Технология возведения земляного полотна автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

1. Природные условия района проектирования

1.1 Климат

1.2 Рельеф

1.3 Растительность и почвы

1.4 Инженерно-геологические условия

1.5 Сведения о наличии дорожно-строительных материалов

1.6 Заключение по природным условиям

2. Обоснование технических нормативов дороги

2.1 Определение технической категории дороги

2.2 Основные технические показатели автомобильной дороги

3. Проектирование вариантов трассы

3.1 Описание трассы по воздушной линии

3.2 Описание 1-ого варианта трассы

3.3 Описание 2-ого варианта трассы

3.4 Сравнение вариантов трассы

4. Продольный профиль для выбранного варианта трассы

4.1 Обоснование руководящих отметок и контрольных точек

4.2 Описание проектной линии

5. Земляное полотно

5.1 Поперечные профили дороги

5.2 Объемы работ по устройству земляного полотна

6. Обустройство дороги и безопасность движения

6.1 Знаки и указатели

6.2 Ограждающие элементы

7. Решение вопросов водоотвода

7.1 Система поверхностного отвода воды. Параметры кюветов

7.2 Назначение малых и больших водопропускных сооружений

8. Разработка элемента детального проектирования

Заключение

Библиографический список

Приложения

Введение

В данном курсовом проекте нужно запроектировать автомобильную дорогу II категории, находящуюся в Кемеровской области, город Мариинск. Автомобильная дорога представляет собой мощное инженерное сооружение. Она должна обеспечивать безопасность движения и удобство при расчётных скоростях движения автомобилей. Увеличения сроков службы дороги и искусственных сооружений должно быть достигнуто при высокой эффективности капиталовложений в строительство автомобильных дорог. Обязательным условием является разработка и осуществление мероприятий по охране окружающей среды, рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов. Выполнение этих требований должно бать предусмотрено ещё на стадии проектирования дороги. Поскольку любое строительство начинается с проекта, в процессе проектирования требуется особенно глубокая проработка всех проектных решений, влияющих на стоимость строительства и транспортно эксплуатационное качество сооружения и в конечном итоге на эффективность капиталовложений. Усложненные конструкции элементов дороги и её сооружений, связанно с необходимостью обеспечения безопасности движения потоков автомобилей, движущихся с более высокими скоростями, обустройство дороги транспортными развязками, современными комплексами дорожно-эксплуатационной и автотранспортной служб, необходимость прокладывания трассы как сложной пространственной кривой с одновременной увязкой с многими другими требованиями, сделали значительно более трудоёмкий процесс проектирования автомобильных дорог. Проектировщики предусматривают положение дорог на местности и их увязку с ландшафтом. Основной задачей в данной работе считается правильное проложение проектной линии, т. к. приходится учитывать множество факторов влияющих на качество дороги: климат, грунты, природные условия. В состав проекта входит характеристика природных условий района положения дороги, назначение технических нормативов проектирования, трассирование дороги по карте и разбивка пикетажа, проектирование продольного и поперечного профилей, деталь проекта.

1. Природные условия района проектирования

1.1 Климат

Климатическая характеристика района изысканий приводится по данным метеорологической станции города Мариинск и СНиП 23.01-99* «Строительная климатология».

Дорожно-климатическая зона рассматриваемого района из СНиП 2.05.02-85* «Автомобильные дороги» -- III.

Кемеровская область расположена во второй климатической зоне, значит эта зона избыточного увлажнения вследствие значительного количества выпадающих осадков, малой испаряемости и высокого расположения уровня грунтовых вод. Характеризуется таежными и смешанными лесами и почвами подзолистого типа.

Климат района проектирования резко континентальный: зима холодная и продолжительная, лето короткое, но теплое.

Необходимые для расчетов и проектирования данные приведены в ведомости климатических показателей (таблица 1) и в таблицах 2, 3, 4.

Таблица 1 - Ведомость климатических показателей

№	Показатель	Единица измерения	Величина
1	Абсолютная температура воздуха: минимальная максимальная	°C °C	-55 37
2	Средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки вероятностью: 0,98 0,92	°C °C	-44 40
3	Преобладающее направление ветра за: декабрь - февраль июнь - август		ЮЗ ЮЗ
4	Максимальное из средних скоростей ветра по румбам за январь	м/с	5,7
5	Минимальное из средних скоростей ветра по румбам за июль	м/с	0
6	Средняя месячная относительная влажность воздуха: наиболее холодного месяца наиболее теплого месяца	% %	80 74
7	Количество осадков за: ноябрь - март апрель - октябрь	мм мм	99 346
8	Расчетная толщина снежного покрова обеспеченностью 5%	см	24
9	Расчетная глубина промерзания грунта	см	280

Далее строятся розы ветров по интенсивности и средним скоростям для наиболее холодного (январь) и наиболее теплого (июль) месяцев. Для этого сначала из СНиП 23-01-99 «Строительная климатология» выписываются в таблицы значения средних скоростей и повторяемости ветра.

Таблица 2 - Повторяемость и скорость ветра (январь)

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость, %	1	6	8	3	11	56	11	4
Скорость, м/с	1,6	2,1	2,1	2,3	3,9	5,7	3,7	3,8

Таблица 3 - Повторяемость и скорость ветра (июль)

Направление ветра	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость, %	6	11	14	6	13	27	13	10
Скорость, м/с	2,3	2,5	2,7	2,5	2,5	3,0	2,6	2,5

По данным таблиц 2 и 3построим графики «розы ветров».

Январь	Июль

Рисунок 1 - Розы ветров; а - январь, б - июль; 1 - повторяемость, %; 2 - средняя скорость, м/сек

Таблица 4 - Среднемесячная температура наружного воздуха

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Температура, °C	-17,8	-16,2	-9,3	0,8	9,0	15,9	18,3	15,2	9,1	1,0	-9,1	-16,2

По данным таблиц 1 и 4 построим дорожно-климатический график.



Рисунок 2 - Дорожно-климатический график

1.2 Рельеф

Рельеф в районе проектирования трассы относится к холмистому, с колебанием отметок от 129,4 до 180,0 м. Район представляет собой возвышенное плато с уклонами на юго-восток, прорезанное долиной речки Каменка с притоками, вытекающей из озера Черное в северо-восточном направлении, протекает река Андога, а также реки Голубая, Беличка, впадающие в озеро Черное. Участок, расположенный юго-западнее поселка Добрынино, характеризуется относительно крутыми склонами, южнее - более мягкими формами рельефа. Западнее от участка расположен совхоза Беличи и поселок Сидорово, характеризуется крутыми склонами и оврагами, а в целом же район имеет мягкие формы рельефа и также южнее расположен поселок Снов. Встречающиеся здесь понижения характеризуются пологими склонами и небольшой глубиной. Тем не менее, уклоны по всей дороге обеспечивают естественный водоотвод. В районе проектирования встречаются горы Малиновская (159,7), Голая (156,9).

