6. Проектирование вертикальной планировки

Цель работы: освоить геодезические расчеты при проектировании наклонной площадки с соблюдением нулевого баланса земляных работ.

6.1. Общие понятия

Проект вертикальной планировки является составной частью генерального плана строительства и имеет целью преобразование естественных форм рельефа в рельеф, удобный для эксплуатации инженерных сооружений. На его основе разрабатывается проект производства земляных работ.

Графическим документом вертикальной планировки является картограмм земляных работ, на которой указываются отметки земли, проектные отметки, рабочие отметки, характеризующие объемы насыпей и глубины выемок в точках площадки, значения объемов насыпей и выемок, как по всей площадке, так и по ее отдельным частям.

Основой составления проекта вертикальной планировки служат топографические планы масштабов 1:500 – 1:1000 с высотой сечения рельефа 0.5 – 1.0 метра, составленные по результатам тахеометрической съемки или нивелирования строительной площадки по квадратам.

Рельеф строительного участка может быть спланирован горизонтальной или наклонной плоскостью при условии нулевого баланса земляных работ или по заданной отметке какой-либо точки площадки. Баланс земляных работ определяется формулой

V = V_Н + V_В , (6.1)

где V_Н – объем насыпи (со знаком плюс) в пределах площадки),

V_В – объем выемки (со знаком минус).

Вертикальная планировка при условии V=0 ведется на незастроенной территории, по заданной отметке – на застроенной, когда строительный участок по высоте необходимо увязать с существующей планировкой.

При проектировании наклонной плоскости общий уклон площадки и его направление назначают в соответствии с техническими условиями на проектирование данного типа сооружения, задачами благоустройства, рельефом местности.

Картограмма земляных работ, как правило, составляется по регулярной сетке квадратов с вычислением объемов земляных работ по рабочим отметкам вершин квадратов. Для повышения точности вычисления объемов земляных работ каждый квадрат разбивают на треугольники направленными диагоналями, являющиеся основаниями элементарных земляных тел. Объемы этих тел вычисляют по формуле треугольной призмы

v = ()s / 3, (6.2)

где s – площадь треугольника,

hi – рабочие отметки вершин треугольника.

Объемы земляных работ в каждом квадрате будут равны суммам объемов элементарных треугольных призм.

Вычисление объемов земляных работ по треугольным призмам или с применением микрокалькуляторов является весьма трудоемким. Такая задача может быть решена достаточно быстро и качественно на ЭВМ.

Программа «Вертикальная планировка топографической поверхности – vpltp» приведена в .

Программа может быть использована студентами 1 курса при выполнении расчетно-графической работы на практических занятиях и на учебной геодезической практике.

6.2. Методика проектирования

На топографический план, составленный по результатам тахеометрической съемки, в пределах границ планируемого участка наносится сетка квадратов с заданной стороной d , см. пример на рис. 6.1. Ориентирование сетки квадратов произвольное. Сторона d на плане обычно принимается равной 2 см. На рис. 6.1 построена сетка квадратов со стороной 3 см, что соответствует на местности 30 м.

Рис. 6.1. Топографический план

Отметки вершин квадратов определяют по горизонталям плана графической интерполяцией и выписывают на расчетную схему (рис. 6.2).

На расчетной схеме проводят горизонтали, подписывают оси координат: ось Х - вертикальная линия, ось У – горизонтальная линия (система координат площадки).

Если топографический план составлен по результатам нивелирования поверхности по квадратам, то на нем уже имеется сетка квадратов и отметки вершин квадратов, выписанные из журнала до 0.01 м.

Рис. 6.2. Расчетная схема вертикальной планировки топографической поверхности

длина стороны квадрата d = 30 м.; число квадратов по осям координат: nx=4,

ny =3; отметка исходной точки H₀ =66.4 м; координаты исходной точки в системе координат площадки: Х₀ =0, Y₀ =0; уклоны по осям координат площадки i _x = - 0.012, i _y = - 0.004

Сообразуясь с формами рельефа, в каждом квадрате проводят диагональ. Диагонали выбирают так, чтобы в каждом треугольнике был однообразный склон. Возможны два положения диагонали в квадрате i j (номер квадрата определяется номером левой нижней вершины квадрата) – признаки t _{i j} =0 и t _{i j} =1 (рис. 6.3).

