Военные дороги. Учебное пособие для студентов специальности Применение инженерных дорожностроительных и мостостроительных подразделений и частей
 Скачать 2.04 Mb.
|
|
ТЕМА №5. ПОСТРОЙКА И УСИЛЕНИЕ ГРУНТОВЫХ ДОРОГ Занятие №1 План занятия 1. Выбор трассы строительства грунтовой дороги 2. Виды работ при постройке грунтовой дороги и их выполнение. Учебный вопрос №1. Выбор трассы строительства грунтовой дороги Требования имеют целью обеспечить безопасность движения, живучесть дороги, наименьшие затраты на строительство и эксплуатации дороги. Трассирование по карте производят следующим образом: ˗ заданный начальный, промежуточный и конечный пункты соединяют прямыми («воздушными») линиями; ˗ оценивают местность вблизи «воздушной» линии, намечают трассу сначала на сложных участках, а затем на всем ее протяжении; ˗ устанавливают местоположение углов поворота и соединяют их вершины прямыми линиями; ˗ измеряют углы поворота, назначают радиусы кривых в плане и прочерчивают кривые; ˗ определяют азимут и измеряют длину начального и всех последующих прямых участков, привязывают начальный и конечный пункты дороги, а также вершины углов поворота к ориентирам. Например: (показ на доске или демонстрация на интерактивной доске) запроектировать участок дороги. 58 Исходные данные: ˗ ширина проезжей части – 6м; ˗ радиусы гор. кривых – 50м; ˗ режим движения односторонний, однорядный; ˗ пропускная способность - 3000 авт/сут.; ˗ установить начальную, промежуточную и конечную точки трассы; ˗ установить положение трассы между точками; ˗ разбить трассу на пикеты; ˗ составить таблицу высотных отметок (вычертить на доске); ˗ составить таблицу элементов кривых; ˗ произвести разбивку кривых упрощенным способом; ˗ определить протяжение и азимуты прямых участков (максимальная величина прямого участка не более 3 км, строится кривая). Оформление пояснительной записки: ˗ уяснение задачи, оценки обстановки; ˗ напоминание основных положений уяснения задачи и оценки обстановки; ˗ контроль оформления карты и пояснительной записки; ˗ аналогично построение нескольких вариантов; ˗ произвести и сравнение. Учебный вопрос №2. Виды работ при постройке грунтовой дороги и их выполнение Грунтовыми дорогами называются дороги, у которых покрытием служит естественный или улучшенный различными материалами грунт. Грунтовые дороги в настоящие время не утратили своего значения. В зависимости от конструкции и материала слоя покрытия грунтовые дороги могут быть: ˗ естественные, ˗ профилированные, ˗ профилированные улучшенные. Грунтовые естественные дороги образуются в большинстве случаев в результате движения транспорта по целине. Они не имеют правильного поперечного профиля, следовательно, и водоотвода, отличаются большой извилистостью в плане и резко изменяющимися продольными уклонами. Проезжая часть грунтовых дорог (за исключением участков с гравелистыми и щебенистыми грунтами) имеет недостаточную прочность, которая зависит главным образом от характера грунта и его влажности. В сухую погоду все грунтовые дороги сильно пылят; при переувлажнении, особенно глинистые грунты, не обеспечивают пропуск даже небольшого по интенсивности движения. Грунтовые профилированные дороги являются более совершенными по сравнению с грунтовыми естественными, обладают лучшими эксплуатационными качествами. Они проектируются в плане и профиле с соблюдением технических требований. 59 Поперечные профили грунтовых профилированных дорог могут быть следующих типов: - с треугольными канавами. Является основным, наиболее распространенным профилем грунтовых профилированных дорог. Он обеспечивает простоту строительства и применим на различных грунтах в районах умеренного увлажнения. Схема №15 Поперечные профили грунтовых профированных дорог: а) с трапецеидальными канавами; б) с треугольными канавами; в) обтекаемой; г) пониженный «простружкой». - с трапецеидальными канавами. При этом профиле строительство дорог становится сложнее, но лучше обеспечивается осушение грунтов земляного полотна. По этой причине дороги с таким профилем строятся на участках с глинистыми грунтами, на местности с высоким уровнем грунтовых вод и в районах со значительным количеством осадков. - с боковыми канавами обтекаемого профиля. Этот поперечный профиль обладает характеристиками, аналогичными поперечному профилю с треугольными канавами. Строительство дорог в этом случае выполняется большим числом проходов автогрейдера, но вместе с тем такой профиль позволяет избежать снежных или песчаных заносов. - пониженный поперечный профиль – «простружка». Не обладает хорошим водоотводом и применим только в благоприятное время года, при необходимости быстрого открытия движение по целине на короткое время. Грунтовые улучшенные дороги. Задачей повышения прочности грунтовых дорог является искусственное улучшение или коренное изменение физико-механических качеств грунтов, образующих дорожное покрытие. Это достигается путем добавления в грунт песчаных или глинистых частиц (пескование или глинование), гравия, щебня, 60 дресвы или обработки их различными вяжущими материалами: битумом, дегтем, нефтью, цементом и др. После ведения в грунт вышеуказанных материалов значительно повышаются дорожные качества грунтов: увеличивается внутреннее трение, повышается