8.11. Серпантины

При проектировании автомобильных дорог в горной местности с целью смягчения больших продольных уклонов на затяжных участках крутых склонов в некоторых случаях приходится существенно развивать трассу, представляя ее зигзагообразной линией с острыми внутренними углами поворотов. Вписывание кривых внутрь образовавшихся острых углов не дает желаемого результата, поскольку при этом не обеспечивается должное развитие трассы в связи с тем, что длины кривых оказываются несоизмеримо меньшими суммы тангенсов. В таких случаях предусматривают сложные закругления с внешней стороны угла, называемые серпантинами.

Серпантина представляется основной кривой К, огибающей с внешней стороны центральный угол у двумя вспомогательными (как правило обратными) кривыми К₀ и вставками между основной кривой и вспомогательными т, необходимыми для размещения переходных кривых (если таковые нужны), отгонов виражей и отвода уширений проезжей части (рис. 8.14).

Рис. 8.14. Серпантины: а - симметричные первого рода; б - несимметричные второго рода

Для устройства серпантин выбирают наиболее пологие, устойчивые участки местности. Проектирование серпантин заключается в назначении таких значений ее элементов, при которых обеспечивается размещение на местности земляного полотна со всеми его элементами с обеспечением по возможности минимальных объемов строительных работ. Очертание серпантины обязательно приспосабливают к рельефу местности, стремясь назначать возможно больший радиус основной кривой. Поэтому иногда устраивают серпантины не только с вспомогательными кривыми с выпуклостью вовнутрь закругления (рис. 8.14, а) - серпантины первого рода, но и с выпуклостью в одну сторону (рис. 8.14, б) - серпантины второго рода.

При расчетах элементов серпантин задаются радиусами основной R и вспомогательных кривых r, длиной вставки m и в результате находят углы вспомогательных кривых b, тангенс вспомогательной кривой Т и полную длину серпантины S.

Углы вспомогательных кривых:

Тангенс вспомогательной кривой

Длина основной кривой К и вспомогательной кривой К₀:

Полная длина серпантины:

S = 2(K₀ + m) + K.

Серпантины характеризуются применением кривых минимальных радиусов, большими углами поворота трассы и сильным ее удлинением, что предопределяет снижение скоростей, безопасности движения и увеличение перепробегов автомобилей. Поэтому, как правило, более предпочтительным вариантом трассы является вариант, имеющий возможно меньшее число серпантин. Серпантины можно устраивать только на автомобильных дорогах II-V категорий. Расстояние между концом вспомогательной кривой одной серпантины и началом вспомогательной кривой другой серпантины принимают не менее 400 м для дорог II и III категорий, 300 м для дорог IV категории и 200 м для дорог V категории.

Параметры геометрических элементов серпантин нормируются СНиП и приведены в табл. 8.9.

Таблица 8.9.

Геометрические элементы серпантин

Элементы серпантин	Нормы проектирования серпантин при расчетной скорости км/ч
	30	20	15
Наименьший радиус основной кривой в плане, м	30	20	15
Поперечный уклон проезжей части на вираже, ‰	60	60	60
Длина переходной кривой, м	30	25	20
Уширение проезжей части, м	2,2	3,0	3,5
Наибольший продольный уклон в пределах серпантин, ‰	30	35	40

Примечание. Серпантины с радиусом 30 м и менее допускаются только на дорогах IV и V категорий при запрещении движения автопоездов длиной более 11 м.

Детально серпантины проектируют по крупномасштабным топографическим планам и цифровым моделям местности (ЦММ), размещая все элементы в соответствии с особенностями рельефа местности. Наивыгоднейшее расположение и форму серпантин устанавливают путем сравнения различных вариантов.

Расчеты и разбивку элементов серпантин осуществляют с использованием соответствующих компьютерных программ или с помощью специальных таблиц (Митин Н.А. Серпантины. - М.: Транспорт, 1972. - 192 с).