1.3 Растительность и почвы

Растительность района представлена, преимущественно, кедром и пихтой реже березой. Встречаются участки гарей и луга. Вблизи населенных пунктов пригодные земли заняты сельхоз угодьями. Почвы довольно разнообразны и представлены горно-таежно-подзолистыми, горными лесными серыми и бурыми, горными мерзлотно-таежными, торфяно-глеевыми. В районе проектирования трассы встречаются леса: березовый, со средней высотой деревьев 16 м, средней толщиной ствола 0,3 м, средним расстоянием между деревьями 5 м; смешанный елово-березовый, со средней высотой деревьев 15 м, средней толщиной ствола 0,25 м, средним расстоянием между деревьями 5 м; смешанный сосново-березовый, со средней высотой деревьев 5, 25 и 20 м, средней толщиной ствола 0,1, 0,2 и 0,3 м, средним расстоянием между деревьями 3, 5 и 6 м, а также еловый, со средней высотой деревьев 20 м, средней толщиной ствола 0,2 м, средним расстоянием между деревьями 6 м. Также в районе встречаются заросли кустарника, редколесья и вырубка.

1.4 Инженерно-геологические условия

Район проектирования автомобильной дороги находится в районе города Мариинск, расположенном в пределах Западно-Сибирской равнины. В основании равнины лежит древняя платформа, образовавшаяся в протерозое. Складчатые комплексы этой платформы недеформированные или слабодеформированные. Однако в современном рельефе формы эти прослеживаются с трудом, так как в значительной мере они были сглажены покрывшими их осадочными породами: суглинками, гальками, опоками и песками. Из этого следует, что грунты в районе изысканий, преимущественно пригодны для возведения земляного полотна, заложения опор и фундаментов искусственных и инженерных сооружений. Рельеф холмистый со следами деятельности ледника.

1.5 Сведения о наличии дорожно-строительных материалов

Для района проектирования грунтовые условия по трассе характеризуются глиной и суглинком тяжелым пылеватым. Ресурсы расположенных недалеко от проектируемой трассы глиняного, каменного и песчаного карьеров, могут быть использованы в различных конструктивных слоях. Также для строительства дороги могут быть использованы пески, протекающей вблизи трассы реки Андоги, и глины с берега реки Голубая.

1.6 Заключение по природным условиям

Район проектирования трассы расположен в III дорожно-климатической зоне. Для района характерно большое количество осадков, большая глубина промерзания. Эти факты необходимо учитывать при возведении насыпи и уплотнении земельного полотна. Также для района характерна высокая снегозаносимость, что необходимо учесть при определении высоты насыпи. В районе проектирования преобладают ветры юго-западного направления. Желательно, чтобы проектируемая трасса совпадала по направлению преобладающих ветров, в целях уменьшения ее заносимости снегом. В целом, рассматриваемый район пригоден для проектирования трассы.

2. Обоснование технических нормативов дороги

2.1 Определение технической категории дороги

Интенсивность движения -- это количество транспортных средств, проходящих через сечение автомобильной дороги в единицу времени.

Расчетной интенсивностью является перспективная интенсивность движения, при этом перспективный период равен 20-ти годам.

За начальный год перспективного периода примем год завершения проекта.

Категорию дороги назначают по перспективной интенсивности движения, подсчитываемой по формуле:

Nпер.=Nисх. ·,

где Nисх. - исходная интенсивность движения, авт/сут.;

- процент ежегодного прироста интенсивности движения, равный 8,4 %.

Определим количество автомобилей каждого вида в потоке

Nисх.=794 авт./сут.

Nл.а.=0,49·Nисх.=0,65·1214=789,1 авт./сут.,

N4т =0,14· Nисх.=0,13·1214=157,82 авт./сут.,

N7т=0,13· Nисх.=0,10·1214=121,4 авт./сут.,

N10т=0,21· Nисх.=0,06·1214=72,84 авт./сут.,

Nа.п.=0,03· Nисх.=0,06·1214=72,84 авт./сут..

С помощью коэффициентов приведения, данный поток приведем к потоку, состоящему только из легковых автомобилей, взятых из таблицы СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги».

К прив.л.а.=1,

К прив.4 т.=1,75,

К прив.7 т.=2,25,

К прив.10 т.=2,67,

К прив.а.п.=3,5;

Nприв.л.а.= Nл.а.· К прив.л.а=789·1=789 прив. авт./сут.,

Nприв. 4 т= N4т ·К прив.л.а=157,82·1,75=276,185 прив. авт./сут.,

N прив.7 т.= N7т· К прив.7 т.=121,4·2,25=273,15 прив. авт./сут.,

N прив.10т.= N10т ·К прив.10 т.=72,84·2,67=194,4828 прив. авт./сут.,

N прив.а.п.= Nа.п·К прив.а.п.=72,84·3,5=254,94 прив. авт./сут.,

N исх. прив. = Nприв.л.а +Nприв. 4 т +N прив.7 т +N прив.10т + +Nприв.а.п.=789+276,185+273,15+194,4828+254,94=1787,8578 прив. авт./сут.,

N пер. прив.= N исх. прив.·=1788·(1+7,8/100)20=8030 прив. авт./сут.

Категория определяется по результатам расчета и данным таблицы 5.

Таблица 5 - Категории автомобильных дорог

Категория	Интенсивность [ прив.авт./сут.]
I	>14000
II	6000 - 14000
III	2000 - 6000
IV	200 - 2000
V	<200

По данным таблицы 5 делаем вывод, что проектируемая дорога относится ко II категории, так как входит в интервал от 6000-14000 прив. авт./сут.

2.2 Основные технические показатели автомобильной дороги

Основные технические показатели II категории дороги определяются по СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и ГОСТ 52399-2005 «Геометрические элементы дороги».

Таблица 6 - Основные технические показатели автомобильной дороги

№	Наименование показателя	Единица измерения	Величина
1	Категория дороги	--	II
2	Расчетная интенсивность движения	прив. авт./сут.	8030
3	Расчетная скорость	км/ч	120
4	Число полос движения	шт.	2
5	Ширина полосы движения	м	3,75
6	Ширина проезжей части	м	7,5
7	Ширина обочин	м	3,0
8	Ширина краевой полосы у обочины	м	0,5
9	Ширина укрепляемой части обочины	м	2,0
10	Ширина земляного полотна без ограждений	м	13,5
11	Наименьшие радиусы кривых в плане	м	800
12	Расчетные расстояния видимости: для остановки для встречного автомобиля	м м	250 450
13	Наибольший продольный уклон	‰	40
14	Допускаемый наибольший продольный уклона трудных участках	‰	20
15	Предельная длина участка с затяжным уклоном (равнинный и слабохолмистый рельеф): 40‰	м	600
16	Предельная длина участка с затяжным уклоном (сильно пересеченный рельеф): 40‰ 50‰	м м	1500 1200
17	Наименьшие радиусы выпуклых кривых в продольном профиле	м	15000
18	Наименьшие радиусы выпуклых кривых, допускаемые на трудных участках	м	10000
19	Наименьшие радиусы вогнутых кривых продольного профиля	м	5000
20	Поперечный уклон проезжей части и краевой полосы (при асфальтобетонном покрытии)	‰	20
21	Поперечный уклон обочины, укрепленной части	‰	40

3. Проектирование вариантов трассы

3.1 Описание трассы по воздушной линии

Начало трассы находится в точке А (ПК 0+00), конец трассы - в точке В (ПК 38+40). Длина трассы составляет 3840 м.

