж на продольном профиле дают нарастающим итогом с нумерацией между километрами от 0 до 9. На коротких участках допускается давать сквозную нумерацию пикетажа.

Вычерчивание грунтового профиля начинается с нанесения линии, параллельной линии земли продольного профиля (ниже ее на 2 см).

В местах закладки разрезов наносят колонки грунтов с указанием глубины заложения в масштабе 1:100 (при курсовом проектировании условно). Границы залегания одноименных грунтов на смежных колонках соединяют прямыми линиями и указывают на профиле наименование слоев грунта и номера их групп в соответствии с классификацией грунта по трудности разработки (например, супесь легкая 34а, суглинок легкий 33а. На разведочных геологических колонках указывают также отметки фунтовых вод (УГВ) с датой замера. Шурфы на профиле показывают колонкой шириной 6 мм с указанием в соответствии с условными обозначениями влажности песчаных и крупнообломочных грунтов, а для глинистых грунтов их консистенции (табл. 2.1).

13

2.3. Основные принципы нанесения проектной линии

При нанесении проектной линии необходимо обеспечить:

–не превышение руководящего подъема и максимального спуска;

–прохождение проектной линии с заданными отметками на контрольных (фиксированных) точках трассы;

–рекомендуемую рабочую отметку;

–видимость путем устройства вертикальных кривых;

–плавность пути;

–отвод воды от земляного полотна;

–небольшие объемы земляных работ и возможность их комплексной механизации.

К контрольным относятся отметки:

–пунктов примыкания к существующим автомобильным дорогам и точки

15

пересечения с ними;

–проезжей части мостов и бровок над трубами;

–головок рельсов пересекаемых железных дорог;

–участков, проходящих под высоковольтными линиями.

В местах пересечения с автомобильной дорогой высшей категории проектная линия должна пройти с отметкой, равной отметке пересекаемой дороги и с продольным уклоном, равным поперечному уклону проезжей части пересекаемой дороги.

Высота насыпи у мостов и труб определяется расчетом. Если типы и размеры мостов выбираются без расчета, высота насыпи назначается в зависимости от величины пересекаемого водотока и типа сооружения (для малых мостов в пределах 1,0...2,5 м). Высота насыпи над высшей точкой трубы должна быть не менее толщины дорожной одежды (от 0,6 до 1,2 м).

Различают два метода проектирования: по обертывающей и по секущей. При проектировании по обертывающей проектная линия (рисунок 2.2) наносится по возможности параллельно поверхности земли с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок, отступая от этого правила лишь на пониженных местах рельефа, при прохождении контрольных точек, при близком расположении друг от друга переломов уровня земли. Желательно, чтобы рабочие отметки не превышали рекомендуемые более чем на 20...30 см. Обертывающее проектирование рекомендуется в условиях равнинного и слабохолмистого рельефа, которое позволяет получить хорошо осушаемое земляное полотно при небольших объемах земляных работ.

В условиях сильно пересеченного рельефа местности более рационально наносить проектную линию по секущей, т.е. чередующимися выемками и насыпями. При нулевых отметках и малых насыпях длинные горизонтальные участки проектировать не рекомендуется. Проектирование горизонтальных участков в выемках не допускается. Проектную линию в выемках необходимо располагать с уклоном не менее 5‰.

Проектирование продольного профиля на косогорных участках должно вестись комплексно с одновременным проектированием поперечных профилей земляного полотна. Полотно дороги лучше всего размещать в полувыемкеполунасыпи с равенством площадей обеих частей.

Минимальное расстояние между смежными переломами проектной линии (шаг проектирования) принимается на магистрали 50 м.

Нанесение проектной линии на продольном профиле трассы начинают с обозначения контрольных точек и установления рекомендуемой высоты насыпи на разных участках в зависимости от грунтовых и гидрологических условий.

Процесс накладки проектной линии начинают с предварительного нанесения ее на отдельном отрезке пути с близкими по значению уклонами составляющих этот отрезок участков. Высоту насыпи в начале и конце отрезка желательно назначить равной рекомендуемой рабочей отметке. Затем

16

рассчитывают уклон нанесенной проектной линии и округляют его до целых тысячных.

где Нк – высота конечной точки отрезка; Нн – высота начальной точки; l – расстояние между точками.

После этого определяют рабочие отметки как разность проектных отметок и отметок земли. Рабочие отметки насыпей пишут над проектной линией, а выемок под проектной линией.

