Элементы дорог в продольном профиле
Продольный профиль дороги представляет собой чертеж с условным изображением вертикального разреза поверхности земли по трассе дороги, а также полотна дороги вдоль ее оси. Продольный профиль — один из основных документов для строительства дороги, определяющий положение бровки земляного полотна (линии пересечения плоскости откоса насыпи с плоскостью обочины), продольные уклоны отдельных участков и другие необходимые данные.
Во многих случаях при строительстве дорог на их отдельных участках приходится искусственно придавать им более пологие уклоны, срезая при этом грунт или подсыпая его в пониженных местах. Участки дорог на срезанном грунте называют выемками (рис. 2.4 и ил. 1 на цветной вклейке1), а участки на насыпном фунте — насыпями.
Разницу между отметкой поверхности земли и отметкой бровки земляного полотна, определяющей высоту насыпи или глубину выемки, называют рабочей отметкой (рис. 2.4, 2.5).
Переломы продольного профиля дороги, вызывающие целый ряд неудобств для водителя и пассажиров, смягчают введением сопрягающих вертикальных кривых, которые в зависимости от их положения могут быть выпуклыми или вогнутыми.
Продольный профиль дороги вычерчивают по материалам геодезических работ — нивелированием трассы дороги на местности, устанавливая возвышение одних точек трассы над другими. При составлении топографических карт бывшего СССР за нулевую точку (отметку) принимался средний уровень воды в Финском заливе в Кронштадте. Такие отметки называют абсолютными. В практике дорожных работ чаще всего пользуются относительными отметками, условно задаваясь отметкой начальной точки дороги.
Крутизна отдельных участков дороги характеризуется уклоном — разностью отметок в начале и в конце уклона. Уклон характеризуется тангенсом угла, образуемого осью дороги с горизонтальной поверхностью. Уклон может быть обозначен: 3,5%, 35%о или 0,035, т. е. в процентах, в тысячных долях, десятичных дробях.
На продольном профиле (рис. 2.6) изображают линию поверхности земли и оси дороги до постройки (черная линия); линию бровки земляного полотна (проектная или красная линия); указываются значения уклонов и их протяженность, высотные отметки поверхности земли до постройки дороги (отметки черной линии) и высотные отметки бровки земляного полотна (красной линии); проставляются километры и пикеты.
При высоте насыпей менее 1 м считается, что дорога проходит в нулевых отметках. Из-за устройства насыпей и выемок отметки дороги не совпадают с отметками поверхности земли.
Проектную линию дороги наносят с таким расчетом, чтобы были обеспечены прочность и устойчивость земляного полотна, плавное движение автомобилей с расчетными скоростями, безопасность движения.
Различают два метода нанесения проектной линии: по обертывающей и по секущей.
Обертывающая проектная линия наносится по возможности параллельно поверхности земли, на некоторой высоте над ней. При проектировании дорог высших категорий способ обертывающей проектной линии не рекомендуется. В этом случае проектную линию чаще проводят по принципу секущей. Баланс объемов земляных работ в смежных насыпях и выемках обеспечивается продольным перемещением грунта из выемок в насыпь.
На продольном профиле (рис. 2.7) специальными условными знаками показывают места расположения переездов через железнодорожные и автомобильные дороги, мостов, трубопроводов, тоннелей. Возле проектной линии выписывают рабочие отметки. Высота насыпей указывается выше линии, глубина выемок указывается ниже линии. Высота и глубина указываются в метрах.
Рис. 2.7. Основные условные обозначения на продольных профилях:
1 — линия поверхности дороги; 2 — линия поверхности земли; 3 — линия дна канавы; 4 — линия насыпи высотой 0,8 и 1,6 м; 5 — линия выемки глубиной 1,6 и 2,3 м; 6 — участок дороги с уклоном 45%о на протяжении 230 м; 7 — восходящая ветвь выпуклой вертикальной кривой дороги с радиусом 6000 м и длиной 300 м; 8 — вогнутая вертикальная кривая дороги (нисходящая и восходящая ветви) с радиусом 6000 м и длиной 300 м; 9 — поворот дороги вправо и характеристика угла поворота (угол, тангенс, биссектриса, радиус, длина кривой); 10 — длина прямого участка между смежными кривыми и его направление относительно сторон света; 11 — круглая труба; 12— путепровод над железной или автомобильной дорогой; 13 — охраняемые и неохраняемые железнодорожные переезды; 14 — характеристика мостов или труб; 15 — съезд с дороги вправо в 65 и после 8-го километра (и пикеты 1 и 2); 16 — толщина слоев грунта (сверху суглинок, под ним супесь мелкая и внизу глина)
При проектировании продольного профиля дороги предусматривается его продольный уклон, не превышающий максимально допустимую величину для дорог соответствующих категорий. Кроме того, необходимо соблюдать выполнение требований по пересечению дорогой твердо зафиксированных точек, отклонения от которых не допускаются. А именно: отметки начала и конца дороги, отметки пересечений проектируемой дороги с железными дорогами и автомобильными дорогами более высокой категории, находящимися в одном уровне. Следует также предусмотреть необходимое возвышение дороги над уровнем воды в реках, ручьях и в других водотоках в период наибольшего паводка, над поверхностью болот и затопляемых участков, а также над поверхностью сухих равнинных мест на высоту не менее чем средняя толщина снежного покрова, наблюдаемая за много лет.
Продольный профиль дороги вычерчивают в строгом соответствии с эталоном оформления, принятым в дорожном проектировании. Для наглядности при изображении продольного профиля вертикальные расстояния (отметки) откладывают в масштабе, в 10 раз превышающем горизонтальные расстояния:
• масштаб вертикальный 1 : 500 (5 м в 1 см);
• масштаб горизонтальный 1 : 5000 (50 м в 1 см);
• для горных дорог 1 : 200 (вертикальный).
В горной местности уклоны на автодорогах достигают 60—80%о и более с протяженностью участков в несколько километров. Движение на подъем транспортных средств сильно затрудняется из-за потери мощности двигателями. Особенно это проявляется на больших высотах. Длительное время транспортным средствам приходится двигаться с установившимися скоростями в 20—40 км. На крутых спусках и с поворотами малых радиусов скорость приходится снижать в целях безопасности движения из-за ограниченной видимости. Движение на затяжных спусках с уклонами, превышающими 40—50%о, происходит на низких передачах с торможением двигателем (при оборотах холостого хода) и колесными тормозами. На спусках помимо интенсивного износа пар трущихся деталей происходит интенсивное загрязнение атмосферы отработавшими газами двигателя. Следовательно, при прокладке трассы дороги в сильно пересеченной местности и в горах необходимо стремиться к поиску трассы для дороги с наименьшей крутизной.