водоустойчивость, плотность и прочность. Постройка дорог включает: - возведение земляного полотна; - устройство дорожных покрытий; - постройку водопропускных сооружений. При строительстве грунтовых дорог производят возведение земляного полотна и постройку водопропускных сооружений. Возведение земляного полотна. Работы по возведению земляного полотна подразделяют на подготовительные и основные. К подготовительным работам относят: ˗ закрепление оси дороги; ˗ расчистку дорожной полосы на необходимую ширину от леса, кустарника, пней и камней, срезку кочек и устранение отдельных небольших неровностей, затрудняющих профилировочные работы; ˗ разбивку земляного полотна. Основные работы включают: ˗ рыхление грунтов; ˗ профилирование земляного полотна при устройстве его в нулевых отметках; ˗ возведение насыпей и устройство выемок; ˗ устройство водоотвода. Закрепление оси дороги на прямых участках производят путем забивки осевых кольев через каждые 100 м (на пикетах). На длинных прямых участках, кроме того, на расстоянии 0,5-1,0 км устанавливаю вехи. На кривых закрепляют вершины углов поворотов, положение середины кривой, начальные и конечные точки кривых. Для сохранения положения разбивочных кольев во время производства работ делают выноску их на обрезы, по обе стороны от оси дороги. Разбивка ЗП на равнинных участках в нулевых отметках при профилировании автогрейдером сводится к обозначению линии первого зарезания и может осуществляться различными способами: ˗ по кольям; ˗ по вехам; ˗ по движущейся вехе. Дорожной одеждой называют один или совокупность нескольких конструктивных слоев из дорожно-строительных материалов на ширину проезжей части или всего полотна для обеспечения удобного и бесперебойного автомобильного (или иного) движения независимо от погоды, сезона и общих климатических условий района строительства дороги. В военных условиях, как правило, создаются временные дорожные одежды, способные обеспечивать военное движение на период боя или операции. В дорожных одеждах различают следующие элементы (конструктивные слои): ˗ дорожное покрытие (А), ˗ искусственное основание (В), ˗ подстилающий грунт или естественное основание (С). 61 Схема № 16 Дорожные покрытия могут иметь следующие типы поперечных профилей: ˗ серповидный; ˗ корытный; ˗ полукорытный. Схема №17: h p – расчетная толщина покрытия; h o – толщина покрытия у оси дороги; h k – толщина покрытия у кромки проезжей части; h б – толщина покрытия у бровки дорожного полотна; b – ширина проезжей части; a – ширина обочины; i o – поперечный уклон поверхности покрытия на проезжей части; i oб – поперечный уклон поверхности покрытия на обочинах; i з – поперечный уклон поверхности земляного полотна (грунтового основания). 62 Серповидный профиль. При серповидным профиле покрытие устраивается на всю ширину дорожного полотна, причем для экономии материала покрытия толщину последнего принимают переменной за счет разности поперечных уклонов поверхности покрытия и грунтового основания. Расчетную толщину покрытия обычно относят к месту, находящемуся посредине между осью дороги и кромкой проезжей части, тогда наибольшая толщина покрытия получается у оси дороги (больше расчетной), меньшая - у кромок проезжей части и еще меньше у брови дорожного полотна. Применение серповидного профиля считается целесообразным, когда толщину покрытия у бровки дорожного полотна можно свести к величине, равной 3-5 см. Серповидный профиль обладает следующими достоинствами: 1. Укрепление обочин тем же материалом, какой идет на укрепление проезжей части, позволяет при разъездах встречных машин более полно использовать ширину проезжей части, не опасаясь выезда на обочину, и обеспечивает проезжую часть от заноса на нее грязи с обочин при случайных заездах на них автомобилей. 2. Однородность материала укрепления проезжей части и обочин значительно облегчает ремонт и содержание дороги путем профилировок и выглаживания дорожными машинами (грейдерами, утюгами) без опасения заноса грунта с обочин на проезжую часть. 3. Отсутствие корыта или полукорыта чрезвычайно упрощает решения вопроса внутреннего водоотвода, так как не требуется устройство дренажных воронок. К отрицательным сторонам серповидного профиля относятся: 1. Повышенный расход материала покрытия, идущего на укрепление не только проезжей части, но и обочин (особенно при превышении нормы толщины покрытия у бровок в 3-5 см), в результате чего на практике такой профиль применяется лишь для облегченных типов покрытий. 2. Невыгодное использование материала покрытия, поскольку наибольшая толщина покрытия получается у оси дороги, где меньше всего в этом имеется потребность. 3. Большой расход материала по сравнению с корытным профилем. Корытный профиль отличается следующими положительными свойствами: 1. Возможностью устройства покрытия и искусственного основания любой толщины. 2. Экономичностью использовани материала покрытия. 3. Возможностью устройства покрытия и искусственного основания из малосвязанных материалов вследствие наличия боковых стенок корыта. Недостатки корытного профиля являются: 1. Необходимость устройства корыта. 2. Необходимость устройства внутреннего водоотвода. 