close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

418.Ковалев Н.С.Практикум по инженерному оборудованию территории Электронный ресурс учебное пособие для студентов факультета Землеустройства и кадастров по направлению подготовки . - Землеустройство и кадастры профилей .

код для вставкиСкачать
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ИМПЕРАТОРА ПЕТРА I»
Н.С. КОВАЛЕВ, В.В. ГЛАДНЕВ
Практикум
по инженерному оборудованию
территории
Учебное пособие
для студентов факультета «Землеустройства и кадастров»
по направлению подготовки: 120700.62 – Землеустройство и кадастры
профилей 120701.62 – землеустройство;
120702.62 – земельный кадастр;
120703.62 – городской кадастр
Воронеж
2013
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежского государственного аграрного университета
имени Петра I
УДК 625.7/8+628(1-21)+628(1-22)](075)
Рецензенты:
Профессор кафедры Промышленного транспорта, строительства и
геодезии Воронежской государственной лесотехнической академии
кандидат технических наук, профессор
В.Н. Макеев
Кандидат технических наук, доцент кафедры землеустройства и
ландшафтного проектирования Воронежского государственного аграрного
университета имени императора Петра I
В.В. Адерихин
Ковалев Н.С., Гладнев В.В.
К 56 Практикум по инженерному оборудованию территории: Учебное пособие. Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2013. 260 с. Ил. 66,
табл. 65. Библиогр.: 10 назв.
Под редакцией Н.С. Ковалева
Учебное пособие разработано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 120700.62 – Землеустройство и кадастры профилей: 120701.62 – землеустройство; 120702.62 – земельный кадастр; 120703.62 – городской кадастр
Ковалев Н.С., Гладнев В.В., 2013.
Федеральное государственное образовательное
учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени Петра I», 2013.
2
Введение
Инженерное оборудование территории является базовой
дисциплиной по направлению подготовки 120700.62 – Землеустройство и кадастры профилей: 120701.62 – землеустройство;
120702.62 – земельный кадастр; 120703.62 – городской кадастр
Целью данной дисциплины является ознакомление студентов с
необходимыми теоретическими знаниями, методическими приемами и практическими навыками по разработке проектов инженерного оборудования территории.
Основными задачами изучения дисциплины является обучение студентов:
теоретическим основам разработки проектов инженерного
оборудования территории;
методическим разработкам проектов инженерного оборудования территории;
умению пользоваться нормативно-справочной литературой;
экономической оценке проектов.
На лабораторных занятиях предусмотрено выполнение
следующих лабораторных работ:
1. Построение эпюры грузонапряженности и установление
категории дороги.
2. Проектирование дороги в плане.
3. Проектирование водопропускных сооружений.
4. Проектирование дороги в продольном профиле.
5. Проектирование дороги в поперечном профиле.
6. Знакомство с конструкциями дорожных одежд и основами методики расчета.
7. Подсчет объемов работ по строительству автомобильной
дороги.
8. Определение сметной стоимости и дорожно-транспортных
расходов.
9. Размещение внесекторных построек.
10. Определение водопотребности населенного пункта и
проектирование системы водопровода.
В результате выполнения лабораторных работ студент
должен:
3
знать:
принципы проектирования автомобильных дорог и сетей
водопровода;
уметь:
проектировать инженерные сети;
правильно размещать инженерные сети по отношению
друг к другу;
иметь навыки:
по проектированию автомобильных дорог и сетей водопровода;
работы с нормативно-справочной литературой.
Содержание лабораторных работ соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего
профессионального образования по направлению подготовки
120700.62 – Землеустройство и кадастры профилей: 120701.62 –
землеустройство; 120702.62 – земельный кадастр; 120703.62 – городской кадастр
4
Лабораторная работа № 1
ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ ГРУЗОНАПРЯЖЕННОСТИ
И УСТАНОВЛЕНИЕ КАТЕГОРИИ ДОРОГИ
1. Содержание работы
а) на основе схемы транспортных связей построить эпюру
грузонапряженности сети автомобильных дорог;
б) для заданного экономического перегона установить категорию дороги и выписать ее технические параметры.
2. Исходные данные для проектирования
а) бланк задания на проектирование всего блока лабораторных работ;
б) схема транспортных связей, разработанная на основе
комплексных экономических изысканий;
в) грузонапряженность фактическая на перспективу в каждом грузообразующем пункте без учета грузов, перевозимых
для населения;
г) номер участка (экономического перегона), для которого
необходимо определить категорию дороги.
3. Методика выполнения работы
Перед выполнением этой работы студенты должны ознакомиться с понятиями, терминологией, видами изысканий и их
сущностью, классификацией автомобильных дорог.
3.1 Понятие об автомобильных дорогах.
Основные термины и определения
Автомобильная дорога – это комплекс инженерных сооружений и устройств, предназначенный для движения транспортных средств при любых погодных условиях. В этот комплекс
входят:
5
земляное полотно;
дорожная одежда;
искусственные сооружения (мосты, трубы, эстакады, тоннели и т.д.);
обстановка пути (знаки, тумбы);
обустройство пути (автостанции, мотели, кемпинги, автозаправочные станции, пункты технического обслуживания).
Общие требования, предъявляемые к дорогам, заключаются в обеспечении комфортности и безопасности движения при
движении с расчетной скоростью на всем протяжении (подъемы,
спуски) независимо от погодных условий и времени года.
Расчетной скоростью считается наибольшая возможная
(по условиям устойчивости и безопасности) скорость движения
одиночных автомобилей при нормальных условиях погоды и
сцепления шин автомобилей с поверхностью проезжей части, которой на наиболее неблагоприятных участках трассы соответствуют предельно допустимые значения элементов дороги.
Безопасность движения обеспечивается соблюдением
нормативных требований к проектированию геометрических
элементов дороги (ширины земляного полотна, проезжей части и
обочин, уклонов, радиусов углов поворота в плане и продольном
профиле, от которых зависит видимость дороги), обустройством
придорожной полосы, устройством в нужных местах тумб, столбиков, ограждений, дорожных знаков.
Одним из важнейших показателей, характеризующих работу дорог, является интенсивность движения.
Интенсивность движения - показатель, характеризующий
количество автомобилей, проходящих по дороге или перегону в
обоих направлениях за единицу времени (сут., ч).
Количество грузов или пассажиров, перевезенных по дороге в единицу времени в обоих направлениях, называют грузоили пассажиронапряженностью (Q).
Произведение объема грузовых перевозок (Q) на среднюю
дальность перевозки (l) называют грузооборотом (Г).
Г= Q  l, ткм.
6
(1)
Экономическим перегоном называют участок дороги, в
пределах которого грузонапряженность не меняется.
Коэффициент использования пробега – отношение пути,
пройденного автомобилем в груженом состоянии к общему пробегу автомобиля.
Коэффициент использования грузоподьемности – отношение массы перевозимого груза к паспортной грузоподъемности
автомобиля.
3.2. Виды изысканий и построение схемы
транспортных связей
Автомобильные дороги, как и другие объекты строительства, строят и реконструируют в соответствии с разработанной
проектно-сметной документацией. Для составления проекта
строительства проводят соответствующие изыскания. Изыскания подразделяют на два вида: экономические и технические.
Работы по установлению направлений и мощности транспортных связей с учетом их развития на перспективу называют
экономическими изысканиями. Для проведения изысканий
формируют отдельные группы, в которые включают инженеровэкономистов, дорожников, мостовиков, геологов и других специалистов. Задачей экономических изысканий являются сбор, обработка, систематизация и анализ исходных данных для обоснования народнохозяйственных предпосылок развития сети автомобильных дорог, для установления экономической целесообразности и последовательности строительства и реконструкции отдельных объектов.
Экономические изыскания разделяют на комплексные и
титульные. Комплексные изыскания необходимы для изучения
транспортной работы, рационального размещения сети дорог, установления очередности капитальных вложений в отдельные
маршруты в пределах определенной территории. Титульные
изыскания проводят для определения объемов грузо- и пассажироперевозок при постройке или реконструкции отдельного дорожного маршрута – титула. Экономические изыскания имеют
два периода работы: подготовительный и полевой.
7
В подготовительный период осуществляют изучение задания на разработку схемы развития сети дорог региона, составления сметы на производство работ, разработку программы изысканий; изучение карты района предстоящих изысканий, изучение материалов научно-исследовательских и проектных институтов, сбор в органах статистических управлений показателей, характеризующих современное состояние производительных сил,
транспорта, сети автомобильных дорог и т.д.
В полевой период выполняют следующие работы: составление списка грузо- и пассажирообразующих точек (в том числе
строящихся и проектируемых предприятий); составление перечня
автомобильных дорог и подъездов с характеристикой их технического состояния; сбор сведений о размещении и развитии производительных сил, объемах и направлении перевозок грузов и пассажиров автомобильным транспортом; изучение работы автотранспортных предприятий и сбор показателей, характеризующих технико-эксплуатационные показатели работы автомобильного транспорта; изучение данных непосредственного учета движения автомобилей на дорогах; сбор данных в органах ГИБДД о
дорожно-транспортных происшествиях; получение материалов
для определения хозяйственных потерь в условиях существующего состояния сети автомобильных дорог.
При составлении схемы транспортных связей района населенные пункты, колхозы, совхозы, акционерные общества и другие предприятия рассматриваются как отдельные грузообразующие пункты, а при составлении схемы транспортных связей
отдельных хозяйств грузообразующими пунктами являются центральные усадьбы, фермы, отделения, бригады и т.д.
При проектировании сети дорог для одного колхоза или
акционерного общества необходимо учитывать размещение дорог соседних хозяйств и целесообразность совмещения дорог,
расположенных рядом, для экономии отводимых под них земель,
а также на их строительство и содержание.
Итогом экономических изысканий является разработка
схемы транспортных связей, а на ее основании – принципиальной
схемы размещения дорог с последующей корректировкой этой
схемы с учетом местных условий (существующей дорожной сети,
рельефа местности, границ полей севооборотов, размещения лес8
ных полос, почвенно-грунтовых, гидрогеологических и других
условий); установление среднесуточной интенсивности движения, сравнение вариантов проектируемых дорог.
Вторым видом изысканий являются инженерно-технические.
Они состоят из топографо-геодезических, инженерно-геологических
и инженерно-гидрометеорологических изысканий.
В процессе технических изысканий выполняют следующие виды работ:
1. Детально изучают на местности трассу, намеченную на
карте в подготовительный период; изучают и оценивают конкурирующие варианты.
2. Закрепляют трассу на местности путем провешивания
линий, измерения углов поворота, разбивки пикетажа и съемки
плана.
3. Нивелируют трассу и поперечные профили дорог, проводят съемку отдельных сложных мест.
4. Собирают данные для проектирования водоотводных,
дренажных и других искусственных сооружений.
5. Обследуют грунты в пределах дорожной полосы и в местах закладки резервов для возведения высоких насыпей, обследуют имеющиеся месторождения природных каменных материалов.
6. Проводят детальные геологические и гидрологические
обследования участков, опасных для устойчивости земляного полотна.
7. Собирают данные для разработки плана организации
строительства и составления сметных расчетов.
8. Проводят камеральную обработку данных, полученных в
процессе технических изысканий.
На основании проведенных экономических и технических
изысканий проектные организации разрабатывают проектносметную документацию.
3.3. Классификация автомобильных дорог
Автомобильные дороги классифицируются по двум принципам: экономическому и техническому.
9
В целях разграничения между собственниками автомобильных дорог полномочий в вопросах строительства, эксплуатации и развития сети автомобильных дорог, упорядочения
зования
использования
средств,средств,
направляемых
направляемых
на их содержание,
на их содержание,
ремонт,ремонт,
реконструкцию, все автомобильные дороги по экономическому принципу классифицируются следующим образом:
1. Дороги общего пользования, которые находятся на балансе государственных организаций. К автомобильным дорогам
общего пользования относятся:
федеральные дороги, являющиеся федеральной собственностью;
республиканские дороги;
дороги областного (краевого) значения;
дороги местного значения, находящиеся в муниципальной
собственности;
городские дороги.
2. Ведомственные дороги, находящиеся на балансе предприятий и организаций. Они включают:
дороги промышленных предприятий, учреждений, организаций и подъезды к ним;
внутрихозяйственные дороги колхозов, акционерных обществ и других сельскохозяйственных предприятий, соединяющие центральные усадьбы с их отделениями, животноводческими
комплексами, фермами, полевыми станами и т.д., а также дороги,
соединяющие их с дорогами общего пользования;
служебные и патрульные дороги вдоль каналов, трубопроводов, подъезды к гидротехническим сооружениям и т.д.;
внутриплощадочные дороги, расположенные в пределах
производственной зоны (животноводческих ферм, птицефабрик и
т.д);
внутрипоселковые дороги, расположенные в пределах селитебной территории населенных пунктов.
3. Частные дороги, построенные за счет средств предпринимателей и владельцев фермерских хозяйств.
Дороги областного, районного значения, а также ведомственные (внутрихозяйственные) образуют сеть местных дорог. По
своему протяжению они составляют до 95% всей дорожной сети.
10
Внутрихозяйственные дороги колхозов, акционерных обществ (включая подъездные пути к ним, используемые хозяйствами), по которым перевозят в основном сельскохозяйственные
грузы, называют сельскохозяйственными дорогами.
По техническому признаку дороги общего пользования
подразделяются на 5 технических категорий в зависимости от
расчетной интенсивности движения и значимости дорог согласно СНиП 2.05.02-85 (табл.1).
Коэффициенты приведения интенсивности движения
транспортных средств к легковому автомобилю следует принимать по таблице 2.
При назначении категории дороги расчетную интенсивность движения определяют на 20-й год, считая с момента завершения разработки проекта автомобильной дороги. Каждая категория дороги имеет различные технические параметры (ширину
земляного полотна, проезжей части, уклоны, минимальные радиусы кривых в плане и т.д.).
Основные параметры дорог общего пользования приведены в таблице 3.
Сельскохозяйственные дороги, соединяющие центральные
усадьбы с бригадами, отделениями, животноводческими комплексами и фермами, полевыми станами, пунктами заготовок,
хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, с дорогами общего пользования и между собой, за исключением полевых вспомогательных и внутриплощадочных дорог, подразделяются на три категории (СНиП 2.05.11-83).
К I-с категории относят дороги, перевозки по которым составляют более 10 тыс. т грузов в месяц «пик», ко II-с категории
– до 10 тыс. т; к III-с категории – полевые вспомогательные дороги.
Технические параметры сельскохозяйственных дорог приведены в таблице 4.
В тех случаях, когда по условиям местности это технически возможно и экономически целесообразно, следует принимать
продольные уклоны не более 4‰, расстояние видимости поверхности дороги – не менее 175 м, а встречного автомобиля – не менее 350 м.
11
Таблица 1. Классификация автомобильных дорог по значимости
и расчетной интенсивности движения
Расчетная интенсивность
движения, авт./сут
Категория доприведенная к
роги
легковому автомобилю
в транспортных единицах
I-a
Свыше 14000
Свыше 7000
I-б
II
Свыше 14000
Свыше 6000 до
14000
Свыше 7000
Свыше 3000
до 7000
III
Свыше 2000 до
6000
Свыше 1000
до 3000
IV
Свыше 200 до
2000
Свыше 100 до
1000
V
До 200
До 100
Народнохозяйственное и
административное значение
автомобильных дорог
Магистральные автомобильные дороги общегосударственного значения (в
том числе и для международного сообщения)
Автомобильные дороги
общегосударственного (не
отнесенные к I-а), республиканского, областного (краевого) значения
Автомобильные дороги
общегосударственного, республиканского, областного
(краевого) значения (не отнесенные к I-б и II категориям), дороги местного значения.
Автомобильные дороги
республиканского, областного и местного значения
(не отнесенные к I-б, II, III
категориям)
Автомобильные дороги
местного значения ( кроме
отнесенных к III и IV категориям)
П р и м е ч а н и я: 1. Расчетная интенсивность в транспортных единицах принимается в случаях, когда легковые автомобили будут составлять менее 30% общего транспортного потока. 2. Категория подъездных
дорог к промышленным предприятиям назначается в соответствии с расчетной интенсивностью движения для дорог I-б-V категорий.
12
Таблица 2. Коэффициенты приведения
Коэффициент
приведения
Типы транспортных средств
Мотоциклы с коляской
Мотоциклы и мопеды
Грузовые автомобили грузоподъемностью, т:
2
6
8
14
Свыше 14
Автопоезда грузоподъемностью, т:
12
20
30
Свыше 30
Легковые автомобили
0,75
0,5
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
3,5
4,0
5,0
6,0
1,0
Таблица 3. Технические параметры автомобильных дорог
общего пользования
Показатели
1
Расчетная скорость,
км/ч
Число полос движения
Ширина, м:
полосы движения
проезжей части
обочины
укрепленной полосы обочины
земляного полотна
Категория дороги
II
III
I-а
I-б
IV
V
2
150
3
120
4
120
5
100
6
80
7
60
_________________________
____________________________
_________________________
__________________________
__________________________
_________________________
120(80)
100(60)
100(60)
80(60)
60(40)
40(30)
4;6;8
4;6;8
2
2
2
1
3,75
27,5
211,5
215
3,75
27,5
211,5
215
3,75
7,5
-
3,5
7
-
3
6
-
4,5
-
3,75
3,75
3,75
2,5
2
1,75
0,75
28,5;
36;
43,5
0,75
27,5;
35;
42,5
0,75
15
0,5
12
0,5
10
8
13
Продолжение табл. 3
1
Наибольший продольный уклон, ‰
Наименьшее расстояние видимости, м:
до остановки
до встречного
автомобиля
Наименьшие радиусы кривых, м:
в плане
2
30
3
40
4
40
5
50
6
60
7
70
_______________________
_________________________
________________________
___________________________
________________________
___________________
40(50)
50(70)
50(70)
60(80)
70(90)
90(100)
300
250
250
200
150
85
______________________________
___________________________
________________________
________________________
__________________________
___________________
250(150)
200(85)
450
200(85)
450
150(75)
85(55)
55(45)
____________________________
__________________________
__________________________
__________________________
__________________________
_________________________
450(250)
350(170)
350(170)
250(130)
170(110)
110(90)
1200
800
800
600
300
150
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
_________________________
800(250)
100(125)
600(125)
300(100)
150(60)
60(30)
в продольном
30000
15000
15000
10000
5000
2500
профиле:
выпуклых 15000(5000) 10000(2500) 1000(2500) 5000(1500) 2500(1000) 1000(600)
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
8000
5000
5000
3000
2000
1500
вогнутых 5000(1000) 3000(600) 3000(600) 2000(400) 1500(300) 1000(200)
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
______________________________
П р и м е ч а н и е. В числителе – нормы для равнинной местности
(основные), в знаменателе – для холмистой (горной) местности.
Таблица 4. Технические параметры сельскохозяйственных дорог
(СНиП 2.05.11-83)
Категория дорог
I-c
II-c
2
3
70
60
Показатели
1
Расчетная скорость движения, км/ч
Число полос движения
Ширина, м:
полосы движения
проезжей части
земляного полотна
обочины
укрепления обочины
14
III-c
4
40
_____________________________
______________________________
_______________________________
60(40)
2
40(30)
1
30(20)
1
3
6,0
10,0
2,0
0,75
4,5
8,0
1,75
0,5
3,5
6,5
1,5
0,5
Продолжение табл. 4
1
Наибольший продольный уклон, ‰
Наибольшие радиусы кривых, м:
в плане
в продольном профиле:
выпуклых
вогнутых
2
60
3
70
4
80
_____________________________________
_______________________________
_____________________________
70(80)
200
80(90)
150
90(90)
80
__________________________________
_________________________________
_______________________________
150(80)
4000
80(80)
2500
80(80)
1000
________________________________________
____________________________________
________________________________
2500(1000)
2500
1000(600)
2000
600(400)
1000
_______________________________________
______________________________________
_______________________________
2000(1000)
1000(600)
600(400)
П р и м е ч а н и е. В числителе приведены основные нормы для
равнинной местности; в знаменателе – для трудных участков, а в скобках –
для горной местности.
3.4. Понятие об эпюре грузонапряженности
и принципах ее построения (с примером)
Эпюра грузонапряженности – это графическое изображение грузонапряженности на каждом экономическом перегоне в
виде прямоугольников, высота которых в заданном масштабе
равна грузонапряженности данного экономического перегона.
Эпюру грузонапряженности строят на основе схемы транспортных связей и грузонапряженности каждого отдельного грузообразующего пункта (рис. 1).
Для построения эпюры масштаб выбирают таким образом,
чтобы она уместилась на лист формата А4. Построение ведут от
конечных пунктов к центральному нарастающим итогом.
Рассмотрим пример построения эпюры грузонапряженности для
схемы транспортных связей, представленной на рис. 1.
На участке «Лобановка-сахарный завод» перевозится
32 000 т грузов. В масштабе 1 см – 10 000 т высота прямоугольника равна 3,2 см. На участке «Седовка-сахарный завод» перевозится 54 000 т. Высота прямоугольника на этом участке равна 5,4 см.
На участке «Зорино-Колино» перевозится 16 000 т, следовательно, высота прямоугольника на этом экономическом перегоне будет равна 1,6 см. На участке «Колино-сахарный завод» транзитом
перевозится 16 000 т из Зорино и еще 7000 т, которые перевозят15
ся из грузообразующего пункта Колино. Итого на этом участке
перевозится 23 000 т, поэтому высота прямоугольника здесь будет равна 2,3 см. Аналогично строится эпюра для участка дорог
«Петино-Ванино-сахарный завод».
Рис. 1. Схема транспортных связей
На участке «Петино-Ванино» перевозится 18 500 т, следовательно, высота прямоугольника равна 1,85 см. На участке «Ваниносахарный завод» перевозится транзитом 18 500 т из Петино и еще
3500 т грузов, которые образуются в Ванино, итого – 22 000 т. Высота прямоугольника на этом экономическом перегоне будет равна
2,2 см.
Построив эти прямоугольники, мы и получим эпюру грузонапряженности (рис. 2).
16
Рис. 2. Эпюра грузонапряженности
Эпюра грузонапряженности дает наглядное представление
о грузонапряженности сети дорог на каждом экономическом перегоне. По эпюре можно установить категорию дороги и проверить соответствие проектной категории дороги фактической.
Эпюра позволяет выявить порядок первоочередного строительства и реконструкции дорог.
3.5. Порядок установления категории дороги
(с примером)
Категория дороги общего пользования устанавливается по
расчетной интенсивности движения автомобилей, которую рассчитывают на основе знания среднесуточной интенсивности
движения.
Среднесуточную интенсивность движения устанавливают на основе данных о размерах грузонапряженности и структуре
17
автомобильного парка, выявленных в результате проведения экономических изысканий по формуле 2
N CC 
Qр  K
,
Д  q cp    
(2)
Qр – расчетная грузонапряженность;
К – коэффициент, учитывающий наличие в составе движения легковых и грузовых автомобилей, не перевозящих грузов и
пассажиров (1,15-1,25);
q – средневзвешенная грузоподъемность автомобиля;
Д – число дней работы дороги в году;
 – коэффициент использования пробега (около 0,6);
 – коэффициент использования грузоподъемности ( = 0,8-0,9).
Среднегодовую суточную интенсивность движения автомобилей используют для экономических расчетов при сравнении
вариантов.
Показателями экономической эффективности капитальных
вложений при строительстве для обоснования различных вариантов или решений служат коэффициент сравнительной эффективности Е и срок окупаемости вкладываемых в строительство
средств Т, которые определяют по формулам 3, 4.
где
E
1 Э2  Э1