Воздушная линия проходит в холмистой местности с колебаниями отметок от 130 до159,7 м. Рядом с трассой расположен населенный пункт Сидорово. На ПК 22+60, ПК 33+60, трассу пересекают дороги IV категории. На ПК 7+10, ПК 15+00, ПК 18+00, трассу пересекают дороги V категории. Трасса пересекает пешеходный путь на ПК 27+10. Вдоль трассы находится овраг с ПК 0+00 по ПК 5+75. Дорога с асфальтобетонным покрытием проходит на ПК 33+60. Реки Андога и Голубая пересекают трассу на ПК 6+65 и ПК 19+00. Конец трассы на ПК 38+40 проходит на возвышенности.

Трассирование по воздушной линии невозможно, так как не соблюдаются следующие нормы проектирования:

превышение уклонов местности на следующих участках: от ПК 3+55 до ПК 6+00, от ПК 6+70 до ПК 15+60, от ПК 34+10 до ПК 35+20.

Пересекает реки не под допустимым углом.

3.2 Описание первого варианта трассы

На карте первый вариант трассы показан красным цветом. Трасса проложена методом тангенсов имеет четыре угла поворота на ПК 14+20, ПК 25+10, ПК30+60, 36+10 соответственно. Первый угол расположен на ПК 14+20, величиной 200, принят с целью пересечения с существующей рекой Голубой под допустимым углом 900. Второй угол расположен на ПК 25+10, величиной 290, с целью пересечения прокладываемой трассы с автомобильной дорогой под углом более 600.. Третий угол расположен на ПК 30+60, величиной 520, с целью пересечения прокладываемой трассы с автомобильной и железнодорожной дороги под углом более 600. Четвертый угол расположен на ПК 36+10, величиной 700. На ПК 27+60 и ПК 35+55 трасса пересекает автомобильные дороги V категории. На ПК 9+60 и ПК 20+30 пересекает дорогу IV категории. На 7+45 ПК 17+60 трасса пересекает реку Андогу и Голубую - требуется возведение среднего и малого мостов. На ПК 34+85 трасса пересекает железную дорогу. На ПК 18+00, ПК 31+00 происходит пересечение трассы с тальвегами - устанавливают трубы. На участке от ПК 13+00 до ПК 16+95 трасса проходит по зоне леса. На участках от ПК 38+30 до ПК 39+85 трасса проходит по зарослям кустарника. Длина первого варианта трассы составляет 4100м.

3.3 Описание второго варианта трассы

На карте второй вариант трассы показан зеленым цветом. Трасса проложена методом тангенсов. Она имеет три угла поворота. Первый угол на ПК 15+50, величиной 640, принят с целью обхода оврага, а также обхода совхоза Беличи, прокладываемой трассы с автомобильной дороги под углом более 600. Второй угол на ПК 28+40, величиной 670 целью пересечения прокладываемой трассы с автомобильной дороги под углом более 600 и более пологого проложения трассы. Третий угол на ПК 38+35, величиной 460, принят с целью пересечения железнодорожной дороги под углом более 600.

На ПК 41+30 трасса пересекает железную дорогу. На ПК 35+40 пересекает дорогу IV категории, на ПК 33+00, ПК 18+50, ПК 13+50, ПК 8+00 дороги V категории. На ПК 26+50 и на ПК 7+25 трасса пересекает реки Беличка и Андога необходимо устройство малого и большого моста. На участках от ПК 8+00 до ПК 12+45, от ПК 12+65 до ПК14+80, трасса проходит по зоне кустарника. Длина второго варианта трассы составляет 4475 м.

3.4 Сравнение вариантов трассы

земляное полотно автомобильная дорога

По технико-эксплуатационным показателям выполняется сравнение двух вариантов трассы.

Таблица 7 - Технико-эксплуатационные показатели

№	Показатели	Ед. изм.	I-й вариант	II -й вариант	Преимущество
					I-й вариант	II -й вариант
	Длина трассы	м	4100	4475	+	-
	Коэффициент удлинения трассы	-	1,03	1,175	+	-
	Средняя величина угла поворота	рад/м	0,00074	0,00068	-	+
	Средняя величина радиуса	м	694	835	+	-
	Суммарная протяженность пересекаемых трассой участков: Лесов Болот Сельхозугодий Населенных пунктов	м м м м	380 340 0 0	100 460 0 0	- + = =	+ - = =
	Протяженность участков местности с уклоном до 30 ‰	м	1085	1165	-	+
	Протяженность участков местности с уклоном, превышающим максимально допустимое значение уклона проектной линии iдоп= 40‰	м	315	190	+	-
	Протяженность участков по косогору с уклоном более 100‰	м	325	200	+	-
	Число искусственных сооружений на водотоках: Больших и средних мостов Малых мостов и труб	шт. шт.	1 2	1 2	= =	= =
	Число пересечений с автомобильными дорогами	шт.	2	2	=	=
	Число пересечений с железными дорогами	шт.	1	1	=	=
Всего преимуществ	6	3

Вывод: обе трассы пересекают довольно сложные участки (при пересечении реки Голубая), но для проектирования будем использовать первый вариант трассы, так как он по итогам сравнения имеет большее число преимуществ

Для первого и второго вариантов трассы составляют ведомости углов поворота, которые представлены в таблице 8.

4. Продольный профиль для выбранного варианта трассы

4.1 Составление ведомости отметок поверхности земли

Для построения продольного профиля поверхности земли, необходимо знать отметки на пикетах и плюсовых точках по оси дороги.

Плюсовые точки назначают: в местах резкого изменения крутизны склонов, характеризующиеся сгущением или разрешением горизонталей; в переломных точках на возвышениях и понижениях рельефа местности; на границах оврагов и обрывов; в местах пересечения трассы с железными и автомобильными дорогами; на пересечении с водотоками.

В промежуточных точках между горизонталями отметки поверхности земли определяют методами интерполяции и экстраполяции.

Метод интерполяции применяют в случае, когда точка находится между разомкнутыми горизонталями.

Метод экстраполяции применяют, если точка расположена внутри замкнутой горизонтали или за пределами двух горизонталей.

Снятые отметки заносятся в ведомость, таблица 9.

Таблица 9 - Отметки земли по оси дороги

Местоположение	Отметки,м	Плюсовые точки (пояснения)
ПК	+
0	00	167,50	Начало трассы
1	00	166,67
2	00	162,50
3	00	157,50
4	00	150,93
5	00	141,67
6	00	136,25
7	00	132,00
7	45	127,90	р. Андога
8	00	135,00
9	00	145,00
9	60	150,62	Автомобильная дорога V
10	00	151,87
11	00	154,72
12	00	155,56
12	95	155,27	Автомобильная дорога V
13	00	155,56
14	00	156,32
15	00	154,54
16	00	152,50
17	00	147,50
17	60	143,75	р. Голубая
18	00	146,94
19	00	147,18
20	00	150,00
20	30	151,07	Автомобильная дорога V
21	00	152,50
22	00	150,90
23	00	149,33
24	00	148,00
25	00	147,33
26	00	147,30
27	00	147,72
27	55	147,85	Автомобильная дорога IV
28	00	147,50
29	00	146,08
30	00	142,50
30	50	140,00	заболочен. земли
31	00	139,37	Труба и заболочен. земли
32	00	138,00	заболочен. земли
33	00	139,09	заболочен. земли
33	35	140,00	заболочен. земли
34	00	140,88
34	85	142,50	Железнодорожная дорога
35	00	142,60
35	75	143,81	Автомобильная дорога IV
36	00	144,21
37	00	146,10
38	00	147,88
39	00	149,60
40	00	152,03
41	00	151,92	Конец трассы

По полученным точкам вычерчиваем профиль поверхности земли.