63 3. Необходимость грунтовых обочин, что обычно приводит к насосу грязи на покрытие. Полукорытный профиль имеет промежуточные свойства между серповидным и корытным. К достоинствам его можно отнести: 1. Возможность устройства покрытия и одежды любой толщины 2. Защищенность слоем покрытия грунтовых обочин. Недостатками такого профиля являются: 1. Необходимость устройства корыта. 2. Необходимость устройства внутреннего водоотвода. 3. Повышенный расход материала покрытия. Необходимость устройства корыта, а иногда и внутреннего водоотвода ограничивает применение корытного и полукорытного профилей на войсковых дорогах, строящихся в военное время. В этом отношении серповидный профиль более отвечает условиям производства военно-дорожных работ, т.к. обеспечивает большую простоту работ и возможность полной их механизации. Необходимо отметить, что серповидный и полукорытный профили применяются только для таких покрытий, как гравийное или улучшенное грунтовое. Все прочие покрытия, как правило, устраиваются корытного профиля. При конструировании дорожных одежд учитывают: ˗ показатель требуемой прочности дорожной одежды; ˗ наличие ДСМ и их удаление от района строительства дороги; ˗ их прочностные характеристики; ˗ местные условия; ˗ срок службы дороги и другие факторы. На их основе составляют 2-3 альтернативных варианта конструкций дорожной одежды. Составление вариантов и их анализ - самый ответственный момент конструирования. Обычно сначала назначают варианты слоев покрытия, затем группируют имеющиеся конкурирующие материалы по 1-2 конструктивно необходимым слоям основании. Затем производят анализ дорожных одежд выбор наиболее конструктивно способного варианта дорожной одежды. Для выбора наиболее целесообразного варианта необходимо произвести их расчет. Исходными данными для выполнения расчета являются: Ncут. - суточная интенсивность движения, авт/сут.; Vp - расчетная скорость движения, км/час; Cт - предполагаемый срок службы, сутки. Также учитываются: - принадлежность военно-автомобильной дороги; - климатическая зона, - предполагаемый состав движения, - сезон года в период эксплуатации дороги 64 - вид грунта, - наличие, удаление, - возможность разработки и подвоза ДСМ, - расчетный автомобиль. Расчет нежестких дорожных одежд ведется в следующей последовательности: 1. Определяется приведенная интенсивность движения/ суточная: Nnn=Nсут. Kоб.Cт где: Nсут - суточная интенсивность движения, авт/сут; Kоб.- обычный коэффициент приведенного фактического движения к расчетной величине: об.=0.01ii где: i - расчетный коэффициент для приведения автомобиля к расчетным нормативным нагрузкам для групп i - доля в составе движения данной группы автомобилей - коэффициент учитывающий распределение движения по полосам (две полосы движения - = 0,7, одна полоса - = 1) 2. Определяется допустимый модуль упругости дорожной одежды: Ed = 51+ lgA(4.41 lgAnn - 7.06) MПо где: Ann - требуемая работоспособность ВАД в приведенный период эксплуатации, пр. авт.: Ann= NппCт Ст- требуемый срок службы дороги, сутки; 3. Определяется требуемый модуль упругости. Eт=Eт1Kз где: Eт1- требуемый модуль прочности при Кз=1, определяется по графику; Kз - коэффициент прочности - поправка к требуемой прочности в зависимости от допустимой скорости движения автомобильных колонн в конце срока службы [принимается по таблице 30 по источнику в литературе 6], т.е.: при Vр=25км/час Кз=1,0 при Vр=60км/час Кз=1,3 при Vр=30км/час Кз=1,05 при Vр=70км/час Кз=1,4 при Vр=35км/час Кз=1,1 при Vр=80км/час Кз=1,5 при Vр=50км/час Кз=1,2 65 4. Определяется требуемая толщина покрытия: 0.95 Еф / Етр 1.05 Для этого составляем расчетную схему: Далее, определяем Еф (Еобщ.) из соотношений и использование монограмму: У=Егр/Ем=Ео/Е1; h/D=х Схема № 18 Занятие №2 План занятия 1. Выдача задания и учебных карт по составлению «Полевого проекта участка военной автомобильной дороги» 2. Состав полевого проекта участка военной автомобильной дороги Вопрос №1. Выдача задания и учебных карт по составлению «Полевого проекта участка военной автомобильной дороги» Преподаватель выдает задание студентам. Студенты должны выработать практические навыки по составлению «Полевого проекта участка грунтовой 66 дороги», т.е. правильно выполнить расчет при проектирования и выборе участка грунтовой дороги. Учебный вопрос №2. Состав полевого проекта участка военной автомобильной дороги: ˗ определение тактико-технических требований, предъявляемых к военной автомобильной дороге; ˗ выбор трассы дороги. Сравнение вариантов трассы дороги; ˗ проектирование упрощенного продольного профиля участка военной автомобильной дороги; ˗ определение объемов земляных работ по строительству участка грунтовой дороги; ˗ конструирование и расчет дорожной одежды; ˗ проектирование поперечных профилей земляного полотна участка ВАД. Определение тактико-технических требований, предъявляемых к военной автомобильной дороге По условиямэксплуатации и строительства военно-автомобильные дороги отличаются от эксплуатации и строительства дорог в мирное время. Учитывая условия и особенности военного времени, для ВАД разработаны особые технические требования, который определяются следующими факторами: ˗ интенсивностью движения, ˗ составом ожидаемого движения, ˗ заданным сроком службы ВАД ˗ сроком готовности ВАД- условиями местности (рельеф, климат, погода, гидрография) ˗ временем года. Проектируемый участок ВАД должен: 1. Соответствовать заданному направлению, иметь насколько это возможно, наименьшее протяжение, обеспечивать возможность постройки дороги в заданный срок обеспечивать маскировку путем использования защитных свойств местности. 