ББК 39.311 Б12

УДК 625.72(075.8)"

;

Учебник написали: проф. В. Ф. Бабков — введение, гл. I—VII, X—XVII, XXII, XXIII, § ХХ1У.2, ХХ1У.З, гл. XXV, XXVII-XXXV, послесловие; проф. О. В. Андреев — гл. VIII, IX, XVIII—XXI, § ХХ1У.1, гл. XXVI, XXXVI,

Бабков В. Ф., Андреев О. В.

Б12 Проектирование автомобильных дорог. Ч. I: Учебник для вузов по специальностям «Автомобильные дороги» и «Мосты и тоннели». — М.: Транспорт, 1979, 367 с. В пер.: 1 р. 30 к.

Учебник Посвящен изысканиям и проектированию автомобильных дорог. В пер­вой части учебника излагаются основные требования, предъявляемые к элементам дороги в плане и профиле, методы обеспечения устойчивости земляного полотна, назначения толщины дорожных одежд и проложеиия трассы дороги на местности.

Во второй части описаны гидрологические, гидравлические и русловые расчеты при проектировании мостовых переходов, особенности проектирования дорог в слож­ных природных условиях СССР, а также технология проектно-изыскательских работ.

Учебник предназначен для студентов автомобильно-дорожных вузов и факуль­тетов специальностей 1211 «Автомобильные дороги» н 1212 «Мосты и тоннели». Он может быть" использован также инженерно-техническими работниками проектных и строительных организаци

й

31801-052

Б —

52-79. 3603020000

049(01)-79

ББК 39.311 6С8

© Издательство «Транспорт», 1У79,

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование дорог — учебная дисциплина, рассматривающая принципы технико-экономического обоснования размеров- всех эле­ментов дороги на- основе шшадексносо учена ее народнохозяйствен­ного значения, природимх условий, и требований эффективности и безопасности автомобильных перевозок, а также методы выбора на­правления дороги ва местности и составления проекта ее постройки.

Основными разделами курса являются: обоснование требований к элементам- трассы дороги, и их взаимному сочетаемо; проектирование земляного полотна; проектирование дорожных одежд; проложена е трассы дороги н» местности; проектирование мостовьгх переходов че­рез большие и малые водотоки; особенности проектирования дорог в характерных природных районах; изыскания дорог и составление проектов.

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность дви­жения автомобилей с высокими скоростями. Их проектируют и стро­ят таким образом', чтобы автомобили могли полностью реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двига­теля, чтобы на поворотах, подъемах и спусках автомобилю ие грози­ли занос или- опрокидывание. В течение всего года дорожиая одежда должна быть прочной, противостоять динамическим нагрузкам, пе­редающимся на нее при. движении автомобилей,- & также ровной и не­скользкой.

Дороги подвержены активному воздействию многочисленных при­родных факторов (нагревание солнечными лучами, промерзание и от­таивание, увлажнение выпадающими осадками и т. п.). Эти особенно­сти их работы должны быть учтены проектировщиками, Строителями и работниками эксплуатационной службы, которые обязаны обеспе­чить нормальную круглогодичную службу дороги в течение длитель­ного времени.

Инженеры-проектировщики должны в совершенстве владеть при­емами выбора трассы дороги на местности и сбора полевых данных, необходимых для обоснования проектных решений; уметь назначать конструктивные элементы дорог, обеспечивающие удобство и безопас­ность грузовых и пассажирских перевозок; предусматривать широкое использование местных строительных материалов и побочных продук­тов промышленности. При этом необходимо в максимальной степени учитывать местные геофизические условия, влияющие на строительство и содержание дорог.

Проектировщики должны обладать знаниями методов технико- экономической оценки и сравнения вариантов, позволяющих им вы­бирать наиболее оптимальные решения для заданных конкретных ус­ловий.

Современные дороги обслуживают массовые пассажирские и гру­зовые перевозки. Они стали местом повседневной работы миллионов водителей, автомобильными дорогами пользуются многочисленные ту­ристы.