T К1  К 2
T
K1  K 2
Э2  Э1
,
,
(3)
(4)
где
Э1 и Э2 – годовые дорожно-транспортные расходы по вариантам;
К1 и К2 – капитальные вложения в сравниваемые варианты.
Коэффициент экономической эффективности, или срок
окупаемости, сопоставляют с нормативными данными. Для
транспортного строительства принимают ЕН = 0,12 и Т = 8,33 г.
Если Е > ЕН и Т < TH, то строительство дороги считается эффективным.
18
Можно сравнивать варианты по минимуму приведенных
сопоставимых затрат
Pпр = EH(Kg + Ka) + Tp  min,
(5)
где
Pпр – приведенные сопоставимые затраты;
EH – нормативный коэффициент экономической эффективности (ЕH – 0,12);
Kg, Ka – соответственно капитальные вложения в строительство дороги и подвижной состав;
Тp – текущие затраты расчетного года.
Объем перевозок Q (грузонапряженность) по отдельным
грузообразующим пунктам устанавливают по годовым отчетам
сельскохозяйственных предприятий, заготовительных и торговоснабженческих организаций. При этом необходимо учитывать
объем перевозок, связанных с обслуживанием сельского населения, перевозки пассажиров, движение личных автомобилей, другие перевозки, не поддающиеся учету. Поэтому грузонапряженность рекомендуется увеличивать на 30%.
Qр = 1,3 Qф,
(6)
где Qф – грузонапряженность, взятая с эпюры для данного экономического перегона.
Для установления категории дороги, определения геометрических элементов дороги и назначения дорожной одежды используют показатель расчетной интенсивности движения.
Расчетная интенсивность движения связана со среднесуточной зависимостью
Np = NCC  Kобобщ. ,
(7)
где
Kобобщ. – обобщенный коэффициент, учитывающий среднюю грузоподъемность автомобилей, неравномерность движения
по месяцам года и часам суток, протяженность экономических
перегонов.
19
В качестве примера рассмотрим установление категории
дороги на участке «Седовка-сахарный завод» (рис. 2), на котором
фактическая грузонапряженность равна 54 000 т.
По формуле 6 находим расчетную грузонапряженность с
учетом перевозки грузов населению в количестве 30%.
Qp = 1,3Qф = 1,3 ∙ 54000 = 70200 т.
На следующем этапе определяем среднесуточную интенсивность движения по формуле 2, приняв значения:
К = 1,2; gср = 5 т.; Д = 300 дн.; β = 0,6; γ = 0,8.
Ncc =
70200  1,2
= 117 авт/сут.
300  5  0,6  0,8
По среднесуточной интенсивности движения устанавливаем расчетную интенсивность по формуле 7, приняв обобщенный
коэффициент Кобобщ = 2.
Np = Кобобщ ∙ Ncc = 2 ∙ 117 = 234 авт/сут.
По расчетной интенсивности движения автомобилей согласно данных таблицы 1 устанавливаем, что проектируемая дорога относится к IV технической категории. Из таблицы 3 выписываем все технические параметры, характерные для данной категории (расчетную скорость; ширину обочин, проезжей части,
земляного полотна; минимальный радиус кривой в плане и т.д.).
3.6. Исходные данные для установления категории
дороги при выполнении лабораторных работ
При выполнении лабораторных работ по «Инженерному
оборудованию территории» студент получает бланк «Задание на
выполнение лабораторных работ по дисциплине «Инженерное
оборудование территории». В этом бланке задания приводятся
необходимые строки и пробелы, которые заполняются на основании таблиц 6, 7, 8 и схем транспортных связей, представленных
на рис. 3.
В таблице 6 представлены номера схем транспортных связей, из которой студент по последней и предпоследней цифре зачетной книжки выбирает номер своей схемы и зарисовывает ее в
бланке задания из рис. 3.
20
Таблица 6. Номера схем транспортных связей
Номера
последней
цифры
зачетной
книжки
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Номера предпоследней цифры зачетной книжки
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
3
4
5
6
7
8
Номера схем транспортных связей
3
4
5
6
7
8
4
5
6
7
8
9
5
6
7
8
9
10
6
7
8
9
10
1
7
8
9
10
1
2
8
9
10
1
2
3
9
10
1
2
3
4
10
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
6
2
3
4
5
6
7
9
10
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Из таблицы 7 студент выбирает грузонапряженность в каждой грузообразующей точке и записывает ее величину в бланк
задания.
Таблица 7. Количество грузов в пунктах
Количество грузов, тыс. т, образующихся в
грузообразующих пунктах
по последней цифре зачетной книжки
Номера точек транспортных
связей
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
5
2,5
3,5
15
10
20
25
30
25
10
2,5
4,5
5,5
6,5
8,5
10
12
15
18
20
3,5
4,5
6
7
8
9
10
15
16
18
15
7,5
6,5
5,5
4,5
3,5
2,5
4
12
20
20
18
17
16
15
10
8
6
4
2
30
20
10
50
1
4
5
6,5
8,5
15
40
38
36
30
28
25
20
15
10
5
50
48
44
40
20
19
18
17
16
15
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
70
75
70
65
60
55
50
45
40
35
В таблице 8 указывается экономический перегон, на котором студенту необходимо установить категорию дороги.
21
Таблица 8. Участки схемы транспортных связей
для установления категории дороги и типа покрытия
дорожной одежды
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
цп-2
цп-2
5-4
8-6
1-2
1-3
10-7
2-цп
5-3
10-8
цп-1
цп-1
4-цп
6-7
2-3
2-3
7-цп
1-цп
4-3
9-8
10-9
1-9
3-1
6-цп
4-5
3-4
9-8
10-9
3-цп
8-цп
9-8
7-8
1-2
цп-5
3-4
4-5
8-цп
9-8
6-цп
1-цп
8-цп
7-6
цп-1
1-4
3-цп
5-цп
5-6
8-цп
10-7
3-2
6-7
6-цп
8-6
2-4
6-7
6-цп
5-цп
6-7
8-9
2-цп
3-4
10-4
6-цп
3-4
6-цп
9-8
1-2
4-6
8-7
5-4
3-6
3-4
10-9
4-цп
9-8
7-8
2-3
5-4
7-цп
7-6
3-5
5-3
9-7
9-цп
8-10
7-10
3-4
4-3
1-2
6-4
5-цп
3-цп
7-цп
9-10
8-цп
7-цп
3-цп
3-цп
2-цп
4-цп
Щебеночное, обработанный битумом
Щебеночное
Гравийное, обработанное битумом
Гравийное
Грунтовое
Грунт, улучшенный
скелетными добавками
Грунт, укрепленный
битумом
Асфальтобетонное
Цементобетонное
Номер последней цифры зачетной книжки
Асфальтобетонное
Номера
схем
транспортных
связей
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вид
покрытия
Дополнительно в процессе разработки проекта студент получает название области проектирования, карту масштаба 1:10 000 с сечением рельефа местности через 2,5 м с показом начальной и конечной точки трассы, номер пикета для построения поперечного
профиля и генплан населенного пункта масштаба 1:2000 для определения водопотребления и проектирования схемы водопровода.
22
Бланк задания
Задание №
На выполнение лабораторных работ по " Инженерному оборудованию территории" студента ___________
___группы.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1. Схема транспортных связей №_____
2. Рисунок схемы транспортных связей №______
3. Грузообразующие пункты
1–
6–
2–
7–
3–
8–
4–
9–
5–
10 –
4. Номер участка схемы транспортных связей, для которого необходимо установить категорию дороги_________
5. Тип покрытия дорожной одежды___________________
6. Карта масштаба 1:10000 с сечением рельефа местности через 2,5 м
7. Район проектирования___________________________
8. Генеральный план населенного пункта_____________
23
Продолжение бланка задания
СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Написать физико-географический очерк района проектирования.
2. Построить эпюру грузонапряженности и установить категорию
дороги.
3. Запроектировать два варианта трассы автомобильной дороги и
выбрать оптимальный по транспортно-эксплуатационным показателям.
4. Установить местоположение труб и выбрать для расчета одну
трубу с максимальной водосборной площадью, провести гидрологический
расчет и определить геометрические параметры трубы. Эти данные распространить на все остальные трубы.
5. По оптимальному варианту трассы построить профиль земли и
нанести проектную линию продольного профиля, приведя все расчеты.
Разработать поперечный профиль.
6. Произвести подсчет объемов работ по устройству дорожной одежды, труб и земляного полотна.
7. Определить сметную стоимость строительства и дорожнотранспортных расходов.
8. Расположить внесекторные постройки относительно населенного
пункта с соблюдением всех требований, предъявляемых к ним.
9. Определить водопотребление населенного пункта, разработать
схему смешанного водопровода, расставить арматуру; установить количество, местоположение скважин и расстояния между ними; подобрать марку
насоса. Провести описание системы водопровода.
ГРАФИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
1. Роза ветров.
2. Схема транспортных связей.
3. Эпюра грузонапряженности.
4. План трассы с показом водопропускных сооружений и площади
водосбора, а также с показом расположения вне секторных построек.
5. Продольный и поперечный профили автодороги.
6. Генплан с показом водопровода и арматуры.
Задание выдал "__" ___________
Срок выполнения"__" _________
Подпись руководителя _________
24
Схема 1
Схема 2
3
2
1
9
4
5
2
цп
цп
3
1
6
8
5
4
6
7
7
10
8
Схема 3
8
9
10
Схема 4
7
10
1
5
9
6
2
3
4
цп
цп
5
4
3
6
8
9
1
2
7
25
10
Продолжение рис. 3
Схема 5
Схема 6
7
9
5
10
8
6
цп
цп
4
7
10
3
8
1
2
3
2
5
4
9
6
1
Схема 7
Схема 8
2
1
4
3
2
1
цп
5
цп
3
8
4
9
6
5
7
6
10
8
9
7
10
26
Продолжение рис. 3
Схема 9
Схема 10
2
1
2
1
3
цп
цп
4
8
9
5
3
8
5
6
10
4
9
6
10
7
7
Рис. 3. Схемы транспортных связей к заданиям
Лабораторная работа № 2
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ.
ОФОРМЛЕНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ
1. Содержание работы
а) проложить на карте масштаба 1:10 000 два наиболее целесообразные варианта трассы дороги между заданными пунктами;
б) измерить углы поворота и назначить радиусы круговых
кривых;
в) установить пикетажное положение вершин углов, конца
трассы, начала и конца круговых кривых, азимутов, румбов и
проверить правильность расчетов;
27
г) разбить пикетаж и кривые в плане;
д) сравнить варианты по эксплуатационно-техническим
данным;
е) оформить план трассы.
2. Исходные данные для проектирования
а) район проектирования;
б) карта масштаба 1:10 000 с указанием начала и конца
трассы, а также промежуточных пунктов;
в) данные инженерно-геологических изысканий;
г) категория дороги.
3. Методика выполнения работы
3.1. Выбор направления вариантов трассы
Выбор направления трассы является комплексной задачей,
при решении которой конкурирующие варианты автомобильной дороги в пределах полосы варьирования детально рассматриваются по
основным показателям:
приведенным затратам;
сметной строительной стоимости;
эксплуатационно-техническим показателям;
материалоемкости строительства;
уровням удобства и безопасности движения;
степени загрязнения окружающей среды;
технологичности строительства.
Общее направление трассы и ширину полосы варьирования
конкурирующих вариантов устанавливают на основе аналитических расчетов по результатам комплексных экономических изысканий, выполняемых в соответствии со схемами развития и размещения сети автомобильных дорог, развития и размещения
производительных сил данного региона, схемами районной планировки. Выбор направления дороги выполняют также в соответствии с «Основами земельного законодательства РФ », «Основами водного и лесного законодательства РФ».
28
При нанесении вариантов трассы в пределах полосы варьирования принимаются во внимание следующие условия:
возможность проектирования автомобильной дороги с соблюдением требований действующих нормативных документов;
трассирование по возможно кратчайшему направлению
между заданными пунктами;
природные условия района проложения трассы: топографические, геологические, гидрогеологические, гидрологические,
почвенно-грунтовые, метеорологические;
ситуационные особенности района проектирования автомобильной дороги;
варианты пересечения крупных водотоков;
требования проложения трассы в районе промежуточных
населенных пунктов для наилучшего обслуживания местных связей и транзитного движения;
требования по обеспечению удобства и безопасности движения, а также ландшафтного проектирования.
При проектировании дороги в плане необходимо соблюдать следующие требования:
не занимать под дорогу ценных сельскохозяйственных
угодий;
избегать сноса строений и переноса инженерных коммуникаций;
не допускать затопления и подтопления прилегающих к
дороге земель путем создания подпоров или преграждения стока
воды;
переходы через болота делать в наиболее узких местах или
с наименьшей мощностью торфяной залежи;
обходить действующие овраги, не допускать концентрации
поверхностного стока воды, ведущей к почвенной эрозии;
переходы через речные долины предусматривать на прямых участках рек в наиболее узкой части поймы;
внутрихозяйственные дороги размещать как составной
элемент устройства территории севооборотов, садов, сенокосов,
пастбищ и других сельскохозяйственных угодий.
При проектировании безопасной для автомобильного
транспорта трассы автомобильной дороги следует избегать:
кривых малого радиуса в конце затяжных спусков;
29
резких поворотов дороги за переломами продольного профиля;
пересечения дорог в одном уровне в условиях необеспеченной видимости;
участков пересечений и слияний транспортных потоков
местного и транзитного движений с различными скоростями;
длинных прямых и особенно прямых, сопрягаемых в конце
с кривыми в плане малого радиуса.
При дорожных изысканиях на местности намечают ось дороги, которая называется трассой. Трасса дороги в общем случае
представляет собой пространственную линию потому, что ее положение по длине, как правило, непрерывно изменяется как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Отклонение трассы от прямой в вертикальной плоскости вызывается наличием
продольных уклонов, а в горизонтальной – обходами препятствий. Каждое изменение направления трассы определяется углом
поворота. Чтобы трассу точно проложить на местности, ее ориентируют относительно сторон света, для чего вычисляют азимуты
и румбы прямолинейных участков.
План трассы – это графическое изображение проекции
оси дороги на горизонтальную плоскость.
Трасса проектируемой дороги задается начальным и конечным пунктами, а иногда и промежуточными, т. е. контрольными точками. Кратчайшим расстоянием между двумя пунктами
является прямая линия, которая называется воздушной. При наличии на местности препятствий (населенных пунктов, озер, болот), при пересечении рек и дорог под прямым углом или с небольшим отклонением от него (на 10-30°), а также когда уклон
местности превышает допустимый для данной категории дороги,
трассу приходится отклонять от воздушной линии.
Проектируемая трасса наносится на карте в виде отдельных
отрезков прямых линий. При этом необходимо учитывать, чтобы
уклон поверхности земли по направлению трассы не превышал
допустимый для данной категории дороги. Минимальное расстояние между горизонталями (d), при котором выполняется это
условие, определяют по формуле
30
d=
h
i max
.
1
M
,
(8)
h – сечение горизонталей, м;
imax – максимальный допустимый уклон для данной категории дороги, тысячные доли;
М – масштаб карты.
где
3.2. Измерение углов поворота, назначение радиусов кривых
и вычисление их параметров
При поворотах трассы необходимо устраивать закругления.
Изменение направления дороги характеризуется углом поворота.
Угол поворота – это угол, образованный предыдущим и последующим направлениями трассы. Он измеряется на карте транспортиром с точностью до 15', а на местности – теодолитом с точностью до 0,5'.
С целью обеспечения плавности и требуемой скорости
движения во внутренние углы поворота вписывают круговые
кривые (на дорогах высших технических категорий вписывают
переходные и круговые кривые).
Радиусы закруглений намечают с таким расчетом, чтобы
обеспечить безопасность движения без устройства на кривых виражей и уширений проезжей части. Рекомендуемые радиусы кривых в плане для дорог общего пользования – > 2000 м, для внутрихозяйственных дорог – > 1500 м. Однако применение указанных радиусов не всегда возможно по местным условиям. В этих
случаях целесообразно величину радиуса кривой определять расчетом.
Расчетный радиус круговой кривой, при котором не происходит заноса автомобиля, не требуется устройства виража и уширения проезжей части, определяют по формуле
R=
V2
127 (   i п )
,
(9)
где
V – расчетная скорость движения автомобиля для данной
технической категории дороги, км/ч (табл. 3);
31
 – коэффициент поперечной силы принимается равным
0,2 (при неблагоприятных условиях) и 0,1 (при благоприятных
условиях);
iп – поперечный уклон проезжей части на кривой, тысячные
доли. Поперечный уклон проезжей части зависит от вида покрытия (табл. 9).
Таблица 9. Поперечные уклоны проезжей части – in
Вид покрытия
Цементобетонные
Асфальтобетонные из всех марок
Щебеночные, обработанные органическими
вяжущими материалами (битумом или дегтем)
Гравийные, обработанные органическими
вяжущими материалами (битумом или дегтем)
Щебеночные
Гравийные
Грунтовые улучшенные
Грунтовые
Поперечный профиль
0,015
0,015-0,020
0,020-0,025
0,020-0,025
0,025-0,030
0,025-0,030
0,030-0.040
0,040-0,060
Расчетный радиус кривой сопоставляют с минимально допустимым для данной категории дороги и для дальнейшего проектирования принимают наибольший из них.
При проектировании кривых в плане необходимо, чтобы
тангенсы кривых не накладывались друг на друга, а соприкасались между собой в случае односторонних кривых или имели
прямую вставку не менее расчетного расстояния видимости
встречного автомобиля – при обратных кривых. При назначении
радиуса кривой в плане необходимо обращать внимание на величину биссектрисы с тем, чтобы кривая не проходила через овраг
или другие естественные препятствия.
Основные элементы круговой кривой можно определить,
зная угол поворота и радиус, по следующим формулам:
32
Тангенс (Т) = R ∙Tg / 2 ,
Кривая К =   R   =
180
R 
57,3
,
Биссектриса (Б) = R 2  T 2  R ,
Домер (Д) = 2Т – К.
(10)
(11)
(12)
(13)
Для упрощения расчетов можно воспользоваться данными
таблицы 10.
Таблица 10. Таблица для разбивки круговых кривых (величины
тангенса Т, кривой К, домера Д = 2Т – К и биссектрисы Б для
углов через два градуса и радиуса 1000 м)
Угол
поворота
1
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
Тангенс, Т
Кривая, К
2
8,73
26,19
43,66
61,16
78,70
96,29
113,94
131,65
149,45
167,34
185,34
203,45
221,69
240,08
258,62
277,32
296,21
315,30
334,60
354,12
373,88
393,91
414,21
3
17,45
52,36
87,27
122,17
157,08
191,99
226,89
261,80
296,71
331,61
366,52
401,43
436,33
471,24
506,15
541,05
575,96
610,87
645,77
680,68
715,58
750,49
785,40
33
Домер,
Д = 2Т – К
4
0,01
0,02
0,05
0,15
0,32
0,59
0,99
1,51
2,21
3,07
4,16
5,47
7,05
8,92
11,09
13,60
16,46
19,73
23,43
27,56
32,18
37,33
43,02
Биссектриса,
Б
5
0,04
0,34
0,95
1,87
3,09
4,63
6,47
8,63
11,11
13,91
17,03
20,49
24,28
28,42
32,80
37,74
42,95
48,53
54,49
60,85
67,61
74,79
82,39
Продолжение таблицы 10
1
47
49
51
53
55
57
59
61
63
65
67
69
71
73
75
77
79
81
83
85
87
89
91
93
95
97
99
101
103
105
107
109
111
113
115
117
119
2
434,81
455,73
476,98
498,58
520,57
542,96
565,77
589,05
612,80
637,07
661,89
687,28
713,29
739,96
767,33
795,44
824,34
854,08
884,73
916,33
948,96
982,70
1017,61
1053,78
1091,31
1130,29
1170,85
1213,10
1257,17
1303,23
1351,42
1401,95
1455,01
1510,84
1569,69
1631,85
1697,66
3
820,30
855,21
890,12
925,02
959,93
994,84
1029,74
1064,65
1099,56
1134,46
1169,37
1204,28
1239,18
1274,09
1309.00
1343,90
1378,81
1413,72
1448,62
1483,53
1518,44
1553,34
1588,25
1623,16
1658,06
1692,97
1727,88
1762,78
1797,69
1832,60
1867,50
1902,41
1937,32
1972,22
2007,13
2042,04
2076,94
34
4
49,32
56,25
63,84
72,14
81,21
91,08
101,80
113,45
126,04
139,68
154,41
170,28
187,40
205,83
225,66
246,98
269,87
294,44
320,84
349,13
379,48
412,06
446,97
484,40
524,56
567,61
613,82
663,42
716,65
773,86
835,34
901,49
972,70
1049,46
1132,25
1221,66
1318,38
5
90,44
98,95
107,93
117,40
127,38
137,89
148,96
160,59
172,83
185,69
199,20
213,41
228,33
244,00
260,47
277,78
295,97
315,09
335,19
356,34
378,60
402,03
426,72
452,74
480,19
509,16
539,77
572,13
606,39
642,68
681,17
722,05
765,52
811,80
861,16
913,88
970,30
Если принятый радиус круговой кривой отличается от RT =
1000 м, то необходимо воспользоваться формулами
Т = Тт
R
RT
;
(14)
К = Кт
R
RT
;
(16)
Д = Дт
Б = Бт
R
RT
R
RT
;
(15)
,
(17)
где Тт, Кт, Бт и Дт, – табличные значении тангенса, круговой
кривой, биссектрисы и домера соответственно;
R и Rт – принятое и табличное значение радиуса соответственно.
3.3. Установление пикетажного положения вершин углов поворота, конца трассы, начала и конца круговых кривых,
прямых вставок, азимутов и румбов
Для составления продольного профиля и определения протяженности трассы дороги на ней через каждые 100 м разбивают
пикеты, считая нулевой пикет в начале трассы. Через 10 пикетов
ставят километровый столб.
Для разбивки трассы на пикеты при наличии круговой кривой необходимо вычислить пикетажные положения начала круговой кривой (НКК) и конца круговой кривой (ККК) (см. рис. 4).
Пикетажное положение вершин углов поворота определяют по формулам
ВУ1 = S1,
ВУ2 = ВУ1 + S2 – Д1,
ВУ3 = ВУ2 + S3 – Д2,
КТ = ВУ3 + S4 – Дз,
(18)
(19)
(20)
(21)
т. е. пикетажное положение вершины угла (ВУп) равно пикетажному положению вершины предшествующего угла (ВУп-1) плюс
расстояние между этими вершинами (Sп) минус домер круговой
кривой предшествующего угла (Дп-1).
35
ВУп = ВУп-1 + Sп – Дп-1.
(22)
Рис. 4. К определению пикетажного положения вершин углов поворота, начала и конца круговых кривых, прямых вставок:
НТ – начало трассы; КТ – конец трассы; НКК – начало круговой кривой;
ККК – конец круговой кривой; ВУП – вершина угла поворота; S – расстояния между вершинами углов поворота, началом трассы и вершиной первого угла, концом трассы и вершиной последнего угла поворота; П – прямая
вставка
Пикетажное положение начала круговой кривой (НКК) получится, если вычесть из пикетажного значения вершины угла
(ВУ) длину тангенса (Т).
НКК = ВУ – Т.
(23)
Пикетажное положение конца круговой кривой (ККК) получится, если к началу круговой кривой (НКК) прибавить длину
круговой кривой (КК).
ККК = НКК + КК.
(24)
Для контроля правильности нахождения пикетажного положения конца круговой кривой (ККК) можно поступить следующим образом: к пикетажному положению вершины угла (ВУ)
36
следует прибавить величину тангенса (Т) и вычесть величину домера (Д) .
ККК = ВУ+Т – Д.
(25)
Прямые вставки – это расстояния от начала трассы до начала первой круговой кривой или расстояние между концом предыдущего закругления и началом последующей кривой, а также
между концом трассы и концом последней круговой кривой.
Пр1, = НКК1 – НТ,
Пр1; = НККi-1, – КККi,.
Прк = КТ – КККн
(26)
(27)
(28)
Азимут – направление первой прямой вставки измеряют на
топографический карте транспортиром как угол между северным
направлением меридиана до направления прямой вставки по ходу
часовой стрелки. Азимут последующих вставок определяют расчетом: азимут предыдущей вставки « ± » угол поворота.
Ап = Ап-1 ± а,
где
(29)
плюс – при повороте трассы вправо;
минус – при повороте трассы влево.
Румб – острый угол от ближайшего северного или южного
меридиана до данной линии, определяют по азимуту:
при А = 90°-180° – во второй четверти (ЮВ) и равен Р =
180° – А;
при А = 180°-270° – в третьей четверти (ЮЗ) и равен Р =
А – 180°;
при А = 270°-360° – в четвертой четверти (СЗ) и равен Р =
360° – А.
Все расчетные данные сводят в таблицу ведомости углов
поворота, прямых и кривых (табл. 11).
37
38
3.4. Проверка правильности расчетов, разбивки пикетажа
с проверкой правильности измерения углов поворота и расстояний между вершинами углов
Проверка правильности расчетов производится по формулам 30-33
 К +  Пр = КТ,
 S –  Д = КТ,
2 Т –  K =  Д ,
 ал –  апр = Анач – Акон,
где
(30)
(31)
(32)
(33)
 К – сумма длин круговых кривых кривых;
 Пр – сумма длин прямых вставок;
 S – сумма расстояний между: вершинами углов, начала
трассы и вершиной первого угла, конца трассы и вершиной последнего угла;
 Д – сумма длин домеров;
 Т – сумма длин тангенсов;
 αЛ – сумма левых углов поворота;
 αпр – сумма правых углов поворота.
Положение начала круговой кривой (НКК) и конца круговой кривой (ККК) на карте получается, если от вершины угла отложить по обоим направлениям трассы длину тангенса (Т) в
масштабе карты. Из начала и конца кривых необходимо восстановить перпендикуляр, и точка пересечения укажет центр круговой кривой. Радиус полученной круговой кривой должен быть
равен радиусу, принятому для этого угла поворота. При неравенстве радиусов ошибку следует искать в измерении угла поворота.
Из начала трассы циркулем-измерителем откладывают пикеты по 100 м, когда пикетажное положение доходит до начала
кривой, то должно быть совпадение пикетажного положения
графического и расчетного начала круговой кривой. При различии ошибку следует искать в измерении длин линий между началом трассы и вершиной угла. Пикеты на кривых разбиваются
39
циркулем. На кривых малого радиуса пикеты откладываются в
несколько приемов (полупикетом или четвертью пикета).
3.5. Описание вариантов трассы. Сравнение вариантов
трассы по эксплуатационно-техническим показателям и
выбор оптимального
После разбивки пикетажа проводят описание вариантов
проложения трассы. Указывают пикетажное положение вершин
углов, величину угла поворота вправо (влево), на каких пикетах
устраиваются трубы, где трасса пересекает лесные полосы, автомобильные дороги, проходит по границам полей севооборотов,
по существующим дорогам и т.д.
Для выбора оптимального варианта трассы необходимо
сравнить не менее двух ее вариантов по эксплуатационнотехническим показателям.
К эксплуатационно-техническим показателям относят:
1. Общая длина трассы (КТ = L), км.
2. Коэффициент удлинения трассы (Ку)
L
КУ =
,
Lвозд
где
L – фактическая длина трассы, км;
LВОЗД – длина воздушной линии, км.
3. Плавность трассы, которая характеризуется:
числом углов поворота (п);
средним значением угла поворота (аср)
а
аср =  ,
n
где
(34)
 а – сумма углов поворота, °;
минимальным радиусом поворота (RM), м;
средним радиусом поворота (Rсp)
40
(35)
0
К  57,3
Rср = 
,
а
0
(36)
где  К – сумма длин круговых кривых, м;
 – сумма углов поворота.
4. Пологость трассы, определяемая значением принятого
максимального продольного уклона (imax) и общим протяжением
участков, на которых этот уклон принят.
5. Безопасность движения, которая характеризуется обеспеченностью видимости дороги в плане и продольном профиле,
числом пересечений с автомобильными и железными дорогами в
одном уровне.
6. Устойчивость трассы, которая характеризуется протяженностью участков, проходящих по болотам, заливным лугам,
оползням.
7. Число пересечения трассой дороги линии водосливов, лощин, рек.
Сравнение вариантов трассы проводят в табличной форме
(табл. 12).
Тот вариант, у которого больше преимуществ, в том числе
меньшая протяженность прохождения по ценным землям, принимается для дальнейшем разработки.
3.6. Оформление плана трассы
План трассы вычерчивают на чертежных листах высотой
297 и длиной 841 мм. Для размножения он переносится на кальку.
На план наносят все варианты трассы, причем принятый
вариант вычерчивается сплошной основной красной линией толщиной 0,8-1,0 мм, а остальные варианты – любым другим цветом.
Прямые от кривых отделяют радиусами или черточками, на
которых указывают пикетажное положение начала и конца кривой. Тангенсы кривой наносят тонким пунктиром.
Вершины углов поворота нумеруют, а данные по разбивке
прямых и кривых сводят в таблицу на свободном месте листа.
41
Таблица 12. Эксплуатационно-технические показатели
вариантов трассы
Варианты
достоинства
Показатели
1
2
1
2
Длина трассы (L), км
Коэффициент удлинения трассы (Ку)
Число углов поворота (п)
Средний угол поворота (аср),град.
Средний радиус поворота (Rср)
Минимальный радиус поворота
Рельеф местности:
максимальный продольный уклон, ‰;
протяженность участков с максимальным уклоном, м
Число пересекаемых водотоков:
лощин (труб);
рек (мостов)
Пересечения:
с автомобильными дорогими;
с железными дорогами
Протяженность участков, км:
неблагоприятных для устойчивости
земляного полотна (болота оползни и т. д.);
проходящих через луга;
проходящих через зеленые насаждения;
проходящих в пределах населенных
пунктов;
проходящих по ценным землям
По всей линии трассы расставляют пикеты и километровые
знаки. Длина пикетного штриха – 1,5 мм, километровый знак показывают диаметром 3 мм на столбике 10 мм. Пикеты и километры подписываются справа по ходу вдоль трассы или перпендикулярно ей.
42
Все ситуационные знаки и подписи выполняют параллельно рамке. Условные знаки и обозначения должны соответствовать топографическим знакам. Ситуацию и рельеф местности наносят с топографической карты в границах трассы.
При пересечении трассы с железными и автомобильными
дорогами на плане пишут угол и пикетажное положение пересечения.
На чертеже стрелкой показывают направление меридиана
(север-юг). В левом углу вычерчивают розы ветров для летнего
и зимнего периодов времени (в виде звездочки).
3.5. Пример проектирования дороги в плане
С учетом требований, рекомендаций и пожеланий, изложенных в параграфе 3.1 данной лабораторной работы, было запроектировано два варианта трассы. Оба варианта проложены по
границам полей севооборотов с максимальным приближением
основного направления трассы господствующему ветру в зимний
период времени, с учетом рельефа местности. Первый вариант
проложен на большем протяжении по границе со смежным хозяйством, чтобы удешевить строительство проектируемой дороги. Второй вариант проложен по землям внутри хозяйства таким
образом, чтобы большинство полей тяготело к дороге (рис. 5).
Ввиду того, что в колхозах и акционерных обществах практически отсутствует снегоуборочная техника, оба варианта были запроектированы таким образом, чтобы уклон поверхности земли
по направлению трассы не превышал допустимый предельный
уклон для данной категории дороги. Это позволит в дальнейшем
при проектировании дороги в продольном профиле избежать неглубоких выемок, которые в зимний период времени заносятся
снегом, т.е. дорога все время будет проходить по насыпи. С этой
целью по формуле 8 было вычислено минимальное расстояние
между горизонталями по направлению трассы, при котором уклон поверхности земли не превышал максимальный продольный
уклон для дороги IV технической категории.
43
44
Рис. 5. Трассирование вариантов автомобильной дороги
d=
h
iдоп

1
2 ,5
1


 0,0042 м  4, 2 мм ,
М 0,060 10000
h – сечение рельефа местности горизонталями, равное 2,5 м;
iдоп – максимальный допустимый продольный уклон для дороги IV технической категории, равный 0,060 (см. табл.3);
М – масштаб 1:10 000.
После нанесения вариантов по формуле 9 вычислили минимальные радиусы, при которых не происходит заноса автомобиля, не требуется устройства виража и уширения проезжей части. Покрытие автомобильной дороги принято щебеночное, обработанное битумом.
где
R1 =
V2
80 2

 229
127 (   i n ) 127 ( 0 , 2  0,02 )
R2 =
V2
80 2

 280 м,
127(   i n ) 127(0,2  0,02)
м,
где
V – расчетная скорость для дороги IV технической категории, равная 80 км/ч (табл. 3);
iп – поперечный уклон покрытия, равный 0,020 для щебня,
обработанного органическими вяжущим (табл. 9);
 – коэффициент поперечной установки, равный 0,2.
Для дороги IV технической категории минимальный радиус кривой в плане равен 300 м, поэтому для дальнейшего проектирования принимаем больший из двух расчетных радиусов и радиуса по СНиП (табл. 3), т.е. Rmin = 300 м. Это не означает, что
все радиусы будут такой величины, его рекомендуется применять
только в стесненных условиях.
Измеряем углы поворота по обоим вариантом и записываем их в таблицу 13, исполненную по форме таблицы 11. Радиусы
круговых кривых в углах поворота назначаем методом подбора
таким образом, чтобы при одноименных поворотах тангенсы не
накладывались друг на друга, а при разноименных поворотах –
между концом одной круговой кривой и началом следующей
было расстояние не менее расстояния видимости встречного автомобиля (табл. 3). В нашем случае это расстояние равно 250 м.
45
Принятые радиусы записывают в таблицу 13 и по ним по
таблице 10 с помощью формул 14-17 или 10-13 вычисляют параметры круговых кривых и записывают также в таблицу 13.
Затем для каждого варианта измеряют расстояния между
вершинами углов, началом трассы и вершиной первого угла,
концом трассы и вершиной последнего угла и также записывают
в таблицу 13.
По формулам 18-22 вычисляют пикетажные положения
вершин углов поворота и конца трассы. Например, пикетажное
положение вершины первого угла поворота первого варианта
равно
ВУ1 = S1 = 1388 (ПК 13+88).
Пикетажное положение вершины второго угла поворота
этого же варианта равно
ВУ2 = ВУ1 + S2 – Д1 = 1388+834 – 116,23 = 2105,77
(ПК 21+05,77) и т. д., а все расчеты записывают в таблицу 13.
Пикетажное положение начала и конца круговых кривых
вычисляют по формулам 23, 24 и выполняют проверку по формуле 25.
Например, пикетажное положение начала и конца первой
кривой первого варианта равно
НКК1 = ВУ1 – Т1 = 1388 – 287,19 (ПК 11 + 0,81),
ККК1 = НКК + КК = 1100,81 + 458,15 = 1558, 96
(ПК 15 + 58,96).
Контроль:
ККК1 = ВУ1 + Т1 – Д1 = 1388 + 287,19 – 116,23 = 1558,96
(ПК 15 + 58,96).
Все расчеты по обоим вариантам также записывают в таблицу 13.
По формулам 26-28 вычисляют длины прямых вставок.
Например, длины прямых вставок для первого варианта
равны:
ПР1 = НКК1 – НТ = 1100,81 – 0,0 = 1100,81,
ПР2 = НКК2 – ККК1 = 1908,51 – 1558,96 = 349,55,
ПР3 = НКК3 – ККК2 = 2657,72 – 2275,03 = 382,69,
ПР4 = КТ – ККК3 = 2981,47 – 2967,52 = 13,95.
46
47
Аналогичные расчеты делают по второму варианту и также
записывают в таблицу 13.
По формуле 29 вычисляют азимуты и также записывают в
таблицу 13.
После заполнения ведомости углов поворота, прямых и
кривых (табл. 13) выполняют проверки правильности расчетов по
формулам 30-33.
В нашем случае эти проверки выполняются. Например, для
первого варианта это будет выглядеть следующим образом:
 К +  Пр = 1134,47 + 1847 = 2981,47 м = КТ,
где
 К = К1 + К2 + К3 = 458,15 + 366,52 + 309,80 = 1134,47 м;
 Пр = Пр1 + Пр2 + Пр3 + Пр4 = 1100,81 + 349,55 + 382,69
+ 13,95 = 1847 м;
где
где
КТ = 2981,47 м;
 S -  Д = 3136 – 154,53 = 2981,47 м = КТ,
 S = S1 + S2 + S3 + S4 = 1388+834+740+174 = 3136,00 м;
 Д = Д + Д + Д = 116,23 + 28,00 +10,30 = 154,53 м;
КТ = 2981,47 м;
2  Т -  К = 2 ∙ 644,5 – 1134,47 = 154,53м =  Д,
 Т = Т1 + Т2 + Т3 = 287,19 + 197,26 + 160,06 = 644,5 м;
 К = К1 + К2 + К3 = 458,15 + 366,52 + 309,80 = 1134,47 м;
 Д = Д1 + Д2 + Д3 = 116,23 + 28,00 + 10,30 = 154,53 м;
  л –  n = 123000' – 52030' = 70030' = Анач – Акон.
Разбивают пикеты и делают описание вариантов трассы.
Сравнение вариантов производят в табличной форме (табл. 14),
используя формулы 34-36 и планы трасс на карте. Все данные
сводят в таблицу 14, из которой затем выбирают оптимальный
вариант по транспортно-эксплуатационным показателям. В нашем случае – это первый вариант, у которого больше достоинств
(в том числе меньшая протяженность проложения по ценным
землям).
48
Таблица 14. Эксплуатационно-технические показатели
вариантов трассы
Варианты
достоинства
Показатели
1
2
Длина трассы (L), км
2,98
3,48
Коэффициент удлинения трассы (Ку)
1,18
1,38
Число углов поворота (п)
3
3
0
1
Средний угол поворота (аср), град.
58 30 1010121
Средний радиус поворота (Rср), град.
370
300
Минимальный радиус поворота
300
300
Рельеф местности:
максимальный продольный уклон, ‰;
60
60
протяженность участков с максимальным уклоном, м
125
125
Число пересекаемых водотоков:
лощин (труб);
3
1
рек (мостов)
Пересечение:
с автомобильными дорогими;
7
6
с железными дорогами
Протяженность участков, км:
неблагоприятных дли устойчивости
земляного полотна (болота, оползни и т. д.);
проходящих через луга;
проходящих через зеленые насажде0,052
0,036
ния;
проходящих в пределах населенных
пунктов;
проходящих по ценным землям
1,13
1,59
49
1
2
+
+
-
+
-
+
-
-
-
-
-
-
+
-
+
-
+
+
-
+
+
+
+
-
Лабораторная работа № 3
РАСЧЕТ МАЛЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ
(МОСТОВ И ТРУБ)
1. Содержание работы
а) установить на карте с планом трассы места возможной
установки труб;
б) выбрать для расчета одну трубу с наибольшей водосборной площадью;
в) произвести гидравлический расчет трубы и установить
ее геометрические параметры.
2. Исходные данные для выполнения работы
а) план трассы на местности в горизонталях;
б) варианты возможного расположения труб;
в) категория дороги;
г) расчетная вероятность превышения паводка (ВП);
д) площадь водосбора (F);
е) длина главного лога (L);
и) уклон главного лога (iлог);
к) средний уклон лога у сооружения (iсоор);
л) тип оголовка;
м) режим протекания воды через трубу.
3. Методика выполнения работы
3.1. Последовательность расчета отверстий труб
Для нанесения на продольный профиль проектной линии
необходимо в первую очередь рассчитать отверстия водопропускных сооружений, установить горизонты подпертых вод и определить минимальные отметки бровки насыпей над трубами и на
подходах к мостам. Указанные отметки являются фиксированными отметками проектной линии. К водопропускным сооруже50
ниям относятся мосты и трубы, которые устраивают в местах пересечения автомобильных дорог с реками, ручьями, оврагами,
балками. Около 90% водопропускных сооружений на автомобильных дорогах составляют трубы. Они имеют большие преимущества по сравнению с малыми мостами: устройство их проще, чем строительство мостов; стоимость при пропуске одного и
того же расчетного расхода воды меньше; устройство трубы в насыпи не нарушает непрерывности земляного полотна, улучшает
эксплуатационные качества дороги и безопасность движения по
ней; эксплуатационные расходы на содержание трубы значительно меньше, чем на содержание моста; трубы можно устраивать
при любом сочетании плана и профиля дороги.
Расчет малых водопропускных сооружений начинают с
проложения трассы и вычерчивания продольного профиля земли
по оси дороги. По вычерченному профилю проводят анализ возможного стока поверхностных вод со всех пониженных мест.
Проектирование водопропускных труб включает в себя
следующие этапы:
1. Установление исходных данных для определения расхода
воды.
2. Определение расхода воды весеннего половодья и ливневых паводков, расчетного расхода.
3. Подбор наиболее экономичного отверстия типовой трубы,
числа очков и типа укрепления за выходным оголовком.
4. Определение минимальной высоты насыпи у трубы, длины трубы при фактической высоте насыпи (рабочей отметке на
продольном профиле).
3.2. Установление исходных данных для определения
расхода воды и подбора отверстий труб
Исходными данными для расчета труб, малых мостов является следующие параметры:
а) расчетная вероятность превышения паводка (ВП),%. Малые мосты и трубы на магистральных и сельских дорогах устраивают из расчета ВП, равного:
для дорог I категории – 1% (1 раз в 100 лет);
51
для дорог II-III категорий – 2% (1 раз в 50 лет);
для дорог 1V-V категорий, внутрихозяйственных и сельских
- 3% (I раз в 33 года);
б) площадь водосбора (F), км2. Водосбором, или водосборной площадью, бассейна называется часть земной поверхности, включающая толщу почвогрунтов, откуда вода поступает к
водному объекту. Определяют по карте с горизонталями, прилагаемой к заданию. Граница водосборной площади проводится по
водоразделу и площадь определяется планиметром, палеткой или
подсчетом путем разбивки на простейшие фигуры;
в) длина главного лога (Lл), км. Принимается расстояние от
наиболее удаленной высокой точки водосборной площади до
трассы по тальвегу, измеряется графически с учетом масштаба
карты;
г) средний уклон лога (iл), ‰. Вычисляется как отношение
разности максимальной и минимальной отметок лога к его длине
по формуле 37
iЛ = НН  НК ,‰ ,
Lл
(37)
где
НН – отметка высокой точки водосборной площади в начале лога, м;
HК – отметка точки лога у сооружения, м;
д) уклон лога у сооружения (iсоор,). Необходим для выявления бытовых условий водотока, определяют его на участке
длиной в 300 м в точках на 200 м выше и 100 м по тальвегу ниже
сооружения по формуле 38
iсоор = Н 200  Н 100 , ‰,
300
(38)
е) гидравлический режим протекания воды в трубе. Режим
протекания воды в трубах бывает безнапорный, полунапорный и
напорный.
При безнапорном режиме поток имеет свободную поверхность по всей протяженности трубы (рис. 6, а). Между верхом
входного отверстия трубы и поверхностью воды зазор равен для
52
круглых труб 0,25dтр ; для прямоугольных – 1/6hтр. Глубина воды
перед трубой Н < 1,2 hтр (высоты или диаметра трубы).
Для полунапорного режима (рис. 6, б) характерно наличие
участка трубы, работающего полным сечением, а на всем остальном протяжении поток имеет свободную поверхность (при
1,4hтр > Н > 1,2hтр).
Если большая часть трубы работает полным сечением и
лишь на выходе поток имеет свободную поверхность (рис. 6, в),
т.е. Н > 1,4 hтр – это напорный режим.
Рис. 6. Схема режима протекания воды в трубе:
а – безнапорный; б – полунапорный; в – напорный.
ж) вид принятого оголовка. Оголовки труб предназначены
для обеспечения плавного входа и выхода водного потока, поддержания откосов насыпи, предохранения входного и выходного
53
отверстия трубы от засыпания грунтом и удержания звеньев от
продольного смещения. Оголовки бывают портальные, коридорные, раструбные с откосными крыльями, воротниковые, раструбные конические (рис. 7);
Рис. 7. Типы оголовков труб:
а – портальный; б – коридорный; в – раструбный с откосными крыльями; г – воротниковый; д – раструбный конический.
и) количество очков при расчете не должно превышать
шести штук;
к) район проектирования;
л) почвы и грунты.
3.3. Определении расхода воды от ливня и стока талых вод,
установление расчетного расхода
3.3.1. Определение максимального расхода воды от стока
ливневых вод
Максимальный расход воды oт стока ливневых вод определяют по методике, разработанной МАДИ, по формуле 39
Qл = 16,7 ачас∙Kt ∙F∙ a ∙  , м3/с,
(39)
где ачас – средняя интенсивность ливня продолжительностью в
1 ч, мм/мин. Определяют по карте ливневого стока (рис. 8) и таблице интенсивности ливня при различном превышении паводка
(табл. 15);
54
55
Рис. 8. Карта ливневого районирования
Таблица 15. Интенсивность ливня продолжительностью в 1 ч,
мм/мин, при различном превышении паводка
Номер ливневого района
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ВП, %
10
5
4
3
2
1
0,3
0,1
0,22
0,29
0,39
0,45
0,46
0,49
0,54
0,79
0,81
0,82
0,27
0,36
0,41
0,59
0,62
0,65
0,74
0,98
1,02
1,11
0,29
0,36
0,47
0,64
0,69
0,73
0,82
1,07
1,11
1,23
0,32
0,42
0,52
0,69
0,75
0,81
0,89
1,15
1,20
1,35
0,34
0,45
0,58
0,74
0,82
0,89
0,97
1,24
1,28
1,46
0,40
0,50
0,70
0,90
0,97
1,01
1,15
1,41
1,48
1,74
0,49
0,61
0,95
1,14
1,26
1,46
1,50
1,78
1,83
2,25
0,57
0,75
1,15
1,32
1,48
1,73
1,77
2,07
2,14
2,65
Kt – коэффициент перехода от интенсивности ливня продолжительностью в 1 ч к расчетной интенсивности определяется при
выполнении лабораторной работы по таблице перехода от интенсивности ливня продолжительностью в 1 ч к расчетной интенсивности Кt ( табл. 16);
Таблица 16. Коэффициент перехода от интенсивности ливня продолжительностью в 1 ч (Кt ) к расчетной интенсивности
Длина лога,
Уклон поверхности лога iл, доли единицы
км
0,0001 0,001 0,01
0,1
0,2
0,3
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
0,15
4,21
Полный сток
0,30
2,57
3,56
0,50
1,84
2,76 3,93
0,75
1,41
2,08 2,97 4,50 5,05
1,00
1,16
1,71 2,53 3,74 4,18 4,50 4,90
1,25
1,00
1,49 2,20 3,24 3,60 3,90 4,23
1,50
0,88
1,30 1,93 2,82 3,15 3,40 3,70
1,75
0,80
1,18 1,75 2,58 2,84 3,06 3,33
2,00
0,73
1,07 1,59 2,35 2,64 2,85 3,09
2,5
0,63
0,92 1,37 2,02 2,26 2,44 2,65
56
0,7
9
5,24
5,18
4,46
3,90
3,52
3,27
2,80
1
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
6,0
6,5
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15
20
2
0,56
0,50
0,46
0,42
0,40
0,35
0,33
0,32
0,29
0,27
0,25
0,23
0,22
0,21
0,20
0,19
0,16
3
0,82
0,74
0,68
0,62
0,58
0,52
0,49
0,47
0,43
0,39
0,37
0,34
0,32
0,31
0,29
0,28
0,23
4
1,21
1,10
1,0
0,93
0,86
0,76
0,73
0,69
0,69
0,58
0,54
0,51
0,48
0,46
0,43
0,41
0,34
5
1,79
1,62
1,48
1,37
1,27
1,13
1,07
1,02
0,93
0,86
0,80
0,75
0,71
0,67
0,64
0,61
0,50
Продолжение таблицы 16
6
7
8
9
2,0
2,16 2,34 2,49
1,81 1,95 2,12 2,31
1,65 1,78 1,94 2,11
1,53 1,65 1,78 1,95
1,42 1,54 1,67 1,82
1,26 1,36 1,48 1,61
1,20 1,29 1,40 1,53
1,14 1,23 1,33 1,45
1,04 1,12 1,22 1,33
0,96 1,04 1,13 1,23
0,90 0,97 1,05 1,14
0,84 0,91 0,98 1,07
0,79 0,86 0,93 0,99
0,75 0,81 0,88 0,96
0,72 0,79 0,84 0,91
0,68 0,74 0,80 0,87
0,56 0,61 0,66 0,72
F – площадь водосбора, км2;
a – коэффициент потери стока, зависящий от вида грунта
на поверхности водосбора (табл. 17);
Таблица 17. Коэффициент потери стока  в зависимости от площади водосборного бассейна и вида грунтов на его поверхности
Площадь поверхности, км2
0-1
1-10
10-100
Виды поверхности
Асфальт, бетон, скала без трещин
Жирная глина, такыры
Суглинки, подзолистые, тундровые и болотные почвы
Чернозем, каштановые почвы,
лесс, карбонатные почвы
Супеси, степные почвы
Песчаные, гравелистые, рыхлые
каменистые почвы
1,0
1,0
1,0
0,7-0,95
0,65-0,95
0,65-0,9
0,6-0,9
0,55-0,8
0,5-0,75
0,55-0,75
0,45-0,7
0,35-0,65
0,3-0,55
0,2-0,5
0,2-0,45
0,2
0,15
0,10
57
 – коэффициент редукции, учитывающий неполноту
стока. Его значение тем больше, чем больше площадь водосбора
(табл. 18).
Таблица 18. Значение коэффициента редукции 
F, км2
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0

1,00
0,84
0,76
0,71
0,67
0,64
0,61
0,59
0,58
0,56
F, км2
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
8,0
10,0
12,0
F, км2
14
16
20
25
30
40
50
60
80
100

0,51
0,47
0,45
0,43
0,40
0,38
0,36
0,33
0,32
0,30

0,29
0,28
0,27
0,25
0,24
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18
Для учета аккумуляции воды перед сооружением необходимо знать обьем стока (W),м3. Его определяют по формуле 40
ачас  F    
W =60000
Kt
, м3.
(40)
3.3.2. Определение максимального расхода
от стока талых вод
Максимальный расход от стока талых вод рассчитывают по
формуле 41, предложенной Государственным гидрологическим
институтом (преобразованной формуле Д.Л. Соколовского)
QТ =
где
K 0  F  hp
F  1
n
 1   2
,м3,
(41)
К0 – коэффициент дружности половодья ( табл. 19);
F – площадь водосборного бассейна, км2;
hp – расчетный слой суммарного стока, мм;
hp = h  Kp ;
58
(42)
h=
h∙Км,
(43)
где h – средний многолетний слой стока, мм. Определяется по
рис. 9. Значения h, определенное по карте (рис. 9), соответствуют
водосборным бассейнам с F > 100 км2. Для малых бассейнов
вводят поправочные коэффициенты Км = 1,1 – при холмистом
рельефе и глинистых грунтах; 0,9 – при равнинном рельефе и
песчаных грунтах; 0,5 – при особо больших потерях стока;
Таблица 19. Параметры n и Kо для равнинных рек
Параметр Ко при категории
Природная зона
рельефа
I
II
III
А. Зона тундры и лесная зона
Параметр
n
0,008
0,006
0,25
0,015
0,013
Б. Лесостепная и степная зоны
Европейская часть России
0,25
0,030
0,017
Северный Кавказ
0,25
0,030
0,025
Западная Сибирь
0,25
0,030
0,020
В. Зона засушливых степей и полупустынь
Западный и Центральный
0,35
0,060
0,040
Казахстан
0,010
Европейская часть России
0,17
Восточная Сибирь
0,010
0,012
0,015
0,015
0,030
П р и м е ч а н и я: 1. К категории I рельефа относятся реки, большая часть которых располагается в пределах холмистых и платообразных
возвышенностей (Среднерусская, Струго-Красненская, Судомская возвышенности, Среднесибирское плоскогорье и др.).
2. К категории II рельефа относятся реки, в бассейнах которых холмистые
возвышенности чередуются с понижениями.
3. К категории III рельефа относятся реки, большая часть бассейна которых
располагается в пределах плоских низменностей (Московско-Шекскинская, Мещерская, Белорусское Полесье, Приднепровская, Васюганье и др.)
Кр – модульный коэффициент, зависящий от трех параметров: ВП, Сv и Сs (рис. 10);
ВП – вероятность превышения паводка, %;
59
Сv – коэффициент вариации, определяемый по рис. 11. К
значениям Сv, полученным по карте, необходимо вводить поправочные коэффициенты: К = 1,25 – при F = 0-50 км2 ; К = 1,2 – при
F = 51-100 км2 ;
Сs – коэффициент асимметрии, который принимается для
равнинных водосборов Сs = 2 Сv; для водосборов, расположенных
на северо-западе и северо-востоке страны – Сs = З Сv; для горных
районов – Cs= 3-4 Cv;
 1 – коэффициент, учитывающий снижение расхода от наличия озер. Принимается равным согласно таблице 20.
Таблица 20. Коэффициент озерности
Озерность, %

1

0-2
2-5
5 - 10
10 - 15
I
0,9
0,8
0,75
1
>15
0,7
– коэффициент, учитывающий залесенность и заболоченность площади водосборного бассейна (табл. 21). Для малых
бассейнов  2 принимается равным 1.

