Изучение рельефа, его использование и изменение

Проектирование населенных мест и отдельных участков их территорий, а также размещение зданий и сооружений осуществляют с учетом ряда факторов, среди которых рельеф местности имеет весьма важное, а иногда решающее значение. Недоучет или неправильное использование особенностей рельефа приводят к усложнению проектных решений, удорожанию строительных работ и созданию в ряде случаев неблагоприятных условий для размещения зданий, элементов благоустройства и организации движения транспорта и пешеходов. Поэтому принятию тех или иных планировочных решений должно предшествовать тщательное изучение местности, ее рельефа, а также геологических, гидрогеологических, климатических и прочих природных факторов, влияющих на выбор проектных решений.

Рельеф местности изображают в виде плана с горизонталями, представляющими проекции линий пересечения поверхности рельефа горизонтальными плоскостями, расположенными по высоте на равных расстояниях друг от друга. На горизонталях или над ними надписывают их высотные отметки (по отношению к уровню Балтийского моря). Разность отметок соседних горизонталей носит название падения или шага горизонталей, а расстояние между ними в плане – их заложения.

При отсутствии на плане горизонталей их наносят по имеющимся на нем высотным отметкам геодезической съемки. Чем подробней съемка, тем точнее отображается рельеф.

Каждую горизонталь прокладывают между точками, имеющими отметки выше и ниже ее уровня. Для нахождения точек с отметками горизонтали каждые две выше и ниже расположенные по отношению к ней точки с известными отметками соединяют между собой прямыми линиями. Искомые точки на этих линиях будут отстоять от точек с более низкими отметками на расстояниях ℓ (рис. 2.1):

Нх - Нв

ℓ = ---------- L,

НА – НВ

где Нх – отметки искомых точек для нанесения горизонталей;

НА и Нв – имеющиеся на плане отметки вышележащих и нижележащих точек;

L – расстояние между этими точками.

На рис. 2.2 представлен план местности с различными условиями рельефа. Стрелками показаны направления наибольших уклонов поверхностей (перпендикулярно горизонталям), вдоль которых происходит сток дождевых и талых вод. Величину уклонов поверхности на каждом рассматриваемом участке определяют по формуле:

Δ h

i = -----,

S

где Δ h – разница в отметках двух соседних горизонталей (падение горизонталей);

S – расстояние между ними.

Таким образом, уклоны представляют собой синусы угла наклона линии или плоскости по отношению к горизонту. В большинстве случаев уклоны планируемых поверхностей относительно невелики и величины синусов и тангенсов углов наклона примерно одинаковы. Поэтому в целях упрощения расчетов уклоны характеризуют не синусами, а тангенсами углов наклона, условно приравнивая расстояния между рассматриваемыми точками поверхности их проекциям на горизонтальную плоскость.

Абсолютные величины тангенсов обычно малы и выражаются дробями со значительным количеством знаков. Поэтому в обозначениях является удобным выражение тангенсов числом сотых долей (проценты - %), или тысячных (промилле - %0) путем увеличения значений тангенсов соответственно в 100 или 1000 раз. Наиболее употребительно в настоящее время выражение уклонов в тысячных долях.

Наивысшие линии гребней или хребтов (см. рис. 2.2) являются водораздельными, а по наиболее низким участкам оврагов и лощин, носящим название тальвегов, концентрируется сток поверхностных вод.

Водоразделы характеризуются на плане выпуклостью следующих друг за другом горизонталей (в направлении уклона), а тальвеги – их вогнутостью. Характер водоразделов и тальвегов определяется разностью наиболее высоких и низких отметок, частотой горизонталей на отдельных участках и степенью их выпуклости или вогнутости, характеризующими продольный уклон и крутизну откосов или склонов. Учащение горизонталей, т.е. уменьшение расстояний между ними в плане, указывает на повышение уклонов на этих участках, а разрежение горизонталей – на их уменьшение. Для облегчения изучения рельефа на горизонталях наносят берг-штрихи – небольшие черточки, указывающие направление уклона – в сторону понижения рельефа.

В зависимости от степени неровности поверхности рельеф местности разделяют на равнинный, средний, или пересеченный, сложный, или гористый.

Равнинный рельеф отличается пологостью и отсутствием холмов или других значительных неровностей на поверхности.

Местность со средним рельефом может иметь косогорные участки, холмы, небольшие овраги и котловины.

Сложный рельеф характеризуется крутыми склонами и значительными неровностями поверхности (глубокие овраги, горы и т.д.).

