База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Пересечения автомобильных дорог в разных уровнях, расположенных на прямых участках, являются местами с необеспеченной видимостью, так как водители подъезжающих автомобилей видят дорогу только до верхней точки путепровода. Участок за путепроводом остается невидимым, что существенно снижает уровни удобства и безопасности движения. Поэтому целесообразно располагать путепроводы на кривых в плане с радиусами более 1000 м и углами поворота, близкими к 30°.
ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
10.1. Принципы проектирования продольного профиля
Определение положения проектной линии продольного профиля - один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии продольного профиля влияет большое число факторов и условий.
Топографические условия проложения трассы в сильной степени определяют положение проектной линии продольного профиля. На участках местности со спокойными плавными формами рельефа продольный профиль проектируют «по обертывающей», следующей очертанию земли и, наоборот, на участках с резко пересеченным рельефом положение проектной линии устанавливают «по секущей» с устройством чередующихся выемок и насыпей. При проектировании «по обертывающей» руководящую отметку назначают из условия незаносимости земляного полотна снегом (см. разд. 8.7) либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод в соответствии с табл. 11.15.
Гидрогеологические условия в ряде случаев вынуждают ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемого возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод. Несоблюдение этого условия требует строительства дорогостоящих откосных и подкюветных дренажей.
Почвенно-грунтовые и геологические условия во многом влияют не только на положение проектной линии продольного профиля, но и на конструкцию земляного полотна: ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и вынуждают по возможности уменьшать глубину выемок в грунтах, непригодных для отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах, где качество грунтов позволяет возводить насыпи из притрассовых резервов, дают возможность проектировать продольный профиль «по обертывающей» с минимальной руководящей отметкой и т.д.
363
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Климатические факторы оказывают ощутимое влияние на положение проектной линии продольного профиля. На участках, подверженных снежным заносам, всегда стремятся избегать профиля, особенно в отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге, выемок (особенно мелких), а при проектировании «по обертывающей» руководящую отметку назначают из условия незаносимости земляного полотна снегом.
Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна над трубами. Во многом определяют высоты бровок земляного полотна на подходах к мостам, а также высоты проезда на самих мостах.
Ситуационные особенности района проложения трассы диктуют прохождение линии продольного профиля через определенные фиксированные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечения железных дорог, входы в города и населенные пункты, условия прохождения через населенные пункты и т.д.).
Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от используемого метода проектирования являются:
соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых, минимальное расстояние видимости и т.д.);
обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс;
прохождение проектной линии через контрольные точки (фиксированные, полуфиксированные, ограничивающие зоны и т.д.);
ограничение длин участков с предельными допустимыми уклонами;
ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования) во избежание получения «неспокойной» проектной линии;
обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ними уровней удобства и безопасности движения. Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.
10.2. Критерии оптимальности
Выбор критерия оптимальности является важнейшим элементом проектирования, во многом определяющим его результаты. Для оптимизации положения проектной линии продольного профиля автомобильных дорог (при фиксированном плане) могут быть использованы следующие критерии:
364
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
приведенные затраты; стоимость строительства; транспортно-эксплуатационные расходы; стоимость отчуждения земель под земляное полотно; затраты на борьбу со снежными заносами; уровни удобства и безопасности движения; обеспечение зрительной плавности и ясности трассы.
Наиболее полным критерием оптимальности являются приведенные затраты, учитывающие как стоимость строительства, так и эксплуатационные расходы.
Среди составляющих единовременных затрат в наибольшей степени реагируют на изменение положения проектной линии продольного профиля стоимость возведения земляного полотна, искусственных сооружений, укрепление откосов, стоимость отчуждения земель под земполотно и в целом дорожных одежд.
Среди составляющих текущих затрат от положения проектной линии продольного профиля зависят ежегодные расходы на снегоборьбу, стоимость перевозок, народнохозяйственные потери, связанные со временем нахождения в пути пассажиров и потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями.
Таким образом, общий критерий оптимальности при поиске положения проектной линии продольного профиля автомобильных дорог может быть представлен в виде приведенных затрат (10.1):
где
(10.1)
- стоимость сооружения земляного полотна;
- стоимость строительства искусственных сооружений;
365
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
- стоимость укрепительных работ;
-стоимость отчуждения земель под земляное полотно автомобильной дороги;
-стоимость дорожной одежды;
- ежегодные затраты на снегоборьбу;
- ежегодные транспортные расходы;
- народнохозяйственные потери, связанные с затратами времени пассажиров в пути следования;
- народнохозяйственные потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями;
Енп = 0,08 - коэффициент приведения разновременных затрат.
366
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Стоимость возведения земляного полотна
где
qi - стоимость единицы объема земляных работ на i-м участке продольного профиля, зависящая от категории грунта и способа производства земляных работ;
Vi - профильный объем i-го массива земляного полотна;
п - количество массивов земляного полотна.
Стоимость искусственных сооружений (водопропускных труб, мостов и путепроводов)
где
- стоимость входного и выходного оголовков i-й трубы;
- стоимость укрепления верхнего и нижнего бьефов;
- стоимость единицы длины трубы, включая фундамент; li = В + f(уi) - длина основной части трубы;
367
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
В - ширина земляного полотна в бровках;
уi - рабочая отметка;
п - количество труб;
- стоимость устоев j-го моста;
- стоимость одного пролетного строения; n' = f(уi) - число пролетов j-го моста;
- стоимость одной опоры;
- стоимость укрепительных работ.
Стоимость укрепления откосов насыпей и выемок
где
368
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
- стоимость единицы площади укрепления;
- длины укрепляемой части откосов в i-м и i+1-м сечениях земляного полотна;
Dli - длина i-го участка.
Стоимость отчуждения земель под земляное полотно автомобильной дороги
где
- стоимость единицы площади отводимой земли на i-м участке;
Вi, Вi+1 - общая ширина всех элементов земляного полотна в i-м и i+1-м сечениях;
слагаемое «2» означает, что в постоянный отвод входит еще дополнительная ширина по 1 м от крайних элементов земляного полотна;
Dli - длина i-го участка.
Стоимость дорожной одежды
где
369
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
- стоимость 1 пм дорожной одежды для i-й насыпи;
Dli -длина i-й насыпи;
п - общее количество участков трассы в насыпях;
- стоимость 1 п.м. дорожной одежды для j-й выемки;
Dlj - длина j-й выемки;
m - количество участков трассы в выемках.
Ежегодные затраты на борьбу со снегозаносами
где
Эсн - ежегодные расходы на снегоборьбу на единицу длины снегозаносимых выемок и насыпей;
Lсн - общая протяженность снегозаносимых выемок, нулевых участков и насыпей высотой до 0,1 м;
Li - длина i-го участка насыпи высотой от 0,1 м до у = hсн + D; yi - средняя высота насыпи на i-м участке;
hсн - высота снегового покрова 5 %-й обеспеченности;
D - нормируемое возвышение бровки земляного полотна над расчетным уровнем снега.
Транспортно-эксплуатационные расходы
370
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Li - длина i-го проектируемого участка дороги;
Nkt - среднегодовая суточная интенсивность движения автомобиля k-го типа в t- м году эксплуатации;
- себестоимость перевозок на единице длины i-го участка для k-го типа автомобиля, зависящая от конкретных дорожных условий.
Потери народного хозяйства связанные с затратами времени на проезд пассажиров по дороге.
где
Nлt, Nat - интенсивность движения легкового автотранспорта и автобусов в t-м году эксплуатации автомобильной дороги;
L - длина проектируемого участка дороги;
Vл, Va - средняя скорость движения легковых автомобилей и автобусов;
tnл, tna - суммарные потери времени, связанные с простоями на пересечениях дорог в одном уровне, на несовершенных переходах через водотоки, паромных переправах и т.д.;
Рл, Ра - среднее количество пассажиров в одном легковом автомобиле и в одном автобусе;
Эп -средние потери народного хозяйства, приходящиеся на единицу времени пребывания в пути одного пассажира.
Потери народного хозяйства, связанные с дорожно-транспортными происшествиями
371