2
Таблица 21. Значение коэффициента 

(целые числа)
1
2
3
4
5
6
7
0
1,00
0,76
0,62
0,52
0,44
0,38
0,32
 (десятые доли)
2
4
6
0,94
0,88
0,84
0,73
0,70
0,67
0,60
0,58
0,56
0,50
0,48
0,47
0,43
0,42
0,40
0,37
0,36
0,34
0,31
0,30
0,30
60
8
0,80
0,64
0,54
0,46
0,39
0,33
0,20
61
Рис. 9. Карта среднего многолетнего стока талых вод:
1 – районы, в которых расчетными являются максимальные расходы половодья, за исключением
малых водосборов; 2 – районы, в которых расчетными являются максимальные расходы дождевых паводков; 3 – горные районы, в которых весеннее половодье не выделяется (цифры на кривых – слой стока воды h, см)
Рис. 10. Кривые модульных коэффициентов слоев стока Кр
62
63
1 – районы, в которых расчетными являются максимальные расходы половодья; 2 – районы, в
которых расчетными являются максимальные расходы дождевых паводков; 3 – горные районы,
в которых весеннее половодье не выделяется
Рис. 11. Карта коэффициентов вариации слоя стока половодий:
Если максимальный расход от ливневых вод больше максимального расхода от талых вод, т.е. Qт < Qл, и образование
пруда перед сооружением невозможно, в качестве расчетного берут максимальный расход от ливневых вод.
Если при Qт < Qл образование пруда перед сооружением
возможно и целесообразно, за расчетный принимают расход с
учетом аккумуляции воды перед сооружением Qp = Qa. Расход с
учетом аккумуляции определяют по формуле
Qа = Qл
где
–
 ,
м3/с,
(44)
коэффициент трансформации аккумуляции паводка опре-
деляется по таблице 22 и зависит от отношения
Wпр
W
;
Таблица 22. Значения коэффициент аккумуляции 
 = 1–
Wпр
0
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
W
Ливневый сток при
площади водосбора
 10 км2
 10 км2
1,00
1,00
0,97
0,97
0,90
0,90
0,81
0,81
0,73
0,73
0,62
0,62
0,53
0,55
0,45
0,50
0,40
0,45
0,35
0,40
0,33
0,35
 = 1–
Wпр
W
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
Ливневый сток при
площади водосбора
 10 км2
 10 км2
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
0,33
W – объем стока, определяемый по формуле (40), м3 ;
Wnp – объем воды, накопленный в пруде, который зависит
от среднего уклона лога (десятичная дробь), коэффициентов откосов берегов, характеризующих величину заложения откосов
берегов к его высоте (m1 и m1 ), а также от глубины пруда Н перед
сооружением, которой задаются, исходя из возможного затопления сельхозугодий, или определяют по формуле 45
где
64
Н = 1,43
Vдоп
q
, м,
(45)
где Vдоп – допускаемая скорость воды в сооружении в зависимости от предлагаемого типа укрепления русла, м/с ; определяют по
таблице 23;
q – ускорение свободного падения, q = 9,81 м/с ,
Таблица 23. Значение допускаемых неразмывающих средних
в сечении скоростей течения воды
Глубина потока, м
0,4
1,0
2,0
3,0
допускаемые скорости, м/с
0,7
0,4
0,5
0,6
Грунт или тип укрепления
Песок (0,25-1 мм)
Гравий размером 5-10 мм
0,8
Галька размером 25-40 мм
1,3
Булыжник размером 100-150 мм
2,8
(каменная наброска)
Лессовидные грунты (плотные)
0,8
Супеси среднеплотные
0,3
Супеси плотные
0,4
Глины тяжелые и тощие суглинки
0,7
средней плотности
Глины плотные
1,0
Глины очень плотные
1,4
Одерновка плашмя
0,9
Одерновка в стенку
1,5
Одиночное мощение из булыжника
2,5-3,0
размером 15-20 см на щебне
То же, размером 25 см
3,5
Одиночное мощение с подбором
лица (20-25 см) и грубым приколом 3,5-4,0
на щебне
То же из шашки размером 30 см
4,0
Двойное мощение из рваного камня
3,5
(размером 15-20 см) на щебне
Бутовая кладка из известняка
3,0
Бетон марки 150
6,0
65
0,9
1,6
1,1
1,8
3,0
3,5
1,0
0,4
0,5
1,2
0,45
0,55
0,85
0,95
1,2
1,7
1,1
1,8
1,4
1,9
1,3
2,0
1,5
2,1
1,4
2,2
3,0-3,5
3,5-4,0
4,0-4,5
4,0
4,5
5,0
4,5
5,0-5,5
5,0
6,0
4,5
5,0
3,5
7,0
4,0
8,0
1,2
2,0
3,8
1,3
0,5
0,6
1,1
5,5
6,0
5,5
4,5
9,0
Рис. 12. Схема к расчету объема пруда
Wпр= m1  m2  Н 3 , м3,
6  iл
(46)
где m1 и m2 – коэффициенты откосов берегов, характеризующие
величину заложения откосов берегов к его высоте ( рис. 12):
m1 =
l1
,
H1
(47)
m2 =
l2
,
H2
(48)
iл – средний уклон лога, десятичная дробь.
По вышеприведенным формулам 44-48 определяем Qa.
3.4. Подбор диаметра отверстия типовой трубы
Согласно СНиП 2.05.03-84 отверстия труб и их высоту в
свету следует назначать, м, (не менее): 1,0 – при длине трубы до
20 м; 1,25 – при длине 20 м и более. Отверстия труб на автомобильных дорогах ниже II-й категории допускается принимать
равными, м: 1,0 – при длине трубы до 30 м; 0,75 – при длине трубы до 15 м; 0,5 – на съездах. На внутрихозяйственных дорогах
при длине трубы 10 м и менее допускается принимать отверстия
0,5 м.
Конструкция типовой трубы представлена на рис. 13.
66
Рис. 13. Конструкция типовой унифицированной сборной
железобетонной трубы:
1 – крыло оголовка; 2 – портальная стенка оголовка; 3 – коническое звено;
4 – цилиндрические звенья; 5 – насыпь; 6 – монолитный бетонный лоток;
7 – гравийно-песчаная подушка; 8 – щебеночная подготовка; 9 – блоки
фундамента; 10 – лекальные блоки фундамента
В безфундаментных трубах допускается только безнапорный режим протекания воды. В трубах с фундаментами допускается полунапорный и напорный режимы протекания. При напорном режиме не рекомендуется проектировать трубы отверстием
более 1,5-2 м., так как при больших отверстиях значительные
массы воды на выходе из трубы имеют большую разрушительную силу и для гашения энергии потребуется предусмотреть дорогостоящие мероприятия по укреплению русел у входного и выходного оголовков. Глубина подпертой перед трубой воды не
должна превышать 4 м, независимо от высоты насыпи и вида укрепления.
При пропуске расчетных паводков трубы должны работать,
как правило, в безнапорном режиме. При напорном и полунапорном режимах существует опасность затопления сельскохозяйственных угодий, находящихся перед трубой, заиливания, а иногда
и заболачивания с верховой стороны лога, а также сильной
фильтрации воды в насыпи.
Установив режим протекания, расчетный расход, приняв
тип входных оголовков (рис. 7), подбираем отверстие сооруже67
ния с учетом допускаемой скорости течения воды (табл. 23) по
таблицам 24, 25.
Таблица 24. Гидравлические характеристики
типовых круглых труб
Тип оголовка
Диаметр
отверстия,
м
1
2
0,75
Портальный
Раструбный с
нормальным
входным звеном
Раструбный с
коническим
входным оголовком
1
1
1,25
1,50
1,75
Расход воды, м3/с
0,41
0,62
0,79
0,90
0,68
0,81
0,93
1,05
0,57
0,84
1,03
1,14
16,31
1,39
0,77
0,95
1,13
2,29
1,37
1,40
1,61
1,74
1,19
1,27
1,32
1,45
1,54
1,63
1,75
1,4
1,7
2,0
2,2
2,1
3,3
2,4
2,6
1,4
2,4
2,7
2,9
3,3
3,4
2,20
2,50
2,70
3,00
3,20
3,30
3,50
3,80
2,9
3,0
3,0
3,2
3,3
3,5
3,7
Глубина воды
перед трубой, м
3
Безнапорный режим
0,2
0,40
0,60
0,74
0,6
0,8
1,0
1,2
0,8
1,00
1,4
1,65
2,00
2,20
1,0
1,5
2,0
2,5
2,70
3,00
3,50
3,90
2,5
2,8
3,0
3,5
3,9
4,25
4,7
68
4
Скорость
воды на выходе из трубы, м/с
5
Продолжение таблицы 24
1
Раструбный с
коническим
входным оголовком
Раструбный с
нормальным
входным звеном
Раструбный с
нормальным
входным звеном
2
3
5,0
6,0
2,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,00
12,50
Полунапорный режим
1,0
1,60
2,00
2,40
2,80
3,00
Напорный режим
1,0
3,0
3,5
1,25
5,0
6,0
1,50
7,0
8,0
8,50
2,00
13,50
14,50
16,00
16,50
4
1,81
2,08
1,47
1,55
1,65
1,73
1,81
1,90
1,98
2,06
2,14
2,22
2,31
2,38
2,46
2,54
2,78
5
3,70
4,10
3,20
3,30
3,40
3,50
3,60
3,70
3,80
3,90
4,00
4,10
4,20
4,30
4,40
4,50
4,80
1,30
1,80
2,34
2,95
3,16
3,30
4,10
4,90
5,70
6,00
1,66
2,02
1,96
2,46
2,24
2,40
2,58
2,86
3,01
3,11
3,22
4,20
5,0
4,5
5,4
4,40
5,00
5,30
4,90
5,10
5,70
6,10
При подборе диаметра отверстия трубы и количества очков
принимаем за первоначальный диаметр трубу диаметром 1 м.
69
Труба диаметром в 1 м, работая в безнапорном режиме,
может пропустить максимальное количество Q1 = 2,2 м3/с (табл. 24).
Таблица 25. Гидравлические характеристики типовых
прямоугольных труб
Расход воды, м3/с, при отверстии трубы, м
2,0∙2,0
2,5 ∙2,0
3,0∙2,5
4,0∙2,5
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
10,00
11,00
13,00
14,00
15,00
1,25
2,50
3,75
5,00
6,25
7,50
8,75
10,00
11,25
12,50
13,75
15,75
17,50
18,75
1,50
3,00
4,50
6,00
7,50
9,00
10,50
12,00
13,50
15,00
16,50
18,90
21,00
22,50
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
25,20
28,00
30,00
Глубина
воды перед трубой, м
0,45
0,71
0,94
1,13
1,32
1,48
1,66
1,82
1,97
2,11
2,27
2,49
2,65
2,77
Скорость
воды на выходе из
трубы, м/с
1,80
2,30
2,70
2,90
3,20
3,40
3,50
3,90
4,10
4,20
4,40
4,60
4,70
4,80
Таблица 26. Геометрические размеры круглых труб
Диаметр
отверстия,
d
1,00
высота
1,20
длина
1,32
1,25
1,50
1,32
1,50
1,80
1,32
Входное звено
Длина
Высота наоголовка,
сыпи, Ннас,м
м
1,78
4,0
4,1 - 7,0
2,26
4,0
4,1 - 8,0
8,1 - 20,0
2,74
4,5
4,6 - 9,0
9,1 - 20,0
Количество очков определяем по формуле 49
70
Толщина
звена, ,
м
0,10
0,12
0,12
0,14
0,18
0,14
0,16
0,22
n=
Qp
Q1
 6.
(49)
Если получится количество очков больше 6, то увеличиваем
диаметр трубы, добиваясь, чтобы количество очков было меньше
или равно 6.
После выбора отверстия трубы и количества очков узнаем
фактический расход воды через трубу
Q
Qф =
n
.
p
(50)
целое
При этих данных по таблице 24 узнаем скорость воды на выходе (V) и глубину воды перед трубой (Н), необходимых для подбора типа укрепления за выходным оголовком по таблице 23.
3.5. Определение минимальной высоты насыпи над
трубой и длины трубы
После подбора отверстия трубы определяют минимальную
высоту насыпи около нее (Нmin),а затем, нанеся проектную линию
на продольный профиль, определяют длину трубы (Lтр) при фактической высоте насыпи (Ннас). Ннас  Нmin.
Минимальная отметка бровки насыпи у труб (Нmin) устанавливается из следующих условий (рис. 14):
а) при безнапорном режиме протекания
Hmin = hтр +
 
, м,
(51)
где
hтр – высота отверстия входного звена определяется по
таблице 26;
 – толщина звена определяется по таблице 26;
 – минимальная толщина засыпки над трубой у входного
оголовка принимается равной 0, 5 м;
б) при полунапорном и напорном режимах потока
Hmin= H +
71
 ,
м,
(52)
где Н – глубина воды перед трубой определяется по таблицам
22, 23;

– минимальное возвышение бровки земляного полотна у
входного оголовка над горизонтом подпертой воды (ГПВ) принимается равным 1 м.
Рис.14. Схема определения наименьшей высоты насыпи у
труб
Длину трубы (lтр) без оголовков при высоте насыпи Н < 6,0 м
определяют по формуле 53 (рис. 15)
lТР = [ 0,5B  mH нас  hТР   0,5B  mH нас  hТР   n ]∙
1  miТР
1  miТР
72
1
sin 
, м.
(53)
Длина трубы (lтр) без оголовков при высоте насыпи Ннас >
6,0 м определяется по формуле 54
lТР = [ 0,5B  mH нас  hТР   0,5B  mH нас  hТР   n ]∙
1  miТР
1  miТР
1
sin 
, м,
(54)
В – ширина земляного полотна, м;
m – коэффициент заложения откосов земляного полотна
(принимается равным 1,5);
iтр – уклон трубы ( принимается равным уклону лога у сооружения – icoop ), десятичная дробь;
п – толщина стенки оголовка, м (принимают равной 0,35м);
 – угол между осью дороги и трубы, град.;
Ннас – проектная высота насыпи, м.
где
Рис. 15. Схема к определению длины трубы
Полную длину трубы с учетом длины оголовков определяют по формуле 55
LТР = lТР + 2 М, м,
где
М – длина оголовка, м (табл. 24).
73
(55)
3.6. Пример гидравлического расчета трубы
Для расчета взята труба, расположенная на ПК 20+20
основного варианта трассы (рис. 16).
Исходными данными для расчета являются:
а) вероятность превышения паводка для дороги IV технической категории ВП = 3%;
б) площадь водосбора F = 0,45 км2;
в) длина главного лога L = 1,05 км;
г) средний уклон лога, определенный по формуле 37
iл =
206,25  188,75
 0,0166 ;
1050
д) уклон лога у сооружения, определенный по формуле 38
iсоор =
193  186 , 90
 0 , 020 ;
300
е) гидравлический режим протекания воды в трубе - безнапорный;
ж) вид оголовка – раструбный конический;
и) количество очков – не более шести;
к) район проектирования – Челябинская область;
л) почвы – выщелоченные черноземы.
По формуле 39 определяем расход воды от ливневых вод
Qл = 16,7∙0,69 ∙2,89∙ 0,45∙ 0,65 ∙ 0,69 = 6,72 м3/с.
Определяем ачас по рис. 8 и таблице 15 и принимаем ачас
равным 0,69 (четвертый ливневый район и вероятность превышения ВП = 3% ).
Кt – определяем по таблице 16 путем интерполяции и принимаем равным 2,89. Площадь водосбора равна 0,45 км2. Коэффициент потерь стока из таблицы 17 принимаем равным 0,65.
При выщелоченных черноземах коэффициент редукции принимаем равным 0,69 (табл. 18).
По формуле 41 определяем расход стока от талых вод.
Коэффициент дружности половодья определяем из таблицы 19 и принимаем равным 0,020, а показатель степени п = 0,25.
Расчетный слой стока считаем по формуле 42, предварительно
определив h и средний многолетний слой стока по формуле 43 с
поправочным коэффициентом для малых бассейнов (рис. 9).
74
75
Рис. 16. Карта к примеру расчета трубы
(Многоугольником показана водосборная площадь)
Средний многолетний слой стока h = 100 мм (рис. 9), а поправочный коэффициент для малых бассейнов принимаем равным 1,1.
h = h ∙К = 100 ∙ 1,1 = 110 мм.
Модульный коэффициент Кр (рис. 10) зависит от трех параметров – вероятности превышения наводка, коэффициентов вариации и асимметрии.
Коэффициент вариации Сv = 0,7 (рис. 11), а с поправочным
коэффициентом на малую водосборную площадь Сv = 1,25 ∙ 0,7 =
0,875.
Коэффициент асимметрии принимаем для равнинных водосборов равным Сs = 2 Cv.
Из рис.10 при вероятности превышения наводка ВП = 3% и
Сv = 0,875 определяем Кр = 3,4.
Таким образом, расчетный слой стока равен
hр = h ∙Кр = 110 ∙3,4 = 374 мм.
По формуле 41 определяем расход от талых вод
Qт =
K0  F  hp
(1  F )
n
 б1б 2 
0,020  0,45  374
1  1  2,81
(1  0,45) 0, 25
м3/с.
Коэффициенты озерности и заболоченности (б1 и б2) принимаем из таблиц 20 и 21 равными 1.
В качестве расчетного принимаем максимальный расход из
двух, то есть Qp = Qл = 6,72 м3 /с.
Для первого приближения принимаем трубу диаметром
равным 1 м. Одна труба диаметром 1 м с раструбным входным
оголовком (рис. 7, д), работая в безнапорном режиме (рис. 6, а),
может пропустить максимальный расход, равный 2,2 м3/с (табл.
24).
Количество очков определяем по формуле 49
n=
6 , 72
 3 ,1  4
2 ,2
очка.
Таким образом, принимаем четырехочковую трубу диаметром 1,0 м.
После этого устанавливаем фактический расход воды через
одну трубу по формуле 50
Qф =
6 , 72
 1, 68
4
76
м3/с.
При этих данных узнаем по таблице 24 глубину воды перед
трубой и скорость воды на выходе: Hв = 1,14 м, V = 2,9 м/с.
По этим данным из таблицы 23 подбираем тип укрепления:
одиночное мощение из булыжника размером 15-20 см на щебне.
В общем можно принять любой тип укрепления, который
выдерживает скорость 2,9 м/с и более и не размывается.
По формуле 51 с использованием геометрических размеров
труб, приведенных в таблице 26, устанавливаем минимальную
высоту насыпи над трубой
Hmin = 1,2 + 0,1 + 0,5 = 1,8 м.
Высота входного звена принята 1,2 м, толщина стенки звена – 0,1 м, а минимальная засыпка насыпи над трубой – 0,5 м.
Длину трубы без оголовков определяем по формуле 53
при минимальной высоте насыпи над трубой
Lтр =
1
 0,5  10  1,51,8  1,2  0,5  10  1,51,8  1,2 


 0,35 

0
1  1,5  0,020
1  1,5  0,020

 sin 90
=
12,17 м  13 м.
Округляем длину трубы до целых метров, т.е. до 13 м.
Полную длину трубы с двумя оголовками определяем по
формуле 55. Длину оголовков принимаем из таблицы 26 для
трубы диаметром 1,0 м равным 1,78 м
Lтр = 13+2∙1,78 = 16,56 м.
3.7. Гидравлический расчет малых мостов
Мосты проектируют, когда дорога пересекает водотоки с
большими расчетными расходами Qр > 5-8 м3/с на постоянно действующих водотоках, где независимо от расхода возможно образование ледостава, на болотах, заболоченных землях, периодически затопляемых логах.
Протекание воды под мостом может быть по схемам свободного (незатопленного) и несвободного (затопленного) истечения (рис. 17).
Схема истечения устанавливается в зависимости от соотношения критической глубины потока под мостом, т.е. hкр, соот77
ветствующей критической (допускаемой) скорости Vдоп. и бытовой глубины hб, т.е. глубины нестесненного потока.
Рис. 17. Схемы протекания воды под мостом:
А – свободное истечение; Б – несвободное истечение
Если 1,3hкр > h , то имеет место свободное истечение (рис.
17, а). При глубоких потоках воды в отводящих руслах, т.е. при
условии h  1,3 hкр, расчет ведут по схеме несвободного истечения (рис. 17, б). Критическую глубину определяют по формуле
Hкр =
Vдоп
g
2
, м,
(56)
где Vдоп – допускаемая скорость (м/с), определяемая по таблице 23 в зависимости от типа укрепления или рода грунта;
g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.
78
3.7.1. Установление бытовой глубины потока
Величина бытовой глубины потока ( h ) необходима для установления схемы водотока. Приближенный расчет отверстий
малых мостов производят по схеме свободного водослива без
подбора бытовой глубины. При глубоком потоке воды в отводящем русле имеет место несвободный водослив и отверстие может
быть рассчитано только после предварительного определения
бытовой глубины потока h .
Бытовую глубину обычно определяют последовательным
подбором, что является наиболее трудоемкой частью гидравлического расчета отверстия моста.
В порядке первой прикидки величину бытовой глубины
можно определить по эмпирической формуле
h = m
3
K
m1  m2
,м,
(57)
m1 и m2 – сумма заложения откосов склонов лога, м (рис. 12);
т – параметр, учитывающий значение коэффициента шероховатости русла;
в земляных руслах, хороших условиях, частично заросших,
слабоизвилистых т = 0,55;
при засоренных водотоках и заросших т = 0,65;
К – модуль расхода, определяемый по формуле
где
K
Qp
iсоор
, м,
(58)
Qp – расчетный расход, м3/с;
iсоор – уклон лога у сооружения, десятичная дробь.
По бытовой глубине h , вычисленной по формуле 57, определяют площадь живого сечения (   ), гидравлический радиус
(R'), бытовую скорость (V0`) и расход (Q`), который сравнивают с
расчетным. Если разность Qp – Q`  0,05Qpо, то величину бытовой
где
79
глубины h/ и бытовой скорости V0' принимают к расчету. Если
разность Qp – Q` > 0,05Qp, задаются новым значением h// .
Площадь живого сечения определяют по формуле

=
m1  m2
2
 h ,
2
м.
(59)
Смоченный периметр  условно принимают равным ширине разлива водотока при глубине h
  (m1  m2 )  h
, м.
(60)
При треугольном сечении русла гидравлический радиус
равен
2
R
h
 (m1  m 2 )h

 
x 2(m1  m2 )h
2
, м.
(61)
Бытовую скорость определяют по формуле 62
v0  c R  iсоор  w iсоор
, м,
(62)
где W= C R – скоростная характеристика, м/с, принимаемая по
таблице 27 в зависимости от гидравлического радиуса R и коэффициента шероховатости п, определяемого по примечанию к таблице 27 в зависимости от характеристики русла.
Расход определяем по формуле 63
Q    v0 ,
м3/с .
(63)
По двум полученным расходам строим график зависимости
расхода от глубины потока и величины расчетного расхода Qp.
По расчетному расходу, отложенному на оси абсцисс, находим
бытовую глубину h/// . Проверкой устанавливаем соответствие полученного расхода Q/// расчетному. Если отклонение меньше 5 %,
80
то полученную бытовую глубину h/// и бытовую скорость
V0'"принимаем за расчетные.
Задавшись типом укрепления в зависимости от бытовой
скорости (табл. 23), устанавливаем критическую глубину по
формуле 56 и сравниваем ее с бытовой. После сравнения устанавливаем режим протекания.
Таблица 27. Скоростная характеристика W = CR, м/с
R, м
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
0,95
1,00
0,025
7,10
8,14
9,15
10,1
11,0
12,0
12,9
13,7
14,5
15,4
16,2
17,0
17,8
18,6
19,3
20,2
21,0
23,8
25,6
27,3
29,0
30,6
32,2
33,9
35,4
37,0
38,5
40,0
Коэффициент шероховатости п
0,033
0,040
5,00
4,45
6,40
5,10
7,15
5,74
7,90
6,32
8,60
6,90
9,27
7,50
9,95
8,04
10,60
8,57
11,2
9,12
11,9
9,60
12,5
10,4
13,1
10,7
13,7
11,2
14,2
11,7
14,8
12,1
15,4
12,6
16,9
13,8
18,1
14,9
19,4
16,0
20,6
17,0
22,0
18,1
23,2
19,2
24,3
20,2
25,4
21,2
26,7
22,2
27,8
23,1
28,9
24,1
30,0
25,0
0,050
3,36
3,86
4,36
4,86
5,30
5,75
6,19
6,62
7,04
7,47
7,88
8,27
8,67
9,05
9,46
9,85
10,8
11,7
12,6
13,5
14,3
15,2
16,0
16,8
17,7
18,4
19,2
20,0
П р и м е ч а н и е: п принимают равным: 0,025 – для естественных
земляных русл в очень хороших условиях (чистых, прямых, незасорен81
ных); 0,33 – для периодических водотоков при хорошем состоянии поверхности ложа; 0,040 – для сравнительно чистых русл постоянных равнинных водотоков в обычных условиях (извилистых с некоторыми неправильностями в направлении струй или прямых, но с отмелями или промоинами), а также для земляных русл периодических водотоков в относительно благоприятных условиях:, 0,050 – для значительно засоренных, частично заросших русл.
3.7.2. Гидравлический расчет малых мостов при схеме
cвободного истечения
Расчет отверстий малых мостов при схеме свободного истечения выполняют, используя формулы 45 и 64
В
Qp
1,33 H 3
, м.
(64)
При расчете принимают следующую последовательность:
а) задаются допускаемой скоростью Vдоп с учетом вида
грунта в русле под мостом или принятого типа укрепления русла,
пользуясь данными таблицы 23;
б) вычисляют напор Н по формуле 45;
в) определяют объем пруда по формуле 46 для случая, когда аккумуляция учитывается;
г) определяют расчетный расход Qр по формуле 44, если
учитывается аккумуляция; при отсутствии пруда Qр = Qл.;
д) определяют свободную поверхность водотока по формуле 64, при прямоугольном поперечном сечении подмостового потока его расчетную ширину принимают равной свободной поверхности. При треугольном поперечном сечении ширину подмостового потока принимают равной Вср, то есть по ширине
средней линии на глубине 0,5 h ;
е) устанавливают пролет моста в свету (Lс ), для чего применяют унифицированные балки пролетных строений (рис. 18) и
свайные опоры
Lc  LТ  n
где
Lc – пролет моста в свету, м;
82
, м,
(65)
Lт – длина типового пролетного строения, м;
п – количество однорядных опор;
 – ширина сваи, м (обычно принимают  = 0,35 м);
ж) устанавливают фактический подпор перед мостом и
скорость по формулам 66, 67:
Hф  (
Qp
1,35 Lc
Vф 
gH
) 2 / 3 , м;
(66)
ф
1, 45 , м/с;
(67)
з) устанавливают минимальную высоту моста (рис. 17, а)
по формуле 68
Нmin = 0,88 Н +

+ hк , м,
(68)
где 0,88 – коэффициент, учитывающий понижение уровня при
входе потока под мост;
 = 0,5 м – наименьшее допускаемое возвышение низа
пролетного строения над уровнем воды; при наличии корчехода
принимается  = 1,0 м;
hк – конструктивная высота пролетного строения, м
(рис.18).
3.7.3. Гидравлический расчет малых мостов
при схеме несвободного истечения
Расчет отверстия моста устанавливают по формуле
Qр
В =   h V
, м,

доп
где
 – коэффициент сжатия потока у входа в сооружение
(табл. 28);
83
(69)
h – действительная (расчетная) бытовая глубина, вычисляемая по формулам 57 - 63;
Vдоп – допускаемая скорость потока, м/с (табл. 23).
Унифицированные балки пролетных строений
84
Рис. 18. Балки пролетных строений мостов
85
Таблица 28. Коэффициенты сжатия  и скорости потока φ у входа
в сооружение
Форма береговых опор
Обычные с конусами
С откосными крыльями
Выступающие из конусов
ε
φ
0,90
0,85
0,80
0,90
0,90
0,85
Расчет проводят в следующей последовательности:
а) устанавливают допустимую скорость движения воды,
исходя из вида грунтов и типа укрепления (табл. 23);
б) определяют бытовую глубину потока по формулам 57-63
и сравнивают ее с критической глубиной ( h  , hкр);
в) вычисляют высоту воды перед мостом по формуле 45;
г) определяют объем пруда по формуле 46 для случая, когда аккумуляция учитывается;
д) устанавливают отверстие моста по формуле 69; при этом
следует учитывать, что при несвободном истечении необходимое
отверстие моста отсчитывают по средней линии, т.е. Вср принимают на глубине 0,5 h  ;
е) устанавливают пролет моста в свету (Lc ), для чего применяют унифицированные балки пролетных строений (рис. 18) и
свайные опоры (формула 65);
ж) устанавливают напор воды перед сооружением при несвободном истечении по формуле 70
2
Vc
'
Н = h + 2 g 
2
, м,
(70)
где Vc – уточненая подмостовая скорость с учетом сужения подмостового русла, определяемая по формуле 71
Vc = Vдоп
B
L
86
ср
c
, м/с,
(71)
где  – коэффициент скорости потока в зависимости от формы
береговых опор (табл. 28);
з) вычисляют минимальную высоту моста по формуле
Нmin = 0,88 Н'+  + hк , м,
(72)
где Н' – напор воды перед мостом; остальные обозначения те
же, что и в формуле 68.
3.7.4. Определение длины моста
Длина моста зависит не только от ширины потока воды по
свободной поверхности, но и от схемы ее протекания в подмостовом русле, вида береговых опор, наличия промежуточных опор
и фактической высоты с учетом рационального проложения проектной линии на продольном профиле (но не менее расчетной
высоты).
Расчетная длина моста при свайных опорах с заборными
стенками (рис. 19, а) определяется по формуле 73
LP = ВСР +
где
d
1
+ 2 d , м,
(73)
ВСР – отверстие моста, рассчитанное по формулам (64, 69);
LP – расчетная длина моста, м;
d – ширина свайной опоры, м (принимается d = 0,35 м);
d 1 – толщина заборной стенки принимается равной 0,16 м.
Расчетная длина моста при массивных опорах с обратными
стенками (рис. 19, б) определяется по формуле
LP = ВСР + 2mHм + d + 2а+ 2 с, м,
где
m – коэффициент заложения откосов конусов, m = 1,5;
Hм – высота моста, м;
а – расстояние от вершины конуса до начала моста, а = 0,2 м;
87
(74)
с – расстояние от передней грани устоя до основания конуса (не менее 0,3 м).
Рис. 19. Схемы мостов по типам опор с поперечным сечением подмостового русла:
а – при свайных береговых опорах с заборными стенками; б – при
массивных береговых опорах с обратными стенками; в – при свайных береговых опорах с обсыпными устоями
Если при нанесении проектной линии высота моста увеличивается, то соответственно увеличивается и его длина. Мосты с
обратными стенками обычно строят при наличии местных материалов на прочных грунтовых основаниях.
88
Расчетная длина моста с обсыпными устоями (рис. 19, в)
определяется по формулам
а) при свободном истечении
LP = ВСР + 2 m (Нм – hc) +  d +2а, м;
(75)
б) при несвободном истечении
L p  Bср  2m  ( H М 
h
)  d  2 а,
2
м,
(76)
где
hc = 0,5h – глубина воды под мостом при свободном истечении, м;
hб – глубина потока под мостом при несвободном истечении, м;
а – расстояние от вершины конуса до начала моста, м,
(при Ннас  6м а = 0,75 м, при Hна > 6 м а = 1 м).
Если при нанесении проектной линии высота моста увеличивается, то соответственно корректируют и его длину.
Ориентировочные размеры отверстий мостов в зависимости от глубины и ширины потока приведены в таблице 29.
Таблица 29. Ориентировочные размеры отверстия мостов
в зависимости от глубины и ширины отверстия
Ширина потока
при наивысшем
горизонте паводка, м
5
6
7
8
10
15
20
25
30
Глубина потока, м
0,35
0,5
1,0
1,5
2,5
3,0
3,0
3,5
3,5
4,0
5,0
4,0
4,0
4,5
6,0
6,0
9,0
89
2,0
3,0
5,0
6,0
6,5
10,0
12,0
16,0
18,0
7,0
11,0
14,0
18,0
20,0
По рассчитанной длине моста принимают число типовых
пролетов и окончательно устанавливают длину моста (рис. 20)
Lм =  lт +  a, м,
где
(77)
Lм – длина моста, м;
lт – длина типового пролетного строения, м;
а – зазор между соседними пролетными строениями, м.
Рис. 20. Схемы мостов:
а – береговые опоры с заборными стенками; б – береговые опоры с
конусами
90
3.8. Пример гидравлического расчета малого
моста
Рассчитать отверстие моста на пикете ПК 23+60 (рис. 21)
для дороги V-й технической категории, проложенной в Воронежской области. Грунты – плотные, глинистые.
Расчет малых мостов выполняем в следующей последовательности: определяем максимальный расход воды и устанавливаем расчетный расход воды; определяем бытовую глубину потока и выясняем режим истечения воды; выполняем гидравлический расчет отверстия моста (по схеме свободного или несвободного истечения); принимаем типовое пролетное строение и устанавливаем высоту и длину моста.
При определении максимального расхода воды рассчитываем одновременно максимальный расход ливневого стока и максимальный расход талых вод. В качестве расчетного принимаем
большее из найденных значений.
Для дорог V-й технической категории принимается расход
с вероятностью превышения ВП = 3%.
Максимальный расход воды от стока ливневых вод определяем по формуле 39.
Площадь и другие геометрические характеристики водосбора определяем по карте (рис. 21).
Границами водосбора являются водораздельные линии и
проектируемая дорога.
Площадь водосбора, определенная планиметром с учетом
масштаба карты, F = 4,51 км2. Длина главного лога, измеренная
по карте, равна Lл = 3560 м. Средний уклон лога (iл) вычисляем
как отношение разности максимальной и минимальной отметок
лога к его длине по формуле 37
iл = 227,8  188,6  0,011 или 11 ‰.
3560
Уклон лога у сооружения (iсоор.), необходимый для выявления бытовых условий водотока, определяем на участке 300 м в
точках на 200 м выше и 100 м ниже сооружения по формуле 38
iсоор = 189,2  188,3  0,003 или 3‰.
300
91
92
Рис. 21. Карта к расчетам малого моста
Все остальные параметры, входящие в формулы максимального расхода ливневого стока и максимального расхода талых вод, устанавливаем так же, как и при расчете труб.
По рис. 8 устанавливаем, что проектируемая дорога расположена в шестом ливневом районе. Для этого района и вероятности превышения ВП = 3% по таблице 15 находим интенсивность
ливня часовой продолжительности – ач = 0,81 мм/мин. Затем, используя таблицу 16, устанавливаем коэффициент перехода от интенсивности ливня продолжительностью в 1 ч к расчетной интенсивности (Кt) в зависимости от длины и уклона поверхности лога,
Кt = 1,09.
Из таблицы 17 определяем коэффициент потерь стока  .
Для площади 4,51 км2 с глинистыми грунтами  = 0,65 –
0,95; принимаем  = 0,8.
По таблице 18 устанавливаем коэффициент редукции  ;
принимаем  = 0,39.
Таким образом, максимальный расход ливневых вод равен
Qл = 16,7 ∙ 0,81 ∙ 1,09 ∙ 4,51 ∙ 0,8 ∙ 0,39 = 20,75 м3/с.
Объем стока определяем по формуле 40.
W = 60000 0,81  4,51  0,8  0,39  65441 м3 .
1,09
Максимальный расход от стока талых вод определяем по
формуле 41.
По таблице 19 устанавливаем коэффициент дружности половодья (К) и показатель степени (п) : К = 0,017, п = 0,25. Площадь водосбора F = 4,51 км2. При отсутствии озерности, залесенности и заболоченности б1 = б2 = 1. Затем устанавливаем расчетный слой суммарного стока hр по формуле 41, предварительно
определив средний многолетний слой стока (h) по рис. 9 (поправочный коэффициент Км при холмистом рельефе местности и
глинистых грунтах равен 1,1), коэффициент вариации Сv по рис.
11 (поправочный коэффициент к коэффициенту вариации, полученному по карте, равен 1,25) и модульной коэффициент Кр по
рис. 10.
Таким образом:
h = 1,1 ∙ 80 = 88 мм;
93
Сv = 0,45 ∙ 1,25 = 0,56;
Са = 2Сv = 2 ∙ 0,56 = 1,12;
Кр = 2,2;
hр = h ∙ Кр = 88 ∙2,2 = 193,6 мм.
При указанных исходных данных максимальный расход
талых вод равен
Qт =
0,017  4,51 193,6
= 9,64 м3/с.
0 , 25
(4,51  1)
Для дальнейшего расчета принимаем максимальный расход
ливневых вод - Qл = 20,75 м3/с.
Следующим этапом является определение бытовой глубины потока для установления схемы протекания воды.
Сумма коэффициентов заложения откосов склонов лога
m1 + m2 =
l1
l2
80
120



= 172,3 м
H1  H0 H2  H0 189,6 188,6 189,9 188,6
В порядке первой прикидки величину бытовой глубины
можно определить по формуле 57 с использованием формулы 58
К=
h1б = m3
Q
p
i соор