Чтобы поездки по дорогам и труд водителей были легки н при­ятны, проектировщики должны предусмотреть проложение дорог на местности и их увязку с ландшафтом в соответствии с определенными эстетическими требованиями.

В проекте дороги необходимо также предусматривать органи­зацию строительства с максимальным использованием современных средств механизации.

В своей работе проектировщики используют богатые возможности электронных вычислительных машин.

Все сказанное свидетельствует о том, насколько широк круг во­просов, которые должны решать инженеры, проектирующие автомо­бильные дороги, и насколько высокие и разносторонние требования предъявляются к этим специалистам в настоящее время.

Ошибки при строительстве земляного полотна или дорожных одежд прискорбны, но могут быть исправлены при капитальном ре­монте. Ошибки при проектировании, особенно при выборе трассы, остаются на десятилетия, вызывая неустранимые потери автомобиль­ного транспорта.

Развитие всех отраслей народного хозяйства, создание новых промышленных районов и освоение природных богатств Сибири, Сред­ней Азии, Дальнего Востока и других областей страны предъявляют повышенные требования к работе транспорта. Основной его задачей является более полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения в перевозках, ускорение доставки грузов и передвижения пассажиров на основе существенного повы­шения мощности и качества работы всей транспортной системы, а также улучшение транспортных связей между экономическими районами страны.

Большие задачи стоят и перед дорожным строительством.

Дорожное строительство в СССР достигло значительных успехов, особенно после Великой Отечественной войны. С 1950 по 1960 г. про­тяжение дорог с твердыми покрытиями ежегодно увеличивалось в среднем на 9000 км, а с 1960 — более чем на 20 000 км в год и к 1978 г. составило 713,1 тыс. км.

Однако распределение сети автомобильных дорог по территории СССР все еще остается весьма неравномерным. Наряду с областями, в которых достаточно густая сеть автомобильных дорог с твердыми по­крытиями, многие области имеют преимущественно грунтовые дороги, прссзжаемость которых весной и осенью резко ухудшается. 4

Много существующих дорог было построено еще до Великой Отечественной войны по техническим нормативам для смешанного автомобильного и конного движения. Отдельные их участки уже не удовлетворяют требованиям современного интенсивного движения автомобилей. Потребуется постепенная их перестройка с макси­мальным использованием земляного полотна и дорожных одежд, на которые было затрачено много труда и средств.

В десятой пятилетке значительно увеличивается выпуск автомо­билей, в том числе грузовых. Возрастает производство автобусов для общественного транспорта, автомобилей большой грузоподъемности, прицепов и полуприцепов к ним. Значительно повышаются техниче­ский уровень, качественные и эксплутационные показатели автомоби­лей. Предусматривается дальнейшее развитие междугородних автомо­бильных перевозок. Товарищ Л. И. Брежнев в докладе на XXV съез­де КПСС отметил, что в предстоящий период придется выделять больше ресурсов на ускоренное развитие транспорта и что дорожным строительством, которому раньше страна не могла уделять должно­го внимания, придется заниматься и заниматься серьезно.

В настоящее время выполняются большие объемы работ по строи­тельству и реконструкции автомобильных дорог с твердым покрытием. При этом обеспечивается преимущественное развитие сети магистраль­ных дорог общегосударственного и республиканского значения при одновременном расширений сети автомобильных дорог местного зна­чения, в первую очередь, в сельскохозяйственных районах.

Значение автомобильных дорог в развитии народного хозяйства страны и прежде всего сельского хозяйства было подчеркнуто това­рищем Л. И. Брежневым на июльском (1978 г.) Пленуме ЦК КПСС: «Дальнейший подъем сельскохозяйственного производства, повы­шение уровня жизни сельского населения прямо связаны с разви­тием сети автомобильных дорог — главных транспортных, можно сказать, жизненных артерий села».