Если в процессе этой работы выясняется, что не обеспечено необходимое возвышение бровки земляного полотна, тогда изменяют положение проектной линии путем увеличения или уменьшения продольного уклона, а иногда и сокращения проектируемого отрезка пути.

Рис. 2.2. Пример нанесения проектной линии

2.4. Расчет объемов земляных работ

Земляное полотно автомобильной дороги служит основанием для дорожной одежды. Для движения автомобиля необходимо, чтобы ровность покрытия оставалась неизменной в течение всего периода эксплуатации дороги. Это может быть достигнуто только при прочном и устойчивом земляном полотне.

17

Конструкция земляного полотна характеризуется третьей основной проекцией – поперечным профилем дороги. В зависимости от положения проектной линии продольного профиля земляное полотно может иметь форму:

–насыпи;

–выемки;

–полунасыпи-полувыемки.

Рис. 2.3. Основные формы земляного полотна:

а– насыпь; б – выемка (на косогоре);

а– бровка земляного полотна; b – граница подошвы насыпи; c – сливная призма; d – откосы земляного полотна; e – резерв; f – берма; g – кавальер; h – банкет; i – забанкетная канава; k – нагорная канава; l – кювет

Высотой насыпи (НН) или глубиной выемки (НВ) является расстояние от поверхности земли на оси дороги до линии, соединяющей бровки земляного полотна.

Насыпь возводится из грунта в виде призматоида, боковые стороны называются откосами.

Крутизна откосов характеризуется отношением высоты откоса к его заложению (горизонтальной проекции) и обозначается 1: m , где m – коэффициент заложения откоса.

Бровка земляного полотна – линия или точка пересечения откоса и верхней части насыпи.

Ширина насыпи (В) – расстояние между бровками земляного полотна.

18

Сливная призма (С) – часть земляного полотна, устраиваемая выше линии, соединяющей бровки земляного полотна и обеспечивающая сток воды.

Резервами называют неглубокие выемки-выработки, закладываемые вдоль дороги, из которых берётся грунт для отсыпки насыпи (рис. 2.3). Для обеспечения стока воды в резерве его дно планируют, придавая необходимый продольный и поперечный уклоны.

Грунт, получаемый при разработке выемок и не используемый для отсыпки смежных насыпей или засыпки низин, оврагов и т. п., укладывают в вал правильной формы, называемый кавальером, с нагорной стороны с устройством банкета и забанкетной канавы.

Берма – это площадка, разделяющая насыпь и выемку. Она увеличивает устойчивость насыпи и предохраняет откосы выемки от разрушения.

Полоса местности, выделяемая для расположения на ней дороги, мест разработки грунта, постройки вспомогательных сооружений и посадки зеленых насаждений называется дорожной полосой или полосой отвода.

Под дорожную полосу вырубается просека. Просека бывает различной ширины, зависит от размеров земляного полотна и назначения (магистрали, ветки, усы) строящейся лесовозной дороги.

Конструкция земляного полотна характеризуется третьей основной проекцией – поперечным профилем дороги.

Места перехода насыпи в выемку или выемки в насыпь называются нулевыми точками. В этих местах проектные отметки равны отметкам земли.

Объем земляных работ рассчитывается для каждого участка между смежными рабочими отметками отдельно.

Объем насыпи определяется по формуле

Объем выемки

где В – ширина земляного полотна, м;

Нср – средняя рабочая отметка Нср =(H1+H2)/2

H1 и Н2 – абсолютные величины рабочих отметок в начале и в конце рассчитываемого участка, м;

m – показатели крутизны откоса;

L – длина рассчитываемого участка дороги (расстояние между рабочими отметками),м;

К – площадь поперечного сечения кювета в выемке

bо – ширина кювета по дну, м; hK – глубина кювета, м;

b – ширина кювета на уровне бровки выемки.

19

разность рабочих отметок. Если Н1-Н2< 1 м, то поправкой можно пренебречь. Если смежные рабочие отметки имеют разные знаки, необходимо сначала

найти местоположение точки перехода насыпи в выемку, а затем вычислить отдельно объем насыпи и выемки.

где l – расстояние между смежными рабочими отметками, а затем вычислить отдельно объем насыпи и выемки.

Сумма насыпей и выемок называется профильным объемом земляных работ. Его следует отличать от производственного объема, который меньше профильного на сумму объемов земли, взятой из выемок и используемой для отсыпки насыпей. Дополнительные объемы земляных работ также являются производственными, т.е. оплачиваемыми работами.

20