Проектирование трассы в плане. Горная местность
Проектирование трассы в плане. Горная местность
Оглавление
Введение
В последнее время уделяется большое внимание строительству автомобильных дорог, причем темпы строительства возрастают с каждым годом. Строятся дороги местного, областного, краевого, и республиканского значения.
Автомобильные дороги - капиталоемкие сооружения, поэтому проектирование дорог должно быть направлено на достижение их высоких эксплуатационных качеств при минимуме строительных затрат.
При выборе вариантов проектных решений предпочтение необходимо отдавать таким, где обеспечивается безопасность движения автомобилей с расчетными скоростями, с большим сроком службы земляного полотна, дорожной одежды и искусственных сооружений.
Оптимальным сочетанием элементов плана и профиля дорог, выбором типа покрытий и их надлежащим содержанием обеспечиваются благоприятные условия эксплуатации автомобильного транспорта, при этом сводятся к минимуму дорожно-транспортные происшествия, связанные с дорожными условиями.
Строительство новых и реконструкция существующих дорог производятся на основе утвержденных технических проектов и смет. Техническим проектом устанавливаются трасса дороги; местоположение, размеры и конструкции всех сооружений. Смета на основе рассчитанного объема работ разных видов и количества необходимых ресурсов определяет стоимость работ.
Правильно составленный проект должен обеспечить:
а) соответствие эксплуатационных показателей дороги заданным;
б) устойчивость и прочность сооружений дороги;
в) минимальную стоимость строительства;
г) осуществление строительства в заданные сроки.
Все решения проекта должны обеспечить максимальную эффективность капиталовложений.
Из этого перечня следует, что составление проекта дороги является весьма сложной комплексной работой, требующей глубокого знания основ проектирования дорог, ряда наук, изучающих природные условия, условия организации строительных работ.
Проектирование дороги включает два рода работ: а) изыскания дороги, которые производятся в полевых условиях на местности, и б) проектирование, которое проводится на основе сделанных изысканий главным образом в камеральной обстановке.
Такое разделение процесса проектирования делается обычно для удобства его изучения и организации. Изыскания и проектирование дороги нельзя считать раздельными процессами. Фактически изыскания являются существенной частью и началом проектирования, поскольку, во-первых, в процессе изысканий решаются на местности такие основные вопросы проекта, как положение трассы в плане и профиле, размещение дорожных сооружений, а во-вторых, изыскания дают материал для разработки проекта.
При проектировании автомобильных дорог существенное внимание необходимо уделять проектированию наружного водоотвода и проектированию малых искусственных сооружений: водопропускных труб и малых мостов. При «правильном» проектировании, т.е. при проектировании, учитывающим все правила, нормы и требования СНиПа, а также при учете климатических, геологических и гидрологических условий можно добиться существенного снижения, как объемов работ, так и сроков строительства, что в свою очередь приводит к снижению стоимости сооружений.
Для того чтобы отвести поверхностную воду, выпадающую на дорогу в виде осадков и притекающую к ней, придают выпуклое очертание поперечному профилю земляного полотна и дорожной одежды, планируют и
укрепляют обочины. Для отвода воды вдоль дороги устраивают боковые водоотводные канавы или используют для этого резервы у дорожных насыпей; устраивают нагорные канавы, перехватывающие воду, которая стекает по склонам местности к дороге.
Для обеспечения стока воды с покрытия поперечный уклон проезжей части, направленный от середины к обочинам, должен быть тем больше, чем меньше ровность поверхности покрытия, так как вода, испытывая сопротивление стеканию, может застаиваться в неровностях поверхности и просачиваться в покрытие.
В случае когда грунтовые воды залегают высоко, а построить насыпь такой большой высоты, чтобы исключить капиллярное смачивание низа дорожной одежды, не представляется возможным, прибегают к понижению грунтовых вод, устраивая для этого дренажи. Дренажи можно также использовать и для полного перехвата грунтовой воды, притекающей к дороге со стороны.
Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. Это, в свою очередь, зависит от ровности и монолитности дорожной одежды, ее способности не разрушаться и оставаться прочной в течение всего срока эксплуатации. При правильном проектировании дорожной одежды можно добиться длительного срока ее эксплуатации. Безусловно, всего этого можно достичь только при нормальной работе земляного полотна, которая заключается в сохранении заданной прочности и устойчивости в течение срока службы.
Поэтому, для надежной работы этих двух, самых главных элементов, автомобильной дороги: дорожной одежды и земляного полотна, необходимо, при проектировании учитывать многие факторы, такие как:
· природные условия района проектирования
· наличие местных дорожно-строительных материалов
· требования строительных норм и правил
· экономические требования
· и многие другие требования и условия.
Из-за многообразия факторов, входящих в понятие географические ландшафты, с точки зрения проектирования автомобильных дорог, существуют особенности проектирования и строительства дорог в разных ландшафтах, которые выделяют по принципам трассирования автомобильных дорог (равнинные, степные, пустынные, лесные, в горной местности и т.д.).
Особенно значительно увеличилось строительство автомобильных дорог в горных районах. Поэтому данная тема может считаться очень актуальной на сегодняшний день.
1.Проектирование трассы в плане
Трассирование автомобильных дорог осуществляется с учетом, в первую очередь, требований удобства и безопасности транспортного движения. Чтобы дорога наилучшим образом удовлетворяла этим требованиям, необходимо обеспечить возможность движения одиночных автомобилей с расчетными скоростями, а транспортных потоков со скоростями, нормируемыми в зависимости от категории проектируемой дороги и плотности этого потока.
Сочетания элементов плана и продольного профиля должны правильно ориентировать водителей в дальнейшем направлении трассы за пределами фактической видимости. При проектировании трассы для транспортного движения следует избегать: кривых малого радиуса; резких поворотов за переломами продольного профиля; пересечений дорог в одном уровне в условиях необеспеченной видимости; участков переплетений и слияний транспортных потоков местного и транзитного движения с различными скоростями; длинных прямых, особенно переходящих в кривые малого радиуса.
Одним из наиболее радикальных средств обеспечения наилучших условий удобного и безопасного движения является ландшафтное проектирование.].
Ландшафтное проектирование предусматривает решение ряда взаимосвязанных задач:
- Обеспечение зрительной плавности трассы. Обеспечение пространственной плавности автомобильных дорог сводится к реализации при проектировании следующих принципов сочетания элементов плана и продольного профиля: длины прямых и кривых должны быть соизмеримы; количество переломов в плане и профиле должно быть по возможности одинаковым; следует стремиться совмещать вершины вертикальных и горизонтальных кривых, допуская смещение их вершин относительно друг друга не более, чем на ¼ длины меньшей из них; необходимо избегать сочетаний элементов трассы, создающих провалы видимости. Всестороннюю оценку зрительной плавности трассы путем построения перспективных изображений участков проектируемой дороги с разных точек зрения.
- Реализация принципов "оптического трассирования", когда различными приемами (посадка деревьев и кустарников, трассирование на возвышающие объекты ландшафта и т.д.) обеспечивается ясное представление о дальнейшем направлении дороги за пределами фактической видимости.
- Обеспечения плавного и гармоничного вписывания автомобильной дороги в окружающий ландшафт и соблюдение требований охраны окружающей среды.
Улучшение существующего природного ландшафта путем включения в проект различных мероприятий (посадка деревьев и кустарников на придорожной полосе; планировочные и осушительные работы; создание искусственных водоемов с приданием земляному полотну на участках пересечений водотоков функций гидротехнических плотин; раскрытие либо маскировки отдельных элементов ландшафта и т.д.). В современных условиях при трассировании дорог также особое внимание уделяется вопросам охраны окружающей среды. Решение этой проблемы достигается посредством:
- Проложения дорог в обход ценных сельскохозяйственных угодий; заповедников; лесных массивов; водоохранных зон; природных, исторических и культурных памятников; мест обитания ценных животных и других территорий, где строительство и эксплуатация дороги могут иметь особенно неблагоприятные последствия для окружающей среды.
- Удаления автомобильной дороги с интенсивным транспортным движением от населенных пунктов на расстояния, обеспечивающих защиту населения от вредных выбросов автомобилей и транспортного шума
- Назначения параметров и сочетания геометрических элементов дороги, обеспечивающих равномерный режим движения транспортного потока, при котором снижается уровень вредного влияния автомобильного транспорта на окружающую среду.
При трассировании дорог необходимо учитывать значительное число требований и условий, изложенных выше. Однако зачастую проектные решения, в максимальной степени отвечающие какому-либо критерию или критериям, не соответствуют другим. Отсюда следует, что трассирование дорог является многокритериальной задачей и конечной целью ее решения является нахождения варианта трассы, обеспечивающего разумный компромисс в удовлетворении всех вышеперечисленных требований и условий.
1.1.Принципы проектирования трассы в плане
Методы трассирования автомобильных дорог основаны на принципах "гибкой линейки" и "полигонального трассирования".
При системной автоматизации проектных работ трассирование дорог по принципу "гибкой линейки" содержит огромный потенциал развития, поскольку при этом осуществляется непосредственная укладка трассы автомобильной дороги и расчет базиса (полигонального хода для выноса трассы в натуру) не оказывает влияния на формирование эргономических и эстетических свойств этой трассы. По этому же самому обстоятельству тип закруглений может быть сколь угодно сложным в смысле комбинации геометрических элементов трассирования. Однако методы трассирования, основанные на этом принципе, применяются до сих пор редко, как ввиду неподготовленности инженерных кадров, так и из-за методологической незавершенности обоснования приоритетной применимости этих методов в проектной практике.
Традиционный принцип трассирования дорог, который принято называть принципом "полигонального трассирования", до сих пор является доминирующим в практике проектирования в подавляющем большинстве проектных организаций. Методы, которые основаны на этом принципе, относятся к эвристическим. Суть этих методов заключается в том, что назначается полигональный (тангенциальный) ход и в каждый излом этого хода последовательно вписываются закругления. И если расчет закруглений содержит определенный математический алгоритм, то способ назначения самого тангенциального хода основывается лишь на интуиции и профессиональном опыте инженера-проектировщика.
Феномен широкой применимости принципа "полигонального трассирования" можно объяснить тем, что для проектировщиков этот принцип более понятен, методы на его основе просты в расчетах и обеспечивают предельную экономичность полевого этапа работ.
Рассмотрим детально этот принцип трассирования. При "тангенциальном трассировании" трассу можно охарактеризовать как ломаную линию, в изломы которой вписаны кривые. Отрезки прямых представляют собой касательные к кривым, поэтому можно говорить о ломаной как о тангенциальном ходе (полигоне). Заложение полигона в полевых условиях заключается в последовательном отыскании и закреплении его вершин. Осуществляется это, как правило, посредством проложения теодолитного хода. Рациональным началом такого подхода является то, что ошибки, возможные при вписывании какой-либо кривой, не оказывают влияния на достоверность расчетов последующих кривых.
С принципом "полигонального трассирования" практически однозначно связано условие выполнения геодезических изысканий по "пикетному методу". Его суть заключается в следующем: измеряют линии тангенциального хода с помощью мерной ленты, на этой линии закрепляют, как правило, пикеты и характерные точки трассы (водоразделы, лога, пересечения с автомобильными дорогами и инженерными коммуникациями и др.). На каждом последующем отрезке ломаной пикетажное положение точек корректируется с учетом величины домера вписанной кривой. Далее перпендикулярно закрепленным точкам осуществляют съемку поперечных профилей на ширину полосы отвода. Таким образом, тангенциальный ход предопределяет очертания трассы и является основой для всех последующих геодезических работ. Естественно, что изменение или корректировка этой основы (трассы) на этапе камеральных работ практически не возможна.
2. Проектирование трассы в горной местности
В горных районах в связи с невозможностью постройки развитой сети железной дороги и аэродромов основной объем перевозок осуществляется по автомобильным дорогам.
Горная местность характеризуется сложностью рельефа, большой разницей в высоте водораздельных хребтов, их отрогов и речных долин, большой крутизной склонов, которые в узких ущельях каньонообразного типа почти отвесны. Сложность рельефа сопровождается сложностью геологического строения, чередованием пластов горных пород различной прочности, выходящих на поверхность склонов под различными углами и обусловливающих различную устойчивость дорожного полотна.
Обычные в горной местности резкие смены температур дня и ночи, различие температур на разных высотах над уровнем моря, а также на склонах разной ориентировки по отношению к странам света способствуют возникновению сильных ветров и сильному выветриванию горных пород.
Осадки в горах выпадают в виде сильных
ливней, образующих мощные потоки воды, которые
смывают с поверхности склонов продукты
выветривания. Поэтому на горных склонах
отсутствует сколько-нибудь значительный
почвенный покров. Грунты на пологих склонах
— щебенистые, делювиальные.
Большие уклоны тальвегов и речных долин
способствуют образованию бурных горных
потоков. Эти потоки переносят большое
количество продуктов выветривания, размывают
берега, их русла блуждают в пределах речных
долин.
Интенсивно протекающие процессы выветривания
способствуют образованию осыпей, развитию
оползневых явлений, возникновению селевых
потоков, а в зимнее время — образованию
снежных лавин и обвалов.
Все это сильно затрудняет трассирование
и постройку дорог в горных условиях. При
изысканиях важнейшее значение приобретают геологические обследования устойчивости
склонов, выявляющие места, где для приложения
дороги условия благоприятны, и места,
которые целесообразнее обойти.
Вследствие крутизны склонов дороги прокладываются
вдоль речных долин, используя более устойчивые
склоны и террасы. В местах, где требуется
перейти трассой из одной долины в другую,
трасса поднимается на водораздел. При
этом приходится искусственно увеличивать
(развивать) ее длину, чтобы выдержать
допускаемые уклоны. Трасса горной дороги
на крутом склоне, естественно, должна
следовать изгибам склона, вследствие
чего трасса в плане становится извилистой.
Резкие изгибы речной долины, вызванные
выступами крутых скальных массивов, можно
преодолевать, устраивая тоннели. Такое
решение может значительно улучшить условия
движения по дороге, так как обход скалы
по полкам, устроенным на крутых обрывистых
склонах, помимо извилистости и удлинения,
делает трассу опасной из-за необеспеченной
видимости, требующей снижения скорости
движения.
Речные долины в горных условиях часто бывают извилисты. Террасы, по которым удобно вести дорогу, имеют переменную ширину, иногда прерываются в местах, где русло реки прижимается к склону и подмывает его. Различие в крутизне и строении склонов приводит к тому, что в некоторых местах более удобно вести трассу у подножия склона, в некоторых — на более высоких отметках, в обход неустойчивых участков (оползней и осыпей). Во многих местах склоны прорезаются боковыми оврагами с расположенными в их устьях конусами выноса. В ряде случаев, изыскивая наиболее удобные условия расположения дорог, их трассы переносят с одного склона долины на другой и обратно с устройством мостовых переходов.
При проложении трассы на крутом скальном косогоре дорога может иметь в поперечном профиле различные положения. При крутых косогорах первое положение является наименее благоприятным, так как для поддержания откоса насыпи требуются подпорные стенки, чем осложняется и удорожается производство работ. Во втором случае на крутых косогорах также необходимо устраивать подпорные стенки или контр-банкеты. В случае осадки грунта насыпи на проезжей части возникают продольные трещины.
Все эти характерные особенности осложняют трассирование и проектирование горных дорог.
2.1 Проложение дорог по долинам горных рек
При всех различиях горных хребтов, вызываемых особенностями их геологического строения, с точки зрения принципов трассирования дорог, можно выделить четыре типа горного рельефа: предгорье, горные долины, горные склоны, водораздельные седловины и плато.
Для каждого из них характерны свои приемы трассирования. Дороги в предгорьях не отличаются в этом отношении от дорог в холмистой местности. Трассирование дорог по долинам горных рек связано с тем, что уклоны горных рек обычно меньше продольных уклонов, допускаемых на горных дорогах. Большие скорости течения горных рек вызывают значительные размывы дна и склонов долин. Горные реки обычно имеют блуждающие русла, поэтому при проложении дорог по их берегам часто требуются укрепительные работы. Направление трассы дороги при долинном ходе в плане определяется извилистостью склонов речной долины, впадающими в нее водотоками, неустойчивыми участками склонов, наличием скальных выступов, которые приходится огибать, прорезать глубокие выемки, короткими тоннелями или переносить дорогу на другой берег реки. В связи с ограниченной возможностью смещения трассы долинные ходы относят к категории «стесненных».
Дорогу, проходящую вдоль долины, необходимо располагать выше максимального горизонта воды в реке на таком расстоянии, чтобы исключить возможность подмыва земляного полотна. В узких стесненных долинах с очень крутыми скальными склонами, земляное полотно иногда приходится размещать очень близко к водотоку. Речной откос земляного полотна в таких случаях подвергается опасности подмыва и его приходится очень надежно укреплять.
При выборе положения трассы должны быть изучены геологическое строение склонов долины, режимы пересекаемых водотоков и возможность снежных обвалов. При значительной крутизне склонов в неблагоприятных геологических условиях для обхода участков оползней или осыпей либо лощин с опасными селевыми выносами трассы переносят с одной стороны долины на другую. Для плавности трассы реку часто пересекают под углом с устройством косых мостов на цилиндрических столбчатых опорах.
Чтобы уменьшить объем земляных работ, в особенности скальных, трассу прокладывают по наиболее пологой части склонов, следуя за основными изгибами долины.
2.2 Пересечения горных потоков
Горные потоки отличаются бурным характером и большой скоростью течения. В паводок, после прошедших в горах ливней, поток влечет по руслу реки валуны, смытые бревна, вывороченные с корнем деревья (корчи), коряги и т. д.
Русла рек обычно неустойчивы и имеют много рукавов. Около задержавшихся корчей скапливаются наносы, что выдает промывы рекой новых рукавов и новых русел.
Пролеты мостов должны быть достаточно
большими, чтобы меньше стеснять русло
потока. Основания опор мостов следует
закладывать достаточно глубоко, чтобы
они не могли быть повреждены подмывом.
В устьях рек и потоков скорость течения
уменьшается, в результате чего происходит
отложение принесенных с верховьев наносов
и образуются так называемые конусы выноса.
В пределах конусов выноса русло реки
всегда является очень неустойчивым, а
профиль перехода получается выпуклым.
Поэтому конусы выноса лучше обходить,
перенося трассу на противоположный берег,
или пересекать поток выше конусов выноса,
где обычно речная долина уже и требуется
строить мост меньшей длины.
Если по какой-либо причине обход конуса выноса невозможен, строят длинные струенаправляющие дамбы, упирающиеся на склоны долины и подводящие горный поток к мосту. Русло реки около моста должно быть расчищено для возможности свободного пропуска расчетного расхода паводка.
Если склоны бассейна круты и их поверхности сложены из легко выветривающихся пород, не закрепленных растительностью, ливневые паводки смывают большое количество продуктов выветривания, превращаясь в грязекаменные, так называемые селевые потоки. Проход селей после сильных ливней может быть весьма опасным, так как, обладая большой разрушительной силой, селевой поток уничтожает все препятствия,находящиеся на его пути.
Мосты через русло селевых потоков следует назначать выше конусов выноса, в узких участках русла потока, перекрывая их одним пролетом достаточной высоты, чтобы селевой поток мог беспрепятственно пройти под мостом.
Если по какой-либо причине приходится пересекать трассой конус выноса, следует трассу заглубить в выемку, а селевой поток пропустить широким лотком выше дороги. Борты лотка должны быть продолжены до начала конуса выноса, чтобы захватить весь поток сразу по выходе его из ущелья. Лоток должен быть прямолинейным, с осью, служащей продолжением оси ущелья.
На дорогах низших технических категорий периодически действующие водотоки с малым расходом иногда пропускают по лоткам, устраиваемым на поверхности проезжей части дороги. Продольный профиль дороги в месте устройства лотка описывается по вогнутой кривой с радиусом 60—150 м, с расчетом обеспечить проезд автомобилей со скоростью 20—30 км/час. Проезжей части придается односкатный профиль с уклоном 2%.
2.3 Серпантины
Во многих случаях место для развития трассы на крутом косогоре очень ограничено и трассу приходится прогладывать зигзагами. В горных дорогах трассу дороги удлиняют, проектируя серпантины.
Серпантины – это участки трассы, на которых резко (до 1800) изменяется ее направление с размещением кривых не внутри, а снаружи угла поворота. Трассирование дороги по серпантинам позволяет уменьшить продольные уклоны дороги и земляные работы.
Серпантина состоит из нескольких элементов: основной кривой, обратных кривых и вставок. Для устройства серпантины выбирают наиболее пологий геологический устойчивый участок косогора. Проектирование серпантины заключается в установлении величин отдельных элементов для ее разбивки и проверки возможности размещения земляного полотна на местности.
Серпантины характерны применением малых радиусов кривых и большим углом поворота трассы, вызывающих значительное снижение скоростей и безопасности движения. Кроме этого, при устройстве серпантины значительно увеличиваются объем и стоимость строительных работ и, как правило, увеличивается длина трассы. Поэтому всегда предпочтительнее вариант трассы, имеющий меньшее количество серпантин при прочих равных условиях.
Уширение проезжей части на серпантинах делается за счет внешней обочины только на 0,5 м, а остальная часть уширения – за счет внутренней обочины и дополнительного уширения земляного полотна.
Детальное проектирование серпантины выполняется в процессе рабочего проектирования с всесторонним учетом местных условий, обеспечивающим наибольшую устойчивость земляного полотна и наименьший объем и стоимость работ. Разбивку возможно выполнить в виде круговой кривой с переходными кривыми, либо в виде двух переходных кривых, сходящихся в середине.
2.4 Особенности движения
автомобилей в горной местности
С увеличением высоты над уровнем моря уменьшается атмосферное давление, температура и плотность воздуха, понижается температура кипения воды, вследствие чего ухудшаются динамические качества автомобиля.
Уменьшение плотности воздуха уменьшает наполнение двигателя на 4-5% (по массе) на каждые 1000 м высоты, вследствие чего снижается мощность двигателя автомобиля. Понижение плотности воздуха уменьшает его количество, проходящее через радиатор, что снижает теплоотдачу и вызывает перегрев двигателя. Особенно способствует перегреву двигателя продолжительное движение на низких передачах.
При проектировании высокогорных дорог
нужно учитывать следующие рекомендации:
1) при определении допустимых продольных
уклонов по графикам динамического фактора
необходимо вносить поправки на снижение
мощности двигателя;
2) при значительной разнице
3) необходимо избегать длинных участков
подъема с наибольшими уклонами и при
уклоне более 60%о через 2–3 км вводить участки
с продольным уклоном не более 20%о или
горизонтальные площадки длиной не менее
50 м;
4) не следует применять в конце
затяжных спусков кривые малых
радиусов;
5) при расчете водопропускных и водоотводных
сооружений требуется учитывать изменение
количества осадков с изменением высоты участка дороги;
6) на больших высотах следует
назначать дорожные одежды с
учетом возможного
Заключение
Темпы дорожного строительства увеличиваются из года в год, и это ставит все более сложные задачи перед дорожно-строительным производством – отраслью капитального строительства, обеспечивающей автодорожный транспорт важнейшим элементом основных производственных фондов – дорогами.
Дороги должны быть безопасными, удобными
и комфортабельными, т.к. они обеспечивают перевозку пассажиров и грузов.
Проектирование автомобильной дороги
в горной местности прежде всего обуславливается
сложностью проектирования дороги, так
как данная местность характеризуется
разностью отметок на коротком протяжении,
крутыми склонами гор, глубокими извилистыми
долинами рек. Необходимы большие затраты
на строительство автодороги в горах,
так как необходимо создать безопасную
и удобную дорогу, а горные склоны часто
бывают неустойчивыми, поэтому необходимы
закрепительные инженерные сооружения,
удлинение трассы (проектирование серпантины),
построение мостов и т.п.
При проектировании автодорог в горной местности необходимо прорабатывать как можно больше возможных вариантов проектирования дорог, нужно учитывать все возможные природные факторы, которые могут «подорвать» безопасность дорог и машин.
Необходимо не забывать об разработки и осуществления мероприятий по охране окружающей среды, рациональному ее использованию и воспроизводству природных ресурсов.

- Проектирование трёхфазных силовых трансформаторов
- Проектирование тяговой подстанции переменного тока
- Проектирование узлов и механизмов для передачи крутящего момента
- Проектирование усиления железобетонных и каменных конструкций.
- Проектирование услуг и выбор процесса обслуживания
- Проектирование устройства на PIC-контроллере
- Проектирование устройства преобразования сигналов
- Проектирование тепловой защиты здания
- Проектирование технологических процессов
- Проектирование технологических процессов
- Проектирование технологического процесса изготовления биметаллического калибровочного кольца
- Проектирование торговых зон магазина
- Проектирование торговых центров
- Проектирование торговых центров. Этапы