Дорожные работы принадлежат к числу трудоемких процессов, связанных с выполнением значительных транспортных работ и с за­тратами большого количества строительных материалов. Так, для по­стройки 1 км автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием на щебеночном основании в равнинной местности требуется доставить До 4,5—5 тыс. м³ щебня и 2,5 тыс. м³ песка и разработать до 20—30 тыс. м грунта. Каменные материалы, необходимые для устройства дорож­ных одежд, часто приходится перевозить на расстояния в несколько соген километров железнодорожным и водным транспортом. Это вызы­вается тем, что во многих районах СССР коренные каменные породи покрыты мощными слоями ледниковых и морских отложений и добы­ча их практически невозможна. Выполнение дорожно-строительных работ осложняется также растянутостью фронта строительства на десятки и согни километров, ч.то требует применения специфических Форм и методов организации работ.Задачей инженерно-технических работников дорожных хозяйств является индустриализация дорожного строительства, завершение комплексной механизации всего строительного процесса, автоматиза­ции и механизации производственных процессов, сокращение сферы использования неквалифицированного труда.

Как и в других областях капитального строительства, должна осу­ществляться дальнейшая широкая индустриализация строительст­ва — применение сборных железобетонных конструкций и деталей, конструкций из легких бетонов, крупных блоков и готовых узлов за­водского изготовления, позволяющая превратить строительство до­рожных одежд и искусственных сооружений в механизированный процесс монтажа.

Уровень механизации дорожного строительства за послевоен­ный период значительно повысился. Многие виды работ — земляные работы, добыча песка и гравия, приготовление щебня, устройство ас­фальтобетонных и цементобетонных покрытий — полностью механизи­рованы.

Однако комплексная механизация строительства, уровень ко­торой при постройка магистральных автомобильных дорог достиг 97,5%, еще не завершена из-за отсутствия ряда механизмов для отдель­ных вспомогательных процессов и некоторых видов работ, главным образом отделочных, а также для работ, связанных с реконструкцией дорожных одежд.

Создание и освоение выпуска систем машин для комплексной меха­низации работ в дорожном строительстве, в частности, производ­ство новейшего оборудования и машин для скоростного строительства магистральных автомобильных дорог позволят резко поднять темпы дорожного строительства.

В увеличении темпов дорожного строительства решающее значе ние имеет рост производительности труда, которая для строительных работ за пятилетие должна быть повышена на 29—32%.

Выполнение планов дорожного строительства неразрывно связано с борьбой за повышение качества строительства и снижение его стои­мости.

Задачи всемерного улучшения качества продукции требуют осо­бого внимания к проектным решениям, которые должны сочетать полнейшее удовлетворение требований экономичности, безопасности и комфортабельности автомобильных перевозок со снижением стои­мости строительства.

В связи с повышением требований к капитальности дорог за по­следние 10—15 лет стоимость дорожного строительства сильно возрос­ла. Чтобы добиться экономии затрат на дорожное строительство, не­обходимо изыскивать технически правильные и экономически наибо­лее эффективные проектные решения, оправданные опытом строитель­ства и эксплуатации дорог. Большое значение приобретает широкое использование в строительстве дорог и мостов типовых проектов, ос­нованных на последних достижениях отечественной и зарубежной нау­ки и техники.

При проектировании дорог следует устранять избыточные запасы прочности, рационально расходовать фондируемые и привозные ма­териалы. Нужно широко использовать местные малопрочные материа­лы, в том числе грунты, располагая их в сооружениях в соответствии 6 с действующими напряжениями от транспортных нагрузок и интенсив­ностью воздействия природных факторов. Для повышения прочности и устойчивости грунтов, слабых каменных материалов и побочных продуктов промышленности необходимо шире использовать возмож­ности их укрепления.

Сложные технические проблемы выдвигают перед строителями ав­томобильных дорог и мостов особенности природных условий Совет­ского Союза.

Дороги строят в самых разнообразных природных условиях нашей великой Родины — на широких равнинных н холмистых просторах европейской части СССР (рис. I), среди озер, болот и скал Карелии, в тайге и на вечномерзлых грунтах Сибири, среди песчаных пустынь, солончаков и орошаемых хлопковых полей Средней Азии, в горах Крыма (рис. 2), Кавказа, Памира, Алтая, Тяиь-Шаня, в степях Си­бири и Казахстана, п черноземных полях Украины и Кубани

Дорожное строительство является обязательным элементом про­мышленных новостроек и разработок нефти, каменного угля и дру­гих полезных ископаемых во вновь осваиваемых районах Сибири и Дальнего Востока, сопутствует постройке Байкало-Амурской же­лезнодорожной магистрали.

