Проектирование автомобильной дороги. 4

Содержание

1. Исходные данные для проектирования автомобильной дороги; определение категории дороги;
2. Основные технические нормативы для проектирования дороги заданной категории;
3. Характеристика природных условий района проектирования;
4. Проектирование план трассы;
5. Проектирование продольного профиля;
6. Проектирование земляного полотна;
7. Проектирование дорожной одежды;
8. Проектирование искусственных сооружений;
9. Определение стоимости строительства дороги по вариантам;
10. Сравнение вариантов дороги, выбор варианта;
11. Оборудование и обустройство дороги (для принятого варианта);
12. Детальное проектирование элемента дороги или дорожного сооружения;

Графическая часть:

Лист 1 – карта с запроектированными на ней вариантами трассы дороги;

Лист 2 – продольный профиль  дороги по вариантам;

Лист 3 – поперечные профили  земляного полотна;

Лист 4 – график оборудования и обустройства дороги;

Лист 5 – чертежи детального проектирования элементов дороги или  дорожного сооружения.

1. Исходные данные для проектирования автомобильной дороги; определение категории дороги.
1. Топографическая карта местности в масштабе 1:25000.
2. Район проектирования Псковская область.
3. Расчетная перспективная интенсивность движения транспортных средств:

Автомобили:

легковые                                            – 1200 авт/сут (1)

грузовые грузоподъемностью:

2 т     - 1000 авт/сут    (1,5)

6 т     - 700 авт/сут    (2,0)

8 т     - 1000 авт/сут    (2,5)

10 т     - 150 авт/сут    (2,7)

Автобусы:      - 80 авт/сут.     (2,0)

В скобках даны коэффициенты приведения.

Определение категории  дороги.

   Приводим все  грузовые автомобили к легковому  и определяем суммарную интенсивность  движения, приведенных к легковому:

N=N_лег * 1 + N₂ * 1,5 + N₆ * 2 + N₈ * 2,5 + N₁₄ * 3,0 + N_авт * 2,0 =

= 1200 + 1000 * 1,5 + 700 * 2 + 1000 * 2,5 + 150 * 2,7 + 80 * 2 =

= 7165авт / сут.

   По СНиП 2.05.02-85 проектируемая  дорога относится к II категории.

2. Основные технические нормативы на проектирование

автомобильной дороги II категории.

На основании выбранной  категории дороги по СНиП 2.05.02-85 технические нормативы для данной категории следующие.

Таблица 1

3.Характеристика  природных условий района

проектирования.

3.1.Климат

Территория района  строительства  расположена  в  зоне континентального климата с умеренно теплым летом  и холодной зимой в III дорожно-климатической зоне.

Средняя температура воздуха -в  январе -15,4 °С, в июле- +17,8° С. Высота снежного покрова при 5% расчетной вероятности -66 см. Глубина промерзания грунтов:    глинистых-167 см,

                                    песчанистых-203 см,

                                    крупнообломочных -246 см. Среднегодовая влажность воздуха -75%.

Среднегодовое количество осадков:   ноябрь-март   1 59мм,

апрель-октябрь-398мм. Преобладающие  направления ветров зимой Ю-3, Ю.

Средняя скорость ветра при этих направления -3,7 м/сек. Продолжительность безморозного периода - 229 дней.

       Район по весу снегового покрова - IV.

 Район по средней скорости  ветра в зимний период - 3 м/сек.                

 Район по давлению ветра -II.

1. Рельеф

В соответствии с инженерно-геологическим  районированием рассматриваемый район  расположен в Западной Башкирии и  относится к округу Уфимского  плато с плоской возвышенностью,  глубоко расчлененными долинами.

Рельеф отличается резко выраженной расчлененностью. Речные долины, глубоко врезаясь в  карбонатные толщи, расчленяют плато  на отдельные массивы.  Из-за интенсивной  расчлененности рельеф приобретает горный характер, где ровные водораздельные поверхности занимают незначительные пространства.

Происхождение рельефа этого округа связано  с тем, что до плиоцена поверхность  подвергалась денудации и представляла собой пенеплен.