2. Иметь минимальный объем земляных работ, подготовительных и мостовых работ. 3. Не иметь по возможности участков: а) узких и затрудняющих движение и рассредоточение войсковых и военно- транспортных колонн; б) проходящих по зараженной местности; в) расположенных близко от объектов, вероятного воздействия противника; г) расположенных поблизости от мест возможных пожаров. 4. Обеспечивать наилучшие эксплуатационные свойства проектируемой 67 дороги. 5. Проходить по участкам местности с благоприятными гидрологическими условиями. Условия проектирования новых участков ВАД определяются конкретной обстановкой. Проектирование ВАД осуществляется в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ВАД (сводные военно-эксплуатационные требования к ВАД). Главными из них являются: υ р -расчетная скорость движения (км/ч) N - расчетная интенсивность движения (авт./сут) Ст. - требуемый срок службы (сут.) При определении технических требований производится уточнение этих величин с помощью расчетов с занесением в таблицу. После определения тактико-технических требований характеризуется и описывается район проложения трассы, указываются дорожно-строительные материалы, указываются имеющиеся водные преграды, а также другие преграды природного и искусственного происхождения. Выбор трассы дороги. Сравнение вариантов трассы дороги При проектировании ВАД в планенеобходимо выбрать трассу по карте (основной вариант из 3-х вариантов), назначить радиусы горизонтальных кривых в зависимости от рельефа местности и местных условий. Сравнить варианты в табличной форме, оформить план трассы на карте, заполнить на карте таблицу элементов кривых. Общее направление трассы дороги назначают в соответствии с заданным между начальным и конечным пунктами. При проектировании плана трассы участок ВАД, необходимо предварительно изучить местность но карте: 1. Колебания высотных отметок по пути приложения трассы горизонтали, хребты, лощины и т. д. 2. Наличие и характер рек, ручьев, суходолов и пойменных участков. 3. Фиксированные точки, т.е. возможные места переходов через реки, суходолы, пересечение с автомобильными и железными дорогами. 4. Места обхода высотных и контурных препятствий. После изучения местности по карте, между начальным и конечным пунктами проводят «воздушную линию» - красная штрихпунктирная линия. При проектировании вариантов трассы следует во всех случаях стремиться к наименьшему отключению трассы от воздушной линии. После проложения трасс по карте назначают радиусы и вписывают кривые, производят разбивку на пикеты (ПК), наносят километраж, азимуты направлений, длины прямых участков, ПК НТ (начало трассы), ПК КТ (конец трассы), ПК положение ВУП (вершин углов поворота). При проложении трасс, где предполагается пересечение суходолов, водотоков, трассу рекомендуется проводить под прямым углом, а если же предусматривается постройка водопропускных труб, то целесообразно дорогу трассировать, не считаясь с направлением суходолов и 68 малых водотоков, в этом случае устраивают отводящие русла, косые входные и выходные оголовки труб. Овраги и болота следует обходить, при невозможности отыскать место, где переход можно выполнить с меньшими количеством дорожных работ. При выборе трассы возможно использовать существующие дороги I, II, III категорий. Наезженные узкие проселочные дороги не применять, так как они при профилировании будут засыпаны, а их извилистость будет мешать проложению трассы новой дороги. Пересечения с автомобильными и железными дорогами рекомендуется производить под углом не менее 60°. Небольшие лесные массивы целесообразно обходить, при пересеченных значительных лесных массивах для уменьшения объема подготовительных работ (расчистки полосы отвода от деревьев, пней, кустарников, камней, валунов и т.д.) целесообразно трассу прокладывать по широким просекам, лесным дорогам и вдоль опушек. После выбора 2-3-х вариантов плана трассы производится их сравнение и выбирается основной вариант. Элементы горизонтальных кривых вычисляются по формулам: Схема № 19. Страница рабочего флипчарта где: R– радиус горизонтальной кривой - угол поворота. П - константа равна 3,14. Для удобства расчетов и в целях экономии времени проектирования горизонтальных кривых, подсчитаны данные для радиуса R=10 м и сведены в табличную форму [6, стр. 216-217, табл. №36]. Порядок пользования таблицей элементов кривых для радиуса 10м В зависимости от угла поворота (а 0 ) выписываютданные элементов горизонтальных кривых (Т, К, Б, Д) и умножают их на соотношение R/10, где R - 69 принятый радиус горизонтальной кривой. Пикетажное положение вершины угла поворота (ВУП) определяют по карте. Зная пикетажное положение ПКВУП, определяют пикетажное положение начала кривой (ПК) и конца кривой (КК) по формулам: НК - ПК вуп. - Т; [5] КК=ПКвуп.