Мноюобразие природных условий Советского Союза — резкое раз­личие климатических, почвенно-грунтовых и гидрогеологических осо бенностей различных районов—не допускает применения трафаретных решений. От проектировщиков требуется творческий подход к постав­ленным задачам и умение находить технически правильные и эконо­мически целесообразные инженерные решения. Надо самым вниматель­ным образом учитывать влияние на построенную дорогу природных факторов и особенностей движения автомобилей.

При этом приходится использовать выводы из ряда технических п естественно-исторических наук, инженерной геологии, климатоло­гии. грунтоведения и механики грунтов, геодезии, гидравлики, гид­рологин и др.

Наука о проектировании и строительстве дорог находится в про­цессе непрерывного развития. Являясь прикладной технической дис­циплиной, она в своем росте опирается на достижения физико-матема­тических и естественных наук. «Большие успехи физики и химии от­крывают новые источники энергии, позволяют создавать новые мате­риалы, расширяют горизонты перед всеми ведущими производствами»¹. Более широкое использование этих достижений и быстрое развитие химической промышленности в СССР раскрывают перед дорожниками широкие перспективы изменения в желаемых направлениях свойств местных материалов.

Современные темпы дорожного строительства не могут мириться и его сезонностью- До последнего времени в зимние месяцы выпол­нялся ограниченный объем работ по заготовке каменных материалов, постройке зданий и частично мостов и труб. Работы по возведению зем-

Рис. I. Автомобильная дорога магистрального типа Рига—Псков

л иног о полотна и устройству дорожных одежд, стоимость которых достигает 70% от общей стоимости дороги, в основном выполняются только в теплые летние месяцы. Поэтому ликвидация сезонности и пла­номерное использование средств механизации и трудовых ресурсов в течение всего года является большой задачей, стоящей перед до­рожниками.

Дорожники должны быть готовы к возможному в ближайшем бу­дущем качественному изменению транспорта на автомобильных доро­гах. Развитие электрификации страны позволит организовать троллей­бусные сообщения на загородных дорогах, а использование методов электроники — автоматизировать управление транспортными сред­ствами.

Современные дороги должны обеспечивать безопасность автомо­бильного движения. Они должны учитывать психофизиологические особенности восприятия водителями дорожных условий и, предо­ставляя водителям всю необходимую информацию, как бы управ­лять их движением, обеспечивая высокую пропускную способность и исключая возможность серьезных аварий. 8

Рис. 2. I орпая дорога Ялта—Симферополь

Должны быть повышены требования к удобству движения по Дорогам. Развитие нашего общества ставит задачу все более полного удовлетворения постоянно растущих материальных и духовных по­требностей советского народа. Увеличение выпуска автомобилей в стране и резкое возрастание пассажирских перевозок по авто­мобильным дорогам не позволяют, как иногда было раньше, удовлет­воряться только устройством твердого покрытия для обеспечения про­езда. Постройка дорог в дальнейшем должна сопровождаться созданием на дорогах широкой сети станций технического обслуживания, авто­заправочных станций, моечных пунктов, гаражей и других объектов для обслуживания транспортных средств. Все эти комплексы сооруже­ний должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в экс­плуатацию. Будет расширено строительство придорожных столовых и гостиниц, где водители и пассажиры могли бы отдохнуть. Много вни­мания будет уделяться вопросам архитектурной композиции распо­ложения Дорог в плане и профиле, их озеленения, обеспечению требо­ваний технической эстетики.

Большие задачи выдвигает перед дорожным строительством став­шая во всем мире крайне актуальной проблема охраны окружающей среды. Непродуманно прокладываемая на местности дорога может за­нимать плодородные земли, обезображивать окружающий ландшафт, активизировать обвалы и оползни. Наоборот, при тщательном трас­сировании дорожное строительство может способствовать раскрытию перед проезжающими красивых видов, украшению местности и даже повышению плодородия, например, при помощи создания придорожных водоемов.Реализация этих требований вызывает появление новых, ин­тенсивно развивающихся во всех странах, методов проектирования дорог.

Развитие научных исследований в СССР и за рубежом привело к тому, что многие разделы курса изысканий и проектирования дорог превратились в самостоятельные отрасли науки, по которым имеет­ся обширная литература. В учебнике для высшей школы, неизбежно ограниченном по объему, удается осветить только основные теоретиче­ские положения и идеи тех нли иных расчетов, отсылая читателей, ин­тересующихся деталями расчетов и точными значениями входящих в них параметров, к нормативной литературе и монографиям.Раздел первый ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДОРОГАХ

Глава I Сеть автомобильных дорог

§ 1.1. Роль автомобильных дорог в транспортной системе народного хозяйства

Перевозки грузов и пассажиров осуществляются по сети путей сообщения, которая состоит из железных и автомобильных дорог, авиационных трасс, речных и морских судоходных линий. Жидкости и газы транспортируют по трубопроводам. В условиях планового со­циалистического хозяйства все виды транспорта образуют единую транспортную систему и работают во взаимной увязке, не конкури­руя, а дополняя друг друга, чем создаются возможности наиболее це­лесообразного использования каждого из них.

Железнодорожный транспорт выполняет основную массу грузовых и пассажирских перевозок на дальние расстояния. Однако поступ­ление и прием грузов на железные дороги связаны с погрузочными станциями. Поэтому железнодорожный транспорт неизбежно должен работать в сочетании с другими видами транспорта, обслуживающими его подъездные пути. В подъездных путях нуждаются также пристани и аэропорты. Роль подъездных путей выполняют автомобильные до­роги.

Автомобильный транспорт может принимать грузы непосредст­венно на месте их формирования и доставлять их к месту назначения без перегрузок («от двери к двери»). Поэтому он является наиболее эффективным видом транспорта для перевозки на сравнительно корот­кие расстояния, так как в зависимости от состояния дорожной сети грузы на расстоянии до 200—400 км автомобильным транспортом достав- ляются быстрее, чем железнодорожным. В связи с созданием сети маги­стральных дорог автомобильный транспорт приобрел теперь самостоя­тельное значение для перевозок на дальние расстояния скоропортящих­ся и срочных грузов, поскольку его средняя скорость доставки выше, чем по железной дороге благодаря отсутствию потерь времени на пере­формирование поездов на узловых станциях. Пассажирские перевозки осуществляются автомобильным транспортом в большей частотой рей­сов, чем по железным дорогам.

Общий объем грузов и пассажиров, перевозимых автомобильным транспортом, значительно превышает их количество, перевозимое дру­гими видами транспорта. Например, в 1977 г. по автомобильным до­рогам было перевезено 22152,4 млн. т грузов против 3723,4 мли. т, перевезенных но железным дорогам В общем грузообороте, характе­ризуемом тонно километрами, удельный вес автомобильного транс­порта составил 6,6%.

Численность работников, занятых на автомобильных перевозках, достигла в 1977 г. 2242 тыс. чел.

В 1977 г. в СССР действовало 21,2 тыс. междугородных автобусных линий общим протяжением 3135 тыс км. На междугородных автобус­ных линиях было перевезено 1889 млн. чел, на пригородных — 9291 млн. чел., в то время как по железным дорогам было перевезено всего 3566 млн. чел., в том числе 3225 — в пригородном сообщении.

Предусматривается дальнейшее развитие автомобильного транс­порта, в частности, повышение удельного веса автомобильного транс­порта общего пользования в перевозках грузов и пассажиров, а также рост централизованных перевозок.

Большое значение имеет автомобильный транспорт для освоения малонаселенных районов, позволяя обеспечить перевозки грузов при меньших затратах на постройку автомобильных дорог, чем на строи­тельство железных дорог. Поэтому дорожное строительство сопутствует всем работам по освоению новых сельскохозяйственных территорий, по разработке больших месторождений полезных ископаемых и по строи­тельству новых крупных промышленных районов.