Для проектируемых объектов выбирают территории с учетом рельефа, а также предусматривают мероприятия и намечают планировочные решения, при которых возможно наиболее рациональное его использование. Работы по изменению рельефа местности обычно трудоемки и связаны с большими затратами. Иногда при этом возникает необходимость сноса или переустройства существующих зданий, ликвидации зеленых насаждений, производства грунтоукрепительных работ, постройки различных искусственных сооружений. Поэтому в большинстве случаев целесообразно по возможности сохранять существующий рельеф. Для этого следует выбирать под застройку, а также для размещения инженерных сооружений наиболее благоприятные участки территорий.

Естественно, что местность с относительно спокойным рельефом по технико-экономическим условиям наиболее пригодна под застройку. Однако изыскание таких территорий в районах намечаемых объектов строительства не всегда представляется возможным. Кроме рельефа местности на выбор благоприятных для застройки территорий влияет ряд других факторов, связанных с местными климатическими, гидрогеологическими и другими условиями, наличием водоемов, зеленых массивов и т.д. При выборе территорий следует по возможности исключать участки местности, подверженные различным геофизическим процессам (оползни, просадочность, карстовость, растущие овраги, береговой подмыв и др.).

Существенное внимание должно уделяться выявлению заболоченных участков, участков с высоким уровнем грунтовых вод, территорий, подвергающихся затоплению, и т.д. окончательный выбор территории должен быть произведен с учетом всех этих факторов.

Целью вертикальной планировки территорий населенных мест и отдельных их участков является выпрямление рельефа (микропланировка) или существенные его изменения в соответствии с инженерными требованиями и архитектурно-планировочным замыслом. Уменьшением уклонов поверхности на отдельных ее участках при сложном рельефе местности достигается улучшение условий для размещения зданий и сооружений, а на улицах, дорогах и пешеходных дорожках – повышение удобства и безопасности транспортного и пешеходного движения.

К существенному изменению рельефа прибегают обычно в том случае, если сохранить существующий рельеф не представляется возможным или если его изменение вызывается каким-либо сложным архитектурным замыслом. Иногда изменение рельефа связано с необходимостью уменьшения уклонов (в том числе – с террасированием местности), поднятием отдельных участков во избежание их затопления. Изменение рельефа может быть связано также с постройкой искусственных сооружений, в частности мостов, а также эстакад на пересечениях улиц и дорог в разных уровнях с устройством выемок или насыпей.

При разработке проектов вертикальной планировки следует добиваться возможного сокращения объемов земляных работ. В первую очередь надлежит стремиться к сокращению объемов работ, связанных с крупными транспортными операциями по доставке из карьеров или вывозке излишков грунта, так как стоимость перемещения грунта на большие расстояния является в большинстве случаев основной составляющей общей стоимости земляных работ. Поэтому проектирование следует вести с таким расчетом, чтобы земляные работы по возможности балансировались, т.е. достигалось примерное равенство объемов насыпей и выемок на соседних участках. При этом должны учитываться также объемы грунта, выбираемого из котлованов при постройке зданий или других сооружений, а также прокладке подземных сетей. Планировку отдельных проектируемых объектов осуществляют в увязке с планировочными решениями прилегающих территорий. Рациональность различных планировочных решений зависит в значительной степени от правильного выбора территорий и умелого использования местных природных условий.

Наиболее благоприятны для застройки территории с уклонами поверхности:

- для промышленного строительства от 0,5 до 1,5 %;

- для жилищного строительства от 0,5 до 3 %.

Среди различных мероприятий по благоустройству территорий одним из основных является обеспечение стока дождевых и талых вод и удобство канализации населенного места.

Отвод воды с городских территорий осуществляют с помощью системы водоотводящих устройств. Основные водоотводящие сооружения открытой водосточной сети (канавы или кюветы) и закрытой (водостоки) размещаются обычно вдоль улиц и дорог, принимая воду с прилегающих к ним территорий.

Методы и стадии проектирования вертикальной планировки

Естественный рельеф, созданный природой, характеризует и определяет состояние поверхности той или иной территории. Рельеф непосредственно влияет на градостроительные решения городских территорий: начертание сети улиц, размещение жилых районов, зонирование территории и т.д. В частности, рельеф во многом определяет планировку и застройку жилых районов, микрорайонов и кварталов. Рельеф и его формы учитываются при расположении зданий и влияют на общую композицию застройки. Большое значение имеет рельеф при устройстве стока поверхностных (атмосферных) вод на городских территориях, а также при прокладке подземных трубопроводов.

Естественный рельеф не всегда и не в полной мере удовлетворяет градостроительным требованиям, предъявляемым к территории города в целом и жилым районам в частности.