4.2 Руководящие отметки для трех типов местности по увлажнению

По условию увлажнения верхней толщи грунтов, различают три типа местности.

Первый тип - сухие участки, на которых сток воды обеспечен (уклон более 5 ‰).

Второй тип - сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года (не более 30 суток).

Третий тип - мокрые участки с постоянным избыточным увлажнением (более 30 суток).

Для каждого типа местности по увлажнению вычисляют руководящую отметку.

Таблица 7 - Разбиение трассы на участки по степени увлажнения

№ участка	ПК+	Тип местности по увлажнению	Пояснение
1	с ПК 0+00 по ПК 6+00	1	i > 5‰
2	с ПК 6+00 по ПК 8+00	2	долина реки
3	с ПК 8+00 по ПК 17+00	1	i > 5‰
4	с ПК 17+00 по ПК 18+00	3	долина реки
5	с ПК 18+00 по ПК 30+50	1	i > 5‰
6	с ПК 30+50 по ПК 33+50	3	забол. земли
7	с ПК 33+50 по ПК 41+00	1	i > 5‰

Руководящая отметка необходима для того, чтобы установить оптимальную высоту насыпи, которая обеспечит нормальные условия эксплуатации земляного полотна. Ее определяют с учетом: дорожно-климатической зоны, категории дороги, грунта рабочего слоя, типа местности по увлажнению, условия снегозаносимости.

Руководящая отметка для первого типа местности по увлажнению назначается из условия снегозаносимости. Схема к ее определению показана на рисунке 3.

Рисунок 4 - Определение руководящей отметки для первого типа местности по увлажнению.

Величина hр определяется по формуле:

hр=hсн+Дh,

где hсн - расчетная толщина снегового покрова, обеспеченностью 5%;

Дh - возвышение бровки земляного полотна над уровнем снегового.

hсн=0,59м, Дh=0,7м,

hр=hсн+Дh=0,59+0,7=1,29м.

Руководящая отметка вычисляется по формуле:

hI= hр+iоб·bоб+ iпр·bпр/2,

где bоб - ширина обочины;

bпр - ширина проезжей части;

iоб - уклон обочины;

iпр - поперечный уклон проезжей части.

bоб=3,0м, bпр=7,5м, iоб=40‰, iпр=20‰

hI= hр+iоб·bоб+ iпр·bпр/2=1,29+0,04·3+0,02·7,5/2=1,15м.

Руководящая отметка для второго типа местности по увлажнению определяют от верха покрытия дорожной одежды до поверхности земли или уровня поверхностных вод. Так как в нашем случае hпв >0(hпв =0м), то сток кратковременно стоящих вод не обеспечен(<30 суток), значит, руководящую отметку будем определять от верха покрытия дорожной одежды до уровня поверхностных вод. Схема определения отметки показана на рисунке 4.

Рисунок 4 - Определение руководящей отметки для второго типа местности по увлажнению

Руководящая отметка для второго типа местности по увлажнению определяется по формуле:

hII= hнорм+ hпв+ iпр·bпр/2,

где hнорм - возвышение поверхности покрытия дорожной одежды над уровнем кратковременно стоящих вод;

hпв - толщина слоя воды над поверхностью земли;

bпр - ширина проезжей части;

iпр - поперечный уклон проезжей части.

hнорм=1,8м, hпв=0м, bпр=7,5м, iпр=20‰

hII= hнорм+ hпв+ iпр·bпр/2=1,8+0+0,02·7,5/2=1,575м.

Руководящая отметка для третьего типа определяют от верха покрытия дорожной одежды до уровня грунтовых вод или поверхностных вод, стоящих более 30 суток. Так как в нашем случае hпв >0(hгв =0,44м), то сток поверхностных вод не обеспечен(>30 суток), значит, руководящую отметку будем определять от верха покрытия дорожной одежды до уровня поверхностных вод. Схема определения отметки показана на рисунке 5.

Рисунок 5 - Определение руководящей отметки для третьего типа местности по увлажнению

Руководящая отметка для третьего типа местности по увлажнению определяется по формуле:

hIII= hнорм+ hпв+ iпр·bпр/2,

где hнорм - возвышение поверхности покрытия дорожной одежды над уровнем поверхностных вод;

hпв - толщина слоя воды над поверхностью земли;

bпр - ширина проезжей части;

iпр - поперечный уклон проезжей части.

hнорм=2.4м, hпв=0,44м, bпр=7,5м, iпр=20‰

hIII= hнорм+ hпв+ iпр·bпр/2=2,4+0,44+0,02·7,5/2=2,035м.

4.3 Контрольные точки

К контрольным точкам проектной линии относятся: начало трассы, конец трассы, отметки проезжих частей мостов и путепроводов, минимальные отметки над трубами, отметка головки рельса железной дороги, отметки проезжих частей существующих автомобильных дорог на пересечении в одном уровне, отметки над поверхностью болота.

Ведомость контрольных точек представлена в таблице 10.

Таблица 10 - Ведомость контрольных точек

ПК+	Отметка, м	Вид точки
0+00	168,64	Начало трассы
7+45	135,40	Средний мост через р.Андогу.
9+60	151,92	Пересечение с а/д V категории в одном уровне
12+95	156,41	Пересечение с а/д V категории в одном уровне
17+60	145,89	Малый мост (Hоси?Hк) р.Голубая
20+30	152,21	Пересечение с а/д V категории в одном уровне
27+55	150,28	Пересечение с а/д IV категории в одном уровне
31+00	141,40	Труба (Hоси?Hк)
34+85	143,79	Железнодорожная дорога
35+75	145,10	Пересечение с а/д IV категории в одном уровне
41+00	153,21	Конец трассы

С учетом контрольных точек строим продольный профиль трассы.

4.4 Описание проектной линии

Проектная линия нанесена методом тангенсов, суть которого заключается в том, что сначала строится ломаный ход, а затем в образованные переломы вписываются вертикальные кривые.

Продольные уклоны на построенной проектной линии не превышают 40 ‰. Максимальный уклон по трассе 33 ‰, минимальный - 8 ‰. По трассе запроектировано 5 вертикальных кривых. Радиусы выпуклых кривых не менее 17500 м, вогнутых кривых - 5000 м. Минимальная длина выпуклой кривой составила 375м, минимальная длина вогнутой кривой - 475 м.

