2. Определение руководящей отметки

Руководящая отметка H_рук - это отметка, которой следует придерживаться при нанесении проектной линии. Величина руководящей отметки определяется по СНиП 2.05.02-85* с учетом ограничений и требований, зависящих от типа грунта и типа местности по увлажнению

По условиям увлажнения верхней толщи грунта строительные нормы выделяют три типа местности:

1-й тип – сухие места;

2-й тип – сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года;

3-й тип – мокрые участки с постоянным избыточным увлажнением;

Для безошибочного определения типа местности по увлажнению необходимо пользоваться классификацией СНиП 2.05.02-85* (приложение 2, табл.1).

На местности, отнесенной к 1-ому типу (сухие участки), руководящую отметку, как правило, назначают по условию незаносимости дороги снегом. На участках, отнесенных к местности 2-го типа (сырые участки), когда поверхностный сток не обеспечен, но поверхностные воды стоят кратковременно (менее 30 сут.) и грунтовые воды не влияю на увлажнение верхней толщи, руководящая отметка равна знаменателю табл.21 СНиП 2.05.02-85*.

На участках 3-го типа, где поверхностные воды стоят длительно (более 30 сут.) и влияют на увлажнение верхней толщи, а также при наличии верховодки и болотных и полуболотных почв руководящая отметка равна:

(70)

где Н_д – высота длительно стоящих поверхностных вод, м,

h_н – нормативное значение минимального возвышении поверхности покрытия над уровнем верховодки или длительно стоящих поверхностных вод, м; принимается по числителю табл.21 СНиП 2.05.02-85*.

По условию незаносимости дороги снегом руководящая отметка равна:

H_р =H_сн+h_бр (71)

где Н_сн - расчетная высота снегового покрова, м; принимается в зависимости от района

строительства по среднемноголетним наблюдениям (при вероятности превы­шения 5%);

h_6p - наименьшее возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова, м. Значение h_6p принимают в зависимости от категории дороги (пункт 6.33 СНиП 2.05.02-85*).

Проектирование должно вестись в основном насыпью, выемки допускаются для смягчения профиля при пересечении явно выраженных водоразделов и на спусках к водотокам или суходолам. Проектная линия может быть обёртывающей или секущей.

Обёртывающую проектную линию назначают приблизительно параллельно поверхности земли, следуя за складками местности, при этом не следует проектную линию делать волнистой за счет повторения мелких складок рельефа. Этот метод широко применяют в равнинной местности, обеспечивая небольшие объёмы земляных работ.

Чем сложнее рельеф и выше класс дороги, тем чаще приходится прибегать к проектированию по секущей, при которой предусматривается частичная срезка холмов или гряд с устройством выемок и использования полученного из них грунта для отсыпки соседних насыпей.

Не следует допускать потерь высоты, т.е. на длинных участках с общим подъемом не должно быть отдельных элементов с обратным уклоном.

При длительных подъемах с уклоном, близким к максимальному, лучше в начальной и конечной части подъема сделать уклоны меньшие, а в средней – равный максимальному. Это больше соответствует динамике движения автомобиля и рельефу местности.

В выемках и в нулевых отметках для обеспечения водоотвода необходим продольный уклон не менее 5 ‰.

Нанесение на продольном профиле проектной линии является сложной многовариантной задачей, требующего поиска наилучшего решения.

Более подробные указания и нормы проектирования продольного профиля даны в литературе [1, 2, 4].

3. Проектирование вертикальных кривых

В точках перелома профиля с алгебраической разностью смежных участков 5 ‰ и более для дорог I, II категории, 10 ‰ и более – для дорог III категории, 20 ‰ и более – остальных категорий, необходимо устраивать вертикальные кривые. Радиусы вертикальных кривых следует принимать, возможно большими, но с учетом размещения тангенсов на элементах между точками перелома профиля.

При проектировании вертикальных кривых можно использовать приближённые зависимости.

Длина вертикальной кривой

(72)

Дорожный тангенс вертикальной кривой

(73)

Дорожная биссектриса вертикальной кривой

(74)

где Δi – алгебраическая разность уклонов сопрягаемых прямых продольного профиля, относительная величина.