Если в квадрате однообразный склон, то диагонали можно выбрать произвольно: 0 или 1. Можно придерживаться принципа: диагонали проводятся перпендикулярно горизонталям, примерно, (рис. 6.2).

Рис. 6.3. Схема разбивки квадратов на треугольники направленными диагоналями

t _{i j} =0 – диагональ не проходит через вершину i j

t _{i j} =1 – диагональ проходит через вершину i j

Диагонали показывают на расчетной схеме и выписывают их признаки t _{i j} .

В соответствии с техническими условиями на проектирование, задачами благоустройства, рельефом местности, характеризуемом горизонталями, назначают общий уклон i₀ площадки и его направление r относительно оси Х в системе координат площадки.

Направление уклона выбирают согласно рельефу. Так на рис. 6.2 направление уклона r =20⁰ - направление дна лощины.

Величину уклона i₀ назначают из условия: 0.003  i₀  0.013 (условие вертикальной планировки городских территорий). Для выбора i₀ можно определить максимальный уклон i _max площадки. Так на рис. 6.1 уклон по дну лощины между точками с отметками 65.3 и 61.5, расстояние между которыми 110 метров по плану, равен

i _max = ( 61.5 – 65.3) / 110 = - 0.036.

Уклон превышает максимальный по техническим условиям. Следовательно, можно назначить i₀ = 0.013. Если i _max площадки лежит в диапазоне технических условий, то можно назначать i₀ = i _max площадки.

Возможны другие технические условия. Выбор уклона и его направление – задача архитектурно-планировочного решения. Но если уклон задан, то дальнейший расчет геодезический.

Вычисляют уклоны i _x и i _y по осям координат площадки:

i _x = i₀  cos r , i _y = i₀  sin r . (6.3)

Округляют до 0.001 и выписывают на расчетную схему (рис. 6.2).

На строительных чертежах уклоны обозначают стрелками, над которыми выписывают модули уклонов. На ЭВМ проектные отметки вычисляются по оси У слева – направо и по оси Х снизу – вверх. Поэтому на рис. 6.2 уклоны для ЭВМ запишем как i_x = - 0.012, i _y = - 0.004.

Выписывают проектную отметку Н₀ исходной точки площадки, если проектирование ведется по заданной отметке, или произвольно назначают отметку Н₀ любой точки площадки, если проектирование ведется при условии нулевого баланса земляных работ. Определяют координаты Х₀ и У₀ точки с отметкой Н₀ в системе координат площадки. Так на рис. 6.2 при условии V = 0 приняли: Н₀ = 66.4, Х₀ = 0, У₀ = 0. На схему выписывается число квадратов по осям координат: nx и ny.

В вычислительном центре в ЭВМ непосредственно с чертежа (рис. 6.2) вводят исходную информацию строго в соответствии с указаниями, появляющимися на экране. На дисплей ЭВМ выводятся отметки земли вершин квадратов (это необходимо для контроля правильности ввода их в память ЭВМ), проектные и рабочие отметки, объемы земляных работ по каждому квадрату и суммарные объемы. А также для контроля проектная отметка исходной точки, длина стороны квадрата, число квадратов по осям координат и проектные уклоны.

При проектировании по нулевому балансу земляных работ вывод на дисплей результатов вычислений производится при условии

V  10 м³. (6.4)

Если условие (6.4) не выполняется, то уточняется отметка Н₀ по формуле

Н₀ = Н₀ - V / F, (6.5)

где F – площадь всего участка в м² . Повторно вычисляются объемы земляных работ и снова производится проверка условия (6.4), (итерационный процесс).

Результаты вычислений – проектные и рабочие отметки, объемы земляных работ по каждому квадрату и суммарные объемы, баланс земляных работ - выписываются на картограмму земляных работ (рис. 6.4). Положение линии нулевых работ (обозначается пунктирной линией) определяют на картограмме графической интерполяцией по сторонам квадратов. Правильность вычислений проверить по проектным уклонам: разность проектных отметок двух смежных вершин должна равняться произведению уклона на длину стороны квадрата (с учетом знака уклона). Основная ошибка: неправильный ввод знаков уклонов. В этом случае вычисления на ЭВМ повторить.