Проектирование трасс линейных сооружений

Линейными сооружениями являются трассы путей сообщения, линий связи и различного рода подземных коммуникаций.

Основными документами, необходимыми для проектирования таких сооружений, служат план трассы и ее продольный профиль (разрез).

Главной задачей проектирования сооружений линейного типа является выбор оптимального положения трассы на местности. Выбранный вариант по возможности должен предполагать сбалансированность и минимум земляных работ. Он должен удачно вписываться в окружающую местность, обеспечивать наименьшее нарушение окружающей среды и экономное использование пахотных земель. При проектировании учитываются и технические требования, определяемые государственными стандартами. Так, для дорожных трасс с твердым покрытием основное внимание уделяется обеспечению плавного и безопасного движения с заданной предельной скоростью.

Рисунок 81 План трассы

Затем от начала трассы через 100 м отмечают точки – пикеты (ПК). Этот процесс называется разбивкой пикетажа. В углы поворота трассы вписывают круговые кривые и на план наносят главные точки кривой: ее начало, середину и конец. Дальнейший пикетаж ведется с учетом длины вписанной кривой. Положение на трассе главных точек кривой определяется величинами тангенсов (Т), откладываемых от вершины угла по направлениям трассы, и величиной биссектрисы (В), откладываемой от угловой точки по биссектрисе угла поворота (Рисунок 82). При этом:

Рисунок 82 Элементы кривой

, (121)

где K – длина кривой (длина дуги от начальной точки кривой до ее конечной точки).

Пикетажное расстояние начала кривой , а конца – . Например, если для рис.3.7 T =153,5 м и К =261,8 м, то

После разбивки пикетажа по горизонталям рельефа определяют отметки пикетов и отметки тех горизонталей, которые пересекает трасса. С плана (карты) снимают расстояния между этими точками (в пределах пикетажа) и по этим длинам строят на миллиметровой бумаге продольный профиль трассы, который служит исходным материалом для проектирования.

Продольный профиль (Рисунок 83) состоит из двух частей: поясняющих и числовых данных, расположенных в сетке, и собственно профиля.

Работу начинают с построения сетки. Для этого, отступив от нижнего края листа 3–5 см, проводят горизонтальную линию и, отделив вертикальной чертой наименования граф от содержания сетки, заполняют ее графы согласно Рисунок 83. Продольный профиль обычно строят в горизонтальном масштабе, равном масштабу карты, и вертикальном, в 10 раз крупнее.

В графу 6 сетки переносят с карты полосу плана трассы и отмечают на ней положение углов поворота. Сама трасса изображается прямой линией посередине этой графы. Через середину графы 5 также проводится прямая

линия трассы, на которой в заданном масштабе отмечают положение пикетов, точки начала и конца кривых (согласно данным расчета) и длины прямолинейных отрезков. Саму кривую изображают овалом с изгибом вниз при повороте трассы влево или с изгибом вверх – при правом угле поворота. Под изгибом подписывают элементы кривой Т, В, К. В графу 4 вписывают в пределах пикетов расстояния между соседними точками трассы. Эти расстояния разделяют вертикальными линиями.

Рисунок 83 продольный профиль трассы

Графа 3 служит для вынесения фактических отметок точек трассы, снятых с карты. Графы 1 и 2 заполняют в процессе проектирования. Над построенной сеткой профиля проводят линию условного горизонта (УГ), которому придают отметку на несколько метров меньше самой низкой точки трассы. От линии условного горизонта в принятом вертикальном масштабе откладывают по вертикали разности h_i фактических отметок H_i точек трассы и условного горизонта УГ:

(122)

Концы этих отрезков последовательно соединяют прямыми и получают продольный профиль местности по трассе.

Вертикальная планировка

До начала разбивочных работ на участке, отведенном под строительство для благоустройства территории, осуществляют вертикальную планировку местности и подсчитывают объем земляных работ. Если на данный участок имеется крупномасштабный топографический план и выбрана проектная отметка H₀ горизонтальной площадки, то на этом плане (Рисунок 84) проводят горизонталь на этой отметке, тем самым определяя границу между выемкой и насыпью.

Рисунок 84 планировка местности

Предполагаемый объем земляных работ подсчитывают отдельно для выемки и насыпи, используя метод горизонтальных параллельных сечений.

Согласно этому методу объем тела, заключенного между двумя сечениями, равен полусумме их площадей S, умноженной на интервал между ними (Рисунок 85). Например, для насыпи

;

и т.д.