5. Земляное полотно

Земляное полотно автомобильной дороги - дорожное сооружение, на котором размещаются конструктивные слои дорожной одежды и других элементов автомобильной дороги. Земляное полотно следует проектировать с учетом категории дороги, типа дорожной одежды, высоты насыпи и глубины выемки, свойств грунтов, используемых в земляном полотне, условий производства работ по возведению полотна, природных условий района строительства и особенностей инженерно-геологических условий участка строительства, опыта эксплуатации дорог в данном районе, исходя из обеспечения требуемых прочности, устойчивости и стабильности как самого земляного полотна, так и дорожной одежды при наименьших затратах на стадиях строительства и эксплуатации, а также при максимальном сохранении ценных земель и наименьшем ущербе окружающей природной среде.

Земляное полотно включает следующие элементы:

- верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой);

- тело насыпи (с откосными частями);

- основание насыпи;

- основание выемки;

- откосные части выемки;

- устройство для поверхностного водоотвода;

- устройства для понижения или отвода грунтовых вод (дренаж);

- поддерживающие и защитные геотехнические устройства и конструкции, предназначенные для защиты земляного полотна от опасных геологических процессов (эрозии, абразии, селей, лавин, оползней и т.п.).

5.1 Поперечные профили дороги

Поперечные профили назначают на основе решений по продольному профилю с учетом высоты насыпей, глубины выемок, рельефа местности, почвенно-грунтовых и гидрологических условий.

Для проектируемой дороги II категории характерны следующие типы поперечных профилей:

тип 1 - насыпь до 2 м с кюветами, глубиной не менее 0,5 м. Заложения откосов данного типа поперечного профиля принимаем m=1:4;

тип 2 - насыпь от 2 до 3 м. Заложение откосов данного типа профиля принимаем m= 1:4;

тип 3 - насыпь от 3 до 6 м с переменным заложением откосов. В верхней части насыпи (до 6 м) заложение откоса принимаем m=1,5, в нижней части - m=1,75;

тип - 4 насыпь от 6 до 12 м устраиваются с переменным заложение откосов: в верхней части (на высоте 6 м) откос 1:1.75, а в нижней части - 1:1.2.

тип 5 - насыпь более 12 м. с переменным заложением откосов. В верхней части насыпи (6 м) заложение откоса принимаем m=1,5, в средней части - m=1,75, в нижней части - m=2.

тип 6 - Выемка глубиной до 1 м (тип 5) в целях предохранения от снежных заносов необходимо запроектировать раскрытой с крутизной откосов от 1:6 до 1:10.

тип 7 - Выемка глубиной до 5 м (тип 6) с крутизной откосов 1:1,5.

тип 8 - Выемка глубиной до 12 м с за кюветными полками (тип 7) в мелких глинистых грунтах следует запроектировать с крутыми внешними откосами 1:1,5.

Все типы поперечных профилей представлены на листе №3.

5.2 Объемы работ по устройству земляного полотна

Объемы земляных работ считаем по формуле Винклера:

Vi=( +mi·)·Li.

где Fi-1, Fi, Fcp - площади поперечных сечений в начале, конце и середине участка; Li - расстояние между сечениями земляного полотна i и i-1; hi, hi-1 - рабочие отметки в i и i-1 сечениях, соответственно, mi - заложение откоса.

Объемы работ, рассчитываемые по формуле Винклера, называются профильными. Для их уточнения учитываются поправки:

- на разность смежных рабочих отметок;

- на устройство кюветов в выемках (в насыпях не учитываем, так как нарезка канав там происходит после возведения земляного полотна);

- разность ширины земляного полотна;

- дополнительные объемы по отсыпке конусов у искусственных сооружений;

- устройство дорожной одежды;

- снятие растительного слоя грунта.

- искусственное уплотнение грунта в насыпях;

- косогорность (при поперечном уклоне более 100 ‰).

Объемы земляных работ представлены в таблице 11

Таблица 11 - Объемы земляных работ

ПК	L,м	h,м	m	Вк	Wk	B1	Fi	(F1+F) /2	Vн	Vв	Vн-до+раст	Vv+ до-раст
0+00	0	1,14	4	0,00	0,00	0,00	20,59	0	0	0	0	0
0+45	45	0	4	6,70	3,20	26,9	6,39	13,49	568	0	491	0
1+00	55	-1,3	1,5	4,45	2,18	22,4	36,02	21,21	0	1143	0	1012
2+00	100	-0,1	10	12,1	5,63	37,7	13,55	24,78	0	2222	0	1874
2+25	25	0	10	12,1	5,63	37,7	11,25	12,40	0	310	0	125
3+00	75	1,84	4	0,00	0,00	0,00	38,38	24,82	1692	0	1617	0
4+00	100	5,31	1,5	0,00	0,00	0,00	113,98	76,18	7317	0	7291	0
5+00	100	11,5	1,5	0,00	0,00	0,00	352,19	233,08	22360	0	22767	0
6+00	100	13,8	1,5	0,00	0,00	0,00	471,41	411,80	41045	0	41834	0
7+00	100	14,8	1,5	0,00	0,00	0,00	528,94	500,18	49992	0	50931	0
7+45	45	20,3	1,5	0,00	0,00	0,00	892,93	0	0	0	0	0
8+00	55	12	1,5	0,00	0,00	0,00	379,98	636,46	34065	0	34680	0
9+00	100	4,09	1,5	0,00	0,00	0,00	80,31	230,14	21434	0	21812	0
9+60	60	1,3	4	0,00	0,00	0,00	24,31	52,31	2827	0	3025	0
10+00	40	1,98	4	0,00	0,00	0,00	42,41	33,36	1322	0	1357	0
11+00	100	1,31	4	0,00	0,00	0,00	24,55	33,48	3318	0	3387	0
12+00	100	2,32	4	0,00	0,00	0,00	52,85	38,70	3802	0	3912	0
12+95	95	5,23	1,5	0,00	0,00	0,00	111,63	82,24	7612	0	7605	0
13+00	5	7,23	1,5	0,00	0,00	0,00	176,01	143,82	714	0	738	0
14+00	100	3,63	1,5	0,00	0,00	0,00	68,77	122,39	11915	0	12056	0
15+00	100	1,14	4	0,00	0,00	0,00	20,59	44,68	4055	0	4301	0
16+00	100	0,25	4	0,00	0,00	0,00	3,63	12,11	1158	0	999	0
17+00	100	2	4	0,00	0,00	0,00	43,00	23,31	2127	0	2072	0
17+60	60	3,89	1,5	0,00	0,00	0,00	75,21	59,11	3493	0	3448	0
17+75	15	2,5	4	0,00	0,00	0,00	58,75	66,98	985	0	1063	0
18+00	25	1,81	4	0,00	0,00	0,00	37,54	48,14	1196	0	1254	0
19+00	100	2,82	4	0,00	0,00	0,00	69,88	53,71	5303	0	5533	0
20+00	100	2,24	4	0,00	0,00	0,00	50,31	60,10	5987	0	6269	0
20+30	30	1,93	4	0,00	0,00	0,00	40,95	45,63	1367	0	1429	0
21+00	70	1,66	4	0,00	0,00	0,00	33,43	37,19	2600	0	2678	0
21+50	50	3,29	1,5	0,00	0,00	0,00	60,65	47,04	2319	0	2263	0
22+00	50	4,29	1,5	0,00	0,00	0,00	85,52	73,09	3642	0	3645	0
23+00	100	4,78	1,5	0,00	0,00	0,00	98,80	92,16	9210	0	9270	0
24+00	100	5,15	1,5	0,00	0,00	0,00	109,31	104,06	10402	0	10501	0
25+00	100	4,92	1,5	0,00	0,00	0,00	102,73	106,02	10601	0	10706	0
26+00	100	3,95	1,5	0,00	0,00	0,00	76,73	89,73	8949	0	9001	0
27+00	100	2,73	4	0,00	0,00	0,00	66,67	71,70	7071	0	7547	0
27+55	55	1,14	4	0,00	0,00	0,00	20,59	43,63	2307	0	2389	0
28+00	45	2	4	0,00	0,00	0,00	43,00	31,79	1409	0	1439	0
29+00	100	2,42	4	0,00	0,00	0,00	56,10	49,55	4943	0	5148	0
30+00	100	5	1,5	0,00	0,00	0,00	105,00	80,55	7888	0	7874	0
30+50	50	7,5	1,5	0,00	0,00	0,00	185,63	145,31	7188	0	7302	0
31+00	50	7,13	1,5	0,00	0,00	0,00	172,51	179,07	8952	0	9114	0
32+00	100	6,54	1,5	0,00	0,00	0,00	152,45	162,48	16239	0	16506	0
33+00	100	7,41	1,5	0,00	0,00	0,00	182,40	167,42	16723	0	17003	0
34+00	100	6,37	1,5	0,00	0,00	0,00	146,86	164,63	16436	0	16708	0
34+85	85	5,35	1,5	0,00	0,00	0,00	115,16	131,01	11114	0	11268	0
35+00	15	5,4	1,5	0,00	0,00	0,00	116,64	115,90	1738	0	1770	0
35+75	75	4,94	1,5	0,00	0,00	0,00	103,30	109,97	8244	0	8335	0
36+00	25	4,79	1,5	0,00	0,00	0,00	99,08	101,19	2530	0	2562	0
37+00	100	3,75	1,5	0,00	0,00	0,00	71,72	85,40	8513	0	8549	0
38+00	100	2,87	4	0,00	0,00	0,00	71,69	71,71	7119	0	7588	0
39+00	100	1,9	4	0,00	0,00	0,00	40,09	55,89	5526	0	5773	0
40+00	100	0,47	4	0,00	0,00	0,00	7,23	23,66	2230	0	2189	0
41+00	100	1,29	4	0,00	0,00	0,00	24,07	15,65	1520	0	1406	0
Всего:	421065	3675	428404	3011

6. Обустройство дороги и безопасность движения

К обустройству дорог относятся технические средства организации дорожного движения (ограждения, знаки, разметка, направляющие устройства, сети освещения, светофоры, системы автоматизированного управления движением), озеленение, малые архитектурные формы.

6.1 Знаки и указатели

Дорожные знаки - средства регулирования дорожного движения, служат для предупреждения водителей об имеющихся на пути опасностях, запрещения движения всех или некоторых транспортных средств на отдельных участках дорог (улиц), введения ограничений в движении или указания направления потоков, оповещения об особенностях дорожной обстановки и сообщения иных сведений, облегчающих пользование дорогами (улицами).

При проектировании дорог необходимо разрабатывать схемы расстановки дорожных знаков с обозначением мест и способов их установки и схемы дорожной разметки, в том числе горизонтальной - для дорог с капитальными и облегченными дорожными одеждами. Разметку следует сочетать с установкой дорожных знаков (особенно в районах с длительным снеговым покровом). При разработке схем размещения технических средств организации дорожного движения следует пользоваться ГОСТ 23457-86. Для обеспечения безопасности движения установка рекламы на автомобильных дорогах не допускается.

Дорожные знаки и указатели устанавливают для организации движения и повышения его безопасности.

По ГОСТу дорожные сигнальные знаки подразделены на группы: 1 предупреждающие, 2 знаки приоритета, 3 запрещающие и 4 предписывающие. Кроме того, установлены еще две группы знаков -информационно-указательные, иначе говоря, знаки сервиса, а также дополнительные информационные. Эти знаки информируют водителя об особенностях движения, о расположении на пути следования населенных пунктов, сервиса и др.

Для эксплуатации дорог, важное значение имеют километровые знаки, указывающие расстояние в километрах от начала (конца) дороги или маршрута.

Схему расположения знаков согласовывают с органами ГИБДД; нежелательно допускать скопления разных знаков вблизи друг от друга. Знаки ставят на обочинах на расстоянии 0,5 м от центра столбов до бровки. В выемке знаки приходится ставить на уровне обочины, но за внешней бровкой канавы или лотка.

6.2 Ограждающие элементы

Дорожные ограждения по условиям применения разделяются на две группы.

К ограждениям первой группы относятся барьерные конструкции (высотой не менее 0,75 м) и парапеты (высотой не менее 0,6 м), предназначенные для предотвращения вынужденных съездов транспортных средств на опасных участках дороги, с мостов, путепроводов, а также столкновений со встречными транспортными средствами и наездов на массивные препятствия и сооружения.

К ограждениям второй группы относятся сетки, конструкции перильного типа и т. п. (высотой 0,8 - 1,5 м), предназначенные для упорядочения движения пешеходов и предотвращения выхода животных на проезжую часть.

Ограждения первой группы должны устанавливаться на обочинах участков автомобильных дорог I - IV категорий:

-проходящих по насыпям крутизной откоса 1:3 и более в соответствии с требованиями расположенных параллельно железнодорожным линиям, болотам, и водным потокам глубиной 2 м и более, оврагам и горным ущельям на расстоянии до 25 м от кромки проезжей части при перспективной интенсивности движения не менее 4000 прив. ед\сут и до 15 м при перспективной интенсивности менее 4000 прив. ед\сут; пролегающих на склонах местности крутизной более 1:3 (со стороны склона) при перспективной интенсивности движения не менее 4000 прив. ед\сут;

-со сложными пересечениями и примыканиями в разных уровнях;

-с недостаточной видимостью при изменении направления дороги в плане

Следует предусматривать ограждение опор путепроводов, консольных и рамных опор информационно-указательных дорожных знаков, опор освещения и связи, расположенных на расстоянии менее 4 м от кромки проезжей части.

На обочинах дорог ограждения первой группы должны быть расположены на расстоянии не менее 0,5 м и не более 0,85 м от бровки земляного полотна в зависимости от жесткости конструкции дорожных ограждений.