+Т ≈ НК+К; [6] где: ПКвуп. - пикетажное положение вершины угла поворота (ВУП) Т - величина тангенса горизонтальной кривой К - величина горизонтальной кривой. После проведения всех необходимых расчетов, намеченные варианты сравнивают в табличной форме. Таблица 11 № п/п Показатели Варианты 1-вар. 2-вар. 3-вар. 1 2 3 4 5 Показатели, по которым ведется сравнение вариантов, определяют по формулам: 1. Чтобы определить полную длину трасы (Lтр), следует сложить величины, прямых и кривых участков. Lтр=L 1 +L 2 +L п ...+К 1 +К 2 +...Кn, в м (7) Это формула также может иметь вид: Lтр=Кn+Lnв м, где: Ln - общая длина прямых участков, м Кn - обшая длина кривых участков, м 2. Коэффициент удлинения (Ку) трассы определяются по формуле: Lвод Lтр Tv (8) где: Lтр - длина трассы, м Lвод - длина воздушной линии, м 3. Средняя величина углов поворота ( 0 ср) определяется по формуле: 0 ср = Σ 0 градус (9) N где: Σ 0 - сумма величин углов поворота, градус. N - количество углов поворота, шт. 70 4.Средний радиус поворота (К) определяют по формуле; Rср = ΣRм, (10) n где: ΣR- сумма величин принятых радиусов горизонтальных кривых, м n – количество принятых радиусов. После заполнения таблицы сравнения намеченных вариантов трассы, за основной принимают самый оптимальный вариант трассы. Основной вариант трассы на карте обозначают красным цветом, остальные варианты черным и коричневым. Результаты подсчета элементов кривых, пикетажное положение вершин углов поворотов (ВУП), начало кривой (НК) и конца кривой (КК) по основному варианту сводятся в таблицу. Таблица № 12 Место положение угол Элементы кривых НК КК лев прав К Т Б К Д Таблицу после заполнения размещают на свободном месте карты. Проектирование упрощенного продольного профиля участка военной автомобильной дороги Проектирование продольного профиля - один из наиболее сложных процессов проектирования любой автомобильной дороги. При проектировании продольного профиля следует решить две задачи: 1. Определить природные характеристики трассы. 2. Определить конструктивные проектные характеристики автодороги. Природными характеристиками, оказывающими влияние на выбор про- филя, являются: ˗ проекция земной поверхности на вертикальную плоскость по оси дороги; ˗ грунты и гидрологические условия; ˗ план трассы с ситуацией. Конструктивными проектными характеристиками являются: ˗ высотные отметки проектной линии. Проекции бровки земляного полотна на вертикальную плоскость; ˗ высота линий насыпей или глубина выемок (рабочие отметки); ˗ форма ЗП в продольном разрезе; ˗ характеристики водоотводных сооружений; ˗ проектная конструкция дорожной одежды; ˗ местоположение и краткая характеристика искусственных сооружений (мосты, трубы); ˗ расположение кривых в плане и их характеристики. 71 Продольный профиль наглядно показывает изменения природных и конструктивных характеристик на протяжении всей дороги, что является особенностью автомобильной дороги. При проектировании продольного профиля ВАД, необходимо соблюдать следующие требования: 1. Проектная линия должна наноситься с возможно меньшим отклонением от продольного профиля местности (черные отметки). 2. Земляные работы могут иметь место только на подходах к водопро- пускным сооружениям и при больших продольных уклонах местности, превышающих требуемые значения военно-технических требований. 3. Высота насыпей и глубина выемок не должна превышать 2-3 метров. 4. В целом продольный профиль должен быть запроектирован на ми- нимальный объём строительных работ. Для проектирования продольного профиля выбирают наиболее харак- терный участок (1-1,5 км), выбранный по указанию преподавателя. При проектировании ПП применяют следующие масштабы Мг-1: 5000, Мв-1: 500, Мгв-1:50 и рекомендуется следующая последовательность: 1. На листе масштабно-миллиметровой бумаги формата АЗ вычерчивают сетку продольного профиля участка ВАД (стр. 5 рис.№1 М/У) с установленными размерами граф сетки. 2. В верхней полосе подписывают расчетно-графический документ «Продольный профиль участка ВАД» шрифт 14 мм и ниже надписи обозначают между каждыми пикетами (ПК 10+00 до ПК 25+00) шрифтом 10 мм. 3. Заполняют графу «Пикеты, План линии, Километры», эти данные пе- реносятся с плана трассы для данного участка продольного профиля ВАД, согласно условных знаков. В графе «Расстояния» указываются расстояния между пикетами и переломными точками Б, в графу «отметки земли по оси дороги» заносятся отметки поверхности земли по оси дороги, которые определяются двумя методами. В местах плана трассы, где пикеты (ПК) и переломные точки не совпадают с горизонталями, их вычисляют методом интерполяции и экстраполяции: а) метод интерполяции применяется, когда переломная точка находится между двумя смежными горизонталями. Пример: определяемая переломная точка (А) находится между двумя смежными горизонталями, отметка верхней горизонтами 170 м, отметка нижней горизонтами 165м, сечение между горизонталями h=5м, расстояние между горизонталями по карте L=27мм, а расстояние от нижней горизонтами (165) до определяемой точки (А), в=7 мм. Подставив все данные в формулу [11] получим вершину определяемой отметки земли по оси дороги. 