Проектирование дороги в продольном профиле

Продольным профилем автомобильной дороги называется графическое изображение вертикальной проекции бровки земляного полотна дороги на плоскость.

При проектировании дороги в продольном профиле необходимо соблюдение следующих основных условий: безопасности и плавности движения транспортных средств с расчетными скоростями, устойчивости земляного полотна и дорожной одежды, а также минимума земляных работ. Проектная линия дороги должна согласовываться с рельефом местности, проходить через отметки контрольных точек. Безопасность и плавность движения достигается правильным подбором радиуса вертикальных кривых, величин уклонов спусков и подъемов участков дороги и их последовательного размещения, соблюдением шага проектирования. Устойчивость и долговечность земляного полотна обеспечивается необходимым возвышением бровки земляного полотна над поверхностью земли с учетом местных условий, обеспечением дорожного водоотвода и соблюдением других эксплуатационных требований. Минимум земляных работ достигается оптимальными параметрами высоты насыпи и глубины выемки, а также их смежным размещением. В процессе проектирования следует увязывать элементы плана, продольного и поперечного профилей дороги между собой и с окружающим ландшафтом.

Таким образом, при проектировании дороги в продольном профиле необходимо учитывать приведенные ниже требования.

1. Допустимые величины продольных уклонов. Они зависят от рельефа местности, характера движения автомобилей по дороге. Наибольший уклон не должен превышать допустимого для данной категории дороги исходя из техническихусловий и эксплуатационных требований ТКП45-3.03-19–2006 (02250) (см. табл. 1.2).

В сложных условиях местности допустимые уклоны могут увеличиваться на 10 ‰. Для обеспечения плавности пути дорогу проектируют с возможно минимальными уклонами, если это не приведет к значительному увеличениюобъема земляных работ. Наименьшие продольные уклоны на участках, проходящих в выемке, должны быть для глинистых грунтов не менее 5 ‰, для песчаных – 3 ‰ [5]. Минимальныйуклон задается для обеспечения водоотвода с земляного полотна.

2. Рекомендуемая рабочая отметка бровки земляного полотна (высота насыпи). Дорога должна проходить по возможности в невысокой насыпи (0,5–1,0 м), высота которой принимается в зависимости от климатической зоны, типа местности, характера и степени увлажнения поверхностными и грунтовыми водами, вида грунтов и др. (табл. 3.2).

Для дорог низших категорий, исходя из опыта эксплуатации существующих, нормы могут быть уменьшены наполовину. По возможности необходимо избегать устройства высоких насыпей и глубоких выемок, особенно для дорог низших технических категорий.

Таблица 3.2. Рекомендуемое возвышение основания дорожной одежды

II климатической зоны для условий Республики Беларусь [5]

Низ дорожной одежды определяют по границе последнего по глубине конструктивного слоя одежды.

3. Наименьшие радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых. Минимальные радиусы выпуклых кривых для дорог IV категории должны составлять 4000 м, V – 1500 м; вогнутых – соответственно 2500 и 1500 м [5]. В благоприятных условиях местности радиусы выпуклых кривых рекомендуется принимать не менее 5000 м.

4. Расстояние между вершинами переломов проектной линии дороги (шаг проектирования). Минимальное расстояние между соседними переломами трассы для дорог III категории составляет 200 м, IV – 150, V, VI-а, VI-б – 100 м. При нанесении проектной линии для обеспечения плавности следует избегать ее частых переломов, проектировать дорогу с наибольшим шагом.

5. Отметки контрольных точек. Контрольными точками являются: отметки бровок дорог равной или более высокой технической категории, которые должны пересекаться проектируемой дорогой в одном уровне; отметки насыпей над трубами, высота моста и др. Прохождение проектной линии увязывают с указанными отметками.

Подходы к мостам размещают на прямых отрезках длиной не менее 10 м с учетом вставки вертикальных кривых. Точка перелома проектной линии на подходах к мосту должна быть на расстоянии (считая от моста), не меньшем длине тангенса вертикальной кривой плюс минимальное расстояние от моста до конца вертикальной кривой. Отметки проезжей части моста и над трубой являются контрольными для проведения проектной линии на профиле в этих точках. Высота насыпи на подходах к мосту должна возвышаться над расчетным горизонтом воды с учетом подпора не менее чем на 0,5 м при безнапорном режиме, не менее чем 1 м – при напорном и полунапорном режимах.

Проектирование дороги в продольном профиле относительно земной поверхности может производиться по методу обертывающей, секущей и комбинированным методом.

Первый метод используется в условиях равнинной и слабопересеченной местности, второй – пересеченной, холмистой. Дорогу местного значения в продольном профиле стремятся проектировать по обертывающей или сочетая оба метода (комбинированным).

При проектировании по обертывающей проектную линию наносят, повторяя изгибы поверхности земли, с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок, уклонов отрезков, шага проектирования и других условий.

Проектирование дорог низших технических категорий в благоприятных грунтовых и гидрологических условиях при равнинном и слабохолмистом рельефе выполняют в насыпях высотой 0,5–1,0 м. В условиях равнинной местности проектная линия может иметь нулевой или близкий к этому уклон. Нанося проектную линию параллельно поверхности земли, следует избегать ее частых переломов. Расстояние между точками перелома продольного профиля (шаг проектирования) должно быть по возможности большим.

В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа при проектировании дорог низших технических категорий стремятся применять метод по обертывающей. Но на участках с большими продольными уклонами, при пересечении возвышенностей, оврагов, на подходах к искусственным сооружениям и в некоторых других случаях проектную линию наносят по секущей. Плавность проектной линии обеспечивают выбором такого шага проектирования, который позволяет разместить тангенсы чередующихся вертикальных кривых с радиусами, не меньшими минимальным (см. табл. 1.2).

При проектировании по секущей взаимное расположение насыпей и выемок устанавливают из условий наилучшего обеспечения баланса земляных работ в смежных насыпях и выемках (продольное перемещение грунта из выемок для создания насыпей).

Работа по нанесению проектной линии дороги в продольном профиле ведется в приведенной ниже последовательности.

1. В соответствующую строку сетки продольного профиля (строка 7) выписываются отметки контрольных точек трассы дороги.

2. Устанавливается оптимальная рабочая отметка на начальном и конечном пикетах проектируемой линии.

3. Совместив линейку (лучше пользоваться прозрачной линейкой) с начальной точкой дороги, отмечают пикет (или плюсовую точку), на котором положение проектной линии в наибольшей степени соответствует перечисленным выше требованиям.

4. На данном пикете к отметке поверхности земли добавляют величину рекомендуемой рабочей отметки (см. табл. 3.2) и получают предварительную проектную отметку конца первого запроектированного участка дороги. Аналогично проектируют последующие участки, принимая ранее определенные отметки точек перелома проектной линии за исходные.

5. При подходе к контрольной точке (мосту, трубе и др.) проектирование удобнее вести с двух сторон. Изломы проектной линии рекомендуется совмещать с пикетами или плюсовыми точками.