На обочинах автомобильных дорог рекомендуется устанавливать ограждения:

-барьерные односторонние металлические энергопоглощающие с шагом стоек 1 м - с внешней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м дорог I и II категорий;

-барьерные односторонние металлические энергопоглощающие с шагом стоек 2 м - на дорогах I и II категорий, кроме внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м;

-барьерные односторонние металлические энергопоглощающие с шагом стоек 3 м - на дорогах I и II категорий, кроме кривых в плане радиусом менее 600 м;

-барьерные односторонние металлические энергопоглощающие с шагом стоек 4 м - с внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м дорог I и II категорий;

-барьерные односторонние металлические жесткие - на дорогах I и II категорий, кроме внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м, и на прямолинейных участках и кривых в плане радиусом более 600 м дорог III категории;

-барьерные односторонние с металлической планкой на железобетонных стойках - с внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м дорог I и II категорий и на дорогах III категории;

-барьерные односторонние железобетонные с шагом стоек 1,25 м - с внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м дорог IV категории;

-барьерные односторонние железобетонные с шагом стоек 2,5 м - на прямолинейных участках и кривых в плане радиусом более 600 м дорог III категории и на дорогах IV категории;

-барьерные односторонние тросовые - с внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м дорог III категории и на дорогах IV категории;

-парапетного типа - в горной местности на участках дорог I - IV категорий, а при технико-экономическом обосновании - и на участках дорог V категории.

Сигнальные столбики на обочинах дорог II - V категорий следует устанавливать:

-в пределах кривых в продольном профиле и на подходах к ним (по три столбика с каждой стороны) при высоте насыпи не менее 2 м и интенсивности движения не менее 2000 прив. ед\сут;

-в пределах кривых в плане и на подходах к ним (по три столбика с каждой стороны) при высоте насыпи не менее 1 м;

-на прямолинейных участках дорог при высоте насыпи не менее 2 м и интенсивности движения не менее 2000 прив. ед\сут через 50 м;

-в пределах кривых на пересечениях и примыканиях дорог в одном уровне

-на дорогах, расположенных на расстоянии менее 15 м от болот водотоков глубиной от 1 до 2 м, через 10 м;

-у мостов и путепроводов по три столбика до и после сооружения с двух сторон дороги через 10 м;

-у водопропускных труб по одному столбику с каждой стороны дороги по оси трубы.

Сигнальные столбики следует устанавливать в пределах неукрепленной части обочин на расстоянии 0,35 м от бровки земляного полотна.

Защита от снежных заносов не предусматривается:

-при расчетном годовом снегоприносе менее 25 м3 на 1 м дороги, расположенной на орошаемых или осушенных землях, пашне, земельных участках, занятых многолетними плодовыми насаждениями и виноградниками;

-при проложении дорог в насыпях с возвышением бровки земляного полотна над расчетным уровнем снегового покрова;

-при проложении дорог в лесных массивах при отсутствии разрывов и просек.

На заносимых участках дорог защиту от снежных заносов следует предусматривать:

-на дорогах I и III категорий - снегозащитными лесонасаждениями, переносными щитами или сетками, или постоянными заборами;

-на дорогах IV и V категорий - снегозащитными лесонасаждениями или временными защитными устройствами (снеговыми валами, траншеями).

7. Решение вопросов водоотвода

7.1 Системы сооружения поверхностного отвода воды. Параметры кюветов

Для предохранения земляного полотна от переувлажнения поверхностными водами и размыва, а также для обеспечения производства работ по сооружению земляного полотна следует предусматривать системы поверхностного водоотвода (планировку территории, устройство канав, лотков, быстротоков, испарительных бассейнов, поглощающих колодцев и т.д.). Поверхность водоотвода обеспечивается путем придания земляному полотну и дорожной одежде определенной величины поперечных уклонов. Дорожной одежде придается уклон от 20 до 40 ‰ в каждую сторону от оси дороги.

Дно канав должно иметь продольный уклон не менее 5 ‰ и в исключительных случаях - не менее 3 ‰. Вероятность превышения паводка при проектировании насыпи на подходах к мостам следуем принимать 1 %, а на подходах к трубам следует принимать II категорий - 2 %.

Вероятность превышения расчетных паводков при проектировании водоотводных канав и кюветов следует принимать для проектируемой дороги II категории - 3 %, а при проектировании водоотводных сооружений с поверхности мостов и дорог следует принимать 2 %. Вероятность превышения паводка при проектировании насыпи на подходах к мостам следует принимать 1 %, а на подходах к трубам следует принимать II категорий - 2 %.

Наибольший продольный уклон водоотводных устройств следует придавать в зависимости от вида грунта, типа укрепления откосов и дна канавы с учетом допускаемой по размыву скорости течения. При невозможности обеспечения допустимых уклонов следует предусматривать быстротоки, перепады и водобойные колодцы.

На местности с поперечным уклоном менее 20 ‰ при высоте насыпи менее 3 м, на участках с переменной сторонностью поперечного уклона, а также на болотах водоотводные канавы следует проектировать с двух сторон земляного полотна.

Поперечное сечение боковых канав:

При недостаточно удовлетворительных условиях поверхностного стока и в слабопроницаемых грунтах поперечное сечение выполняют трапециевидным. При возведении земляного полотна в сухих местах с быстрым стоком поверхностных вод боковые канавы устраивают в виде треугольных лотков. Глубина кюветов должна быть не менее 30 см, в насыпях глубина назначается от 30 до 70 см, в выемках 70-100 см.

Продольные уклоны и укрепление боковых канав представлены на продольном профиле (лист №2). Поперечные уклоны земляного полотна и поперечное сечение боковых канав представлены на листе №3.

7.2 Назначение малых и больших водопропускных сооружений

При строительстве дороги приходится сталкиваться с различными преградами: реками, ручьями, оврагами, тальвегами. Для их преодоления необходимо устраивать малые и большие сооружения.

К средним водопропускным сооружениям относят мосты длиной до 100м, пересекающие средний водоток на ПК 7+45 р. Андога. К малым водопропускным сооружениям относят мосты длиной до 25 метров, пересекающие малые водоток на ПК 17+60 р. Голубая, а также водопропускные трубы.

Трубы составляют большую часть водопропускных сооружений, так как они имеют ряд преимуществ перед мостами: не меняют условий движения автомобилей, не стесняют проезжую часть и обочины, не требуют изменения типа дорожного покрытия, а также стоимость их строительства ниже, чем у мостов.

Для проектируемой дороги устанавливаем следующие водопропускные сооружения:

малые и средние мосты:

через р. Андога (ПК 7+45), длина моста L=50 м.

через р. Голубая (ПК 31+00), длина моста L=25 м.

водопропускные трубы:

ПК 31+00 железобетонная труба d=1,5 м;

8. Разработка элемента детального проектирования

Устойчивость откоса на ПК 12+70. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Требования к устойчивости земляного полотна

Методы расчета устойчивого земляного полотна основаны на закономерностях механики грунтов. При этом приходится учитывать сложные особенности работы земляного полотна.

Работа грунта в земляном полотне автомобильных дорог протекает в условиях переменной степени увлажнения и меняющихся во времени температур, в результате чего сопротивление грунта нагрузкам неодинаково в различные периоды года, а в связи с переменностью погодных условий и в разные годы. Таким образом, прочность земляного полотна непостоянна и его устойчивость необходимо оценивать применительно к периодам наиболее неблагоприятного состояния грунтов.

