На продольном профиле показывают отметки пикетов и плюсовых точек, проектные и рабочие отметки, гидрогеологические и геологические данные.

Радиусы вертикальных кривых назначают возможно большими, не вызывающими чрезмерных планировочных работ.

Нанося проектную линию в продольном профиле, одновременно проверяют её положение на поперечных профилях, составляемых для каждого пикета, и на характерных промежуточных точках, что позволяет судить об объёме земляных работ, степени использования существующего покрытия, об обеспечении водоотвода с дворовых территорий и о расположении тротуаров у входов и въездов.

При реконструкции улицы необходимо максимально использовать существующую дорожную одежду в качестве основания для нового покрытия, если она не подвержена пучинообразованию. Следует избегать при смягчении уклонов больших выемок, обнажающих фундаменты зданий, и больших насыпей, требующих переустройства входов и въездов и затрудняющих отвод воды с дворовых территорий.

Наглядное изображение проектной поверхности улицы получается при проектировании вертикальной планировки по методу проектных горизонталей. В этом случае на плане улицы, вычерченном в масштабе 1:500 или 1:200, наносят проектные горизонтали, показывающие высотное положение проезжей части, газонов, тротуаров и других элементов улицы. При таком совмещении плановой и вертикальной планировок получают на одном чертеже полное изображение проектируемой улицы в плане, продольном и поперечном направлениях, позволяющее оценить организацию отвода воды.

Горизонтальную и вертикальную планировки ведут совместно. Проектные горизонтали обычно проводят через 10, 20 или 50 см. На особо сложных узлах пересечений и при малых проектных уклонах проводят промежуточные горизонтали через 5 см.

Обычно улицу начинают проектировать с лотков проезжей части, чтобы обеспечить отвод воды с неё и прилегающих территорий. Минимальный уклон лотка для всех покрытий принимают равным не менее 3 ‰, а для булыжной мостовой – не менее 4 ‰. При поверхностном водоотводе отметки лотка должны обеспечивать отвод воды в примыкающие или пересекающие улицы. При устройстве подземного водостока одновременно проектируют размещение водоприёмных колодцев и их высотное положение. Затем вычисляют отметки оси, борта, газонов, тротуаров и проводят проектные горизонтали.

На плане вертикальной планировки надписывают отметки горизонталей, уклоны, отметки переломных точек и водоприёмных колодцев.

Объём земляных работ подсчитывают по поперечным профилям. При проектировании площадей составляют картограмму земляных работ, представляющую собой план территории, разбитый на квадраты размером 20×20 или 40×40 м, в углах которого вписаны рабочие отметки грунтового основания, подготовленного для устройства покрытия. На основании этих отметок вычисляют среднюю рабочую отметку для каждого квадрата, а затем и объём земляных работ.

Проектирование перекрёстков и городских площадей

Перекрёстки городских улиц можно проектировать по различным схемам, выбирая конкретную с учётом перспективных размеров и характера движения и, конечно, в зависимости от плана уличной сети.

Схемы перекрёстков: а – пересечение под прямым углом; б – пересечение под косым углом; в – Т-образное пересечение; г – У-образное пересечение; д – смещённое пересечение; е – вилкообразное пересечение; ж – сложное пересечение.

На перекрёстках улиц движение транспортных средств и пешеходов осложняется, что требует мероприятий, обеспечивающих безопасность и удобство движения. Для повышения безопасности пересечения в районах новой застройки, необходимо проектировать с необходимым расстоянием видимости, подобно тому, как это делается на загородных дорогах. Однако весьма часто существующая застройка не позволяет этого, поэтому на всех перекрёстках с оживлённым светофорным движением обычно устраивают светофоры.

Вертикальная планировка перекрёстков зависит от значения и категории пересекающихся улиц и направления продольных уклонов. Отметки оси проезжей части пересекаемой улицы могут сопрягаться или с отметками оси пересекающей улицы, или с отметками лотков пересекающей улицы.

На магистральных улицах нельзя устраивать поперечные лотки. В некоторых случаях можно проектировать односкатный поперечный профиль на перекрёстке.

Для движения пешеходов на перекрёстках предусматривают переходы, выделенные на покрытии маркировочными знаками (металлическими кнопками, окраской или плитками из цветного асфальтобетона). На улицах с оживлённым движением для безопасности пешеходов устраивают подземные переходы или островки безопасности.

Ширину проезжей части и тротуаров на площадях назначают в зависимости от интенсивности и состава движения на примыкающих улицах и от принятой организации движения. Схему организации движения транспорта и пешеходов проектируют на плане площади в масштабе 1:500. При этом устанавливают число полос и направление движения автомобилей, троллейбусов, трамваев, автобусов и предусматривают размещение светофоров, стоянок автомобилей и переходов.

Различают следующие виды площадей: главные площади населённого пункта; площади жилых и промышленных районов; площади перед театрами, клубами и т. д.; площади у торговых зданий и рынков; вокзальные площади; транспортные площади; предмостовые площади.

При вертикальной планировке площади в зависимости от общественного характера, рельефа и уклонов примыкающих улиц применяют односкатную, выпуклую, вогнутую или сложную форму, удобную для движения и позволяющую отводить воду.

В связи с развитием автомобильного движения и увеличением числа индивидуальных автомобилей возникла настоятельная необходимость устройства автомобильных стоянок на площадях у вокзалов, стадионов, театров и т. п. Автомобильные стоянки должны быть изолированы от транзитного движения, а въезд и выезд сделаны раздельными. Площадь автомобильной стоянкирассчитывают, исходя из числа ожидаемых автомобилей на стоянке и площади места, занимаемого одним автомобилем. Принимают, что легковой автомобиль при однорядной установке занимает 20 м², при многорядной – 25 м², автобус при однорядной установке – 32 м², при многорядной – 40 м². Предстоящее в ближайшие годы резкое увеличение количества легковых автомобилей потребует принятия решительных мер по оборудованию внеуличных подземных и многоэтажных стоянок.

На площадях, образующихся при соединении нескольких улиц или на подъездах к мосту, стоянки транспорта не предусматриваются, так как назначение площади ограничивается распределением движения транспортных потоков, вливающихся с прилегающих улиц. Наиболее распространённая организация движения на таких площадях достигается устройством в центре направляющего островка в форме круга или другой правильной формы. Размер круга назначают возможно большим, в зависимости от размера площади. Однако при этом ширина проезда должна быть достаточной для заданной интенсивности движения на вливающихся улицах. Чем больше улиц примыкает к площади, тем больше должны быть ширина проезда и диаметр круга. При малых размерах центрального островка движение автомобилей регулируют по кругу.

Если форма площади не позволяет устроить центральный островок, организацию движения решают при помощи нескольких направляющих островков в виде разделительных полос или треугольников с обязательным регулированием движения. При большом движении транспорта и пешеходов пересечения на транспортных магистралях делают в разных уровнях, устраивая тоннели или эстакады.

Тоннель строят в центральной части улицы с таким расчётом, чтобы транспорт мог поворачивать направо. Для пешеходов также могут быть устроены специальные тоннели при большой ширине улиц и интенсивном движении транспорта, как, например, сделано на ряде улиц в Москве – на Кутузовском проспекте, Театральном проезде, у проспекта Маркса, Октябрьской и Смоленской площадях и в других городах. Высота тоннелей принята 2,3 м, а ширина – 5 – 8 м.

Водоотвод в городских условиях (рис.2)

При поверхностной и открытой системе водоотвода, воду отводят по лоткам или канавам в пониженные места и водотоки. При закрытом водоотводе, вода, собирающаяся в лотках проезжей части, стекает в водоприёмные колодцы, устраиваемые в лотках, а затем по трубам подземного водостока в тальвеги и водотоки. Применяют и комбинированную систему, когда на части улиц осуществляется поверхностный водоотвод для последующего сброса воды в подземный водосток.

Открытые канавы в городских условиях устраивать не рекомендуется, так как их трудно содержать в надлежащем санитарном состоянии, а к каждому дому необходимо устраивать переездные мостики. Лучше отводить воду по лоткам, которые в городах образуются при устройстве подзоров – откосов, укреплённых мощением или установкой бордюра. Минимальный уклон канав и лотков принимается 5 ‰ и в исключительных случаях 3 ‰.

Закрытый водоотвод широко применяют в городах, особенно при равнинном, плоском рельефе, затрудняющем устройство канав и лотков. Если есть подземный водосток, улицу можно проектировать с уклоном менее 5 ‰, но в этом случае лотки делают пилообразного профиля с уклонами 4 – 5 ‰. Этот профиль получается за счёт изменения глубины лотка в пределах 10 – 20 см и поперечного уклона проезжей части в полосе, примыкающей к лотку, на ширине 1 – 2 м. Во всех понижениях пилообразного профиля лотка через каждые 40 – 60 м размещаются водоприёмные колодцы.

При проектировании водоотвода в населённых пунктах в первую очередь устанавливают направление основных водосточных магистралей, совмещая их с пониженными местами и тальвегами. Магистраль закрытого водостока обычно располагают по направлению улиц и параллельно линии застройки, но бывают случаи, когда по условиям рельефа водосток прокладывают через территорию квартала. Водоотводные устройства на прилегающих территориях проектируют с учётом сброса воды в главную магистраль.

Из водоприёмных колодцев, располагаемых в лотках, вода по отводным трубам диаметром 30 – 40 см поступает в трубу водостока. Водосток каждой улицы через разветвлённую сеть примыкающих уличных водостоков присоединяют к магистральному водостоку (коллектору), сбрасывающему сточные воды в реку или в тальвег.

Глубину проложения магистрального водостока назначают с таким расчётом, чтобы к нему можно было подвести водосточные трубы с прилегающих улиц. Уклон труб водостока обычно принимают равным уклону местности и проверяют расчётом.

Минимальный продольный уклон определяют из условия, чтобы при заполнении водостока на ⅓ высоты, скорость воды была не менее 0,75 м/с, во избежание отложения наносов.

Чтобы вода не замерзала в трубах при промерзании грунта, глубину заложения водостоков назначают не менее чем на глубину промерзания грунта, увеличенную на 0,3 метра при диаметрах труб до 500 мм; при больших диаметрах труб разрешается их заглубление на глубину промерзания за вычетом 0,5 м.

Элементы водосточной сети, расстояния между дождеприёмными колодцами и размеры труб водостока в городских условиях рассчитывают по методу предельных неровностей, разработанному профессором П.Ф. Горбачёвым и принятому для проектирования городских водостоков. Сечения канав, лотков и дорожных труб определяют по формулам гидравлики.

Метод предельных интенсивностей заключается в том, что расчётная интенсивность дождя принимается соответствующей продолжительности дождя, равной по времени протекания воды от наиболее удалённой границы бассейна до расчётного сечения.

Для определения интенсивности дождя q, л/сек-га, пользуются формулой:

где: n [1] – показатель степени, определяемый по картам изолиний;

q²⁰ [л/сек×га] – интенсивность ливня для данного места при продолжительности 20 минут и вероятности превышения 1 раз в год, определяемая для разных районов Российской Федерации по картам изолиний;

С [1] – климатический коэффициент;

Р [лет] – повторяемость расчётного ливня;

t [мин] – продолжительность ливня.

Расход ливневых вод определяют по формуле:

где: F [га] – площадь водосборного бассейна;

q [л/сек] – интенсивность дождя;

φ [1] – коэффициент стока, учитывающий потери.

При высоком стоянии грунтовых вод, для осушения земляного полотна и понижения уровня грунтовых вод в городских условиях устраивают дренажи, конструкция которых и методы расчёта аналогичны применяемым на загородных дорогах.

Лекция 15

Тема: "Особенности проектирования и строительства автомобильных дорог в сложных условиях"

Проектирование дорог в районах вечномёрзлых грунтов

Вечномёрзлыми называют грунты, содержащие замёрзшую воду и имеющие температуру ниже 0^о С в течение длительного периода времени – от нескольких лет до десятков тысячелетий. В ряде мест, в пределах мёрзлой толщи встречаются мощные прослойки льда – погребённый лёд.

Верхний слой грунта, который весной оттаивает, а зимой вновь замерзает, называютдеятельным слоем. Если деятельный слой сливается с поверхностью вечной мерзлоты, последнюю называют сливающейся.

Толщина деятельного слоя зависит от рельефа местности и экспозиции склонов, от состава грунтов, растительного покрова и климатических факторов. На южных склонах грунт летом оттаивает на большую глубину, чем на северных. Глинистые грунты имеют большую теплопроводность, чем, например, торфяники.

Постройка автомобильной дороги вносит большие изменения в природный режим вечномёрзлых грунтов. Вырубка на придорожной полосе деревьев и кустарников, удаление мохового покрова способствуют увеличению толщины деятельного слоя. При оттаивании пылеватые льдонасыщенные вечномёрзлые грунты из твёрдого состояния переходят в разжиженное, растекаясь под действием собственного веса. Оттаивание вечномёрзлого грунта под невысокими насыпями в зависимости от количества льда, содержащегося в грунте, вызывает дополнительные осадки или полное расползание насыпей. На участках с близким к поверхности расположением погребённого льда, при таянии на полосе отвода могут возникнуть провальные озёра (термокарстовые явления). Откосы выемок, разработанных в вечномёрзлых грунтах, содержащих прослойки льда, при оттаивании подвержены сплывам. Наоборот, средние и высокие насыпи, создавая теплоизоляцию, способствуют поднятию уровня вечной мерзлоты, которая может входить в тело насыпи.