20 , 75
0, 003
 378,84
м3,
К
378,84
 0,55 3
 0,72
m1  m 2
172,3
м,
где
m – параметр, учитывающий коэффициент шероховатости
русла, принимаем в данном случае равным 0,55 при хороших условиях русла.
По вычисленной бытовой глубине русла (h1б) определяем
площадь живого сечения 1 , гидравлический радиус R1, его бытовую скорость Vб и расход Q1, используя формулы 59 - 63
1 = 172 ,3  0,72
2
 44 ,7 м 2 ;
2
 1  172,3  0,72  124,06
R1 =
м;
0 , 72
 0 , 36 м ;
2
V1 = W iсоор  11,7 0,003  0,64 м/с.
W – скоростная характеристика, определяемая по таблице
27 при коэффициенте шероховатости русла, равном 0,04; W = 11,7 м/с.
Q1 = 1 V1  44,7  0,64  28,61 м3/с.
94
Так как отклонение (Qp – Q1 = 28,61 – 20,75 = 7,86) больше
5% (0,05 ∙ 20,75 = 1,03), то задаемся новым значением бытовой
глубины потока h11б, = 0,6 м и определяем площадь живого сечени, смоченный периметр, гидравлический радиус, бытовую скорость и расход:
2 
172 ,3
 0,6 2  30 ,6 м3;
2
 2  172,3  0,6  103,4 м3;
0 ,6
 0 , 3 м;
R1 = 000
2
W2 = 10,4 м/с (по табл. 27 при n = 0,040);
V2 = 10,4 0,003  0,57 м/с;
Q2 = W2 ∙ V2 = 30,6 ∙ 0,57 = 17,44 м3/с.
По двум полученным расходам строим график зависимости
расхода от глубины потока (рис. 22).
Рис. 22. График зависимости расхода воды от глубины потока
По расчетному расходу Qр = 20,75 м3/с, значение которого
отложено на оси абсцисс, пунктирной сноской через линию зависимости на ось ординат, находим h111б = 0,636 и остальные параметры, соответствующие этой бытовой глубине:
2 
172 ,3
 0,636 2  34 ,85 м2;
2
95
 3  172,3  0,636  109,58 м;
0 , 636
 0 , 318 м;
R1 =
2
W3 = 10,6 м/с (по табл. 27 при n = 0,04);
V3 = 10,6 0,003  0,58 м/с;
Q3 = 34,85 ∙ 0,58 = 20,21 м3/с.
Так как отклонение Qp – Q3 = 0,54 м3/с меньше 5% от Qp
(20,75 ∙ 0,05 = 1,03), то принимаем h111б = 0,636 м за действительную.
Устанавливаем схему водослива, для чего определяем критическую глубину по формуле 56
Hкр =
3, 2 2
 1, 04 м,
9 ,81
где Vдоп = 3,2 м/с (принимаем по таблице 23 укрепление под
мостом – одиночное мощение щебнем размером до 20 см).
Полученную критическую глубину сопоставляем с бытовой глубиной
1,3 hкр > hб ;
1,3∙1,04 > 0,638,
следовательно, это схема свободного истечения воды.
Следующим этапом является определение отверстия малого моста по формуле 64 с учетом формулы 45. Предварительно
принимаем по таблице 23 тип укрепления под мостом – одиночное мощение на щебне и Vдоп = 3,2 м/с.
3,2 2
 1 , 51 м;
H = 1,45 ∙
9 , 81
В=
20 , 75
1 , 33
1 , 51
3
 8,4
м.
Для перекрытия отверстия малого моста принимаем пролетное унифицированное строение длиной Lт = 9 м; высота пролетного строения hконстр = 0,45 м (см. рис.18).
Высоту моста определяем по формуле 68
Hм = 0,88 ∙ 1,51 + 0,45 = 2,28 м.
Длину моста при свайных опорах с заборными стенками
определяем по формуле 77
Lм = 9 + 2 ∙ 0,05 = 9,1 м.
96
Лабораторная работа № 4
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПРОДОЛЬНОМ
ПРОФИЛЕ
1. Содержание работы
а) по оптимальному варианту дороги в плане вычертить
продольный профиль земли по оси дороги;
б) установить руководящую рабочую отметку;
в) нанести проектную линию продольного профиля, вычислить проектные и рабочие отметки;
г) заполнить все графы продольного профиля;
д) оформить продольный профиль автомобильной дороги.
2. Исходные данные для выполнения работы
Исходными данными для проектирования дороги в продольном профиле являются результаты топографических, геологических и гидрологических изысканий:
а) карта масштаба 1:10 000 или топографический план местности с нанесенной трассой дороги и разбивкой пикетажа;
б) геологический разрез грунтов с указанием мощности
каждого слоя;
в) данные о глубине залегания грунтовых вод;
г) сведения об участках с длительным стоянием поверхностных вод;
д) данные о толщине снегового покрова;
е) техническая категория проектируемой дороги и ее параметры;
и) месторасположение и высотные отметки фиксированных
контрольных точек.
К контрольным точкам относят: минимальные высоты насыпей над трубами, высоты насыпей у мостов, отметки оси и
кромки дорожной одежды в местах пересечения с существующи97
ми автомобильными дорогами, отметки головки рельсов при пересечении с железными дорогами.
3. Методика выполнения работы
При выполнении лабораторной работы используют следующая последовательность:
1. Вычисляют отметки земли по оси дороги.
2. Строят продольный профиль земли по оси дороги.
3. Устанавливают рекомендуемую руководящую рабочую
отметку.
4. Наносят проектную линию продольного профиля.
5. Вычисляют проектные и рабочие отметки.
6. Вписывают вертикальные кривые и вычисляют проектные отметки на кривых.
7. Заполняют все графы продольного профиля и оформляют его.
3.1. Состав продольного профиля автомобильной
дороги. Построение продольного профиля земли по оси
дороги и заполнение шапки продольного профиля
Продольным профилем называют графическое изображение сечения дороги вертикальной плоскостью, проходящей через
ее ось. Трассу автомобильной дороги на чертеже продольного
профиля изображают в виде проектной красной линии, которая
для вновь проектируемой дороги соответствует положению бровки земляного полотна, а для реконструируемой дороги – отметкам оси дороги.
Чертеж продольного профиля является одним из основных
технических документов проекта. Его вычерчивают в строгом соответствии с установленными требованиями на листе миллиметровой бумаги шириной 297 мм и длиной 841 мм в рамке шириной
290 мм. Рамка вычерчивается на расстоянии 30 мм от левого края
листа и 5 мм – с остальных сторон. На расстоянии 30 мм от левой
и вплотную к нижней рамке вычерчивают шапку продольного
профиля (рис. 23).
98
Рис. 23. Сетка продольного профиля и ее размеры
Сетка продольного профиля заполняется построчно по всей
длине трассы. В строке "Развернутый план трассы" прямой линией изображают ось дороги. Выше оси наносят ситуацию слева по
ходу трассы, а ниже – ситуацию справа по ходу. В полосе 50 м
справа и слева от оси дороги наносят все сельскохозяйственные
угодья, естественные и искусственные препятствия, пересечения
с автомобильными и железными дорогами, лесные полосы и другие элементы. На оси дороги указывают местоположение запроектированных труб, мостов и углов поворота трассы. Поворот
вправо показывают стрелкой вниз, влево – стрелкой вверх.
В строке "Грунты" вписывают наименование грунтов, начиная с верхнего слоя, и их мощность на основе геологических
изысканий. С этой целью на протяжении трассы копают шурфы
или проводят буровые работы.
В строке "Тип местности по увлажнению" выделяют участки по признаку увлажнения верхних слоев грунта. На местности
по направлению трассы выделяют 3 типа участков:
1) тип (сухие места). В общем виде к ним относятся участки, расположенные на возвышенных местах водоразделов;
99
2) тип (места с избыточным увлажнением в отдельные периоды). В общем виде к ним относят склоны;
3) тип (места с избыточным увлажнением). В общем виде к
ним относят места, расположенные в лощинах, оврагах, балках.
Более подробно характеристика местности по характеру
увлажнения приведена в таблице 30.
Таблица 30. Тип местности по характеру и степени увлажнения
Тип местности
по характеру и
степени
увлажнения
1
2
3
Условия увлажнения
Признаки
Сухие места
Поверхностный сток обеспечен, грунтовые
воды не оказывают существенного влияния
на увлажнение верхней толщи почвогрунтов.
В 1-й зоне, кроме того, мощность сезонного
оттаивающего слоя достигает 2,5 м; грунты
гравийно-галичниковые, песчаные супесчаные и глинистые непросадочные
Сырые места с Поверхностный сток не обеспечен, но грунизбыточным товые воды не оказывают существенного
увлажнением влияния на увлажнение верхней толщи почв отдельные вогрунтов. Почвы с признаками заболачивапериоды
ния. Весной и осенью появляется застой воды на поверхности
Участки с по- Грунтовые или длительно стоящие (более 30
стоянным из- суток) поверхностные воды влияют на увбыточным ув- лажнение верхней толщи почвогрунтов.
лажнением
Почвы торфяные, с признаками заболачивания, а также солончаки
В строке "Тип поперечного профиля" указывают тип поперечного профиля земляного полотна на отдельных участках в зависимости от высоты насыпи или глубины выемки (от рабочей
отметки).
100
Все типовые поперечные профили земляного полотна объединены в 9 групп:
1-я группа: 17 типов дорог I-й категории;
2-я группа: 18 типов дорог I-й и II-й категории;
3-я группа: 16 типов дорог IV-й, V-й, I-с и III-с категорий;
4-я группа: 5 типов дорог на болотах;
5-я группа: 3 типа на засоленных дорогах;
6-я группа: 2 типа на орошаемых землях;
7-я группа: 4 типа в районах подвижных песков;
8-я группа: 2 типа на поймах рек;
9-я группа: 14 типов, проходящих по сельскохозяйственным пунктам.
Индивидуальные решения профилей принимают: для насыпей, сооружаемых на слабых основаниях; при использовании в
насыпях грунтов повышенной влажности; при использовании
прослоек из геотекстильных материалов; при сооружении насыпей на просадочных грунтах; при использовании теплоизоляционных слоев на вечномерзлых грунтах; при возведении земляного
полотна способом гидромеханизации.
В зависимости от высоты насыпи при выполнении лабораторных работ выделяют 4 типа поперечного профиля (условно):
тип 1 – насыпь высотой до 0,6 м;
тип 2 – насыпь высотой от 0,6 до 1,5 м;
тип 3 – насыпь высотой от 1,5 до 6,0 м;
тип 4 – насыпь высотой от 6,0 до 12,0 м.
В выемках выделяют следующие типы поперечного профиля:
тип 5 – выемка глубиной до 0,6 м;
тип 6 – выемка глубиной от 0,6 до 1,5 м;
тип 7 – выемка глубиной от 1,5 до 6,0 м.
Эта строка продольного профиля заполняется после нанесения проектной линии, вычисления проектных и рабочих отметок. Она характеризует плавность проектирования дороги в про101
дольном профиле. Смежные участки разных типов поперечного
профиля не должны изменяться более чем на одну единицу.
В строке "Отметки бровки земляного полотна" записывают
проектные отметки бровки земляного полотна с точностью до сотых. Методика определения проектных отметок приведена ниже в
п. 3.4.
В строке "Уклоны и вертикальные кривые" показывают
элементы продольного профиля: вертикальные прямые и кривые, привязки к пикетам в местах переломов проектной линии;
числовые значения радиуса, длины кривой, уклоны касательных
в начале и конце кривой. Строка заполняется после выполнения
параграфов 3.4 и 3.5. Примеры приведены на рис. 24.
Рис. 24. Возможные случаи сопряжения элементов продольного профиля между собой и схемы их оформления в сетке
профиля
В строке "Отметки земли по оси дороги" приведены фактические отметки земли по оси проектируемой дороги, вычисленные по горизонталям методом интерполяции или экстраполя102
ции с точностью до сотых. Способы вычисления отметок земли
приведены ниже в этом же разделе.
В строке "Расстояния" необходимо записать расстояния между плюсовыми характерными точками. Если между пикетами
отсутствует плюсовая точка, то расстояние "100" не пишут. В
качестве плюсовых точек могут быть: места переломов местности, точки пересечения трассы с горизонталями, местоположение
мостов и труб, головки рельс, пересечения с дорогами и т.д.
В строке "Пикеты" пишут нумерацию пикетов на всем протяжении трассы.
В строке "Прямые и кривые в плане" показывают прямые
и кривые по оси автомобильной дороги на основании плана трассы по выбранному варианту, числовые значения длин прямых, их
ориентации, величину углов поворота, тангенсы, кривые, домеры,
биссектрисы и радиусы кривых. Поворот автомобильной дороги
вправо по возрастанию километража изображают кривой, направленной вверх по отношению к прямому участку дороги, а
поворот влево - кривой, направленной вниз. Пример заполнения
этой графы приведен на рис. 25. Радиус кривой принимают для
показа 5 мм, а длину штрихов показа начала и конца кривых - 10
мм.
В строке "Километры" на каждом десятом пикете изображают указатель километров в виде кружка диаметром 5 мм на
ножке длиной 10 мм. Правая часть кружка заливается тушью. Рядом со значком записывают номер километра арабскими цифрами. Нумерацию километров начинают с начала трассы.
На продольный профиль, помимо сетки, наносят:
линию фактической поверхности земли по оси дороги, линии ординат от точек ее переломов и линию проектируемой
бровки земляного полотна (на продольных профилях городских, а
также всех реконструируемых автомобильных дорог вместо линии проектируемой бровки земляного полотна наносят линию
проектируемой поверхности дорожного покрытия по оси проезжей
части);
разведочные геологические выработки (шурфы и скважины), указывают влажность и консистенцию слоев грунта, отметки уровня грунтовых вод и дату измерения;
103
наименование слоев грунта и номера их групп в соответствии с классификацией грунтов по трудоемкости разработки.
Выше проектной линии показывают репера, надземные
инженерные сети, наименование проектируемых искусственных
сооружений, транспортные развязки, съезды, переезды через железнодорожные пути, нагорные и водоотводные канавы, места
сброса воды, водораздельные дамбы, рабочие отметки насыпей.
Рис. 25. Оформление прямых и кривых плана в сетке
продольного профиля при угле поворота вправо и влево
Ниже проектной линии наносят линии ординат точек переломов проектной линии, рабочие отметки выемок, обозначения
искусственных сооружений, подземные инженерные сети.
На 20 мм ниже линии поверхности земли по оси дороги
наносят линию показа грунтов и от нее откладывают мощность
грунтов в масштабе 1:50.
Построение продольного профиля земли по оси дороги начинают с вычисления отметок пикетов и плюсовых точек. Плюсовые точки назначают для отражения на продольном профиле
104
характерных изменений рельефа местности. Плюсовые точки
необходимы во всех местах, где происходит изменение крутизны склонов, характеризующихся резким изменением густоты
горизонталей, а также в местах пересечения речных долин, оврагов, автомобильных и железных дорог.
Обязательно должны быть вычислены отметки земли в пониженных местах, где в дальнейшем будут запроектированы водопропускные сооружения, и точки на водоразделах, характеризующие границы водосборной площади. Для вычисления высотных отметок земли по оси дороги используют журналы технического нивелирования. В данной лабораторной работе предусмотрено вычисление отметок с плана или карты аналитически.
Для определения отметок точек, расположенных между
разноименными горизонталями, применяют метод интерполяции. Сущность метода заключается в следующем: через искомую точку проводят линию по кратчайшему расстоянию между
горизонталями и измеряют ее длину (D1). После этого измеряют
расстояние (D2) от горизонтали с меньшей отметкой по линии
кратчайшего расстояния; затем из подобия треугольников находят превышение точки над горизонталью с меньшей отметкой
(X) по формуле
D 2h
Х= D
, м,
(78)
1
где X – превышение точки над горизонталью с меньшей отметкой;
h – высота сечения горизонталей;
D1 – кратчайшее расстояние между смежными горизонталями по линии, проходящей через искомую точку;
D2 – расстояние от горизонтали с меньшей отметкой до
точки. Отметка точки равна отметке горизонтали с меньшей отметкой плюс найденное превышение (X).
Пример вычисления отметок методом интерполяции показан на рис. 26 .
105
Рис. 26. Схемы вычисления отметок земли методом
интерполяции
Условный горизонт (УГ) для вычерчивания профиля земли
по оси дороги совмещают с верхней линией сетки профиля. Величину условного горизонта, полученную по формуле, округляют
до 5 м и записывают слева над сеткой профиля. Затем в заданном
масштабе откладывают расстояния до пикетов и плюсовых точек
и по вертикали откладывают высотные отметки этих точек. Для
этого из отметок земли по оси дороги вычитают условный гори106
зонт и полученное значение делят на масштаб по вертикали в метрах.
Для определения высотной отметки точки, расположенной
в пределах замкнутой горизонтали, используют метод экстраполяции.
Сущность метода заключается в следующем: проводят линию кратчайшего расстояния между ближайшими горизонталями
и точкой, измеряют расстояние между ближайшими горизонталями (D1) и точкой (D2). Из подобия треугольников превышение
или понижение точки по отношению к отметке ближайшей горизонтали (X) может быть вычислено по вышеприведенной формуле. Если ближайшая горизонталь имеет меньшую отметку, чем
смежная, то для получения искомой высотной отметки значение
(Х ) вычитают, а если отметка горизонтали большая, то прибавляют.
Пример вычисления отметок методом экстраполяции
приведен на рис. 27. Все высотные отметки точек (пикетов и
плюсов) записывают в таблицу.
На основании ГОСТа 21.511-83 приняты следующие масштабы изображения продольного профиля автомобильных дорог:
по горизонтали 1 : 5000;
по вертикали 1 : 500;
грунты по вертикали 1 : 50.
Построение продольного профиля земли по оси дороги начинают с установления отметки условного горизонта. Значение
условного горизонта выбирают таким образом, чтобы расстояние
от сетки продольного профиля до линии показа земли было не
менее 8 см. Если линия показа земли опускается менее чем на 8
см или поднимается вверх и приближается к верхней рамке ближе, чем на 4-6 см, то условный горизонт изменяют. При вычерчивании продольного профиля земли может возникнуть необходимость выбора условного горизонта несколько раз. В общем виде
для первого приближения отметку условного горизонта вычисляют по формуле
УГ = Нmin – 40, м,
107
(79)
где УГ – отметка условного горизонта, м ;
Нmin – минимальная отметка земли по оси дороги на данном
участке, м.
Рис. 27. Схемы вычисления отметок земли методом
экстраполяции
108
3.2. Факторы и условия, влияющие на нанесение
проектной линии
Определение положения проектной линии продольного
профиля является одним из наиболее ответственных и сложных
этапов проектирования автомобильных дорог. На нанесение проектной линии продольного профиля влияет большое количество
факторов и условий.
Топографические условия. Проектную линию прокладывают с учетом рельефа местности. На участках с плавными формами рельефа проектную линию наносят по обертывающей, следующей очертанию земли. Таким образом, вся дорога проходит в
насыпи, проектную линию располагают выше поверхности земли.
При проектировании по обертывающей руководящую рабочую
отметку назначают из условий незаносимости насыпи снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия
над уровнем грунтовых или длительно стоящих поверхностных
вод. На участках с резко пересеченным рельефом проектную линию наносят по секущей с чередованием насыпей и выемок и
учета баланса земляных масс, то есть стремятся, чтобы объем насыпей был равен объему выемок.
Гидрологические условия. Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна
над трубами, влияют на отметки бровки земляного полотна на
подходах к мостам и на отметки проезда на самих мостах.
Гидрогеологические условия. В ряде случаев вынуждают
ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемого возвышения поверхности покрытия над
уровнем грунтовых вод. Уровень залегания грунтовых вод может
ограничивать также глубину кюветов и резервов. Несоблюдение
этого условия требует строительства дорогостоящих откосных и
подкюветных дренажей.
Почвенно-грунтовые и геологические условия. Они во
многом влияют не только на положение проектной линии продольного профиля, но и на конструкцию земляного полотна: ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и по возможности уменьшают глубину выемок в грунтах, непригодных для
109
отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах,
где качество грунтов позволяет возводить насыпь из притрассовых резервов, дают возможность проектировать профиль по огибающей с минимальной руководящей рабочей отметкой.
Ситуационные особенности. Ситуационные особенности
района проложения трассы заставляют проектировать прохождение проектной линии через определенные фиксированные и контрольные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечения железных дорог, входы в города, минимальные
высоты насыпей над трубами, подходы к мостам).
Климатические особенности. Они оказывают влияние на
положение проектной линии продольного профиля, особенно в
отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге. На
снегозаносимых участках стремятся избегать выемок (особенно
мелких), а при проектировании по огибающей руководящую рабочую отметку назначают из условий снегозаносимости.
3.3. Установление рекомендуемой рабочей отметки
Рабочей отметкой называют разность между отметкой
бровки земляного полотна и отметкой земли по оси дороги. Нанесение проектной линии продольного профиля начинают с установления рекомендуемой рабочей отметки. Эта рекомендуемая
рабочая отметка является высотой насыпи в начале трассы. Величину руководящей рабочей отметки устанавливают из двух
условий:
из условий снегозаносимости;
из условий района строительства, грунтов земляного полотна и уровня залегания грунтовых или длительно стоящих
поверхностных вод.
В качестве руководящей рабочей отметки выбирают
наибольшую из них.
По условию снегозаносимости рекомендуемую рабочую
отметку устанавливают по формуле
НРУК = Нсн +  , м,
110
(80)
где
НРУК – руководящая рабочая отметка по условиям снегозаносимости;
Нсн – толщина снегового покрова для данного района
строительства;
 – минимальное возвышение бровки земляного полотна над
уровнем снегового покрова.
Толщину снегового покрова принимают для данного района строительства по СНиП 02.01.01-82 (рис. 28).
Минимальное возвышение бровки земляного полотна над
уровнем снегового покрова зависит от технической категории
дороги, ширины земляного полотна и должно быть не менее:
для дорог I-й категории – 1,2 м;
то же II-й категории – 0,7 м;
–»– III-й категории – 0,6 м;
–»– IV-й категории – 0,5 м;
–»– V-й категории – 0,4 м.
По условиям района строительства, грунтам, из которых отсыпают земляное полотно, уровню залегания грунтовых или поверхностных вод рекомендуемую рабочую отметку устанавливают по формуле
Hрук = На где
В  in
 1  iоб. , м,
2
(81)
Hрук – рекомендуемая руководящая рабочая отметка;
iп – поперечный уклон покрытия (табл. 9);
В – ширина проезжей части, зависящая от категории дороги
(табл. 3);
iоб – поперечный уклон обочин, принимаемый на 10-30 промилле больше поперечного уклона проезжей части;
На – минимальное возвышение поверхности дорожного
покрытия над уровнем залегания грунтовых вод в зависимости от
района строительства (рис. 29) и грунтов, из которых отсыпают
земляное полотно (табл. 31)
111
112
Рис. 28. Районирование страны по толщине снежного покрова
113
Рис. 29. Карта дорожно-климатического районирования
1 – ширина обочины, принимаемая в зависимости от категории дороги по таблице 3.
Таблица 31. Минимальное возвышение поверхности дорожного покрытия в зависимости от района строительства, грунтов, из которых отсыпано земляное полотно, и уровня залегания
грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод
Грунт земляного
полотна
Песок мелкий, супесь пылеватая, супесь легкая
Песок пылеватый,
супесь пылеватая
Суглинок
легкий,
суглинок тяжелый,
глины
Супесь тяжелая пылеватая,
суглинок
легкий и тяжелый
пылеватые
Возвышение поверхности дорожного покрытия,
м, для дорог, расположенных в пределах дорожно-климатической зоны.
2
3
4
5
1
1,4
1,2
1,1
0,9
0,9
0,7
0,75
0,55
0,5
0,3
1,8
1,5
1,5
1,2
1,2
1,0
1,1
0,8
0,8
0,5
2,5
1,7
2,2
1,6
1,8
1,4
1,5
1,1
1,1
0,8
2,7
1,9
2,4
1,8
2,1
1,5
1,8
1,3
1,2
0,8
Примечание: В числителе – минимальное возвышение поверхности
покрытия над уровнем грунтовых или длительно (более 30 суток) стоящих
поверхностных вод. В знаменателе – минимальное возвышение поверхности покрытия над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод.
3.4. Принципы проектирования продольного профиля.
Нанесение проектной линии и установление проектных
и рабочих отметок
Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от метода проектирования являются:
114
соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы выпуклых и вогнутых кривых и т. д.);
ограничение длин участков с предельными уклонами;
ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака;
обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс, прохождения проектной линии через контрольные точки;
обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ней условий;
обеспечение уровней удобства и безопасности движения.
Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием
плана автомобильных дорог.
К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля всегда отыскивают в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, которые включают:
допустимые продольные уклоны. Уклон ни в одной точке
продольного профиля не должен превышать нормируемого
СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 для данной категории дороги (табл. 3, 4);
допустимую кривизну вертикальных кривых. Радиусы
вертикальных выпуклых и вогнутых кривых ни в одной точке
продольного профиля не должны быть меньше нормируемых
СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 (табл. 3, 4).
руководящую рабочую отметку. При проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяется из незаносимости снегом (п. 3.3 данной лабораторной
работы) либо из условия минимального возвышения поверхности
покрытия над уровнем грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (табл. 31);
115
фиксированные контрольные точки. Прохождение проектной линии через фиксированные контрольные точки, назначаемые по ситуационным особенностям, является обязательным;
ограничивающие точки и зоны. Прохождение проектной
линии продольного профиля допускается не ниже ограничивающих точек и зон (обычно это минимальные отметки над
трубами, на мостах и путепроводах);
контурные ограничения. Это ограничение высоты насыпей
и глубины выемок при неудовлетворительных геологических,
гидрогеологических, почвенно-грунтовых условиях и т.д.;
допустимые наибольшие длины участков с предельными
уклонами продольного профиля. Допустимая длина таких участков нормируется СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 (табл. 32).
наименьшие длины кривых одного знака (шаг проектирования). При проектировании автомобильной дороги в продольном профиле используют три метода нанесения проектной линии:
графоаналитический метод, аналитический метод, метод тангенсов.
Таблица 32. Протяженность участков с максимальным
продольным уклоном
МаксиМаксимальная длина участка, м, при высоте над уровнем
мальный
моря, м
продольный
уклон, продо 1000
до 2000
до 3000
до 4000
милле
60
2500
2200
1800
1500
70
2200
1900
1600
1300
80
2000
1600
1500
1100
90
1500
1200
1000
900
3.4.1. Графоаналитический метод проектирования
продольного профиля
Проектирование ведется по прозрачным шаблонам вертикальных кривых разного радиуса, вырезанных в масштабе продольного профиля (рис. 30, а).
116
Рис. 30. Шаблон для проектирования вертикальных прямых:
а, б – на выпуклой кривой; в – на вогнутой кривой; l, h – координаты точек
вертикальной кривой
Шаблоны имеют вертикальные и горизонтальные оси:
штрихи и цифры, нанесенные на криволинейной стороне, показывают уклоны касательных в данных точках, значение радиуса
кривой шаблона. В вершине вертикальной кривой (ВВК) уклон
равен нулю.
117
Различают восходящую и нисходящую ветви шаблонов.
Каждая точка шаблона имеет свой уклон линии, касательной к
ней, и координаты 1 и h относительно ВВК, которую принимают
за начало координат (рис. 30, б, в ).
Для пользования шаблонами составлены специальные таблицы координат для различных радиусов вертикальных кривых
(табл. 33, 34).
При пользовании шаблонами необходимо соблюдать следующие требования:
при подборе положения проектной линии шаблоны вертикальных кривых перемещают относительно линии земли вверх,
вниз, вправо, влево так, чтобы оси шаблона были параллельны
линиям миллиметровки;
при последовательном нанесении проектной линии уклон
шаблона в точке сопряжения вертикальных кривых должен быть
равен уклону, уже запроектированному в этой точке линии.
Способ нанесения удобен, прост и его широко используют
в проектных организациях. Проектирование по шаблонам ведут
в следующей последовательности:
наносят на продольный профиль контрольные точки;
с помощью шаблона и прозрачной линейки карандашом
намечают проектную линию, придерживаясь рекомендуемой рабочей отметки и ориентируясь на допускаемые продольные уклоны прямых и минимальные радиусы вертикальных кривых (проектная линия должна пройти через фиксированные контрольные
точки на пересечениях дорог в одном уровне, точки начала и
конца трасс и не ниже минимальных отметок у искусственных
сооружений);
определяют уклоны прямых участков с точностью до целых промилле;
подбирают шаблоны вертикальных кривых допустимых
радиусов и вписывают кривые;
рассчитывают элементы проектной линии, устанавливая
