8.4. Вертикальная планировка

Цель вертикальной планировки – преобразование естественных форм рельефа в рельеф удобный для эксплуатации. Различают горизонтальную планировку, наклонную, планировку по заданной отметке без соблюдения баланса земляных работ (в застроенной территории), планировку при условии нулевого баланса земляных работ (в незастроенной территории).

Исходными материалами для вертикальной планировки являются нивелирование поверхности по квадратам или топографический план. В первом случае отметки вершин квадратов определены геометрическим нивелированием до 0.01 м. Во втором случае на топоплан наносится сетка квадратов со стороной 2 см на плане. Отметки вершин квадратов определяют графически интерполяцией по горизонталям до 0.1 м.

При проектировании наклонной площадки намечают общий уклон i₀ и направлениеr₀ , рис.8.10. Уклонi₀ назначают, исходя из условияi_min  i₀  i_max и условий местности. Минимальный и максимальный уклоны нормируются СНиПами. Так при организации рельефа внутри городских кварталовi_min = 3 ^о_оодля обеспечения водоотвода,i_max = 13 ^о_оово избежание размыва поверхности не заасфальтированных участков. Направление уклонаr₀ выбирается, исходя из условия водоотвода с проектируемого участка. Так на рис.8.10 направление уклона выбрано параллельно дну лощины. Величинаr₀измеряется непосредственно по чертежу транспортиром.

Параметры проектирования:d, H₀ , X₀ , Y₀ , I_X , I_Y . Пример при V = 0: d = 20 m, Н₀ =42.5 м , X₀ =0, Y₀ = 0, I_X = +0.006, I_Y = -0.010

Рис. 8. 10. Схема вертикальной планировки наклонной площадки

При выбореi₀ необходимо учитывать условие минимального объема земляных работ. Оно будет выполнено при оптимальном уклонеi_ОПТ = (Н₂ – Н₁) / d, гдеН₂иН₁– отметки конца и начала уклона, определяемые графической интерполяцией по плану,d - расстояние между ними. Еслиi_ОПТ находится в пределах допуска, то принимаютi₀ = i_ОПТ . Еслиi_ОПТi_MAX, то принимаютi₀ = i_MAX .

Для вычисления объемов земляных работ общий уклонi₀ разлагают на составляющие уклоны по осям координат площадки:

I_X = i₀ cos r₀ , I_Y = i₀ sin r₀ . (8.13)

На строительных чертежах направления уклонов показывают стрелками, над которыми выписывают модули уклонов:0.006 0.010. При расчетах на ЭВМ уклоны записывают в векторной форме:I_X =+0.006, I_Y =-0.010.

При проектировании без соблюдения баланса земляных работ устанавливают проектную отметку Н₀какой – либо точки площадки с координатамиХ₀ , У₀относительно исходной отметкиН_ИСХ. Способов множество. На рис.8.10 приняли заН_ИСХотметку отмостки существующего здания4КЖ. Для отвода воды от здания приняли Н₀=Н_ИСХ – 0.6 м (или 1.0 м и т.п.).

При проектировании с соблюдением баланса земляных работ отметку Н₀можно принять любой точки площадки произвольно, например, равную отметке земли в этой точке. В этом случае расчет ведется методом последовательных приближений (метод итераций). Вычисляются суммарные объемы насыпиV_H, выемкиV_Ви баланс земляных работV= V_H + V_В (выемка с минусом). Если условие баланса не выполнено, то уточняется отметка Н₀и новый виток вычислений. Метод итераций применим при вычислениях на ЭВМ вследствие ее быстродействия. При расчетах вручную на МК этот метод весьма трудоемок.

Расчет вертикальной планировки можно выполнить в вычислительном центре по программе «Вертикальная планировка топографической поверхности – VPLTP». Вычисление объемов земляных работ в квадратах ведется по треугольным призмам, что значительно точнее, чем поn-угольным призмам. Для этого квадраты разбивают на треугольники направленными диагоналями, сообразуясь с формами рельефа. Обозначим признаки диагоналей через t _{I J}. Если диагональ проходит через левую нижнюю вершину квадрата, тоt _{I J} = 1, если не проходит -t _{I J} = 0. Так на рис.8.10t _{1 3} = 1, t _{1 4} = 0 и т. д. В процессе вычислений площади насыпей и выемок в неполных квадратах, в которых проходят линии нулевых работ, разбиваются на треугольники автоматически.

Схема работы программы. Вводится исходная информация в виде двух матриц: Н_{I J} (земли) от J=1 до J = n _Y и I=1 до I = n _X ; t _{I J} приJ от 1 до (n _Y – 1) и от 1 до (n _X – 1). Запуск программы. Ввод параметров проектирования (см. пример по рис.8.10). Вычисляются проектные отметкиН_{I J} (проект) = Н₀ + (Х _i – X₀) I _X + (Y_J - Y₀) I_Y ,рабочие отметки H_{I J} (раб) = Н_{I J} (проект) - Н_{I J} (земли)всех вершин квадратов.

По знакам и величинам рабочих отметок вычисляются расстояния до точек нулевых работ по каждой стороне и направленной диагонали t_{I J} квадрата. Площади насыпи и выемки разбиваются на треугольники и вычисляются объемы треугольных призм по формулеv_ = S_  h _i (раб) / 3 – площадь треугольника, умноженная на среднюю рабочую отметку. Вычисляются объемы насыпи и выемки в каждом квадратеv_{I J} = v_ , суммарные объемыV_H = v_{I J} (насыпи), V_В = v_{I J} (выемки) и баланс земляных работ V= V_H + V_В . При проектировании по заданной отметке результаты вычислений выводятся на печать. При проектировании с соблюдением баланса земляных работ уточняется отметкаН₀ = Н₀ - V / F, где F – площадь всего участка, и новый виток вычислений. При выполнении условия V заданного выводятся на печать результаты вычислений:Н_{I J} (проект), h_{I J} (раб), v_{I J} (насыпи), v_{I J} (выемки), V_H, V_В, V и, для контроля ввода исходной информации,Н_{I J} (земли)и параметры проектирования.

Результаты вычислений и исходные данные выписывают на картограмму земляных работ, рис.8.11.

Рис.8.11. Фрагмент картограммы земляных работ

На картограмму, составляемую в масштабе 1:500, выписывают отметки земли, проектные и рабочие отметки, объемы земляных работ. Линию нулевых работ, разграничивающую насыпи и выемки, наносят графически в соответствии с пропорцией d _H / d _В=h _H /h _В.

Площадь выемки выделяют слабой иллюминовкой