2. Растительность и почвы

В растительном покрове Уфимского  плато преобладают елово-пихтовые  леса  II-III  бонитетов  со  значительной  примесью широколиственных пород. К  вторичным лесам здесь относятся  березовые, осиновые II-III бонитетов  и липовые IV-V бонитетов. Местами  на каменных склонах встречаются  сосновые и лиственные леса. Облесенность округа составляет 74,9%. Широколиственные породы в древесном пологе значительно больше распространены липа сердцевидная. В елово-пихтовых лесах она часто образует второй ярус, а после вырубки коренного леса липа усиливается и выходит в первый ярус, а после вырубки коренного леса липа усиливается и выходит в первый ярус, но липняки Уфимского плато низкобонитетные, и эта смена темнохвойного леса липовым является чрезвычайно нежелательной.

Таежность лесов, связанная с убыванием  широколиственных пород в пологе, подлеске и подростке и их травянистых  спутников, возрастает с юга на север  и с запада на восток.

В травяном покрове этих лесов можно  выделить две группы. Первая группа спутников ели: кислица, северная линнея, майник, седмичник, плаун и др. Вторая группа спутников дуба: сныть, копытень, ясменник, медуница, воронец, будра, сочевичник и др.

На  крутых склонах логов сплошная рубка  приводит к полному уничтожению  леса, т.к. маломощные почвы смываются, и оголяются известняками.

В связи с характером растительности находится и почвенный покров. Под лесной растительностью развиваются  дерново-подзолистые и светло - серые лесные почвы.

Общей морфологической  особенностью всех типов почв является их щебнистостъ и укороченностъ  профиля. Материнская порода из плитчатых  известняков залегает на глубине 40-80см.

Размещение  почвенных разностей связано  с рельефом. В почвенном покрове  преобладают светло - серые лесные почвы. Они занимают 80% территории округа и приурочены в основном к ровным водораздельным поверхностям плато и верхним частям склонов. На вершинах увалов преобладают дерново-сильноподзолистые почвы, залегающие на элювии глинисто-обломочных пород.

3.4. Инженерно-геологические условия

На  участке приложения трассы распространены четвертичные элювиальные, делювиальные и элювиальные отложения.

Подстилающими являются коренные породы пермской системы, представленные арчинскими известняками, сланцами, глинами верхнего протерозоя представленные известняками, сланцами, глинами.

Гидрологические условия района определяются структурно-тектоническими особенностями региона, разнообразием  литологического состава пород. По условиям увлажнения и стока местность  относится преимущественно к I типу (сухие места без избыточного увлажнения), в меньшей степени — к III типу (сырые и мокрые места).

Геоморфологические участки I типа соответствуют водоразделам и их склонам достаточной крутизны, без выходов грунтовых вод; Ш типа -поймам рек.

Из  современных геологических процессов  в незначительной степени встречаются  древние карстовые воронки.

Породы коренной основы распространены повсеместно и выходят  на поверхность в виде естественных обнажении на склонах.

Элювиально-делювиальные четвертичного возраста широко развиты  и залегают на участках склонов речных долин, горных склонов и их хребтах, характеризуются пестротой состава  и различной мощностью. Представлены породы прочными известняками и глинами.

В районе реконструкции автодороги разведаны  грунтовые резервы, с целью применения грунта для отсыпки земляного  полотна.

5. Гидрология и гидрогеология

Гидрогеологические исследования следует выполнять с целью  детализации гидрогеологических условий  и обеспечения прогноза их изменения  при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, в том числе  возможного подтопления территории, загрязнения и изменения химического  состава подземных вод

Под детализацией гидрогеологических условий следует понимать составление  филътрационной схемы, включающей все  гидрогеологические закономерности, характер протекания гидрогеологического процесса во времени,   структуру  потока,   граничные условия,   определяемые закономерностями изменения гидрогеологических параметров.

При составлении филътрационной схемы  по признаку напора следует выделять:

-напорные подземные воды, изолированные  от атмосферы водоупорными породами;

-безнапорные подземные воды  со свободной поверхностью, связанные  с атмосферой;

-напорно-безнапорные  воды.

Возможность осреднения гидрогеологических параметров методами математической статистики должна оцениваться  с учетом следующих требований: должна быть проверена и доказана случайность  и независимость локальных определений; необходимо убедиться в выполнении условия равно масштабности и равно точности единичных определений (в противном случае необходимо дополнительное обоснование весовых коэффициентов), в которых должны также отсутствовать серьезные   систематические   ошибки;   должна   быть   оценена представительность выборки.

Основным  видом гидрогеологических исследований при инженерно-геологической разведке являются помимо стационарных наблюдений опытно-фильтрационные работы, производимые на участках размещения отдельных зданий и сооружений.