проектные отметки пикетов и плюсовых точек (табл. 33, 34).
118
119
120
121
122
3.4.2. Аналитический способ нанесения проектной линии
Проектную линию предварительно наносят в виде прямолинейных отрезков с последующим вписыванием вертикальных
кривых. Применяют этот метод в тех случаях, когда рельеф местности холмистый или горный и имеет место большая разность
смежных уклонов. Метод позволяет наносить проектную линию
с высокой степенью точности. В качестве недостатка можно отметить сложность расчетов при разбивке вертикальных кривых
(пункт 3.5 данной лабораторной работы). Методика нанесения
проектной линии и расчеты прямых аналогичны методу тангенсов.
3.4.3. Нанесение проектной линии методом тангенсов
Метод тангенсов широко используют при нанесении проектной линии на равнинном рельефе местности и малой разности
смежных уклонов. Отличие аналитического метода нанесения
проектной линии от метода тангенсов заключается в расчетах
вертикальных кривых, а в остальных моментах они совпадают.
Проектирование продольного профиля автомобильной дороги начинают с переноса руководящей рабочей отметки на профиль (Нр). С этой целью к отметке земли по оси дороги в начале
трассы прибавляют рекомендуемую рабочую отметку (Нр) и получают первую проектную отметку, которую записывают в строку "Отметки бровки земляного полотна" на нулевом пикете и затем проектную отметку наносят на продольный профиль.
Для нанесения проектной линии выбирают минимальный
шаг проектирования. Шагом проектирования называют участок
трассы, на котором проектная линия нанесена с постоянным уклоном. Минимальное значение шага проектирования для каждой
категории приведено в таблице 3.
При проектировании по обертывающей для шага проектирования выбирают участок больше минимального с приблизительно одинаковым уклоном земли по оси дороги. В конце шага
проектирования вверх откладывают в масштабе руководящую
рабочую отметку и между начальной и конечной точками прово123
дят проектную линию. К отметке земли по оси дороги в конце
шага проектирования прибавляют руководящую рабочую отметку, получают проектную отметку и записывают карандашом в
графу "Отметки бровки земляного полотна". После этого вычисляют уклон проектной линии по формуле
пр
H кон  Н нач
i=
1
пр
,
(82)
Ннач – проектная отметка в начале шага проектирования;
Нкон – проектная отметка в конце шага проектирования;
1 – шаг проектирования (длина участка с постоянным уклоном ).
Длину шага проектирования и вычисленный уклон, округленный до целых промилле, записывают в строку продольного
профиля "Уклоны и расстояния". Наклон линии в этой строке
указывает направление уклона проектной линии. Если уклон положительный, то линии проводят из левого нижнего в правый
верхний угол, если уклон отрицательный, то линию проводят из
левого верхнего в правый нижний угол, а если уклон нулевой,
то проводят посередине этой строки горизонтально. Над линией
уклона записывают исправленный уклон в целых промилле, под
линией – шаг проектирования (длину участка с данным уклоном). Затем вычисляют исправленную проектную отметку в конце участка по формуле
Нк = Нн + iисп 1 , м,
(83)
где
Нк – проектная отметка в конце шага проектирования;
Нн – проектная отметка в начале шага проектирования;
iисп – уклон проектной линии, округленный до целых промилле;
1 – длина шага проектирования.
Вычисленную проектную отметку записывают в конце
шага проектирования в строку "Отметки бровки земляного по124
лотна". По вышеприведенной формуле вычисляют отметки пикетов и плюсовых точек, находящихся внутри шага проектирования. Конечная точка предыдущего шага проектирования является
начальной точкой для последующего шага проектирования. Выбирают следующий шаг проектирования, проводят аналогичные
операции и т. д.
При нанесении проектной линии необходимо учитывать
фиксированные контрольные и ограничивающие точки и зоны
(минимальные отметки над трубами, на мостах, путепроводах и
т.д.); уклон проектной линии на любом участке не должен превышать допустимый для данной категории дороги, протяженность участков с максимальным продольным уклоном не должна
превышать максимально допустимого для данной категории дороги (табл. 32), при прохождении дороги в выемке уклон проектной линии не должен быть менее 2 промилле для стока поверхностных вод.
Разность между отметкой бровки земляного полотна и отметкой земли по оси дороги называют рабочей отметкой. Рабочие отметки насыпи подписывают на продольном профиле выше
проектной линии, рабочие отметки выемки подписывают ниже
проектной линии. Общий вид продольного профиля показан на
рис. 31.
3.5. Разбивка вертикальных выпуклых и вогнутых
кривых продольного профиля
Для обеспечения безопасности и плавности движения в
изломы проектной линии вписывают вертикальные кривые. Это
делают в том случае, если алгебраическая разность уклонов
смежных участков превышает допустимый для данной категории
дороги (табл. 35). Вертикальные кривые могут быть двух видов:
выпуклые и вогнутые. При проектировании рекомендуют применять радиусы выпуклых кривых не менее 70 000 м, а вогнутых не менее 8000 м. При невозможности применения данных радиусов их уменьшают, но не менее допустимых для данной категории дороги (табл. 3, 4). Длину кривых рекомендуют назначать не
125
менее 300 м для выпуклых и не менее 100 м – для вогнутых вертикальных кривых.
Рис. 31. Общий вид продольного профиля
126
Таблица 35. Разность уклонов, при которых не требуется
устройство вертикальных кривых
Максимальная алгебраическая разность уклонов,
Категория при которых не требуется устройство вертикальных
дороги
кривых, промилле
1
5
2
5
3
10
4
20
5
20
3.2.1.
Проектирование вертикальных кривых
аналитическим методом
Проектную линию наносят в виде прямых отрезков с последующим вписыванием вертикальных кривых, если разность
смежных уклонов превышает данные таблицы 35.
Пересечение прямых участков принимают над пикетами
или над плюсовыми точками, отметки которых известны. Последовательность расчета вертикальной кривой следующая:
а) назначают радиус кривой и вычисляют уклоны примыкающих участков;
б) находят точку пересечения соседних участков по формуле
Х=
где
i1
h
, м,
 i2
(84)
Х – расстояние от пикета до вершины вертикального угла;
i1 – i2 – разность уклонов соседних участков;
h – расстояние по вертикали от известного пикета до линии
продолжения соседнего участка (рис. 32, а).
Обычно пересечение прямолинейных участков принимают
на пикете или плюсовой точке.
127
а) определение пикетажного положения вершин угла
где
х – расстояние от пикетажа до вершины вертикального угла;
h – расстояние по вертикали от пикета до продолжения линии последующего пикетажа;
ВУ – пикетажное положение вершины угла;
б) схема к расчету вертикальной кривой
h1 – превышение вершины кривой над ее вершиной;
h2 – превышение конца кривой над ее вершиной;
О – вершина вертикальной круговой кривой;
М – точка пересечения уклонов (пикетажное положение вершины вертикального угла).
где
Рис. 32. Определение местоположения вершины угла и вершины
вертикальной круговой кривой при нанесении проектной линии
продольного профиля аналитическим методом
128
в) по известному радиусу и уклонам соседних участков определяют координаты начала и конца вертикальной кривой
(рис. 32, б) по формулам
l1 = i1  R , м,
l2 = i2  R , м,
(85)
(86)
2
h1 =
h2 =
где
l1
2 R
2
l2
2 R
, м,
(87)
, м,
(88)
l1 – расстояние от начала кривой до ее вершины;
l2 – расстояние от вершины кривой до ее конца;
h1 – превышение начала кривой над ее вершиной;
h2 – превышение конца кривой над ее вершиной;
i1 – уклон предыдущего участка прямой;
i2 – уклон последующего участка прямой;
R – принятый радиус кривой;
К – длина кривой (К = l1 + l2).
г) устанавливают пикетажное положение начала координат вершины вертикальной кривой по формуле
О=М–
l1  l 2
l
2
где
, м,
(89)
М – пикетажное положение точки пересечения уклонов;
О – пикетажное положение вершины вертикальной кривой
(начала координат);
l1 и l2 – расстояния от вершины вертикальной кривой до начала (НВК) и конца (КВК). Правило знаков в вышеприведенной
формуле показано на рис. 33;
д) определяют проектные отметки вершины, начала и конца
вертикальной кривой по формулам
129
О=М-
l1  l 2
 l1
2
О=М-
l1  l 2
 l1
2
О=М-
l1  l 2
 l1
2
О=М-
l 2  l1
 l1
2
Рис. 33. Схемы к определению знаков при аналитическом
методе проектирования вертикальных кривых (определение пикетажного положения вершины вертикальной кривой)
130
Ннвк = i∙l,
Нввк = Ннвк + h , м ,
Нквк = Нввк + h , м ,
(90)
(91)
(92)
где Ннвк – проектная отметка пикета перед началом вертикальной кривой:
1 – расстояние от пикета до начала вертикальной кривой.
В этик формулах " + " и " " устанавливают по рис. 33;
е) устанавливают промежуточные проектные отметки, расположенные в пределах кривой. Для этого вычисляют расстояния
от пикетов и плюсовых точек до начала координат (вершины вертикальной кривой). Затем по расчетным таблицам (табл. 33, 34),
зная радиус и расстояния, вычисляют превышения над вершиной
кривой.
При расчете выпуклой вертикальной кривой превышения
вычитают из отметки вершины вертикальной кривой, а при вогнутой вертикальной кривой их следует прибавлять.
3.5.2. Проектирование вертикальных кривых методом
тангенсов
Элементы вертикальных кривых определяют по следующим формулам:
К
, м,
2
(93)
К = R ∙ (i1 – i2), м,
(94)
Т=
Б=
где:
T2
, м,
2R
К – длина кривой;
Т – тангенс кривой;
Б – биссектриса кривой;
(i1 - i2) – алгебраическая разность уклонов.
131
(95)
Ординату любой промежуточной точки на расстоянии X от
начала вертикальной кривой (НВК) или конца вертикальной
кривой определяют по формуле
X2
Y=
, м.
2R
(96)
Точки начала и конца вертикальной кривой находят графически, откладывая от вершины угла величину тангенса.
Уклоны на подъемах считают со знаком " + ", а на спусках - со знаком " - ". Следовательно, при схемах, приведенных
на рис. 34, разность уклонов принимают:
а)  i = + i1 – ( + i2) = i1 – i2 ;
б)  i = - i1 – ( - i2) = i2 – i1 ;
в)  i = + i1 – ( - i2) = i1 + i2 ;
г)  i = - i1 – ( + i2) = - i1 – i2.
(97)
При получении алгебраической разности  со знаком "-"
кривая будет вогнутая, а со знаком "+" - выпуклая. Разбивку вертикальных кривых при проектировании продольного профиля
методом тангенсов начинают с определения пикетажного положения вершины вертикального угла как точки пересечения прямых с уклонами i2 и i2 и (рис. 32).
Зная длину кривой и тангенс, вычисляют пикетажное положение начала и конца кривой и изображают вертикальную
кривую в виде дужки, расположенной на расстоянии 2 - 6 см над
проектной линией. Справа от дужки пишут значения радиуса,
тангенса и биссектрисы кривой
НВК = ВУ – Т , м ,
(89)
КВК = НВК + К , м ,
(99)
где НВК – пикетажное положение начала вертикальной кривой;
ВУ – пикетажное положение вершины угла вертикальной
кривой;
КВК - пикетажное положение конца вертикальной кривой;
132
Т – тангенс вертикальной кривой;
К – длина вертикальной кривой.
Рис. 34. Схема вертикальных кривых при одноименных
и разноименных уклонах
133
Принимая точки начала и конца кривой за начало прямоугольных координат, а ось абсцисс совпадающей с направлением
тангенса, определяют для любой точки вертикальной кривой абсциссу X и ординату У по формуле 96.
3.6. Оформление продольного профиля дороги
Продольный профиль вычерчивают на миллиметровке размерами 290x841 мм. Рамку продольного профиля вычерчивают
снизу, сверху и справа по 5 мм от краев листа, а слева – 30 мм.
Сетка продольного профиля снизу примыкает к рамке профиля.
С левой стороны над сеткой подписывают масштабы, условный
горизонт. Над сеткой продольного профиля показывают линию
поверхности земли, проектную линию, надземные, наземные и
подземные инженерные сооружения, рабочие отметки, грунты,
линии ординат переломов проектной линии и поверхности земли,
переезды, съезды, развязки, водоотводные канавы, дамбы и т. д.
Рамку продольного профиля, сетку и названия граф сетки,
линию поверхности земли, линии показа грунтов, линии ординат
переломов поверхности земли вычерчивают тонкой линией черной тушью.
Все элементы продольного профиля, которые проектируют, выполняют красной тушью: проектную линию, все проектируемые сооружения (мосты, трубы, съезды и переезды), линии
ординат переломов проектной линии, рабочие отметки.
Красной тушью заполняют следующие строки сетки профиля: "Развернутый план трассы" – ось дороги основной линией:
вершины углов поворота – тонкой. "Тип поперечного профиля" –
границы участков и их номер. "Отметки бровки земляного полотна" – все отметки проектной линии. "Уклоны и расстояния" –
уклоны, расстояния и линию уклона. "Прямые и кривые плана" –
прямые и кривые выполняют основной линией, а также все надписи в этой строке. ''Указатель километров" – ножку, километровый знак и цифру километра.
134
Все остальные строки сетки заполняют черной тушью:
"Грунты", "Тип местности по характеру увлажнения", "Отметки
земли по оси дороги", "Расстояния", "Пикеты".
Условные знаки в строке ''Развернутый план трассы" показывают в соответствии с топографическими знаками. Некоторые
условные обозначения приведены на рис. 35-37.
3.7. Пример нанесения проектной линии продольного
профиля
Для принятого варианта трассы (см. рис. 5) запроектировать продольный профиль автомобильной дороги. Автомобильная дорога IV-й технической категории проложена в Челябинской области.
Построение продольного профиля земли по оси дороги начинаем в вычисления отметок земли пикетов и плюсовых точек.
Плюсовые точки назначаем для более детального отражения на
продольном профиле характерных изменений рельефа местности.
Плюсовые точки необходимы во всех местах, где происходит
резкое изменение крутизны склонов, характеризующихся изменением густоты горизонталей, а также в местах пересечения речных долин, оврагов, автомобильных и железных дорог.
Для определения высотных отметок пикетов и плюсовых
точек применяем метод интерполяции. Результаты определения
высотных отметок земли по оси дороги сводим в таблицу 36.
После вычисления отметок земли по оси дороги устанавливаем
условный горизонт. С этой целью выявляем минимальную высотную
отметку в таблице (177,50) и используем формулу 79
УГ = 177,50 – 40 = 137,50.
Для облегчения расчетов и построения продольного профиля земли принимаем условный горизонт 135 м. Из высотных
отметок земли вычитаем условный горизонт, полученное значение делим на 5 м (масштаб профиля по вертикали) и получаем
величину ординат у каждого пикета и плюса. Эти точки соединя
ем линиями и получаем продольный профиль земли по оси дороги (рис. 38).
135
Рис. 35. Условные знаки продольного профиля:
1 – переезд через железную дорогу – неохраняемый; 2 – переезд через железную дорогу – охраняемый; 3 – переезд через железную дорогу – закрываемый; 4 – пересечение дороги с линией
электропередач; 5 – пересечение дороги с надземными трубопроводами; 6 – пересечение дороги с подземными трубопроводами;
7 – пересечение дороги с подземными коллекторами; 8 – пересечение дороги с подземными кабелями
136
Рис. 36. Условные знаки продольного профиля:
1 – пересечение автомобильных дорог; 2 – съезды или примыкания дорог; 3 – транспортные развязки в разных уровнях при
пересечении автомобильных дорог; 4 – транспортные развязки в
разных уровнях при примыкании; 5 – труба деревянная треугольная; 6 – труба железобетонная круглая; 7 – труба железобетонная
прямоугольная; 8 – мост деревянный
137
Рис. 37. Условные знаки продольного профиля:
1 – мост железобетонный; 2 – мост металлический с ездой поверху; 3 – мост металлический с ездой понизу; 4 – виадук; 5 – путепровод под проектируемой дорогой; 6 – путепровод над проектируемой дорогой; 7 – репер; 8 – указатель километровый
138
139
Рис. 38. Продольный профиль запроектированной дороги
Таблица 37. Высотные отметки земли по оси дороги
Пикет,
плюс
Отметка земли
по оси дороги, м
Пикет,
плюс
ПК 0+00
ПК 0+42
ПК 0+85
ПК 1+00
ПК 1+35
ПК 2+00
ПК 2+90
ПК 3+00
ПК 4+00
ПК 5+00
ПК 6+00
ПК6+60
ПК 7+00
ПК 8+00
ПК 9+00
177,50
180,00
182,50
183,21
185,00
186,36
187,50
187,91
188,83
189,21
188,77
188,40
188,80
188,62
188,70
ПК 10+00
ПК 11+00
ПК 12+00
ПК 12+30
ПК 13+00
ПК 13+35
ПК 14+00
ПК 15+00
ПК 16+00
ПК 17+00
ПК 18+00
ПК 19+00
ПК 20+00
Отметка земли по оси дороги, м
188,28
187,50
187,26
187,10
187,45
187,50
187,90
188,32
189,10
189,77
190,00
189,10
188,80
Нанесение проектной линии продольного профиля начинаем с установления руководящей отметки. Руководящую рабочую
отметку выбираем из двух условий:
из условий снегозаносимости;
из условий района строительства, грунтов, из которых отсыпается земляное полотно, уровня залегания грунтовых или
длительно стоящих поверхностных вод.
Толщину снегового покров определяем по рис. 28 (Нсн =
0,85 м); минимальное возвышение бровки земляного полотна над
уровнем снегового покрова для дороги IV-й технической категории равно 0,5 м.
Рекомендуемая рабочая отметка по условиям снегозаносимости определяется по формуле 80
Нруксн = 0,85 + 0,5 = 1,35 м.
Челябинская область расположена в III-й дорожноклиматической зоне; грунты, из которых отсыпается земляное
140
полотно, представлены легкими суглинками. По этим данным из
таблицы 31 устанавливаем минимальное возвышение поверхности дорожного покрытия над уровнем длительно стоящих поверхностных вод (На = 1,8 м).
Поперечный уклон покрытия из щебня, обработанного битумом, принимаем равным 20‰, уклон обочин принимаем на
10‰ больше, т.е. 30‰. Ширина проезжей части и обочин для дороги IV-й технической категории равна соответственно 6 и 2 м
(табл. 3).
Руководящую рабочую отметку по условиям района строительства, грунтам из которых отсыпается земляное полотно,
уровню длительно стоящих поверхностных вод вычисляем по
формуле 81
Нрукгр = 1,8 -
6  0 , 020
- 2 ∙ 0,030 = 1,68 м.
2
Для дальнейшего проектирования принимаем в качестве
руководящей рабочей отметки большую, т.е. Нрук = 1,68 м.
Нанесение проектной линии продольного профиля производим методом тангенсов, так как рельеф местности позволяет
это сделать.
Проектирование начинаем с установления первой проектной отметки бровки земляного полотна на ПК 0+00. С этой целью
к отметке земли по оси дороги прибавляем рекомендуемую рабочую отметку.
Нпр ПК 0+00 = 177,50 + 1,68 = 179,18 м.
Полученную проектную отметку записываем в графу «Отметки бровки земляного полотна» и одновременно откладываем
точку на продольном профиле на ПК 0+00.
Нанесение проектной линии методом тангенсов предусматривает переломы проектной линии над пикетами и плюсовыми точками, отметки земли которых известны. В то же время
расстояние между переломами (шаг проектирования) должно
быть не менее 150 м для дороги IV-й технической категории
(табл. 3).
Учитывая спокойный рельеф местности, проектную линию
наносим по обертывающей, т.е. дорога у нас все время будет
проходить в насыпи.
141
Для первого участка принимаем шаг проектирования 200
м, так как ближайшая точка с известной отметкой земли находится на расстоянии 135 м, что меньше шага проектирования (150 м).
Проектную отметку бровки земляного полотна в конце
участка проектирования получаем путем прибавления к отметке
земли по оси на ПК 2+ 00 руководящей рабочей отметки.
Нпр ПК 2+00 = 186,36 +1,68 = 188,04 м.
По формуле 82 определяем уклон проектной линии.
i1 = 188,04  179,18 = 0,0443  0,044  44‰.
200
Полученный уклон округляем до целых промилле и записываем его в графу «Уклоны и расстояния», туда же записываем
и шаг проектирования (уклон записываем над чертой, шаг проектирования – под чертой). Наклон линии в этой строке указывает
направление уклона проектной линии. В нашем случае этот уклон положительный, поэтому линии проводим из левого нижнего
в правый верхний (если бы уклон линии получился отрицательный, то эту линию мы бы проводили из левого верхнего в правый
нижний угол).
Ввиду того что мы округлили уклон проектной линии до
целых промилле, пересчитаем проектную отметку в конце шага
проектирования по формуле 83.
Нпр ПК 2+00 = 179,18 + 0,044∙200 = 187,98 м.
Исправленную проектную отметку записываем в конце шага проектирования в графу «Отметки бровки земляного полотна».
Проектные отметки внутри шага проектирования определяем так
же по формуле 83 и записываем в графу «Отметки бровки земляного полотна».
Нпр ПК 0+42 = 179,18 + 0,044 ∙ 42 = 181,03 м;
Нпр ПК 0+85 = 179,18 + 0,044 ∙ 85 = 182,92 м;
Нпр ПК 1+00 = 179,18 + 0,044 ∙ 100 = 183,58 м;
Нпр ПК 1+30 = 179,18 + 0,044 ∙ 130 = 185,12 м.
Конечная проектная отметка предыдущего шага проектирования является начальной проектной отметкой для последующего проектирования.
Из проектной отметки на ПК 2+00 проводим линию с
«примерно» одинаковой руководящей отметкой над уровнем
земли до ПК 5+00, потому что за этим пикетом высота насыпи
142
существенно увеличивается. Шаг проектирования на втором проектном участке получился равным 300 м. К отметке земли по оси
дороги в конце шага проектирования прибавляем руководящую
рабочую отметку и получаем проектную отметку (отметку бровки земляного полотна)
Hпр ПК5+00 = 189,21+1,68 = 190,89 м.
По формуле 82 определяем уклон второй проектной линии
и округляем его до целых промилле.
i2 =
190 ,89  187 ,98
 0, 0097  9 ,7 ‰  10‰.
300
Уклон и шаг проектирования записываем в графу «Уклоны
и расстояния».
Пересчитываем проектную отметку в конце участка с исправленным уклоном по формуле 83
Hпр ПК5+00 =187,98 + 0,010∙300 = 190,98 м.
Проектные отметки внутри участка (ПК 3+00 и ПК 4+00)
также вычисляем по формуле 83.
Hпр ПК3+00 = 187,98 + 0,010 ∙ 100 = 188,98 м;
Hпр ПК4+00 = 187,98 + 0,010 ∙ 200 = 189,98 м.
Полученные проектные отметки записываем в графу «Отметки бровки земляного полотна» на соответствующих пикетах.
При нанесении проектной линии продольного профиля на
третьем участке у нас появляется фиксированная (контрольная)
точка – это высота насыпи над трубой. В нашем случае высота
насыпи над трубой должна быть не менее 1,8 м (см. с. 77 ).
В этом случае поступают следующим образом. К отметке
земли по оси дороги над трубой прибавляем не рекомендуемую
рабочую отметку, а минимальную высоту насыпи над трубой и
полученные точки соединяем.
Hпр ПК6+60 = 188,40 + 1,8 = 190,20 м.
Шаг проектирования получаем 160 м, что больше минимального, требуемого по СНиП (табл. 3).
Определяем уклон проектной линии по формуле 82
i3 =
190 ,20  190 ,999
= - 0,0049 = - 4,9‰  - 4‰.
160
143
Полученный уклон округляем в меньшую сторону до 4%,
так как в противном случае высота насыпи над трубой получится
меньше 1,8 м.
Учитывая, что округленный уклон получился отрицательным, направление линии в графе «Уклоны и расстояния» проводят из левого верхнего в правый нижний угол и записывают над
линией исправленный уклон, а под линией – шаг проектирования.
Пересчитываем проектную отметку конца участка с округленным уклоном по формуле 83.
Hпр ПК6+60 =190,98 – 0,004∙100 = 190,58 м.
Эти отметки записываем в графу «Отметки бровки земляного полотна» над соответствующими пикетами.
На четвертом участке проектную линию проводим до пикета ПК 9, так как за этим пикетом высота насыпи начинает возрастать.
Проектную отметку бровки земляного на конце четвертого
участка получаем путем прибавления к отметке земли на этом
пикете руководящей рабочей отметки
Hпр ПК9+00 =188,70 + 1,68 = 190,38 м.
Определяем уклон проектной линии на четвертом участке
i3 = 190,38  190,34  0,0002  0,2 ‰  0‰.
240
Полученный уклон округляем до 0%. В графе «Уклоны и
расстояния» проводим на этом участке линию посередине графы
горизонтально. Над этой линией пишем уклон 0, а над линией –
шаг проектирования, равный 240 м.
Пересчитываем проектную отметку бровки земляного полотна в конце участка и вычисляем промежуточные отметки 7 и 8
пикетов по формуле 83
Hпр ПК9+00 = 198,34 + 0∙240 = 198,34 м;
Hпр ПК7+00 = 198,34 + 0∙40 = 198,34 м;
Hпр ПК8+00 = 198,34 + 0∙140 = 198,34 м.
Аналогично наносится проектная линия и вычитаются проектные отметки бровки земляного полотна на последующих участках.
Для обеспечения безопасности и плавности движения в изломы проектной линии вписывают вертикальные кривые. Это делают в том случае, если алгебраическая разность уклонов смеж144
ных участков для дороги IV-й технической категории превышает
20‰ (табл. 35).
В нашем случае необходимо вписывать круговую кривую
только в первый перелом проектной линии, где алгебраическая
разность уклонов равна 34 ‰.
Для дороги IV-й технической категории минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой равен 5000 м (табл. 3).
Кривую этого радиуса мы и будет вписывать в этот перелом методом тангенсов.
По формулам 93-95 устанавливаем размеры круговой кривой, тангенс и биссектрису.
К = R ∙ (i1 – i2) = 5000 ∙ 0,034 = 170 м;
K 170
 85м ;
T= 
2
2
T2
 0,72 м .
Б=
2R
Разбивку вертикальных кривых при проектировании продольного профиля методом тангенсов начинают с определения
пикетажного положения вершины вертикального угла как точки
пересечения прямых с уклонами 44 и 10‰ . В нашем случае пикетажное положение вершины вертикального угла равно ПК
2+00.
Зная длину кривой (К) и тангенс (Т), вычисляем пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой и изображаем вертикальную кривую в виде дужки, расположенной на расстоянии не менее 2 см над проектной линией. Справа от дужки
пишут значения радиуса, тангенса и биссектрисы кривой.
НВК = ВУ – Т = 200 – 85 = 115 м (ПК 1+15);
КВК = ВУ + Т = 200 + 85 = 285 м (ПК 2+85).
Принимая точки начала и конца вертикальной кривой за
начало прямоугольных координат, а ось абсцисс совпадающей с
направлением тангенсов, определяем для любой точки вертикальной кривой абсциссу х и ординату у по формуле 96.
В нашем примере:
для х = 20 м
у = 0,04 м (ПК 1+35);
для х = 85 м
у = 0,72 м (ПК 2+00);
для х = 5 м
у = 0,0025  0 м (ПК 2+85).
145
Зная, чему равна биссектрисса и ординаты у в разных точках вертикальной кривой, уточняют проектные отметки в ее пределах. Отметки, вычисленные по касательным, берут в скобки, а
исправленные указывают рядом без скобок.
Исправленные проектные отметки:
Hпр ПК1+35 = 185,12 – 0,04 = 185,08;
Hпр ПК2+00 = 187,98 – 0,72 = 187,26.
Эти изменения проектных отметок учитываем при нанесении проектной линии. Рабочие отметки в пределах кривой определяем как разность между откорректированными проектными
отметками и отметками земли по оси дороги.
Заполнение остальных строк продольного профиля производим согласно п. 3.1 данной лабораторной работы.
При анализе положения проектной линии продольного
профиля вызывает сомнение участок от ПК 0 до ПК 5+00. На
этом участке очень большое отклонение в меньшую сторону рабочих отметок от рекомендуемой. Этот участок необходимо перепроектировать.
Увеличим рабочую отметку на ПК 2+00 на величину биссектрисы при вписывании вертикальной кривой в первом варианте нанесения проектной линии (Б = 0,72). Чтобы не перепроектировать весь продольный профиль, мы перепроектируем участок
от ПК 5 до ПК 0+00, приняв при этом за начало участка ПК 5+00.
Проектная отметка Hпр ПК5+00 = 190,98 м. На конце участка с
шагом проектирования 300 м (ПК 2+00) проектную отметку получаем путем прибавления увеличенной на 0,72 м рабочей отметки
Hпр ПК2+00 = 186,36 + 1,68 + 0,72 = 188,76 м.
По формуле 82 определяем уклон проектной линии.
i 12 =
188,76  190,98
 0,0074  7% .
300
Полученный уклон округляем до целых промилле и записываем в графу «Уклоны и расстояния».
Ввиду того что мы округлили уклон проектной линии до
целых промилле, пересчитаем проектную отметку в конце шага
проектирования по формуле 83
146
HК ПК2+00 = HН ПК5+00 - i12 ∙ 300 = 190,98 – 0,007 ∙300 = 190,98
– 2,10 = 188,88 м.
Исправленную проектную отметку записываем в конце шага проектирования в графу “Отметки бровки земляного полотна”.
Проектные отметки внутри шага проектирования определяем по
этой же формуле
Hпр ПК4+00 = 190,98 – 0,00 ∙100 = 190,28 м;
Hпр ПК3+00 = 190,98 – 0,007∙200 = 189,58 м;
Hпр ПК2+00 = 190,98 – 0,007∙210 = 189,51 м.
Проектную отметку в конце следующего участка (ПК 0+00)
определяем путем прибавления к отметке земли руководящей рабочей отметки
Hпр ПК+00 = 177,50 + 1,68 = 179,18 м.
Уклон проектной линии i1 равен
i1 =
179,18  188,88
 0,0485  49 ‰.
200
Пересчитываем проектную отметку в конце участка (ПК
0+00) с округленным уклоном по формуле 83
Hпр ПК+00 =188,88 – 0,049∙200 = 179,08 м.
Промежуточные отметки внутри шага проектирования определяем по той же формуле
Hпр ПК1+35 = 188,88 – 0,049∙65 = 185,70 м;
Hпр ПК1+00 = 188,88 – 0,049∙100 = 183,98 м;
Hпр ПК0+85 = 188,88 – 0,049∙115 = 183,24 м;
Hпр ПК0+42 = 188,88 – 0,049∙158 = 181,14.
Все полученные проектные отметки записываем в графу
“Уклоны и расстояния”.
В перелом проектной линии вписываем вертикальную кривую с радиусом 5000 м.
По формулам 93-95 устанавливаем размеры круговой кривой
К = R (i1 – i2) = 5000 (0,049 – 0,007) = 210 м.
K
210