72 Схема № 20 Н А =H B + h * b = 165 + 5*7 = 166, 296 (11) L 27 где: Н А - определяемая точка, м Нв - отметка нижней горизонтами, м h - сечение горизонталей м (h=5м). в - расстояние от нижней горизонтали до определяемой точки (А), по карте. L - расстояние между горизонталями по карте)метод экстраполяции используется при расположении переломной точки в пределах замкнутой горизонтами или за пределами горизонтали. Пример: Переломная точка (А) находится на замкнутой горизонтали, отметка замкнутой горизонтали 170м (В), расстояние между исходной и соседней горизонталью L=17 мм, а расстояние между исходной (В) и точкой перелома в=7мм, то отметки переломной точки будет равна, согласно формуле [12]: Схема № 21 73 Н А = Нв =h * в = 170 + 5*7 = 172,05 (12) L 7 где: Н А - определяемая точка (А),в м; Н в -отметка исходной точки (В), м; h -сечение горизонталей (h=5м); В - расстояние между исходной точкой и горизонталью в мм; L - расстояние между исходной и соседней горизонталью, в мм; Отметка поверхности земли в точке (А) будет равна Н А - 172,05м. После определения отметок и заполнения граф в качестве условной от- метки принимают наименьшую отметку поверхности земли и ее откладывают на расстоянии в 7см по вертикали от сетки продольного профиля. Далее откладывают остальные величины отметок по оси дороги (М вер 1:500), соединяют полученные точки. Полученная линия, соединяющая отложенные точки, образует проекцию земной поверхности по оси дороги на вертикальную плоскость. 5. Проектируется проектная линия. При проектировании ВАД проектная линия в основном наносятся методом «обертывающей», во избежание большого объема земляных работ и сокращения срока строительство ВАД, при условии, что местность равнинная или слабопересеченная и уклон местности не превышает максимально допустимого уклона. А. Проектную линию на участках с нулевым уклоном наносят параллельно поверхности земли с превышением, равным рабочей отметке (hр), определяемой, главным образом, толщиной дорожной одежды, которую вычисляют после конструирования расчета слоев дорожной одежды. Схема № 22 74 Определение рабочей отметки на нулевых участках h р = h до - В об • i об (13) где: h р - рабочая отметка, в м ; h до - толщина д.о., в м; В об - ширина обочины, в м; i об - поперечный уклон обочины в десятичных дробях. Чтобы определить отметку проектной линии относительно отметок поверхности земли по каждой точке в отдельности, надо к отметке поверхности земли прибавить величину рабочей отметки (hр) полученную в результате расчета по формуле [13]. Б. На участках проектируемой ВАД, где уклон местности по оси дороги больше максимально допустимого, проектную линию наносят методом «секущей», с учетом того, чтобы объем насыпей был равен объему выемок. В. На участках, продольного профиля, где алгебраическая разность смежных уклонов > 20%о и величина биссектрисы >0,05 м для обеспечения видимости и плавности вписывают вертикальные кривые, согласно военно- техническим требованиям, предъявляемым к ВАД. Наименьший радиус вертикальных кривых можно определить по формулам: Для выпуклой вертикальной кривой: Схема № 23 Rвып = Lв 2 в, м (14) 2,4 75 где: Rвып – радиус выпуклой вертикальной кривой в м; (минимально допустимое); Lв – расстояние видимости пути (согласно военно-технических требований). Схема №24 Rвог = Vp 2 в, м (15) 6.5 где: Rвог - радиус вогнутой вертикальной кривой; Vр - расчетная скорость движения. Определив в результате подсчета величину радиуса кривой (Rвып иRвог), а также величину алгебраической разности смежных уклонов(J∆), необходимо определить элементы вертикальной кривой по формулам: К = R * Jв, м (16) Т = К ≈ R * J∆ в м (17) 2 2 Б = R * J∆ в м (18) 8 где: К – длина кривой в м; Т – тангенс вм; Б – биссектриса в м R – радиус вертикальной кривой, в м; J∆ - алгебраическая разность смежных уклонов. 76 В. После вычисления элементов вертикальных кривых определяем пикетажное положение: ПКнвк = ПКмп-Т (19) ПКквк + ПКмп+Т≈ПКнвк+К (20) где: ПКнвк – пикетажное положение начала вертикальной кривой (нвк); ПКквк - пикетажное положение конца вертикальной кривой (квк); ПКмп - пикетажное положение точки перелома (мп); Т – тангенс вертикальной кривой. Проектную отметку (hр) вершины вертикальной кривой, располагающейся над (вог) (+) под (вып) (-) точкой перелома продольного профиля, определяют по формуле: Hр =Нтп +Б, в м (22) где: К - радиус вертикальной кривой, в м. Б – биссектриса вертикальной кривойв м. Одновременно с проектной линией заполняют графу «Уклоны» для каждого характерного уклона проектной линии. Величину уклона можно определить, исходя из данной формулы: i = НПКi – НПKγ * 1000 %о (23) L где: i-определяемая величина уклона, в %; НПКi – НПKγ - алгебраическая разность проектных отметок , между которыми необходимо определить уклон, в м.; L - расстояние между проектными отметками, между которыми необходимо определить уклон, в м. После нанесения проектной линии проводится окончательное оформление, которое заключается в графическом отражении на продольном профиле основных характеристик, резервов, искусственных сооружений, пересечение с другими автомобильными и железными дорогами, вида грунтов, вертикальных и горизонтальных кривых, а так же других элементов дороги. Обозначение характеристик и элементов продольного профиля ведется в соответствии с условными знаками. Определение объемов земляных работ по строительству участка грунтовой дороги Объем земляных работ по основному варианту трассы подсчитывают как сумму