Пикетные значения начала (ПК НВК) и конца (ПК КВК) вертикальных кривых определяются от пикета перелома продольного профиля (ПК ПП)

ПК НВК = ПК ПП – Т_В. (75)

ПК КВК = ПК ПП + Т_В. (76)

Пикет вершины кривой находятся в зависимости от схемы сопряжения прямых продольного профиля. Если сопрягаемые прямые имеют наклоны в разные стороны, то есть один уклон со знаком «+», а другой - со знаком «–», то вершина расположена в пределах этой кривой.

ПК ВК = ПК НВК + i₁ R = ПК КВК – i₂ R. (77)

где i₁, i₂ – уклоны сопрягаемых прямых, относительная величина.

Если уклоны сопрягаемых прямых направлен в одну сторону, то вершина кривой находится за пределами кривого участка.

При / i₁ / > / i₂ /

ПК ВК = ПК НВК + i₁ R = ПК КВК + i₂ R. (78)

При / i₁ / < / i₂ /

ПК ВК = ПК НВК – i₁ R = ПК КВК – i₂ R. (79)

Вертикальные кривые описываются по квадратичной параболе с уравнением:

(80)

где h_X – превышение заданной точки кривой над вершиной, знак «+» соответствует вогнутой кривым, знак «–» - выпуклой, м;

l_X – расстояние по оси абсцисс от вершины до произвольной точки на кривой, м;

R – радиус вертикальной кривой, м.

При проектировании продольного профиля вертикальными кривыми используются прозрачные лекала – шаблоны с различными радиусами вертикальных кривых. Лекала изготовляются в том же масштабе что и продольный профиль, на них вертикальными линиями и цифрами обозначаются продольные уклоны. Значение уклонов даются в тысячных. Вершина кривой обозначена цифрой «0». Для работы с шаблоном на нём нанесена вертикальная и горизонтальная линии.

Дальнейшие расчёты сводятся в таблицу (табл. 5). В столбцы 1, 2 заносится пикетные и плюсовые точки на всей длине вертикальных кривых, а так же пикетные отметка вершин и сопряжения кривых. Места сопряжения вертикальных кривых рассчитываются по формуле:

, (81)

где Х_С – расстояние от вершины первой кривой до точки сопряжения со второй кривой;

l_В - расстояние между вершинами смежных кривых;

R₁, R₂ - радиусы сопрягаемых вертикальных кривых.

В столбце 3 записывается радиус и вид вертикальной кривой - выпуклая или вогнутая. Определяется расстояние от вершины до всех пикетных и плюсовых точек (столбец 4), которые находятся на кривой и превышение этих отметок над вершиной кривой (столбец 6). Превышение рассчитываются по формуле (80). Отметки по бровке земляного полотна (столбец 8) вначале определяются для вершин кривых, а по ним рассчитываются все остальные отметки. Отметки земли берутся из продольного профиля. Рабочие отметки (столбец 9) – разница между отметками бровки и земли. В столбце 10 указывается начало кривой – НК, конец кривой – КК и вершина кривой – ВК. Уклоны в ‰ (в тысячных) по длине вертикальной кривой (столбец 5) определяются по формуле (40).

(82)

В формуле (82) знак «+» соответствует восходящей ветви вертикальной кривой, знак «–» - нисходящей ветви.

Табл. 5

Вертикальные кривые

Пикеты	Плюс	Вертикальные кривые				Вертикальные отметки, м			Примечание
		радиус R, м	расстояние до вершины lx, м	уклон iх, ‰	превышение  hх, м	земли	бровки земляного полотна	рабочие
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Поперечные профили земляного полотна принимаются типовые, для наиболее характерных точек трассы: высокая насыпь, глубокая выемка, раскрытая выемка, низкая насыпь, полунасыпь – полувыемка и т.д. Поперечные профили вычерчиваются, пользуясь литературными источниками [1, 2, 4], и привязываются к продольному профилю (указывается пикет и плюс).