 105 м .
Т=
2
2
Б=
Т2
105 2

 1,10 м .
2
2
147
Определяем пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой
НВК = ВУ – Т = 200 – 105 = 95 (ПК 0 + 95)
КВК = ВУ + Т = 200 + 105 = 305 (ПК 3 + 05)
Принимая точки начала и конца вертикальной кривой за
начало прямоугольных координат, а ось абсцисс совпадающей с
направлением тангенсов, определяем для любой точки вертикальной кривой абсциссу х и ординат у по формуле 96.
В нашем примере
для
для
для
для
для
х=5
х = 40
х = 105
х = 15
х=5
у=0
у = 0,16
у = 1,10
у = 0,02
у = 0,0
(ПК 1+00);
(ПК 1+35);
(ПК 2+00);
(ПК 2+90);
(ПК 3+00);
Отметки, вычисленные на этих пикетах по касательной, берем в скобки, а исправленные указываем рядом без скобок.
Исправленные проектные отметки
Hпр ПК1+35 = 185,70 – 0,16 = 185,54 м;
Hпр ПК2+00 = 188,88 – 1,10 = 187,78 м;
Hпр ПК2+90 = 189,51 – 0,02 = 189,49 м.
Рабочие отметки в пределах кривой определяем как разность между откорректированными проектными отметками и отметками земли по оси дороги.
Перепроектированный участок продольного профиля приведен на рис. 39.
148
149
Рис. 39 Перепроектированный участок продольного профиля
Лабораторная работа № 5
ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ДОРОГИ В ПОПЕРЕЧНОМ ПРОФИЛЕ
1. Содержание работы
а) ознакомиться с классификацией дорожных одежд, их
конструктивными слоями, общей процедурой конструирования,
принципами конструирования и расчета дорожных одежд;
б) ознакомиться с основными элементами поперечного
профиля автомобильной дороги;
в) изучить методику проектирования поперечного профиля
автомобильной дороги;
г) запроектировать поперечный профиль автомобильной
дороги на одном из пикетов.
2. Исходные данные для выполнения работы
а) категория дороги;
б) проектные отметки бровки земляного полотна и отметки земли по оси дороги;
в) вид покрытия и конструкция дорожной одежды;
г) глубина резерва и его поперечный уклон.
3. Методика выполнения работы
Выполнение работы проводят в следующей последовательности:
знакомство с конструкциями дорожных одежд;
знакомство с элементами автомобильной дороги в поперечном профиле;
установление расширенных исходных данных для проектирования дороги в поперечном профиле;
освоение методики проектирования поперечного профиля,
совмещенного с дорожной одеждой;
150
пример проектирования элементов поперечного профиля
для конкретного пикета продольного профиля автомобильной
дороги;
оформление чертежа поперечного профиля, совмещенного
с дорожной одеждой.
3.1. Дорожные одежды автомобильных дорог. Основные
принципы конструирования и расчета дорожных одежд
Для обеспечения быстрого, удобного и безопасного движения автомобилей независимо от погодных условий на проезжей части автомобильных дорог устраивают дорожную одежду.
Дорожная одежда представляет собой конструкцию проезжей части, которая включает в себя несколько слоев из различных материалов.
Основные требования к дорожной одежде, обеспечивающие безопасное движение автомобилей с расчетными скоростями: необходимая прочность, ровность, шероховатость, беспыльность. В то же время дорожная одежда должна отвечать требованиям экономичности и надежности, обеспечивать возможность
максимальной механизации строительства и быть технологичной.
В общем виде дорожная одежда состоит из трех основных
конструктивных слоев: покрытие, основание, дополнительный
слой основания (рис. 40).
Покрытие – верхний слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий многократно повторяющееся воздействие транспортных средств и погодно-климатических факторов и
обеспечивающий безопасный проезд автомобилей с расчетными
скоростями. Оно должно обладать хорошим сопротивлением износу и возникновению пластических деформаций от вертикальных и горизонтальных усилий. Необходимо, чтобы поверхность
покрытия была ровной и обеспечивала хорошее сцепление с ней
колес автомобиля. В пределах населенных пунктов покрытие
должно отвечать повышенным требованиям бесшумности при
движении, беспыльности, легкости очистки. Верхняя часть покрытия включает слой износа, периодически возобновляемый в
процессе эксплуатации.
151
Основание состоит из нескольких слоев. Верхний слой,
непосредственно подстилающий покрытие, делают из более
прочных материалов, которые нередко обрабатывают вяжущими
материалами.
Дополнительный слой основания играет роль морозозащитного и дренирующего слоя. К дополнительным слоям основания относят также гидро-, паро- и теплоизолирующие прослойки.
Рис. 40. Схема конструкции дорожной одежды:
I – покрытие; II – основание; III – дополнительный слой основания;
IV – грунт земляного полотна; 1 – слой износа; 2 – верхний слой покрытия;
3 – нижний слой покрытия; 4 – верхний слой основания; 5 – нижний слой
основания
По способности воспринимать растягивающие усилия и
накапливать пластические деформации, возникающие от действия нагрузок, дорожные одежды подразделяют на жесткие и нежесткие.
Жесткие дорожные одежды характеризуются тем, что
один или два их слоя выполнены из цементобетона или железобетона и обладают сопротивлением изгибу и модулем упругости,
практически не зависящим от температуры, влажности, скорости
нагружения и малоизменяющимся в течение всего срока службы.
Нежесткие дорожные одежды – это одежды со слоями,
устроенными из разного вида асфальтобетонов, из материалов и
152
грунтов, обработанных битумом, цементом, известью и другими
вяжущими материалами, а также из слабосвязанных зернистых
материалов (щебня, шлака, гравия и т. д.). На эти покрытия оказывают влияние влажность, температура, скорость нагружения.
Нежесткие дорожные одежды являются наиболее распространенными при строительстве сельских и внутрихозяйственных
дорог.
Дорожные одежды классифицируются по степени капитальности на капитальные, облегченные, переходные и низшие
(табл. 37).
По технологичности строительства дорожных одежд их
можно классифицировать на корытного, полукорытного профиля
и с присыпными обочинами (рис. 41).
При устройстве дорожной одежды корытного профиля
земляное полотно отсыпают на всю высоту до проектной отметки. Для осушения поверхности земляного полотна, на которое
опираются дополнительные слои основания, через каждые 10-50
м во II-й дорожно-климатической зоне устраивают песчаные дрены.
При устройстве дорожной одежды полукорытного профиля также устраивают дрены, а один-два слоя дорожной одежды
устраивают в корыте.
В варианте строительства дорожной одежды с присыпными обочинами дополнительный слой основания (песчаный подстилающий слой) устраивают на всю ширину земляного полотна,
а обочины досыпают по мере устройства каждого конструктивного слоя.
Дорожные одежды корытного профиля устраивают для
грунтов, улучшенных скелетными добавками (гравием, щебнем,
песком, глиной); для грунтов, укрепленных органическими или
минеральными вяжущими.
Для остальных видов конструкций дорожные одежды устраивают с присыпными обочинами, причем песчаный подстилающий слой устраивается на всю ширину земляного полотна.
Наибольшее распространение в настоящее время получило строительство дорожных одежд с присыпными обочинами.
153
Таблица 37. Классификация дорожных одежд и покрытий
(ОДН 218.146-01)
Типы дорожных
Виды покрытий, материал и способы его укладки
одежд
КапиУсовершенствованные покрытия из горячих асфальтобетонтальные
ных смесей
Облега) из горячих асфальтобетонных смесей;
ченные
б) из холодных асфальтобетонных смесей;
в) из органических смесей с жидкими органическими вяжущими, с жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными; с вязкими, в том числе эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными; из каменных материалов и грунтов, обработанных битумом по
способу смешения на дороге или методами пропитки; из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими веществами методом пропитки; черного щебня, приготовленного в установке и уложенного по способу заклинки; из
пористой и высокопористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой; из прочного щебня с двойной поверхностной обработкой
Переход- Переходные покрытия из щебня прочных пород, устроенные
ные
по способу заклинки без применения вяжущих материалов;
из грунтов и малопрочных каменных материалов, укрепленных вяжущими; булыжного и колотого камня
Низшие
Покрытия из щебеночно-гравийно-песчаных смесей; малопрочных каменных материалов и шлаков; грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами;
древесных материалов и др.
Конструирование дорожной одежды сводится к выбору
типа покрытия, материалов для устройства ее слоев и размещения их в конструкции в такой последовательности, чтобы наилучшим образом проявились их грузораспределяющие и деформативные способности, а также прочностные и теплофизические
свойства; установлению числа слоев и их ориентировочной толщины; назначению морозо- или теплозащитных мер, а также мер
по повышению трещиностойкости и устойчивости к сдвигу слоев, чувствительных к тепловлажностным воздействиям.
154
1
2
3
Рис. 41. Поперечные сечения дорожной одежды:
1 – корытного профиля; 2 – с полуприсыпными обочинами; 3 – с присыпными обочинами.
Проектирование дорожной одежды представляет собой
единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы дорожная одежда + рабочий слой земляного полотна) на прочность, морозоустойчивость и осушение с техникоэкономическим обоснованием вариантов с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.
Процедура конструирования дорожной одежды включает:
155
выбор вида покрытия;
назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и
назначение их ориентировочной толщины;
предварительную оценку необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и
схемы увлажнения рабочего слоя на различных участках;
предварительную оценку необходимости мер по осушению
конструкции, а также по повышению трещиностойкости конструкции;
оценку целесообразности укрепления или улучшения
верхней части рабочего слоя земляного полотна;
предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с
учетом местных природных условий.
При конструировании дорожной одежды необходимо
руководствоваться следующими принципами:
1. Тип дорожной одежды и вид покрытия, конструкция дорожной одежды в целом должны удовлетворять транспортноэксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории и ожидаемым в перспективе составу и
интенсивности движения с учетом изменения интенсивности
движения в течение заданных межремонтных сроков.
2. Конструкция дорожной одежды может быть типовой или
разработанной индивидуально. При выборе конструкции дорожной одежды предпочтение следует отдавать проверенной на
практике в данных условиях.
3. В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты,
свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими веществами. Одновременно надо стремиться к созданию конструкции по возможности наименее материалоемкой;
4. Конструкция должна быть технологичной и обеспечивать
возможность максимальной механизации и индустриализации
дорожно-строительных процессов.
156
Последовательность расчета дорожных одежд согласно
ОДН 218.046-01 следующая:
1. Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба на
основе зависимости требуемого модуля упругости конструкции
от суммарного числа приложений нагрузки.
2. Расчет дорожной одежды, отвечающей критерию упругого
прогиба с учетом механизма нарушения прочности, должен соответствовать двум независимым критериям:
критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов
конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным
напряжениям, отражающим условия ограничения накопления
сдвиговых остаточных деформаций под воздействием многократных нагрузок;
критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам,
обуславливающим развитие микротрещин в монолитных слоях,
потерю их плотности и снижение распределяющей способности.
3. Расчет дорожной одежды по критерию тепло- и морозоустойчивости и по критерию пучинообразования.
Дорожные одежды переходного и низшего типов рассчитывают по упругому прогибу и по сдвигоустойчивости. Более
подробно с расчетом дорожных одежд можно ознакомиться в
ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».
Примерные конструкции капитальных дорожных одежд автомобильных дорог I-III и I-c категорий приведены на рис. 42, для дорог III-IV и II-c категорий – на рис. 43, а для дорог IV, V, II-c и III-c –
на рис. 44.
Ориентировочно минимальную толщину конструктивных
слоев дорожных одежд можно назначать с учетом данных, приведенных в таблице 38.
157
Рис. 42. Примеры конструкций капитальных дорожных одежд:
I- III и 1-c категорий с усовершенствованными покрытиями: 1 - средне- и мелкозернистый асфальтобетон марки I;
- крупнозернистый пористый асфальтобетон; 3 - щебень, укрепленный цементом или комплексным вяжущим ве
ществом; 4 - грунт повышенной плотности; 5 - грунт, укрепленный неорганическим вяжущим веществом; 6 - пе
сок, гравий, шлак (дополнительный слой основания); 7 - щебень с расклинцовкой; 8 - тощий цементобетон; 9 грунт и материалы, укрепленные комплексными вяжущими или активной золой-уносом; 10 - гравий, укрепленный
цементом; 11 — гравий, укрепленный малыми дозами цемента, или грунт, обработанный жидким вяжущим; 12
- гравийная смесь с добавкой дробленого гравия; 13 - пенопласт; 14 - конструктивный теплоизоляционный слой
из цементогрунта с легким заполнителем; 15 - щебнегрунт
158
Рис. 43. Примеры конструкций облегченных одежд дорог:
III, IV и II-с категорий с усовершенствованным покрытием: 1 - асфальтобетон мелкозернистый марок II, III ; 2 крупнозернистый асфальтобетон или фракционированный щебень, обработанный битумом; 3 - подобранная щебеночная (гравийная) смесь, щебень с расклинкой; 4 - грунт, укрепленный неорганическим вяжущим; 5 - грунт повышенной прочности; 6 - песок, гравий, шлак; 7 - щебень, обработанный органическим вяжущим в установке; 8 грунт или материал, обработанный комплексным вяжущим; 9 - грунт или материал, обработанный органическим
вяжущим; 10 - грунт повышенной плотности
159
160
Таблица 38. Минимальные толщины конструктивных слоев
Конструктивный слой
Слой износа
Верхний слой покрытия
Нижний слой покрытия
Верхний слой основания
Нижний слой основания
Дополнительные слои основания
Толщина, см
1-3
3-6
4-8
10-8
16-40
12-30
Большее значение принимают для дорог высших технических категорий, меньшее значение – для дорог низших технических категорий.
Ввиду того что мы с Вами не будем производить расчет
дорожной одежды, при выполнении лабораторной работы ориентировочно толщину конструктивных слоев для автомобильных
дорог IV и V технических категорий можно принять из данных,
приведенных в таблице 39.
3.2. Полоса отвода и элементы поперечного профиля
Полоса местности, выделяемая для размещения автомобильных дорог, водоотводных, защитных и других сооружений,
зданий дорожной и автотранспортной служб, посадки зеленых
насаждений, называется полосой отвода. Полоса отвода находится в ведении дорожных организаций.
Ширина полосы отвода нормируется в зависимости от категории дороги, ценности сельскохозяйственных земель, уклона
местности (табл. 40). Отвод земель осуществляется в соответствии с действующими нормативными документами по отводу земель для строительства автомобильных дорог.
Земельные участки, отводимые на период строительства автомобильных дорог под притрассовые карьеры, размещение временных городков для строительства, временных производственных баз, временных подъездных путей, подлежат возврату тем
землепользователям, у которых эти участки были изъяты. Эти
земли должны быть перед передачей подвержены рекультивации.
161
162
Таблица 40. Средняя ширина полосы отвода
Категория
дороги
I
II
III
IV
V
Проектный уклон местности, ‰
0-5
5-10
на землях
на землях
сельскохосельскохозяйзяйственно- непригодственного на- непригодных
го назначеных
значения
ния
46-63
55-74
48-64
56-75
31
39
32
40
26
36
28
38
24
35
25
36
21
33
22
24
Поперечным профилем автомобильной дороги называют
изображение на чертеже сечения дороги плоскостью, перпендикулярной ее оси.
Автомобильную дорогу располагают на земляном полотне, которое сооружают для обеспечения устойчивости проезжей
части, сглаживания неровностей рельефа местности и отвода от
дороги поверхностных вод.
Земляное полотно может быть устроено в виде невысоких
насыпей из уплотненного грунта (рис. 45, а). Если на трассе автомобильной дороги встречаются возвышения местности, уклоны
которых превышают допустимые для данной категории дороги,
то их срезают, и в этом случае дорога проходит в выемке (рис.45, б).
В том случае, когда земляное полотно находится на уровне земляной поверхности, то говорят, что дорога проходит в нулевых
отметках (рис. 45, в).
В общем виде земляное полотно строят в соответствии с
требованиями плана и продольного профиля и ему придается
форма, необходимая для устойчивости дороги.
Примерные конструкции земляного полотна в насыпях
приведены на рис. 46, а в выемках – на рис. 47.
На крутых косогорах земляное полотно может быть частично врезано в склон местности в полоунасыпи-полувыемке и
на полке (рис. 48).
163
При значительной крутизне склона земляное полотно укрепляют подпорной стенкой (рис. 49).
Рис. 45. Земляное полотно автомобильной дороги
в насыпи (а), выемке (б), нулевых отметках(в)
На верхней части земляного полотна можно выделить проезжую часть. Она представляет собой полосу на поверхности дороги, по которой непосредственно движется автомобильный
транспорт. Проезжую часть обычно укрепляют различными каменными и другими материалами, устраивая дорожную одежду,
верхнюю часть которой называют покрытием.
Дорожная одежда служит для восприятия усилий от колес
автомобиля и передачи их на земляное полотно. От ее качества в
большой мере зависят условия движения автомобильного транспорта, работоспособность, долговечность дороги, поэтому она
164
должна быть прочной и долговечной, а покрытие ровным, шероховатым, бесшумным и беспыльным.
Рис. 46. Поперечные профили земляного полотна в насыпях:
а – с боковыми треугольными кюветами; б – с трапецеидальными
кюветами; в – с кювет-резервами; г – с резервами; д – в высокой
насыпи; е – на косогоре
165
Рис. 47. Поперечные профили земляного полотна в выемках:
а – при устройстве кавальеров; б – в сухих лессовых грунтах; в – в слоистых
грунтах; г – раскрытая мелкая выемка в снегозаносимом месте; д – выемка,
разделанная под насыпь
166
Рис. 48. Поперечные профили земляного полотна на
крутом косогоре:
а – в полунасыпи-полувыемке; б – на полке на косогоре
Рис. 49. Поперечный профиль дороги с подпорными стенками
167
На автомагистралях проезжую часть устраивают раздельно
для обеспечения движения автомобилей в каждом направлении,
предусматривая сооружение между ними разделительной полосы.
Для обеспечения стока воды с поверхности дороги проезжей части придают двускатный профиль. Величина поперечного
уклона проезжей части зависит от вида покрытия дорожной одежды и приведена в таблице 9.
По бокам к проезжей части примыкают обочины. Обочины – полосы земляного полотна, предназначенные для временной стоянки автомобилей, размещения дорожно-строительных
материалов во время ремонтных работ, создания бокового упора
для дорожной одежды, служат также для объездов, обгонов и
разъездов встречных автомобилей при узкой (однополосной)
проезжей части.
Вдоль проезжей части на обочинах предусматривают укрепленные полосы, предотвращающие разрушение кромки проезжей части при случайных съездах колес автомобилей с проезжей
части, препятствующие заносу грязи на покрытие в дождливую
погоду, образованию колей на обочинах. Обочинам для стока
воды с проезжей части придают поперечный уклон, на 10-30%о
больше, чем поперечный уклон проезжей части в обе стороны от
оси дороги (рис. 50).
Линии сопряжения проезжей части и обочин называют
кромкой дорожной одежды. Следовательно, ширина проезжей
части - это расстояние между ее кромками.
Проезжая часть и обочины примыкают к прилегающей местности правильно спланированными наклонными плоскостями откосами. Крутизну откосов назначают в зависимости от высоты
насыпи или глубины выемки из соображений снегозаносимости
земляного полотна, гармоничного сочетания его с прилегающим
ландшафтом, обеспечения безопасности движения, устойчивости
откосов, а также с учетом экономических требований, ценности
отводимых земель и назначения дороги. Обозначают крутизну
откосов как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции - заложению. Например, цифры 1:1,5 означают, что заложение откоса в 1,5 раза больше его высоты. В зависимости от вы168
соты насыпи заложение откосов принимается от 9 до 1,5. Откосы
могут иметь переменную крутизну. Например, в верхней части
насыпи- 1:1,5 , а в нижней части насыпи - 1:1,75.Линию сопряжения плоскостей откоса и обочины называют бровкой земляного
полотна. На продольном профиле вновь строящихся дорог она
служит проектной или красной линией. Расстояние между бровками называют шириной земляного полотна. Она складывается
из ширины проезжей части и двух обочин.
Рис.50. Элементы поперечного профиля:
1 – ось дороги; 2 – кромка проезжей части, 3 – бровка земляного полотна;
4 – внутренняя бровка резерва; 7 – внешняя бровка резерва; 1-2 – ширина полосы движения; 2-2 – ширина проезжей части; 2-3 – ширина
обочин; 3-3 – ширина земляного полотна; 3-4 – откос; 4-5 – внутренний
откос резерва; 5-6 – дно резерва; 6-7 – внешний откос резерва; 7-8 – обрез.
Рабочей отметкой (высотой насыпи или глубиной выемки) называют расстояние по вертикали между отметкой бровки
земляного полотна и отметкой земли по оси дороги (рис. 51).
Все параметры земляного полотна и элементов поперечного профиля нормируются строительными нормами и правилами
СНиП 2.05.02-85 и СНиП 12.05.11-83.
Ширину проезжей части, обочин, укрепленных полос, разделительной полосы, ширину земляного полотна в целом назна169
чают в зависимости от категории дороги и числа полос движения
(табл. 2).
Рис. 51. Высота насыпи и глубина выемки автомобильной дороги
Для обеспечения минимального возвышения поверхности
покрытия над уровнем поверхностных вод вдоль невысоких насыпей (Н < 0,5 м), а также в выемках устраивают боковые канавы, которые называют кюветами. Они предназначены для осушения земляного полотна и отсыпки невысоких насыпей. Кюветы могут быть двух видов: треугольные и трапециевидные.
170
Если при возведении насыпи не хватает грунта из кюветов,
то их уширяют по дну и углубляют. Ширину кювет-резерва определяют количеством необходимого грунта, а глубину принимают
не более 1,5 м. Откосы и их заложение принимают такие же, как
и для насыпи. Разность отметок бровки земляного полотна и дна
кювет-резерва не должна превышать 4 м. Дну кювет-резерва придают уклон 20‰ от оси дороги. Кювет-резервы обычно устраивают при строительстве дорог на непригодных для сельскохозяйственного назначения землях. На землях сельскохозяйственного
назначения земляное полотно чаще возводят из привозного грунта.
Обрезы – полосы между водоотводящими сооружениями и
границами полосы отвода. Они предназначены для устройства
объездных транспортных путей, движения тракторов, складирования строительных материалов, размещения декоративных и
снегозащитных зеленых насаждений. Ширина обреза должна
быть не менее 2 м.
Все вышеперечисленные элементы поперечного профиля
автомобильной дороги и дорожных сооружений должны размещаться в границах полосы отвода.
3.3. Расширенные исходные данные для проектирования
дороги в поперечном профиле
Запроектировать дорогу в поперечном профиле означает
установить линейные размеры всех элементов поперечного профиля и определить высотные отметки характерных точек таким
образом, чтобы они входили в границы полосы отвода для данной технической категории.
Исходными данными для проектирования являются:
1. Категория дороги.
По категории дороги устанавливают ширину земляного полотна, ширину дорожной одежды, ширину обочины, ширину полосы отвода (см. табл. 3, 4, 40).
2. Проектные отметки бровки земляного полотна и отметки
земли по оси дороги.
По этим данным устанавливают рабочую отметку (высоту
насыпи) и принимают заложение откосов. При выполнении лабо171
раторной работы для упрощения принимают заложение откосов
m = 1,5.
3. Вид покрытия.
По виду покрытия устанавливают поперечный уклон проезжей части (см. табл. 9) и толщины конструктивных слоев дорожной одежды (см. табл. 39). Уклон обочин принимают на 1030‰ больше поперечного уклона покрытия.
4. Глубина кювет-резерва и поперечный уклон.
Проектирование дороги в поперечном профиле производят
методом последовательных приближений. Для первого приближения принимают глубину резерва Нр = 1,0 м.
Определив все линейные размеры элементов поперечного
профиля, сопоставляют их с шириной полосы отвода. Если запроектированный поперечный профиль умещается в ширину полосы отвода, то считают расчет законченным. Если же ширина
запроектированного профиля превышает ширину полосы отвода,
то производят второе приближение, приняв глубину резерва Нр =
1,5 м. Больше 1,5 м глубину резерва не принимают. Уклон дна
резерва в проекте следует принять 20‰ от оси дороги. Поперечный профиль проектируют на землях, непригодных для сельскохозяйственного назначения.
3.4. Методика проектирования поперечного профиля, совмещенного с дорожной одеждой
Перед проектированием дороги в поперечном профиле рисуют расчетную схему (эскиз) профиля с показом всех элементов
(рис. 52).
По категории дороги устанавливают ширину обочин (к),
ширину проезжей части (2л), ширину полосы отвода (см. табл. 3,
4, 40).
Зная вид покрытия, определяют поперечный уклон проезжей части и обочин (iп и iоб) (см. табл. 9).
По высоте насыпи принимают крутизну откосов, устанавливают уклон откосов и горизонтальную проекцию откосов. При
выполнении лабораторной работы крутизну откосов принимают
1:1,5. Определяют уклон откосов iо = 1/1,5 = 667‰.
172
173
Рис. 52. Расчетная схема к проектированию дороги в оперечном профиле
Заложение откосов (g)находят по формуле
g = m ∙ Hн. = 1,5Hн.,
(100)
где
m – заложение откоса, равное 1,5;
Hн. – высота насыпи.
Крутизну откосов кювет-резервов принимают такую же,
как и для насыпи – 1:1,5.
Определяют расстояние (r) по формуле 101, приняв глубину резерва (Нр.) равной 1,0 м.
r = mHp. = 1,5 Hp. - 1,5.
(101)
Выявленные уклоны и вычисляемые расстояния записывают в графу "Уклон и расстояние".
Ширина резерва понизу (в) определяется путем приравнивания площади двух кювет-резервов к площади поперечного сечения земляного полотна с коэффициентом уплотнения без учета
площади дорожной одежды. Решая полученное уравнение, находим по формуле 102
в = (0,5Fн. / Нр.) - mHp.,
(102)
где
Нр – глубина резерва;
m – заложение откосов, m = 1,5;
Fн – площадь поперечного сечения земляного полотна без
учета площади дорожной одежды, вычисляемая по формуле 103:
Fн. = (ВНн. + mНн.2 - F.д.o.)∙Ке. ,
(103)
где В – ширина земляного полотна для нашей категории дороги;
Нн. – высота насыпи;
m – заложение откосов;
Fд.o. – площадь поперечного сечения дорожной одежды.
Кe. – коэффициент уплотнения грунта (табл. 41).
174
Таблица 41
Ориентировочные значения коэффициента
относительного уплотнения Ке
Значения Ке при коэффициенте требуемой плотности К0
1,0
0,95
1,10
1,05
Грунты и материалы
Пески, супеси, пылеватые суглинки
Суглинки, глины
Лессы, лессовидные грунты и черноземы
Шлаки: топочные
черной металлургии
1,05
1,00
1,20
1,15
1,35-1,45
1,25-1,35
1,30-1,40
1,20-1,30
Площадь поперечного сечения дорожной одежды корытного профиля вычисляем по формуле
Fд.o. = 2 л∙Hд.о. = Шпр.ч. Hд..о.
(104)
Площадь поперечного сечения дорожной одежды с присыпными обочинами вычисляется на основании рис. 53.
В
2 л (Шпр.ч)
1,5 (Hпокр +Hосн)
1,5 (Hпокр +Hосн)
1,5 Hосн
1,5 Hосн
1,5 Hпесч
1,5 Hпесч
Рис. 53. Схема к расчету площади поперечного сечения дорожной
одежды
Поперечную площадь отдельных конструктивных элементов рассчитывают по формулам 104-108.
175
Площадь поперечного сечения дорожной одежды определяют по формуле 105
Fпокр. = 2л∙Hпокр. = Шпр.ч. Hпокр..
(105)
Площадь поперечного сечения основания определяют по
формуле
Fосн. = (2 л + 1,5 Hосн.) ∙Hосн..
(106)
Площадь поперечного сечения песчаного подстилающего
слоя, устраиваемого на всю ширину земляного полотна, определяют по формуле
Fпесч.с. = [ В + 3 (Hпокр. + Hосн.) + 1,5 Hпесч.]∙ Hпесч..
(107)
Общая площадь поперечного сечения дорожной одежды
равна
Fд.о. = Fпокр. + Fосн. Fпесч.с.
(108)
В формулах 104-108 приняты следующие обозначения:
2л = Шпр.ч. – ширина проезжей части;
В – ширина земляного полотна;
Нд.о. – общая толщина дорожной одежды;
Нпокр. – толщина покрытия;
Носн. – толщина основания;
Нпесч.с. – толщина песчаного подстилающего слоя;
m – заложение откосов.
Вычисляемую ширину резерва понизу и уклон дна резерва
также записывают в графу "Уклоны и расстояния" нашей расчетной схемы.
Размер (б) пока записать не можем, так как не знаем глубину резерва в точке (б). Для этого необходимо вычислить высотные отметки по формуле
где
Нк. = Нн. + iL,
Нк – искомая высотная отметка;
176
(109)
Нн. – начальная высотная отметка;
i – заданный уклон;
L – расстояние.
В качестве начальной рабочей отметки берется отметка
бровки земляного полотна (Н3). Отметки всех остальных точек
находим по формулам
Н2 = Н3 + iоб к,
Н1 = Н2 + iп л,
Н4 = Н3 - iо д ,
Н5 = Н4 - iо г,
Н6 = Н5 - iр в.
(110)
(111)
(112)
(113)
(114)
По высотным отметкам Н4 и Н5 проводим предварительный контроль правильности расчетов. Так как точка Н4 расположена на поверхности земли, то ее высотная отметка должна
быть равна отметке земли по оси дороги. Точка Н5 (при глубине
резерва Нр = 1,0 м) должна иметь отметку на 1,0 м меньше отметки земли по оси дороги.
Вычисленные высотные отметки точек записываем в графу "Проектные отметки".
После этого находим глубину резерва в точке 6.
Нр6 = Нземли - Н6 ,
(115)
где
Нземли – отметка земли на оси дороги;
Н6 – высотная отметка точки 6.
После этого находим заложение внешнего откоса кюветрезерва (б)
б = m ∙ Нр6 = 1,5 Нр6
(116)
и записываем в графу "Уклоны и расстояния".
Теперь находим высотную отметку точки 7 по формуле
Н7 = Н6 + iо l0б..
177
(117)
Так как точка 7 расположена на поверхности земли, то ее
высотная отметка должна быть равна отметке земли по оси дороги.
Ширину обреза (а) принимаем не менее 2,0 м. Просуммировав все линейные размеры элементов поперечного профиля,
сопоставляем их с шириной полосы отвода. Если ширина полосы
отвода больше, чем сумма, то расчет закончен. В противном случае делаем второе приближение, приняв глубину резерва Нр = 1,5
м.
После проведенных расчетов опять повторяем проверку
правильности запроектированного поперечного профиля. Находим сумму всех линейных элементов поперечного профиля и
сравниваем ее с шириной полосы отвода.
Если профиль умещается в ширину полосы отвода, то делаем заключение, что расчет закончен. В противном случае делаем заключение, что часть грунта для отсыпки насыпи необходимо
привозить из сосредоточенного резерва.
3.5. Пример проектирования
поперечного профиля автомобильной дороги
Заданием предусмотрено запроектировать поперечный
профиль автомобильной дороги, совмещенный с дорожной одеждой, на пикете 4.
Исходными данными для проектирования являются:
1. Категория дороги - IV.
По таблице 3 устанавливаем, что ширина проезжей части
равна 6 м, ширина обочин – 2 м. По таблице 40 устанавливаем
ширину полосы отвода на землях несельскохозяйственного назначения при поперечном уклоне местности до 5%. Она равна 35 м.
2. Проектная отметка бровки земляного полотна, взятая с
продольного профиля на пикете 4, равна 190,28 м, а отметка земли по оси дороги, взятая оттуда же – 188,83 м.
По этим данным устанавливаем высоту насыпи, которая
равна 1,45 м. Принимаем крутизну откосов 1:1,5 (m = 1,5).
3. Вид покрытия и толщина конструктивных слоев.
178
Вид покрытия устанавливаем по заданию. В нашем случае
это покрытие щебеночное, обработанное битумом.
По таблице 9 устанавливаем поперечный уклон iп = 20‰ =
0,020. По виду покрытия из таблицы 39 выбираем конструкцию
дорожной одежды для IV технической категории. В нашем случае принята следующая конструкция дорожной одежды с присыпными обочинами: щебень, обработанный битумом, толщиной
8 см, основание из щебня толщиной 25 см; песчаный подстилающий слой толщиной 25 см.
Таким образом, площадь сечения дорожной одежды, определенная по формулам 104-108, равна :
Fпокр = 0,08 ∙ 6 = 0,48 м2;
Fщ = (6 + 1,5 ∙ 0,25) ∙0,25 = 1,59 м2;
Fпесч.с. = [ 10 + 3 (0,08 + 0,25) + 1,5 0,25]∙ 0,25 = 2,85 м2;
Fд.о. = 0,48 + 1,59 + 2,85 = 4,92 м2.
Уклон обочин принимаем на 20‰ больше уклона проезжей
части и равным iоб = 40‰ = 0,040.
Рисуем расчетную схему поперечного профиля (рис. 54) и
переносим на нее исходные данные.
Для первого приближения принимаем глубину резерва Нр =
1,0 м, поперечный уклон дна резерва – 20‰ от оси дороги.
Затем находим заложение откоса насыпи по формуле 100
g = mHн = 1,5 ∙ 1,45 = 2,18 м
и заложение внутреннего откоса кювет-резерва по формуле
101
r = mНр = 1,5 ∙ 1,0 = 1,50 м.
Полученные данные записываем в графу "Уклоны и расстояния" расчетной схемы.
Вычисляем площадь поперечного сечения земляного полотна с учетом площади дорожной одежды по формуле 103
F = (ВHн + mHн2 – Fд.o ) ∙ Ке = (10 ∙ 1,45 + 1,5 ∙ 1,452 – 4,92) ∙ 1,1 =
14 м2.
Коэффициент уплотнения для суглинка принят из таблицы
41 равным 1,1.
Ширину резерва понизу определяем по формуле 102 и записываем в графу "Уклоны и расстояния".
в = 0,5Fн / Hp – mHp = 0,5 ∙ 14 / 1,0 – 1,5 ∙ 1,0 = 5,5 м.
179
180
Рис. 54. Расчетная схема к первому приближению
Используя формулы 110 - 114, определяем высотные отметки характерных точек :
Н2 = Н3 + iоб ∙ к = 190,28 + 0,040 ∙ 2 = 190,36 м ;
Н1 = Н2 + iп ∙ л = 190,36 + 0,020 ∙3 = 190,42 м ;
Н4 = Н3 – iо ∙ g = 190,28 – 0,667 ∙ 2,18 = 188,83 м ;
Н5 = Н4 – iо ∙∙ r = 188,83 – 0,667 ∙ 1,5 = 187,83 м ;
Н6 = Н5 – iр ∙ в = 187,83 – 0,020 ∙ 5,50 = 187,72 м .
Высотные отметки точек 4,5 являются контрольными и
этот контроль выполняется.
Находим глубину резерва в точке 6 по формуле 115
Нр6 = Нземли – Н6 = 188,83 – 187,72 = 1,11 м.
По формуле 116 определяем заложение внешнего откоса
кювет-резерва
б = mHp6= 1,5 ∙ 1,11 = 1,65 м.
По формуле 117 находим высотную отметку точки 7.
Н7 = Hi + io ∙ b = 187,72 + 0,667 ∙ 1,65 = 188,83 м.
Контроль выполняется, так как отметка этой точки 188,83 и
она лежит на поверхности земли.
Находим ширину запроектированного поперечного профиля, приняв минимальную ширину обреза 2,0 м.
l = (2,0 + 2,18 + 1,50 + 5,50 + 1,65 + 2,00 + 3) ∙ 2 = 35,66 м.
Ширина полосы отвода для нашей категории равна 35 м.
Следовательно, поперечный профиль, запроектированный
нами, не умещается в ширину полосы отвода.
Расчет повторяем, принимая глубину резерва 1,2 м.
Все расчеты до определения ширины резерва понизу и высотных отметок 2, 3, 4 точек сохраняются из предыдущего расчета.
Ширину резерва понизу определяем по формуле 102 и записываем в графу "Уклоны и расстояния":
в = 0,5Fн / Hp – mHp = 0,5 ∙ 14 / 1,2 – 1,5 ∙ 1,2 = 4,03 м.
Используя формулы 113, 114, определяем высотные отметки характерных точек :
Н5 = Н4 – iо ∙ r = 188,83 – 0,667 ∙ 1,8 = 187,63 м ;
Н6 = Н5 – iр ∙ в = 187,63 – 0,020 ∙ 4,03 = 187,55 м.
Высотные отметки точек 4, 5 являются контрольными и
этот контроль выполняется.
181
Находим глубину резерва в точке 6 по формуле 115
Нр6 = Нземли – Н6 = 188,83 – 187,55 = 1,28 м.
По формуле 116 определяем заложение внешнего откоса
кювет-резерва
б = mHp6= 1,5 ∙ 1,28 = 1,92 м.
По формуле 117 находим высотную отметку точки 7.
Н7 = Hi + io ∙ b = 187,55 + 0,667 ∙ 1,92 = 188,83 м
Контроль выполняется, так как отметка этой точки 188,83 и
она лежит на поверхности земли.
Находим ширину запроектированного поперечного профиля, приняв минимальную ширину обреза 2,0 м:
l = (2,0 + 1,92 + 4,03 + 1,8 + 2,18 + 2,00 + 3) ∙ 2 = 33,86 м.
Ширина полосы отвода для нашей категории равна 35 м.
Следовательно, поперечный профиль, запроектированный
нами, умещается в ширину полосы отвода.
Ширину обреза увеличиваем с 2 до 2,57 м.
3.6. Оформление чертежа поперечного профиля
Чертеж поперечного профиля вычерчивается на миллиметровой бумаге высотой 290 мм. Сетка продольного профиля вычерчивается внизу вплотную к рамке чертежа.
Она имеет 3 графы: "Проектные отметки", "Уклоны и расстояния " и "Отметки земли от оси дороги". Высота первой и
третьей строк составляет 15 мм, а второй – 10 мм. Ширина сетки
– 75 мм.
Масштаб чертежа поперечного профиля 1:100. Условный
горизонт принимают на 5 м меньше отметки земли по оси дороги.
Графы "Проектные отметки" и "Уклоны и расстояния" заполняются красной тушью. На поперечном профиле показывают конструкцию дорожной одежды и ширину полосы отвода. В масштабе 1:10 вычерчивают конструктивный разрез дорожной одежды с
показом толщины каждого слоя и его названия.
182
183
Рис. 55. Расчетная схема ко второму приближению
184
Рис. 56. Поперечный профиль земляного полотна, совмещенный с дорожной одеждой
Лабораторная работа № 6
ПРАВИЛА ПОДСЧЕТА ОБЬЕМОВ РАБОТ
ПО ОТСЫПКЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА, УСТРОЙСТВУ
ТРУБ И ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
1. Содержание работы
а) подсчитать объемы работ по устройству труб;
б) установить расход материалов для устройства отдельных
конструктивных слоев дорожной одежды;
в) подсчитать объем оплачиваемых работ для отсыпки земляного полотна.
2. Исходные данные для выполнения работы
а) перечень расположения труб на трассе с указанием диаметра, количества очков и длины труб;
б) длина и категория дороги;
в) продольный профиль с указанием пикетов, плюсовых
точек и рабочих отметок;
г) конструкции дорожной одежды.
3. Методика выполнения работы
Объем работ при выполнении данной лабораторной работы
будем определять для устройства труб, дорожной одежды и отсыпки земляного полотна.
3.1. Подсчет объемов работ по устройству труб
Объем работ по устройстве труб производят по формуле
Lтр = Σ Lтр ∙n,
где
(112)
Lтр – длина трубы данного диаметра и количества очков;
n – количество труб данного диаметра и количества очков.
185
3.2. Подсчет объемов работ по устройству дорожной одежды
При устройстве дорожных одежд корытного профиля определение потребности в материалах производится путем умножения площади поверхности дорожной одежды на толщину конструктивного слоя и коэффициент уплотнения.
Определение потребности в дорожно-строительных материалах производится в зависимости от типа дорожной одежды.
Для грунтовых покрытий, улучшенных добавками песка,
объем смеси определяют путем умножения площади поверхности
дорожной одежды на толщину конструктивного слоя. Ориентировочный расход песка для суглинистых и глинистых грунтов
принимают в размере 65% от объема смеси.
Объем грунтовых покрытий, улучшенных добавками щебня, определяют путем умножения площади поверхности дорожной одежды на толщину конструктивного слоя. Ориентировочный расход щебня составляет 40-60% от объема смеси.
Полная потребность в песке и щебне устанавливается путем умножения вычисленного объема на коэффициент уплотнения, равный для песка – 1,1, для щебня и гравия – 1,30.
Грунтовые покрытия, обработанные органическими вяжущими веществами, рассчитывают по корытному профилю. Площадь дорожной одежды определяют путем умножения ширины
проезжей части на длину дороги. Расход грунта и битума на 100
м2 дорожной одежды толщиной 20 см в суглинистых грунтах составляет: грунта – 22 м3, жидкого битума – 3,4 т.
Потребность в песке для устройства песчаного подстилающего слоя определяют путем умножения площади поверхности дорожной одежды на толщину песчаного слоя с учетом коэффициента уплотнения 1,1.
При устройстве дорожных одежд с присыпными обочинами потребность в песке для устройства подстилающего слоя на
всю ширину земляного полотна определяют путем умножения
площади поперечного сечения песчаного слоя (формула 107) на
длину дороги с учетом коэффициента уплотнения Kуп = 1,1
Vп. = Fпесч.с. ∙Lд∙Куп.,
(119)
186
где
Fпесч.с. – площадь поперечного сечения песчаного подстилающего слоя, определяемая по формуле 107, м2;
Lд. – длина дороги, м;
Куп. – коэффициент уплотнения песка.
Потребность в щебне при устройстве основания определяется путем умножения площади поперечного сечения щебеночного основания (формула 106) на длину дороги с учетом коэффициента уплотнения Кущ = 1,3.
Vщ = Fосн. ∙Lд∙Кущ
(120)
Для гравийных покрытий объем гравия на 100 м2 покрытия
составляет 19,1 м3.
Для щебеночных покрытий на 100 м2 (при толщине 20 см)
необходимо: щебня – 25,2 м3, клинца – 1,15 м3, каменной мелочи
– 0,75 м3, высевок – 1,58 м3, воды – 4 м3.
Для устройства щебеночных покрытий, обработанных органическими вяжущими, потребность материалов на 100 м2 дорожной одежды составляет (при толщине покрытия 6 см) 0,56 т битума, щебня – 7,5 м3 ;
Для однослойных асфальтобетонных покрытий толщиной 5
см на 100 м2 дорожной одежды требуется 6,0 м3 асфальтобетонной смеси.
При изменении толщины покрытий расход материалов определяется из пропорций.
3.3. Подсчет объемов работ по отсыпке земляного полотна
Объем земляных работ определяют по данным продольного профиля. Для этого составляют ведомость объемов земляных
работ (табл. 42). В эту ведомость с продольного профиля выписываются все пикеты, плюсы и рабочие отметки на них.
Площадь поперечного сечения определяется по формуле
121 и записывается в графы 4,5.
F = BH + mH2 ,
(121)
где В – ширина земляного полотна для данной категории, м;
187
Н – рабочая отметка на данном пикете, м;
m – заложение откосов (m = 1,5).
Средняя площадь поперечного сечения рассчитывается по
формуле 122 и записывается в графы 6, 7.
Fcp = ( F1 + F2 ) : 2 ,
где
(122)
F1 –площадь поперечного сечения на предыдущем пакете;
F2 – площадь поперечного сечения на данном пакете.
Профильный объем земляных работ определяют по формуле 123 и записывают в графы 8 и 9 :
Vпроф = Fcp ∙ L,
(123)
Vпроф – профильный объем, м3 ;
Fср – средняя площадь поперечного сечения ;
L – расстояние.
Поправку на устройство дорожной одежды определяют путем умножения площади поперечного сечения дорожной одежды
на расстояние.
где
Vд.о = Fд.о ∙ L,
(124)
где Fд.о – площадь поперечного сечения дорожной одежды, определяется по формулам 104-108. Поправку на устройство дорожной одежды записывают в графу 11.
Исправленные объемы земляных работ определяют путем
вычитания из профильного объема поправки на устройство дорожной одежды, если дорога проходит в насыпи. Если дорога
проходит в выемке, исправленные объемы земляных работ устанавливают путем сложения профильного объема земляных работ и поправки на устройство дорожной одежды. Полученные
результаты записывают в графы 12, 13 таблицы 42.
Профильные исправленные объемы умножают на коэффициент уплотнения (табл. 41) и записывают в графу 15 таблицы 42.
Итог по графе 15 показывает суммарный объем исправленных
188
земляных работ с учетом коэффициента уплотнения на запроектированный участок продольного профиля автомобильной дороги.
На непредвиденные работы по возведению земляного полотна принимать 5% от суммарного исправленного объема.
Vозр = V + 5% V
(125)
Если продольный профиль запроектирован не на всю дорогу, то условно принимают, что на дальнейшем протяжении распределение земляных масс аналогично запроектированному участку. Для определения общего объема оплачиваемых земляных
работ на всю дорогу составляют пропорцию и решают ее
Vозр
общ
=
V озр  L д
А
,
(126)
где Vозр общ – общий объем оплачиваемых земляных работ на
всю дорогу;
Vозр – объем оплачиваемых земляных работ на длину запроектированного продольного профиля;
А – длина запроектированного продольного профиля;
Lд – длина дороги.
3.4. Подсчет объемов работ для запроектированной
дороги
3.4.1. Подсчет объемов работ по устройству труб
Водопропускные трубы запроектированы четырехочковые
(см. с. 76) диаметром 1 м; они расположены на пикетах ПК 6+60;
ПК 12+30; ПК 20+20.
Длину труб на этих пикетах определяем по формулам 53,
55 с учетом фактической высоты земляного полотна на этих пикетах. На пикете ПК 6+60 рабочая отметка равна 1,94 м, на пикете ПК 12+30 – 1,92 м, на пикете ПК 20+20 – 1,80 м.
Без учета длины оголовков длина труб на этих пикетах равна:
189
 0,5  10  1,5(1,94  1, 20) 0,5  10  1,5(1,94  1, 20 )
 1

 0,35 
 13

0
1  1,5  0,020
1  1,5  0,020

 sin 90
lПК 12+30 =  0,5  10  1,5(1,92  1,20)  0,5  10  1,5(1,92  1,20)  0,35 1 0  13
1  1,5  0,020
1  1,5  0,020

 sin 90
lПК 6+60 =
lПК 20+20 =
м;
м;
 0,5  10  1,5(1,80  1,20) 0,5  10  1,5(1,80  1,20)
 1

