1.7.6. Задачи и методы вертикальной планировки

Вопросы инженерной подготовки территории решают на всех стадиях градостроительного проектирования (схемы районной планировки, генерального плана, проекта детальной планировки, проектной застройки).

Прокладка улиц, размещение зданий, сооружений, подземных инженерных коммуникаций, территорий зеленых насаждений в городе связаны с более или менее значительными работами по организации существующего рельефа. Существующий рельеф изменяют даже в том случае, когда он удовлетворяет требованиям планировки и застройки. Это относится прежде всего к общегородским и районным центрам, участкам размещения зданий в жилых районах и микрорайонах, улицам, внутримикрорайонным проездам и площадкам различного назначения.

Объемы земляных работ при преобразовании существующей поверхности зависят главным образом от сложности рельефа, наличия и площади неудобных для застройки территорий и в достаточно большой степени от планировочного решения как города и сельского поселения в целом, так и отдельных его элементов. При больших объемах работ стоимость строительства значительно возрастает, и поэтому нужно стремиться сократить объемы земляных работ и как можно более рационально использовать существующий рельеф местности.

Естественный рельеф территории, предназначенной для города, жилого района, микрорайона и других элементов города, часто не удовлетворяет требованиям планировки, застройки и благоустройства. Приспосабливается естественный рельеф к определенным требованиям при помощи вертикальной планировки.

Вертикальная планировка – это инженерное мероприятие по искусственному изменению и преобразованию существующего рельефа местности. Она является обязательным и одним из важнейших мероприятий по инженерной подготовке и благоустройству территорий. Таким образом, основная цель вертикальной планировки заключается в создании поверхностей, удовлетворяющих требованиям застройки и инженерного благоустройства городских территорий.

Основными задачами вертикальной планировки являются:

организация стока поверхностных вод (ливневых и талых) с городских территорий;

обеспечение допустимых уклонов городских улиц, площадей и перекрестков для безопасного и удобного движения всех видов транспорта и пешеходов;

создание благоприятных условий для размещения зданий и прокладки подземных инженерных сетей;

организация рельефа при наличии неблагоприятных физико-геологических процессов (затопление территории, оврагообразование и т.д);

придание рельефу наибольшей архитектурной выразительности.

Решения по вертикальной планировке городских территорий во многом зависят от характера рельефа. По сложности для градостроительного использования рельеф подразделяют на:

простой – равнинные территории с равномерным уклоном не менее 0,005;

относительно простой – равнинные территории с небольшой волнистостью, с равномерным уклоном не менее 0,005;

относительно сложный – территории с отдельными тальвегами, буграми, понижениями при их глубине или высоте до 2 м, когда они занимают не более половины территории, со средним уклоном не менее 0,005;

сложный – плоские территории (уклоны не менее 0,005) с наличием бессточных участков и территории с холмами, оврагами и пр., когда они занимают более половины всей площади.

В зависимости от стадийности проектирования разработка вертикальной планировки производится тремя методами:

1) методом проектных (красных) отметок;

2) методом продольных и поперечных профилей;

3) методом проектных (красных) горизонталей.

Метод проектных (красных) отметок применяют при разработке схемы вертикальной планировки, являющейся первым этапом высотного решения территории населенного пункта или отдельного его района.

Схему вертикальной планировки разрабатывают на материалах геодезической подосновы и генерального плана. На этой стадии проектирования вертикальной планировки определяются необходимые, наиболее целесообразные решения по общему высотному расположению всех элементов города, по организации поверхности стока и по прокладке городских улиц и дорог.

При составлении схемы вертикальной планировки:

определяют проектные (красные) отметки в точках пересечения осей улиц на перекрестках и в местах резкого изменения рельефа по направлению трассы улицы и проектные продольные уклоны;

с топографического плана определяют отметки существующего рельефа (черные отметки) на перекрестках;

проверяют соответствие продольного уклона между перекрестками допустимому максимальному и минимальному уклону и определяют проектный продольный уклон. Наименьшие продольные уклоны по лоткам проезжей части для организации нормального водоотвода с асфальтобетонных и цементобетонных покрытий принимают не менее 0,004, а с остальных покрытий – не менее 0,005. Максимальные допустимые уклоны принимают в зависимости от категории улиц и дорог (см. табл. 50, 53).