объемов насыпей и выемок между смежными пикетами или пикетом и точкой пересечения проектной красной и черной линии. Подсчет объемов 77 земляных работ по основному варианту трассы ведется в следующей последовательности: 1. Для насыпи: Схема № 25 Определяем площадь поперечного сечения насыпи ЗП. Fн = ρ + В – h + mh 2 , в м 2 (23) где: Fн – площадь поперечного сечения ЗП ВАД, в м 2 ; ρ - площадь с точного треугольника, в м 2 ; В - ширина насыпи, в м; h - высота насыпи, в м; m – коэффициент крутизны откоса насыпи. После определения площадей поперечного сечения на каждой характерной точке ЗП ВАД или на каждом пикете подставим полученные значения в формулу [25]и получим объем земляных работ между определяемыми точками или пикетами. V = F1 + F2 * L ; м 3 (25) 2 где: V – объем земляных работ, в м 3 ; F1 + F2 – площади поперечных сечений ЗП, в м 2 ; L – расстояние между пикетами или определяемыми точками, в м. 78 2. Для выемки: Схема № 26 Определяем площадь поперечного сечения выемки по формуле: Fв = 2q – ρ + В,h + m 1 , h 2 [26] где: Fв – плошадь поперечного сечения выыемки, в м 2 ; q - площадь поперечного сечения кювета, в м 2 ; ρ – площадь суточного треугольника, в м 2 ; В – ширина ЗП; В 1 – ширина ЗП плюс ширина кюветов по верху; h – глубина выемки, в м; m 1 – коэффициент крутизны откоса выемки. После определения площади поперечного сечения выемки подставив ее значения в формулу [25]получим объем земляных работ для выемок. При проектировании ЗП на косогорах в круге 1:5 и на участках местности с изменяющимися поперечными уклонами, поперечное сечение ЗП разбивается на простые геометрические фигуры, определяется площадь каждой из них, сумма площадей всех фигур и будет площадью поперечного сечения ЗП. Все полученные результаты подсчета объема земляных работ сводят в по пикетную ведомость земляных работ (приводимую ниже таблицу). Ведомости земляных работ бывают по пикетные, по километровые и совмещенные при небольших объемах земляных работ. 79 Таблица № 13 Попикетная ведомость земляных работ Дорога _____________________ширина земляного полотна В – 12 м Пикеты и промежу- точные точки Рабочие отметки площади профилей, м 2 Средние расчетные площади, м 2 Расстояние между профилями, м Объем При- мечание Выемок, м 3 Насыпей м 3 4 +0,00 0,00 - - - - - - - - 1,485 100 - 148,5 - 5 +0,30 3,17 - - - - - 6 +0,40 4,08 - - - - - - - - 18,275 100 - 1827,5 - 7 +2,50 32,47 - - - - - Конструирование и расчет дорожной одежды Конструирование дорожной одеждызаключается в целесообразности выбора ДСМ и их расположении в слоях дорожной одежды. При конструировании дорожной одежды учитывают требуемую прочность дорожной одежды, прочностные характеристики ДСМ, из которых состоят слои ДО, местные условия, срок службы ВАД, интенсивность движения, расчетную скорость, состав движения и др. Конструирование дорожной одежды производят, руководствуясь выяснениями следующих вопросов: а) поскольку напряжение в слоях дорожной одежды затухает примерно пропор- ционально квадрату глубины их расположения, слои в дорожной одежде размещают по закону убыванию прочности ДСМ, сверху вниз; б) наиболее прочным создают дорожное покрытие, при этом оно должно быть гидрофобным и обладать достаточной прочностью; в) при большой интенсивности движения покрытия целесообразно строить из прочных каменных материалов, укрепленных вяжущими. Менее прочные ДСМ материалы необходимо использовать в основании покрытия; г) необходима упрощать конструкцию дорожной одежды. так как увеличение количества ее слоев усложняет организацию дорожно-строительных работ и ведет к увеличению сроков и объемов строительства. Исходными данными для конструирования и расчета дорожной одежды явля- ются: 1. (N сут ) - суточная интенсивность движения, (см. Бланк задания [БЗ], авт./сут) 2. Uр - расчетная скорость движения (БЗ),км/ч. 3. Ст – требуемый срок службы ВАД (БЗ),сут. 4. Состав ожидаемого движения [БЗ], % 5. Вид грунта [БЗ] 6. Наличие ДСМ [БЗ] 7. Коэффициента влагопроводности грунта, см 2 /ч [БЗ] 80 8. Возвышение низа д.о. над уровнем грунтовых вод, см [БЗ] 9. Сезон года в период строительства [БЗ] Расчет нежестких дорожных одежд ведется в следующей последовательности: 1. Необходимо определить требуемую работоспособность дорожной одежды по формуле: N пп = N сут * С тр – К об . * γ,авт./сут (27) где: N пп - требуемая работоспособность д.орожной одежды на весь срок службы ВАД; Ст - требуемый срок службы ВАД, сут.[БЗ]; Т - коэффициент, учитывающий ширину проезжей части (для однополосной γ =1, для двухполосной γ =0,7); К об - обобщенный коэффициент приведения данного состава движения к расчетной нагрузке определяется по формуле: К об = 0,01 Σ ai * Ki (28) где: a i - доля i -той группы автомобилей в общем составе движения, в %. [БЗ] K i = коэффициент привидения силового воздействия каждой группы автомобилей [6, стр.207 табл. №33]. Подставив полученные значения в формулу [27] получим требуемую работоспособность дорожной одежды на весь срок службы (Nпп). 