 0,35
 13,0

0
1  1,5  0,020
1  1,5  0,020

 sin 90
м.
С учетом оголовков общая длина труб равна
L = (13 + 2 ∙ 1.78) ∙ 3 = 49,7 м.
3.4.2. Подсчет объемов работ по устройству дорожной одежды
Подсчет работ по устройству дорожной одежды с присыпными обочинами определяем для принятой конструкции: покрытие – щебень, обработанный битумом толщиной 8 см; основание
– щебень толщиной 25 см; дополнительный слой основания –
песчаный подстилающий слой толщиной 25 см.
Потребность в песке для устройства подстилающего слоя
определяем по формуле 119. Площадь поперечного сечения песчаного подстилающего слоя при данной конструкции дорожной
одежды равна Fпесч.с. = 2,85 (см. с. 179), длина дороги – 2980 м,
коэффициент уплотнения Куп = 1,1.
Vп = 2,85 ∙2980∙1,1 = 9342 м3.
Потребность в щебне для устройства основания определяем по формуле 120. Площадь поперечного сечения основания из
щебня Fосн = 1,59 (см. с. 179), длина дороги Lд = 2980 м, коэффициент уплотнения щебня Кущ = 1,3.
Vщ = 1,59∙2980∙1,3 = 6159 м3.
Для устройства щебеночных покрытий, обработанных битумом, потребность материалов на 100 м2 дорожной одежды составляет (при толщине 6 см): битума – 0,56 т, щебня – 7,5 м. При
толщине покрытия 8 см расход материалов на 100 м2 увеличиваем 8 .
6
В нашем случае площадь покрытия равна 6∙2980 = 17880
м . Расход щебня и битума равен:
2
Vщ =
8
17880
 7,5 
 1788 м3,
6
100
190
Рбит =
8
17880
 0,56 
 133,4 т.
6
100
3.4.3. Подсчет объемов работ по отсыпке земляного
полотна
Подсчет объемов работ определяем при следующих условиях: ширина земляного полотна для дороги IV-й технической
категории В = 10 м, заложение откосов m = 1,5, поправка на устройство дорожной одежды (площадь поперечного сечения) Fд.о. =
4,92 м2 , коэффициент уплотнения для пылеватых суглинков Ке =
1,1. При подсчете работ используем формулы 121-126. Рабочие
отметки на всех пикетах и плюсовых точках выписываем с продольного профиля (рис. 38, 39). Длины дороги Lд = 2,98 км. Результаты расчета сводим в ведомость подсчета объемов земляных
работ (табл. 42).
Объем работ на непредвиденные расходы принимаем 5%
от суммарного по графе 15 таблицы 42. V5% = 1875 м3.
Общий объем работ на длину запроектированного профиля
равен 39 367 м3.
Объем оплачиваемых земляных работ на всю дорогу определяем по формуле
Уозр =
2,98  39367
 58657 м3.
2
Лабораторная работа № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СМЕТНОЙ СТОИМОСТИ И
ДОРОЖНО-ТРАНСПОРТНЫХ РАСХОДОВ
1. Содержание работы
а) определить сметную стоимость строительства всей автомобильной дороги с учетом стоимости дорожной одежды, труб
и отсыпки земляного полотна в ценах 1991, 2004 г.;
191
192
193
б) установить стоимость 1 км дороги в ценах 1991, 2004 г.;
в) определить дорожно-транспортные расходы в ценах
1991, 2004 г.
2. Исходные данные для выполнения работы
а) объемы работ по устройству дорожной одежды, искусственных сооружений и отсыпке земляного полотна;
б) сметные цены 1991 г. и индексы перевода в цены 2004 г.
3. Методика выполнения работы
3.1. Определение сметной стоимости строительства дороги
и дорожно-транспортных расходов
Сметная стоимость – это цена строительной продукции.
Сметная стоимость любого вида строительства складывается из
трех элементов: прямых затрат, накладных расходов и плановых
накоплений. Определяют ее по формуле 127
С = ПЗ + НР + ПН,
(127)
где
С – сметная стоимость;
ПЗ – прямые затраты;
НР – накладные расходы;
ПН – плановые накопления.
Прямые затраты – это затраты, которые происходят непосредственно на строительной площадке: стоимость эксплуатации
машин и механизмов, основная заработная плата рабочих и прочие затраты. Прямые затраты определяются по формуле
ПЗ = СМ + ЭММ + ОЗП + Пр,
где
(128)
ПЗ – прямые затраты ;
ЭММ – стоимость эксплуатации машин и механизмов;
ОЗП – основная заработная плата рабочих;
Пр – прочие затраты.
194
Стоимость основных строительных материалов определяют по ценникам. Вся территория страны разбита на 19 районов, в
которых стоимость материалов примерно одинаковая.
Стоимость эксплуатации машин и механизмов также определяют по ценникам стоимости эксплуатации машин и механизмов. Основную заработную плату рабочих определяют по тарифным сеткам и тарифным ставкам с учетом поясных коэффициентов.
Прочие затраты – это затраты на приобретение материалов,
которых требуется очень мало по сравнению с основными строительными материалами. Обычно прочие затраты приводят в рублях.
Накладные расходы – это расходы, связанные с нормальным функционированием строительной организации, их используют на содержание административно-управленческого аппарата,
сторожей, канцелярские и почтовые расходы и т.д. В строительстве норма накладных расходов принимается в процентах от
прямых затрат и зависит от района строительства, ведомственной
принадлежности строительной организации и отрасли строительства при определении сметной стоимости в ценах на 01.01.91 г.;
при определении сметной стоимости в ценах на 01.01.2004 г. величина накладных расходов определяется по нормативам в процентах от фонда оплаты труда рабочих-строителей и механизаторов в составе прямых затрат.
Плановые накопления – это затраты, связанные с расширенным воспроизводством, содержанием социально-бытовой
сферы и т.д. Размер плановых накоплений принимают в строительстве в процентах от суммы прямых затрат и накладных расходов при определении сметной стоимости в ценах на 01.01.91 г.;
при определении сметной стоимости в ценах на 01.01.2004 г. величина накладных расходов определяется в размере 65% от фонда оплаты труда рабочих-строителей и механизаторов в составе
прямых затрат.
Определение сметной стоимости по ценникам требует высоко квалифицированных инженеров-сметчиков, досконально знающих технологию строительного производства. При выполнении
лабораторных работ предусмотрено упрощенное определение
195
сметной стоимости по укрупненным показателям для тех видов
работ, которые были запроектированы по следующей формуле
C = C1 ∙ Vозр + C2 ∙ Lтр + С3 ∙ S,
(129)
где С – ориентировочная сметная стоимость строительства дороги;
С1 – стоимость оплачиваемых земляных работ. Она принимается из расчета 0,78 руб. за разработку 1 м3 грунта (здесь и далее цены приняты на 1 января 1991 г.);
Vозр – объем оплачиваемых земляных работ с учетом 5% на
непредвиденные работы;
С2 – стоимость одного 1 пог. м строительства искусственных сооружений (мостов и труб) (табл. 43);
Таблица 43. Стоимость строительства 1 пог.м мостов и труб
(в ценах 1991 г.)
Вид искусственного сооружения
Железобетонный балочный мост
Труба круглая железобетонная одноочковая диаметром 1,0 м
Труба круглая железобетонная одноочковая диаметром 1,5 м
Труба круглая железобетонная двухочковая диаметром 1,0
Труба круглая железобетонная двухочковая диаметром 1,5 м
Труба круглая железобетонная трехочковая диаметром 1,0 м
Труба круглая железобетонная трехочковая диаметром 1,5 м
Труба круглая железобетонная четырехочковая диаметром 1,0 м
Труба круглая железобетонная четырехочковая диаметром 1,5 м
Стоимость, руб.
2200
180
270
300
460
485
730
650
990
Примечание. Индекс перехода к ценам на 01.01.2004 г. – 10,95.
196
Lтр – длина искусственных сооружений, м;
С3 – стоимость устройства 1 м2 дорожной одежды (табл. 44).
S – площадь дорожной одежды, м2. Определяется как произведение ширины проезжей части на длину дороги.
Таблица 44. Ориентированная стоимость устройства 1м2
дорожной одежды
Типы дорожных покрытий
Асфальтобетонные однослойные
Щебеночные и гравийные,
обработанные битумом
Щебеночные на песчаном
подстилающем слое
Гравийные
Грунтовые, обработанные
битумом
Грунтовые, укрепленные
цементом или известью
Грунтовые из оптимальной смеси
Цементобетонные
Стоимость 1 м2 дорожной
одежды в ценах 1991 г., руб.,
для дороги
Индекс перехода к
ценам на
01.01. 2004
г.
IV категории
V категории
7,00
5,25
13,93
5,83
4,37
13,93
5,00
3,75
11,63
3,67
2,75
13,87
3,33
2,50
13,60
2,50
1,88
12,28
11,67
1,25
12,11
9,6
8,4
12,29
Годовые дорожно-транспортные расходы состоят из дорожно-эксплутационных и транспортных затрат.
Дорожно-эксплутационные расходы включают в себя
амортизационные отчисления от сметной стоимости строительства дороги на капитальный ремонт (Sк.р) и затраты на текущий ремонт и содержание дороги (Sт.р)
Д = Sк.р + Sт.р ,
(130)
где Д – дорожно-эксплутационные расходы;
Sк.р – затраты на капитальный ремонт (амортизационные отчисления);
197
Sт.р – средние расходы на текущий ремонт и содержание дороги.
Sк.р = % С + % Стр.,
(131)
Sт.р = С4 ∙ L ,
(132)
где С4 – средние расходы на текущий ремонт и содержание 1 км
дороги (табл. 45);
L – длина дороги, км.
Примерные нормы дорожно-эксплутационных расходов
приведены в таблице 45.
Таблица 45. Нормы ежегодных эксплуатационных расходов
Типы дорожных покрытий и сооружений
Асфальтобетонные
Щебеночные, обработанные битумом
Гравийные, обработанные
битумом
Щебеночные и гравийные
Грунтовые, обработанные
битумом
Грунтовые из оптимальной смеси
Мосты железобетонные
Трубы железобетонные
круглые
Цементобетонные
Средние расходы на
текущий ремонт и
содержание 1 км дороги, руб., в ценах на
01.01.91 г.
IV
V
категории категории
Амортизацион- Индексы
ные отчисления перехода к
на капитальный ценам на
ремонт, % от 01.01.04 г.
сметной стоимости
800
600
4,4
13,93
900
675
4,4
13,93
900
675
4,4
13,93
1500
1125
5,6
11,63
1300
975
5,6
13,60
1200
900
9,0
12,11
-
-
1,3
10,95
-
-
1,5
10,95
600
500
4,0
12,29
Примечание. Нормы амортизационных отчислений на капитальный
ремонт покрытий принимаются в процентах от сметной стоимости дороги,
а на капитальный ремонт искусственных сооружений – в процентах от
стоимости самих сооружений.
198
Транспортные расходы (ТР) определяются в зависимости
от количества перевозимых грузов, расстояния и себестоимости
перевозок по формуле
ТР=С ∙ R ,
где
(133)
ТР – транспортные расходы;
С – себестоимость перевозки 1т км груза;
R – работа дороги (грузооборот), определяемый по формуле
R = Qp ∙ L ,
(134)
где
Qp – расчетная грузонапряженность на данном экономическом перегоне, т;
L – длина дороги, км.
Себестоимость перевозки грузов складывается из амортизации машин, затрат на горюче-смазочные материалы и зарплату
водителям и принимается в зависимости от типа покрытия дорожной одежды по таблице 46.
Таблица 46. Ориентировочные значения себестоимости
перевозки 1т км грузов (в ценах 1991 г.)
Тип покрытия дорожной одежды
Асфальтобетонные
Щебеночные и гравийные, обработанные битумом
Щебеночные и гравийные
Грунтовые, улучшенные
Себестоимость перевозки, руб./т км
0,034
0,060
0,075
0,094
Примечание. Индекс перехода к ценам на 01.01.2004 г. – 17,1.
Суммарно дорожно-транспортные расходы определяются
как сумма дорожно-эксплутационных и транспортных расходов
по формуле
ДТР = Д + ТР.
199
(135)
3.2. Определение сметной стоимости и дорожнотранспортных расходов для запроектированной дороги
Сметную стоимость строительства дороги определяем по укрупненным показателям по формуле 129 в ценах на 01.01.91 г. и
01.01.2004 г.
Объем оплачиваемых земляных работ с учетом 5% на непредвиденные работы равен 58 657 м3 , длина четырехочковых
труб диаметром 1,0 м – 49,7 м, площадь дорожной одежды S =
29680∙6 = 17 880 м2.
Сметная стоимость строительства дороги в ценах на
01.01.91 г. равна
С = 0,78∙58657 + 650∙49,7 + 5,83∙17880 = 182297 руб.
Сметная стоимость строительства дороги в ценах 01.01.04
г. равна
С = 0,78∙58657∙22,11 + 650∙49,7∙10,95 + 5,83∙17880∙13,93 =
2817346 руб.
Стоимость 1 км запроектированной дороги в ценах на
01.01.91 г.
С911 км =
182297
 61173 руб.
2,98
Стоимость 1 км запроектированной дороги в ценах на
01.01.04 г.
С041 км =
2817379
 974878 руб.
2,998
Дорожные затраты на текущий ремонт определяем по формуле 132
З91 т.р = 900∙2,98 = 2682 руб;
З04 т.р = 900∙13,93∙2,98 = 37360 руб.
Дорожные затраты на капитальный ремонт определяем по
формуле 131
З91 кр = 0,044∙182297 + 0,0015∙32305 = 8505 руб,
З04 кр = 0,044∙2817396 + 0,015∙353740 = 12927 руб.
Транспортные расходы определяем по формуле 133, определив предварительно грузооборот дороги по формуле 134
Qр = 70200∙2,98 = 209196 т.км.
ТР91 = 0,060∙209196 = 12552 руб,
200
ТР91 = 0,060∙209196∙17,1 = 214635 руб.
Дорожно-транспортные расходы в ценах на 01.01.04 и
01.01.04 соответственно определяем по формуле 135
ДТР91 = 2682 + 8505 + 12552 = 223739 руб.
ДТР04 = 37360 + 129271 + 214635 = 381266 руб.
Лабораторная работа № 8
ВНЕСЕКТОРНЫЕ ПОСТРОЙКИ
1. Содержание работы
Расположить внесекторные постройки (кладбища, скотомогильники, склады минеральных удобрений, ядохимикатов, горюче-смазочных материалов, площадки сельскохозяйственной авиации, свалки мусора).
2. Исходные данные для выполнения работы
а) план трассы автомобильной дороги;
б) ситуация и расположение горизонталей;
в) район проектирования с показом розы ветров;
г) расположение населенного пункта.
3. Методика выполнения работы
3.1. Понятие о внесекторных постройках и требования
к их расположению
К внесекторным постройкам относят кладбища, скотомогильники, склады горюче-смазочных материалов, удобрений и
ядохимикатов, очистные сооружения, свалки мусора, площадки
сельскохозяйственной авиации.
Кладбище является неизбежной составной частью всякого
населенного пункта. Участок под кладбище в сельской местности
отводится вне населенного пункта на расстоянии не менее 300 м
от жилых и общественных зданий. Располагают его с подветрен201
ной стороны от населенного пункта; при расположении кладбища
выше по потоку грунтовых вод, питающих колодцы, допустимое
минимальное расстояние увеличивается до 500 м. Расстояние от
мест водоприема из открытых вод должно быть не менее 500 м.
Площадь участка под кладбище отводится из расчета 0,12
га на 1000 жителей, но не менее 0,5 га. Отвод участка под кладбище и изменение его границ производятся по согласованию с
местными санитарными органами. На каждое вновь отводимое
кладбище составляется план его устройства, где предусматриваются выделение участков для захоронения, проезды, пешеходные
дорожки, расположение зеленых насаждений.
При выборе участка под кладбище следует руководствоваться следующими соображениями:
уклон участка должен быть направлен в противоположную
сторону от населенных мест и водоемов, используемых для хозяйственно-питьевых целей;
участок не должен быть подвержен оползням и обвалам;
участок не должен затопляться при паводках;
почва должна быть сухой и пористой с низким (не менее
2,5 м от поверхности земли) стоянием грунтовых вод;
участок должен иметь удобный подъезд, с южной или юговосточной ориентацией склона.
По периметру участок кладбища огораживается, окапывается канавой с земляным валом и озеленяется. Площадь озеленения должна составлять не менее 20 % площади кладбища, не считая могил.
Крематории устанавливают в зеленой зоне на расстоянии не
менее 100 м от жилых и общественных зданий. На участке, окружающем крематорий, должна быть зарезервирована площадь для
захоронения урн и устройства здания колумбария - помещения
для хранения урн с прахом сожженных.
Скотомогильники устраивают не ближе 500 м от населенного места, скотопрогонных трактов, пастбищ, рек, прудов,
колодцев и других водоемов общественного пользования. Для
устройства скотомогильников нельзя отводить низкие заболачиваемые или заливаемые талыми водами участки; устраивают их
на землях, непригодных для сельскохозяйственного назначения с
202
уровнем залегания грунтовых вод не менее 1,0 м от дна могилы.
Почва участка должна быть пористой и сухой.
Утилизационные заводы предназначены для уничтожения трупов животных, павших от сапа, сибирской язвы, бешенства и других заразных болезней. Утилизационные заводы и установки не должны размещаться в пределах селений, по берегам
рек и озер, вблизи мест прогулок и отдыха населения, детских и
других общественных учреждений, предприятий по переработке
сельскохозяйственной продукции и т.д.
Утилизационные заводы со всеми служебными постройками
должны возводиться на расстоянии от жилых и общественных
зданий не менее 1000 м, от животноводческих помещений – не
менее 500 м. Их обносят глухим забором высотой не менее 2 м.
Участки под строительство складов минеральных удобрений и ядохимикатов следует размещать вне поселка на неиспользуемых землях с подветренной стороны по отношению к населенным пунктам на расстоянии от источников водоснабжения,
жилых, общественных и производственных зданий с постоянным
пребыванием людей в течение смены не менее 500 м, от производственных объектов, не связанных с постоянным пребыванием
людей, – на расстоянии не менее 200 м.
Часто размещение этих складов производят на площадках
сельскохозяйственной авиации.
Склады горюче-смазочных материалов должны размещаться на расстоянии не менее 100 м от населенных пунктов, от
других зданий и сооружений с подветренной стороны (по среднегодовой розе ветров), с уклоном от населенного пункта. Склады,
возводимые у берегов рек, следует размещать ниже по течению
на расстоянии не менее 100 м от населенного пункта, пристаней,
гидротехнических сооружений.
Взлетно-посадочные площадки для сельскохозяйственной авиации являются неотъемлемой частью агропромышленного производства и инженерного оборудования территории. Самолетами выполняют подкормку посевов минеральными удобрениями, защиту от сорняков и вредителей с помощью гербицидов
и ядохимикатов. По времени эта работа обычно совпадает с периодом, когда земля переувлажнена. Так, лучшее время для под203
кормки озимых – ранняя весна, когда самолеты не могут подняться с грунтовой площадки. При отсутствии специально оборудованных площадок с взлетно-посадочной полосой, имеющей
твердое покрытие, даже такие самолеты, как АН-2, не могут использоваться ранней весной. Приходится ожидать, пока грунт
подсохнет, хотя опоздание с минеральной подкоркой отрицательно сказывается на урожае.
Необходимо, чтобы земельный участок под строительство
площадки сельскохозяйственной авиации удовлетворял следующим требованиям:
он должен быть размером не менее 100х550 м;
на прилегающей к участку местности не должно быть каких-либо препятствий, представляющих опасность для самолетов
при взлете, маневрировании и посадке;
был расположен с учетом удобной связи с населенным
пунктом, по возможности ближе к источникам водо- и электроснабжения и рядом с дорогой, обеспечивающей удобство подвоза
ядохимикатов, минеральных удобрений, топлива и т.д;
из экономических соображений при выборе предпочтение
следует отдавать малопригодным и непригодным для сельскохозяйственного освоения землям;
следует использовать водоразделы, а также повышенные и
открытые со всех сторон участки местности;
в целях уменьшения земляных и планировочных работ желательно, чтобы уклон естественной поверхности участка не превышал 0,030;
на участке не должно быть заболоченных мест, просадочных и засоленных грунтов, выходов скальных пород;
грунтовые воды были расположены ниже естественного
рельефа на глубине не менее 0,5 м в супесях, 1,0 м – в суглинках
и 1,5-2 м – в глинах;
на полосе воздушных подходов к аэродромам не должно
быть никаких высотных препятствий на расстоянии 75 м;
длинной стороной площадки сельскохозяйственной авиации должны размещаться по направлению ветров, господствующих в летний период;
204
расстояния площадок сельскохозяйственной авиации от населенных пунктов по направлению взлетной полосы должны
быть не менее 2,5 км и с боковой стороны - 1 км.
В последнее время в сельском хозяйстве нашли широкое
применение вертолеты. Для их обслуживания не требуются сооружения дорогостоящих летных площадок. Длина площадок для
вертолетов – 50-60 м, ширина – 30 м.
Очистные сооружения должны располагаться от границ
жилой застройки, участков общественных зданий и предприятий
пищевой промышленности на расстоянии санитарно-защитной
зоны в зависимости от объема сточной жидкости. Санитарнозащитные зоны для очистных сооружений пропускной способностью до 15 м3/сут. приведены в таблице 47, для очистных сооружений мощностью 25-50 000 м3/сут. – в таблице 48.
Таблица 47. Санитарно-защитные зоны для очистных
сооружений до 15 м3/сут.
Очистные сооружения
Септики
Минимальное расстояние, м, при
расчетной пропускной способности
очистных сооружений, м3/сут.
До 1
1 - 15
5
5
Фильтрующие колодцы
8
-
Поля поземной фильтрации
15
15
Фильтрующие траншеи
25
25
Песчано-гравийные фильтры
25
25
Санитарно-защитные зоны, отделяющие очистные сооружения от границ жилой зоны, должны быть озеленены, и их решение увязано с проектом планировки и застройки населенного
пункта. При компоновке и расположении сооружений необходимо учитывать возможность строительства очистных сооружений
по очередям и дальнейшее их расширение.
205
Таблица 48. Санитарно-защитные зоны для очистных
сооружений мощностью 25-0 000 м3/сут.
Минимальное расстояние, м, при
расчетной пропускной способности очистных сооружений, м3/сут.
5000до 200
200-5000
50000
Очистные сооружения
Сооружения механической и биологической очистки с иловыми площадками для сброженных осадков
Сооружения механической и биологической очистки с термомеханической обработкой осадка в закрытых
помещениях
Поля фильтрации
150
200
400
100
150
300
200
300
500
Поля орошения
150
200
400
Биологические пруды
200
200
-
Насосные станции
15
20
20
При выборе места для площадки очистных сооружений необходимо учитывать следующие требования:
площадка должна быть расположена ниже поселка по течению водоема, в который намечен выпуск очищенных сточных
вод;
она должна находиться с подветренной стороны господствующих ветров теплого периода года по отношению к жилой
застройке; при расположении очистных сооружений с наветренной стороны ширину санитарно-защитной зоны увеличивают в 2
раза;
поступление сточных вод на сооружения следует обеспечить по возможности самотеком;
при отсутствии иловых площадок на территории очистных
сооружений пропускной способностью более 200 м3/сут. размер
зоны сокращается на 30%;
для полей фильтрации площадью 0,5 га и для сооружений
биологической очистки пропускной способностью до 50 м3/сут.
размер санитарно-защитной зоны следует принимать 100 м.
206
Поля фильтрации, как правило, следует располагать на
песках, супесях и легких суглинках. Эти сооружения можно применять при наличии непригодных для сельскохозяйственного использования земельных участков при отсутствии опасности загрязнения грунтовых вод, идущих на питьевые нужды. По контуру полей фильтрации необходимо предусматривать посадку ивы
и других влаголюбивых древесных насаждений шириной 10-20 м
в зависимости от удаленности от населенных пунктов. С целью
предупреждения разрушения ветром оградительных валиков,
возводимых из песка, следует предусматривать посев трав с быстроразвивающейся корневой системой по их откосам и гребням,
а также по откосам осушительных каналов или другие способы
защиты.
Под мусоросвалки выбирают участки на незатопляемой
территории без значительных уклонов рельефа местности вне зоны санитарной охраны источников водоснабжения с подветренной стороны от населенного пункта.
Поля компостирования твердых отходов от жилой застройки городов и населенных мест отделяют санитарнозащитной зоной не менее 300 м и озеленяют по периметру. Для
приближенных расчетов можно принимать площадь полей компостирования из расчета на 10 000 человек населения примерно
1,5-2 га.
Усовершенствованные свалки могут быть организованы
на ровных территориях, а также в оврагах с целью инженерной
подготовки территорий для использования в будущем. Однако
длительная осадка и большие сроки полного обезвреживания мусора позволяют использовать территории свалок только через 1015 лет после их закрытия. Засыпка мусора на усовершенствованные свалки производится с учетом вертикальной планировки территории в соответствии с ее возможным использованием в перспективе.
Расстояние от усовершенствованных свалок до населенного пункта должно быть не менее 500 м с подветренной стороны.
207
3.2. Пример проектирования расположения
внесекторных построек
Необходимо запроектировать расположение внесекторных
построек на территории акционерного общества относительно
населенного пункта. Господствующее направление ветра в летний период – северо-западное.
Анализируя ситуацию, рельеф местности, местоположение
населенного пункта, господствующее направление ветров в летний период времени, наличие транспортных связей, нами было
принято следующее расположение внесекторных построек (рис. 57).
Кладбище, являющееся неизбежной составной частью населенного пункта, располагаем от него в юго-западном направлении на расстоянии 300 м. Площадка, выбранная под территорию
кладбища, расположена на южном склоне с уклоном от населенного пункта. Площадь участка под кладбище, исходя из числа
жителей, принята равной 0,5 га. Кладбище расположено за лесной полосой и связано с населенным пунктом хорошей дорогой.
Таким образом расположение площадки под кладбище соответствует всем предъявляемым к нему требованиям.
Склад горюче-смазочных материалов располагаем к северо-востоку от населенного пункта за водораздельной линией на
расстоянии 100 м. Такое расположение склада горюче-смазочных
материалов выбираем с той целью, чтобы поверхностные стоки с
его территории не попадали на территорию населенного пункта.
Площадка, выбранная под территорию склада горюче-смазочных
материалов, имеет хорошую подъездную дорогу.
Площадку под территорию неорганизованной свалки выбрали в сухой балке к юго-западу от населенного пункта на расстоянии 1550 м от него. Площадка имеет хорошую транспортную
связь с населенным пунктом.
208
209
Рис. 57. Расположение внесекторных построек
В той же самой балке на расстоянии 2000 м от населенного
пункта в юго-западном направлении была выбрана площадка под
скотомогильник. Территория, выбранная под скотомогильник, не
затопляется, имеет низкий уровень залегания грунтовых вод,
почва – пористая, сухая.
Взлетно-посадочную площадку для сельскохозяйственной
авиации располагаем в юго-западном направлении на расстоянии
1700 м от населенного пункта. Размеры площадки приняты
100х550 м, причем длинной стороной площадка расположена по
направлению господствующих ветров в летний период времени.
Взлетная полоса имеет твердое покрытие. Территория под площадку выбрана таким образом, чтобы по направлению взлета не
было высотных препятствий на расстоянии ближе 75 м. Поверхность площадки имеет уклон менее 30o/оо, что уменьшает объем
планировочных работ. От населенного пункта до площадки сельскохозяйственной авиации имеется автомобильная дорога с твердым покрытием.
На территории взлетно-посадочной площадки располагаем
склады удобрений и ядохимикатов. Это вызвано двумя причинами: с одной стороны – чтобы соблюдалась санитарно-защитная
зона от населенного пункта; с другой стороны – чтобы не было
задержки с загрузкой самолета требуемыми материалами. Склады
оборудованы механизмами для загрузки самолета.
Лабораторная работа № 9
ВОДОСНАБЖЕНИЕ СЕЛЬСКИХ НАСЕЛЕННЫХ
МЕСТ
1.Содержание работы
а) выявить основных водопотребителей;
б) определить водопотребление населенного пункта;
в)запроектировать систему смешанного водопровода;
г) установить арматуру водопроводной сети;
д) сделать описание водопроводной сети;
210
е) установить места водозаборных скважин и водонапорной
башни.
2. Исходные данные для проектирования
а) виды, название и количество водопотребителей;
б) степень благоустройства населенных пунктов;
в) генеральный план населенного пункта с горизонталями.
3. Методика выполнения работы
При выполнении данной лабораторной работы студенту
необходимо:
ознакомиться с понятием о системе водоснабжения;
изучить нормы водопотребления;
определить водопотребление населенного пункта;
ознакомиться с арматурой водопроводных сетей и местами
ее установки;
изучить зоны санитарной охраны источников водоснабжения и места для расположения скважин;
запроектировать систему водопровода населенного пункта.
3.1. Понятия о системе водоснабжения и ее
функциональном назначении
Системой водоснабжения называют комплекс инженерных сооружений, предназначенный для подачи воды от водозабора до потребителей. Этот комплекс включает в себя водозаборные сооружения, сооружения для очистки и улучшения воды, насосные станции, регулирующие и запасные емкости, водоводы и
водопроводные сети (рис. 58, 59).
В зависимости от назначения, местных условий и требований к качеству воды некоторые из перечисленных сооружений
могут отсутствовать. Например, если вода пригодна для использования в производственных целях, то исключаются сооружения
для ее очистки и улучшения.
211
Рис. 58. Схема водоснабжения населенного пункта из подземных источников:
1 – шахтный колодец; 2 – погружной насос; 3, 4 – водоводы; 5 – водонапорная башня; 6 – сборный резервуар; 7 – очистные сооружения; 8 – водопроводная сеть населенного пункта; 9 – насосная станция второго подъема.
Рис. 59. Схема водоснабжения населенного пункта при заборе воды из открытых источников:
1 – водоприемник; 2 – береговой колодец; 3 – насосная станция первого
подъема; 4 – сооружения для очистки и обеззараживания воды; 5 – наполнительный резервуар; 6 – насосная станция второго подъема; 7 – водоводы; 8 – водонапорная башня; 9 – поселковая водопроводная сеть.
Функциональное назначение системы водоснабжения заключается в бесперебойном обеспечении потребителей водой вы212
сокого качества в соответствии с ГОСТом 2872-73 “Вода питьевая” в заданном количестве, требуемого напора при минимальных затратах на строительство и эксплуатацию.
3.2. Нормы и режимы водопотребления
Нормой водопотребления называют количество воды,
расходуемой на определенные нужды, в единицу времени или на
единицу выпускаемой продукции.
Нормой хозяйственно-питьевого водопотребления называют количество воды, отнесенное на одного жителя в единицу
времени (выражается обычно в м3/сут. или л/сут.). Нормы хозяйственно-питьевого водоснабжения селитебных территорий поселков зависят от характера санитарно-технического оборудования зданий, уклада жизни населения, климатических условий и
местных особенностей. Нормы этого вида водопотребления
должны приниматься согласно СНиП (табл. 49).
Таблица 49. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления для
населенных пунктов
Степень благоустройства районов
жилой застройки
Застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом
и канализацией без ванн
То же, с ваннами и местными водонагревателями
То же, с централизованным горячим водоснабжением
Нормы хозяйственно-питьевого
водопотребления в населенных
пунктах на 1 жителя, среднесуточные за год (qн), л/сут.
125-160
160-230
230-350
П р и м е ч а н и я: 1. Для районов застройки зданиями с водопользованием из водоразборных колонок норму среднесуточного за год водопотребления на одного жителя следует принимать 30-50 л/сут.
2. Для сельских населенных пунктов с числом жителей менее 3000
человек следует принимать меньшую норму водопотребления.
3. Количество воды на нужды местной промышленности, обслуживающей население, и неучтенные расходы допускается принимать в разме213
ре 5-10% суммарного расхода на хозяйственно-питьевые нужды населенного пункта.
4. При централизованной системе теплоснабжения с непосредственным отбором воды из тепловых сетей до 40% общего расхода воды подается потребителям из систем сетей теплоснабжения.
Нормы расходов воды на поливку в населенных пунктах и
на территориях промышленных предприятий должны приниматься в зависимости от типа покрытия территории, способа поливки, вида насаждений, климатических условий и других факторов в соответствии с таблицей 50.
Таблица 50. Нормы расхода воды на поливку
Назначение воды
Измеритель
Нормы расхода воды
на поливку, л/м2
Механизированная
мойка усовершенст1 мойка
1,2-1,5
вованных покрытий
проездов и площадей
Механизированная
поливка усовершен1 поливка
0,3-0,4
ствованных покрытий проездов и площадей
Поливка вручную (из
шлангов)
усоверТо же
0,4-0,5
шенствованных покрытий и тротуаров
Поливка городских
зеленых насаждений
3-4
» »
Поливка газонов и
4-6
цветников
» »
Поливка посадок в
1 сутки
15
грунтовых
зимних
теплицах
Поливка посадок в
стеллажных зимних
То же
6
и грунтовых теплицах
П р и м е ч а н и е. При отсутствии данных о площадях по видам
благоустройства (зеленые насаждения, проезды и т.д.) суммарный расход
214
воды на поливку в пересчете на одного жителя следует принимать в пределах 50-90 л/сут. в зависимости от природно-климатических условий, мощности источника водоснабжения, степени благоустройства населенных
пунктов и других местных условий.
Расход воды на поливку приусадебных участков из сети
хозяйственно-питьевого водопровода допускается при техникоэкономическом обосновании. При этом норму на поливку принимают до 4 л/м2 в сутки при продолжительности поливки в течении 6 ч. Продолжительность поливочного сезона и часы суток
полива принимаютв зависимости от местных климатических условий.
Нормы расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды
промышленных предприятий принимаются согласно таблице 51.
Таблица 51. Нормы расхода воды на хозяйственно-питьевые
нужды промышленных предприятий
Виды цехов
В горячих цехах
В остальных
Норма хозяйственнопитьевого потребления на 1 человека в
смену
45
25
Коэффициент часовой
неравномерности
2,5
3,0
Расход воды на одну душевую сетку на промышленных
предприятиях следует принимать 500 л; продолжительность
пользования душем – 45 мин после окончания смены. Количество
душевых сеток надлежит принимать в зависимости от количества
работающих в максимальную смену, количество человек, обслуживаемых одной сеткой и группы производственного процесса –
в соответствии с таблицей 52.
215
Таблица 52. Количество душевых сеток на одного
работающего
Группы производ- Санитарные характеристики
ственных процессов
производственных
процессов
а) не вызывающие загрязнеI
ния одежды и рук;
б) вызывающие загрязнение
одежды и рук;
в) с применением воды
II
г) с выделением больших
количеств пыли или особо
загрязняющих веществ
Количество человек
на 1 душевую сетку
15
7
5
3
Нормы расхода воды на производственные нужды приведены в таблице 53.
Таблица 53. Нормы расхода воды на производственные нужды
Норма водопоОбъект водопотребления
Единица изме- требления на
рения
единицу продукции, м3
1
2
3
Трактор
1 заправка
0,038-0,008
Автомашина
То же
0,012-0,025
Автомашина или трактор на моеч1 мойка
0,25-0,60
ной площадке с механической подачей воды
То же при отсутствии моечной плоТо же
0,15-0,20
щадки
Капитальный ремонт автомашины
1 машина
0,7-0,8
Капитальный ремонт трактора
1 трактор
1,2-1,5
Один станок (рабочее место)
Сутки
0,035-0,08
Хлебопекарня
1 т продукции
1,7
Бойня крупного рогатого скота
1 голова
0,3
Бойня мелкого рогатого скота
То же
0,1
Маслодельный и сыроваренный за- 1 т продукции
35-40
воды
216
Продолжение таблицы 53
1
2
1 т молока
1 т свеклы
1 т овощей
1 тыс. шт.
кирпича
Молочный завод
Свеклосахарный завод
Консервный завод
Кирпичный завод
3
10-15
8-12
10-15
1,2
Нормы расхода воды для скота, птицы и зверей на сельскохозяйственных фермах и промышленных комплексах должны
приниматься по таблице 54.
Таблица 54. Нормы расхода воды для скота, птицы и зверей
Нормы расхода воды на одну
Потребители
голову скота, птицы и зверей,
л/сут.
Коровы молочные
100
Коровы мясные
70
Быки и нетели
60
Молодняк крупного рогатого скота до 2
30
лет
Телята в возрасте до 6 мес.
20
Лошади
60
Овцы взрослые
10
Молодняк овец
6
Хряки-производители, матки взрослые
25
Свиноматки с поросятами
60
Поросята-отъемыши
5
Ремонтный молодняк
15
Свиньи на откорме
15
Куры
1
Утки и гуси
2
П р и м е ч а н и я: 1. На удаление навоза принимают дополнительный расход в размере 4-10 л на голову в зависимости от способа его удаления.
2. Коэффициент часовой неравномерности водопотребления для
животных и птиц принимают равным 2,5.
3. Для молодняка птиц нормы следует уменьшить вдвое.
217
Нормы водопотребления для определения расчетных расходов воды в административно-хозяйственных зданиях следует
определять по таблице 55.
Таблица 55. Нормы расхода воды в общественных
и коммунальных зданиях
Единица
расчета воЗдание
допотребления
Общежитие без душевых
1 житель в
сутки
Общежитие с душевыми
То же
Гостиница с общими ван» »
ными комнатами
Больница и санаторий об1 место в
щего типа, дом отдыха
сутки
Больница и санаторий с
То же
грязе- и водолечением
Поликлиника
1 посетитель
Детский сад с душевыми
1 ребенок в
сутки
Детский сад без душевых
То же
Столовая и ресторан
1 обедающий
Баня
1 посетитель
Административно1 работаюхозяйственное здание
щий
Кинотеатр, клуб
1 зритель
Школа без душа
1 учащийся
Школа с душем
То же
Норма водопотребления,
л/сут
50-75
Коэффициент часовой
неравномерности
2,5
75-100
100-120
2,5
2,5
175-250
2,5
400-500
2,5
15
1
100
3
75
18 - 25
3
1,5
125-180
1
6-15
2
3-5
15-20
40
2
2
2
Расчетный расход воды на наружное пожаротушение для
общественных зданий и зданий на территории производственнохозяйственных комплексов принимают в зависимости от степени
огнестойкости, категории производства и объема здания согласно
218
таблице 56, но только по тому объекту, для которого требуется
наибольший расход воды.
Таблица 56. Расчетный расход воды на наружное пожаротушение
Степень огнестойкости
зданий
I и II
I и II
III
III
IV и V
IV и V
Категория
производства
Г,Д
А,Б,В
Г,Д
В
Г,Д
В
Расход воды, л/с , на один пожар при
объеме зданий
3
до 3 тыс. м до 5 тыс. м3 до 20 тыс.м3
5
5
10
10
10
15
10
10
15
10
15
20
10
15
20
15
20
25
Расчетное число одновременных пожаров на территории
производственной зоны при ее площади до 150 га – один пожар,
более 150 га – два пожара.
Продолжительность пожара – 3 ч.
Расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение
принимается в зависимости от этажности, объема здания и типа
средств пожаротушения.
Нормы расхода воды на внутреннее пожаротушение с помощью пожарных кранов определяют из расчета одной пожарной
струи производительностью 2,5 л/с для детских садов, магазинов,
больниц и кинотеатров вместимостью до 200 человек. Для домов
культуры, клубов, кинотеатров вместимостью более 300 мест
расход воды принимается из расчета двух струй производительностью 5 л/с.
На тушение пожара внутри производственных зданий расход принимается при объединенном водоснабжении для спринклерных установок:
а) при ручном включении пожарных насосов в течение
первых 10 мин – не менее 15 л/с (10 л/с – для спринклеров и 2
струи по 2,5 л/с – для пожарных кранов);
б) при автоматическом включении насосов в течение 1 ч с
момента их включения – от 30 до 100 л/с.
219
3.3. Определение водопотребления населенного пункта
Водоснабжение является одним из важнейших факторов
санитарно-технического оборудования сельских населенных
мест. Вода расходуется на хозяйственно-питьевые, санитарногигиенические и противопожарные нужды. На производственных
предприятиях она необходима для технологических процессов,
орошения полей, животноводческих ферм и других нужд сельскохозяйственного производства.
Производительность объединенного хозяйственно-противопожарного и производственного водопровода сельских населенных пунктов, в зависимости от местных условий, должна
обеспечивать:
хозяйственно-питьевое водоснабжение в районах жилой
застройки, в общественных и производственных зданиях;
поливку и мойку территории населенных пунктов (улиц,
площадей, зеленых насаждений);
производственные нужды тех предприятий, где требуется
вода питьевого качества или для которых нецелесообразно устройство отдельного водопровода;
тушение пожаров;
собственные нужды станций очистки и подготовки воды;
нужды сельскохозяйственных производственных комплексов;
прочие нужды, в том числе промывку водопроводящих и
канализационных сетей.
Исходными данными для определения водопотребления
населенного пункта являются:
виды и названия водопотребителей;
количество водопотребителей;
степень благоустройства населенного пункта;
генеральный план населенного пункта с горизонталями.
Всех водопотребителей населенного пункта рекомендуется
разделить на четыре сектора:
жилой и административно-коммунальный;
животноводческий;
производственный;
противопожарный.
220
3.3.1. Определение водопотребления для жилого сектора
Режим хозяйственно-питьевого водопотребления по времени года в течение суток бывает неравномерен. Расчетный
(средний за год) суточный расход воды Qсут.ср. на хозяйственнопитьевые нужды определяют по формуле
Qсут.ср. =
qж  N
1000
(136)
,
где
qж – норма хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах на одного жителя среднесуточная (за год),
л/сут (см. табл. 49);
N – расчетное число жителей.
Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления Qсут. в м3/сут. определяют по формулам
Qсут. макс.= К сут. макс. Qсут. ср.,
Qсут. мин.= Ксут. мин. Qсут. ср.,
(137)
(138)
где
Ксут. макс. и К сут. мин. – коэффициенты суточной неравномерности водопотребления, учитывающие уклад жизни населения,
режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, следует принимать равными:
Ксут. макс. = 1,1 - 1,3,
Ксут. мин. = 0,7 - 0,9.
Расчетные часовые расходы воды qч в м3/ч определяют по
формулам
Kч
макс .
 Qсут . макс .
=
qч макс.
24
Kч
qч мин.
мин.
(139)
 Qсут. мин.
=
221
,
24
,
(140)
где
Кч макс. и Кч мин. – коэффициенты часовой неравномерности
максимального и минимального водопотребления в сутки.
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления
следует определять по формулам
Кч макс. = макс.макс.,
Кч мин. = мин.мин.,
(141)
(142)
где  – коэффициент, учитывающий степень благоустройства
зданий, режим работы предприятий и другие местные условия,
принимаемый:
макс. = 1,2 - 1,4,
мин. = 04 - 0,6,
 – коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, принимаемый по таблице 57.
Максимальный секундный расход определяют по формуле
q
qсек макс.=
ч
макс
.
(л/с).
3600
(143)
Таблица 57.Значение коэффициента 
Количество жителей,
тыс.человек
max
min
До
1
1,5
2,5
4
6
10
20
2
0,1
1,8
0,1
1,6
0,1
1,5
0,2
1,4
0,2
1,3
0,4
1,2
0,5
50
Бо100 500 лее
500
1,15 1,1 1,05
0,6 0,7 0,85
1
1
П р и м е ч а н и я: 1. Суточный расход воды в населенном пункте
при наличии районов с различной степенью благоустроенности следует
определять как сумму суточных расходов воды по отдельным районам, определенным по соответствующей норме водопотребления и количеству
жителей.
2. Коэффициент  при определении расходов воды для расчета сооружений и сети, включая сети внутри квартала или микрорайона, следует
принимать в зависимости от количества обслуживаемых ими жителей, а
222
при зональном водоснабжении – с учетом количества жителей в каждой
зоне.
3.3.2. Определение водопотребления для административнокоммунального сектора
Для административно-коммунального сектора среднесуточный и максимальный суточный расходы определяются по тем
же формулам, что и для жилого сектора. Коэффициенты суточной неравномерности принимаются в пределах 1,1-1,3. Нормы
расхода воды в общественных, коммунальных зданиях представлены в таблице 55. Нормы расхода воды на 1 поливку приведены
в таблице 50.
Kч
макс.
Qч макс. =
 Qсут. макс.
Т
(м3/ч),
(144)
Т – продолжительность водопотребления, ч;
Кч макс. – коэффициент часовой неравномерности, принимается такой же, как и для жилого сектора.
Максимальный секундный расход определяют так же, как и
для жилого сектора.
где
3.3.3. Определение водопотребления для животноводческого
сектора
Среднесуточный и максимальный суточный расходы определяются по формулам так же, как и для жилого сектора. Коэффициент суточной неравномерности принимается равным 1.
Нормы расхода воды для животных приведены в таблице 54.
Максимальный часовой и максимальный секундный расходы определяют по аналогичным формулам, принимая коэффициент неравномерности 2,5.
223
3.3.4. Определение водопотребления для
производственного сектора
Расчетные расходы воды для производственных целей следует определять по формулам
максимальный часовой
m  M  Kч
Qч макс.=
(м3/ч),
(145)
Т
максимальный секундный
qсек макс. =
m  M  Kч
(л/с),
3,6  Т
(146)
где m – норма расхода воды на единицу выпускаемой продукции. Определяется на основании технологических данных, некоторые из них приведены в таблице 54;
М – количество единиц продукции за расчетный период (24,
16 или 8 ч);
Т – продолжительность работы предприятия (24, 16 или 8 ч);
К – коэффициент часовой неравномерности принимают
равным 2,5.
3.3.5. Определение водопотребления
для сектора пожаротушения
Противопожарный водопровод должен предусматриваться
в населенных пунктах с числом жителей свыше 50 человек, на
промышленных и сельскохозяйственных предприятиях – объединенным с хозяйственно-питьевым, производственным или отдельным противопожарным водопроводом.
Расчетные расходы воды на наружное тушение пожара и
число одновременных пожаров определяют в зависимости от
численности жителей в населенном пункте, этажности, вида застройки, а также степени огнестойкости и категории производства по пожарной опасности сельскохозяйственных предприятий,
зданий, сооружений и площади, занимаемой предприятием.
Расчетный расход воды на наружное пожаротушение для
населенных пунктов с числом жителей до 500 человек принима224
ют 5 л/с независимо от огнестойкости и этажности застройки.
При числе жителей до 5000 человек – 10 л/с независимо от степени огнестойкости.
Расходы воды определяют по вышеприведенным формулам, принимая коэффициенты часовой и суточной неравномерности равными 1. Формулы используют в обратном порядке: определяют максимальный часовой расход, зная максимальный секундный (табл. 56); затем – максимальный суточный расход, зная
коэффициент часовой неравномерности; среднесуточный расход,
зная коэффициент суточной неравномерности.
Все расчеты водопотребления сельского населенного пункта сводят в таблицу, форма которой приведена в таблице 58.
Максимальный часовой
расход, Qч макс., м3/ч
Максимальный екундный
расход, qсек.макс. ,л/с
Qч макс.
qсек макс.
Коэффициент часовой неравномерности, Кч
Коэффициент суточной
неравномерности, Ксут.
Qсут.макс. Максимальный суточный
расход, Qсут.макс., м3/сут
Qсут.ср.
Среднесуточный расход,
Qсут.ср., м3/сут.
воПродолжительность
допотребления, ч
Норма водопотребления,
л/сут.
Единица измерения
Водопотребители
№
пп
Количество водопотребителей
Таблица 58.Ведомость суточного водопотребления
населенного пункта
Среднесуточный расход воды Qсут.ср. необходимо знать для
определения емкости водохранилища, годового водопотребления
и определения себестоимости воды; максимальный суточный
расход - для определения размеров очистных сооружений, емкости резервуаров, расчета водоводов; максимальный часовой расход – для определения количества скважин и мощности насосов;
225
максимальный секундный расход – для расчета водопроводной
сети.
Таблица составлена для определения водопотребления отдельно по секторам: для хозяйственно-питьевого, производственного и сельскохозяйственного. Максимальный расход в разные
часы суток для каждого отдельного сектора различный. С этой
целью в практике проектирования колебания часового водопотребления принято изображать в виде таблицы 60, пользуясь
данными таблицы 59.
Процентное распределение максимального суточного расхода по секторам определяется по отношению к общему максимальному расходу воды по всему сельскохозяйственному предприятию (итог Q сут.макс.). Затем в таблице 60 определяют суммарный «пиковый» часовой расход за период суток по всему сельскохозяйственному предприятию, имея расходы по часам суток и
по секторам (А% гр.8, табл.60).
Зная максимальный суточный расход воды Qсут.макс.
3
(м /сут.) и «пиковый» часовой расход в процентах (А%), определяют расчетный максимальный секундный расход по формуле
147
Qсек макс. = Q сут.макс.  А 1000/100∙3600, л/с.
По расходу qсек макс. рассчитывают сеть водопровода.
Таблица 59. Таблица расхода воды по часам суток ,%
Часы суток
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
Жилой и комунально-бытовой
сектор
0,75
0,75
1
1
3
5,5
5,5
5,5
3,5
Животноводческий
сектор
3,1
2,1
1,9
1,7
1,9
1,9
3,3
3,5
6,1
226
Производственный
сектор
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
5
5
5
Продолжение таблицы 59
1
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
23 - 24
Итого
2
3,5
6
8,5
8,5
6
5
5
3,5
3,5
6
6
6
3
2
1
100
3
9,1
8,6
2,9
3,3
4,3
4,8
2,9
10
4,8
2,9
3,1
2,6
6,5
5,3
3,4
100
4
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
2,5
2,5
100
общий
100
Б
100
В
227
100
Водопотребление
от начала суток
сут.макс.
(табл.11)
А
Производственный сектор
общий
100
Животноводческий сектор
сут.макс∙.
(табл.11)
0-1
1-2
2-3
3-4
…
…
22-23
23-24