Уклоны территорий довольно часто не соответствуют допустимым условиям: они обычно более максимально допустимых или менее наименьших. В таких случаях допустимые продольные уклоны создают срезкой грунта на одних участках и подсыпкой на других. Разность между проектной отметкой и отметкой существующего рельефа называют рабочей отметкой. Красные отметки назначают таким образом, чтобы рабочие отметки, по возможности, не превышали 0,5 м. Большие срезки и насыпи по улицам существенно увеличивают объемы земляных работ на прилегающих к ним городских территориях.

При проектировании схемы вертикальной планировки необходимо учитывать высотное расположение микрорайонов в целях обеспечения самотечного стока с этих территорий поверхностных вод в лотки улиц.

При разработке схемы вертикальной планировки необходимо избегать бессточных участков.

На схеме вертикальной планировки улиц на перекрестках, в местах пересечения осей проезжих частей и точках изменения уклона наносят проектные (красные) и существующие (черные) отметки; стрелкой показывают направление продольного уклона от более высоких отметок к пониженным.

Цифры над стрелками показывают проектные продольные уклоны улиц и дорог,‰, а под стрелками – расстояние между соседними опорными точками, м. Нижние цифры у опорных точек показывают существующие отметки поверхности в этих местах, верхние – проектные отметки, средние – рабочие отметки. Положительные рабочие отметки характеризуют подсыпку, а отрицательные – срезку грунта.

Фрагмент вертикальной планировки методом проектных (красных) отметок приведен на рис. 90.

Метод проектных (красных) отметок применяют на первых стадиях градостроительного проектирования – при разработке технико-экономического обоснования и генерального плана.

Рис. 90. Фрагмент схемы вертикальной планировки

участка городской территории

Метод продольных и поперечных профилей применяют главным образом при проектировании линейных сооружений: автомобильных и железных дорог, трамвайных путей, подземных сетей и т.д. Как правило, его используют в сочетании с другими методами для более подробной иллюстрации проектных решений вертикальной планировки улиц и дорог.

Метод заключается в отображении проектной и существующей территории на продольном и поперечном профилях, выполненных в характерных сечениях. Для улиц и дорог таким характерным сечением является их ось (рис.91 а). Для рельсовых дорог плоскости продольных сечений проводят не по оси, а по головке рельса. Поперечные профили улиц и дорог строят в характерных сечениях и на каждом из пикетов, которые размещают с шагом 20 - 50 м. При вертикальной планировке незастроенных территорий их разбивают на сетку квадратов со стороной квадрата 20 - 200 м и по этой сетке прокладывают профили (рис. 91 б).

Рис. 91 Проектирование вертикальной планировки

методом профилей:

1 – характерные точки; 2 – участки срезки грунта; 3 – участки подсыпи грунта; 4 - линии существующего рельефа; 5 – линии проектного рельефа; х – рабочая отметка; y – проектная отметка; z – отметка существующего рельефа.

На профилях показывают существующие и проектные отметки, а также рабочие, которыми определяют высоту насыпи или срезки, уклоны и расстояния между пикетами и точками перелома рельефа. Для наглядности изображения устанавливают разные масштабы, принимая вертикальный значительно крупнее горизонтального. Обычно соотношение масштабов составляет 1:10.

Проектирование вертикальной планировки этим методом состоит из ряда последовательных этапов. Первый этап - это определение положения секущих плоскостей, второй - построение существующего рельефа по каждому сечению. Для улиц линию существующего рельефа формируют на профиле по отметкам пикетов, точек перелома рельефа, пересечений и изломов трассы, а для территорий - по отметкам характерных точек рельефа и пересечений сетки. Третий этап заключается в построении на профиле проектного рельефа, высотное положение которого устанавливают в соответствии с нормативными требованиями к улицам или территориям.

При вертикальной планировке территории проектирование завершается переносом проектных отметок на план в точки пересечения профилей сетки. Отметки в каждой из этих точек увязывают между собой. В результате получают план с отметками, характеризующими будущий рельеф и отражающими степень преобразования существующей поверхности (рис. 91 б).

После разработки схемы вертикальной планировки, т.е. общего принципиального высотного решения территории города и определения проектных продольных уклонов по улицам, приступают к более детальной проработке необходимого изменения существующего рельефа. Такую детальную проработку вертикальной планировки осуществляют методом проектных (красных) горизонталей, которые наносятся на геоподоснову с показанными на ней улицами, зданиями, площадками и другими элементами.

Метод проектных (красных) горизонталей широко используют при разработке проектов вертикальной планировки территории микрорайонов, парков, транспортных путей. Этот метод дает возможность отразить на плане будущий рельеф в виде проектных или красных горизонталей и перенести его на чертеж с геодезической подосновой.

Всякое преобразование существующего рельефа отражается на начертании проектных горизонталей. Для того чтобы рельеф легко читался при работе с планом, необходимо соблюдать оптимальную густоту проектных горизонталей (0,1 – 0,5 м).

Изображение красными горизонталями планируемой поверхности показано на рис. 92.

Рис. 92. Изображение горизонталями планируемой

поверхности:

а – двухскатная поверхность с гребнем; б – то же с лотком; в, г, - соответственно бордюр, подпорная стенка; д – холм в виде усеченной пирамиды; е – котловина; ж – сопряжение трех плоскостей; з – приподнятая разделительная полоса на двухскатной поверхности; и - показ криволинейной поверхности; к – переменное заложение.

Так как сечение рельефа горизонталями в пределах чертежа постоянно, расстояния между ними в плане характеризуют величину уклона. Основные свойства горизонталей состоят в следующем: все точки, лежащие на одной горизонтали, имеют одинаковую и равную значению горизонтали отметку; признаком постоянного значения уклона являются одинаковые расстояния между горизонталями (рис. 92 а - з), угол, образованный горизонталью, направленный вершиной в сторону более низких отметок, обозначает гребень (рис. 92 а), а в сторону более высоких - пониженное место, лоток (рис. 92 б); разрывы у планировочных горизонталей показывают вертикальную стенку, высотой равную разности отметок пересекающихся горизонталей (рис. 92 в, г); замкнутые горизонтали, концентрически расположенные одна в другой, выражают холм, если внутри лежат более высокие горизонтали (рис. 92 д), или котловину при расположении внутри более низких горизонталей (рис. 92 е). Поверхностные воды с планируемой площадки стекают по линии наибольшего ската, т.е. в направлении перпендикулярном горизонталям; горизонтали, выражающие плоскость, параллельны и расположены на равных расстояниях одна от другой, а представляющие криволинейную поверхность – не параллельны (рис. 92 и) или параллельны, но имеют переменное заложение (рис. 92 к).

Рассмотренные формы поверхностей и способы их выражения проектными горизонталями практически исчерпывают все случаи, встречающиеся в инженерной практике.

Рассмотрим методику построения проектных горизонталей на примере высотного решения участка улицы, однако принципы, положенные в ее основу, универсальны и применимы при вертикальной планировке различных городских территорий: микрорайонов, зеленых зон, отдельных участков застройки и т.д.

Проектные горизонтали на участке улицы, имеющем постоянный уклон i, строят в определенной последовательности (рис. 93).

Сначала определяют величину заложения горизонталей l₁, м, соответствующую принятому проектному уклону i. Для этого используют формулу

l₁ = h/i,

где h—сечение проектного рельефа.

Полученную величину l₁, откладывают на оси дороги от точки А с отметкой, кратной принятому сечению рельефа. Тогда точка х₁ будет фиксировать положение нужной горизонтали на оси улицы.

Рис. 93. Проектирование вертикальной планировки методом проектных горизонталей

Местоположение на оси проезжей части точки А, через которую должны пройти проектные горизонтали, от ближайшей точки перелома проектной линии продольного профиля с ранее установленной проектной отметкой определяют по формуле

к = h₁/i,

где h₁ – разность отметок искомой горизонтали и ближайшей от нее точки перелома продольного профиля.

Далее отмечают положение горизонтали у лотка улицы, учитывая наличие поперечного уклона и соответствующую ширину дороги, для этого определяют

l₂ = d₁·i₁/2,

где i₁ - поперечный уклон проезжей части;

d₁ - ширина проезжей части улицы.

Положение искомой горизонтали на линии лотка фиксируют точкой x₂, откладывая полученную величину l₂ так, как это показано на рис. 93.

На тротуаре исходную горизонталь строят, предварительно найдя точку x₃. Ее откладывают в сторону падения про-дольного уклона, а l₃ рассчитывают следующим образом:

l₃ = h·i,

где h - высота бордюрного камня, м;

i - продольный уклон дороги.

Точку x₄ на верхней границе тротуара получают, определяя l₄:

l₄ = d₂ · i₂ / i,

где d₂ - ширина тротуара, м,

i₂ - поперечный уклон тротуара.

Полученную величину откладывают от точки x₃ в сторону падения продольного уклона улицы. В результате определяют рисунок горизонтали. Его многократно повторяют с шагом l₁ в пределах участка с данным продольным уклоном.

Объем перемещаемых масс грунта является одним из основных показателей, определяющих достоинства проекта вертикальной планировки при вариантном проектировании.

При проектировании вертикальной планировки методом продольных и поперечных профилей объем земляных работ определяют как сумму объемов работ (отдельно для выемок и отдельно для насыпей) на участках между соседними поперечными профилями. Объем работ на каждом участке определяют по формуле

,

где F₁ и F₂ – площади поперечных смежных сечений на рассматриваемых профилях;

L – расстояние между этими профилями;

К_{е –} коэффициент уплотнения грунта.

При определении объемов земляных работ по профилям на нелинейных участках (при больших размерах планируемых территорий) подсчет ведут в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее из этих двух подсчетов. Необходимо также при подсчете учитывать коэффициенты разрыхления и коэффициенты уплотнения грунта.

П ри проектировании вертикальной планировки методом проектных (красных) горизонталей объем земляных работ подсчитывают по участкам, на которые разбивают планируемую территорию. Для этого обычно строят сетку квадратов со стороной 20 м (при больших площадях и пологом рельефе стороны могут быть увеличены до 50 м, а при сложном рельефе - уменьшены до 10 м). На этой сетке проектируют картограмму земляных работ (рис. 94).

Рис. 94. Пример картограммы подсчета земляных работ (объемы земляных работ приведены без учета грунта из-под фундаментов и корыт дорожной одежды)

Картограмму выполняют обычно в том же масштабе, в каком разработан план вертикальной планировки. Для построения картограммы в углах квадратов выписывают черные и красные (существующие и проектные) отметки, находимые по отметкам на плане методом интерполяции. Черные отметки выписывают внизу, справа от рассматриваемой точки, а красные – вверху. Рабочие отметки, т.е. разность между красными и черными отметками, характеризующие объем подсыпки (со знаком “ + ”) или срезки (со знаком “ - ”), пишут рядом с красными отметками слева от точки.

Между точками с разноименными отметками находят на сторонах квадрата нулевые точки. Соединяя эти точки между собой прямыми линиями, получают границы насыпей и выемок. Для наглядности изображения площадь выемок или насыпей может быть заштрихована (штрихуют меньшую площадь).

Положение нулевых точек находят из формулы

где х – расстояние от нулевой точки до точки с рабочей отметкой H₁;

l – расстояние между рассматриваемыми точками.

Объем земляных работ подсчитывают следующим образом. При одноименных рабочих отметках по углам квадратов объем земляных работ в каждом квадрате определяют так же, как для призмы (рис. 95 а):

.

При сечении нулевой линией соседних сторон квадрата объем одной фигуры (рис 95 в) равен

,

объем второй фигуры (рис. 95 г)

.

При сечении нулевой линией противоположных сторон квадрата (рис 95, б) объем земляных работ каждой фигуры подсчитывают по формуле

.

Рис. 95. Основные фигуры для подсчета объемов земляных работ по картограмме (Н_{1 - 4} – рабочие отметки по углам)

Подсчитанные объемы земляных работ записывают в картограмме в кружках: сверху пишут порядковый номер фигуры, а внизу – объем земляных работ в пределах этой фигуры (см. рис. 95).

Сумму объемов земляных работ подсчитывают по ведомости.

Объемы земляных работ в проектах застройки определяют с учетом грунта, вытесняемого фундаментами, подвалами, подземными инженерными коммуникациями и дорожными одеждами, а также с учетом коэффициентов разрыхления и уплотнения.

2. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