Фигуру с объемом приближенно считают конусом, и для нее

.

Для выемки

;

; …; .

Рисунок 85 Объемы насыпи и выемки при планировке

Площадь каждого сечения на плане ограничена соответствующей горизонталью и границами площади. Эти площади измеряют планиметром.

Если на участке выполнено нивелирование по квадратам или на плане местности разбита сетка квадратов и для каждой вершины найдена ее отметка (Рисунок 86), то задачу можно решить методом призм.

Предположим, что при планировке местности под горизонтальную площадку поставлена задача: ограничиться минимумом земляных работ, когда объем выемки будет равен объему насыпи. При этом условии проектную отметку следует вычислять по формуле

, (123)

где H₁, H₂, H₃, H₄ – отметки точек, принадлежащих соответственно одному, двум, трем или четырем квадратам; n – общее число квадратов.

После нахождения отметки H₀ для каждой вершины квадрата подсчитывают рабочие отметки, характеризующие высоту насыпи или глубину выемки

. (124)

Для примера на рисунке 86 H₀ = 12,7 м, а вычисленные рабочие отметки подписаны в углах квадратов. Проведя (согласно рабочим отметкам) пунктирную линию нулевых работ на высоте 12,7 м, найдем границу между выемкой и насыпью. Для вычисления объема работ для каждого полного и неполного квадрата подсчитывают среднюю рабочую отметку ±h_ср (отдельно для выемки и для насыпи) и умножают ее на площадь основания призмы. В заключение подсчитывают суммы объемов выемок и насыпей по всем призмам.

Тот же расчет можно сделать по приближенным формулам, суммируя объемы по квадратам:

(125)

где S – площадь квадрата; n – общее число квадратов; – сумма плюсовых и минусовых рабочих отметок в углах квадрата; – сумма абсолютных отметок в углах квадрата.

Рисунок 86 метод призм

Вынос в натуру такой площадки может быть сделан по маякам насыпи, которые устанавливаются на проектную высоту.

Кроме того, на местности маркируют линию нулевых работ, положение которой может быть определено промерами от вершин квадратов и проверено с помощью нивелира, опираясь на отметку репера или ближайших углов сетки квадратов.

Планирование местности под наклонную площадку проще всего выполнить по материалам нивелирования по квадратам. При проектировании точек площадки задаются положением опорной линии с начальной отметкой H₀ и проектным уклоном i площадки (Рисунок 87). Предположим, что на этом рисунке и уклон . Тогда принятое расстояние a между горизонталями наклонной площадки при высоте сечения h

. (126)

В нашем случае .

Построив на плане проектные горизонтали, для каждой вершины квадрата на глаз определяют ее проектную высоту и, вычитая из этой отметки фактическую высоту, находят рабочие отметки, то есть глубину выемки или высоту насыпи. Эти отметки подписывают возле вершин квадратов, затем проводят линию нулевых работ и методом призм или по формулам (125) вычисляют объемы насыпи и выемки.

Рисунок 87 проектирование и расчет

Вынос в натуру наклонной площадки осуществляют по маякам насыпи, которые выносят на проектные отметки. Линию нулевых работ закрепляют на местности промерами от вершин квадрата.

Для выноса отметки на проектную высоту H₀ нивелир устанавливают между точками с известной и заданной отметками. Взяв отсчет a по черной стороне рейки, стоящей на точке с известной отметкой, подсчитывают горизонт инструмента (Рисунок 88) .

Находят проектный отсчет b, при котором рейка встанет на заданную величину

. Двигая рейку вверх или вниз, ее следует удержать на отсчете b, и по пятке рейки на столбе провести черту. Затем вровень с рейкой забивают кол. Например, м; ; .

Тогда м; мм.

Рисунок 88 вынос точки на проектную высоту

Затем, встав с теодолитом в начальной точке и измерив относительно нее высоту инструмента c, следует направить визирную ось трубы под заданным углом наклона (или направить на рейку, установленную на вынесенной конечной точке, на отсчет, равный c).

Рисунок 89 Вынос в натуру линии с заданным уклоном

Ту же работу (с меньшей точностью) можно выполнить с помощью трех визирок (Т-образных реек), две из которых (постоянные) устанавливают в начальной и конечной точках линии, а третью (ходовую) – в промежуточных точках. Глядя по верху постоянных визирок, ходовую устанавливают по визирной линии и по ее пятке фиксируют промежуточную точку (рис.3.6,б).