В практике гидрогеологических расчетов часто используются эмпирические формулы, в которые в качестве расчетных  параметров входят гидрографические и  морфометрические показатели реки или  речного бассейна. Учет этих показателей  необходим, поскольку характеристики речного  бассейна  и реки принимают  самое непосредственное участие  в формировании гидрологического режима и экстремальных значений стока. Эти показатели могут быть объединены общим названием - физико-географический комплекс речного бассейна. К ним относятся показатели морфометрии речного бассейна, рельефа, уклона, гидрографической сети, а также климатические характеристики речного бассейна.

Характеристика гидрографической сети

Длина реки - расстояние от истока, или начала, реки до ее устья в километрах, измеренное по карте или аэрофотосъемку. При измерениях по крупномасштабным картам длина реки определяется по геометрической оси русла, для достаточно крупных рек - по фарватеру. Под гидрографической длиной реки понимается расстояние от устья реки до наиболее удаленной от него точки данной речной системы.

Коэффициент извилистости реки характеризует степень  ее извилистости и представляет собой  отношение фактической длины  реки к длине прямой, соединяющей  исток и устье.

Густота речной сети - это длина речной сети, приходящаяся на квадратный километр какой-либо территории;  характеризуется коэффициентом густоты речной сети.

Густота  речной  сети  является  показателем  развития поверхностного стока на рассматриваемой  территории. Численные значения густоты  речной сети сравнимы между собой, если они получены по картам одного масштаба. Чем крупнее масштаб карты, тем  точнее определяется густота речной сети. Имеется четкая зависимость  густоты речной сети от масштаба карты.

Морфометрические характеристики

Площадь водосбора (бассейна реки) Р (км2) - часть земной поверхности, включая толщу почво-грунтов, откуда вода поступает к водному объекту.

Площадь водосбора главной реки и притоков определяется по карте в основном среднего масштаба.

Измерение площадей водосборов по топографическим  картам производится планиметром или  палеткой.

Для определения площади водосбора  на карте по наивысшим отметкам рельефа, разделяющим смежные покатости, проводится линия водораздела, а  ограниченная его площадь и является водосборной.

Бассейн реки включает в себя поверхностный  и подземный водосборы

Длина бассейна (км) при правильной его  форме определяется расстоянием  по прямой от устья (замыкающего створа) реки до наиболее удаленной точки  водораздельной линии. Линия длины  бассейна проходит через середины линий, проведенных поперек площади  бассейна.

В случае изогнутой формы бассейна его длина измеряется по медиане, проведенной через центы окружностей, вписанных в бассейн и касающихся двух противоположных сторон бассейна.

Средняя ширина бассейна определяется делением площади бассейна на его длину.

Наибольшая  ширина бассейна характеризуется длиной наибольшего перпендикуляра к линии  длины бассейна.

Коэффициент     асимметрии     бассейна     характеризует неравномерность  распределения площадей правой и  левой частей бассейна (по отношению  к главной реке).

Коэффициент   вытянутости   водосбора   характеризуется  отношением длины водотока к средней  ширине водосбора.

Коэффициент формы водосбора (ширина бассейна) - величина, обратная коэффициенту вытянутости; он характеризует отношение ширины водосбора реки к ее длине или площади водосбора реки к квадрату ее длины.

Коэффициент   развития   водораздельной   линии   бассейна характеризует  конфигурацию речного бассейна и  представляет собой отношение длины  водораздельной линии к длине  окружности круга, площадь которого равна площади бассейна.

Коэффициент озерности характеризует площади  зеркала озер и других водоемов на водосборе реки в долях или  процентах от всей площади водосбора.

Коэффициент заселенности показывает отношение площади леса, расположенного на водосборе, ко всей площади водосбора  в относительных единицах (в процентах  или долях от единицы).

Геоморфологический  фактор стока характеризует крутизну и расчлененность рельефа на водосборе.

Гидроморфологический  коэффициент (ГМК) — это отношение суммарной длины речной системы к среднему многолетнему расходу воды в замыкающем створе речной системы.

З.6. Местные дорожно-строительные материалы

В дорожном строительстве применяют  материалы, которые по качеству должны удовлетворять проектным требованиям, техническим условиям, государственным  стандартам.

Щебень. Щебень подразделяется, в зависимости от крупности зерен, на следующие фракции: от 5 до 10 мм; от 10 до 20 мм; от 20 до 40 мм; от 40 до 70 мм.