Расчеты устойчивости земляного полотна по необходимости всегда связаны со схематизацией представления о механизме деформаций и с допущением однородности грунтов по свойствам в пределах отдельных слоев. Поэтому при проектировании дорог наряду с расчетами устойчивости земляного полотна никогда не следует пренебрегать возможностью учета опыта службы находившегося в длительной эксплуатации земляного полотна автомобильных и железных дорог, проходящих поблизости от проектируемой дороги.

Степень устойчивости земляного полотна против сползания, просадки и других деформаций характеризуют коэффициентом устойчивости, который представляет собой отношение сил или их моментов, удерживающих насыпь, к силам или моментам, сдвигающим насыпь. Устойчивость слабых грунтов под нагрузкой от насыпей иногда оценивают «коэффициентом безопасности» -- отношением максимальной выдерживаемой нагрузки к фактически приложенной.

Расчеты устойчивости дорожных насыпей ведут на собственный вес грунта и дорожной одежды. Нагрузка от автомобилей является дополнительной. Ее обычно учитывают, заменяя эквивалентным слоем грунта установленные по полосам движения на проезжей части и на обочинах колонны автомобилей или гусеничных нагрузок. В сейсмических районах учитывают влияние ускорений от подземных толчков.

Коэффициент устойчивости запроектированного земляного полотна («коэффициент безопасности») должен быть более 1.

Расчеты устойчивости грунтов в сооружениях, возведенных из грунтов, и в основаниях сооружений должны основываться на надежных значениях характеристик прочности грунтов, которые могут быть получены только путем их непосредственного определения в полевых условиях или испытания образцов с ненарушенной структурой в лаборатории.

Характеристики грунтов, входящие в расчеты деформации и устойчивости оснований (модули упругости и деформации, коэффициент Пуассона, угол внутреннего трения, сцепление), следует определять с учетом напряженного состояния в условиях залегания, а также возможного изменения его и водного режима в процессе строительства и эксплуатации. Использование средних значений характеристик различных типов грунтов, таблицы которых приводятся в нормах, допустимо лишь для ориентировочной оценки прочности или устойчивости сооружений на стадии разработки вариантов.

Расчетное состояние грунта, наиболее характерное для работы его в сооружении, необходимо устанавливать в каждом отдельном случае на основе анализа назначения сооружения и местных геофизических условий, учитывая, что в результате возведения сооружений или земляных работ могут существенно измениться условия залегания грунтов и их водно-тепловой режим.

Характеристики прочности грунта, например сцепление с, угол внутреннего трения ц, модуль деформации Е, плотность грунта д, существенно зависят от влажности грунта и степени его уплотнения. Поэтому по предложению проф. Г. М. Шахунянца для точного учета свойств грунта в расчетах устойчивости сооружений полезно строить по материалам лабораторных испытаний грунтов графики различных характеристик при разной влажности и плотности скелета грунта.

Испытания следует выполнять при состоянии грунта, соответствующем его работе в сооружении в наиболее опасные для устойчивости периоды, а схема деформирования грунта в приборе должна соответствовать условиям его работы. Так, например, при расчетах глубоких дренажных устройств водопроницаемость структурных грунтов следует изучать на образцах с ненарушенной структурой. Учет фильтрации воды через насыпь-плотину придорожного водохранилища, отсыпанную из того же грунта, следует вести на основе испытаний образцов, уплотненных до оптимальной плотности после предварительного нарушения естественного сложения.

Расчетные значения характеристик грунтов определяют методами математической статистики на основе испытаний достаточно большого количества образцов с тем, чтобы получить устойчивые средние значения. Число испытаний должно быть тем большим, чем ответственнее проектируемое сооружение. Разделение грунтовой толщи на характерные слои и установление для них расчетных характеристик требуют большого внимания при инженерно-геологических обследованиях. Обычно различают два случая грунтовых напластований: сравнительно однородные слои с незначительными колебаниями свойств. В этом случае при расчетах можно использовать средние значения характеристики грунтов; наличие в грунтах слоев, резко отличающихся от смежных слоев, свойства которых определяют деформации массива. Последнее характерно, например, для оползней консеквентного типа и насыпей на сапропелевых болотах, покрытых растительным ковром сплавины. В пределах каждого слоя пользуются осредненными значениями характеристик.

Отдельные грунтовые слои, различающиеся по свойствам, выделяют, строя график зависимости характеристик грунта, применяемых в расчете, или его физических характеристик (плотность, влажность и др.) от глубины взятия образцов для испытаний. Группировки точек позволяют выделять характерные напластования. За однородные могут быть приняты слои, в пределах которых коэффициент пористости изменяется не более чем на 0,2, а влажность глинистых грунтов в пределах естественного залегания -- не более чем на 8%. Схема нагружения для расчета земляного полотна. При расчете устойчивости подпорных стен и откосов насыпи земляного полотна в качестве временной подвижной нагрузки принимают нормативную нагрузку НК. При расчете осадки насыпи принимают нагрузку АК. При расчете устойчивости подпорных стен и откосов насыпи нагрузка от транспортных средств приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна.

Оценка устойчивости откоса высокой насыпи

1 Исходные данные. Насыпь высотой Н=13,79 метров отсыпана из грунта со следующими характеристиками:

- удельный вес грунта ггр =17,5 [кН/м3];

- сцепление грунта с=17 [МПа];

- угол внутреннего трения ц=29 [°].

При расчете устойчивости откосов насыпи земляного полотна в качестве временной подвижной нагрузки принимают нормативную нагрузку НК. Она представлена в виде одиночной четырехосной тележки с нагрузкой на каждую ось 18К (кН), где К - класс нагрузки, который для расчётов земляного полотна автомобильных дорог всех категорий принимается равным 8,3 кН. Ширина колеи нормативной нагрузки d принимается равной 2,7 м, база нормативной нагрузки D равна 3,6 м.

Толщину эквивалентного слоя грунта Нэ, м, вычисляют по формуле:

0836S10-03895

где 18К - нормативная осевая нагрузка НК, кН;

D - 3,6 база нормативной нагрузки НК, м;

с - 2,7 колея нормативной нагрузки НК, м;

гр - 17,5 удельный вес грунта, кН/м3.

Эквивалентный слой грунта располагается по всей ширине земляного полотна. Вдоль земляного полотна эквивалентный слой грунта распространяется на неограниченную длину.

2 Расчетная схема.

Вычерчиваем поперечный профиль насыпи (высота насыпи 13,79 м). Заменяем временную нагрузку НК-100 приведенным столбом грунта. Определяем положение центра кривой скольжения, он расположен на прямой линии, проходящей через точки О и В. Для определения точки В откладываем от кромки откоса расстояние, равное высоте насыпи Н, затем по горизонтали, в сторону насыпи 4,5 Н. Для определения точки О ломаный откос заменяем постоянным, соединяя бровку насыпи с кромкой ее подошвы. Угол наклона этой линии равен 250. из концов спрямленного откоса проводим линии под углами в и б (б=250, в=350). В пересечении получаем точку О.

Разбиваем отсеченный кривой скольжения участок земляного полотна вертикальными сечениями на ряд отсеков шириной по 3,375 м (получили 5 отсеков). Вычисляем углы д наклона отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждого отсека: