2.2 Автомобильные дороги, тоннели, эстакады, мосты

2.2.1 Автомобильные дороги

Автомобильная дорога - это комплекс сложных и дорогос­тоящих инженерных сооружений, без которых не может ра­ботать автотранспорт, перевозящий около 80% грузов стра­ны. Транспортная сеть влияет на размещение производствен­ных сил, освоение новых районов и природных богатств, спо­собствует повышению эффективного использования местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий. В нормальных условиях, необходимо иметь 500...600 км автомобильной дороги на 1 тыс. км² территории. От сложности дорожной сети и ее качества зависит эф­фективность использования автомобильного транспорта и безопасность дорожного движения.

Классификация автомобильных дорог определена в Федеральном законе "Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации" и в ГОСТ Р 52398-2005 «Классификация автомобильных дорог. Основные параметры и требования». Автомобильные дороги в зависимости от их значения подразделяются на:

1) автомобильные дороги федерального значения;

2) автомобильные дороги регионального или межмуниципального значения;

3) автомобильные дороги местного значения;

4) частные автомобильные дороги.

Автомобильные дороги в зависимости от вида разрешенного использования подразделяются на автомобильные дороги общего пользования и автомобильные дороги необщего пользования. К автомобильным дорогам общего пользования относятся автомобильные дороги, предназначенные для движения транспортных средств неограниченного круга лиц. К автомобильным дорогам необщего пользования относятся автомобильные дороги, находящиеся в собственности, во владении или в пользовании исполнительных органов государственной власти, местных администраций (исполнительно-распорядительных органов муниципальных образований), физических или юридических лиц и используемые ими исключительно для обеспечения собственных нужд либо для государственных или муниципальных нужд. В перечень автомобильных дорог необщего пользования регионального или межмуниципального значения не могут быть включены автомобильные дороги необщего пользования федерального значения и их участки.

Автомобильными дорогами общего пользования федерального значения являются автомобильные дороги:

1) соединяющие столицу Российской Федерации - город Москву со столицами сопредельных государств, с административными центрами (столицами) субъектов Российской Федерации;

2) включенные в перечень международных автомобильных дорог в соответствии с международными соглашениями Российской Федерации.

Автомобильными дорогами общего пользования федерального значения могут быть автомобильные дороги:

1) соединяющие между собой административные центры (столицы) субъектов Российской Федерации;

2) являющиеся подъездными дорогами, соединяющими автомобильные дороги общего пользования федерального значения, и имеющие международное значение крупнейшие транспортные узлы (морские порты, речные порты, аэропорты, железнодорожные станции), а также специальные объекты федерального значения;

3) являющиеся подъездными дорогами, соединяющими административные центры субъектов Российской Федерации, не имеющие автомобильных дорог общего пользования, соединяющих соответствующий административный центр субъекта Российской Федерации со столицей Российской Федерации - городом Москвой, и ближайшие морские порты, речные порты, аэропорты, железнодорожные станции.

В перечень автомобильных дорог общего пользования регионального или межмуниципального значения не могут включаться автомобильные дороги общего пользования федерального значения и их участки. Автомобильными дорогами общего пользования местного значения поселения являются автомобильные дороги общего пользования в границах населенных пунктов поселения, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, частных автомобильных дорог. Автомобильными дорогами общего пользования местного значения муниципального района являются автомобильные дороги общего пользования, соединяющие населенные пункты в границах муниципального района, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, частных автомобильных дорог. Автомобильными дорогами общего пользования местного значения городского округа являются автомобильные дороги общего пользования в границах городского округа, за исключением автомобильных дорог общего пользования федерального, регионального или межмуниципального значения, частных автомобильных дорог. К частным автомобильным дорогам общего пользования относятся автомобильные дороги, находящиеся в собственности физических или юридических лиц, не оборудованные устройствами, ограничивающими проезд транспортных средств неограниченного круга лиц. Иные частные автомобильные дороги относятся к частным автомобильным дорогам необщего пользования.

Автомобильные дороги общего пользования в зависимости от условий проезда по ним и доступа на них транспортных средств подразделяются на автомагистрали, скоростные автомобильные дороги и обычные автомобильные дороги. К автомагистралям относятся автомобильные дороги, которые не предназначены для обслуживания прилегающих территорий и:

1) которые имеют на всей своей протяженности несколько проезжих частей и центральную разделительную полосу, не предназначенную для дорожного движения;

2) которые не пересекают на одном уровне иные автомобильные дороги, а также железные дороги, трамвайные пути, велосипедные и пешеходные дорожки;

3) доступ на которые возможен только через пересечения на разных уровнях с иными автомобильными дорогами, предусмотренные не чаще чем через каждые пять километров;

4) на проезжей части или проезжих частях которых запрещены остановки и стоянки транспортных средств;

5) которые оборудованы специальными местами отдыха и площадками для стоянки транспортных средств.

Автомобильные дороги, относящиеся к автомагистралям, должны быть специально обозначены в качестве автомагистралей. К скоростным автомобильным дорогам относятся автомобильные дороги, доступ на которые возможен только через транспортные развязки или регулируемые перекрестки, на проезжей части или проезжих частях которых запрещены остановки и стоянки транспортных средств и которые оборудованы специальными местами отдыха и площадками для стоянки транспортных средств. К обычным автомобильным дорогам относятся автомобильные дороги, ранее не указанные. Обычные автомобильные дороги могут иметь одну или несколько проезжих частей.

Классификация автомобильных дорог и их отнесение к категориям автомобильных дорог (первой, второй, третьей, четвертой, пятой категориям) осуществляются в зависимости от транспортно-эксплуатационных характеристик и потребительских свойств автомобильных дорог. В соответствии с технической классификацией, которая уста­навливается в зависимости от интенсивности движения, все до­роги подразделяют на пять категорий. Автомобильные дороги 1 категории подразделяют на магист­ральные скоростные (категория 1-а) и магистральные общего на­значения (категория 1-6). К 1 и II категориям относятся автомобильные дороги общего­сударственного значения, основные магистральные дороги, подъезды от крупных городов к аэропортам, речным и морским портам. К III категории относятся автомобильные дороги общегосу­дарственного значения (кроме дорог, отнесенных к I и II катего­риям), основные республиканские, краевые, областные дороги, подъезды к населенным пунктам, железнодорожным узлам, реч­ным и морским портам, местам массового отдыха, подъездные дороги предприятий, в том числе дороги, соединяющие отдель­ные предприятия или их группы между собой, с сырьевыми раз­работками, железнодорожными станциями, речными и морски­ми портами, основные межпромысловые дороги. К IV категории относятся дороги областного или районного значения (кроме отнесенных к III категории), дороги местного значения, подъездные дороги общей сети, промышленных пред­приятий, крупных строительных объектов, сельскохозяйственных предприятий. К V категории относятся дороги местного значения (кроме дорог, отнесенных к IV категории), внутрипромысловые дороги и подъезды, постоянные внутренние дороги аграрных предприя­тий, служебные и патрульные дороги.

Таблица 1

Техническая классификация автомобильных дорог общего пользования

Автомобильную дорогу можно охарактеризовать следующими элементами: планом дороги, продольным и поперечным профилями дороги, конструкциями земляного полотна и дорожной одежды.

План дороги - графическое изображение ее проекций (в пре­делах ширины дорожной полосы) на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном масштабе. На сложном рельефе, в гористой местности неизбежно прихо­дится применять извилистые трассы дорог и улиц. Изменение на­правления дороги и улицы определяется внешним углом поворо­та между смежными участками. Для обеспечения плавного пово­рота транспортных средств смежные прямолинейные отрезки до­роги и улицы сопрягаются между собой криволинейными участ­ками, описанными по дуге окружности заданного радиуса. Значения радиусов кривых принимают в зависимости от на­значения дороги или улицы, расчетной скорости движения, ха­рактера рельефа и застройки. При управлении автомобилем водитель должен ви­деть лежащий перед ним участок достаточной длины и должен заме­тить препятствие на пути, объехать его или остановить автомо­биль. Длина такого участка называется расстоянием видимости. Для каждой категории дороги установлены расчетные расстояния ви­димости и расчетные скорости движения.