общий
Жилой сектор
сут.макс.
(табл.11)
Часы
суток
Суммарный часовой расход воды к общему суточному
Таблица 60. Распределение максимального суточного
расхода воды по часам ,%
3.4. Водопроводные сети. Схемы и трассировка
водопроводных сетей
Транспортирование воды от источника водоснабжения до
населенного пункта осуществляется по водоводам, которые укладывают числом не менее двух параллельных ниток. Прокладка
водоводов в одну нитку разрешается, если в конце водовода расположена емкость, обеспечивающая запас воды на время ликвидации аварии в водопроводе.
Водопроводная сеть представляет собой совокупность водопроводных линий и участков, соединенных между собой. Водопроводная линия – это последовательное соединение участков. Водопроводный участок – часть водопроводной линии, по
длине которого расчетный расход воды условно принимается постоянным. Поэтому по длине участка диаметр труб назначают
один и тот же.
Каждый участок водопроводной сети ограничен узловыми
точками. Узловые точки, а следовательно и участки, намечают в
местах разветвления водопроводных линий, а также в местах изменения их направления или условий питания.
Водопроводные сети разделяют на магистральные и распределительные линии. Магистральные линии в основном служат для транспортирования транзитных масс воды; распределительные линии – для подачи воды из магистралей непосредственно потребителям и к пожарным гидрантам.
Очертание поселковой водопроводной сети в значительной
степени определяется планировочной структурой поселка и рельефом местности. По очертанию в плане водопроводная сеть может быть разветвленной (тупиковой) и кольцевой, ее разновидностью может быть комбинированная схема, сочетающая кольцевую и разветвленную схемы (рис. 60).
Разветвленная (тупиковая) сеть, схема которой показана на рис. 60, а, состоит из определенных тупиковых линий, в
каждую из которых вода поступает только с одной стороны. Разветвленная (тупиковая) сеть менее надежна в отношении бесперебойного снабжения потребителей водой, поскольку во время
ликвидации аварии на одном участке магистрали транспортиро228
вание воды в последующие прекращается. По протяженности и
стоимости разветвленная сеть значительно меньше, чем кольцевая, однако диаметры труб получаются больше, чем для соответствующей кольцевой сети. Строительство тупиковых сетей разрешается на первую очередь с замыканием их в последующем в
кольцевые сети.
Кольцевая сеть (рис. 60, б) состоит из одного или нескольких замкнутых контуров (колец) в зависимости от размеров
обслуживаемого водопроводом населенного пункта и его планировочных решений.
Кольцевые сети имеют преимущество перед разветвленными сетями: при авариях или выключении любого участка на
ремонт они обеспечивают бесперебойное снабжение остальных
потребителей, так как вода на участки поступает с двух сторон.
Однако сооружения кольцевой сети имеют большую протяженность и затраты на их возведение выше, чем затраты на возведение разветвленной сети, несмотря на то что диаметр труб меньше. Водопроводные сети, обслуживающие хозяйственнопитьевые и противопожарные нужды, как правило, должны быть
кольцевыми.
Комбинированные водопроводные сети сочетают в себе
кольцевые и разветвленные (тупиковые) сети. Часть водопотребителей обеспечиваются по схеме кольцевой сети, а часть – по
схеме тупиковой (рис. 60, в).
Стоимость водопроводной сети составляет до 70-80% полной стоимости системы водоснабжения. Поэтому большое экономическое значение имеют вопросы проектирования схемы водопроводной сети и расчета диаметров труб.
Большое влияние на схему водопровода оказывает рельеф
местности, планировочное решение населенного пункта, тип источника водоснабжения, его мощность, количество воды в нем.
Основными требованиями, диктующими выбор трассы водопроводных линий, являются следующие:
1) водопроводная сеть должна охватывать всех потребителей с обеспечением их бесперебойной подачей воды;
2) водопроводная сеть должна иметь возможно меньшую
протяженность и низкую строительную стоимость.
229
а
б
в
Рис. 60. Очертание в плане водопроводной сети:
а) разветвленная (тупиковая); б) кольцевая;
в) комбинированная.
230
Первый пункт решается главным образом устройством
кольцевых сетей, второй – трассировкой сетей к потребителям по
кратчайшим направлениям.
При трассировке водопроводной сети поселка на плане намечают магистральные линии. Трассы их определяют исходя из
следующих соображений:
1) основное направление сети, а следовательно и движение
воды, должно быть близким к перпендикулярам по отношению к
распределительной сети прилегающей застройки;
2) кольцам, образуемым основными магистралями, следует
по возможности придавать форму, вытянутую вдоль основного
направления движения воды, с тем чтобы сократить длины мало
работающих перемычек;
3) сети должны охватывать непосредственно всех наиболее
крупных водопотребителей и подавать воду к регулирующим емкостям;
4) линии магистральной сети нужно по возможности располагать по возвышенным участкам территории населенного
пункта;
5) при выборе трасс магистральных линий необходимо увязывать их с размещением других сетей и сооружений подземного
хозяйства;
6) трубопроводы должны пересекать проезды и улицы населенного пункта под прямым углом.
Магистральные линии, как правило, необходимо трассировать вдоль улиц и проездов, вне проезжей части автомобильных
дорог, параллельно линиям застройки, на расстоянии не менее 1 м
от кювета или 1,5 м от бордюрного камня автомобильных дорог и
5 м от линии застройки. Допускается трассирование их внутри
кварталов и групп жилой застройки, если это оказывается целесообразным в связи с особенностями планировки поселка. Чем
более редкой будет сеть магистральных линий и, следовательно,
чем больше будет их диаметр, тем меньше будет строительная
стоимость сети и потери напора в ней. Однако при значительном
удалении магистральных линий друг от друга увеличивается протяженность линий распределительной сети, меняется характер их
работы и увеличиваются потери напора. Необходимо стремиться
231
расположить сети магистральных линий равномерно по территории поселка.
3.5. Глубина заложения труб и расположение их в плане.
Водопроводные колодцы и арматура водопроводной сети
Глубина заложения водопроводных труб зависит от степени промерзания грунта, температуры воды в трубах и режима ее
подачи. Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на
0,5 м больше глубины проникновения в грунт нулевой температуры (глубины промерзания грунта). Минимальная глубина заложения труб ориентировочно составляет 0,5 м от верха трубы
исходя из необходимости их защиты от внешних нагрузок и предохранения воды от нагревания в летнее время.
Расположение линий водопровода на генеральных планах,
а также минимальное расстояние в плане и пересечениях от наружной поверхности труб до сооружений и инженерных сетей
должны приниматься в соответствии с главой СНиП на проектирование генеральных планов промышленных предприятий (табл.
61 и 62).
При параллельной прокладке нескольких линий водоводов
расстояние между наружной поверхностью труб надлежит принимать из условий производства работ, обеспечения защиты
смежных трубопроводов при аварии на одном из них, в зависимости от материала труб, внутреннего давления и геологических
условий, но должно быть не менее:
при диаметре труб до 300 мм – 0,7 м;
при диаметре труб от 400 до 1000 мм – 1 м;
при диаметре труб более 1000 мм – 1,5 м.
Водопроводные трубы прокладывают в тоннелях. В этом
случае расстояние от стенки трубы до внутренней поверхности
ограждающих конструкций и стенок других трубопроводов надлежит принимать не менее 0,2 м.
Водоводы и водопроводные сети прокладывают с учетом
рельефа местности с уклоном не менее 0,001 по направлению к
выпуску, чем обеспечивается опорожнение сети и выпуск из нее
воздуха. При плоском рельефе местности уклон допускается
уменьшать до 0,0005.
232
233
234
Водопроводные колодцы на водопроводной сети устраивают в местах изменения направления трассы и при необходимости установки фасонных частей и арматуры с фланцевыми соединениями (задвижки, вантузы и другая арматура).
В плане колодцы бывают прямоугольные и круглые.
Круглые колодцы разрабатывают диаметром 1; 1,5; 2 м
(рис. 61), прямоугольные имеют в плане размеры 2,5х2; 2,5х2,5;
2х3.
Колодцы имеют рабочую камеру и над ней горловину для
спуска. Горловина закрывается чугунным люком с крышкой. Тяжелые люки типа Т служат для устройства колодцев на проезжей
части дорог, а легкие типа Л – на тротуарах и на непроезжей части.
На водоводах и линиях водопроводной сети в необходимых
случаях надлежит предусматривать установку:
задвижек для выделения ремонтных участков;
обратных клапанов для выключения ремонтных участков;
вантузов для выпуска воздуха;
пожарных гидрантов;
водоразборных колонок;
компенсаторов;
клапанов для впуска воздуха;
выпусков для сброса воды;
аппаратуры для предупреждения недопустимого повышения давления при гидравлических ударах.
Задвижки служат для выключения отдельных участков сети. Они устанавливаются с тем расчетом, чтобы при закрытии их
не прекращалось водоснабжение других объектов и чтобы при
этом выключалось не более пяти пожарных гидрантов. Наиболее
употребительна в настоящее время клиновая задвижка, действие
которой обуславливается постепенным поднятием и опусканием
дисков, открывающих и закрывающих трубу при вращении
шпинделя. Задвижка на сети устанавливается в смотровых колодцах на пересечении водопроводных линий (рис. 62, а).
Обратный клапан устанавливают для пропуска воды
только в одном направлении. Он состоит из помещенного внутри
корпуса шарнирно-подвижного клапана, который пропускает во235
ду только в одном направлении. При обратном движении воды
клапан опускается на гнездо, к которому прижимается давлением
воды. Обратные клапаны ограничивают те участки сети, на протяжении которых недопустимо обратное движение воды, главным образом на насосных станциях (рис. 62, б).
Рис. 61. Круглый водопроводный колодец из сборных
железобетонных колец для труб диаметром 50-800 мм:
1 – железобетонные кольца; 2 – плита покрытия; 3 – горловина; 4 – каменная
отмостка; 5 – плита днища; 6 – ходовые скобы; 7 – водопроводные трубы;
8 – место установки задвижки
236
Воздушные вантузы устанавливают для автоматического
выпуска воздуха из трубопроводов, скапливающегося в более высоких точках кольцевой водопроводной сети, где можно ожидать
скопления воздуха и образования воздушных пробок (рис 62, в).
Вантуз представляет собой чугунную цилиндрическую
коробку, внутри которой помещен деревянный обтянутый резиной шар 5. При отсутствии воздуха в трубопроводе вода плотно
прижимает шар к гайке с отверстием 3, прикрытой колпаком 4.
При скоплении воздуха в верхней части корпуса уровень
воды под действием воздуха понижается и вместе с ним опускается плавающий шар и воздух выходит наружу через отверстие 6
в гайке 3.
Пожарные гидранты устанавливают на водопроводной
сети в подземных колодцах, закрытых крышками. Гидранты располагаются вдоль проездов не ближе 5 м от стен здания и не далее 2,5 м от края проезжей части на расстоянии друг от друга не
более 150 м (рис. 63).
Рис. 62. Арматура водопроводной сети:
а – клиновая задвижка: 1 – клиновые части диска; 2 – винтовой шпиндель;
б – обратный клапан: 1 – клапан; 2 – съемная крышка; в – воздушный вантуз: 1 – цилиндрическая коробка; 2 – крышка; 3 – гайка с отверстием; 4 –
колпак; 5 – шар; 6 – отверстие для выхода воздуха
237
Рис. 63. Колодец с подземным пожарным гидрантом
Водоразборные колонки размещаются вдоль улиц и на
перекрестках с радиусом обслуживания населения не более 100 м,
в местах, не препятствующих движению и удобных для разбора
воды. Из водоразборных колонок обеспечиваются жители, проживающие в индивидуальном секторе жилой застройки. Вокруг
водоразборных колонок надлежит предусматривать отмостки,
обеспечивающие отвод воды от колонки (рис. 64).
Компенсаторы следует устанавливать на трубопроводах,
стыковые соединения которых не компенсируют осевые перемещения, вызываемые изменением температуры воды, воздуха или
грунта.
На концах ремонтных участков следует предусматривать
установку клапанов (кранов) для впуска воздуха и выпуска воды.
238
В нижней части ремонтного участка предусматривается установка кранов для выпуска воды, а в верхней части – кранов для выпуска воздуха.
Рис. 64. Водоразборные колонки:
а – общий вид колонки московского типа: 1 – чугунный корпус колонки;
2 – патрубок; 3 – приемник; 4 – патрубок для присоединения колонки к
трубопроводу; б – колонка системы Чиркунова: 1 – противовес; 2 – лоток; 3 – водяная труба; 4 – штанга; 5 – клапан; 6 – эжектор; 7 – воздушная труба; 8 – бачок; 9 – скобы; 10 – пожарная подставка для установки
пожарного гидранта
239
3.6 Зоны санитарной охраны. Расположение скважин и
расстояния между ними
Скважина должна быть заложена как можно ближе к объекту водоснабжения, в районе, обеспечивающем санитарные требования (создание зоны санитарной охраны) и возможность получения требуемого количества воды на ровном рельефе с низкими отметками в целях сокращения глубины бурения.
По санитарным требованиям скважины нежелательно закладывать на территории промышленных предприятий и производственных секторов колхозов и совхозов, размещая их между
ними и территорией поселка или на территории поселка, если условия застройки это позволяют. При наличии загрязненных территорий скважины следует располагать вне данных территорий
выше по течению грунтовых и поверхностных вод.
Скважины необходимо предохранять от загрязнения поверхностными водами, располагая их вне тальвегов и в отдалении
от трасс открытого отвода сточных вод; они должны располагаться вне пределов затопления паводковыми водами. В городах
целесообразно располагать скважины в пределах парковых территорий. При размещении скважин необходимо учитывать архитектурно-планировочные требования, с тем чтобы наземные сооружения водопровода не нарушали общего планировочного решения и допускали возможность создания зоны санитарной охраны.
Зоны санитарной охраны должны предусматриваться на
всех проектируемых и реконструируемых водопроводах питьевого назначения в целях обеспечения их санитарноэпидемиологической надежности.
Проект зоны санитарной охраны водопровода и санитарные мероприятия, проводимые в зонах, должны согласовываться
с органами санитарно-эпидемиологической службы.
Зоны санитарной охраны водопровода должны включать
зону санитарной охраны источника водоснабжения, в том числе
водопроводящего канала, и зоны санитарной охраны площадок
водопроводных сооружений и водоводов.
Зона санитарной охраны должна состоять:
240
для источников водоснабжения – из первого и второго
поясов;
для водозаборных сооружений и площадок водопроводных
сооружений – из первого пояса;
для водоводов – из второго пояса.
На территории первого пояса запрещаются: все виды
строительства, проживание людей, выпуск стоков, купание, водопой, выпас скота, стирка белья, применение ядохимикатов для
растений, органических и некоторых видов минеральных удобрений.
Здания, находящиеся на территории первого пояса зоны
санитарной охраны, должны быть канализованы. При отсутствии
канализации уборные следует оборудовать водонепроницаемыми
сборниками и располагать в местах, исключающих загрязнение
территории первого пояса при вывозе нечистот.
Территория первого пояса должна быть спланирована с организацией отвода поверхностного стока за ее пределы, ограждена забором и озеленена.
Границы первого пояса зоны санитарной охраны реки или
подводящего канала следует устанавливать в зависимости от местных санитарно-гигиенических и гидрологических условий, но
во всех случаях располагать:
вверх по течению – не менее 200 м от водозабора,
вниз по течению – не менее 100 м от водозабора,
по прилегающему к водозабору берегу – не менее 100 м от
линии уреза воды при наивысшем ее уровне,
в направлении от прилегающего к водозабору берега в сторону водоема при ширине реки менее 100 м – вся акватория и
противоположный берег шириной 50 м от линии уреза при наивысшем уровне,
при ширине реки более 100 м – ширина акватории не менее
100 м.
Для второго пояса зоны санитарной охраны основными санитарными мероприятиями являются:
регулирование всех видов строительства с указанием территории, которая должна быть закрыта для любого вида строительства;
241
выделение территории, на которой запрещается нарушение
почвенного покрова. (Размеры вниз по течению – 250 м, вверх –
трехсуточный проход воды или 1 км чистой воды, по бокам – по
водоразделу).
Границы первого пояса зоны санитарной охраны для подземного источника водоснабжения должны устанавливаться в
зависимости от степени защищенности водоносных горизонтов
на расстоянии от водозабора:
для надежно защищенных – не менее 30 м;
для недостаточно защищенных – не менее 50 м.
На территории второго пояса запрещается (для подземных
источников):
располагать животноводческие здания ближе 300 м от границы первого пояса,
располагать стойбища и выпас скота ближе 100 м от границ
первого пояса.
Зона санитарной охраны водоводов при отсутствии грунтовых вод или движении их от водоводов: при диаметре до 1000 мм
– 10 м; при диаметре больше 1000 мм – 20 м.
Уборные, помойные ямы, навозохранилища, поля орошения и т.д. должны располагаться не ближе 20 м от водоводов.
Для водоснабжения малых населенных пунктов бывает
достаточно 2-3 скважин, но в любом случае их должно быть не
менее двух. При значительной потребности в воде необходимо
сооружать ряд скважин, объединяя их общим водосборным колодцем.
Скважины (особенно если их много) следует располагать
вне населенных пунктов на расстоянии от комплексов и производственных зон не менее 300 м и с соблюдением санитарных
норм.
При откачке из шахтного колодца или скважины уровень
(статический) понижается и занимает положение динамического
уровня. Величина понижения зависит от интенсивности откачки,
от размера частиц водоносного горизонта, от конструкции
фильтров. Одновременно понижается и уровень грунтовых вод
вокруг колодца, образуя лишенную воды воронку депрессии. Се242
чение этой поверхности вертикальной плоскостью, проходящей
через ось колодца, дает кривую депрессии.
Радиусом депрессии, или радиусом влияния, называется
расстояние от оси колодца до линии касания кривой депрессии и
первоначального статического уровня (рис. 65).
Особое значение приобретает вопрос взаимодействия скважин при их совместной эксплуатации, что зависит от расстояния
между скважинами, дебита, напора воды, грунта.
Минимально допустимые расстояния между скважинами
следует принимать из таблицы 63.
Рис. 65. Депрессионные воронки:
А – статический горизонт воды; R – радиус депрессионной воронки
Таблица 63. Допустимые расстояния между скважинами
Дебит скважин, м3/ч
в трещиноваРасстояние
тых породах
между сквав
песчаных
жинами
породах
500 - 100
100 - 15
до 15
300 - 200
150 - 100
50
250 - 150
100 - 50
50
3.7. Основы гидравлического расчета водопроводной сети
Система водопровода состоит из отдельных элементов, работа которых должна быть рассмотрена во взаимной связи. Сущность расчета водопроводных сетей сводится к подбору правиль243
ных диаметров труб и определению потерь напора для преодоления сопротивления в трубах при пропуске по ним расчетных расходов воды. Определять потери напора необходимо для расчета
водопроводных сооружений, работающих совместно с сетью (водонапорной башни, насосов, подающих воду в сеть). Рассчитать
систему водопровода – значит назначить размеры сооружений
так, чтобы вода была подана потребителям в требуемом количестве, с требуемым напором, при соблюдении условий экономичности.
Величину потери напора определяют по формулам гидравлики
h=LV2/2Dg,
(148)
где
h – потеря напора;
 – коэффициент потери напора, зависящий от режима движения воды, шероховатости внутренней поверхности трубы, вязкости жидкости;
L – длина трубопровода;
D – диаметр трубопровода;
V – скорость движения воды.
Гидравлическим уклоном называется потеря напора, отнесенная к единице длины трубопровода
i = h/ L=V2/2Dg.
(149)
Потери напора определяют по таблицам, в которых величина дается в зависимости от q и D, где q - расход воды. (Таблица
для гидравлического расчета стальных, чугунных и асбоцементных труб Ф.А. Шевелева).
Если трубопровод круглого сечения, то мы имеем
q =FV;
(150)
F=D2
(151)
Из этих равенств
244
V=q/F=4q/D2,
D = 4q/V.
(152)
(153)
В упомянутых таблицах приведены также значения скорости V в зависимости от q и D. При расчете водовода и распределительной сети задаются распределением потоков, поэтому в
формулах (1) и (2) постоянными для каждого участка являются
расходы q.
Что же произойдет, если мы, сохраняя постоянные величины q, L, h, будем менять D? Очевидно:
1) увеличивая диаметр D, мы уменьшаем скорость V и вместе с тем уменьшим сопротивление h, т.е. экономим электроэнергию, требующуюся для начального напора, за счет перерасхода
материалов труб вследствие применения труб большего диаметра;
2) уменьшая D, мы увеличиваем V, вместе с тем увеличиваем h, что потребует большего напора. Таким образом, мы перерасходуем электроэнергию за счет экономии материала труб.
Учитывая стоимость электроэнергии и материала труб,
выбирают экономически оптимальное значение D.
При предварительных расчетах это делается путем назначения расчетной скорости V, при которой получаются оптимальные значения D:
для труб D 100-300 мм
V=0,5-1,0 м/с;
400-600 мм
V=0,8-1,5м/с;
свыше 600 мм
V=1,0-2,0 м/с.
В разветвленной (тупиковой) сети вода движется на каждом участке в одном направлении. Поэтому методика расчета
такой сети следующая:
1. Определяют расчетные расходы воды каждого участка и,
задавшись скоростями (в пределах рекомендуемых), находят
диаметры труб каждого участка.
2. Определяют потери напора во всех линиях. Суммированием потерь напора по направлению от начала сети до самой высокой (диктующей) точки ее находят общую потерю напора.
245
3. В соответствии с суммарным расходом в сети, полученной потерей напора до диктующей точки, геометрической высотой подъема и требуемым свободным напором подбирают насос.
Расчет кольцевых сетей ведется на основании двух положений: уравнения равенства расходов и уравнения потерь напора
в кольцах сети.
Уравнение равенства расходов составляется на основании
"равновесия узла", т.е. такого условия, при котором сумма потоков воды, притекающих к узлу, равна сумме потоков воды, вытекающих из узла:
qузл. = 0
(154)
Уравнение равенства потерь напора составляется на основании положения, что встречающиеся потоки воды в какой-либо
точке должны иметь для возможности встречи одинаковые потери напора, т.е. для любого водопроводного кольца, находящегося
в гидравлическом равновесии, алгебраическая сумма потерь напора должна быть равна нулю:
hкол .= 0.
(155)
Расчет кольцевой сети ведется в следующей последовательности:
1. По схеме определяют условия питания расчетных участков и их длину.
2. Составляют расчетную схему и определяют удельный
расход воды.
3. Устанавливают путевые расходы и заменяют их узловыми.
4. По полученным расчетным расходам и допустимой скорости движения воды в трубах намечают диаметры линий по участкам кольцевой сети и определяют потери напора в трубах.
5. Вычисляют суммарные потери напора по отдельным
ветвям кольца и проверяют их равенство.
6. При необходимости увязывают, добиваясь равенства
потерь напора в кольцах.
246
3.8. Пример определения водопотребления и
проектирования системы водопровода населенного
пункта
Для определения водопотребления населенного пункта и
проектирования системы водопровода необходимо иметь генеральный план населенного пункта с горизонталями; знать степень
благоустройства, виды, название и количество водопотребителей.
В нашем случае приняты следующие данные о количестве
и видах водопотребителей:
I . Жилой сектор
А. Жилая зона:
население, проживающее в индивидуальных домах – 200
чел.;
население, проживающее в блокированных домах – 60 чел;
население, проживающее в секционных домах – 80 чел.
Жители, проживающие в индивидуальных и блокированных домах, имеют приусадебное хозяйство и поливной участок
площадью 400 м2. При выполнении лабораторной работы принято, что семья в хозяйстве имеет одну корову, две свиньи, двадцать кур.
Б. Административно-хозяйственная зона
В ней расположены следующие объекты водопотребления:
школа на 70 учащихся;
клуб на 170 зрителей;
здание администрации на 25 работающих;
торговый центр на 4 торговых места;
дом престарелых на 18 человек;
ясли-сад на 31 ребенка;
фельдшерско-акушерский пункт (мини-больница) на 10 коек;
баня на 34 человека
В административно-хозяйственной зоне предусмотрена поливка зеленых насаждений. При отсутствии данных о площадях
поливки суммарный расход воды на поливку в пересчете на одного жителя принять 50 л/сут.
II. Животноводческий сектор:
коровы – 400 голов;
молодняк – 360 голов;
247
лошади – 20 голов
III. Производственный сектор:
станки – 5 шт.;
машины – 30 автомобилей;
мойка машин – 20 автомобилей.
Все результаты по определению водопотребности населенного пункта сводят в таблицу 64, форма которой приведена в
таблице 58.
Норма водопотребления принимают из таблиц 49-56. Среднесуточный расход определяем по формуле 136. Коэффициент
суточной неравномерности (Ксут.), учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства
зданий принимаем равным для жилой зоны 1,3; для административно-хозяйственной зоны – 1,2; для животноводческого и производственного сектора – 1. Максимальный суточный расход определяем по формулам 137, 138.
Продолжительность водопотребления для населения,
фельдшерско-акушерского пункта, дома престарелых и животных
принимаем равным 24 ч; для школы, здания администрации, торгового центра, яслей – 10 ч; бани – 12 ч, поливка зеленых насаждений в общественных местах – 8 ч, а в приусадебных участках –
6 ч; клуба – 5 ч; в производственном секторе продолжительность
водопотребления равна 8 ч.
Коэффициент часовой неравномерности для населения
считают по формулам 141, 142, используя данные таблицы 57 и
принимают равным 2,6, для остальных водопотребителей – 2,5.
Максимальный часовой и максимальный секундный расходы считаем по формулам 139-146.
После заполнения ведомости суточного водопотребления
определяют итог по графам «Среднесуточный расход», «Максимальный суточный», «Максимальный часовой».
Для гидравлического расчета системы водопровода необходимо знать максимальный секундный расход.
Таблица 64 составлена для определения водопотребления
отдельно по секторам : для хозяйственно-питьевого, производственного и сельскохозяйственного. Максимальный расход в разные часы суток для каждого сектора различный.
248
249
250
Для определения максимального секундного расхода воспользуемся таблицей колебания часового водопотребления.
Процентное распределение максимального суточного расхода по секторам определяем по отношению к общему максимальному расходу воды по всему населенному пункту и сельскохозяйственному предприятию (табл. 65).
Таблица 65. Распределение максимального суточного расхода воды по часам, %
Часы
суток
0–1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
23 – 24
Итого
Жилой сектор
сут.макс.
(табл. 60)
0,75
0,75
1
1
3
5,5
5,5
5,5
3,5
3,5
6
8,5
8,5
6
5
5
3,5
3,5
6
6
6
3
2
1
100
общий
1,88
1,88
2,50
2,50
7,51
13,76
13,76
13,76
8,76
8,76
15,02
21,27
21,27
15,02
12,51
12,51
8,76
8,76
15,02
15,02
15,02
7,50
5,00
2,50
250,2
Животноводческий сектор
сут.макс. об(табл. 60) щий
3,1
1,61
2,1
1,09
1,9
0,99
1,7
0,88
1,9
0,99
1,9
0,99
3,3
1,72
3,5
1,82
6,1
3,17
9,1
4,73
8,6
4,47
2,9
1,51
3,3
1,72
4,3
2,24
4,8
2,50
2,9
1,51
10
5,2
4,8
2,50
2,9
1,51
3,1
1,61
2,6
1,35
6,5
3,36
5,3
2,76
3,4
1,77
100
52
251
ПроизводственСуммарный чаный сектор
совой расход воды к общему сусут.макс.
общий
точному
(табл. 60)
2,5
0,14
3,63
2,5
0,14
3,11
2,5
0,14
3,63
2,5
0,14
3,52
2,5
0,14
8,64
2,5
0,14
14,89
5
0,27
15,75
5
0,27
15,85
5
0,27
12,20
5
0,27
13,76
5
0,27
19,76
5
0,27
23,05
5
0,27
23,26
5
0,27
17,53
5
0,27
15,28
5
0,27
14,29
5
0,27
14,23
5
0,27
11,53
5
0,27
16,80
5
0,27
16,90
5
0,27
16,64
5
0,26
11,12
2,5
0,14
7,9
2,5
0,14
4,41
100
5,43
100
Зная максимальный суточный расход и «пиковый» часовой
расход (А%), определяем максимальный секундный расход по
формуле 147.
qмах.с =
307 , 79  23 , 26
100  3 , 6
= 19,88 л/с
Водопроводную сеть населенного пункта проектируем
комбинированную (смешанную). Часть объектов водопотребления обеспечиваем по кольцевой схеме, а часть – по тупиковой.
По кольцевой схеме обеспечиваем объекты административнокоммунального назначения, секционные и блокированные дома;
по тупиковой схеме – дома индивидуальной застройки.
Последовательность проектирования системы водопровода
принята следующая.
Исходя из планировочных решений населенного пункта,
проводим кольцевую водопроводную сеть таким образом, чтобы
максимально охватить объекты наибольшего водопотребления
(административно-коммунальные здания, секционные и блокированные дома). В нашем случае (рис. 66 ) кольцевая сеть проходит
через водопроводные колодцы 1-12. Участок 1-8 выполняет
функцию перемычки.
Вторым этапом проектирования является установка вантуза. Его устанавливаем в наиболее высоких точках кольцевой сети.
В нашем случае его устанавливаем в водопроводных колодцах 8
и 10.
Третьим этапом проектирования является расстановка пожарных гидрантов. Тушение пожара административно-коммунальных зданий, секционных и блокированных домов производим из пожарных гидрантов. Радиус действия пожарного гидранта равен 75 м. Пожарные гидранты устанавливаем в водопроводных колодцах: 13, 14 – для тушения пожара школы, причем таким
образом, чтобы длина тупикового участка водопроводной линии
не превышала 200 м; 12-17 – для тушения пожара секционных
домов; 18-21 – для тушения пожара блокированных домов; 3 –
для тушения пожара фельдшерско-акушерского пункта и одного
секционного дома; 4 – для тушения пожара детского сада и дома
престарелых; 22 – для тушения пожара бани, котельной и пожарного депо. Тушение пожара клуба производится из пожарных
252
гидрантов 15-17 (путем перекрытия); торгового центра и здании
администрации – из пожарного гидранта 23.
Следующим этапом является выделение ремонтных участков на кольцевой сети путем установки задвижек таким образом,
чтобы при перекрытии участка отключалось не более 5 пожарных
гидрантов. В нашем случае задвижки устанавливаем в колодцах
1, 5, 6, 8, 10, 11. В колодцах 1 и 8 устанавливаем по три задвижки
(на каждой ремонтный участок).Установив в этих колодцах задвижки, мы выделили следующие ремонтные участки: 1-5; 5-6;
6-8; 8-10; 10-11; 11-1 и 1-8.
Пятым этапом принята установка на каждом ремонтном
участке клапанов для выпуска воздуха и выпуска воды. На ремонтном участке 1-5, в колодцах 1 и 5 устанавливаем клапаны
для выпуска воды, а в колодце 12 – клапаны для впуска воздуха.
На ремонтном участке 6-8 в колодце 7 устанавливаем клапан для
впуска воздуха, а в колодцах 6 и 8 – клапаны для выпуска воды.
На ремонтном участке 8-10 в колодцах 8 и 10 устанавливаем клапаны для впуска воздуха, а в колодце 9 – клапан для выпуска воды. На ремонтном участке 10-11 в колодце 10 устанавливаем клапан для впуска воздуха, а в колодце 11 – клапан для выпуска воды. На ремонтном участке 1-8 в колодце 8 устанавливаем клапан
для впуска воздуха, а в колодце 1 – клапан для выпуска воды. На
ремонтном участке 5-6 в колодце 24 устанавливаем клапан для
впуска воздуха, а в колодцах 5 и 6 – клапан для выпуска воды.
Население, проживающее в индивидуальных домах, обеспечивается водой из водоразборных колонок. Радиус действия
колонок не должен превышать 100 м. Места установки колонок
показаны на рис. 66. Все водопроводные линии прокладываются
вдоль улиц на расстоянии 2 м от бордюрного камня.
Для обеспечения населенного пункта водой принято 2
скважины с дебитом 40 м3/ч. Скважины располагаем в зеленой
зоне на расстоянии 120 и 160 м от жилых домов между жилой и
производственной зонами. Расстояние между скважинами принимаем 100 м (табл. 63 ). В этом случае при совместной эксплуатации скважин они не будут влиять друг на друга. Подключение
скважин к кольцевой водопроводной сети производится двумя
водоводами.
253
254
Рис. 66. Проектирование системы водопровода населенного пункта
Список литературы
1. СНиП 2.07.01-89х, Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. М.: Стройиздат, 1994. –
90 с.
2. СНиП 02.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М.: Стройиздат, 1982. – 360 с.
3. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружние сети и сооружения. М.: Стройиздат, 1986. – 48 с.
4. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. М.: Стройиздат, 1994.
– 68 с.
5. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой
СССР. – М.: 1986. – 56 с.
6. Проектирование дорог и сетей пассажирского транспорта в городах: Учебное пособие для вузов / Е.А. Меркулов, Э.Я.
Турчихин, Е.Н. Дубровин и др. – М.: Стройиздат, 1980. – 496 с.
7. Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочник
инженера-дорожника / Под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт,
1989. – 287 с.
8. Васильев А.П. Проектирование дорог и влияние климата
на условия движения. / А.П. Васильев; – М.: Транспорт, 1986. –
248 с.
9. Дороги местного значения/ Г.А. Кузнецов, В.С. Мисенев,
В.Ф. Дуденко и др.; Под ред. Г.А. Кузнецова. – М.: Агропромиздат, 1986. – 351 с.
10. Проектирование автомобильных дорог: Справочник
инженера-дорожника / Под ред. Г.А. Федотова. – М.: Транспорт,
1989. – 437 с.
255
Оглавление
Введение
1. Лабораторная работа № 1. Построение эпюры грузонапряженности
и
установление
категории
дороги…………………………………………………………..….
1. Содержание работы…………………………………..….
2. Исходные данные для проектирования……………..….
3. Методика выполнения работы……………………….…
3.1. Понятие об автомобильных дорогах. Основные
термины и определения………………………………….…..
3.2. Виды изысканий и построение схемы транспортных связей…………………………………………………….
3.3. Классификация автомобильных дорог.………..…....
3.4. Понятие об эпюре грузонапряженности и принципах ее построения (с примером)……………………………
3.5. Порядок установления категории дороги (с примером)……………………………………………………………
3.6. Исходные данные для установления категории дороги при выполнении лабораторных работ………………..
2. Лабораторная работа № 2. Проектирование дороги в
плане. Оформление плана трассы…………… …………….
1. Содержание работы…………………………………..….
2. Исходные данные для проектирования……………..….
3. Методика выполнения работы……………………..……
3.1. Выбор направления вариантов трассы…………..….
3.2. Измерение углов поворота, назначение радиусов
кривых и вычисление их параметров..……………………...
3.3. Установление пикетажного положения вершин углов поворота, конца трассы, начала и конца круговых
кривых, прямых вставок, азимутов и румбов……………...
3.4. Проверка правильности расчетов, разбивки пикетажа с проверкой правильности измерения углов и расстояний между вершинами углов…………………………..
3.5. Описание вариантов трассы. Сравнение вариантов
трассы по эксплуатационно-техническим показателям и
выбор оптимального……………………………………..…..
256
3
5
5
5
5
5
7
9
15
17
20
27
27
28
28
28
31
35
39
40
3.6. Оформление плана трассы………………………..…. 41
3.7. Пример проектирования дороги в плане………..….. 43
3. Лабораторная работа № 3. Расчет малых водопропускных сооружений (мостов и труб)……………………
50
1. Содержание работы……………………………………... 50
2. Исходные данные для выполнения работы…………..... 50
3. Методика выполнения работы………………………..… 50
3.1. Последовательность расчета отверстий труб…...….. 50
3.2. Установление исходных данных для определения
расхода воды и подбора отверстий труб…………………... 51
3.3. Определение расхода от ливня и стока талых вод,
установление расчетного расхода……………………….…. 54
3.3.1. Определение максимального расхода от стока
ливневых вод………………………………………………… 54
3.3.2. Определение максимального расхода от стока
талых вод…………………………………………………….. 58
3.4. Подбор отверстия типовой трубы………………..…. 66
3.5. Определение минимальной высоты насыпи над
трубой и длины трубы………………………………………. 71
3.6. Пример гидравлического расчета трубы………..….. 74
3.7. Гидравлический расчет малых мостов…………..…. 77
3.7.1. Установление бытовой глубины потока……..…. 79
3.7.2. Гидравлический расчет малых мостов при схеме
свободного истечения……………………………………….. 82
3.7.3. Гидравлический расчет малых мостов при схеме
несвободного истечения………………………………….… 83
3.7.4. Определение длины моста……………………..… 87
3.8. Пример гидравлического расчета малого моста….... 91
4. Лабораторная работа № 4. Проектирование дороги в
продольном профиле……………………………………..…
97
1. Содержание работы…………………………………..…. 97
2. Исходные данные для выполнения работы…………..... 97
3. Методика выполнения работы………………………..... 98
3.1. Состав продольного профиля автомобильной дороги. Построение продольного профиля земли по оси дороги и заполнение шапки продольного профиля……………. 98
257
3.2. Факторы и условия, влияющие на нанесение проектной линии…………………………..………………….….
3.3. Установление рекомендуемой рабочей отметки…...
3.4. Принципы проектирования продольного профиля.
Нанесение проектной линии и установление проектных и
рабочих отметок……………………………………………...
3.4.1. Графоаналитический метод проектирования
продольного профиля………………………………………..
3.4.2. Аналитический способ нанесения проектной линии…………………………………………………………….
3.4.3. Нанесение проектной линии методом тангенсов………………………………………………………….….
3.5. Разбивка вертикальных выпуклых и вогнутых кривых продольного профиля………..…………………..……..
3.5.1. Проектирование вертикальных кривых аналитическим методом………….………………….…………….….
3.5.2. Проектирование вертикальных кривых методом
тангенсов……………….…………………………………….
3.6. Оформление продольного профиля дороги…….......
3.7. Пример нанесения проектной линии продольного
профиля……………….………………………………………
5. Лабораторная работа № 5. Дорожные одежды и проектирование дороги в поперечном профиле………………..…
1. Содержание работы………………………………...….
2. Исходные данные для выполнения работы……….....
3. Методика выполнения работы……………………..…
3.1. Дорожные одежды автомобильных дорог. Основные принципы конструирования и расчета дорожных
одежд…………………………………………………..……..
3.2. Полоса отвода и элементы поперечного профиля...
3.3. Расширенные исходные данные для проектирования дороги в поперечном профиле…………………………
3.4. Методика проектирования поперечного профиля,
совмещенного с дорожной одеждой………………………..
3.5. Пример проектирования поперечного профиля автомобильной дороги…………………………………………
3.6. Оформление чертежа поперечного профиля………
258
109
110
114
116
123
123
125
127
131
134
135
150
150
150
150
151
161
171
172
178
182
6. Лабораторная работа № 6. Правила подсчета объемов
работ по отсыпке земляного полотна, устройству труб и
дорожной одежды………………………………….……….. 185
1. Содержание работы…………………………………..….
2. Исходные данные для выполнения работы………….....
3. Методика выполнения работы……………………….…
3.1. Подсчет объемов работ по устройству труб…………
3.2. Подсчет объемов работ по устройству дорожной
одежды………………………………………………………..
3.3. Подсчет объемов работ по отсыпке земляного полотна………………………………………… ……………….
185
185
185
185
186
187
3.4. Подсчет объемов работ для запроектированной дороги……………………………………………………………
3.4.1. Подсчет объемов работ по устройству труб…...…
189
189
3.4.2. Подсчет объемов работ по устройству дорожной
одежды………………………………………………………..
190
3.4.3. Подсчет объемов работ по отсыпке земляного полотна…………………………………………………….....
191
7. Лабораторная работа № 7. Определение сметной стоимости и дорожно-транспортных расходов…………….
1. Содержание работы…………………………………...…
2. Исходные данные для выполнения работы………..…..
3. Методика выполнения работы…………………….……
3.1. Определение сметной стоимости строительства дороги и дорожно-транспортных расходов…………………...
3.2. Определение сметной стоимости и дорожнотранспортных расходов для запроектированной дороги ....
8. Лабораторная работа № 8. Внесекторные постройки..…………
1. Содержание работы…………………………………..….
2. Исходные данные для проектирования…...…………....
3. Методика выполнения работы……………………….…
3.1. Понятия о внесекторных постройках и требования
к их расположению………………………………………….
3.2. Пример проектирования расположения внесектор259
191
191
194
194
194
200
201
201
201
201
201
ных построек………………………………………………....
208
9. Лабораторная работа № 9. Водоснабжение сельских населенных мест...…………………………………………..
210
1. Содержание работы…………………………………..….
2. Исходные данные для проектирования ……………..…
3. Методика выполнения работы……………………….…
3.1. Понятие о системе водоснабжения и ее функциональном назначении……………………..…………………..
3.2. Нормы и режимы водопотребления………………....
3.3. Определение водопотребления населенного
пункта………………………………………………...….…
3.3.1. Определение водопотребления для жилого
сектора………………………………………………...……
3.3.2. Определение водопотребления для административно-коммунального сектора………………………………
3.3.3. Определение водопотребления для животноводческого сектора………………………………………………
3.3.4. Определение водопотребления для производственного сектора………………………………………………
3.3.5. Определение водопотребления для сектора пожаротушения…………………………………………………
3.4. Водопроводные сети. Схемы и трассировка водопроводных сетей……………………………………………..
210
211
211
211
213
220
221
223
223
224
225
228
3.5. Глубина заложения труб и расположение их в плане. Водопроводные колодцы и арматура водопроводной
сети…………………………………………………………… 232
3.6. Зоны санитарной охраны. Расположение скважин и
расстояния между ними…………………………………….. 240
3.7. Основы гидравлического расчета водопроводной
сети …………………………………………………………... 243
3.8. Пример определения водопотребления и проектирования системы водопровода населенного пункта.…….... 247
Список литературы……………………………..…….…. 255
260
Учебное издание
Ковалев Николай Сергеевич
Гладнев Вячеслав Викторович
Практикум
по нженерное оборудование территории
Учебное пособие
Редактор Л.Ю. Кочетова
Подписано в печать
. Формат 60х84 1/16.
Бумага кн.–журн. Печать офсетная.
Гарнитура Таймс. Усл. п. л. 16,2 .
Тираж 100 экз. Заказ №
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»
Типография ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ
394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1
261
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа