Автор: Садило М.
Теги: автомобильные дороги дорожное строительство автодорожный транспорт автомобили
ISBN: 978-5-222-18067-9
Год: 2011
Текст
высшее
образование-----
М.В. Садило, Р.М. Садило
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ
СТРОИТЕЛЬСТВО И ЭКСПЛУАТАЦИЯ
1
Высшее образование
М.В. Садило, Р.М. Садило
АВТОМОБИЛЬНЫЕ
ДОРОГИ
illllllllllllllllllllllllillllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllillllllll Строительство и эксплуатация
Учебное пособие
Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по специальности «Организация и безопасность движения (Автомобильный транспорт)» направления подготовки «Организация перевозок и управление на транспорте»
Ростов-на-Дону
*Ч?еникс
2011
УДК 625.7/.8(075.8)
ББК 39.311я73
КТК 262
С14
Рецензенты:
доктор технических наук В.П. Мату а;
кандидат технических наук С. И. Ананьев
Садило М.В.
С14 Автомобильные дороги : строительство и эксплуатация : учебное пособие / М.В. Садило, Р.М. Садило. — Ростов н/Д: Феникс, 2011. — 367с.: ил.; [24] л. ил. — (Высшее образование)
ISBN 978-5-222-18067-9
Пособие соответствует рабочей программе по дисциплине «Пути сообщения, технологические сооружения. Автомобильные дороги». В нем приведены основные сведения об автомобильных дорогах, истории их строительства, значении в развитии народного хозяйства страны. Рассмотрены основные принципы трассирования дорог на местности, влияние скоростей движения транспорта по дорогам на элементы их плана и профиля, основные свойства грунтов, используемых для устройства земляного полотна, и свойства материалов для устройства покрытий дорожного отвода. Описано влияние дорожных условий на безопасность движения автомобильного транспорта. Дано краткое описание организации дорожного строительства в стране и условий эксплуатации дорог.
Предназначено для студентов специальности «Организация и безопасность дорожного движения» высших учебных заведений. Пособие может быть также полезно студентам специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» при изучении дисциплины «Транспортноэксплуатационное качество автомобильных дорог».
ISBN 978-5-222-18067-9
УДК 625.7/.8(075.8)
ББК 39.311Я73
© Садило М.В., Садило Р.М., 2010
© Оформление, ООО «Феникс», 2010
ПРЕДИСЛОВИЕ
Необходимым условием эффективной работы автомобильного транспорта является оптимальная по протяженности и плотности современная улично-дорожная сеть (УДС). Дороги и улицы городов и населенных пунктов должны в полной мере соответствовать для автомобильного транспорта.
Для повышения скоростей доставки грузов и пассажиров, комфортабельности и безопасности движения, для снижения себестоимости перевозок улично-дорожная сеть должна обладать и высокими показателями своих транспортно-эксплуатационных качеств.
В настоящее время в России как по протяженности, так и по уровню транспортно-эксплуатационных качеств УДС часто не соответствует требованиям бурного темпа роста парка автомобилей. Основная нагрузка по перевозкам грузов и пассажиров приходится на магистральные дороги. Интенсивность движения по ним стала намного превышать расчетную, что приводит к снижению скоростей сообщения, потере времени, удорожанию себестоимости перевозок.
Значительно отстают в развитии по протяженности и пропускной способности от роста городского автомобильного парка и городские автомагистрали, что приводит к снижению скоростей движения, особенно в часы «пик», и частому возникновению хронических заторов.
На решение задач как по развитию улично-дорожных сетей в России, так и по улучшению транспортно-эксплуатационных качеств уже существующих направлено развитие и совершенствование теории и практики современных методов строительства новых УДС и реконструкции существующих. Решать такие задачи могут только специалисты, имеющие специальную подготовку.
В учебном пособии изложены основные принципы разработки проектов и строительства автодорог и городских улиц, их эксплуатации и ремонта, повышения пропускной способности и безопасности движения, защиты окружающей среды.
4 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
В отличие от первого издания 1999 г. по курсу «Автомобильные дороги» в настоящем пособии в соответствии с учебным планом и рабочей программой написаны главы, ранее отсутствовавшие, и значительно доработаны существующие.
Коррективы внесены с учетом современного развития теории и практики строительства дорог и их эксплуатации, изменившихся Государственных стандартов и отраслевых норм строительства и содержания дорог, появившихся за прошедший период новых дорожно-строительных материалов и новых технологий строительства.
«Автомобильные дороги. Строительство и эксплуатация» является одной из профилирующих дисциплин при подготовке инженеров специальности «Организация и безопасность движения». Основная задача этого курса заключается в формировании знаний, необходимых для понимания основных принципов дорожного строительства, обеспечения высокого уровня содержания дорог и городских улиц, а также безопасного движения и надежной защиты окружающей среды.
Авторы выражают искреннюю благодарность рецензентам — доктору технических наук, профессору В.П. Матуа (Ростовский государственный строительный университет, кафедра «Автомобильные дороги») и кандидату технических наук, профессору С.И. Ананьеву (Новочеркасская государственная мелиоративная академия, заведующий кафедрой «Трактора и автомобили») за ценные замечания и советы.
ВВЕДЕНИЕ
Последние десятилетия XX столетия и начало нынешнего века в России ознаменовались бурным ростом автомобильного парка. На автомобильные дороги страны помимо российских перевозчиков хлынули транспортные потоки как из ближнего, так и дальнего зарубежья. Обеспечивая экономию времени при перевозках грузов и пассажиров, автмобильный транспорт, несомненно, способствует развитию производительных сил общества, вовлечению в процесс общественного воспроизводства ресурсов экономически богатых, но малоосвоенных регионов.
В России всегда существовала проблема дорог, которая и сейчас стоит остро. Малоразвитая дорожная сеть или ее полное отсутствие в богатых по природным ресурсам районах Севера, Сибири и Дальнего Востока не позволяет эффективно их осваивать. А существующая дорожная сеть на европейской территории страны в настоящее время оказалась перенасыщена транспортными потоками и не обеспечивает высокую эффективность транспортного процесса. Основные причины такого положения кроются как в недостаточном количестве и протяженности дорог с твердым покрытием и в их неудовлетворительных транспортно-эксплуатационных качествах (значительная доля дорог, находящихся в эксплуатации, построена еще в первой половине прошлого столетия), так и в их низкой пропускной способности.
Современная автомобильная дорога представляет собой сложное инженерное сооружение, предназначенное для обеспечения высокоэффективного транспортного процесса. Она должна обеспечивать непрерывность движения при любых погодных условиях, удобство и безопасность движения и оптимальную скорость, высокую пропускную способность, а также передвижение транспорта с разрешенными габаритами, допустимыми осевыми нагрузками и общей массой в любые периоды года. Автомобильная дорога также должна обеспечивать высокий уровень дорожного сервиса, удовлетворять эстетическим и экологическим требованиям.
Для эффективной организации перевозок работники автотранспорта и организаторы дорожного движения должны уметь
6 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
оценивать дорожные условия и иметь необходимые знания о конструкции и работе в эксплуатации элементов дороги (земляного полотна, дорожных одежд, инженерных сооружений на дороге, средствах обеспечения безопасности движения, правилах эксплуатации дорог).
Поэтому инженеры-автомобилисты и инженеры по организации движения и управления на транспорте должны иметь фундаментальные знания в областях, связанных с взаимодействием дороги и автомобиля. Без таких знаний сложно обеспечить высокую эффективность транспортного процесса.
Глава 1
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
ПУТИ СООБЩЕНИЯ.
ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
И РАЗВИТИЯ
1.1. Из истории возникновения и развития автомобильных дорог
Возникновение путей сообщения относится к довольно раннему периоду существования человеческого общества, когда люди, объединявшиеся для охоты или рыбной ловли, выбирали наиболее удобные и кратчайшие тропы. Приручение животных и перевозка грузов вьюками или волоком на привязанных жердях предъявляли первые требования к пути — обеспечение ширины тропы и высоты свободного пространства над ней, необходимых для прохода животных. На заболоченных местах начали укладывать настилы из хвороста и жердей, делать наброски камней на топких местах при подходах к бродам через ручьи и реки.
В качестве путей сообщения по мере эволюционного развития человеческого общества стали использоваться реки, моря и океаны. Однако дороги на суше всегда являлись важнейшим элементом в жизни общества. Требования к дорогам последовательно определялись гонцом со срочным донесением, купцом с вьюками товаров на спине животных, пешими и конными отрядами воинов, боевыми колесницами, гружеными четырехколесными телегами и, наконец, механизированным транспортом — паромобилем, автомобилем.
Изобретение колеса примерно за 4—5 тыс. лет до н. э. явилось по тем временам большим достижением техники, ускорило раз
8 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
витие транспорта, предъявив одновременно новые требования к путям сообщения.
Техника строительства дорог имеет многовековую историю. Перевозка грузов на колесных телегах стала играть важную роль в выборе направления Дороги, избегания крутых подъемов и неблагоприятных мест с большим сопротивлением движению почв в этих местах.
Особое значение, как средство регулярных сообщений на ближние и дальние расстояния, дороги стали иметь в рабовладельческих государствах Древнего мира — Ассирии, Вавилоне, Персии, Римской империи. Чтобы управлять созданными огромными империями, вывозить в метрополию подати из завоеванных государств, потребовались благоустроенные дороги, позволявшие иметь связь окраин метрополии с ее центром в любое время года.
Первые дороги с твердым покрытием из каменных плит появлялись между городами и на их улицах, по которым происходили различные торжества и религиозные шествия.
Во времена рабовладельческого строя был достигнут высокий уровень в развитии дорожного строительства в Римской империи, которая в период своего наибольшего расцвета занимала территорию современной Западной Европы, Балканского полуострова и северо-африканского побережья Средиземного моря. Сеть военных римских дорог, созданная за шесть столетий, достигла 90 тыс. км, из которых только 14 тыс. км были расположены в границах современной Италии. Основные римские дороги строились из прочных каменных покрытий (гравия, булыжного и тесаного камня) с большим расходом материала и огромными затратами человеческих сил. Строительство дорог велось, как правило, по кратчайшим направлениям с преодолением довольно сложных естественных препятствий (от строительства больших каменных арочных мостов через многие реки до пробивки тоннелей в горах).
После распада Римской империи в конце V в. н. э. магистральные пути сообщения Европы, пересекавшие несколько государств, потеряли свое былое значение и, оставшись без ухода, стали разрушаться.
В период натурального хозяйства феодальной эпохи не было нужды в дальних перевозках, как и не было материальной базы для строительства дорог. Возникновение строительства дорог началось лишь на последних этапах существования феодально
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития
9
крепостнического строя с началом развития промышленности, с расширением рынков сбыта и потребностью в путях для подвоза сырья. В целях улучшения условий перевозки сырья для развивающейся промышленности и товаров промышленного производства появилась необходимость строить дороги с твердыми покрытиями. Интенсивное строительство таких дорог началось с конца XVIII в.
Прорывом в технике дорожного строительства можно считать разработку конструкций дорожных одежд с твердым покрытием и внедрение их в практику инженеров — француза Пьера-Мори Жерома Трезаге и шотландца Джона Мак-Адама.
Трезаге предложил строить дорогу в выкопанном в земле утлуб-лении-корыте с поперечными уклонами, обеспечивающими сток просачивающейся сверху воды.
Нижний слой — камни или плиты, поставленные на ребро. Верхний слой — мелкий камень прочных горных пород (рис. 1.1). Толщина каменной дорожной одежды составляла 24—27 см.
Мак-Адам, используя тот же поперечный профиль углубленного в земле корыта, предложил строить дороги из слоя щебня толщиной около 30 см, уплотняемого повозками после его отсыпки (рис. 1.2). Особенно он обращал внимание на надежное сопро-
10 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
тивление нагрузкам сухого грунта основания, от которого должна была зависеть прочность дорожной одежды.
В России широкое распространение нашли щебеночные покрытия по типу Мак-Адама, но с заменой нижнего слоя щебня песком. Это не только снижало стоимость строительства, но и способствовало осушению подстилающего грунта. За границей покрытия такого типа получили название «русского Мак-Адама».
Дороги с твердым покрытием конструкции Мак-Адама, интенсивно строившиеся в начале XIX столетия в Англии, Франции и в других государствах Европы, вскоре перестали удовлетворять все возрастающие потребности промышленности. Конный транспорт и большое количество извозчиков, занятых на перевозках грузов, стали невыносимыми путами для крупной промышленности.
Появление с середины XVIII в. на дорогах громоздких повозок с паровыми двигателями также не решало задачу перевозок возросшей массы грузов как из-за несовершенства конструкции экипажей, так и из-за неприспособленности дорог для этих перевозок.
Построенная впервые в Англии в 1825 г. Джорджем Стефенсоном железная дорога между Стоктоном и Дарлингтоном показала несомненное преимущество нового вида транспорта и опыты с безрельсовыми паровыми экипажами были прекращены.
Поворотным моментом в технике безрельсового транспорта в Европе стало появление автомобилей с легкими (по сравнению с паровыми) двигателями внутреннего сгорания. Возросли скорости передвижения экипажей. Появление автомобилей вновь повысило значение шоссейных дорог как самостоятельных путей сообщения.
Автомобилизация предъявила повышенные требования к дорогам. Высокие скорости вращения ведущих колес и касательные усилия на них нарушали слабую заклинку в щебеночных покрытиях и, таким образом, вызывали их быстрый износ. Разрушению способствовало также использование почти до конца 20-х гг. XX столетия на грузовых автомобилях наряду с пневматическими шинами сплошных массивных резиновых шин.
Помехи, создаваемые на дорогах конным транспортом для быстро развивающегося автомобильного транспорта, вызвали необходимость строительства специализированных дорог, предназначенных для автомобильных перевозок. Строительство автогужевых дорог также продолжалось.
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 11
Итальянское слово «автострада» в переводе на русский язык означает «дорога для автомобилей». Первая автострада была построена в 1924 г. на севере Италии протяженностью 85 км, она соединила города Милан и Варезе. В следующем, 1925 г. были построены автодороги для связи Милана с курортными районами на берегах озер Комо и Маджиоре.
В странах с высокими темпами развития автомобильной промышленности, с появлением скоростных автомобилей в начале 30-х гг. XX столетия началось строительство автодорог для дальних автомобильных перевозок. Появился новый тип дорог — автомобильные магистрали, на которые не стали допускать медленно движущийся транспорт — гужевые повозки, тракторы, а также пешеходов и велосипедистов. Возросли требования к автомобильным дорогам по обеспечению их пассивной безопасности для движения автомобилей (геометрические параметры продольного и поперечного профилей, качество дорожного покрытия, расстояние видимости дороги на большие расстояния, коэффициент сцепления шин с дорогой и др.). Совершенствование конструкции автодорог и их обустройства, направленное на повышение безопасности и удобства движения, на повышение сроков службы, продолжается и в нынешнее время.
К 1939 г. в Италии было построено примерно 500 км автомагистралей. В Германии протяженность автобанов к 1942 г. составляла около 2100 км. После Второй мировой войны автомагистрали строились во Франции и Великобритании. Самое активное строительство велось в США, где к 1974 г. насчитывалось 70 800 км скоростных автомагистралей.
1.2. Автомобильные дороги России. Возникновение и развитие
Прямоезжею дороженькой пятьсот есть верст, Ай окольно ей цела тысяща.
Былина «Илья Муромец и Соловей-разбойник»
Древняя прямоезжая дорога начиналась в укрепленном Суздале и пробивалась на запад — юго-запад в те времена, когда Москвы
12 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
еще не было. Сначала она пересекала поля и перелески, а после реки Колокши шла по северным опушкам дремучих лесов, достигавших реки Москвы. Эти леса частично сохранились и до наших дней: на Владимирщине, в Ногинском районе Подмосковья, Измайловском массиве, на Лосином острове, в Сокольниках.
Длина дороги примерно 220 верст (рис. 1.3). Дорога шла единственно возможным путем. Ей тысяча лет. Появилась она на заре
-Пппкпкмм
Рис. 1.3. Дороги Древней Руси
заселения славянами Северо-Восточной Руси. Они пришли сюда из северо-западных Новгородских земель. Историки (Карамзин, Соловьев и др.) утверждают, что это происходило в VI—IX вв. Переселенцы передвигались водными путями. Преодолевая реки и волоки, они достигали верховьев Волги, по ее притокам проникали в глубину непроходимых дремучих лесов, где находили обширные открытые пространства, плодородные поля — вожделенную мечту славян-земледельцев.
Первая дорога из Владимира через Суздаль—Стромынь на Москву позволила соединить разрозненные удельные княжества, а затем объединить их в единое государство при главенстве Москвы.
Но Москве требовались и другие дороги для решения проблем на востоке. На рубеже XV—XVI вв. был построен прямой путь на Владимир, Нижний Новгород, Казань, названный Большой Владимирской дорогой, которая стала тоже исторической. Владимирская дорога лишила Стромынку былого значения, и она запустела почти на три века.
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 13
История возникновения и развития путей сообщения в России во многом напоминает их историю в европейских странах. Потеряв свое значение и оставшись без ухода после развала Древней Киевской Руси, многие дороги пришли в запустение и стали разрушаться. И только с началом развития промышленности, прежде всего горно-рудной, с развитием торговли (появлением купечества) вновь возникла потребность в строительстве путей сообщения.
В конце XVIII столетия в г. Шуе, с. Иванове и округе возникла и быстро развилась хлопчатобумажная промышленность. Весь грузооборот приняли Стромынка и ответвление от нее в Юрьеве Польском. Оживление продолжалось около ста лет, пока в конце XIX в. не была построена железная дорога Александров — Иваново.
Отечественная история развития путей сообщения имеет и свои особенности. И эти особенности связаны, прежде всего, с огромной территорией России, с многообразием различных природных и климатических условий и, наконец, отношением в разные времена российских правителей к необходимости строительства путей сообщения. Так, например, идея постройки железных дорог встречала значительное сопротивление помещиков-крепостников и бюрократической административной правительственной верхушки.
Построенная в 1837 г. первая железная дорога Петербург — Царское Село — Павловск не убедила царское правительство в необходимости создания рельсового транспорта и еще более 10 лет выдвигались проекты организации на дорогах регулярных рейсов паровых тягачей. Оригинальным был проект В.П. Гурьева, опубликованный в 1836 г. в книге «Учреждение торцовых дорог и сухопутных пароходов в России». Предполагалось дороги замащивать деревянными торцами, что в богатой лесом России должно было обходиться значительно дешевле постройки дорог с каменной одеждой. По таким дорогам должны были передвигаться паровые автобусы и тягачи — «сухопутные пароходы» с прицепными повозками, которые зимой должны были ставиться на сани. Однако, как и в Европе, попытки использовать паровые двигатели на безрельсовых дорогах не увенчались успехом.
Интересную оценку дал в начале XIX столетия природным возможностям России для всякого рода сообщений первый директор Института Корпуса инженеров путей сообщения в Санкт-Петербурге А. Бетанкур. (Августин де Бетанкур и Молина — испанский,
14 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
затем российский государственный деятель, ученый, генерал-лейтенант русской службы, архитектор и инженер, организатор строительства и транспорта в Российской империи. С 1816 г. Бетанкур занимал место председателя комитета о городских строениях в Санкт-Петербурге, а в 1819 г. на него было возложено главное управление путей сообщения.) В частности, он писал: «Ни одно государство не владеет от природы столь многими удобствами для всякого рода сообщений, как Россия. По многим рекам, которые могли бы быть судоходными, не производится плавания, изобильные же губернии остаются в бедности, близкой к нищете, дороги будто и устроены, на самом же деле вовсе неудобны для проезда, и от того пространства, размером в целые страны, остаются незаселенными по недостатку путей сообщения».
Эти слова актуальны и по сей день. Да и в наше время дорог в стране по-прежнему не хватает. В недавнем прошлом на 0,09 гектара в стране имелось только 0,07 м нормальных проезжих дорог. Выручали, правда, дороги «водяные». Их насчитывалось более 3 млн общей протяженностью 10 млн верст. Никто из зарубежных соседей не имел такой разветвленной водной системы. Среди российских рек 2,5 млн были реками малыми (менее 10 верст), но и они были пригодны для ограниченных хозяйских нужд. Более 100 тыс. рек имели протяженность от 10 до 25 верст. Они уже годились и для ограниченных связей с соседями. К стоверстовым рекам (от 26 до 100 верст) относилось 300 тыс. км водных путей. Пригодных рек для любого вида плавания (от 100 до 500 верст) насчитывали 3844. Больших рек (более 1000 верст) насчитывали 266, а рек очень больших (протяженностью свыше 1000 верст) — 63. Только река, сколь бы ни казалась она простой в эксплуатации, без труда работать не будет.
Аргументы относительно дорожной неустроенности на Руси перечислять можно долго: это и особенности климата, и обширность российских территорий, и дефицит строительных материалов, и даже ущербность применяемых в основном технологий дорожного строительства. Однако иногда на Руси дороги строили столь отменные, что им удивлялись даже европейские путешественники.
Иноземные послы зимой с опасливостью и радостным замиранием духа отсчитывали мелькавшие на обочинах дорог верстовые столбы. И не дай бог было попасться таким ездокам кому-нибудь
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 15
из прохожих на пути. Пришлось императрице Елизавете Петровне подписать в 1744 г. первую в России инструкцию дорожного движения, в которой указывалось: «Не ездить по улицам шибко быстро и держаться при этом правой стороны».
Правда, добротность зимних дорог в тот момент определял скорее мороз, чем искусство строителей. Но по центральным районам российских городов удавалось прокатиться с ветерком и в теплое время года. Это было возможно, когда дорога была устлана деревянными стланями. Деревянных дорог приходилось строить много: напомним, что в Москве еще 150 лет тому назад было 800 озер, прудов, болот и 159 ручьев и речек. Чтобы добраться из конца города, надобно было иметь не одну сотню верст дорог.
«Только при мостовых может быть чистота в городе», — писал Петр I. В 1692 г..он повелел мостить улицы не только деревом, но и камнем. Для этого была установлена специальная «каменная повинность». Собранные камни приезжим велено было сдавать стражникам у городских ворот.
Изначально заботы о мощении дорог возлагались на казну. Указом же от 1722 г. мостовые предложено было строить не от казны, как делалось прежде, а за счет домохозяев. Мостовой сбор в стране тем самым прекращался. Строить же дороги предложено было не везде и не вдруг, чтобы материалы и работа в цене не сильно возрастали. Мостовые строили и деревянные, и каменные. Но у деревянных мостовых верхние бревна велено было обтесывать, чтобы они были гладкими.
Строительство дорог было занятием не из легких, хотя в особом искусстве нужды не было.
Самым первым дорожным инженерным сооружениям — свайным мостам и подъездам к ним — уже к тому времени насчитывалось не одно тысячелетие. Наивысшего расцвета получило деревянное строительство во времена Римской империи. Среди уникальных сооружений того времени были известны деревянные мосты через Тибр в Риме и мост Трояна на Дунае. В Москве их начали сооружать, как утверждают историки, с XIV в. Деревянные же дороги делали просто: на просеку, означавшую улицу, параллельно укладывали два длинных бревна — лаги, на которых поперек вплотную друг к другу располагали половинчатые бревна плоской стороной кверху. Для сооружения настилов и плах использовались столетние смолистые дерева, концы поперечных
16 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
бревен скрепляли прочными планками. В центре города на продольные лаги укладывали еще толстые бревна, которые обшивали досками в направлении движения. Когда старый настил приходил в негодность — на него укладывали новый. В XIV в. в Москве было 6 ярусов деревянных настилов дорог, в XIII — пять. В Великом Новгороде при современных раскопках было обнаружено 28 лежащих друг над другом уличных настилов.
Мощеными деревянными дорогами соединяли в первую очередь государевы приказы, церкви и иные места общественного сбора. История донесла до нас интересную подробность: в 1552 г. в Замоскворечье, на месте нынешней гостиницы «Балчуг», что по-татарски означает «грязь» (грязь там была действительно невообразимая), соорудили первый московский кабак (так изначально назывались постоялые дворы с обедами и продажей спиртного). И гулявшие москвичи домой какую-то часть пути шли посуху, поскольку там была в те времена уже проложена деревянная дорога.
К середине XVIII в. в центральных частях большинства российских городов уже ездили по каменным мостовым. В значительной мере способствовали тому объявляемые с 1823 г. специальные беспроцентные ссуды для устройства мостовых. Работали они до 1866 г. В Москве же в 1863—1868 гг. городские управы выдавали специальный подряд на мощение городских дорог на площади 50 249 квадратных саженей, выделив на это 253 902 рубля. С 1870 г. Городская дума приняла на себя все дорожные расходы, создав для управления дорогами специальное городское управление.
Однако было бы неверным полагать, что деревянные дороги окончательно ушли в историю. Строились они и в XX в. Может быть, кто-то и не помнит, что Невский проспект в Санкт-Петербурге до 40-х гг. XX столетия имел деревянное покрытие. Это была торцевая дорога из восьмигранных чураков, прижатых друг к другу боковыми поверхностями. Для конных упряжек и всадников — идеальная мостовая. Конское копыто мягко и бесшумно ложилось на гладкий деревянный торец.
Интенсивное строительство железных дорог в XIX столетии как во многих странах мира, так и в России оттеснило строительство дорог для конного транспорта на второстепенный план.
Темпы строительства дорог с твердыми покрытиями, которые в то время называли «обыкновенными дорогами» или «шоссейными дорогами», были значительно ниже темпов строительства
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 17
железных дорог. С 1861 по 1900 г. в России ежегодно строилось от 50 до 300 км шоссейных дорог. Железных дорог строилось от 700 до 3000 км.
Следует отметить, что, даже при таком незначительном объеме строительства шоссейных дорог, его техника постоянно совершенствовалась. Уплотнение рассыпанного по дорогам щебня выполнялось паровыми катками. Была изобретена камнедробилка. Претерпели изменения первые щебеночные покрытия Мак-Адама из щебня одинаковой крупности. Крупнозернистый щебень стали расклинивать более мелким щебнем (клинец и высевки). Тип щебеночных дорожных покрытий с середины XIX столетия уже удовлетворял требованиям конного движения.
Однако трудности дробления щебня, недостаточное количество катков, сложности в уходе за щебеночными покрытиями способствовали строительству мостовых из крупного камня и щебеночных покрытий на основаниях из крупных камней, поставленных на песок большей стороной — пакелажа.
Заметной страницей в истории строительства дорог в России можно считать 30-е гг. XX столетия, в период начала автомобилизации страны, когда приступили к серийному выпуску автомобилей автозаводы, построенные в Горьком и Москве. В то же время строительство дорог с твердым покрытием велось в расчете на смешанное движение гужевого и автомобильного транспорта, с участками, не удовлетворяющими требованиям современных автомобилей. На таких дорогах чаще всего происходят дорожно-транспортные происшествия.
К строительству первой автомобильной магистрали в СССР между Москвой и столицей Белоруссии Минском приступили в 1936 г.
Великая Отечественная война поставила перед военными строителями дорог задачу обеспечения войск боеприпасами, боевой техникой, продовольствием и обмундированием. Огромные массы военных грузов и войск к местам гигантских по своим масштабам сражений перевозились автомобилями в большинстве случаев по грунтовым дорогам, на сложных участках которых военные дорожные строители выполняли работы по усовершенствованию покрытий. После войны восстановление разрушенных и строительство новых дорог было продолжено с учетом опыта строительства в военный период.
18 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Интенсивный рост автомобильного парка и движения автомобилей по дорогам, а также рост дорожно-транспортных происшествий вызвали необходимость учета в полной мере особенностей взаимодействия автомобиля с дорогой. Этому способствовало и формирование теории автомобиля как самостоятельной науки. Ее выводы легли в основу разработки во всех странах «Технических условий на проектирование автодорог». В СССР такие технические условия, ориентированные на обеспечение безопасного движения с присвоением каждой категории дорог безопасной расчетной скорости, были разработаны в 1938 г. под руководством Г.Д. Дубелира. В их основе были требования обеспечения устойчивости автомобиля против заноса и опрокидывания при движении на криволинейных участках дороги и обеспечения видимости, необходимой для экстренной остановки.
Практика эксплуатации дорог, построенных по первым техническим условиям, показала, что необходимо было выполнять изучение влияния различных дорожных, погодных, человеческих факторов, конструктивных параметров автомобилей и др. на обеспечение безопасного движения по автодорогам.
Возникла идея обоснования не только значений отдельных элементов дороги, но и их взаимных сочетаний с учетом сохранения у водителей оптимальных нервно-эмоциональных напряженностей при управлении автомобилями.
В результате возник новый раздел теории проектирования дорог, учитывающий вопросы пространственной плавности и гармоничного сочетания автомобильных дорог с ландшафтом.
После окончания Великой Отечественной войны на протяжении ряда пятилеток дорожное строительство в СССР велось по ряду направлений:
• создание опорной сети автомагистралей, связывающих между собой важнейшие центры страны. В сеть этих автомагистралей вошли такие большие маршруты, как: Москва — Ленинград — Мурманск; Москва — Минск — Брест; Москва — Харьков — Симферополь — Севастополь; Москва — Волгоград; Москва — Горький — Куйбышев; Москва — Ростов-на-Дону; Киев — Харьков — Ростов-на-Дону — Минеральные воды — Баку и др.;
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 19
• строительство дорог в период освоения новых народнохозяйственных регионов;
• строительство дорог в сельскохозяйственных районах, имеющих и до настоящего времени преимущественно грунтовые дороги.
Несмотря на довольно интенсивное строительство дорог в советское время, плотность их в России остается еще недостаточной и неравномерно распределена на территории страны.
Общая протяженность дорог в России составляет более 920 тыс. км, что, по данным Росавтодора, на 500 тыс. км меньше, чем требуется.
На европейской территории России радиальная структура федеральных дорог ориентирована на Москву, в то время как ряд регионов, например на Северо-Западе, не имеют автодорожных связей между соседними субъектами Российской Федерации. Во многих регионах связь соседних районных центров или близко расположенных сельских населенных пунктов осуществляется соответственно через областные и районные центры со значительным перепробегом. Связи по автомобильным дорогам с твердым покрытием с областными, республиканскими центрами имеют только 34% населенных пунктов. Обеспеченность подъездами с твердым покрытием к населенным пунктам колеблется от 85—90% в Уральском и Северо-Кавказском регионах, до 60—70% в большинстве других регионов и 50—55% в Волго-Вятском, Северных, Западно-Сибирских и Восточно-Сибирских регионах.
Из-за отставания темпов прироста дорожной сети от темпов прироста автомобильного парка и нерациональной конфигурации сети около 45% общей протяженности дорог работает в режиме, превышающем оптимальный уровень загрузки дорог движением, среди них 25% работают в режиме перегрузки. Это наблюдается в летний период (превышение среднегодовой суточной интенсивности на 20—30%) на подходах к крупным городам, таким как Москва, Санкт-Петербург, Нижний Новгород, Самара, Новосибирск, Красноярск, Воронеж, Ростов-на-Дону. Особенно остро эта проблема стоит в Москве, где из-за диспропорций роста парка и протяженности дорог более трети городских автомагистралей (по протяженности) практически постоянно работают в режиме
20 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
перегрузки (с превышением пропускной способности на 30% и более). В летний период интенсивность движения на таких автомагистралях превышает 150 тыс. авт./сут. Среднегодовая интенсивность движения на дорогах, выходящих из Москвы, составляет 30—70 тыс. авт./сут, для других крупнейших городов — 20—40 тыс. авт./сут. По мере удаления от региональных центров интенсивность движения снижается до 1—4 тыс. авт./сут.
В России за последние 50 лет рост автомобильного парка опережал развитие сети автомобильных дорог. Только за последние 25 лет общее количество автомобилей увеличилось более чем в 5 раз, а протяженность сети автомобильных дорог с твердым покрытием возросла лишь немногим более чем в 2 раза.
Обеспеченность дорожной сетью составляет по разным регионам России от 27,7 км (Север) до 303,4 км (Калининградская обл.) на 1000 км2 или 3,1—7,9 км на 1000 человек населения и зависит от степени освоенности территорий, специфики расселения в регионе и других факторов.
На огромных богатых природными ресурсами пространствах Сибири и Дальнего Востока до настоящего времени отсутствуют железные дороги. Связь с такими районами осуществляется коротким летом по водным морским и речным путям, а зимой автомобилями по «зимникам». Движение по Байкало-Амурской железнодорожной магистрали стало крупным шагом в транспортном освоении Сибири и Дальнего Востока. Важное значение для освоения Чукотки имела автомобильная дорога, связавшая ее с Магаданом. Однако и до настоящего времени важнейшей проблемой для Восточной Сибири и Дальнего Востока является неразвитая транспортная инфраструктура. По уровню развития сети автомобильных дорог с твердым покрытием Дальневосточный регион России в значительной степени отстает от средних показателей по стране. Так, если средний показатель плотности автомобильных дорог с твердым покрытием на 1000 км2 территории по России составляет 67 км, то по Дальневосточному федеральному округу — всего лишь 5,3 км.
Строительство грандиозной по своей протяженности и объемам работ автомобильной магистрали «Амур» — это реализация геостратегической задачи по обеспечению военно-политического и экономического влияния России в бассейне Тихого океана, кон
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 21
троля над важнейшими стратегическими запасами сырьевых ресурсов. Решение о начале строительства автомобильной дороги на участке Чита — Хабаровск было принято распоряжением Совета министров СССР еще 13 июля 1966 г. За 17 лет (с 1978 по 1995 г.) было построено 585 км. Темпы строительства весьма невелики. К началу 2001 г. протяженность сданных в эксплуатацию участков автомагистрали «Амур» составила 994 км.
В настоящее время строительство автомагистрали «Амур» ведется в рамках федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России до 2010 года». Завершение строительства автомагистрали «Амур» Чита — Хабаровск обеспечит сквозной проезд по трансконтинентальному автодорожному коридору Европа — Белоруссия — Москва — Рязань — Пенза — Самара — Челябинск — Новосибирск — Кемерово — Красноярск — Иркутск — Улан-Удэ — Чита — Хабаровск — Владивосток.
В настоящее время в соответствии с программой развития Дальневосточного федерального округа России принято правительственное решение о строительстве автодороги Якутск — Магадан, которая даст выход из Магаданской области на автомагистраль «Амур» и соединит, таким образом, богатую ценными природными ресурсами область с центральными регионами страны.
1.3. Сеть сельскохозяйственных дорог
К «низовой сети» автомобильных дорог в России относятся многочисленные автомобильные дороги сельскохозяйственного назначения, которые несут не меньшую транспортную нагрузку, чем дороги государственные общего пользования.
Транспорт имеет первостепенное значение в круглогодичном цикле сельскохозяйственного производства. Наиболее важное значение приобретают своевременные перевозки сельскохозяйственных продуктов к местам их хранения и переработки, а также завоз в сельхозпредприятия грузов, необходимых для сельскохозяйственного производства и развития сельских населенных пунктов.
Развитие сельскохозяйственного производства, рост материального благосостояния и культурных запросов сельского населения неизбежно приводят к значительному увеличению
22 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
грузооборота и росту пассажирских перевозок. В перевозках сельскохозяйственных грузов наиболее важное значение приобретают перевозки автомобильным транспортом.
Эффективность работы автомобильного транспорта во многом зависит от состояния дорог. Проезд по неблагоустроенным дорогам весной в разгар посевных работ и осенью в период уборки урожая может быть затруднен вследствие переувлаженения грунтов. Зимой по сельским дорогам проезд значительно ухудшается из-за снежных заносов и замерзших неровностей разбитой осенью поверхности дороги. Эксплуатация неблагоустроенных дорог в зимний и в весенний периоды года сопровождается большим перерасходом топлива и быстрым изнашиванием автотранспорта. В летние жаркие дни очень часто на грунтовых дорогах образуется много пыли, что снижает безопасность движения. Пыль отрицательно влияет на урожайность близлежащих полей, здоровье жителей сельских поселений и создает дискомфорт в бытовых условиях.
Сельскохозяйственные дороги по характеру перевозок часто делят на внешне- и внутрихозяйственные. К первым относят основные дороги и подъездные пути, необходимые для связи хозяйственных центров сельхозпредприятий, кооперативных или фермерских хозяйств с существующей сетью автомобильных дорог, с железнодорожными и водными путями, элеваторами, нефтебазами и другими объектами, расположенными вне территории хозяйства.
В практике внешнехозяйственные дороги часто являются общими дорогами для нескольких хозяйств или даже районов, вследствие чего их относят к сети дорог общего пользования (местным дорогам).
Внутрихозяйственные дороги прокладывают непосредственно на территориях сельских хозяйств и разделяют их на следующие группы:
• дороги, соединяющие центр сельскохозяйственного предприятия с его отделениями, фермами, и их между собой;
• дороги в самой усадьбе, сельском поселении или их отделениях;
• полевые дороги (для проезда на поля);
• прочие дороги (проезд к токам, пастбищам, другим объектам, входящим в структуру сельскохозяйственного предприятия).
Глава 7. Пути сообщения. История возникновения и развития 23
Сельскохозяйственные дороги являются неотъемлемой частью аграрно-промышленного комплекса, поэтому их содержание имеет чрезвычайно важное не только экономическое, но и социальное значение. Благоустроенные дороги способствуют значительному снижению себестоимости производства сельскохозяйственной продукции, снижают миграцию сельского населения в города, способствуют приближению условий жизни сельских жителей к городским жителям.
Статистика показывает, что в селах, обеспеченных надежной дорожной связью с городом, средний возраст трудоспособного населения почти в 1,5 раза ниже, чем в селах, не имеющих хороших дорожных условий.
1.4. Перспективы развития дорожной сети России и обеспечения безопасности
движения
Автомобильные дороги, как отмечалось ранее, иногда являются единственными транспортными связями во многих малонаселенных регионах России, строительство железных дорог в которых связано с колоссальными трудностями и огромными материальными и финансовыми затратами. Однако на стоимости автомобильных перевозок сильно отражаются дорожные условия. Состояние дорожной сети нередко лимитирует возможность проведения мероприятий, направленных на снижение стоимости автомобильных перевозок, в частности использования большегрузных автомобилей и автопоездов. При улучшении транспортно-эксплуатационных качеств автодорог и прежде всего повышении их пропускной способности, высоких безопасных скоростей движения, повышении допустимых нагрузок от автомобилей затраты на строительство автодорог в этом случае окупаются очень быстро экономией в перевозках. При проектировании новых автодорог их строительство считается целесообразным, если они окупятся за 8 лет.
В России все еще много эксплуатируется дорог с твердым покрытием, построенных в довоенный период. Эти дороги не только
24 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
не удовлетворяют требованиям движения современных скоростных автомобилей и автомобилей с высокой грузоподъемностью, но и имеют много потенциально опасных мест, являющихся часто причинами дорожно-транспортных происшествий.
Таким образом, строительство новых автомобильных дорог должно быть связано не только с увеличением их плотности, но и с совершенствованием технического состояния существующей дорожной сети. Актуальность этой проблемы остро встала после распада Советского Союза и с потерей морских портов в Прибалтике и на Черноморском побережье Украины.
В реализации Государственного проекта Федеральной программы «Дороги России», в рамках которой необходимо было реконструировать на автодорогах 1000 опасных участков, практически все работы выполнены. Кроме того, были проведены работы по укреплению обочин, уширению проезжей части, увеличению расстояния видимости и др.
Государственная Программа обеспечения безопасности движения на дорогах России до 2010 года предусматривает не только совершенствование государственной системы управления и контроля безопасности движения, но и устройство на федеральных автомобильных дорогах пересечений в разных уровнях, в первую очередь в зонах застройки, строительство разделительных полос, устройство освещения на автомагистралях с интенсивным движением и на пересечениях в одном уровне, уширение мостов, оборудование железнодорожных переездов и др.
Развитие дорожной сети однозначно влияет на прирост ВНП и для России имеет следующие особенности:
• совершенствование сети федеральных дорог, особенно международных транспортных коридоров, обеспечивает активизацию и развитие межрегиональных и международных экономических связей;
• совершенствование сети территориальных дорог способствует вовлечению в рыночный оборот природных ресурсов на региональном уровне, особенно в районах нового освоения этих ресурсов;
• улучшение состояния сети сельских дорог обеспечивает развитие межхозяйственной кооперации, сокращение потерь и повышение продуктивности сельскохозяйственного произ
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 25
водства, улучшение условий создания и функционирования фермерских хозяйств;
• развитие сети имеет и «внетранспортный» социально-экономический эффект, ибо подвижность населения и мобильность товаров вместе с основными фондами и трудовыми ресурсами являются ресурсами, используемыми хозяйствующими субъектами для производства продукции и услуг.
По данным Росавтодора, прирост ВНП при реконструкции отдельных участков существующей дорожной сети только из-за вне-транспортного эффекта достигает 10—15 рублей в год на рубль инвестиций, а по новым объектам строительства дорог — еще больше.
Отсутствие развитой низовой сети автомобильных дорог является одной из главных причин деградации расселения страны. Так, количество населенных пунктов за последние 20 лет сократилось с 200 до 144 тыс. Конфигурация сети автомобильных дорог в России имеет радиальную структуру, дополненную рядом обходных и кольцевых дорог с недостаточным числом соединительных и хордовых дорог, что обусловливает концентрацию транспортных потоков на загруженных участках автомагистралей вблизи крупных городов и значительные перепробеги автотранспорта. Поэтому в перспективе развития дорожной сети России должна стоять задача «разгрузки» участков основных дорожных автомагистралей вблизи городов-мегаполисов как строительством кольцевых дорог, так и строительством соединительных и хордовых дорог с радиальными федеральными дорогами, ведущими к мегаполисам.
Наметившаяся тенденция перехода к дисперсному, преимущественно посемейному расселению людей (развитие фермерских хозяйств) должна быть подкреплена расширенным строительством низовой сети автодорог.
Темпы и территориальные пропорции развития сети автомобильных дорог в перспективе будут определяться:
• вариантами дальнейшего социально-экономического развития России. При реализации варианта, ориентированного только на внутренние источники инвестиций с сохранением в основном сырьевой ориентации экономики и преимущественного использования магистральных видов транспорта (железнодорожного, трубопроводного, морского), темпы развития и совершенствования автомобильного транс
26 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
порта и дорожной сети будут минимальными. Реализация варианта, рассчитанного на привлечение всех возможных источников инвестиций, в том числе внешних, и ориентированного на прогрессивные структурные преобразования, постепенный отход от сырьевой ориентации и увеличение роли обрабатывающих отраслей промышленности, предполагает соответствующее ускорение развития автомобильного транспорта и совершенствования дорожной сети;
• процессами урбанизации, формирования систем поселений, изменения численности населения и его расселения. Речь идет о формировании агломерационных и групповых систем расселения вокруг городов в связи с активизацией индивидуального жилищного строительства и созданием большого количества садово-дачных поселков. Это требует инфраструктуры, в том числе дорожной сети.
Таким образом, автомобилизация в России стимулирует социально-экономическое развитие многоукладного народного хозяйства, создает предпосылки для сближения уровней благосостояния населения отдельных субъектов Федерации. Но развитие транспорта обостряет проблемы, связанные с повышением надежности дорожно-транспортных сообщений, необходимостью перевозок на локальных территориях, в региональном и межрегиональном транспортном пространстве в целях минимизации времени доставки и энергозатрат на осуществление перевозок повышением дорожной и экологической безопасности транспортных процессов и машин.
Дорожное строительство, ремонт и содержание магистральных автодорог общегосударственного значения, автодорог субъектов Федерации, автодорог местной сети осуществляется за счет Государственного бюджета и бюджетов федеральных и местных образований и требует больших финансовых затрат. Поэтому очень важное значение в решении постоянной проблемы «дорог России» имеет привлечение в дорожное строительство инвестиций от разных инвесторов и иностранного капитала. Пример таких инвестиций в строительство частных платных дорог в России уже имеется.
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития 27
НИИ) IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHIIIII III III
Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
7. Что послужило причиной необходимости строить дороги с твердым покрытием ?
2. Какие требования к дорогам предъявила автомобилизация?
3. Назовите основные этапы в истории развития автомобильных дорог России.
4. Какие дороги России относятся к ее низовой сети?
5. Какие перспективы развития автомобильных дорог России намечены в Государственных программах строительства автодорог и обеспечения безопасности движения?
Глава 2
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
И СТРОИТЕЛЬСТВО
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
2.1. Нормативно- правовые основы строительства дорог в России
В России существует две классификации автомобильных дорог: административная и техническая. Согласно Постановлению Правительства Российской Федерации «Правила классификации автомобильных дорог» от 28.09.2009 г. № 767 и Федеральному закону «Автомобильные дороги России» от 8.11.2007 г. № 257-ФЗ ст. 5 (классификация автомобильных дорог) в Российской Федерации», устанавливается, что автомобильные дороги, расположенные на территории Российской Федерации, классифицируются на:
а ) автомобильные дороги общего пользования;
б ) автомобильные дороги не общего пользования.
К первым относятся: дороги, находящиеся в собственности Российской Федерации (автомобильные дороги федерального значения); дороги, относящиеся к собственности субъектов Российской Федерации (автомобильные дороги регионального или муниципального значения, за исключением автомобильных дорог федерального значения); дороги, относящиеся к собственности муниципального образования, предназначенные для решения вопросов местного значения или вопросов местного значения муниципального характера (автомобильные дороги местного значения, за исключением автомобильных дорог федерального и регионального значения), включая относящиеся к собственности:
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 29
• поселений (автомобильные дороги, расположенные в границах населенных пунктов поселений);
• муниципальных районов (автомобильные дороги, расположенные между населенными пунктами, а также вне населенных пунктов в границах муниципальных районов);
• городских округов (автомобильные дороги, расположенные в границах населенных пунктов, а также между населенными пунктами);
• относящиеся к частным и иным формам собственности.
Ко вторым относятся автомобильные дороги, находящиеся во владении или пользовании юридических лиц и используемые ими для обеспечения собственных, технологических или частных нужд.
Во вторую группу входят также автомобильные дороги специального пользования, к которым относят:
• дороги на территории промышленных и других предприятий, обслуживающие их производственно-технологические процессы, перевозки (включая предприятия лесозаготовительной и горнодобывающей промышленности, а также крупные промышленные комплексы в отдаленных районах);
• внутрихозяйственные дороги сельскохозяйственных предприятий (организаций);
• служебные и патрульные дороги вдоль каналов, трубопроводов, линий электропередач, других коммуникаций, служебные подъезды к гидротехническим сооружениям.
В Приложении к Постановлению Правительства Российской Федерации от 24.12.1991 г. № 61 обозначены показатели определения автомобильных дорог общего пользования федерального значения, к которым относятся:
• дороги, соединяющие столицу Российской Федерации со столицами сопредельных государств, административными центрами ее субъектов;
• дороги, включенные в перечень международных автомобильных дорог в соответствии с международными соглашениями Российской Федерации.
Согласно указанному Постановлению автомобильными дорогами общего пользования федерального значения также могут быть автомобильные дороги:
• соединяющие между собой административные центры субъектов Российской Федерации;
30 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
• являющиеся подъездами от автомобильных дорог общего пользования федерального значения к крупнейшим транспортным узлам, имеющим международное значение (морским и речным портам, аэродромам и железнодорожным узлам), а также к специальным объектам федерального значения;
• являющиеся подъездами от административных центров субъектов Российской Федерации, не имеющих связи по автомобильным дорогам общего пользования с г. Москвой, к ближайшим морским и речным портам, аэропортам и железнодорожным станциям.
В России существует единая система нормативных документов в строительстве, куда входят нормативные документы и на строительство автомобильных дорог. Основным документом на проектирование автомобильных дорог являются Строительные нормы и правила «Автомобильные дороги» (СНиП 2.05.02-85). Эти нормы распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих автомобильных дорог общего пользования и не распространяются на проектирование временных автомобильных дорог различного назначения со сроком службы до 5 лет.
Городские дороги и улицы проектируют согласно требованиям Строительных норм и правил «Планировка и застройка городов, поселков и сельских населенных пунктов. Нормы проектирования» (СНиП 11-60-75).
Наряду с указанными строительными нормами и правилами существуют и ведомственные строительные нормы (ВНС), направленные на повышение безопасности движения и обеспечение эффективного функционирования дорожно-транспортного комплекса (ДТК). Наиболее важными из них являются: ВНС 45-68 «Инструкция по учету движения транспортных средств на автомобильных дорогах», ВСН 16-73 «Инструкция по учету дорожно-транспортных происшествий»; ГОСТ Р 51256-99, ВСН 18-84 «Указания по архитектурно-ландшафтному проектированию автомобильных дорог» и «Методика оценки и расчета нормативов социально-экономического ущерба от дорожно-транспортных происшествий». Это одни из первых в мировой практике нормативные документы, разработанные для дорожников.
Проектирование, строительство и содержание автомобильных дорог в России осуществляются в соответствии с требованиями
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 31
системы стандартов соответствующей международной системы управления качеством.
Развитие сети автомобильных дорог в 1995—2000 гг. осуществлялось по принятой президентской программе развития автомобильных дорог Российской Федерации. В 2001 г. Правительство Российской Федерации утвердило Национальную программу развития сети автомобильных дорог России на период до 2010 г. «Дороги России XXI века». Принятый Федеральной дорожной службой России в 1998 г. стандарт установил новую систему нормативных и методических документов дорожного хозяйства. В этой системе предусматривались в первую очередь разработка и принятие основополагающих стандартов, определяющих основные требования к автомобильным дорогам и обеспечивающим гармонизацию этих требований с международными нормами. Это, прежде всего:
• стандарт на классификацию автомобильных дорог;
• стандарт на потребительские свойства автомобильных дорог общего пользования, устанавливающий требования к скорости, удобству и безопасности движения;
• стандарт на элементы автомобильных дорог;
• стандарт на расчетные нагрузки и габариты;
• стандарт на сроки службы дорожных сооружений;
• стандарт на терминологию в отрасли народного хозяйства «Автомобильные дороги».
2.2. Техническая классификация автомобильных дорог России по интенсивности движения транспортных средств, народнохозяйственному и административному значению
Автомобильные дороги России оцениваются не только по значимости их связей между крупными городами или экономическими центрами. Прежде всего оценка дается по интенсивности движения по ним транспортных потоков автомобилей. Под транспортным потоком принято понимать ряд автомобилей, едущих
32 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
в одном направлении друг за другом по одной или нескольким полосам движения проезжей части на таком расстоянии друг от друга, что при изменении скорости впереди едущего автомобиля это отражается на режиме движения остальных.
Основной же характеристикой дороги является интенсивность движения или количество транспортных средств, проходящих в единицу времени через поперечное сечение дороги на каком-либо ее участке.
Интенсивность движения — величина переменная на различных участках дороги и в разное время суток, дней недели, года.
Значение автомобильных дорог для народного хозяйства связано, прежде всего, с их ролью в грузовых и пассажирских перевозках. Чем интенсивней будет дорога использоваться в транспортном процессе, тем более совершенного типа она должна быть построена, и, наоборот, для менее загруженных дорог строятся менее совершенные дороги, на которых движение автомобилей будет происходить с пониженными скоростями.
Подход к назначению типа дорог обосновывается анализом как стоимости строительства, так и роли того или иного маршрута в транспортной системе народного хозяйства. Например, подъездные пути к крупным аэродромам в целях обеспечения удобства сообщения и сокращения сроков воздушных перевозок иногда строят более высоких категорий, чем требуется по интенсивности движения.
В соответствии с технической классификацией, которая устанавливается в зависимости от интенсивности движения по СНиП 2.05.02-85, все дороги подразделяются на пять категорий. Автомобильные дороги категории I подразделяются на магистральные скоростные или автомобильные магистрали (категория I-а) и магистральные автомобильные дороги общего назначения (категория 1-6).
Автомобильные дороги на всем протяжении или на отдельных участках в зависимости от расчетной интенсивности движения и их народнохозяйственного и административного значения подразделяются на категории (табл. 2.1).
Категории дорог (согласно СНиП 2.05.02-85) допускается назначать (при наличии данных) в соответствии с наибольшей часовой интенсивностью движения (в приведенных единицах в час):
• свыше 2400................1 категория;
Глава 2, Проектирование и строительство автомобильных дорог 33
Таблица 2.1
Классификация автомобильных дорог по интенсивности транспортных потоков
Кате-горня дороги Расчетная интенсивность, авт./сут Народнохозяйственное и административное значение автомобильной дороги
Приведенная к легковому автомобилю В транспортных единицах
1-а Св. 14 000 Св. 7000 Магистральные автомобильные дороги общегосударственного значения (в том числе для международного значения)
1-6 Св. 14 000 Св. 7000 Автомобильные дороги общегосударственного (не отнесенные к 1-а категории), республиканского, областного (краевого) значения
II Св. 6000 до 14000 Св. 3000 до 7000
III Св. 2000 до 6000 Св. 1000 до 3000 Автомобильные дороги общегосударственного, республиканского, областного (краевого) значения (не отнесенные к I-б и II категориям), дороги местного значения
IV Св. 200 до 2000 Св. 100 до 1000 Автомобильные дороги республиканского, областного (краевого) и местного значения (не отнесенные к I-б, II и III категориям)
V До 200 До 100 Автомобильные дороги местного значения (кроме отнесенных к III и IV категориям)
Примечание.
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 категориям.
3. При применении одинаковых требований для дорог I-а и I-б категорий в тексте они будут отнесены к I категории.
2 Автомобильные дороги
34 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
• свыше 1600 до 2400...........II категория;
• свыше 800 до 1600...........III категория.
Расчетную интенсивность движения следует принимать суммарно в обоих направлениях на основе данных экономических изысканий.