Пределы зернового состава  каждой фракции щебня или смесей их приведены в табл. 2.

                                                     Таблица 2

Допускается производство щебня трех групп по форме: кубовидный с содержанием  зерен пластинчатой и игольчатой формы до 15%; улучшенной с содержанием указанных выше зерен до 25%; обычной с содержанием указанных выше зерен до 35%.

Щебень  характеризуется петрографическим составом исходной породы, а также  показателями механической прочности.

Показатели  механической прочности щебня для  обычного бетона -марка по прочности, определяется по его дробимости в цилиндре.

Предельное  содержание в щебне пылеватых, илистых  и глинистых частиц определяется отмачиванием.

Морозостойкость щебня определяется количеством  циклов попеременного  замораживания  и  оттаивания.   Окончательными результатами     считаются     испытания     непосредственным замораживанием.

Гравий. Материал, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей, по крупности и показателям морозостойкости должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к щебню из природного камня. Требования к зерновому составу приведены в табл. 3.               

            Таблица 3

Марки гравия устанавливаются  дробимостъю при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Прочность гравия, применяемого для строительства автомобильных  дорог, устанавливается износом  в полочном барабане.

Летняя роза ветров

Зимняя роза ветров

4. Проектирование плана трассы.

4.1. Трассирование и выбор направления  трассы.

Выбор направления трассы является комплексной  задачей, при решении которой  конструктивные варианты автомобильной  дороги в пределах полосы варьирования трассы детально рассматривают по основном показателям (по приведенным затратам,  строительной стоимости, транспортно-эксплуатационных расходам, материалоемкости строительства, уровням удобства и безопасности движения, степени загрязнения окружающей среды и т.д.)

Выбор направления дороги выполняют в  соответствии с «Основами земляного  законодательства России», «Основами  водного и лесного законодательства России» и другими законодательными актами по охране недр и окружающей среды.

При нанесении варианта трассы в пределах полосы варьирования применяют во внимание следующие условия:

• Возможности проектирования автомобильной дороги соблюдением требований действующих нормативных документов;
• Трассирование по возможности по кратчайшему направлению между заданными пунктами;
• Природные условия района положения трассы: топографические, геологические, гидрологические, почвенно-грунтовые, гидрологические, метрологические;
• Ситуационные особенности района проектирования;
• Варианты пересечения крупных водотоков;
• Требования проложения трассы в районе промежуточных населенных пунктов для наилучшего обслуживания местных связей и транзитного движения;
• Требования по обеспечению удобства и безопасности движения, а также ландшафтного проектирования автомобильной дороги.

Традиционный  принцип трассирования автомобильных  дорог, который можно назвать  принципом «тангенциального трассирования», состоит в том, что на план либо карту наносит с помощью линейки  ломанные(тангенциальный) ход, в в  изломы которого вписывают круговые кривые или круговые кривые с вспомогательными переходными.

Минимальный радиус закругления  принимают не менее значений, нормируемых  СНиП 2.05.02-85 для автомобильных дорог  соответствующих категорий.

  Принцип «гибкой линейки» существенно  отличен от идей «тангенциального  трассирования» и является основой  автомобильного проектирования  плана автомобильных дорог. Суть  принципа «гибкой линейки» состоит  в том, чтобы на плане либо  карте, сообразуясь с рельефом  и ситуацией, вписывают плавную  линию с помощью гибкой специальной  линейкой. При этом положении  магистрального хода- углы поворота, положений их вершин, а также  параметры закруглений определяются  трассой автомобильной дороги, а  не наоборот, как это принято  при тангенциальном трассировании.

Общее направление трассы и ширину полосы варьирования конкурирующих вариантов  на основе аналитических расчетов по результатам экономических изысканий, выполняемых в соответствии со схемами  развития и размещения производственных сил данного региона, схемами  районной планировки и благоустройства.

Уже на стадии трассирования вариантов  автомобильной дороги оценивают  по степени удовлетворения или требований удобства безопасности движения. Всестороннюю оценку каждого варианта по этим критериям. Для того, чтобы дорога наилучшим  образом удовлетворяла требованиям  удобства и безопасности движения, размеры ее элементов должны обеспечивать возможность движения одиночных  автомобилей с расчетными скоростями и транспортными потоками со средними скоростями, нормируемыми в зависимости  от категории дороги, а сочетание элементов плана и продольного профиля должны правильно ориентировать водителей в отношении дальнейшего направления трассы за пределами фактической видимости.

При проектировании безопасной для автомобильного транспорта трассы, следует избегать:

• Кривых малого радиуса в конце затяжных спусков;
• Резких поворотов дороги за переломами продольного профиля;
• Пересечение с дорогами в одном уровне в условиях необеспеченной видимости;
• Участков переплетений и слияний транспортных потоков местного и транзитного движения с различными скоростями;
• Длинных прямых, сопрягаемых в конце с кривыми в плане малого радиуса.

Автомобильные дороги должны обеспечивать перевозку  грузов и пассажиров с удобством, минимальной затратной энергией, вырабатываемой двигателями, и при  малой стоимости перевозок.

Для удобства и безопасности движения автомобилей  изломы дороги смягчают, вписывая в  них углы дуги окружности или кривые с постепенно изменяющимся радиусом кривых (переходные кривые).

Удлинение дороги, вызванное введением углов  поворота, характеризует коэффициентом  развития, или коэффициентом удлинения  трассы. 

В задании на проектирование дороги указаны начальная и конечная точки, через которые должна быть проведена трасса проектируемой  дороги. Эти точки называют опорными пунктами. При попытке трассировать дорогу под прямым, соединяющим опорные  пункты, пришлось бы столкнуться с  многочисленными препятствиями, преодоление  которых технически и экономически менее целесообразно, чем обход  с небольшим отклонением от прямой линии.

При выборе места проложения трассы следует избегать использования  ценных сельскохозяйственных угодий.

2. Разбивка пикетажа

По  окончании рекогносцировки и  трассировки разбивают пикетаж, т.е. по трассе между ее началом и  концом точками, называемыми пикетами, фиксируют 100-метровые отрезки и  другие характерные точки трассы. При этом нулевой пикет, обозначаемый ПК 0, совмещают с начальной точкой трассы. Разбивку пикетажа производят стальной лентой или рулеткой по правилам, аналогичным измерению сторон теодолитного хода. Если трасса проходит по наклонной местности (угол наклона более 2°), то следует или учитывать поправку за наклоном линии, или при измерении придавать ленте горизонтальное положение.

Пикеты  закрепляют деревянными колышками  почти вровень с землей. Забивать колышек следует настолько, чтобы  установленная на него нивелировочная рейка не касалась земли.

Если  местность вдоль трассы между  пикетами меняет по глазомерной оценке углы наклона, о точки перегиба рельефа  также закрепляют колышками. Такие  точки называют плюсами, и каждая обозначается присоединением к номеру ближайшего младшего пикета величины расстояния от него, например ПК 0+83,0.

Колышки подписывают соответствующим номером  пикета или обозначением плюсовой точки, а также номером бригады. Для  быстрого отыскивания пикета или  плюсовой точки каждой бригаде вокруг колышков следует сделать заметное окапывание в виде характерной геометрической фигуры.

В тех местах трассы, где поперечный уклон местности более 0,2 (на 10-метровом отрезке превышение его концов более 2 м), разбивают поперечники.

Одновременно  с разбивкой пикетажа ведут пикетажный журнал, который представляет собой  книжку, сброшюрованную из миллиметровой  бумаги. Посредине каждой страницы проводят прямую линию, изображающую ось  дороги. По оси снизу вверх размечают  пикеты, плюсовые точки. В зависимости  от сложности ситуации вдоль трассы на каждой странице журнала помещают два или три пикета.

4.3 Разбивка главных точек круговой кривой

Пикетаж разбиваем до вершины угла (ВУ) поворота трассы. Затем теодолитом измеряем угол поворота, выбираем радиус кривой К и по таблицам "Разбивки круговых кривых " назначаем все элементы круговой кривой, необходимые для разбивки ее главных точек: начала (НК), середины (СК) и конца (КК). Элементы кривой: тангенс (Т), длина кривой (К), биссектриса (Б) и домер (Д).

После определения элементов круговой кривой в журнале вычисляют пикетажное обозначение главных точек кривой. Вычисления располагают в пикетажном журнале.

Расхождения между значениями КК не должны превышать 3 см.

Начало  кривой закрепляют на трассе колышком и подписывают на нем пикетное положение. Середину кривой определяют, построив при вершине угла горизонтальный угол, равный (180°-0)/2, при этом одной  стороной угла является тангенс Т, а  другой биссектриса Б.