Для преобразования и приспособления рельефа к требованиям планировки, застройки и благоустройства осуществляется высотная организация, т.е. вертикальная планировка городских территорий.

В вертикальной планировке жилых районов разрабатывается проектная поверхность территории с установлением высотных отметок и продольных уклонов по сети улиц, на их перекрестках, переломах продольного профиля и в характерных точках поверхности.

При вертикальной планировке территорий жилых районов решаются такие основные задачи:

- создание рельефа, благоприятствующего размещению и строительству зданий и сооружений;

- обеспечение нормальных продольных уклонов городских улиц и дорог для удобного и безопасного движения транспорта и пешеходов на территории города;

- устройство стока поверхностных вод с помощью водоотводящих открытых и закрытых систем;

- выполнение частных задач при проектировании и строительстве жилых районов, микрорайонов и кварталов, включая вертикальную планировку неблагоприятных территорий в виде оврагов, оползневых склонов, затопляемых и подтопляемых участков и т.п.

При вертикальной планировке территорий жилых кварталов и микрорайонов осуществляется:

- создание в соответствии с проектом застройки площадок для зданий и сооружений с учетом их конфигурации, назначения и общего композиционного решения планировки и застройки территории;

- обеспечение продольных и поперечных уклонов, удобных для безопасного движения транспорта и пешеходов на проездах, тротуарах, пешеходных дорогах и дорожках, площадках различного назначения, а также для использования их в тех или иных целях;

- устройство сбора и удаления за пределы кварталов или микрорайонов поверхностных дождевых и талых вод;

- размещение на территории квартала или микрорайона избыточных масс грунта, образующихся в результате строительства зданий, сооружений, проездов и подземных коммуникаций, а также при превышении выемок над насыпями в вертикальной планировке территории.

Территория современного микрорайона слагается из многих элементов, высотное положение которых различно. К ним относятся площадки для зданий, проезды, зеленые насаждения и т.д.

Между элементами существуют не только планировочные и композиционные, но и высотные связи. В частности, отметки входов в здания определяются проектными отметками площадки, высотное положение проездов связано и находится в зависимости от отметок входов в здания и отметок поверхности земли по периметру здания и т.д.

Наличие большого количества относительно мелких элементов микрорайона, находящихся к тому же во взаимной связи, предопределяет сложность проектирования вертикальной планировки территории микрорайона и его элементов.

Вертикальная планировка территорий микрорайона является компонентом общей композиции планировки и застройки, отражающим роль естественного рельефа территории в общем планировочном решении микрорайона.

Основное условие вертикальной планировки территории микрорайона – наиболее эффективное решение проектного рельефа при наименьшем объеме земляных работ.

В проектировании вертикальной планировки территории квартала или микрорайона исходными данными служат проектные высотные отметки по красным линиям окаймляющих их улиц.

Схемы вертикальной планировки городской территории, а также территорий отдельных жилых районов разрабатывают методом профилей или посредством математических расчетов проектных уклонов и высотных отметок. Вертикальную планировку кварталов и микрорайонов, а также городских площадей, бульваров, скверов и других относительно малых территорий проектируют методом проектных (красных) горизонталей.

Метод проектных горизонталей наиболее удобен при проектировании взаимного высотного положения и проектных отметок многих относительно мелких элементов застройки, инженерного оборудования и благоустройства современного квартала или микрорайона (проездов и бортовых камней, отметок по входам в здания, лотков для стока поверхностных вод, площадок различного назначения и т.д.). Сочетание этих многих элементов в высотном их положении образует проектный микрорельеф квартала или микрорайона.

Одним из основных условий вертикальной планировки квартала или микрорайона является всемерное сохранение естественного рельефа, если он соответствует требованиям застройки и благоустройства территории (рис. 2.3). При этом сохраняется почвенный покров, имеющий большое значение для озеленения территории. Кроме того, в этом случае можно обеспечить лучшую экономику вертикальной планировки – достигнуть наименьшего объема земляных работ и благоприятного баланса земляных масс (с учетом грунта, остающегося от строительства зданий, дорог и подземных коммуникаций).

Значительные перепады в отметках вертикальной планировки по углам зданий в продольном направлении приводят к затруднениям в привязке типовых зданий к местности, вызывают необходимость в цокольных этажах и т.д.

Наиболее благоприятные условия для вертикальной планировки создаются при свободной планировке и застройке кварталов и микрорайонов, при которой размещение зданий и проездов обычно легче осуществить с учетом естественного рельефа местности. Расположение зданий длинной стороной под малым углом к горизонталям, обеспечивающим нормальный отвод поверхностных вод и удобное расположение проездов, использование для застройки и всякого рода площадок участков с благоприятным естественным рельефом позволяет проводить вертикальную планировку выборочно лишь на участках зданий, площадках и проездах. При этом исключается, как правило, необходимость в сильном изменении естественного рельефа, а также сводятся к минимуму объемы земляных работ. Вся остающаяся территория квартала или микрорайона сохраняется в ее естественном состоянии. Но при этом надо обеспечить общий сток поверхностных вод и избежать заниженных бессточных мест.

Особо существенное значение имеет свободная планировка для использования типовых проектов жилых и других зданий, она облегчает привязку их к местности.

При выборочной системе вертикальной планировки отдельными площадками и участками проектные (красные) горизонтали присоединяют к соответствующим естественным (черным) горизонталям территории с сохраняемым естественным рельефом.

При этом могут образоваться сравнительно небольшие выемки и насыпи с откосами, крутизна которых принимается полуторной (1:1,5). Линии, соединяющие точки присоединения проектных горизонталей к горизонталям существующего рельефа, образуют границы земляных работ.

Если осуществляется вертикальная планировка проезда или дорожки в выемке, для отвода воды за ее пределы предусматривают лотки.

Способы и приемы проектирования вертикальной планировки территорий кварталов и микрорайонов могут быть различными. Наиболее часто вертикальная планировка ведется в такой последовательности:

- проектирование сети внутриквартальных или микрорайонных проездов с установлением проектных отметок и уклонов по всем проездам с привязкой их в высотном отношении к лоткам прилегающих улиц;

- проектирование участков территории, ограниченных проездами, отметки которых уже известны, либо проездами и границами квартала или микрорайона;

- проектирование отметок по зданиям и сооружениям, а также всем элементам территории.

В кварталах со сложным рельефом, пересеченным рельефом, если невозможно сохранить даже части территории в естественных отметках, в первой стадии целесообразно проектирование вертикальной планировки всей территории квартала без выделения элементов застройки, проездов, площадок и т.д. При этом высотное положение территории определяется рядом плоскостей, устанавливающих принципиальную основу организации рельефа.

Проектирование ведется в следующей последовательности:

1) проектирование всей поверхности квартала или микрорайона для установления общих принципов организации рельефа и высотного положения территории по отношению к прилегающим улицам;

2) проектирование на основании принятой общей схемы вертикальной планировки проездов, площадок и всех элементов территории.

Этот способ проектирования целесообразен также при кварталах ограниченных размеров с периметральной, строчной и иной застройкой.

Возможны различные формы поверхности кварталов:

- крышеобразная с уклонами в сторону каждой из ограничивающих квартал улиц;

- двускатная с гребнем посередине квартала или со смещенным гребнем;

- односкатная с уклоном поверхности квартала в одну сторону и т.д. (рис. 2.4).

Однако в микрорайонах со свободной планировкой и застройкой вертикальная планировка не создает правильных форм, а поверхность территории микрорайонов определяется природными формами естественного рельефа.

Как правило, территория микрорайона или квартала должна быть выше красных линий прилегающих улиц и соответственно выше лотков их проезжих частей. Этим путем достигается свободный сток поверхностных вод на улицы.

При односкатной вертикальной планировке, а также всегда, когда поверхность микрорайона или квартала имеет наклон от красной линии в глубь микрорайона или квартала, обязательным условием вертикальной планировки является превышение отметок красной линии над лотком проезжей части прилегающей улицы во избежание притока поверхностных вод с улицы на территорию микрорайона или квартала. В практике проектирования в таких случаях создают уклон в сторону красной линии в пределах некоторой части территории микрорайона.

В рельефе вертикальной планировки территории микрорайона на его плане отображается горизонталями существующий и проектируемый рельеф. Путем интерполяции по проектным горизонталям можно установить проектную отметку любой точки любого элемента территории микрорайона. На план также наносят проектные отметки характерных точек – на пересечениях проездов, на площадках, по углам и входам зданий и т.п. Такой план представляет собой исчерпывающий материал по вертикальной планировке территории микрорайона.

Проектирование вертикальной планировки территории микрорайона сопровождается подсчетом объемов земляных работ с учетом излишков грунта из котлованов под здания, из траншей для подземных коммуникаций и остающегося грунта при производстве дорожных работ. Для подсчета работ составляют картограммы, показывающие не только высоту насыпей и глубину выемок в отдельных точках, но и границы распространения насыпей и выемок по территории микрорайона.

Вертикальной планировкой устанавливают проектные отметки и проектные продольные уклоны на всех проездах квартала и микрорайона. Проектные отметки определяются на пересечениях проездов, в конечных точках тупиковых проездов, в местах изменения продольного уклона, а также в местах выхода проездов на городские улицы – на пересечении красных линий (границ улицы) и в лотках проезжих частей улиц.

В поперечном сечении проезды могут быть двускатными при ширине 4,5 м и более или односкатными в сторону здания либо от здания в зависимости от направления стока поверхностных вод, а также проектируемого рельефа.

Высота бортовых камней на проездах в микрорайоне принимается от 8 до 12 см.

Продольные и поперечные уклоны проездов и площадок принимаются в соответствии с их назначением. В табл. 2.1. приведены значения этих уклонов.

Вертикальная планировка площадок осуществляется в соответствии с правилами их сооружения. Однако во всех случаях площадки не должны быть горизонтальными во избежание застоя поверхностных вод. Зависит вертикальная планировка площадок от их функционального назначения. Площадки хозяйственного назначения проектируют с односторонним уклоном в сторону ближайшего проезда для стока воды. По этому же принципу проектируют и автостоянки на территории микрорайона.

Спортивные площадки проектируют с уклонами в обоих направлениях не менее 5%0. При расположении их на косогоре вертикальная планировка площадок может осуществляться в полунасыпи-полувыемке, с полуторными откосами или подпорными стенками по сторонам площадок.

Площадки для размещения зданий создают путем вертикальной планировки различными приемами, в зависимости от расположения зданий по отношению к горизонталям. При незначительных продольных уклонах вдоль здания и по его ширине вертикальная планировка площадок не встречает затруднений и в наибольшей степени приближается к естественному рельефу.

При большой разнице в отметках по углам здания, вертикальную планировку площадки осуществляют с выравниванием ее путем подсыпки или срезки (рис. 2.5, 2.6).

Из эстетических соображений предпочтение следует отдавать площадкам в выемках. Однако площадки с насыпями позволяют использовать на месте грунт, остающийся после закладки фундаментов зданий.

При значительном поперечном уклоне площадку создают в полувыемке-полунасыпи.

Всегда при размещении зданий и проектировании площадок для них следует иметь в виду не только инженерные требования вертикальной планировки (соблюдение благоприятных уклонов проездов, водоотвода и т.д.), но и эстетическую сторону архитектурно-планировочной композиции застройки.

Проектирование отметок по углам зданий и входам в здания производят с учетом отметок лотков прилегающих проездов, обеспечивая сток поверхностных вод от зданий к проездам, с уклоном от здания не менее 2 %.

Отметки входов в здания (порогов) принимают выше проектной отметки тротуара или дорожки, ведущей к входу, на 12-15 см.

Вдоль зданий со стороны, не имеющих прилегающего к зданию проезда, устраивают асфальтированную отмостку. Ширина отмостки от 0,5 до 0,75 м. Поперечный уклон от 3 до 8%.

При направлении уклона местности к зданию со стороны, не имеющей проезда, вдоль здания проектируют лоток для отвода поверхностных вод.

Площадки можно создавать для отдельных зданий и для группы зданий.

При вертикальной планировке территорий с крутыми склонами сохранение естественного рельефа возможно при расстановке зданий длинной стороной по линиям под малыми углами к направлению естественных горизонталей для обеспечения нормального водоотвода, а если такое расположение жилых домов не соответствует требованиям инсоляции жилых помещений, то следует применять дома широтной ориентации или же башенного типа и секционные дома с разрывом их по высоте и длине (рис. 2.7, 2.8).

Соблюдение условия обязательного применения типовых проектов, как правило, не рассчитанных на крутой рельеф, приводит к вертикальной планировке, при которой создаются площадки под здания с нормальными уклонами за счет производства земляных работ.

Площадки могут принимать характер террас, распространяющихся на значительную часть микрорайона, а в частных случаях представлять собой террасы-площадки, создаваемые лишь для отдельных зданий. Такие террасы устраивают в подпорных стенках, с лестницами и подъездами с другой стороны здания.

При вертикальной планировке территорий микрорайонов с крутыми склонами общая поверхность микрорайона также проектируется террасами, разграниченными откосами или подпорными стенками. Для сообщения между террасами проектируют пандусы для транспорта и лестницы для пешеходов. Террасы располагают параллельно горизонталям естественного рельефа.

На косогоре возможен также вариант расположения площадки здания и прилегающего проезда в разных уровнях с устройством лесенок ко входам в здание.