2. В зависимости от требуемой работоспособности дорожной одежды (Nпп) определенный требуемый модуль упругости дорожной одежды вычисляется по формуле: Ет = Ет1 • Кз, в мПа (29) где: Ет1 - модуль упругости дорожной одежды, определяемый в зависимости от значения (Nпп) по графику [6, стр. 202 рис.114] Кз - коэффициент запаса прочности в зависимости от допустимой скорости движения автомобильных колонн [6, стр. 206 таблица № 30] 3. Определяется модуль упругости местного грунта (Ео) в зависимости от коэффициента влагопроводности, возвышения низа дорожной одежды над уровнем грунтовых под и сезона года в период строительство[6, стр. 209 таблица № 35]. 4. Определяются модули упругости имеющихся дорожной строительных материалов(Е 1 , Е 2 и Еn) [6, стр. 207-208 таблица № 34] 5. Принимаем минимально допустимые толщины покрытия и основания дорожной одежды в зависимости от вида ДСМ. 6. Составляем расчетную схему (пример). 81 Схема № 27 Д - диаметр круга равновеликого спаренного колеса расчетного автомобиля (МАЗ-500) Д = 33 см; h1, h2, h3 - толщина слоев дорожной одежды; Е 1 , Е 2 Е 3 - модули упругости ДСМ, используемых в строительстве дорожной одежды, мПа; Е', Е" - фактические модули упругости на поверхности конструктивных слоев д.о. мПа. Е' и Е" - определяем по формулам: Е' = Е 1 * Е 2 , вмПа (30) Е" = Е 2 * К 2 , вмПа (31) Е" = Еобщ = Е 3 * К 3 , вмПа (32) где: К 1 , К 2 и К 3 – значения, определяемые по номограмме [6, стр. 204 рис.116] Чтобы определить К 1 , К 2 и К 3, надо произвести следующие действия каждого слоя снизу вверх: Первый слой: у 1 = Е 0 ; Х 1 = h 1 => к 1 , Е 1 Д Для второго слоя: У 2 = Е'э; Х 2 = h 2 => к 2 , Е 2 Д Для третьего слоя: У 3 = Е"э ; Х 3 = h 3 => к 3 , Е 3 Д где: у - вертикальная ось номограммы; 82 х - горизонтальная ось номограммы. При наличии дополнительных конструктивных слоев производим аналогичные действия с использованием номограммы [6, стр. 204 рис.116]. Порядок определения К1, К2и Кзпо номограмме: На горизонтальной оси номограммы находим точку, соответствующую значению соотношения hi/Д и проводим вертикальную линию, на вертикальной оси номограммы находим точку, соответствующую значению соотношению Ен/Еi и проводим горизонтальную линию, на точке пересечения проведенных линий, в зависимости от цифр на кривой значения определяем значения (к1, к2 и кз). После определения по номограмме значений (к1, К2 и кз) подставляем их значения в формулы [30] , [31] и [32],находим Е'э, Е"э фактические модули упругости на поверхности каждого слоя дорожной одежды. Фактический модуль упругости на поверхности верхнего слоя (Е'") будет равен общему фактическому модулю упругости (Е общ) на поверхности дорожной одежды. После проведения всех необходимых расчетов производят проверку правильности проведенных расчетов условием: 0,95 <Еобщ<1,05 Етр Если условие не выполняется, то необходимо изменить толщину дорожной одежды и провести расчет заново. Схема принятой конструкции дорожной одежды с условными обозначениями ДСМ, всеми значениями вычерчивается в верхнем правом углу «Продольного профиля участка ВАД». Проектирование поперечных профилей земляного полотна участка ВАД Проектирование ЗП ВАД в поперечном профиле заключается в выборе его конструкции для всех наиболее характерных участков продольного профиля: I-в пулевых отметках; II- в насыпи; III- в выемках; IV-косогорах. Врезультате проектирования каждой конструкции устанавливаются форма и размеры ЗП, в том числе кюветы, резервы, а также местоположение и размеры банкетов, кавальеров и напорных канав (IV-на косогорах). При проектирования поперечного профиля ЗП ВАД следует учитывать, требования, предъявляемые ко всем фрагментам проектирования: 1) к типовому поперечному профилю ЗП ВАД; 2) к плану трассы; 3) к продольному профилю; 4) к возвышению низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод; 5) к характеристикам грунта. Так как ВАД в основном проектируется в нулевых отметках, рассмотрим пример проектирования поперечного профиля ЗП в нулевых отметках. 83 При проектировании поперечного профиля ЗП в нулевых отметках расчет следует вести так, чтобы объем грунта, полученный при отрыве кюветов, был равен объему насыпи на полотне дороги, образующей необходимую выпуклость дорожного полотна. Схема № 28. Подсчет глубины треугольного кювета 1. Треугольные. 2. Трапецеидальные. 3. Закругленные. Если глубина кюветов, в результате подсчета по условиям баланса земляных масс окажется меньше, чем это необходимо по условиям водоотвода, то ее принимают в зависимости от характеристик грунта. По характеристикам грунта глубину кюветов треугольный формы можно назначить: ˗ в супесчаных и гравелистых грунтах - 0,3-0,35 м; ˗ в супесчаных мелких и песчаных пылеватых грунтах 0,35-0,4 м; ˗ в глинистых и суглинистых грунтах – 0,4-0,45 м. Если же глубина кюветов получилась больше 0,5м, то вместо кюветов треугольный формы устраивают трапецеидальные кюветы (кюветы резервов). ЗП в насыпях и выемках при небольшой высоте насыпи: для получения необходимого количества грунта достаточно лишь запроектировать уширение кювета. При более высоких насыпях, грунт можно получить из резервов или имеющейся по близости выемки с пригодным грунтом. Крутизну откосов насыпей и выемок назначают в зависимости от их высоты, глубины и характеристик грунта. Запроектированные поперечные профили вычерчиваются в масштабе М1:100 на масштабно-миллиметровой бумаге (А4) с указанием всех размеров. Подписывают «Поперечный профиль ЗП участка ВАД» с указанием пикетажного положения. |