Ось улицы или дороги, проложенная в натуре на земной по­верхности, называется трассой улицы или дороги. Трасса пред­ставляет собой линию в пространстве, так как имеет не только повороты на земной поверхности, но и подъемы и спуски. Проложение трассы на карте или непосредственно на местности осуще­ствляется при помощи геодезических работ и называется трасси­рованием линии. Выбор положения трассы между заданными пун­ктами зависит от категории дороги, рельефа местности, почвен­но-геологических и гидрологических условий, наличия контур­ных препятствий. Выполненное в определенном масштабе графи­ческое изображение горизонтальной проекции трассы называется планом трассы.

От плана трассы следует отличать план улицы (или дороги). План улицы представляет собой графическое масштабное изобра­жение горизонтальной проекции улицы в красных линиях со все­ми сооружениями, расположенными на улице (проезжие части, тротуары, рельсовые пути, дождеприемные колодцы, озеленение, искусственные сооружения и т.п.).

Трассу проектируют в виде плавной линии со взаимной увяз­кой элементов плана, продольного и поперечного профилей между собой и с прилегающей местностью, с оценкой их влияния на условия движения и зрительное восприятие дороги.

Для сохранения окружающего ландшафта при проложении до­роги используются принципы ландшафтного проектирования. Ландшафтным проектированием называется проложение дороги на местности, обеспечивающее плавность сопряжения между со­бой элементов трассы и гармоническое сочетание дороги с окру­жающим ландшафтом. При этом к дорожному ландшафту отно­сятся формы рельефа местности, растительный покров, водные и заболоченные поверхности, а также возникшие в результате дея­тельности человека сельскохозяйственные угодья, лесные разра­ботки и горные выработки, населенные пункты и промышленные предприятия. Цель ландшафтного проектирования — создание дороги, обес­печивающей удобство и безопасность движения и не являющейся утомительной для водителей и пассажиров, способствующей со­хранению цельности живописного ландшафта.

Продольный профиль дороги – это выполненное в определенном масштабе графическое изображение вертикальной проекции оси дороги. Продольный профиль дороги является изображением разреза дороги вертикальной плоскостью, проходящей через ось трассы. Продольный профиль характеризует величину проектных уклонов отдельных участков дороги и расположение её проезжей части относительно естественной поверхности земли. Проектная линия отдельных участков дороги характеризуется продольным уклоном между двумя точками, который определяется отношением разницы высот между началом и окончанием участка дороги к его длине. Величина уклона выражается в процентах, в промилле (тысячных долях) или в относительных единицах. Подъёмы считаются положительными, спуски отрицательными уклонами.

В точ­ках пересечения соседних участков дороги с разными уклонами образу­ются переломы. Различают выпуклые и вогнутые переломы профиля. Расстояние видимости для выпуклых переломов принимается из условия расположения глаза водителя на высоте 1,2 м над осью крайней по ходу полосы движения автомобиля на расстоянии 1,5 м от бортового камня. Расстояния видимости и ради­усы вертикальных кривых могут быть уменьшены в соответствии с принятой расчетной скоростью движения.

При построении продольного профиля дороги или улицы сна­чала вычерчивается линия естественной поверхности земли, ко­торая называется черной линией. Черная линия соединяет между собой так называемые черные отметки естественной поверхности земли, абсолютная высота которых над уровнем моря измеряется геодезическими инструментами при изысканиях в натуре или оп­ределяется по плану местности в горизонталях. Естественный рельеф местности, по которой трассируется до­рога или улица, не соответствует обычно требованиям проекти­руемой линии продольного профиля, и возникает необходимость в планировке рельефа путем срезки или подсыпки грунта. Отмет­ки точек проектируемой поверхности называются проектными или красными, а соединяющая их линия проектной или красной ли­нией. Проектная линия показывает положение проектируемой дороги по отношению к поверхности земли. Разность проектных и черных отметок, вычисленная для одной и той же ординаты продольного профиля, называется рабочей отметкой. Если проектная линия лежит выше линии поверхности земли, дорога проходит в насыпи, если ниже линии поверхности земли — в выемке. Места пересечения проектной линии с линией поверхности земли называют точками с нулевыми отметками. Проектная линия состоит из горизонтальных и наклонных отрез­ков, соединенных вертикальными кривыми разных радиусов.

Поперечным профилем дороги называется изображение, получен­ное сечением дороги вертикальной плоскостью, перпендикуляр­ной оси дороги. Основные элементы поперечного профиля доро­ги приведены на рис.1. В поперечном профиле дорог вдоль проезжих частей с обеих сторон устраивают грунтовые полосы — обочины. Обочины создают боковой упор для дорожной одежды проез­жей части и используются для временной стоянки автомобилей.

Полоса земли, на которой устраивают проезжую часть и обо­чины, называется земляным полотном. Земляное полотно отделя­ется от прилегающей местности откосами или боковыми канава­ми, которые служат для осушения земляного полотна и отвода поверхностной воды. Важным элементом автомобильной дороги является проезжая часть, которая позволяет беспрепятственно и безопасно двигать­ся транспортным средствам с заданной скоростью. Положение, размеры и геометрические очертания проезжей части должны учитывать уменьшение устойчивости автомобиля при движении на криволинейных участках дороги вследствие возникновения цент­робежной силы, действующей во внешнюю сторону и стремящей­ся опрокинуть автомобиль (или какое-либо другое транспортное

Рис.1. Элементы поперечного профиля автомобильной дороги

а – с одной проезжей частью, б – с двумя проезжими частями и разделительной полосой; 1 – внешний откос канавы, 2 – краевая укрепительная полоса, 3 – ось дороги, 4 – кромка проезжей части, 5 – бровка насыпи, 6 – внутренний откос, 7 – обочина, 8 – проезжая часть, 9 – земляное полотно, 10 – ось проезжей части, 11 – откос насыпи, 12 – разделительная полоса

средство) и вызвать его поперечное скольжение. Если радиус круговой кривой ниже нормы, на про­тяжении всего закругления устраивают вираж — круговую кри­вую, имеющую постоянный радиус, а проезжей части и обочи­нам придают общий односкатный поперечный профиль с укло­ном в сторону, обратную действию центробежной силы, — к цен­тру кривой.

Для разделения встречных потоков безрельсовых транспортных средств, отделения транзитных потоков от местного движения и изоляции транспортных и пешеходных потоков устраивают разде­лительные полосы.

Земляное полотно — конструктивная часть дороги, выравнива­ющая неровности рельефа местности, служит основанием для до­рожной одежды. Земляное полотно можно устраивать в насыпях и выемках; к нему относятся устройства и сооружения, предназна­ченные для отвода поверхностных и грунтовых вод.

Боковые поверхности земляного полотна, представляющие со­бой наклонные плоскости, называют откосами. Линию пересече­ния поверхности откоса с поверхностью земли для насыпи называ­ют подошвой откоса, а для выемки — верхней бровкой откоса. Конструкция земляного полотна зависит от категории дороги, типа дорожной одежды, природных условий и необходимости обеспечения движения транспортных средств с высокими расчет­ными скоростями.

При возведении земляного полотна используются грунты. Физико-механические и физические свойства грунтов ока­зывают существенное влияние на конструкцию земляного по­лотна, способы производства работ и, в конечном итоге, на стоимость всей автомобильной дороги.

Грунты, используемые для возведения насыпей, разделя­ют на четыре основные группы: скальные, добываемые путем разрушения естественных сплошных или трещиноватых скаль­ных массивов; крупнообломочные, залегающие в естествен­ных условиях в виде аллювиальных и делювиальных отложе­ний; песчаные;глинистые.

По своим физико-механическим свойствам грунты, зале­гающие в верхней толще земной коры, подразделяют:

- щебенистый грунт - неокатанные остроугольные разру­шенные горные породы размером частиц до 200 мм и насып­ной плотностью М50...1900 кг/м³, естественной влажностью 2...6 % и коэффициентом разрыхления 1,3...1,4;

- гравелистый грунт - обломочная горная порода, состоя­щая из несцементированных окатанных зерен размером до 70 мм. Окатанные частицы от 70 до 200 мм принято называть галькой. Насыпная плотность гравелистого грунта достигает 1700...1900 кг/м³, естественная влажность - 2...8 % и коэф­фициент разрыхления - 1,14...1,28;

- песок - рыхлая горная порода, состоящая из облом­ков различных минералов и пород в виде зерен диаметром от 0,12 до 5 мм. Песок подразделяют на крупный с преоб­ладанием фракции 0,5...5 мм, средний с преобладанием фракции 0,25...0,5 мм; мелкий с содержанием частиц 0,1...0,25 мм более 50%. Песок, в котором преобладает фракция менее 0,1 мм, называют пылеватым. Насыпная плот­ность песка - 1500... 1600 кг/м³, естественная влажность - 8...12% и коэффициент разрыхления - 1,0...1,1;

- супесь - грунт, содержащий от 30 до 50 % песчаных частиц. Насыпная плотность 1500... 1600 кг/м³, естественная влажность - 10...15 %, коэффициент разрыхления - 1,2...1,3, число пластичности - 1...7;

- глина представляет собой силикат, содержащий глино­зем, кремнезем, примеси песка, извести и др., а также хими­чески связанную воду. Глина содержит частиц мельче 0,005 мм более 30 %. При содержании в глине частиц мельче 0,005 мм более 60 %, ее называют тяжелой. Плотность глины при естественной влажности - 20...30 % составляет 1500...1600 кг/м³. Коэффициент разрыхления - 1,15...1,30. Число пластич­ности, в зависимости от содержания глинистых частиц, - 17...27;

- суглинок - грунт, содержащий от 10 до 30 % глинистых частиц. Плотность суглинка при естественной влажности 14...19 % составляет от 1500 до 1600 кг/м³. Коэффициент разрыхле­ния изменяется в пределах от 1,2 до 1,3. Суглинок с числом пластичности 7... 12 называют легким, а с числом пластичнос­ти свыше 12- тяжелым.

- растительный грунт имеет в своем составе гумуса от 4 до 22 %. По механическим свойствам приближается к тяже­лым суглинкам. Плотность растительного грунта при влажнос­ти 20...25 % составляет 1200...1300 кг/м³, а коэффициент раз­рыхления - 1,3...1,4.

Пригодность грунта для сооружения земляного полотна оп­ределяется его дорожно-строительными свойствами .

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменя­ется незначительно, что не влияет на их порочность и устой­чивость в земляном полотне. К таким грунтам относят: скаль­ные неразмягчаемые породы, крупнообломочные, песчаные (кроме мелких и пылеватых), супеси крупные и легкие.

Грунты глинистые, мелкие и пылеватые пески, размягчае­мые скальные грунты также пригодны для возведения земля­ного полотна, но при этом необходимо учитывать некоторые ограничения.

Кроме грунтов природного происхождения для отсыпки насыпей применяют отходы промышленности: золошлаковые материалы, отвалы горнодобывающей промышленности и др.

Дорожной одеждой называют многослойную конструкцию, уст­раиваемую на проезжей части для удобного и безопасного движе­ния транспортных средств с расчетной скоростью. Дорожная одежда состоит из дорожного покрытия, основания и дополнительных слоев (Рис.2).

Слой износа на усовершенствованных покры­тиях капитального типа защищает покрытие от износа. Слой износа систематически возобновляется по мере истирания, ус­траивается из наиболее прочных и морозостойких материа­лов с таким количеством вяжущего материала, чтобы обес­печить шероховатость, но не в ущерб водонепроницаемости покрытия. Слой износа на покрытиях усовершенствован­ных облегченных выполняет роль временного защитного слоя. Временный защитный слой обеспечивает по­вышение устойчивости ещё не полностью сформировавшей­ся поверхности покрытия и основания в период формирова­ния. Защитный слой можно устраивать из менее прочных ма­териалов в сравнении с материалами, используемыми для ус­тройства слоя износа. Если защитный слой периодически во­зобновляется, то он переходит в слой износа.

Дорожное покрытие — верхний, наиболее прочный слой до­рожной одежды, непосредственно воспринимающий нагрузку от транспортных средств. Дорожное покрытие может быть одно- и двухслойным. Верхний слой дорожного покрытия благодаря ров­ной поверхности обеспечивает необходимые транспортно-эксплуатационные качества дороги. Верхний слой дорожного покры­тия подвергается непосредственному воздействию колес тран­спортных средств и атмосферных факторов, поэтому его устраи­вают из прочных каменных материалов с применением вяжущих. При малой интенсивности движения дорожные покрытия устраи­вают из местного грунта, обработанного вяжущим. Для повыше­ния прочности на дорожных покрытиях из слабых каменных мате­риалов устраивают тонкий слой износа из более прочных материа­лов, называемый защитным.

Основание — несущая часть дорожной одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, укрепленных вяжущим. Основа­ние вместе с дорожным покрытием передает давление от транс­портных средств на расположенные ниже дополнительные слои, а при их отсутствии — непосредственно на грунт земляного полотна.

Дополнительные слои располагают между основанием и грун­том земляного полотна. Дополнительный слой оснований может быть дренирующим, выравнивающим, противозаиливающим, морозозащитным.

Верхний слой земляного полотна, или подстилающий грунт, представляет собой тщательно уплотненный слой, на котором устраивают дорожную одежду. Подстилающий грунт должен быть достаточно прочным; в ряде случаев его укрепляют вяжущим.

Все конструкции дорожных одежд принято подразделять по сопротивлению изгибу на жесткие (цементобетонные) и нежест­кие. По конструкции слои дорожной одежды бывают из сыпучих материалов, уплотненных катками и движением транспортных средств, набирающие прочность в результате уплотнения и разви­тия сил трения (расклинки), удерживающих отдельные частицы в слое; из асфальтобетонных и цементобетонных смесей, образую­щих монолит после укладки, уплотнения и твердения; сборные цементобетонные покрытия из плит.

Типы дорожных покрытий регламентированы СНиП 2.05.02— 85 «Автомобильные дороги» исходя из категории дороги.

На дорогах I, II категорий (в ряде случаев III и IV) устраивают усовершенствованные дорожные покрытия капитального типа цементобетонные (монолитные и сборные); асфальтобетонные из смесей, укладываемых в горячем состоянии; мостовые из брус­чатки и мозаики на бетонном или каменном основании; из сме­сей подобранного состава, обработанных битумом, с применением прочного щебня и вязкого битума.

На дорогах III —V категорий при стадийном строительстве и на дорогах II, III категорий устраивают усовершенствованные об­легченные дорожные покрытия: из горячих асфальтобетонных сме­сей, укладываемых в разогретом состоянии (кроме I дорожно-климатической зоны); из холодных асфальтобетонных смесей, укла­дываемых в холодном состоянии; устраиваемые по способу про­питки, полупропитки, смешения на дороге. К усовершенствован­ным облегченным отнесены также дорожные покрытия из проч­ного щебня (не содержащего зерен мельче 5 мм), обработанного битумом (дегтем) в установке, а также способом пропитки или полупропитки; из крупнообломочных материалов (с размером фракций до 40 мм); из песчаных или супесчаных грунтов, обрабо­танных битумной эмульсией с цементом с обязательным устрой­ством поверхностной обработки.

На дорогах IV, V категорий, а при строительстве дорожных одежд в несколько стадий и на дорогах III —V категорий на пер­вой стадии применяют дорожные покрытия переходного типа: ще­беночные, гравийные, шлаковые, не обработанные вяжущим; из грунтов и местных малопрочных каменных материалов, обрабо­танных вяжущими с добавкой или без добавки активных веществ; мостовые из булыжного и колотого камня.

Дорожные покрытия низшего типа устраивают на дорогах V категории и на внутрикарьерных дорогах при стадийном уст­ройстве дорожных одежд и на дорогах IV категории при первой очереди строительства. К дорожным покрытиям низшего типа от­носятся грунты, укрепленные или улучшенные разными местны­ми скелетными материалами, покрытия лежневые, бревенчатые, сплошные и колейные.