Дороги общего пользования предназначены для пропуска автотранспортных средств с габаритами:
• длиной одиночных автомобилей — до 12 м;
• длиной автопоездов — до 20 м;
• шириной — до 2,5 м;
• высотой — до 4 м;
• высотой — до 3,8 м для дорог V категории.
Исключение по ширине — до 2,6 м допускается для рефрижераторов и автомобилей с изотермическими кузовами. Транспортные средства, габариты которых превышают указанные размеры, могут быть пропущены по дорогам общего пользования при наличии специального разрешения и при условии разработки мероприятий по безопасности движения.
2.3. Техническая классификация автомобильных дорог по условиям движения и доступа на них транспортных средств
Национальный стандарт Российской Федерации (ГОСТ Р 52398-2005) «Классификация автомобильных дорог», введенный в действие 05.01.2006 г., устанавливает по условиям движения и доступа на автодороги транспортных средств следующие три класса:
• автомагистраль;
• скоростная дорога;
• дорога обычного типа (не скоростная дорога).
К классу «автомагистраль» относят автомобильные дороги:
• имеющие на всем протяжении многополосную проезжую часть с центральной разделительной полосой;
• не имеющие пересечений в одном уровне с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками;
Глава 2, Проектирование и строительство автомобильных дорог 35
• доступ на которые возможен только через пересечения в разных уровнях, устроенных не чаще чем через 5 км друг от друга.
К классу «скоростная дорога» относят автомобильные дороги:
• имеющие на всем протяжении многополосную проезжую часть с центральной разделительной полосой;
• не имеющие пересечений в одном уровне с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками;
• доступ на которые возможен через пересечения в разных уровнях и примыкания в одном уровне (без пересечения потоков прямого направления), устроенных не чаще, чем через 3 км друг от друга.
К классу «дороги обычного типа» относят автомобильные дороги, не отнесенные к классам «автомагистраль» и «скоростная дорога»:
• имеющие единую проезжую часть или с центральной разделительной полосой;
• доступ на которые возможен через пересечения и примыкания в разных и одном уровне, расположенные для дорог категории I В, II, III не чаще, чем через 600 м, для дорог категории IV не чаще, чем через 100 м, категории V — 50 м друг от друга.
Техническая классификация автомобильных дорог по указанным признакам согласно названному Госстандарту дана в табл. 2.2.
Указанный Госстандарт на автомобильные дороги по транспортно-эксплуатационным качествам и потребительским свойствам разделяет дороги на категории в зависимости от:
• количества и ширины полос движения;
• наличия центральной разделительной полосы;
• типа пересечений с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками;
• условий доступа на автомобильную дорогу с примыканий в одном уровне.
Каждая категория автомобильной дороги общего пользования характеризуется общим количеством полос движения, шириной полосы движения, наличием центральной разделительной
Таблица 2.2
Техническая классификация автомобильных дорог общего пользования
Класс автомобильной дороги Категории автомобильной дороги Общее количество полос движения Ширина полосы движения, м Центральная разделительная полоса Пересечения с автомобильными дорогами, велосипедными и пешеходными дорожками Пересечения с железными дорогами и трамвайными путями Доступ на дорогу с примыкания в одном уровне
Автомагистраль IA 4 и более 3,75 Обязательна В разных уровнях Не допускается
Скоростная дорога 1Б 4 и более 3,75 Допускается без пересече-ния прямого направления
Дорога обычного типа (не скоростная дорога) IB 4 и более1 3,75 Обязательна Допускаются пересечения в одном уровне со светофорным регулированием. Допускаются пересечения в одном уровне4 В разных уровнях
II 4 2 или З3 3,5 3,75 Допускается отсутствие2 Не требуется Допускается
III 2 3,5 Не требуется Допускаются пересечения в одном уровне4
IV 2 3,0 Допускаются пересечения в одном уровне
V 1 4,5 и более
Примечания.
1 Более шести полос допускается только на существующих автомобильных дорогах.
2 На дороге категории II требование к наличию разделительной полосы определяется проектом организации дорожного движения.
3 Три полосы движения только для существующих автомобильных дорог.
4 Пересечение 4-полосной дороги категории II с аналогичной осуществляется в разных уровнях. Другие варианты пересечения дорог категории II с дорогами категорий II и III могут осуществляться как в разных уровнях, так и в одном (при условии светофорного регулирования, «отнесенных» левых поворотов или пересечения кольцевого типа).
Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных дорог
38 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
полосы, типом пересечений с другими автодорогами, железными дорогами и трамвайными путями, а также с велосипедными и пешеходными дорожками и возможностью доступа на дорогу с примыканий в одном уровне.
2.4. Отвод земельных участков для размещения автомобильных дорог
Отвод земельных участков для размещения автомобильных дорог, зданий и сооружений дорожных и автотранспортных служб, водоотводных, защитных и других сооружений, полос для размещения идущих вдоль дорог коммуникаций осуществляется в соответствии с действующими нормативными документами по отводу земель для строительства автомобильных дорог и дорожных сооружений.
Порядок пользования земельными ресурсами установлен в Федеральном законе «Земельный кодекс Российской Федерации» от 28.09.2001 г. № 137. Кодексом установлены: порядок предоставления земельных участков в пользование и их изъятия; права и обязанности землепользователей по приведению земель в состояние, пригодное для использования, гарантии их прав; льготы при взимании платы за землю; ответственность за нарушение положений Земельного кодекса.
В дорожном строительстве кроме Земельного кодекса большое значение имеет постановление Правительства РФ «Об утверждении положения о порядке возмещения убытков собственникам земли, землепользователям, арендаторам и потерь сельскохозяйственного производства» от 28.01.1993 г. № 77 (с изм.).
Положения постановления Правительства детализированы в приказе Минприроды России и Роскомзема «Основные положения о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании природного слоя почвы» от 22.12.1995 г. № 525/67. Устанавливается, что рекультивация земель выполняется за счет собственных средств нарушивших или субъектов, загрязнивших почву в соответствии с проектом рекультивации.
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных дорог 39
Федеральный закон Российской Федерации от 08.11.2007 г. № 257-ФЗ об автомобильных дорогах общего пользования и постановление Правительства Российской Федерации «Об утверждении Правил установления и использования придорожных полос федеральных автомобильных дорог общего пользования» от 01.08.1988 г. № 1420 устанавливают, что кроме полосы отвода вдоль автомобильных дорог выделяется придорожная полоса с ограничениями на землепользование. Ширина придорожной полосы зависит от категории дороги и места ее прохождения. Минимальная ширина придорожной полосы составляет 50 м. Решение о представлении земельных участков для размещения объектов дорожного сервиса в этих полосах или объектов, находящихся вне этих полос, но требующих доступа к ним (подъездов, съездов, примыканий, площадок для стоянки автомобилей), принимаются уполномоченными на то органами в установленном порядке по согласованию с федеральными органами исполнительной власти, в функции которых входит управление федеральными автомобильными дорогами общего пользования, а также контроль и надзор за безопасностью дорожного движения. Расходы по обустройству, ремонту и содержанию объектов дорожного сервиса и объектов доступа к ним несут сами их собственники.
При проектировании автомобильных дорог, кроме официальных полос отвода, в отдельных случаях учитываются фактические размеры зон, в пределах которых возможно проявление негативного влияния автомобильной дороги на окружающую среду. Эти зоны принято называть зонами влияния дороги.
Территории вдоль дорог, в пределах которых вредные для человека воздействия могут превысить безопасный уровень (санитарно-гигиенические или экологические нормы), называют защитной полосой.
Территория защитной полосы не включается в дорожную полосу отвода, не отчуждается у землевладельцев, но при выборе трассы будущей автодороги ее удаленность от жилых домов и других сооружений с постоянным пребыванием там людей должна учитываться. Размеры защитных полос могут быть уменьшены при устройстве различных защитных сооружений и мероприятий, сокращающих вредное воздействие на людей и окружающую среду.
40 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
2.5. Выбор направления трассы автомобильной дороги
На этапе проектирования дорог в обязательном порядке должны учитываться не только формы рельефа местности, земельные угодья, но и наличие промежуточных населенных пунктов, которые должны быть обслужены дорогой. Кроме того, должны быть учтены направления грузопотоков и их объемы.
До начала проектирования дорог и их строительства выполняются экономические изыскания, цель которых — выявление мест приема грузов, установка направления их перевозок между населенными пунктами (транспортных связей) и установка планируемых объемов перевозимых в будущем грузов по проектируемой дороге.
Для окончательного принятия решения по направлению дорог в пределах экономического и региональных районов выполняется анализ транспортных связей, который должен дать наглядную картину объемов перемещаемых грузов между населенными пунктами. Такой анализ позволит наметить направление дорог с минимальной их протяженностью. Ориентирование дороги на местности определяется ее трассой. Трассой принято называть положение оси дороги на карте местности.
Известно, что кратчайшим направлением дороги, соединяющим на карте местности начальные и конечные пункты, является прямая — воздушная линия. Однако строительство дорог по прямым линиям между населенными пунктами практически не ведется, так как на пути прокладки дорог по прямым линиям могут встретиться такие препятствия, преодоление которых окажется экономически намного дороже их обхода с некоторым отклонением от кратчайшей прямой линии. Препятствия могут быть контурные и высотные. К первым относятся сами населенные пункты, реки и озера, заболоченные участки земель, заповедники и др., ко вторым — горные хребты, различные возвышенности, овраги, балки, ущелья, глубокие котловины.
Отклонение трассы от кратчайшего прямого направления вызывается также наличием контрольных точек, через которые обязательно должна пройти дорога. К контрольным точкам относятся мосты через реки, согласованные места пересечения с железными
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных дорог 41
и автомобильными дорогами, горные перевалы, места примыканий к населенным пунктам и др.
Дороги с интенсивным транзитным движением строят в настоящее время в обход населенных пунктов, повышая, таким образом, жизнедеятельность их населения.
При выборе трассы автомобильной дороги проектировщикам часто приходится учитывать реальные ситуации на местности, решать порой довольно сложные задачи, придерживаться главного принципа — дорога в своем воздействии на окружающую среду должна приносить как можно меньше вреда и, в то же время, воздействие местных природных условий на дорогу (затопление, снежные заносы, просадочные лессовые грунты, горные оползни, осыпи и др.) должно быть наименее опасным.
От топографических условий, главным образом от рельефа местности, зависит расположение трассы будущей дороги и объемы строительных работ.
Геологические и климатические условия в свою очередь также влияют на выбор трассы будущей дороги.
Обходя контурные и высотные препятствия, проектировщикам автомобильных дорог приходится удлинять ее трассу. Затраты в каждом случае возрастают и приходится искать экономически оправданный вариант трассы.
Коэффициент развития трассы Крт (отношение реальной длины принятого варианта трассы к кратчайшему расстоянию по воздушной линии) может служить показателем экономичности при сравнении между собой нескольких вариантов. Однако, в зависимости от предполагаемой интенсивности движения по будущей автодороге, высотные препятствия иной раз обходят, удлиняя трассу, или, наоборот, преодолевают их по кратчайшему расстоянию (пробивая тоннели) с выполнением больших объемов земляных и строительных работ и высокими экономическими затратами. Выбор такого решения обычно оправдывается снижением транспортных затрат в перевозках грузов и пассажиров после ввода в эксплуатацию построенной дороги.
На рис. 2.1 показано несколько вариантов воздушной линии между опорными пунктами. Как видно из рисунка, при прокладке трассы дороги между пунктами А и С возможны варианты трассы: правого обхода болота и озера; правого обхода болота и пересече-
42 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатания
Рис. 2.1. Варианты воздушной линии между опорными пунктами
ния озера (в обоих случаях дорога проходит через промежуточный пункт В, пересекая под прямым углом большую реку в районе точки г); левого обхода заповедника и озера. Правый вариант дороги через озеро с пересечением гряды холмов в седловине в точке к и следом в выемке под железной дорогой пригоден больше для дорог высшей категории. Пересечение железных дорог в глубоких выемках удобно для строительства путепроводов. В седловинах холмов уменьшается объем земляных работ. Направление трассы через заповедник недопустимо. Левый вариант трассы с обходом заповедника, озера и пересечением большой реки в пункте л, гряды холмов в седловине и железной дороги в глубокой выемке будет связан с большим объемом работ на заболоченном участке.
Окончательное решение по выбору варианта трассы между населенными пунктами А и С с учетом ситуации на местности может быть принято после технических и экономических расчетов, т. е. должно быть выполнено технико-экономическое обоснование (ТЭО).
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 43
2.6. Основные элементы автомобильных дорог
2.6.1. План дороги, прямые и кривые участки
Трассу автомобильной дороги при изображении ее на карте местности для лучшей ориентировки, как при разработке проекта, так и при строительстве и эксплуатации дороги, делят на километровые и стометровые участки, называемые пикетами. Пикеты и километры последовательно нумеруют.
Для наглядности положение оси дороги на местности (трассу) в проектах автомобильных дорог изображают в горизонтальной и вертикальной проекциях. На графическом изображении проекции трассы на горизонтальную плоскость — плане трассы (рис. 2.2) показывают расположение дороги по отношению к рельефу местности, населенным пунктам, ситуациям на местности и т. д., прямые и кривые участки.
Рис. 2.2. План трассы
Около прямых выписывают их длины и направления по отношению к сторонам света. Данные о криволинейных участках (радиусы, углы поворота и длины) обычно сводят в таблицы. Для ориентировки углы поворота нумеруют.
Углы поворота (рис. 2.3) измеряют между продолжением прямого участка трассы и ее новым прямым направлением. Для удобства и безопасности движения в углы поворота вписывают плавные линии.
44 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 2.3. Элементы угла поворота трассы дороги:
а — угол поворота; О' — вершина угла; О — центр кривой; R — радиус кривой; НК — начало кривой; КК — конец кривой; К — кривая; Т — тангенс кривой, Б — биссектриса кривой
2.6.2. 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 грунте — 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).
1 В дальнейшем ссылки на цветную вклейку опускаются.
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 45
Рис. 2.4. Выемка
Рис. 2.5. Насыпь
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.
46 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Рис. 2.6. Элементы продольного профиля дороги.
Отметки дороги: I — дорога в нулевых отметках; II и IV — дорога в насыпи;
III — дорога в выемке
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.
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 47
ЮВ 9е 35'
7310,30
R6000 К300
|уг30*у| 9
Т130
Б 250
R 400
К 230
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; 75 — 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
48 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
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.
2.6.3. Требования к плавности трассы автомобильной дороги
С позиций безопасности движения и пропускной способности дорог, поиск удовлетворительного сочетания геометрических элементов автомобильных дорог является весьма актуальным при нынешней бурной автомобилизации и росте скоростей движения. Повышение требований к плавности трассы в первую очередь должно касаться автомобильных дорог высших категорий феде
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 49
рального значения, построенных многие десятилетия назад по старым нормам и правилам, а ныне подлежащим реконструкции.
В нашей стране с целью экономии затрат на строительство широко применялись и применяются до настоящего времени в Практике проектирования и строительства автомобильных дорог Предельные, т. е. минимальные нормативные, значения их геометрических элементов, определяющих плавность трассы, без достаточного технико-экономического обоснования. За расчетную скорость принимается максимально допустимая для данной категории дороги на всем протяжении, в то время как расчетная скорость устанавливается и для наиболее неблагоприятных участков трассы с предельно допустимыми значениями геометрических элементов дороги.
Опыт проектирования и эксплуатации автомобильных дорог доказал, что наиболее рациональным принципом проектирования дорог является условие наименьшего ограничения скорости движения автомобилей при одновременном ограничении диапазона изменения скорости на смежных по длине участках дороги.
В настоящее время основными действующими нормативными документами, регламентирующими величины параметров плана и продольного профиля, а также оценивающие их с позиций безопасности движения и технического уровня, являются ГОСТ Р 52398-2005 «Классификация автомобильных дорог», ГОСТ Р 52399-2005 «Геометрические элементы автомобильных дорог», СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и ОДН 218.0.006-2002 «Правила диагностики и оценки состояния автомобильных дорог». Величины параметров, непосредственно влияющие на горизонтальную и вертикальную плавность трассы, приведены в СНиП 2.05.02-85.
При нанесении проектной линии трассы будущей автомобильной дороги в различных условиях рельефа местности наибольшую плавность трассы достигают при так называемом клотоидном трассировании. Клотоида, или спираль Корню, — кривая, у которой кривизна изменяется линейно как функция длины дуги !//?-£<=> <=> R L = const. Клотоидные трассы состоят преимущественно из сопрягающихся круговых кривых и переходных кривых больших параметров (радиусов и длин) между ними. Когда участок дороги имеет форму клотоиды, руль поворачивается равномерно. Такая форма дороги позволяет преодолевать поворот без существенного снижения скорости.
50 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатания
При клотоидном трассировании переходная кривая, сопрягающая кривые малых радиусов из вспомогательного элемента, становится самостоятельным элементом трассирования, частой вытесняющим прямолинейные участки. Прямые участки трассы1 в этом случае невелики или совсем отсутствуют. Вместо ходов по прямым линиям, как было рассмотрено ранее, между углами поворотов и вписывания между ними круговых кривых укладываются круговые кривые значительно больших радиусов и сопрягают их переходными кривыми больших радиусов. Отечественные нормы на проектирование автомобильных дорог требуют устраивать на дорогах всех категорий переходные кривые с радиусом менее 2000 м в таком соотношении:
Радиус круговой кривой, м 60 100 200 300 500 600-1000 1000-2000
Длина переходной кривой,м 40 50 70 90 100 НО 120
Клотоидное проектирование трассы часто применяют, когда дорога должна сочетаться с местностью (ландшафтом), проходя по граничной зоне ее элементов (подножия холмов, по опушкам леса и т. д.).
Длину переходной кривой можно вычислить по формуле
L = fen , м, (2.1)
477JJ
где L — длина переходной кривой, м;
Тдоп — допустимая скорость движения на переходной кривой, км/ч;
R — радиус переходной кривой, м;
J — допустимая скорость нарастания центробежного ускорения, для расчетов рекомендуется принимать равной 0,5—0,8 м/с2.
2.6.4. Элементы поперечного профиля дороги
Полосу местности, включающей в себя дорогу, вспомогательные сооружения, служебные здания, снегозащитные и декоративные насаждения, называют полосой отвода или дорожной полосой. Ширина полосы отвода устанавливается на дорогах разных категорий по РЗ от 8.11.2007 г. № 257. Полоса отвода может быть
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных дорог 51
увеличена, если есть для этого обоснование (СТОА, близкое расположение жилых и служебных домов и т. д.).
Полосу земли, искусственно выровненную с приданием ей Необходимых уклонов и обеспеченную надлежащим водоотводом, называют земляным полотном. На земляном полотне конструктивно располагают проезжую часть, обочину, боковые канавы. Линию пересечения поверхностей откоса и обочины называют бровкой земляного полотна.
На обрезах (частях полосы отвода по бокам земляного полотна) высаживаются обычно для украшения дороги и борьбы со снежными заносами земляные насаждения. Обрезы также часто используются для устройства объездных путей при ремонте дороги.
В зависимости от возложенных на зеленые насаждения задач они могут выполнять функции:
• придорожные зеленые насаждения защищают дорогу от снежных и песчаных заносов, пыльных бурь, порывов бокового ветра;
• посадки кустарника и трав с развитой корневой системой на откосах выемок, оврагов, балок и насыпей предохраняют их от ветровой и водной эрозии;
• посадки зеленых насаждений на участках местности, где собирается много влаги, способствуют их осушению;
• в темное время суток, в тумане, в период снежных заносов придорожные насаждения улучшают ориентацию водителей на дороге;
• кустарниковые насаждения на разделительной полосе защищают водителя от ослепления светом фар встречных автомобилей;
• декоративные насаждения предназначены также для создания на дороге обстановки, удовлетворяющей эстетическим требованиям.
С развитием теории и практики ландшафтного проектирования озеленению автомобильных дорог отводится роль связывающего элемента между дорогой и окружающей местностью.
Зеленые насаждения могут выполнять функции охраны окружающей среды. В населенных пунктах они защищают жилые дома от транспортного шума, отработавших газов, запыления. На автомагистралях, автобусных остановках и в других местах автодорог
52 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
зеленые насаждения, создавая тени, способствуют улучшению микроклимата.
Однако растущие вдоль дорог деревья иногда не только украшают дорогу, но, отбрасывая тень на нее от своих стволов, утомляют зрение водителей, скрывают неровности и выбоины в дорожном покрытии, что приводит к ухудшению безопасности движения транспортных средств.
Поэтому, независимо от назначения зеленых насаждений, ко всем их видам предъявляются следующие общие требования:
• удовлетворять ландшафтно-архитектурным требованиям;
• обозначать трассу в плане и в продольном профиле, облегчая водителю ее пространственное восприятие;
• не закрывать живописных мест природного ландшафта;
• зеленые насаждения не должны ограничивать видимость на перекрестках, на подходах к мостам и путепроводам и к другим опасным местам.
Рис. 2.8. Элементы дороги на поперечном профиле:
1 — откос насыпи; 2 — обочина, укрепленная гравийной (щебеночной) смесью; 3 — проезжая часть с твердым покрытием; 4 — разделительная полоса с декоративным кустарником и травой; 5 — осевая линия по проезжей части дороги; 6 — обрезы; 7 — канава
На рис. 2.8 показаны элементы поперечного профиля с двумя проезжими частями.
Откосы насыпей укрепляют посевом трав с развитой корневой системой. Там, где насыпь может подтапливаться (вдоль рек, на
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных дорог 53
подходах к мостам, вдоль берега моря), ее укрепляют камнями или бетонными плитами.
Крутизна откосов имеет большое значение для безопасности движения. При небольшой крутизне откосов и малой высоте насыпей автомобиль может безопасно съехать с дороги в случаях, грозящих происшествием.
Крутизна откосов оценивается коэффициентом заложения (откоса) или отношением высоты откоса к горизонтальной его проекции — заложению.
Заложение откосов — обеспечение устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок). В практике строительства дорог коэффициент заложения откосов может быть следующим: 1:1; 1 : 1,5; 1 : 3 — одинарным, полуторным, тройным. В насыпях ниже 1 м заложение откосов, как правило, 1 : 4.
Крутизна откоса сооружения зависит от угла естественного откоса грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. На угол естественного откоса влияет угол внутреннего трения, сцепления и давления вышележащего слоя грунта. При отсутствии сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. В грунтах, имеющих сцепление, угол естественного откоса изменяется от максимальной величины в верхней части выемки или насыпи до минимальной — в нижней, приближаясь к углу внутреннего трения. В связи с этим заложение откосов высоких насыпей, выемок осуществляется с переменной крутизной, с более пологим очертанием внизу.
Откосы насыпей постоянных земляных сооружений делают более пологими, чем откосы выемок. Более крутые откосы допускаются при устройстве временных котлованов и траншей. Например, при суглинистых грунтах и глубине выемок до 3 м в постоянных сооружениях крутизна заложения откосов принимается 1 : 1,25; в постоянных насыпях — 1 : 1,5; в котлованах и траншеях — 1 : 0,67.
Поперечный профиль дорог, проходящих через города и небольшие пункты, меняется. Для пешеходов устраивают тротуары, отделяемые от проезжей части зелеными насаждениями. Если через населенный пункт проходит большой поток транзитного транспорта, для местного транспорта на дороге выделяются отдельные полосы.
54 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
В городах под тротуарами обычно располагают различные инженерные коммуникации, а по краю проезжей части улицы устраивается ливневая канализация. В небольших населенных пунктах сельского типа отвод воды с проезжей части дороги осуществляется по канавам или лоткам (рис. 2.9 и 2.10). Рядом с
Рис. 2.9. Поперечный профиль дороги с канавами и тротуарами
дорогами, как и в городах, для пешеходов устраиваются тротуары с твердым покрытием, защищенные от дороги полосой зеленых насаждений.
Строительными нормами и правилами (СНиПы) предусматривается строительство велосипедных дорожек, если интенсивность движения автомобилей по дороге в сутки достигает 2000 ед. Ширина велосипедной дорожки с твердым водоустойчивым покрытием должна быть от 1,5 до 2,5 м. В практике это требование СНиП часто не соблюдается.
Рассмотрев предельные и поперечные профили загородных автомобильных дорог, а также дорог в городах и в сельских населенных пунктах, следует заметить, что для дорожного строительства последних десятилетий характерно стремление к устройству земляного полотна с округлыми очертаниями откосов, плавно
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 55
сопрягающихся с поверхностью придорожной полосы. Отказ от крутых откосов и переход к пологим выявил ряд их преимуществ с точки зрения обеспечения безопасности движения, так как замена
Рис. 2.11. Земляное полотно с округлыми очертаниями откосов и придорожных канав
глубоких канав мелкими лотками позволяет автомобилям, потерявшим управляемость, при пологих откосах съезжать с насыпи (рис. 2.11).
Идея поперечных профилей автомобильных дорог, показанных на рис. 2.11, начала реализовываться в России впервые в 1943 г. в «Технических правилах на строительство военных автомобильных дорог».
2.7. Расчетные скорости движения по дорогам
В проектах на строительство новых автомобильных дорог предусматривается обеспечение безопасности движения автомобилей с расчетной скоростью, зависящей от категории дорог или от расчетной интенсивности движения. СНиПы на проектирование автомобильных дорог учитывают три фактора, называемые в технической литературе комплексом: дорога (Д) — автомобиль (А) — водитель (В). Иногда добавляется еще один фактор — окру
56 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
жающая среда (С), хотя этот фактор пока еще в полной мере не учитывается.
Дорога и окружающая среда оказывают определенное влияние на безопасность движения. Рационально запроектированная дорога — один из путей создания правильного восприятия дорожных условий водителями и, следовательно, благоприятных условий работы, что в свою очередь отразится на рациональном выборе скоростей движения.
Правильной оценкой дорожных условий и своевременным изменением режима движения водитель может как бы устранять ошибки в проектных решениях, снижать опасность возникновения дорожно-транспортных происшествий.
При постройке новых автомобильных дорог СНиПы учитывают:
• разнотипность автомобилей, движущихся в общих потоках;
• технические качества дорог — типы одежд и покрытий;
• размеры элементов плана и профилей (продольного и поперечного) дорог и перспективные интенсивности движения.
Расчетные скорости движения автомобилей связаны с перечисленными выше факторами и сами в свою очередь влияют на их значения. Так, СНиПы 1985 г. допускают для минимальных радиусов кривых в плане при равнинном и слабо холмистом рельефе местности следующие значения:
Перспективная интенсивность движения, авт./сут 200 1000 3000 7000 >7000
Категория дороги V IV III II I
Расчетная скорость, км/ч 60 80 100 120 150
Минимальный допустимый радиус кривой в плане, м 150 300 600 800 1200
Высокие расчетные скорости на дорогах обеспечивают снижение расходов на перевозки грузов, но требуют ровного дорожного покрытия, уменьшения значений продольных уклонов, увеличения радиусов кривых в плане. А это всегда связано с увеличением объемов работ при строительстве дорог и, следовательно, с увеличением стоимости их строительства. СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» рекомендует на дорогах всех категорий применять нормативы элементов трассы, превышающие требования нормативов на дороги I категории. На практике это выполняется крайне редко.
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 57
На расчетные скорости движения автомобилей по дорогам существенное влияние имеют расчеты необходимой видимости при проезде криволинейных участков в плане и в продольном профиле, а также интервалы между автомобилями при встрече и обгонах.
Говоря о расчетных схемах видимости на дорогах, следует помнить, что они относятся только к светлому времени суток. В ночное время зона видимости на дорогах резко снижается, особенно если нет искусственного освещения. На криволинейных же участках дороги фары автомобиля освещают участки местности, выходящие за пределы дороги, что создает повышенную опасность движения.
2.8. Линейный график дороги
В проектной документации на строительство автомобильной дороги линейный график дороги является одним из основополагающих графических материалов, дающих характеристику плана и продольного профиля дороги, ситуационного плана мероприятий на участках отвода земли прилегающих с двух сторон к дороге. На линейном графике дороги указываются величины уклонов продольного профиля в тысячных долях единицы, границы и длины уклонов и горизонтальных участков в метрах, границы криволинейных участков в плане, их длины и радиусы в метрах. Наглядно изображается направление поворота трассы дороги (рис. 2.12).
На линейном графике дороги условными обозначениями показываются различные инженерные коммуникации, пересекающие дорогу или находящиеся критически близко вдоль дороги.
На ситуационном плане дороги указываются размеры полосы отвода земельного участка, съезды в населенные пункты, на другие дороги, пересечения с другими дорогами, названия и границы населенных пунктов и другие контурные объекты.
Линейный график дороги несет информацию о конструкции дорожной одежды, типе покрытия и укрепления обочин, ширине проезжей части и обочины, ширине укрепленной обочины по типу проезжей части на год строительства дороги и на год изменения.
На линейном графике дороги отражается информация о поверхностной обработке проезжей части, о прочности, ровности и
58 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Границы обслуживания первичных организаций и их название 1
Продольные уклоны 2
Радиусы кривых в плане 3
Коммуникации вдоль дороги, находящиеся критически близко лево 4
право
Коммуникации пересекающие 5
Километры 6
Ситуация лево 7
право
Тип покрытия и укрепления обочин, ширина проезжей части и обочины, ширина укрепленной полосы по не 01.01.03 8
на
на
Конструкция дорожной одежды не 01.01.03 9
на
Поверхностная обработка 10
Прочность на 01.01.03 11
не
на 01.01.03 12
на
на 01.01 03 13
на
14
Искусственные на 01.01.03 15
год изменения
Земляное высот» 3«НМ ПОЛОТНЕ] лево 16
право
крутизн* откосов лево
право
ширина по подошве
Снегозаносимые лево снегозанос 17
зашита
право снегозанос
защита
Оценка состояния автомобильной дороги (по ВН 10-87) на 01.01 03 18
на
на
яа
Йе
/.-Ж.-
ммц
0,26
та
0.8
ТГ 1:4
У.-5 1:4
19,4
Рис. 2.12. Линейный график участка автомобильной
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных лорог 59
~~Т8Ь71.Ь.9.
593 52?
0,23 0.25
_»
-ар.. 5ХГ
1:4 Т2
4Й 1-4 1:2
1&L JM ....
- ' ' «2» .A r_f JI IL J11 л 1L1I11 HrnirtliiT Г~ • - ..'.М™ r-jmuim-iiu--- 7
дороги ст. Милютинская — х. Верхнепетровский
60 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
коэффициенте сцепления. Дается информация о геометрических параметрах земляного полотна, об искусственных сооружениях, о снегозаносимых участках.
На линейном графике автомобильной дороги отражается оценка состояния автомобильной дороги по ОДН 218.0.000-2003 по регулярным проверкам компетентными комиссиями.
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHII1IIIII Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
1. Как классифицируются автомобильные дороги в России?
2. Какие нормативно-правовые основы существуют в России для проектирования и строительства автомобильных дорог?
3. Как решается вопрос отвода земельных участков для размещения автомобильных дорог?
4. Что понимается под трассой автомобильной дороги и как осуществляется выбор ее направления ?
5. Что такое план автомобильной дороги?
6. Какие основные элементы дороги отражаются в ее плане?
7. Какими элементами характеризуются углы поворота трассы ?
8. Из каких элементов состоит продольный профиль дороги?
9. С какой целью на дорогах устраивают насыпи и выемки?
10. В чем заключаются требования к плавности трассы автомобильной дороги?
11. Из каких элементов состоит поперечный профиль дороги?
12. Чем отличаются поперечные профили загородных дорог от поперечных профилей городских улиц?
13. Что понимается под расчетными скоростями движения по автодорогам ?
14. Что отражается на линейном графике автодороги?
Глава 3
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
ВОЗДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛЯ
НА ДОРОГУ И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДОРОГЕ
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ
3.1. Особенности взаимодействия дороги и автомобиля
При движении автомобиля по дороге происходит его пространственное перемещение, как поступательное, так и вращательное на криволинейных участках дороги. При этом возникают вертикальные силы, вызывающие деформацию дорожного покрытия, и касательные усилия в зоне контакта шины колеса с дорожным покрытием, вызывающие относительное смещение верхних слоев дорожного покрытия. Величины последних наиболее значительны при разгоне и торможении автомобиля.
Особенно сложным является движение автомобиля на подходах к кривым в плане и на самих кривых. На таких участках возникают боковые силы, действующие как на автомобиль, так и на верхний слой дорожного покрытия и оказывающие большое влияние на устойчивость автомобиля. В связи с этим кривые в плане и подходы к ним проектируют в первую очередь из условия обеспечения устойчивого движения автомобиля, предупреждения его опрокидывания и заноса. Таким образом, при движении автомобиля по дороге действует система сил, разных по направлению и величине.
62 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Для предупреждения возникновения значительных вертикальных усилий, оказывающих отрицательное воздействие на подвеску автомобиля и на дорожную одежду, вертикальные вогнутые кривые на дорогах проектируют по максимально возможным радиусам.
Траектория и скоростной режим автомобиля во многом зависят от того, насколько детально учтены при проектировании элементов автомобильных дорог психофизиологические характеристики водителя.
Ошибки в действиях водителя при управлении автомобилем, особенно при узкой проезжей части, приводят к тому, что автомобиль заезжает на обочину, тем самым разрушая кромку проезжей части, обочину и само дорожное покрытие.
Наличие неровностей на проезжей части дороги вызывает колебания автомобиля, вредные для человека, дорожного покрытия и самого автомобиля. Неожиданный наезд автомобиля на большой скорости на неровность может привести к разрушению дорожного покрытия и поломке конструктивных элементов автомобиля.
Особенно ухудшается взаимодействие колеса с дорогой при наличии водяной пленки на поверхности дорожного покрытия. Ухудшается сцепление шины колеса с дорожным покрытием, а при высоких скоростях (более 80 км/ч) возникает так называемое явление аквапланирования, заключающееся в образовании водяного клина между колесами автомобиля и поверхностью дорожного покрытия, при этом передние управляемые колеса автомобиля приподнимаются и автомобиль теряет управляемость.
Появление многоосных и скоростных грузовых автомобилей привело к неприятному для водителей легковых автомобилей явлению при движении по влажному покрытию — возникновению облака из грязеводяной пыли. Для предупреждения появления вокруг грузового автомобиля такого облака на автомобилях сбоку и сзади устанавливают специальные защитные щитки. Кроме того, устраивают так называемый «дренажный асфальт» — покрытие, в которое уходит часть воды из зоны контакта шины колеса с дорожным покрытием, что значительно увеличивает безопасность и комфорт для автотранспорта, позволяя снизить количество аварий в дождливую погоду на мокром дорожном полотне.
Воздействие автомобиля на дорогу усиливается при неблагоприятных погодных условиях и плохом обеспечении отвода воды от дороги.
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 63
3.2. Силы, действующие от колеса автомобиля на дорожное покрытие
При движении автомобиля по дороге в зоне контакта шины колеса с дорожным покрытием возникают динамические вертикальные, продольные и поперечные касательные силы, значение которых зависит от типа автомобиля, шины колеса, нагрузки, природно-климатических условий и т. п.
На стоящее колесо действует только одна сила — вес автомобиля, приходящийся на это колесо. Особенностью автомобильного колеса является его эластичность. Под действием вертикальной силы колесо деформируется (рис. 3.1, а), а в месте контакта радиус колеса меньше, чем в других частях колеса, не соприкасающихся с дорожным покрытием.
Рис. 3.1. Схема сил, действующих на дорожное покрытие:
а — стоящее колесо; б — ведущее колесо; в — ведомое колесо; D — размер пятна контакта колеса с дорожным покрытием; Рср, Ртах — соответственно средний и максимальный прогиб дорожного полотна; R — сила реакции; GK — вес автомобиля, приходящийся на колесо; Мър — вращающий момент; Т — сила трения; гк — расстояние от центра колеса до поверхности дорожного покрытия; г — радиус колеса; а — расстояние от мгновенного центра скоростей О до линии действия силы реакции R; Рк — окружная сила; и — скорость движения автомобиля
Площадь следа колеса вменяется в пределах 250... 1000 см2. Для одного и того же автомобиля значение F, м2, зависит от нагрузки на колесо:
64 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
(3.1)
р
где GK — вес автомобиля, приходящийся на колесо, Н;
р — давление, Па.
Значение р не должно превышать 0,65 МПа на дорогах I—II категорий и 0,55 МПа на дорогах III—V категорий.
Различают площадь отпечатка по контуру в форме эллипса (рис. 3.1, а) и по выступам рисунка протектора. При определении среднего давления в расчете принимают площадь отпечатка по выступам протектора. При расчете дорожной одежды для вычисления р условно принимают площадь отпечатка в виде круга диаметром D, м, равновеликую площади эллипса:
£ = 11,3/-^-. (3.2)
Vo,ip
У большинства автомобилей имеются ведущие и ведомые колеса. К ведущим колесам подается вращающий момент Мвр, Нм, от двигателя автомобиля
^вр (3*3)
где Млв — вращающий момент на коленчатом валу двигателя, Н-м; ик — передаточное число коробки передач;
ur — передаточное число главной передачи;
т| — коэффициент полезного действия главной передачи.
Действие вращающего момента Мвр вызывает появление в зоне контакта окружной силы Рк, направленной в сторону, обратную движению (рис. 3.1, б). Сила Рк вызывает горизонтальную силу реакции Г, представляющую собой силу трения в плоскости контакта колеса с дорожным покрытием, при этом Т= Рк.
При действии вертикальной силы GK возникает сила реакции R, которая располагается на расстоянии а впереди по ходу движения автомобиля. Значение GK составляет: для грузовых автомобилей (0,65...0,7) G; для легковых (0,5...0,55) G; где G — общий вес автомобиля, Н.
На ведомое колесо (рис. 3.1, в) действует сила тяги. Горизонтальная реакция Т = Рк направлена в сторону, противоположную движению. Вертикальная сила реакции R так же, как и в случае ведущего колеса, смещена по ходу движения.
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 65
Вращающий момент Мвр может быть определен также с учетом окружной силы Рк, Н, и радиуса качения пневматического колеса гк, м:
Мвр = Ркгк, (3.4)
при этом гк = Хг, (3.5)
где X — коэффициент уменьшения радиуса колеса в зависимости от жесткости шин;
X = 0,93.. .0,96;
г — радиус недеформированного колеса, м.
В точке О, мгновенном центре скоростей, приложена сила трения (сцепления) колеса с поверхностью дороги.
Можно записать R = 6К; Л/вр = 7?к + Ra, где a — расстояние от мгновенного центра скоростей до точки приложения силы реакции R.
Откуда Т = —V--R—. (3.6)
''к
Поскольку —— = Рк, то Т - P-G-. fK
Обозначим — = /;
. Тогда Т= Рк- Pf
Для ведомого колеса можно записать
(7К= R; Р = Т; R = Рк • г.
Отсюда Рк- R (a/rk);
R-GK Рк - GK -ft Л fУ
где Pf — сила сопротивления качению, Н; f — коэффициент сопротивления качению. Сопротивление качению зависит от скорости движения, эластичности шины и состояния поверхности дорожного покрытия. Коэффициент сопротивления качению возрастает с увеличением скорости движения, так как кинетическая энергия колеса при
3 Автомобильные дороги
66 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
наездах на неровности прямо пропорциональна квадрату скорости качения.
Практически значение f остается постоянным до скорости движения 50 км/ч для определенного типа дорожного покрытия:
цементобетонное и асфальтобетонное......0,01—0,02;
щебеночное, обработанное вяжущим........0,02—0,025;
щебеночное, не обработанное вяжущим.....0,03—0,04;
ровная сухая грунтовая дорога...........0,03—0,06.
При скорости движения более 50 км/ч коэффициент сопротивления качению определяют по формуле
=/[1 + 0,01(и — 50)], (3.8)
где v — скорость движения, км/ч;
f — коэффициент сопротивления качению при скорости движения до 50 км/ч.
Движение автомобиля возможно при условии Т > Рк. Сила трения достигает наибольшего значения, когда
max
ф^си>
(3.9)
где С?сц — нагрузка на ведущее колесо (сцепной вес), Н; ср — коэффициент сцепления.
Коэффициент сцепления ср — это отношение максимального значения силы тяги на ободе колеса к сцепному весу автомобиля.
Различают следующие значения коэффициентов сцепления (рис. 3.2):
ср — при движении в плоскости качения без скольжения и буксования;
epi — при движении в плоскости качения при скольжении и буксовании (коэффициент продольного сцепления);
(р2 — при боковом заносе (коэффициент поперечного сцепления).
Между этими коэффициентами сцепления имеются следующие зависимости:
R — Gxp;
где Кк — поперечная сила.
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 67
Рис. 3.2. Силы, действующие на дорожное покрытие на криволинейных участках:
Рк — окружная сила (сила тяги); Ук — поперечная сила; R — сила реакции; Ф — коэффициент сцепления; ф! — коэффициент продольного сцепления;
ф2 — коэффициент поперечного сцепления
Отсюда Ф1=уф2_Ф2- (3.10)
Результаты исследования показывают следующие количественные зависимости между ср, срь <р2:
(р! = (0,7...0,8)ср; (р2 = (0,85...0,90)9! или (р2 = (0,6...0,7)ср.
Значение (р зависит от типа и состояния дорожного покрытия, скорости движения и других факторов (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Зависимость коэффициента сцепления от условий движения и состояния дорожного покрытия
Состояние дорожного покрытия Условия движения Коэффициент сцепления Ф (при скорости движения 60 км/ч)
Сухое, чистое Особо благоприятное 0,7
Сухое, чистое Нормальное 0,5
Влажное, грязное Неблагоприятное 0,3
Обледенелое Особо неблагоприятное 0,1...0,2
При торможении колеса автомобиля часто возникают большие касательные усилия (рис. 3.3).
68 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Рис. 3.3. Силы, действующие на дорожное покрытие при торможении: GKT — вес автомобиля, приходящийся на тормозящие колеса; Мт— тормозящий момент; Ркт — сила торможения; v — скорость движения автомобиля
Сила торможения составляет
Рк.т. = Ф ‘ 6к.т-> (3-11)
где GKT — вес автомобиля, приходящийся на тормозящие колеса, Н. Боковые касательные силы возникают при движении по криволинейным участкам дорог, при обгонах, боковом заносе, при сильном поперечном ветре, при наличии большого поперечного уклона проезжей части. Действие касательных сил в зоне контакта шины колеса с дорожным покрытием приводит к истиранию и деформации дорожного покрытия и истиранию шины.
3.3. Требования к дороге по обеспечению безопасности движения
3.3.1. Движение автомобиля по дороге с поперечным уклоном
Статистика отмечает достаточно большое число ДТП, связанное с потерей автомобилем устойчивости при возникновении бокового скольжения колес. При этом при наезде какого-либо колеса на препятствие возможно опрокидывание автомобиля. Особенно опасными бывают поперечные скольжения при высоких скоростях движения.
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 69
Основными причинами потери поперечной устойчивости автомобиля на прямых участках автодорог являются поперечные уклоны. Поперечное скольжение колес автомобиля на прямолинейных участках дорог, имеющих поперечный уклон, обычно происходит на мокрых, скользких и обледенелых дорогах. На рис. 3.4 показана схема сил, действующих на автомобиль, движущийся по дороге с
поперечным уклоном.
Рис. 3.4. Схема сил, действующих на автомобиль, движущийся по дороге с поперечным уклоном:
G — масса автомобиля; В — колея автомобиля; R} и R2 — соответственно силы реакции левого и правого колеса; hg — высота центра массы автомобиля; Ук — поперечная сила сцепления
Сила Ga sin р стремится вызвать скольжение колес автомобиля по направлению поперечного уклона, а сила сцепления шин с поверхностью дороги YK противодействует этому скольжению. Условием начала скольжения автомобиля в поперечном направлении будет
Ga sin р > (?flcos р • ф2 (3.12)
MHtgp>(p2, (3.13)
где ф2 —• коэффициент сцепления в поперечном направлении.
Поперечный крен автомобиля перераспределяет массы между правыми и левыми колесами, нагружая тем самым колеса одной
70 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
стороны и разгружая колеса другой стороны. В расчетах устойчивости автомобилей на автодорогах влияние крена учитывается коэффициентом предварительного поперечного крена подрессоренной его массы Лк.
С учетом Лк
tgp>AK (3.14)
Анализируя вышеприведенные формулы, можно отметить, что . В
если h---->ф , то скольжение на поперечном уклоне начнется
2hs
г , В
раньше опрокидывания, и, наоборот, при h-<ср2 раньше на-
Ч
ступит опрокидывание, что на практике наблюдается крайне редко.
3.3.2. Движение автомобиля по горизонтальному криволинейному участку дороги
При движении автомобиля по криволинейным участкам дороги возникают центробежные силы инерции, часто являющиеся основными причинами бокового скольжения шин автомобилей в поперечном направлении и опрокидывания автомобилей.
Схема движения автомобиля на криволинейном участке дороги показана на рис. 3.5.
Помимо опрокидывающего и сдвигающего действия, влияние центробежной силы проявляется также в изменении условий управления автомобилем вследствие перераспределения нагрузки между колесами автомобиля. Центробежная сила вызывает угловую деформацию шин (боковой увод), которая отражается на управляемости автомобилем. Ускоряется износ шин, повышается расход топлива, повышается опасность ДТП.
В ночное время условия движения на криволинейных участках дорог с малыми радиусами закруглений осложняются еще и тем, что свет фар освещает дорогу по направлению продольной оси автомобиля и значительное пространство дороги и обочины в сторону поворота остается не освещенным.
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 71
Рис. 3.5. Движение автомобиля по криволинейному горизонтальному участку дороги:
1—2 и 5— 6 — прямолинейные участки; 2—3 и 4—5 — переходные кривые уменьшающегося радиуса; 3—4 — кривая постоянного радиуса
Неровность покрытия проезжей части дороги на закруглениях может приводить к кратковременному отрыву колес от дороги. Что в свою очередь ведет к потере сил сцепления шины с покрытием и способствует возникновению скольжения в противоположную сторону от центра поворота.
72 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Центробежная сила, направленная горизонтально от центра поворота, может быть рассчитана по формуле
С1 7?2
Р=--^-,кгс, (3.15)
u g3,64
где С, — радиус поворота центра масс автомобиля, м.
Поперечная составляющая центробежной силы составит:
Ру = 7’u cos у, кгс, (3.16)
где у — угол между радиусом £ траектории центра масс автомобиля и продолжением оси задних колес.
Величину радиуса R (рис. 3.5) берут из плана дороги или определяют инструментальной съемкой. Для малых углов можно принять С, ® R, м.
Обозначив через 0 угол между продольной осью автомобиля и вектором скорости U] средней точки передней оси, заметим, что tg0s —•
R
Так как угол 0 сравнительно невелик, можно считать, что tg 0 s О, рад.
Тогда R = — = —,м (3.17)
tgO 0
, Gv2 Gv2B
, = —— =--------, кгс.
u 1277? 127Z
(3.18)
Скольжение шин в поперечном направлении начнется в тот момент, когда действующая на автомобиль горизонтальная сила сравняется по величине с силой сцепления. В тех случаях, когда продольные силы на участках контакта шин отсутствуют или невелики, сила сцепления шин с дорогой практически используется только в поперечном направлении, составляя величину Р = Сер.
Приняв, что Рц = Р^ критическую скорость автомобиля при прохождении поворота дороги постоянного радиуса, исходя из условий поперечного скольжения, можно рассчитать по формуле
= V1277?q>, км/ч. (3.19) V tgu
В реальных условиях равномерное движение автомобиля по кривой постоянного радиуса наблюдается редко. Приведенная
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 73
формула справедлива для дорог с постоянным радиусом закругления и при движении с неизменной скоростью.
Опрокидывание автомобиля через одну из его сторон может произойти, если опрокидывающий момент центробежной силы Рц будет равен восстанавливающему моменту весовой нагрузки, т. е.
РД=(7й|,кгс-м, (3.20)
где В — колея автомобиля.
В этом случае наступает состояние неустойчивого равновесия. Незначительное увеличение поперечной силы приведет к опрокидыванию автомобиля.
Следовательно, условием, при котором начинается опрокидывание автомобиля на повороте дороги, будет:
РЦ>(?А кгс. (3.21)
2/z о
Подставив вместо обозначения силы Рц ее значение, получим выражение для критической скорости по условиям опрокидывания:
l63,5BL , [BL
Ц>п = М ,Q = ’ КМ/4’ <3-22)
где L — база автомобиля, м;
0 — угол поворота управляемых колес, рад.
Для определения критической скорости по условиям опрокидывания пользуются также формулой
^оп=3,6пч/^,км/ч, (3.23)
V s
где g — ускорение свободного падения.
Если автомобиль движется на повороте дороги с поперечным уклоном (характеризуемым углом р), содействующим устойчивости (рис. 3.6), то предельная скорость, при которой опрокидывание уже исключается, составит
_ IB+ 2htgB
иоп = 3’6^Jt7—, км/ч. (3.24)
* ®
Из формулы (3.24) следует, что критическая скорость по условиям опрокидывания зависит от многих причин: от ширины В колеи автомобиля (чем шире колея, тем большей может быть
74 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 3.6. Движение автомобиля по повороту дороги, имеющей поперечный уклон
критическая скорость; от расположения центра масс hg (чем ниже центр масс, тем выше критическая скорость); от угла поперечного уклона дороги р (чем больше уклон дороги, тем выше критическая скорость); от радиуса закругления R (чем меньше кривизна закругления, т. е. чем больше его радиус, тем выше критическая скорость).
Если же поперечный уклон дороги направлен в сторону, противоположную центру закругления дороги, то он способствует опрокидыванию и предельная скорость составит:
/5-2Л tgp
уоп = 3’6г1кЛт , > км/4- (3-25)
+#tgp
Учет влияния поперечного уклона дороги позволяет получить более точные результаты расчета.
Неправильно выполненный поперечный уклон, что нередко встречается на дорогах, значительно влияет на величину допустимой критической скорости. Критический угол косогора, при котором с учетом скорости движения начнется опрокидывание, равен:
(з.26)
‘р 6.5Bv2±hgR
О
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 75
Радиус поворота дороги, по которому автомобиль при равномерном движении может двигаться без заноса, рассчитывается по формуле
ио2(1±ф tgP)
127(<p±tgp)’
(3.27)
При движении автомобиля на повороте дороги условием, вызывающим занос, является главным образом превышение центробежной силы над силой сцепления в поперечном направлении, т. е. Ра > Ру.
3.3.3. Движение автомобиля на виражах
Для обеспечения безопасности и удобства движения на закруглениях малых радиусов с допустимыми расчетными скоростями в конструкциях дорог предусматривают дополнительные элементы, называемые виражами, переходными кривыми и уширениями проезжей части.
Участок закругления дороги с односкатным поперечным профилем и уклоном проезжей части и обочин в сторону центра кривой называется виражом (рис. 3.7). Вираж устраивают на всем протяжении круговой кривой. Переход от двускатного поперечного профиля на прямолинейном участке к односкатному осуществляется на отгоне виража (рис. 3.8) постепенным наклоном проезжей части на сравнительно коротком участке, длина которого назначается из условия, чтобы дополнительный продольный
Н
уклон на внешней границе покрытия /доп =-не превышал в за-
Дит
висимости от категории дороги 5—20%о.
Вираж образуют путем плавного вращения внешней плоскости проезжей части вокруг оси дороги, а затем, при необходимости, — вокруг внутренней кромки проезжей части. Поперечные уклоны проезжей части на виражах назначают в зависимости от расчетной скорости движения автомобиля и радиуса горизонтальной кривой.
Поперечный уклон виража определяется по формуле
2 2
и=-Ч-Н = -ЕТ-Фг’ (3-28)
76 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Отгон виража и переходная кривая
Рис. 3.7. Закругление дороги с виражом
где v — скорость движения, м/с, при заданном радиусе кривых в плане виража, м; g — ускорение свободного падения, м/с2; ср2 — коэффициент поперечного сцепления шины с дорогой.
Виражи устраивают с поперечными уклонами не круче 60— 80%о. При частых гололедах уклоны виражей снижают до 40%о. В местностях, где не бывает гололедов, уклоны виражей могут быть до 100%о. По всей длине круговой кривой поперечные уклоны проезжей части и обочин не меняются. В горной местности дорогу для безопасности движения на виражах ограждают. В населенных пунктах устройство виражей не практикуется, а для
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу 77
Рис. 3.8. Схема к определению длины отгона виража
безопасности движения ограничивают скорость путем установки необходимых дорожных знаков.
Наличие виражей на закруглениях дорог не только повышает безопасность движения, но и оказывает на водителей благоприятное психологическое воздействие, делая управление автомобилем более уверенным.
В настоящее время при строительстве дорог виражи устраивают на всех криволинейных участках с радиусами менее 3000 м на дорогах I категории и на участках с радиусами менее 2000 м на всех дорогах остальных категорий. Уклоны виражей на кривых разных радиусов составляют:
Радиусы кривых в плане, м >2000 1000 700 650 <600
Поперечные уклоны виража, %о 20 30 40 50 60
При переходе с прямолинейного участка дороги на вираж для искусственного замедления нарастания центробежной силы, как отмечалось ранее, вводится переходная кривая (рис. 3.5) переменного радиуса — участки 2—3 и 4—5, в пределах которых происходит плавное изменение кривизны от нуля на прямом участке до 1 /R в месте применения круговой кривой (см. рис. 3.7). Аналогичное
^ишчэвн эинвяонэо •
^(ИИ1КХЭВЬ ИИИЧНЭОЯХО э) ИШЧЭВН OlfQX • Хисшэ ииьодвй) ВНХ01ЮП ОЛОНК1ДОЭЕ чхэвь сиошхйоя • лчхноиоке QHlnoiXlfoifo хэвьонош онхоеон aoHKifjNag
‘ХфВШЕНВЕ ИИтогежЛсЬЮ 9 КЭЧХВ91ЧЭИН9 ОНЬИНСЖЙШ ‘ИИНЭЬВНЕ XHHXQhOBd ЭППЧ9Э KHHOhXlI OJOHCOdOW И NOtf -uoodu чхвмэЛноЕ эн ‘нджЛЕЭ raodo олоннвЕве эинэьэх я nxooHhodii HOJNQXgodx и KHHBidoho ojOHDteodii KHHQHBdxoo JNQiXii gxotfgdo хин -xdoHOHBdx кинэжияЕ чхэонэвпоЕэд чхвяиьэнээдо ОНЖЕОЕ 0Н10Е0П QOHKEJNQ£ ’Modo ИОМВХ BH K0XQB9I4XHh00Bd ЭН HJOdOtf ИОНЧЕИдОИЮХЯВ XHQWQEG HHtfO ИН ЭШЧЕОд ’ХЭЕ 001 1ЯджХкЭ NOdO BH KOXQXdHIXQOdH OHXOEOH QOHKEWQE KJNQdH ЭЭШКО1ЭВН g ’NOtfBOOdH И КИНЭШЭКЭ cog QHiOHBdxoodH я кинэжогсш ojq woiNQodu ojoHHodiowoXtfadu эин -QHBdXOO КЭХЭВКИНСШ BHXOITOH OJOHKimQE сичюояиьиоюЛ ЕОЦ
•I4OOBdl KHH^OEOdn OHO -HBd я ITodoH XHHdoj ихэояиьиохэЛ чнэнэю loiXEHdQXMBdBX QHdoiox ‘КИЯОЕЭЛ QHNOQhHJOIfOQJ — 4lfod9hO ObfadQU 9 ХИН HtfQdO И *I4dOXSBC[) QHHtfOdHdU QHJOHJN XCMB9I4EBN0 КИНКИЕЯ ЧНЭНЭХЭ (ИХШЧЕОд ‘BHXOIfOH ОЛОНЖС^ОЕ ЧЮОНЖЭЯВН QHlnOLfcHdQXMBdBX ‘иеэхвевмон ихе ЭЭЯ ВД •КИНЭЖ^ООЭ ОЛЭЭЯ И ЕЖЭЕО ХННЖС^ОЕ 4XOOHgOOOnOOJLOgBd ХИЭИЯВЕ CXIOdOXOM ИХЭОНЬЭЯОЛГОЕ И HXOOHhOdn ‘ихэояиьиохэХ хо ‘^odotf ион -Ч1ГИд0И10Х9В QOXHQJNQIfG Х1ЧН90НЭ0 £И НИГГО — ОНХО1ЮН ЭОНКЕИЭ£
гсИжэИо ионжоЛой и
EH1OEOII OJOHKEFMdS ИИТТяЛЛхЭНО^ * [
кинажиаЯ
шэонэуцоЕэа я яинаьуне оаэ и
OH1OI/OU ЭОНВ1ЛЛ1ЭЕ
llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll^lll
fz D8DWJ
£ЖП(1П9 шпошэоэ аошнаюаис ХПЖМ SJf д ^modoQ auiodoaou пн жпйпэ aoxnui ош^ у j юоноихА. imuhadauou a aaod
-од ои иэпп'т^жпдд ‘qtmgowoiuan пн иин&эшэпэд iquna апяпу р t modoQ хпмшэпьХ хмнпан
-nifonndx пн этипйяои аонжс^од пн икм&ашэпад iquna апяпу -g хипдоюошап ппнаж
-owdoiu ndu anumduou аонж(^од пн шыАэшэпад iqvna anxnjf 4 I хпнажпад aoaahodu 9 п эжшошо ога ndu хипдоюош
-9П эаиоя шо aniuiqdxou аонжс^од пн шснАашэпад iqtma anxnjf 7
111111111111111111111111111111111111111111
iqooduos aiqHqirodiHO)j
llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
ОМ ост on 06 ОД 0$ 017 w ‘иоаисЬ! ионВохэсЬи ВНИЕ^
ооог-ооо! ООО I-009 00$ 00£ оог 001 09 w ‘иоа -исЬ! noaojXdx эЛиВВд
^оэЛиЯвс! ккинэьЕНЕ ЧХВЯОЯХЭ1ЭЯ1ООЭ инжЕОЯ хтчаисЗм хпн'п'охэскш BHHIftf И 000Z ээнэи иинэ1мЛсЬп?£ икеоЛиЯвс! э иийолэхвм хээя jodotf 09194IfQXHOdlO И QHHEQOdHXMQOdll BH KBPVdOH И1ИП1(ИЛа1ЭИЭ1Г ОЦ
•QHjXdtf aiqdoxoMQH и HifirXHdsg Лхвмэингоэг ‘XirogudBii сяЛмээьидЛм ‘XtfHOHtfBd — xiqaHdM хияээьихвиэхвго imd киЛсчеонэи xiaHtfoxadau эахээьвм g *вж^иа вноло хвмхэвьЛ вн xcMBJBifouoBd aiqandN этан -tfoxadan •HJNKioodoMO игоияоэиа э эиножиай аояыгох хиаомод вод ‘эониомоиэ хэваиьэиээдо охь ‘noaHdM HoaojXdx этгвьвн а кинэьвне ojtfHXQhOBd OB' kitXh хо онавпп intfoxonodii xiaandM химвх вн гнгио ионжэдоскнэп OHHBXOBdBH I4H£Hand>I XoXHtfBd XwOHHOWOdoiI KdBtfOJ -шд •вжвdиa £и эВохиа вн и хслваиьэнээдо i4H£nand>i ohhohqjnbh
bnneieAvdD>i€ и oaiavvainodia :njodov di4H4vngowoiay g/
80 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
• основание выемки;
• откосные части выемки;
• устройство для поверхностного водоотвода;
• устройство для понижения или отвода грунтовых вод (дренаж);
• поддерживающие и защитные геотехнические устройства и конструкции, предназначенные для защиты земляного полотна от опасных геологических процессов (эрозии, абразии, селей, лавин, оползней и т. п.).
Обеспечить круглогодичное безопасное движение автотранспорта по дороге независимо от погодных условий — общее требование к дорожной конструкции в целом и к ее отдельным слоям в частности. Основное требование к ним со стороны автомобильного транспорта — их прочность, соответствующая интенсивности движения и нагрузкам.
Современная дорожная одежда состоит из нескольких конструктивных слоев (рис. 4.1), имеющих свое назначение. Конструктивно многослойное основание составляет основу земляного полотна автомобильной дороги.
Покрытие 1 """ 1 Слой износа 1
i 1 Основной слой покрытия 1
te *•*♦*•*! 1 * Верхний слой основания 1
!^.ОУП<9(7Д| с> |0ДД VOAtr ,ДоО О Д 0Q.1 Основание 1 1 Нижний слой основания 1
1 - ' . » • -1 wlr • ъ £ t • 1 Г- ? [ । — 1 • Дополнительный слой основания 1 1
Рис. 4.1. Конструктивные слои дорожного полотна:
7 — поверхностная обработка; 2 — мелкозернистый асфальтобетон; 3 — крупнозернистый асфальтобетон; 4— щебень, обработанный вяжущими материалами; 5 — щебень фракционированный; 6 — песок
Многослойность дорожной одежды обусловлена, прежде всего, тем, что напряжения, возникающие в дорожной конструкции при
лава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 81
проезде автомобилей, затухают с глубиной (рис. 4.2). Именно этот фактор и позволяет проектировать дорожную одежду как многослойную конструкцию с использованием в его отдельных слоях материалов различной прочности с учетом величин действующих усилий и природных факторов.
a
Рис. 4.2. Распределение напряжений от колес автомобилей в многослойной дорожной конструкции:
a — эпюра вертикальных напряжений; б — эпюра горизонтальных напряжений; 1 — покрытие; 2 — основание (верхний и нижний слои); 3 — дополнительный слой основания; 4 — грунт земляного полотна; 5 — напряжение в дорожной одежде; 6 — теоретическое распределение напряжений в упруго-изотропном пространстве (в современном представлении — физическом вакууме, не увлекаемом движущимися телами и являющемся фундаментальным фоном, на котором разворачивается динамика природных объектов)
б
Назначение верхнего слоя (покрытия) — обеспечить на дороге ровную поверхность и хорошие ее эксплуатационные качества; достаточно высокий коэффициент сцепления шин с дорогой и высокое сопротивление износу; малое сопротивление качению.
Для покрытия проезжей части дороги, подвергающейся непосредственному воздействию усилий от автомобилей и атмосферных факторов, используют прочные каменные материалы, пропитанные вяжущими веществами. Последние уменьшают износ шин и покрытия и обеспечивают водонепроницаемость дорожной одежде. Покрытие должно иметь минимально допустимую толщину ввиду дороговизны используемых материалов.
82 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
— ---------------------------------------------------
Для улучшения сцепления шин с дорогой на ее поверхность время от времени наносится слой жидких вяжущих материалов с одновременной засыпкой одномерного мелкого щебня. Таким образом, устраивается тонкий шероховатый коврик.
При использовании для покрытия слабых каменных материалов поверх них устраивается тонкий, периодически восстанавливаемый, слой износа из более прочных материалов.
На основание дорожного полотна нет прямого воздействия колес автомобиля и непосредственного влияния погодных факторов. Задача основания состоит, прежде всего, в распределении нагрузки от колес автомобилей на большую площадь грунта земляного полотна. Поэтому для него можно использовать менее прочные материалы, в несколько слоев, с уменьшением их толщины в глубину основания.
Назначение дополнительного слоя основания — предотвращать капиллярное поднятие воды в дорожной одежде и, соответственно, уменьшать глубину промерзания грунта в земляном полотне.
4.2. Строительство дорог в сложных природных условиях
4.2.1. Земляное полотно дорог на косогорах и в горной местности. Защита земляного полотна
Строительство и эксплуатация дорог в сильно холмистой и горной местности осложняются целым рядом факторов:
• большие уклоны, часто превышающие допустимые уклоны дорог; сильно пересеченный рельеф, заставляющий делать на дороге большое количество закруглений малого радиуса;
• необходимость преодоления значительных высот;
• различие климатических условий от летних температур у подножия гор до зимних на горных перевалах; различие в грунтах долин и при подъеме в горы и др.
Большие трудности строителям дорог временами создает геологическое строение горной местности, которое иногда резко меняется на небольших участках. Горные склоны часто бывают
[лава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 83
ммв -Ч----------------------------------------------------------
неустойчивы, и строительные работы могут нарушить их равновесий вызвав обрушения, спровоцировать оползни и осыпи.
Дели не находится варианта обхода таких участков, для обеспечения безопасности движения и устойчивости земляного полотна проводятся специальные мероприятия. Так, земляное полотно на крутых склонах на большом протяжении строят с подпорными стенками (рис. 4.3, ил. 2, 3), или же располагают его в полунасы-пи-полувыемке (рис. 4.4) или на полке (рис. 4.5). Из-за опасности нарушения устойчивости горных склонов и трудности скальных работ земляное полотно часто имеет малую ширину.
Рис. 4.3. Земляное полотно с подпорной стенкой
Подпорные стенки устраивают каменными или железобетонными для закрепления слабых каменных пород и сползания насыпной части земляного полотна. Для стекания воды, проникающей в полотно дороги, устраивают вдоль стенки в земляные дренажи, а в самой стенке — выходные отверстия (ил. 4).
84 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 4.4. Земляное полотно в полунасыпи-полувыемке
Рис. 4.5. Земляное полотно на полке
Для дорог в горной местности характерны долинные ходы (ил. 5) и перевальные участки.
По мере приближения к горному перевалу уклоны склонов гор становятся все более крутыми. Сами спуски и подъемы дороги становятся все более затяжными, достигая иногда длины в несколько километров. На перевальных участках приходится искусственно увеличивать протяженность дороги, развивая проектную линию ее зигзагами по склонам (ил. 6), чтобы обеспечивать допустимые нормативами уклоны.
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 85
При строительстве дорог зигзагами по склонам приходится устраивать сложные закругления-серпантины. Радиусы серпантинов не превышают обычно 30—50 м и скорость автомобилей на них не превышает 15—20 км/ч. Серпантины очень неудобны для автопоездов и разъезда с ними встречного транспорта.
На горных дорогах, в местах, где после длинных крутых спусков расположены закругления по кривым малых радиусов, устраиваются аварийные съезды на подъем по покрытию с большим сопротивлением движению для остановки автомобилей, у которых отказала тормозная система.
Высокогорные участки дорог в зимний и весенний периоды в местах схода лавин временами представляют большую опасность для транспорта. Чтобы защитить такие участки от лавин, устраивают противолавинные галереи (ил. 7) из железобетонных конструкций на массивных опорах. Рядом с галереей обычно строят и дорогу для летнего движения автомобилей.
Для защиты участков горных дорог от грязекаменных потоков-селей иногда на косогорах устанавливают специальные бетонные заградительные стенки.
Для удержания оползневых массивов на косогорах выполняются защитные мероприятия, такие, например, как:
• отвод поверхностных вод с помощью планировки поверхностей;
• перехват дренажами грунтовых вод с вышерасположенных частей склона;
• осушение грунтовой массы оползня дренажами, если в нем есть водоносные прослойки;
• разгрузка оползневого склона с резкой активной части грунта и перемещением в пассивную зону;
• возведение удерживающих сооружений, подпорных стен, контрфорсов, контрбанкетов и др.;
• закладка глубоких анкеров для удержания сползающих масс.
Контрфорс — поперечная стенка, усиливающая основную несущую конструкцию и воспринимающая, главным образом, горизонтальные усилия. Контрбанкет — инженерное сооружение из камня или грунта, устраиваемое в виде присыпки к насыпи взамен подпорных стен. Сооружается на особо крутых косогорах у подошвы насыпей или полунасыпей-полувыемок в целях их укрепления или борьбы с выпором оснований.
86 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Все защитные мероприятия довольно дорогостоящие и в практике строительства пока не нашли широкого применения.
В горах встречаются участки дорог, подверженные сильным заносам в зимнее время. Обычно это участки высокогорных перевалов. Для обеспечения круглогодичного беспрепятственного движения по таким дорогам в скалах иногда строят тоннели (ил. 8). В последнее время много тоннелей можно встретить не только на крутых высокогорных перевалах, но и на Черноморском побережье там, где горы очень близко подходит к морю и берег высокий и скалистый, и в других районах гористой местности Кавказа. Ширину проезжей части тоннелей делают обычно 7—8 м, устраивая двухполосное движение и пешеходную дорожку с одной стороны шириной 1 м. На дорогах I категории тоннели строят для четырехполосного движения.
Конструктивно земляное полотно в горах и на косогорах требуется обосновывать соответствующими расчетами с учетом устойчивости грунта на склонах и косогорах, как в природном состоянии, так и после строительства дороги.
Земляное полотно на устойчивых горных склонах крутизной более 1:3, как правило, располагают на полках, врезанных в косогор. На склонах крутизной 1:10—1:5 земляное полотно обычно проектируют в виде насыпи и полунасыпи-полувыемки, либо на полке. В основании насыпи и полунасыпи-полувыемки устраивают уступы шириной 3—4 м и высотой до 1 м.
Устойчивость земляного полотна на склонах обычно обеспечивают комплексными мероприятиями, устраивая при этом часто дренажи, поверхностный водоотвод, подпорные сооружения, повторяя изменение очертания склона и др.
4.2.2. Строительство в зоне вечной мерзлоты
Довольно значительная часть севера Сибири и неширокая полоса европейской части России покрыты охладившимися еще в ледниковый период грунтами, имеющими на некоторой глубине в течение всего гола отрицательную температуру. Такие грунты называют вечномерзлыми. Толщина их колеблется от нескольких метров до сотен метров у берегов Северного Ледовитого океана. В отдельных местах в замерзшем грунте встречаются мощные прослойки льда.
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 87
Строительство дорог на таких грунтах представляет собой большую сложность. Верхний слой замерзшего грунта весной оттаивает, образуя заболоченные или сырые места, а зимой вновь замерзает. Этот оттаивающий слой принято называть деятельным. Зимой такой слой, замерзая, не всегда сливается с вечной мерзлотой и между ними остается неустойчивая прослойка талого грунта.
Толщина деятельного слоя в зоне вечной мерзлоты не везде одинакова и зависит от рельефа местности и наличия растительного покрова. На южных склонах холмов и в равнинной тундре грунт летом оттаивает быстрее и глубже, чем на северных склонах тех же холмов и в лесах.
Расчистка трассы для строительства дороги может вносить сильные изменения в природный режим вечномерзлых грунтов. После удаления растительного покрова оттаивание вечномерзлого грунта ускоряется, достигая больших глубин, чем на грунтах с растительным покровом. Переувлажненный грунт очень непрочный. В местах откосов он часто подвержен сползанию. Сползший слой грунта оголяет новую поверхность вечномерзлого грунта, и та вновь начинает оттаивать с повторением процесса сползания. Откосы приходится теплоизолировать специальными слоями из торфа, шлака или делать очень пологими.
При строительстве дорог в зоне вечной мерзлоты применяют два принципиально различных метода: ускоренное оттаивание мерзлого грунта и сохранение его температурного режима. Первый метод строители дорог используют, строя дороги ближе к южным границам зоны вечной мерзлоты, где толщина слоя вечномерзлого грунта невелика. Трассу для строительства дороги расчищают от растительного покрова, создавая условия для быстрого оттаивания, и строят затем обычным способом. В более северных районах при устойчивой мерзлоте в земляном полотне устраивают термоизолирующие слои из шлака котельных или торфа с целью сохранения верхней границы мерзлого грунта на уровне, существующем до строительства дорог.
При эксплуатации автомобильных дорог в зимний период в районах вечномерзлых грунтов водителям автомобилей и дорожным службам приходится сталкиваться с таким довольно неприятным явлением, как образование наледей, — выходом в сильные морозы на поверхность с последующим замерзанием воды из-под полотна дороги под напором грунтовой или речной воды.
88 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Борьба с наледями ведется путем устройства мерзлотных поясов и утеплением русел рек в местах перехода через них автомобильных дорог.
Мерзлотный пояс — это неширокая и неглубокая канава, отрываемая вдоль дороги с нагорной стороны. При очистке ее зимой от снега создаются условия для быстрого промерзания под ней грунта, что позволяет образовать мерзлотную перемычку. Такая перемычка искусственно вызовет образование наледи выше дороги.
Утепление русла реки под мостом делается с целью обеспечения пропуска воды под мостом, чтобы не было промерзания воды до дна реки и вода, проламывая лед, не выходила на поверхность, образуя наледь и закупоривая проход под мостом. Утепление устраивается укладкой поперек реки жердей, на которые набрасывается слой мха или хвороста. Зимой поверх такого перекрытия еще нагребают снежные валы.
Сеть капитальных автомобильных дорог в районах России с вечномерзлыми грунтами пока еще невелика. Большое распространение получили дороги, которые называют автозимниками. Постройка таких временных дорог сводится к простой планировке дорожной техникой поверхности и засыпкой неровностей трассы грунтом или гравием и уплотнением слоя снега.
4.2.3. Земляное полотно дороги в заболоченных районах
Болота в России распространены на обширных территориях Ленинградской области, Карелии, в Западной Сибири и в ряде других регионов. Строительство автомобильных дорог на заболоченных грунтах представляет не меньшую сложность, чем в зонах вечномерзлых грунтов.
Различают болота верховые и низовые. Первые образуются там, где имеют место застои воды, выпавшей из атмосферы. Такие болота на всю толщину состоят из торфа и легко осушаются в результате проводимых ирригационных мероприятий.
Низовые болота — это заболоченные озера и медленно текущие реки. В таких болотах под слоем торфа (сплавины) часто расположены замкнутая вода или сапропель — студнеобразные отложения мелких водорослей, остатков животных организмов и илистых частиц, смытых дождевой и талой водой с прибрежной полосы.
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 89
Слой торфа на низовых болотах обладает невысокой прочностью и не может выдерживать веса дорожной насыпи. При строительстве дорог на таких болотах торфяной слой полностью снимают, а затем на дно болота делают отсыпку насыпи дороги из песка.
Дороги, построенные на сплошных торфяных отложениях, из-за значительной рыхлости последних могут оседать в течение нескольких лет. При строительстве дорог высшей категории слой торфа частично или полностью из-под насыпи должен быть удален (рис. 4.6).
a
б
Рис. 4.6. Поперечные профили земляного полотна на болоте: a — насыпь на верховом болоте с полным удалением из-под нее торфа; б — насыпь на верховом болоте с частичным удалением из-под нее торфа
90 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
В последнее время в практике строительства дорог на болотах, в торфе под насыпью, стали использовать устройство вертикальных дренажей из песка и пористых синтетических материалов. Цель таких устройств — сократить пути выжимания воды из слоя торфа под насыпью и ускорить осадку насыпи.
В болотистых местах на дорогах в качестве их основания часто используют настилы из бревен, уложенные на торф и скрепленные по концам продольными бревнами (рис. 4.7).
//A\V/A\V/AW/A\V/A\V/AW/A\V/A\V/A\\
Рис. 4.7. Поперечный профиль земляного полотна на болоте с настилом основания из бревен:
7 — косой настил (d = 15—25 см); 2 — прижимной брус (d = 20—30 см); 3 — поперечный настил, покрытый 5-10 см мха; 4 — продольные лежни (d = 20-30 см), расстояние между лежнями 1 м
На дорогах низшей категории в болотистых местах часто строят бревенчатые настилы из бревен, уложенные вплотную друг к другу поперек оси дороги и скрепленных по концам колесоотбоями из бревенчатых брусьев. Сами бревна должны быть поверху стесаны и засыпаны слоем гравия.
4.2.4. Дорога в овражистых районах
Многочисленная сеть оврагов в степной и лесостепной зоне России — это результат водной эрозии почв или процесса размыва почв и рыхлых пород, подстилающих их по направлениям стока ливневых и талых вод со склонов холмов и возвышенностей. Эро
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 91
зионные процессы проявляются при крутизне склонов 0,5—2,0% и получают свое существенное развитие при крутизне 6—10%. Овраги, как правило, развиваются до тех пор, пока не достигнут грунтовых слоев, не поддающихся размыву, или сам овраг приблизится к вершине водосборного бассейна. После этого размыв оврагов практически прекращается. Склоны их постепенно зарастают растительностью, и они превращаются в балки.
Развитию эрозии почв и провоцированию образования оврагов способствует уничтожение растительного покрова по водотоку. Часто причиной возникновения оврагов является распашка склонов балок с направлением борозд вниз по склону, выпас скота на склонах балок, а также неправильно запроектированные и неукрепленные придорожные канавы.
Геометрические размеры оврагов достигают порой очень больших размеров, что создает большие трудности при строительстве через них автомобильных дорог.
Рациональное направление трассы обычно выбирают в зависимости от конфигурации овражной сети и категории дороги. Строительство дороги в обход оврагов может снизить ее стоимость, но зачастую большая извилистость такой дороги приводит к ее удлинению, увеличивая себестоимость перевозок.
Дороги высших категорий обычно строят по кратчайшему направлению, избегая в то же время извилистых пересечений оврагов.
При пересечении широких и глубоких балок дорогу иногда строят по их склонам с целью уменьшения земляных работ. Автомагистрали с интенсивным движением пересекают глубокие овраги и балки большими виадуками в уровне их высших отметок на трассе дороги.
В овражистой местности при строительстве автодорог особое внимание должно уделяться укреплению откосов земляного полотна, боковых и водоотводных канав.
4.2.5. Дороги в карстовых районах
Карстовые процессы — образование больших пустот в толще земли на определенной глубине от поверхности — происходят в толще растворимых горных пород, таких, как гипс, доломит, известняк, каменная соль и др. Грунтовые и проникающие поверхностные воды, растворяя их, уносят, образуя подземные ходы, поло
92 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
сти, пещеры всевозможных конфигураций. На поверхности земли над ними появляются углубления, воронки, рытвины и борозды, вызванные проседанием под ними грунта.
Над дорогами, построенными в карстовых районах, постоянно висит опасность их разрушения. Поэтому при изысканиях автомобильных дорог наряду с выявлением карстовых мест под будущей дорогой должна быть установлена еще интенсивность карстовых явлений.
Для относительно безопасного проложения трассы необходимо, чтобы малопроницаемый для воды поверхностный слой грунта был толщиной не менее 8—10 м.
Много общего с карстовыми районами имеют участки над подземными горными выработками, где на дорогах за счет проседания грунта могут иметь место те же самые явления. Так, в г. Березники Пермского края 28 июля 2007 г., в районе фабрики техсоли ОАО «Уралкалий», произошел провал. Размеры воронки составляли 50 на 70 м при глубине — около 15 м, но, быстро увеличиваясь, достигли размеров 125 на 83 м (ил. 9).
4.2.6. Дороги в засушливых районах и в районах искусственного орошения
Проектирование и строительство дорог в зоне пустынь и полупустынь имеют свои особенности, зависящие от того, где будут строиться дороги: в орошаемых ли районах с плодородными почвами, на засоленных грунтах или в сыпучих песках.
Зона пустынь отличается континентальным климатом, сухим и жарким летом и холодной зимой. В засушливых районах общее годовое количество осадков невелико — всего около 100—200 мм в год. Но эти осадки выпадают в холодный период, когда испарение крайне мало. В районах искусственного орошения с разветвленной сетью каналов создается временное переувлажнение грунтов из-за высокого уровня грунтовых вод в результате полива полей и их весеннее-зимних промывок в целях очистки от солей.
Проектирование и строительство дорог в районах искусственного орошения усложняется малым уклоном местности и трудностью найти пониженные места для отвода из боковых канав дорожного полотна. Поэтому автомобильные дороги в районах искусственного орошения наиболее целесообразно прокладывать
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 93
по водоразделам и участкам местности, расположенным выше орошаемых полей. Совмещение же трассы дорог и каналов допускается только в порядке исключения на отдельных участках, если это предусмотрено или неизбежно по условиям трассирования.
Большие затруднения для строительства дорог и их эксплуатации создают пески. Перемещаясь даже при небольшой скорости ветра, они постоянно изменяют рельеф местности. Достигая дороги, они засыпают боковые канавы и саму дорогу. Чтобы защитить дорогу от песчаных заносов, необходимо сажать растительность, которая бы связывала своими корнями сыпучие пески. Защита дорог от песчаных заносов различными щитами, устанавливаемыми вблизи от дороги, малоэффективна, так как пески довольно быстро их засыпают и вскоре достигают и самой дороги.
Наибольшее распространение получил способ защиты дороги устройством земляного полотна с обтекаемым поперечным профилем. Ветер большую массу песка переносит через такую дорогу, а оставшийся на дорожном полотне песок очищается дорожной техникой.
Засоленные участки земли — солончаки, размокая в дождливые периоды, превращаются в вязкие топкие болота. Поэтому для возведения земляного полотна на солончаках часто используют привозные материалы, а в земляном полотне устраивают прослойки из гравия или крупного песка, чтобы прервать капиллярное поднятие засоленных грунтовых вод.
4.3. Обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна
Прочность и устойчивость земляного полотна обеспечиваются не только использованием в его конструкции дорожно-строительных материалов с различными прочностными характеристиками. Эти показатели обеспечиваются в современном строительстве автомобильных дорог в первую очередь специальными конструкциями и регулированием водно-теплового режима, которые включают комплекс инженерных мероприятий:
• удаление поверхностной воды;
• возвышение низа дорожных одежд (слоев грунта земляного полотна) над расчетным уровнем грунтовых вод;
94 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
• применение грунтов, не склонных к льдообразованию или пучению, и их надлежащее расположение по слоям;
• уплотнение;
• устройство дренажей;
• устройство теплоизолирующих, паронепроницаемых, капилляропрерывающих, армирующих, разделительных прослоек в теле земляного полотна и др.
Водно-тепловой режим земляного полотна во многом зависит от условий поверхностного стока, поэтому до застройки территории селитебных зон в городах, при строительстве дорог в обязательном порядке производится вертикальная планировка и разрабатывается продольный профиль, тем самым обеспечивается поверхностный сток атмосферных осадков.
Конструктивные решения земляного полотна в настоящее время рассматриваются как единая система с дорожным покрытием (дорожной одеждой) водоотводными, водопропускными, дренажными, защитными, поддерживающими устойчивость сооружениями.
Совершенствование конструкций земляного полотна, с целью повышения его устойчивости, в последнее время осуществляют следующими мерами:
• армированием наиболее недолговечных его элементов (откосов, рабочего слоя, основания насыпи, обочин);
• герметизацией — созданием водонепроницаемых прослоек с целью защиты грунтовых слоев от проникновения грунтовых вод и вод из атмосферных осадков;
• созданием теплоизолирующих прослоек, с целью защиты земляного полотна от температурных изменений в атмосфере.
Совершенствование конструкций земляного полотна ведется и в направлении повышения его эстетических качеств и дизайна.
На ответственных участках дорог в стесненных условиях часто устраивают армирование приоткосной части тела земляного полотна по нескольким горизонтам с выводом армирующего полотна (геотекстиль, геосетка, геоячейка) на откос с обертыванием слоя грунта (рис. 4.8).
Современные геополотна обладают не только высокими прочностными качествами, но и хорошей фильтрующей способностью, т. е. могут работать как дренажные, так и капилляропрерывающие прослойки, а приклеенное геополотно к пленке образует паропрерывающую прослойку.
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 95
Рис. 4.8. Конструкция армированной приоткосной части земляного полотна: a — откос; б — обочина; 1 — армирующее полотно; 2 — обертывающая часть армирующего полотна; 3 — водосточная канава
На подтопляемых участках автомобильных дорог применяют конструкции укрепления откосов на основе геоматериалов (ил. 10), старых покрышек автомобилей, бетонных обрешеток, бетонных плит, каменными материалами и травосеянием и др.
При устройстве укрепления откосов из старых автомобильных покрышек возможны два варианта их укладки: плашмя на откос; плашмя друг на друга.
В первом случае возможно применение разных моделей покрышек вразнобой, закрепление их выполняется тросами порядно в продольном направлении и через 8—10 рядов — в поперечине. Ряды покрышек могут быть скреплены, как показано на рис. 4.9.
Во втором случае автопокрышки одинакового размера укладывают в вертикальные ряды, надевая на металлические штыри, и соединяют тросами нижние, средние и верхние ряды (рис. 4.10).
Периодическое соединение конструкций обоих откосов рекомендуется производить тросами через тело насыпи через каждые 45-50 м.
96 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 4.9. Укрепление откосов земляного полотна укладкой автопокрышек плашмя на откос:
1 — насыпь; 2 — автопокрышка; 3 — откос; 4 — тросовое соединение автопокрышек на откосе; 5 — тросовое соединение укрепляющих конструкций обоих откосов
Рис. 4.10. Укрепление откосов земляного полотна укладкой автопокрышек плашмя друг на друга
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 97
4.4. Дорожно-строительные материалы
4.4.1. Грунты и минеральные материалы
Древние китайцы говорили: если хочешь достичь благосостояния, строй хорошие дороги. Эта восточная мудрость не потерялась в веках — по сей день. Ученые ищут ответ на вопрос: как построить дорогу так, чтобы потом не ремонтировать?
Без использования дорожно-строительных материалов с высокими прочностными качествами просто невозможно построить хорошую дорогу, которая долго бы служила и отвечала высоким требованиям современных автотранспортных средств. Для устройства насыпи дороги длиной в 1 км может потребоваться только песка и щебня 8—10 тыс. м3 и более. Для устройства дорожного покрытия проезжей части асфальтобетона потребуется еще 1 тыс. м3 и более.
В строительстве современных автомобильных дорог используются различные строительные материалы, обладающие разными прочностными качествами.
Грунтами и минеральными материалами принято называть элементы земной коры, представляющие собой продукты процессов затвердевания магмы и ее выветривания.
Различают неорганические (минеральные) и органические виды грунтов (рыхлая порода). Названия неорганических грунтов базируются на различии между мелкой и крупной фракциями. Гравий и песок относятся, например, к крупнозернистым грунтам, а шлам и глина — к мелкозернистым. Смеси первых и вторых называются грунтами средней зернистости. Основные свойства крупнозернистых грунтов характеризуются распределением зерен по фракциям и формой зерен. Доли глины и шлама в мелкозернистых грунтах характеризуют их пластичность и консистенцию. Органические грунты образованы из остатков разложившихся растений и животных организмов. В зависимости от пригодности грунтов для строительства их подразделяют на группы. Признаками возможной классификации грунтов могут быть, например, их растворимость, уплотняемость, морозостойкость. Причем в дорожном строительстве главной характеристикой строительных материалов является степень их растворения при насыщении влагой. Для добычи стройматериалов горных пород большое значение
4 Автомобильные дороги
98 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
имеет сложение поверхностей раздела пород (трещины, пласты, расслаивание, нарушения залегания).
В дорожном строительстве применяют различные виды зернистых минеральных материалов: природные, промышленные и регенерированные. Природные каменные материалы добывают в природных месторождениях (гравийные и песчаные карьеры, каменоломни) и подвергают только механической обработке. Промышленные минеральные материалы являются отходами промышленности: горнорудной, угольной, термической и др. Регенерированными называются такие каменные минералы, которые уже использовались в качестве строительного материала, а затем были переработаны.
Минеральные материалы, являясь массовым строительным материалом, используются при сооружении почти всех типов дорог. Разнообразные области применения требуют учета множества свойств минеральных материалов и в первую очередь их прочности и стойкости. На последнее свойство большое влияние оказывают климатические условия. При применении жидкотекучих вяжущих материалов могут происходить взаимодействия между ними и минеральными материалами. Возможно появление некоторых дополнительных свойств у минеральных материалов. Для современных дорожных покрытий важное значение имеет обеспечение долговечности, шероховатости покрытий проезжей части. Высокая полируемость верхнего слоя дорожных одежд — явление негативное в дорожном строительстве, так как резко понижает значение коэффициента сцепления шин колес автомобилей с дорогой.
В последнее время в строительстве дорог во многих странах широко стали использовать такие природные материалы, как шлаки черной и цветной металлургии, шлаки из золоотвалов тепловых электростанций и теплоцентралей, перегоревшую породу шахтных терриконов. Сложнее обстоит дело с использованием других отходов производства и регенерированных минеральных материалов. Загрязнение их нежелательными включениями, такими как глина, шлам и др., приводит к снижению их характеристик, например, прочностных качеств.
В процессе подготовки минеральных материалов к использованию в строительстве из всей совокупности их свойств повлиять можно лишь на распределение зерен по фракциям и форму зерна.
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 99
На остальные свойства влиять можно только косвенно — отбором. Так, например, модули упругости у песчаных грунтов во всех климатических зонах одинаковы и практически не зависят от времени года. Значения их зависят только от размера зерен. Возможности применения минеральных материалов весьма велики. В сочетании с вяжущими материалами можно получать из минеральных материалов различные смеси, обладающие высокими прочностными и износостойкими качествами.
4.4.2. Вяжущие материалы
В настоящее время идеальным вяжущим материалом, служащим для приготовления асфальтовых смесей с применением минеральных материалов, является битум.
Битумы (от лат. bitumen — горная смола) — твердые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь труднолетучих органических соединений (углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных). Древние египтяне бальзамировали трупы, используя асфальты Мертвого моря, имеющие созвучное название Pix tumens — могильная смола.
Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и других органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см3.
Природные битумы — это составная часть горючих ископаемых. К ним относятся естественные производные нефти, образующиеся при нарушении консервации ее залежей в результате химического и биохимического окисления, например асфальты, кериты, мальты, озокериты и др. Добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом.
Искусственные (технические) битумы — это остаточные продукты многостадийной перегонки сырой нефти, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.
Для дорожного строительства применяют нефтяные битумы и битумы, модифицированные полимерами. Выбор сорта битума зависит, прежде всего, от вида используемой минеральной каменной смеси, нагрузки от транспортных средств и толщины асфальтового покрытия. Содержание битума в асфальтобетонной смеси
100 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
выбирается таким, чтобы укладываемая смесь легко уплотнялась и обеспечивала долговечное сцепление и стойкость.
Модифицированные полимерами битумы отличаются от не-модифицированных лучшим прилипанием к минеральному материалу, повышенными пластичностью и усталостной прочностью и медленным старением. Самым применяемым в зарубежной практике полимером является стирол — бутадиен — стирол (СБС).
Модифицированные полимерами битумы применяют при особенно больших нагрузках от грузового движения. В небольших количествах для модификации битумов используют резиновый гранулят или порошок, получаемый из старых шин обдиркой. Битумные эмульсии, получаемые эмульгированием битумов в воде, позволяют обрабатывать минеральные каменные материалы в холодном виде.
В некоторых зарубежных странах, например в Германии, резиновый гранулят используется в пористом асфальте или в осколочно-матричном асфальте с резинобитумом. В конце 80-х и начале 90-х гг. в Германии резина добавлялась в битум непосредственно при приготовлении асфальта. В настоящее время резинобитум производится централизованно и затем поставляется на дорогу. Резинобитумный гранулят, используемый для изготовления ре-зинобитума, получают исключительно путем переработки изношенных автомобильных шин. Доля резинового гранулята в битуме составляет 10—15%.
Битумные эмульсии применяют главным образом для поверхностной обработки и для нанесения тонких слоев мелкозернистых минеральных материалов холодным методом.
Эффективным вяжущим материалом является цемент. Цемент — неорганическое тонкого помола, гидравлически действующее вяжущее вещество, используемое для приготовления строительного раствора и бетона. При добавлении воды вследствие гидратации цемент затвердевает, образуя водоупорный и несжимаемый цементный камень. Цементы применяют как для устройства бетонных покрытий и несущих слоев, так и в основании насыпи для укрепления и улучшения грунтов.
Для строительства бетонных покрытий на автодорогах применяют только высококачественные цементы: портландцемент, портланд-композит-цемент и шлакопортландцемент.
Глава 4, Земляное полотно и его значение в безопасности лвижения 101
Для получения гидравлически связанных несущих слоев, а также для укрепления и улучшения грунтов в дорожной насыпи применяют гидравлически вяжущие материалы для грунтов и несущего слоя. Поставляют их в готовом виде. Цементы и вяжущие для грунтов и несущего слоя должны удовлетворять нормативным требованиям, предъявляемым к механическим, физическим и химическим свойствам этих материалов.
Описанные вяжущие материалы состоят исключительно из природных неорганических компонентов. Их применение не оказывает отрицательного воздействия на окружающую среду. В качестве вяжущего вещества в дорожном строительстве может применяться строительная известь, укрепляющая и улучшающая грунт в результате механических и физических реакций с ним. В дорожном строительстве применяют известь: молотую негашеную, гашеную и гидравлическую. Во влажных грунтах молотая негашеная известь связывает воду химически. Добавка молотой негашеной или гашеной извести приводит к улучшению структуры грунта. В природных грунтах происходит медленно протекающая реакция, способствующая долговечному укреплению этих грунтов. Гидравлическая известь годится только для укрепления грунтов.
4.4.3. Грунты, используемые в России для устройства насыпи дороги
Территория России покрыта многообразием грунтов с различными характеристиками. Грунты, используемые в дорожном строительстве, по происхождению, составу, состоянию в природном залегании, набуханию, просадочности и степени цементации льдом подразделяются в соответствии с Межгосударственным стандартом 25100-95 «Грунты. Классификация», введенным в действие 1 июля 1996 г. взамен ГОСТ 25100-82. Грунты, используемые для отсыпки верхней части земляного полотна, согласно СНиП 2.05.02-85, дополнительно подразделяются по составу (глинистые грунты), набухаемости, относительной просадочности и склонности к морозному пучению, а также по льдистости и просадочности при оттаивании. Особое внимание уделяется грунтам, используемым для сооружения насыпей и рабочего слоя. Одним из главных критериев их пригодности является степень их увлажнения.
102 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
К особым грунтам, которые используются в России для отсыпки земляного полотна, относятся: торфяные и заторфованные; сапропели; илы; иольдиевые глины; лессы; аргиллиты и алевролиты; мергели; глинистые мергели и мергелистые глины; тальковые и пирофиллитовые; дочетвертичные глинистые грунты; глинистые сланцы и сланцевые глины; черноземы; пески барханные; техногенные грунты (отходы промышленности).
К слабым грунтам, согласно СНиП 2.05.02-85, относятся связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа. При отсутствии данных прочностных испытаний к слабым грунтам относят торф и заторфованные грунты, илы, сопропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции свыше 0,5, иольдиевые грунты, грунты мокрых солончаков.
При устройстве дорожного полотна указанный выше СНиП не допускает использовать в пределах рабочего слоя особые грунты без специальных технико-экономических обоснований, учитывающих результаты их испытаний.
В России очень велика общая протяженность грунтовых дорог. Во многих регионах грунтовые дороги являются порой единственными артериями, связывающими населенные пункты между собой или районы лесозаготовок с пунктами погрузки для дальнейшей транспортировки леса по другим регионам или мест разработки полезных ископаемых с перерабатывающими предприятиями и др.
Грунтовые дороги на разных почвах имеют разные прочностные показатели. Это обязывает строителей грунтовых дорог обращать особое внимание на качество грунта при оценке условий эксплуатации таких дорог с различными типами почв и в различных климатических зонах.
4.4.4. Дорожно-строительные материалы в России
Построенная автомобильная дорога подвергается как воздействию на нее автомобилей через нагрузки от колес, которые вызывают появление деформаций дорожных одежд в виде сквозных проломов, выбоин, колей, волн, истирания (износа) покрытий, так и природным воздействиям, ослабляющим дорожные одежды.
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 103
Условия, в которых находятся конструкции дорожных одежд (переменная температура и влажность воздуха, многократное замораживание и оттаивание, знакопеременные динамические напряжения под влиянием транспортных нагрузок, агрессивная среда на поверхности под воздействием солей для борьбы с гололедом), предопределяют тенденцию к постоянному повышению требований к качеству материалов для строительства дорог. Для их производства требуются достаточно редкие горные породы, которые во многих регионах России являются дефицитными. Все это приводит к увеличению стоимости материалов.
Ежегодное количество материалов, необходимых для обеспечения строительных и ремонтных работ, таких как щебень, гравий, песок, измеряется десятками миллионов кубометров, а вяжущих материалов — цемента и битума — миллионами тонн. Производство дорожно-строительных материалов сопряжено со значительными затратами энергии, изъятием больших площадей для размещения производства и образованием отвалов для хранения отходов данного производства.
В России из-за низкого уровня повторного использования строительно-дорожных и конструкционных материалов в отвалах и хранилищах накоплено уже более 80 млрд т твердых отходов. Они занимают довольно большие территории, ухудшают условия обитания человека и животного мира, отравляют атмосферу и воду. В то же время эти отвалы и хранилища представляют собой огромный резерв для расширения ресурсной базы дорожного строительства. Хранилища, например, термических шлаков мощнейшей на юге России Новочеркасской государственной электростанции (НГРЭС) и перегоревшие угольные терриконы Ростовской области могли бы, при их использовании в дорожном строительстве, во многом решить проблему дорогостоящего производства щебня для нужд Южного федерального округа.
Однако широкое применение указанных дешевых материалов в дорожном строительстве не наблюдается по целому ряду причин. Среди них можно в первую очередь назвать такие как: отсутствие подъездных железнодорожных путей и средств погрузки, несовершенство нормативно-правовой базы по использованию твердых отходов, недостаточное научное обоснование их использования. Кроме того, в большинстве случаев отходы и побочные продукты производств требуют для превращения их в пригодные для
104 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
использования материалы предварительной переработки, сортировки, обогащения и др. Все это связано с необходимостью решения ряда организационно-управленческих вопросов и приобретения дополнительного оборудования. В то же время предприятия затрачивают в большинстве случаев большие средства на содержание отвалов, которые могут значительно превышать необходимые инвестиции для организации сбыта отходов своего производства.
В числе проблем, сдерживающих применение твердых промышленных отходов при строительстве дорог, как замечает профессор МАДИ (ГТУ) В.П. Носов, — недостаточная научная проработка:
• условий эксплуатации материалов в слоях дорожных одежд с учетом изменяющихся во времени температуры, влажности воздуха, параметров транспортного потока, механического воздействия рабочих органов машин при выполнении работ по содержанию автомобильных дорог, а также влияния химических реагентов, используемых для предотвращения обледенения поверхности дорожных покрытий;
• вопросов оценки влияния температуры и перемещения влаги в материалах на свойства дорожных одежд и воздействия материалов на окружающую среду;
• вопросов расширения номенклатуры материалов, размещаемых в отходах и используемых для ремонта дорожных покрытий, элементов благоустройства и подземных коммуникаций.
Для потенциальных потребителей твердых промышленных отходов необходима, кроме того, активная рекламная деятельность, издание каталогов для дорожных организаций. Вся информация должна быть доступной и оперативной. В зависимости от механических и физико-химических свойств твердые отходы могут быть применены как в естественном состоянии (без дополнительной обработки или обогащения), например материалы терриконов угольных шахт, так и в виде композиций с другими материалами, в том числе с вяжущими.
Перспективным материалом для изготовления различных строительных цементобетонных конструкций, в том числе и цементобетонных дорожных покрытий, могут быть отходы металлургических предприятий. Особенность этих отходов заключается в том, что они уже прошли высокотемпературную обработку, не
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 105
содержат органических примесей и их кристаллические структуры сформированы. Такими материалами, в частности, являются отработанные формовочные смеси (ОФС) литейного производства.
Формовочные смеси в необработанном виде рекомендованы к отсыпке нижних слоев оснований дорожных одежд в земляном полотне. Слои из ОСФ в земляном полотне обладают как дренирующими свойствами, так и выполняют морозозащитные функции. Для улучшения физико-механических характеристик слоев из ОФС и обеспечения их высокой работоспособности ОФС используют совместно с водонепроницаемыми или водоотводящими материалами. В качестве таковых могут быть использованы гео-текстильные материалы, обладающие необходимыми свойствами.
Несущую способность слоев из ОФС повышают обработкой их вяжущими структурообразующими материалами: цементом, золами сухого отбора, кремнийорганическими жидкостями и материалами на их основе.
4.4.5. Материалы для мощения улиц и пешеходных путей
Для верхнего дорожного покрытия улиц, площадей и пешеходных путей может применяться камень для мощения и плиты. Мостовой камень и плиты могут быть выполнены из бетона, клинкера или природного камня. Чаще изготавливают мостовой камень и плиты из бетона. На ил. 11 показано дорожное покрытие из природного камня. На ил. 12 и ил. 13 показано покрытие на пешеходной аллее и тротуаре из мостового камня, а на ил. 14 — из природного.
Клинкер и природный камень используются редко. Бетонный камень и клинкер могут отличаться формой (ил. 12—14), а все три материала — различной толщиной и перевязкой. К мостовому камню, к клинкеру и к каменным плитам предъявляются высокие требования к таким свойствам, как прочность на растяжение, прочность при изгибе и сжатии, износостойкость и морозостойкость, стойкость к действию солей оттаивания и размораживания, а также к долговечности.
Среди неосновных прочих строительных материалов в разных европейских странах широко используются в дорожном строительстве геотекстиль (нетканый материал, ткани, трикотаж),
106 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатания
георешетки (тканые, нетканые) и материал, получаемый их комбинированием. Сырьем для этих материалов являются полиамид, полиэтилен, полиэфирное волокно и полипропилен.
В качестве легких материалов в дорожном строительстве применяются во все увеличивающемся объеме полистирол, керамзит и пеностекло.
4.4.6. Древесина — строительный материал
для дорог
Коль помянуть хотим мы не добром, Честим его дела: топорная работа.
Но есть в Кижах собор.
Он срублен Топором.
И меркнет перед ним любая позолота.
Н. Рыленко
Древесина — материал исключительно благодатный, легок в обработке, не требуется для этого сложное оборудование. Работа с деревом возможна круглый год. Прочность древесины, приходящаяся на единицу веса, близка к прочности стали и в 10 раз больше, чем у бетона. Несущая способность, например, деревянной балки, обвитой тонкой стальной лентой, приближается к прочности железобетонной балки с одинаковым сечением, а по весу она в пять раз легче. Для выплавки 1 т алюминия требуется затратить около 63 тыс. кВт электроэнергии, а на выпиловку из дерева 1 м3 пиломатериалов потребуется всего 1,5 кВт.
Древесина обладает высокими теплоизоляционными свойствами, выше, например, чем у металла в 300 раз. Не страшен древесине и пожар, если пропитать ее раствором эрлита или другого огнестойкого материала. Постройки из древесины хвойных пород весьма долговечны. Так, дома из лиственницы стоят 150—200 лет, сосновые — 75—90 лет. В США, Канаде и в Западной Европе на 190—270 тыс. строящихся домов приходится на долю деревянных около 75%. В лесной России — около 5%.
При всех отмеченных достоинствах у древесины есть весьма серьезный недостаток. Она является пищей для различных грибков — древоедов, гнилей и насекомых. По данным В. Рипачена (Чехия), от гнилей и насекомых ежегодно портится от 10 до 30% заготовленной древесины. В настоящее время существуют на
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения 107
дежные средства защиты древесины. Правда, определенными средствами защиты деревянных конструкций люди пользовались и с незапамятных времен. Так, на реке Рейне в Германии были обнаружены корабли римлян, сработанные еще из дубов, срубленных в 376 г. Такой длительный период они пролежали в тине на 7-метровой глубине. Лиственничные сваи римского моста у Дунайских ворот, простояв под мостовыми пролетами 1700 лет, еще годились в токарное производство. Примеры эти показывают, что избыток воды и недостаток кислорода не позволили грибкам-древоедам, бактериям и насекомым в течение такого длительного времени уничтожать деревянные опоры мостов. В Древнем Китае древесину перед пуском в дело вымачивали в соляном растворе, а в Древнем Риме для этой же цели использовали соединения меди.
В настоящее время для защиты древесины используют тяжелые каменноугольные смолы — креозот. В России креозот на промышленной основе при пропитке шпал, элементов мостовых деревянных конструкций и др. впервые стал использовать с 1873 г. К. Кетриц, помощник главного инженера Нижегородской железной дороги. Пропитанная креозотом древесина служила 20—25 лет, а непропитанная — всего 6—7 лет.
Издавна на Руси использовали распиленную древесину для мощения улиц и дорог. До «перестройки» в СССР, в основном в Европейско-Уральской зоне, ежегодно строили в лесах до 9 тыс. км грунтовых дорог. На долю лесных дорог с деревянным покрытием (ил. 15) приходилось до 40%. На каждый километр таких дорог уходило 0,8—1,0 тыс. м3 древесины. Как правило, это были щиты размером 3 х 3 м. Затраты на них составляли до 60 человеко-дней на километр.
Эти дороги к штабелям срубленной древесины в большинстве своем временные и необходимость в них утрачивается после вывоза заготовленной древесины. Лесникам и иным ведомствам, расположенным в таежной зоне России, где нет традиционных для строительства дорог прочных материалов, для устройства мостов, дорожных покрытий и строек иного порядка не обойтись без древесины.
Однако стоит помнить, что непропитанная древесина, уложенная в сырую землю, служит гораздо меньше пропитанной. Пропитка — верный путь экономного расходования лесных материалов.
108 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIHI
Контрольные вопросы ..•..•..
7. Что понимается под земляным полотном ?
2. Из каких элементов состоит земляное полотно ?
3. Из каких конструктивных слоев состоит дорожная одежда?
4. Какие факторы осложняют строительство и эксплуатацию автомобильных дорог?
5. Как устраивается земляное полотно с подпорной стенкой, в полунасыпи — полувыемке и на полке?
6. Что собой представляет дорога в горах серпантином и когда возникает необходимость в ее строительстве?
7. Для чего на автодорогах строят противолавинные галереи?
8. В чем заключается сложность строительства дорог в зоне вечной мерзлоты, на заболоченных участках, в овражистых и карстовых районах, в засушливых районах и в местах искусственного орошения ?
9. Чем определяются и обеспечиваются прочностные качества и устойчивость земляного полотна?
10. Что представляет собой конструкция армированной при-откосной части земляного полотна?
11. Какими способами укрепляются откосы насыпи дороги?
12. Какие группы используются в строительстве современных автомобильных дорог?
13. Какие вяжущие материалы используются в приготовлении асфальтовых смесей?
14. Какие группы используются в России для строительства земляного полотна дороги ?
15. Какие материалы используются для мощения улиц и пешеходных путей?
16. Как используется древесина в строительстве дорог?
Глава 5
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
ТРАНСПОРТНЫЕ ПОТОКИ
И ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ДОРОГИ
5.1. Транспортные потоки. Определение. Режимы транспортных потоков
Выполняя определенную транспортную работу или просто осуществляя поездки на личных автомобилях, водители выезжают на городские улицы или загородные автодороги, вливаясь со своими автомобилями в общий транспортный поток движения. Транспортный поток на современных улично-дорожных сетях — это ряд автомобилей, едущих друг за другом в одном направлении по одной или нескольким полосам проезжей части на безопасном расстоянии, позволяющем в случае изменения скоростного режима впереди едущего автомобиля избежать наезда на него автомобиля, следующего за ним.
Транспортный поток представляет собой довольно сложную систему, точное описание функционирования которой в комплексе аналитическими методами практически невозможно как по маршрутам движения каждого участка транспортного потока и скоростным режимам, так и по целям поездки и др.
Проведение натурных экспериментов и исследований характеристик движения транспортных потоков в реальных дорожных условиях связано со значительными трудностями: большими затратами труда, времени и сложностью их правильной организации.
Транспортный поток характеризуется:
• общим количеством транспортных средств, проходящих через некоторое поперечное сечение дороги за единицу времени (сутки, час), называемым интенсивностью движения;
110 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
• его составом по типам транспортных средств (обычно отражается в процентах от общего количества транспортных средств);
• плотностью — количеством транспортных средств, находящихся одновременно в движении на одном километре дороги на одной полосе проезжей части;
• средней скоростью движения.
Все эти показатели, характеризующие транспортные потоки, никогда не бывают постоянными как в пространстве, так и во времени.
В каждом транспортном потоке между автомобилями устанавливаются интервалы, размер которых зависит, прежде всего, от скорости движения и индивидуальных особенностей водителей, таких как опыт вождения, моторика, психофизиологическое состояние, влияющих на выбор безопасного расстояния до впереди движущегося автомобиля.
Насыщение автомобилями транспортных потоков повышает уровень загрузки дорог движением, что в свою очередь негативно сказывается на безопасности движения.
В зависимости от насыщенности дорог автомобилями принято различать несколько характерных режимов транспортных потоков.
В режиме свободного потока (ил. 16) единичные автомобили движутся друг за другом на таком расстоянии, что они не оказывают взаимного влияния на условия движения. Из данных условий исходят при обосновании требований к отдельным элементам дороги при проектировании новых и при реконструкции существующих.
Частично связанный поток (ил. 17) формируется из временно создающихся групп нескольких автомобилей, часто разнотипных, движущихся некоторое время друг за другом на близком расстоянии с одинаковой скоростью. Чаще всего это происходит, когда впереди находится медленно движущийся автомобиль и нет условий для его обгона. Частным случаем такого транспортного потока является организованное колонное движение (военные колонны, доставка зернопродуктов на элеватор из одного сельхозпредприятия, перегон с автозавода новых автомобилей и др.).
Связанный поток (ил. 18) характерен тем, что в нем все автомобили оказывают друг на друга взаимное влияние. В таком потоке обгоны у обгоняющих автомобилей часто вновь заканчиваются
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 111
снижением скорости из-за возникающих помех от впереди едущих автомобилей. В связанном потоке движение происходит в виде больших групп автомобилей, и обгоны выполняются с тем большей ‘трудностью, чем выше плотность движения.
В плотном или насыщенном потоке (ил. 19) автомобили движутся друг за другом на таком близком расстоянии, что обгоны практически невозможны. В местах ухудшения дорожных условий в таких потоках возникают предзаторовые ситуации и заторы.
Подводя итог рассмотрению транспортных потоков, следует заметить, что их движение по дороге представляет своеобразный неустановившийся процесс, в котором взаимное расположение автомобилей и скорости их движения все время меняются.
5.2. Пропускная способность дороги и ее
влияние на э
зшс
ективность транспортного
процесса
Под пропускной способностью дороги понимается максимальное количество автотранспортных средств, которое может пройти по ней за определенный отрезок времени. Определяется пропускная способность дороги плотностью транспортного потока (количеством автотранспортных средств на 1 км дороги или временным интервалом между ними) и скоростью его движения итп, км/ч.
Пропускная способность дороги не является однозначным параметром, характеризующим ее, так как может меняться в широком диапазоне в зависимости от следующих факторов:
• состояние дорожного покрытия и зависящей от него скорости движения;
• соотношение в транспортном потоке разных типов транспортных средств;
• геометрические параметры плана и продольного профиля дороги;
• погодные условия;
• квалификация водителей и др.
Поэтому специалистами в области строительства, эксплуатации дорог и исследовании транспортных потоков обычно рас
112 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
4
сматриваются теоретическая (расчетная) и практическая (фактическая) пропускные способности дороги.
Н.Ф. Хорошилов под введенным им термином практической пропускной способности дороги подразумевает наибольшее ^исло автомобилей, которое пропускает дорога при фактически складывающихся на ней режимах движения транспортных потоков.
Для сравнительной оценки возможностей дороги используют максимальную теоретическую пропускную способность, определяемую расчетом по формулам динамической теории движения транспортных потоков для идеализированного колонного движения однотипных автомобилей в благоприятных дорожных условиях, на прямом горизонтальном участке дороги с сухим шероховатым покрытием. Влияние на пропускную способность дороги оказывают те дорожные условия, которые приводят к снижению скорости движения, разуплотнению транспортного потока или препятствуют его уплотнению. Для расчета пропускной способности дороги необходимо иметь схему организации движения на дороге, схему дислокации дорожных знаков и характеристики состояния дорожного покрытия и обочин.
Автомобильные дороги, являясь дистанционно продолжительными объектами, нередко состоят из участков с разной пропускной способностью, поэтому пропускная способность дороги (участка дороги) определяется пропускной способностью наиболее сложного сечения или опасного участка дороги. Все факторы, оказывающие влияние на пропускную способность дороги, разделяют на две группы: первая группа — ограничивающие, вторая — снижающие пропускную способность. Первая группа устанавливает предел пропускной способности полосы движения (пересечения с автомобильными и железными дорогами, паромные переправы), вторая группа — факторы, вызывающие снижение скорости движения или разуплотнение транспортного потока (ширина проезжей части и обочин, ровность покрытия, ограничения движения).
Пропускная способность дороги или пересечений с другой дорогой в одном уровне зависит от типа пересечения и его планировочного решения (дополнительные полосы движения, разделительные полосы, направляющие островки, разметки проезжей части).
Пропускная способность пересечений в одном уровне зависит от соотношения интенсивностей движения на пересекающихся
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 113
дорогах. Преимущество проезда имеет транспортный поток главной дороги, если на пересечении нет светофорного регулирования, пропускная способность по направлению главной дороги может снижаться только при введении ограничения скорости движения и/или запрещении обгона. В этом случае пропускная способность по главной дороге определяется по формуле
Р ^пер (^*^)
где Р — пропускная способность многополосной проезжей части;
Рп — пропускная способность одной полосы движения;
пп — количество полос движения;
Хпер — коэффициент, учитывающий долю перестраивающихся автомобилей в транспортном потоке;
Кп — коэффициент многополосности, определяемый по табл. 5.1.
При количестве полос движения в одном направлении две и более средняя пропускная способность одной полосы на участке перестроений транспортного потока из-за входа и выхода с дороги снижаются. Причем это снижение тем больше, чем ближе расположены друг к другу места входа и выхода с дороги.
Доля перестраивающихся автомобилей, % до 10 20 30 40
Хпер принимается 1 0,88 0,8 0,7
Таблица 5,1
Коэффициент многополосности в зависимости от числа полос движения, расстояний между соседними точками входа автомобилей на дорогу и выхода с нее
Количество полос движения в одном направлении Расстояния между соседними точками входа на дорогу и выхода с нее, м
До 500 1000 2000 3000 4000 5000
Коэффициент многополосности
2 0,95 0,98 1 1 1 1
3 0,83 0,85 0,88 0,95 1 1
4 0,80 0,82 0,85 0,91 0,98 1
5 0,76 0,78 0,82 0,87 0,97 1
6 0,72 0,75 0,79 0,85 0,95 0,99
7 0,68 0,72 0,76 0,84 0,93 0,98
8 0,63 0,68 0,72 0,81 0,92 0,97
114 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Пропускную способность одной полосы движения можно/рас-считать по формуле
Л О V) (5-2)
где Ртах — максимальная пропускная способность одной Полосы движения, в приведенных ед./ч;
\|/ — итоговый коэффициент снижения пропускной способности полосы движения, который определяется по формуле
\|/ = ^1+ф2+^3+^4+05+^6, (5.3)
ф, — частные коэффициенты снижения пропускной способности, учитывающие влияние конкретного фактора (значения их для целей расчетов рекомендуется принимать по табл. 5.2).
Таблица 5.2
Значение частных коэффициентов снижения пропускной способности полосы движения
Ширина полосы движения двухполосной дороги, м 2,5 3,0 3,5 и более
ф\ 0,15 0,005 0
Ровность покрытия по толчкомеру (см/км) 800 700 500
Фг 0,1 0,05 0
Продольный уклон, % (при длине подъема более 100 м) 30 и менее 40 50 60 и более
Фз 0 0,05 0,8 0,15
Запрещение обгонов Фа
Двухполосные дороги 0,20
Трехполосные дороги 0,25
Четырехполосные дороги 0,40
Ограничение скорости, км/ч 20 40 60 и более
Фз 0,15 0,1 0
Фазовый коэффициент (отношение продолжительности зеленого сигнала к длительности цикла) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Коэффициент снижения пропускной способности дороги при светофорном регулировании, ф6 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 11 5
Максимальную пропускную способность одной полосы движения автомобильных дорог рекомендуется принимать для дорог:
• двухполосных — 1200 ед./ч;
• трехполосных — 1800 ед./ч;
• четырехполосных без разделительной полосы — 2000 ед./ч;
• четырехполосных с разделительной полосой — 2200 ед./ч;
• шестиполосных с разделительной полосой — 2300 ед./ч.
Исследователями дорожного движения транспортных потоков установлено, что чем меньшая интенсивность движения по одной полосе проезжей части предусмотрена при проектировании дороги (это зависит от количества запроектированных полос движения), тем выше будет по ней средняя скорость транспортных потоков и тем больше удобства будет обеспечено для пользующихся дорогой. Поэтому практическая пропускная способность не должна достигать предела принятого расчетом в сроках эксплуатации дороги.
Резерв пропускной способности предусматривается на стадии проектирования.
Для учета факторов, снижающих пропускную способность дороги, рекомендуется пользоваться табл. 5.3.
Таблица 5.3
Факторы, влияющие на коэффициенты снижения пропускной способности дороги
Коэффициенты снижения пропускной способности Ф1 Фз ф* 05 Фб
Ширина полосы движения ф} * — 4" —
Ровность покрытия* ф2 * — —
Продольные уклоны ф3 * 4- 4" —
Запрещение обгонов ф4 + * — —
Ограничение скорости ф5 -f- * —
Светофорное регулирование ф6 — — — — — *
Примечание. * Учитывается только при отсутствии ограничения скорости движения. «+» — фактор учитывается, «—» — при действии фактора ф6 фактор Ф1 не учитывается.
При одновременном действии сразу нескольких факторов, снижающих пропускную способность дороги, некоторые из них имеют настолько сильное влияние, что другие факторы (или часть
116 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
факторов) становятся малозначительными и в расчете не учитываются. Формула (5.3) должна содержать только те слагаемые, которые являются значимыми для пропускной способности конкретного участка факторами.
Светофорное регулирование движения на пересечениях с другими дорогами или на пешеходных переходах делает малозначимыми все другие факторы, поскольку сокращает время, в течение которого возможно движение по дороге. Это время пропорционально фазовому коэффициенту. Возможность повышения пропускной способности дороги связана главным образом с увеличением фазового коэффициента, т. е. сокращением зеленого сигнала для других направлений, или с увеличением числа полос на пересечении. При наличии светофорного регулирования ограничение пропускной способности распространяется на участок дороги от ближайшего пересечения до светофора:
Интенсивность движения на полосе проезжей части, авт./ч 50 100 300 500 и более
Зона влияния светофора, км 0,5 1,0 2,0 2,5
На участке перед пересечением величина пропускной способности определяется меньшим из двух значений, определенных по дорожным условиям и по фазовому коэффициенту, за пересечением — только по дорожным условиям.
Пропускная способность второстепенных дорог на нерегулируемых пересечениях двухполосных дорог в одном уровне зависит от интенсивности движения по главной дороге и ее рекомендуется принимать по табл. 5.4.
Факторами, снижающими пропускную способность на участке дороги, являются: сужение проезжей части, неукрепленные обочины, участки производства дорожных работ, боковые препятствия, неровное или разрушенное покрытие проезжей части, населенные пункты, запрещение обгонов, ограничение скорости движения. Каждый из факторов, снижающих пропускную способность дороги, учитывается коэффициентом снижения пропускной способности.
Запрещение обгонов — второй по степени воздействия на пропускную способность дороги фактор.
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 11 7
При таком ограничении происходят снижение скорости движения и разуплотнение транспортного потока. Поток разбивается на пачки автомобилей, во главе которых находятся тихоходные автомобили (чаще всего грузовые). При этом сохраняется влияние только ровности покрытия и продольных уклонов, что еще более снижает скорость движения транспортного потока. Влияние остальных факторов малозначимо. Зона влияния запрещения обгонов — длина участка, на котором такое ограничение устанавливается.
Таблица 5.4
Пропускная способность второстепенной дороги на нерегулируемом пересечении в одном уровне
Суммарная интенсивность движения по главной дороге, авт./ч 100 200 300 400 600 800 1000 2000
Направление движения по второстепенной дороге Максимальная пропускная способность одного направления второстепенной дороги, авт./ч1
Правый поворот2 900 800 700 600 500 400 250 50
Левый поворот на примыкании 850 600 500 370 200 120 60 10
Прямое пересечение и левый поворот в сумме на пересечении3 400 а 230 260 280 150 100 50 10
Пропускная способность одного направления второстепенной дороги необорудованного пересечения3 900 750 600 400 200 50 10 10
Коэффициент снижения пропускной способности второстепенной дороги 0,25 0,37 0,5 0,7 0,85 0,95 0,98 0,99
1 Максимальная пропускная способность второстепенной дороги на подходе к пересечению определяется по формуле (5.1). В таблице приведены пропускные способности направлений движения на пересечении при наличии дополнительных полос для поворачивающих потоков.
2 С отдельной полосы второстепенной дороги.
3 При доле левоповоротного движения с второстепенной дороги до 20%.
Ограничение скорости движения во всех дорожных условиях снижает пропускную способность дороги. При этом если причиной ограничения скорости являются конкретные факторы, их
118 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
влияние на пропускную способность поглощается ограничением скорости движения, и такие факторы не учитываются. Зона влияния этого фактора — длина участка дороги с ограничением скорости движения.
Ширина полосы движения становится малозначимым фактором, ограничивающим пропускную способность дороги только при запрещении обгонов и при наличии светофорного регулирования. В остальных случаях влияние ширины полосы движения должно учитываться.
Ровность покрытия отражается на скорости движения транспортного потока, учитывается всегда, за исключением случая общего или местного ограничения скорости движения и светофорного регулирования. Зона влияния этого фактора — длина участка с постоянными характеристиками ровности покрытия.
Продольные уклоны отражаются на снижении средней скорости и разуплотнении транспортного потока. Этот фактор следует учитывать во всех случаях, кроме светофорного регулирования. Зона влияния продольных уклонов — 100 м до начала вогнутой вертикальной кривой и 100—500 м (в зависимости от интенсивности движения) после вершины подъема.
Пропускная способность дороги может быть повышена:
• проложением дорог вне населенных пунктов для исключения влияния пешеходного движения и местного транспортного потока;
• перестройкой неудачных сочетаний элементов плана и продольного профиля, вызывающих резкие изменения скоростей;
• устранением при реконструкции дорог минимальных параметров геометрических элементов плана, поперечного и продольного профилей;
• устройством дополнительных полос на подъемах, пересечениях, полос для местного движения в населенных пунктах;
• устройством пересечений с другими дорогами (автомобильными и железными), обеспечивающих пропуск транспортных потоков высокой интенсивности (канализированных пересечений, пересечений в разных уровнях);
• повышением сцепных качеств и ровности покрытия;
• обустройством дороги остановочными полосами, площадками, стояночными полосами и площадками, исключающими остановку автомобилей на обочинах;
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 119
• устройством переходно-скоростных полос на автобусных остановках, подъездах к АЗС, мотелям, стоянкам, площадкам отдыха.
Эффективность транспортного процесса (комплексный показатель себестоимости перевозок), зависящая, прежде всего, от скорости доставки грузов и пассажиров, снижения всех видов транспортных затрат, определяется не в последнюю очередь состоянием дорог и их пропускной способностью.
На стадии проектирования дорог решается вопрос назначения числа полос для движения транспортных средств не только на перегонах с благоприятными условиями, но в первую очередь на участках, где требуется устройство дополнительных полос (на подъемах, на подходах к пересечениям). Расчет необходимого числа полос на автомобильных магистралях можно выполнить по следующей формуле:
А-е ,, ..
пп =------, (5.4)
Z-N’
пр
где N — расчетная часовая интенсивность в конце расчетного срока до капитального ремонта, ед./ч;
е — коэффициент сезонной неравномерности движения;
Z — коэффициент использования пропускной способности дороги (уровень загрузки движением);
Апр — типичная практическая пропускная способность данной категории дороги, ед./ч.
Коэффициент Z принимают с учетом назначения дороги. Его величина в часы «пик» не должна превышать предельно допустимых значений, указанных в табл. 5.5.
Результаты определения пропускной способности дороги оформляют в виде линейного графика пропускной способности, а для отдельных участков рассчитывают и строят график уровней загрузки дороги движением (рис. 5.1).
В связи с возросшим уровнем интенсивности движения на автодорогах в настоящее время, первое место в оценке дорог заняли уровни удобства работы для водителей. А дороги стали местом активного отдыха при туристических поездках на личных автомобилях. Представление об уровнях удобства движения отражены в табл. 5.6.
Номера участков 1 I2 3 4 5 6 70 9 10 11 12 13 14 15 16
Коэффициенты изменения пропускной способности Итоговый коэффициент ь 051 Е 50 58? £ 0 " 0.76 £ □ c 7 0 0 ~ in Г 1Оз S 1Л = о 0.76 0.76 0.73 0.65 eo m о 0 65
Разметка проезжей части Ы2 1 (105)
Наличие сооружений обслуживания Ь11 1
Дорожное покрытие ыо 1
Состояние обочин Ь9 0.99 (1)
Пересечения б одном уровне Ь8 1
Скорость движения ь? 1
Горизонтальные кривые ьб 0.8E
Расстояние видимости Ь5 □ 68
Продольный уклон Ь4 0.68 0 77 0.77 0.68
Состав движения ьз 0.76
Боковые препятствия Ь2 1 0.99
Ширина полосы движения ы 1 1 o .98 1 0.97 0.87
Интенсивность движения и количество тяжых абтомоЗилей/сит 1550(23%)
Ширина, М 7 50 8 7 .30 3.30 11.6 9.70 7.00 6.30
Уклоны, %о, и их протяженность, м X. 70 \« эв \ 130\ \70 bq\
Радиусы кривых в плане ИЮ iwY.
Километры t$ 17 w 1 » n
План дороги ММНЯ I* 1КИМЯ
h- -
£ Ж V \ ПЛЖЯ
Рис. 5.1. Линейный график пропускной способности и график уровней загрузки дороги движением
120 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 121
122 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Таблица 5.5
Значение коэффициента уровня загрузки дороги движением
Характеристика участков дороги Предельно допустимые значения уровня загрузки дороги движением
для нового проектирования для существующих дорог
Подъезды к аэропортам, железнодорожным станциям, морским и речным причалам и пристаням 0,4 0,5
Внегородские магистрали 0,45 0,6
Въезды в города, обходы и кольцевые дороги вокруг больших городов 0,55 0,65
Автомобильные дороги II, III категорий 0,65 0,7
Автомобильные дороги IV категории 0,7 0,75
Таблица 5.6
Уровни удобств работы водителя
Уровни удобства движения Интенсивность движения потока Режим транспортного потока Условия движения автомобилей Коэффициент использования пропускной способности Скорость потока по отношению к одиночному автомобилю Условия работы водителя
А 360 Свободный Взаимные помехи отсутствуют <0,2 1 Легкие
Б 900 Частично связанный Появление групп автомобилей, частые обгоны 0,2-0,5 0,7-0,9 Нормальные
В 1200 Связанный Группы автомобилей увеличиваются. Интервалы между ними сокращаются. Условия обгона осложняются 0,5-0,7 0,55-0,7 Затрудненные
Г 1600 Насыщенный Образуется сплошной поток. Скорость снижается. На участках осложнения дорожных условий возможны заторы 0,7-0,9 0,55 Напряженная
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги 123
Практика эксплуатации дорог с насыщенными транспортными потоками показывает, что в таких условиях резко возрастает как физическое, так и эмоциональное напряжение водителей, приводящее к быстрой их утомляемости. Создаются предпосылки к возникновению дорожно-транспортных происшествий. Поэтому в нормах на проектирование новых автодорог расчетный уровень загрузки дорог на конец расчетного периода не должен превышать значения установленного для каждой категории дороги:
Категория проектируемой дороги IA 1Б IB II III IV V
Расчетный уровень загрузки 0,4 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7
При проектировании реконструкции автодороги и наличии технико-экономического обоснования допускается больший уровень загрузки для каждой категории:
Категория дороги после реконструкции IA 1Б IB II III IV
Расчетный уровень загрузки 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7 0,7 0,8
5.3. Примеры расчета пропускной способности дорог
Пример 1. Двухполосная дорога от пункта А к пункту В на длине 2 км имеет следующую постоянную характеристику: ширина полосы движения 3,0 м (ф{ = 0,05), ровность покрытия по толчко-меру 700 (ф2 = 0,05), продольный уклон в направлении к В 40%о (ф3 = 0,05), обгон запрещен в направлении к пункту В (ф4 = 0,2).
Расчет пропускной способности дороги в направлении:
А —В
V = фх + ф2 + Фз + 04= 0,05 + 0,05 + 0,05 + 0,2 = 0,35, Рд = (1 - у) • 1200 = 0,65 • 1200 = 780 авт./ч
В-А
V = ф, + ф2 + ф3+ ф4 = 0,05 + 0,05 + 0,05 = 0,15, Рд = (1 - V) • 1200 = 0,85 • 1200 = 1020 авт./ч
124 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Пропускная способность дороги по дорожным условиям в направлении А — В = 780 авт./ч, в направлении В — А = 1020 авт./ч.
Пример 2. Дорожные условия на рассматриваемом участке дороги не изменились, но в середине участка обустроен перекресток со светофорным регулированием с фазовым коэффициентом 0,6 (V = 0,4).
По условиям пропуска через регулируемое пересечение
Леи = 0,6 • 1200 = 720 авт./ч.
Пропускная способность дороги по дорожным условиям не изменяется и составит в направлении А — В — 780 авт./ч, в направлении В — А — 1020 авт./ч.
Пример 3. Дорожные условия не изменились, но фазовый коэффициент на светофорном перекрестке увеличился до 0,9 (хрв= 0,1)
Лер = (1 - V) • 1200 = (1 - 0,1) • 1200 = 1080 авт./ч.
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
7. Что понимается под транспортным потоком?
2, Чем характеризуется транспортный поток ?
3, Что понимается под транспортным потоком ?
4. Какими показателями характеризуются транспортные потоки и условия их движения?
5. Что такое пропускная способность дороги или ее отдельных участков, и от каких факторов она зависит ?
6. Как влияет пропускная способность на эффективность транспортного процесса ?
7. Как рассчитывается необходимое число полос движения на автомобильных магистралях?
8. Что представляют собой линейный график пропускной способности, график уровней пропускной способности и график уровней загрузки дороги движением ?
Глава 6
llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllilllllllllllillllllllllllllllllllllllllll
ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ
6.1. Процессы, протекающие в дорожной одежде под действием нагрузок
При проектировании автомобильных дорог большое внимание уделяют обеспечению прочности дорожной одежды на весь период эксплуатации между капитальными ремонтами.
Все дорожные одежды классифицируются по степени их капитальности и степени их обеспечения требований автомобильного движения и делятся на три группы:
• усовершенствованные капитального типа для дорог 1 и 2-й категорий;
• усовершенствованные облегченные для дорог 3 и 4-й категорий;
• переходные и низшие для дорог 4 и 5-й категорий.
Покрытия усовершенствованные капитального типа укладываются на прочные каменные или бетонные основания. Они наилучшим образом удовлетворяют условиям автомобильных перевозок. К капитальным покрытиям относятся:
• цементобетонные (монолитные и сборные);
• асфальтобетонные (укладываемые в горячем и теплом состоянии);
• мостовые из брусчатки.
Капитальные цементобетонные покрытия, обладающие большой монолитностью и высоким сопротивлением нагрузкам, строят из отдельных, армированных металлическими решетками, плит толщиной от 18 до 24 см и размером в плане 3—4 и 6—7 м, которые отделяются друг от друга швами для компенсации изменения линейных размеров последних при температурных колебаниях.
126 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Основное достоинство цементобетонных покрытий — их способность сохранить прочность и жесткость при любых температурных колебаниях.
Недостаток бетонных покрытий в том, что от укладки бетонной смеси до ввода в эксплуатацию необходим длительный и тщательный уход за бетоном, пока он не достигает необходимой прочности.
Слабым местом бетонных покрытий являются их швы, откуда начинается разрушение бетона (обламывание кромок).
Затруднителен и сам ремонт бетонных покрытий. Наиболее совершенным типом дорожных покрытий является асфальтобетон, уложенный в 2—3 слоя на прочное основание и тщательно уплотненный проходами катков.
Для всех разновидностей асфальтобетона их недостатком является повышенная скользкость в первые несколько недель после укладки из-за образующейся на поверхности тонкой пленки битума с минеральным порошком. Во время дождей такая пленка образует очень тонкий скользкий смазывающий слой. Движение с повышенной скоростью в дождливую погоду по свежеуложенному асфальту представляет повышенную опасность.
Покрытия усовершенствованные облегченного типа укладываются на основания из камня или укрепленного грунта. К облегченным покрытиям относятся:
• покрытия из асфальтобетонных смесей, укладываемых в теплом и холодном состоянии;
• дегтебетонные;
• из щебеночных и гравийных материалов, обработанных битумами или дегтями;
• из песчаных и супесчаных грунтов, обработанных битумной эмульсией с цементом в установке;
• слои изнашивания, изготовленные методом поверхностной обработки.
Покрытия переходного типа, имеющие невысокое сопротивление износу, в процессе эксплуатации могут иногда деформироваться. Укладываются эти покрытия на дорогах с невысокой интенсивностью движения. Они могут служить в будущем основанием для более совершенных асфальтобетонных покрытий. К покрытиям переходного типа относятся: щебеночные, гравийные, шлаковые, булыжные мостовые и покрытия из грунтов, укрепленных вяжущими материалами.
Глава 6. Лорожные одежды 127
Покрытия низшего типа из грунтов, укрепленных гравием или щебнем или улучшенные местными материалами, а также покрытия, в которых использованы деревянные материалы, строят на дорогах с малой интенсивностью движения. Такие покрытия не обеспечивают круглогодичного проезда по ним.
Дорожная одежда хорошо выдерживает нагрузки от движущихся автомобилей тогда, когда ее конструкция и толщина отдельных слоев рассчитаны на действующие нагрузки с учетом частоты их приложения.
Все типы дорожных одежд делятся на две группы — жесткие и нежесткие. К жестким дорожным одеждам относятся цементобетонные и асфальтобетонные покрытия и мостовые на бетонных основаниях. К нежестким дорожным одеждам относятся все остальные типы дорожных одежд. Нежесткие дорожные одежды практически не воспринимают изгибающих напряжений. Сопротивление же нагрузкам оказывает подстилающий грунт, на который через дорожные одежды передается давление от колес автомобиля.
При приложении к нежесткой одежде нагрузки, превышающей ее прочность, происходит ее разрушение. Процессы, протекающие в дорожной одежде при действии нагрузки, показаны на рис. 6.1. Давление, оказываемое колесами автомобиля на дорожную одежду, распределяется далее на некоторую площадь подстилающего грунта. Эта площадь зависит от жесткости одежды. Чем больше жесткость одежды, тем больше площадь. Грунт под местом приложения сил сжимается и частично вытесняется в стороны. Дорожная одежда прогибается. При прогибе в дорожной одежде появляются растягивающие и скалывающие напряжения, которые при достижении критического прогиба вызывают проломы одежды, частичное ее выкалывание.
Для нормальной работы дорожной одежды считаются такие условия, когда расчетные нагрузки от автомобилей вызывают упругие прогибы, восстанавливающиеся вслед за проходящими автомобилями.
Специальные испытания большими нагрузками показали, что независимо от конструкций нежестких одежд и состояния подстилающего грунта разрушение одежды происходит при достижении критического прогиба в пределах 0,035—0,065 от диаметра круга, равновеликого по площадке контакта спаренных колес автомобиля с покрытием.
128 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 6.1. Процессы, протекающие в дорожной одежде при действии нагрузок: 1 — чаша прогиба; 2 — зона сжатйя одежды; 3 — зона растяжения; 4 — поверхность среза одежды; 5 — площадь передачи давления на грунт; 6 — уплотнение грунта в основании; 7 — направление сжатия грунта; 8 — выпирание грунта; 9 — трещины в одежде; А — прогиб дорожной одежды; D — диаметр площади давления на покрытие
В основаниях как связанных, так и несвязанных материалов (гравий, песок, щебень) и в самом подстилающем грунте могут возникать явления пластической деформации, если касательные напряжения будут превышать силы сцепления. Из-под нагруженной площадки происходит вспучивание выжатого материала, приводящее к его разлому.
Роль каждой из рассмотренных деформаций в разрушении нежестких одежд различна, но чем тоньше дорожная одежда и меньше разница по жесткости от подстилающего грунта, тем чаще будет разрушение от выкалывания в самой дорожной одежде в зоне ее растяжения.
6.2. Расчет дорожных одежд на прочность
Под прочностью дорожной одежды понимают способность сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием касательных и нормальных напряжений,
Глава 6. Дорожные одежды 129
возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от расчетной нагрузки (кратковременной, многократной или длительно действующей однократной), приложенной к поверхности покрытия.
Методика оценки прочности конструкции включает как оценку прочности конструкции в целом (с использованием эмпирической зависимости допускаемого упругого прогиба от числа приложений нагрузки), так и оценку прочности с учетом напряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и устанавливаемых с использованием решений теории упругости.
Дорожную одежду проектируют с требуемым уровнем надежности, под которой понимают вероятность безотказной работы в течение межремонтного периода. Отказ конструкции по прочности физически может характеризоваться образованием продольной и поперечной неровности поверхности дорожной одежды, связанной с прочностью конструкции (поперечные неровности, колея, усталостные трещины), с последующим развитием других видов деформаций и разрушений (частые трещины, сетка трещин, выбоины, просадки, проломы и т. д.). Номенклатура дефектов и методика количественной оценки их определяется специальными нормами, используемыми при эксплуатации дорог.
В качестве количественного показателя отказа дорожной одежды как элемента инженерного сооружения линейного характера используют предельный коэффициент разрушения К?р, представляющий собой отношение суммарной протяженности (или суммарной площади) участков дороги, требующих ремонта из-за недостаточной прочности дорожной одежды, к общей протяженности (или общей площади) дороги между корреспондирующими пунктами. Значения К"р на последний год службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории дороги следует принимать в соответствии с табл. 6.1.
Прочность конструкции количественно оценивается величиной коэффициента прочности. При оценке прочности конструкции в целом по допускаемому упругому прогибу коэффициент прочности в общем виде определяют по формуле
5 Автомобильные дороги
130 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
При оценке прочности конструкции по слоям по допускаемым напряжениям коэффициент прочности определяют по формуле
^пр=~, (6-2)
расч
где Ддоп — допустимый общий прогиб конструкции под расчетной нагрузкой;
А — расчетный общий прогиб конструкции под расчетной нагрузкой;
Стрдсч — расчетные действующие напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки;
Одоп — допустимые напряжения (нормальные или касательные) от расчетной нагрузки;
— требуемый общий модуль упругости конструкции, определяемый при расчетной нагрузке;
£о6 — расчетный общий модуль упругости конструкции, определяемый при расчетной нагрузке.
Коэффициент прочности вновь проектируемой конструкции должен быть таким, чтобы в заданный межремонтный период не наступил отказ по прочности с вероятностью более заданной, т. е. чтобы была обеспечена заданная (требуемая) надежность.
Для обеспечения заданной надежности (обеспеченности по прочности) коэффициент прочности проектируемой конструкции по каждому из расчетных критериев не должен быть ниже минимального требуемого значения, определяемого по табл. 6.1.
В задачу расчета входит определение толщин слоев одежды в вариантах, намеченных при конструировании, или выбор материалов с соответствующими деформационными и прочностными характеристиками при заданных толщинах слоев.
Отказ дорожной одежды, связанный с ее недостаточной прочностью, может возникнуть в результате:
• накопления недопустимых остаточных деформаций до истечения заданного срока службы конструкции под воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от транспортной нагрузки с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующим снижением скорости движения;
• усталостных разрушений монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающих напряжений от много
Глава 6. Дорожные одежды 131
кратного приложения транспортной нагрузки с последующей интенсивной потерей транспортно-эксплуатационных свойств дорожной одеждой до истечения заданного срока службы.
В соответствии с этим расчет на прочность в слоях выполняют по допускаемым напряжениям на сдвиг в слоях с пониженной сопротивляемостью сдвигу и на растяжение при изгибе в монолитных слоях.
Расчет прочности конструкции в целом, без рассмотрения механизма нарушения прочности, ведут по допустимому упругому прогибу (или требуемому эквивалентному модулю упругости).
Дорожные одежды на перегонах дорог рассчитывают на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок. Принимаемые значения параметров прочностных и деформативных характеристик материалов и грунта в этом случае должны соответствовать указанному характеру приложения нагрузки.
Одежды на остановках, перекрестках дорог, на подходах к пересечениям с железнодорожными путями и т. п. дополнительно проверяются на однократное нагружение при продолжительности нагружения не менее 10 мин.
Одежды на стоянках автомобилей и обочинах дорог рассчитываются на продолжительное нагружение (более 10 мин). Расчет ведется на единичное нагружение. В этом случае используются статические значения расчетных параметров и коэффициенты на повторность не вводятся. Расчет ведут по критериям сдвига в грунте, в слабосвязанных материалах, а также в слоях, обработанных органическим вяжущим.
При расчете конструкций со слоями из битумоминеральных материалов учитывают влияние температуры на их свойства. При расчете слоев асфальтобетонного покрытия на растяжение при изгибе его характеристики должны соответствовать низким весенним температурам (табл. 6.2). При расчете слоев из слабосвязных материалов, а также грунта на сопротивление сдвигу модуль упругости асфальтобетонного покрытия должен соответствовать весенним повышенным температурам (табл. 6.3).
Для основных случаев проектирования значения требуемого коэффициента прочности для различных критериев расчета допускается принимать в зависимости от заданного уровня надежности, типа дорожной одежды и категории дороги по табл. 6.1.
по различным критериям прочности
Тип дорожной одежды Капитальный
Категория дороги I II III IV
Предельный коэффициент разрушения к? 0,05 0,10
Заданная надежность Кп 0,98 0,95 0,98 0,95 0,98 0,95 0,90 0,95 0,90 0,85 0,80
Требуемый коэффи-циент прочности по критерию: упругого прогиба 1,50 1,30 1,38 1,20 1,29 1,17 1,10 1,17 1,10 1,06 1,02
сдвига и растяжения при изгибе 1,10 1,00 1,10 1,00 1,10 1,00 0,94 1,00 0,94 0,90 0,87
Тип дорожной одежды Облегченный
Категория дороги III IV
Предельный коэффициент разрушения *рпр 0,15
Заданная надежность Кп 0,98 0,95 0,90 0,95 0,90 0,85 0,80 0,95 0,90 0,80 0,70
Требуемый коэффи-циент прочности по критерию: упругого прогиба 1,29 U7 1,10 1,17 1,10 1,06 1,02 1,13 1,06 0,98 0,90
сдвига и растяжения при изгибе 1,10 1,00 0,94 1,00 0,94 0,90 0,87 1,00 0,94 0,87 0,80
Окончание табл. 6.1
Тип дорожной одежды Переходный
Категория дороги IV У
Предельный коэффициент разрушения 0,40
Заданная надежность 0,95 0,90 0,85 0,80 0,95 0,90 0,80 0,70
Требуемый коэффициент прочности по критерию: упругого прогиба 1,17 1,10 1,06 1,02 1,13 1,06 0,98 0,90
сдвига и растяжения при изгибе* 1,00 0,94 0,90 0,87 1,00 0,94 0,87 0,80
* Дорожные одежды переходного типа для дорог V категории по критерию растяжения при изгибе не рассчитывают.
Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация Глава 6. Дорожные одежды
1 34 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Расчетные значения прочностных характеристик (сдвиговые характеристики и прочность на растяжение при изгибе) конструктивных слоев определяют через нормативные значения этих характеристик, используя зависимость:
Ч = Ч<1-и/)’ (б.з)
где Л/р — расчетное значение прочностной характеристики;
М — нормативное значение этой характеристики;
t — коэффициент нормированного отклонения Мр при допустимом уровне надежности;
ц, — коэффициент вариации характеристики.
В качестве расчетных значений деформационных характеристик (модулей упругости) конструктивных слоев допускается принимать их нормативные значения.
За расчетные значения прочностных (сдвиговых) и деформационных (модули упругости) характеристик грунта рабочего слоя допускается принимать их нормативные значения, отвечающие расчетному значению относительной влажности грунта.
Таблица 6.2
Характеристики асфальтобетонов при расчете на растяжение при изгибе под кратковременными нагрузками
Асфальтобетон Расчетные значения модуля упругости £, МПа т а Нормативные значения сопротивления растяжению при изгибе МПа
Высокоплотный на БНД марки
40/60 8600 6,0 5,0/5,6* 10,00
60/90 6000 5,5 5,2/5,9 9,80
90/130 4600 5,0 5,4/6,3 9,50
130/200 3500 4,5 5,8/6,8 9,30
200/300 2500 4,3 5,9/7,1 9,00
Плотный на БНД марки
40/60 6000 6,0 5,0/5,6 10,00
Глава 6. Дорожные одежды 135
Окончание табл. 6.2
Асфальтобетон Расчетные значения модуля упругости £, МПа т а Нормативные значения сопротивления растяжению при изгибе 7?0, МПа
60/90 4500 5,5 5,2/5,9 9,80
90/130 3600 5,0 5,4/6,3 9,50
130/200 2600 4,5 5,8/6,8 9,30
200/300 2000 4,3 5,9/7,1 9,00
Пористый на БНДмарки
40/60 3600 4,5 5,8/6,8 8,30
60/90 2800 4,3 5,9/7,1 8,00
90/130 2200 4,0 6,3/7,6 7,80
130/200 1800 3,75 6,6/8,2 7,60
200/300 1400 3,7 6,7/8,2 7,10
Высокопористый на БНДмарки
40/60 3000 4,3 5,9/7,1 5,50/6,50** ~
60/90 2100 4,0 6,3/7,6 5,65/6,20
90/130 1700 3,8 6,5/7,9 5,50/6,10
Холодные асфальтобетоны
Бх 2600 3,0 8,0/10,3 4,90
Вх 2200 2,5 9,8/13,4 4,60
Гх 1800 2,0 13,2/19,5 4,20
Дх 1500 2,0 13,2/19,5 3,90
Примечание.
* — в числителе — для II дорожно-климатической зоны, в знаменателе — для III—V дорожно-климатических зон.
* * — для песчаного асфальтобетона.
136 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Таблица 6.3
Нормативные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов (при расчете конструкции по допускаемому упругому прогибу и по условию сдвигоустойчивости)
Материал Марка битума Кратковременный модуль упругости £, МПа, при температуре покрытия, °C
+10 +20 +30 +40 +50 (60)
Плотный асфальтобетон и высокоплотный асфальтобетон • Вязкого БНД и БН: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 4400 3200 2400 1500 1200 2600 1800 1200 800 600 1550 1100 550 670 500 850 650 550 460 420 520 460 420 380 360
Жидкого: БГ-70/130 СГ-130/200 СГ-70/130 МГ-70/130 1000 1000 800 800 420 420 360 360 400 400 350 350 350 350 350 350 350 350 350 350
Пористый и высокопористый асфальтобетон Вязкого БНД и БН: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300 2800 2000 1400 1100 950 1700 1200 800 600 450 900 700 510 400 350 540 460 380 340 330 390 360 350 340 330
Плотный дегтебетон — 3800 1500 800 500 350
Пористый дегтебетон — 2000 300 400 350 300
Асфальтобетоны холодные Бх — 1300 — — — —
Вх — 1100 — — — —
Гх — 900 — — — —
Дх — 750 — — — —
Примечания.
1. Модули упругости пористого и высокопористого асфальтобетона даны применительно к песчаным смесям. При температуре от 30 до 50 °C модули упругости для мелкозернистых смесей следует увеличивать на 10%, а для крупнозернистых смесей — на 20%.
2. При расчете на упругий прогиб принимать при t = 10 °C.
Глава 6. Дорожные одежды 1 37
6.2.1. Последовательность выполнения расчета нежестких дорожных одежд на прочность
Отраслевыми дорожными нормами ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» установлена последовательность расчета критериев, определяющих прочность дорожных одежд. Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого эквивалентного модуля упругости всей дорожной одежды от суммарного числа приложений нагрузки позволяет назначать толщины конструктивных слоев дорожной насыпи с учетом их модулей упругости. Расчетный эквивалентный модуль упругости (£экв.) должен быть не менее требуемого с учетом соответствующего коэффициента прочности (см. табл. 6.1).
Расчет дорожной одежды, отвечающей критерию упругого прогиба, с учетом механизма нарушения прочности в ее отдельных конструктивных слоях выполняется по двум независимым критериям:
• критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающему условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;
• критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от многократной подвижной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.
Коэффициенты прочности по этим критериям должны быть не менее значений, указанных в табл. 6.1.
При недостаточной величине коэффициента прочности по любому критерию конструкцию уточняют.
Дорожные одежды переходного и низшего типов рассчитывают по упругому прогибу и по сдвигоустойчивости.
Конструкции дорожных одежд, предназначенные для движения по ним особо тяжелых транспортных средств (со статической нагрузкой на ось 120 кН и более), по упругому прогибу не рассчитывают.
138 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
6.2.2. Расчет напряжений и деформаций. Расчетные параметры подвижной нагрузки
Напряжения в конструктивных слоях и в подстилающем грунте от воздействия транспортной нагрузки вычисляют по формулам теории упругости для слоистой среды, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой через гибкий круглый штамп, с учетом условий на контакте слоев.
При этом используют приближенные методы, основанные на упрощенных расчетных схемах и построенных на их основе номограммах.
Упрощенная расчетная схема выбирается в зависимости от рассматриваемого расчетного критерия.
При выполнении расчетов реальные многослойные дорожные конструкции приводят к одно- или двухслойным моделям с помощью методов, которые будут изложены позже.
Главные напряжения от собственного веса конструкции определяют, исходя из гидростатической схемы, по формуле
<\в Уср ^*оп> (6*4)
где уср — средневзвешенная истинная плотность конструкции, расположенной над расчетной точкой;
zon — расстояние от поверхности покрытия до расчетной точки.
В качестве расчетной схемы нагружения конструкции колесом автомобиля принимается гибкий круговой штамп диаметром D, передающий равномерно распределенную нагрузку величиной р.
Отпечаток расчетного колеса на поверхности покрытия приводится к кругу эквивалентной площади диаметра D. Величины расчетного удельного давления колеса на покрытие р и расчетного диаметра D назначают с учетом параметров расчетных типов автомобилей.
В качестве расчетного типа используют наиболее тяжелый автомобиль из систематически появляющихся на дороге, доля которых составляет не менее 10% (с учетом перспективы изменения состава движения к концу межремонтного срока).
Для расчета дорожных покрытий загородных дорог назначают нормативные нагрузки на одиночную ось автомобиля. Назначение нормативной нагрузки для расчета дорожных одежд принимается в соответствии с п. 4.2 и изменения № 5 СНиП 2.05.020-85. Для федеральных автодорог III и IV категорий может применяться
Глава 6. Дорожные одежды 1 39
расчетная нагрузка 115 кН (11,5 тс) при соответствующем технико-экономическом обосновании (ТЭО). Если в задании на проектирование специально не оговорена расчетная нагрузка, то за расчетную принимают нагрузку, соответствующую транспортным средствам группы А по табл. 6.4.
Таблица 6.4
Значения расчетных параметров для случая, если в задании на проектирование нагрузка не оговорена
Группа расчетной нагрузки Нормативная статическая нагрузка на ось, кН Нормативная статическая нагрузка на поверхность по-крытия от колеса расчетного автомобиля, О„асч, кН Расчетные параметры нагрузки
р, МПа D, см
А1 100 50 0,60 37/33
А2 ПО 55 0,60 39/34
АЗ 130 65 0,60 42/37
Примечание. В числителе — для движущегося колеса, в знаменателе — для неподвижного.
Городские скоростные дороги рассчитывают на нагрузки Н-30, магистральные улицы общегородского и районного значения — на Н-10 и Н-30, улицы в жилых кварталах — на Н-10.
Приведение различных типов автомобилей к расчетному типу и приведение расчетного типа к расчетной схеме нагружения рекомендуется выполнять с учетом табл. 6.5 и табл. 6.6.
Таблица 6.5
Значения расчетных параметров подвижной нагрузки от транспортных средств
Тип расчетной нагрузки Наибольшая нагрузка на одиночную ось, кН Среднее давление на покрытие, МПа Расчетный диаметр следа колеса, см
Группа А — автомобили 100 0,6 33
— автобусы 115 0,6 35
Группа Б — автомобили 60 0,5 28
— автобусы 70 0,5 30
- Н-30 95 0,5 33
- Н-10 120 0,6 36
140 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Таблица 6.6
Значения коэффициентов приведения
Тип расчетной нагрузки Коэффициенты приведения при нагрузке на ось приводимого автомобиля, кН
40 60 70 80 90 100 115 120
Группа А — автомобили 0,02 0,10 0,35 0,43 0,68 1,0 —
— автобусы 0,01 0,05 0,18 0,21 0,34 0,5 1,0 —
Группа Б — автомобили 0,20 1,0 — — — — — —
— автобусы 0,08 0,50 1,0 — — — — —
-Н-30 0,01 0,05 0,18 0,22 0,35 0,5 0,8 1,0
-Н-10 0,03 0,15 0,55 0,65 1,00 — — —
Используя данные табл. 6.6, можно определить через коэффициент приведения, что проход 100 автомобилей ГАЗ-3307 с нагрузкой на ось 59,75 кН будет эквивалентен по воздействию на дорожное покрытие проходу по этой же полосе всего лишь 10 автомобилей КамАЗ-5315, относящихся к группе автомобилей А с нагрузкой на одиночную ось (в данном случае заднюю) в 100 кН.
Величину р принимают равной давлению воздуха в шинах. Диаметр расчетного отпечатка шины D определяют из зависимости:
D = J4°Qpac 4. , см, (6.5)
V П'Р
где <2расч — расчетная величина нагрузки, передаваемой колесом на поверхность покрытия, кН; р — давление, МПа.
Значения Dnp для расчетной нагрузки типа А и Б принимают по табл. 6.4.
Учет характера действующей нагрузки (кратковременное многократное нагружение, статическое нагружение) осуществляется через принятие соответствующих расчетных значений расчетных характеристик конструктивных слоев, а также через введение коэффициента динамичности при назначении величины нагрузки.
В зависимости от вида расчета конструкции используют различные характеристики, отражающие интенсивность воздействия на нее подвижной нагрузки:
N — перспективную (на конец срока службы) общую среднесуточную интенсивность движения;
Глава 6. Дорожные одежды 141
Np — приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведенная интенсивность воздействия нагрузки);
ZNP — суммарное расчетное число приложения приведенной расчетной нагрузки к расчетной точке на поверхности конструкции за срок службы.
Перспективную общую среднесуточную интенсивность устанавливают по данным анализа закономерностей изменения объема перевозок и интенсивности движения при проведении титульных экономических обследований.
Величина Np приведенной интенсивности на последний год срока службы определяется по формуле
п
NP = Лол S сум ’ ЗД/СУ1’’ <6’6)
т = 1
где /пол — коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяемый по табл. 6.7;
п — общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;
Nm — число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств /и-й марки;
Sm сум — суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке <2расч.
Таблица 6.7
Значение поправочного коэффициента, учитывающего число полос движения
Число полос движения Значение коэффициента/пол для полосы с номером от обочины
1 2 3
1 1,00 — —
2 0,55 — —
3 0,50 0,50 —
4 0,35 0,20 —
6 0,30 0,20 0,05
Примечания.
1. Порядковый номер полосы считается справа по ходу движения в одном направлении.
142 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
2. Для расчета обочин принимают/П0Л = 0,01.
3. На многополосных дорогах допускается проектировать одежду переменной толщины по ширине проезжей части, рассчитав дорожную одежду в пределах различных полос в соответствии со значениями найденными по формуле 6.7 или 6.8.
4. На перекрестках и подходах к ним (в местах перестройки потока автомобилей для выполнения левых поворотов и др.) при расчете одежды в пределах всех полос движения следует принимать /пол = 0,50, если общее число полос проезжей части проектируемой дороги более трех.
Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле
__ и
lLN^fn^N{mKcT^,l)Sm^k„, (6.7)
/77 = 1
или по формуле
?N =0,7Nn-^-Tk, (6-8)
Р ’ Р п(Гсл-1) рдг п ’ \ /
ч.
где п — число марок автомобилей; Nlm — суточная интенсивность движения автомобилей /и-й марки в первый год службы (в обоих направлениях), авт./сут;
Np — приведенная интенсивность на последний год срока службы, ед./сут;
Грдг — расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции, определяется по табл. 6.10 с учетом рис. 6.2;
kn — коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (для расчетов рекомендуется принимать по табл. 6.8);
Кс — коэффициент суммирования рассчитывается по формуле
С 1 ’ \w*^/
9-1
где Гсл — расчетный срок службы, принимаемый по табл. 6.9;
q — показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.
Глава 6. Дорожные одежды 143
Таблица 6.8
Значения поправочного коэффициента
“V Тип дорожной одежды Значение коэффициента к„ для различных категорий дорог
I II III IV
Капитальный 1,49 1,49 1,38 1,31 1
Облегченный — 1,47 1,32 1,26 1,06
Переходной — — 1,19 1,16 1,04
Таблица 6.9
Рекомендуемый расчетный срок службы дорожного покрытия
Категория дороги Тип дорожной одежды Срок службы в дорожно-климатических зонах лет
I, II III IV, V
I Капитальный 14-15-18 15-19 16-20
II Капитальный 11-15 12-16 13-16
III Капитальный 11-15 12-16 13-16
Облегченный 10-13 11-14 12-15
IV Капитальный 11-15 12-16 13-16
Облегченный 8-10 9-11 10-12
V Облегченный 8-10 9-11 10-12
Переходной 3-8 3-9 3—9
Расчетное число дней в году Трдг для вычисления суммарного числа приложения нагрузки на дорожное покрытие за срок его службы Тсл устанавливается по данным региональных исследований, а при отсутствии таких данных рекомендуется принимать по табл. 6.10.
Таблица 6.10
Рекомендуемые значения Трдг в зависимости от местоположения дороги
Номера районов на карте Примерные географические границы районов Рекомендуемое количество расчетных дней в году
1 2 3
1 Зона распространения вечномерзлых грунтов севернее семидесятой параллели 70
144 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Окончание табл. 6.1$
1 2 3
2 Севернее линии, соединяющей Онегу — Архангельск — Мезень — Нарьян-Мар — шестидесятый меридиан — до побережья Европейской части 145
3 Севернее линии, соединяющей Минск — Смоленск — Калугу — Рязань — Саранск — сорок восьмой меридиан — до линии, соединяющей Онегу — Архангельск — Мезень — Нарьян-Мар 125 '
4 Севернее линии, соединяющей Львов — Киев — Белгород — Воронеж — Саратов — Самару — Оренбург — шестидесятый меридиан до линии районов 2 и 3 135
5 Севернее линии, соединяющей Ростов-на-Дону — Элисту — Астрахань до линии Львов — Киев — Белгород — Воронеж — Саратов — Самара 145
6 Южнее линии Ростов-на-Дону — Элиста — Астрахань для европейской части, южнее сорок шестой параллели для остальных территорий 205
7 Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток (кроме Хабаровского и Приморского краев, Камчатской области), ограниченные с севера семидесятой параллелью, с юга — сорок шестой параллелью 130—150 (меньшие значения для центральной части)
8 Хабаровский и Приморский края. Камчатская область 140
Примечание. Величину Трдг на границах районов следует принимать по наибольшему из ее значений.
Глава 6. Дорожные одежды 145
10'
20' 30' 40' 60' 80' 100' 120' 140' 160' 170' 180'
/90*
60'
Далин д анкт-1
d Мурманск •
1етербурГ^£ ^Архангельск
Вологда)/??4*
^ЛгсЛтЫРиГсГ
\\^>Ц^Зильню&;
Л ьвов * ?!!»ск'
$ Москва JСыктывкар х Салехард
Верхоянск
Мансииск
Игарка)
\ > Тура
_ ХдПетропавловск-Якутск * Камчатский4^
6'.
Д^Астрахань Т^илисиК X >еван .
Магнитогорск/ j у-''! <гОмск
Астана г* Карбида
V TotfcS—' Новосибирск Барнаул Красноярск V ч"ита' Cl / ' Иркутск^-
1 kJ удан-Удэз
Братск
бмсомольс
на-Амуре:
40'
60
^^^Ташкент^ишкерС
•\5?Владивосток —
70'
80'
90'
____ГРАНИЦЫ И НОМЕРА РАЙОНОВ ПО ТРДГ 1~8_500 0 500 1000 1000 км
100' 110' 120'
130'
> 6
7
1
7
о
7
8
Рис. 6.2. Карта районирования по количеству расчетных дней в году, Трдг
Значение коэффициента суммирования, если не имеется необходимых данных для его расчета, можно принимать из табл. 6.11.
Таблица 6.11
Значения коэффициента суммирования Кс
Показатель изменения интенсив-ности движения по годам, q Значение Кс при сроке службы дорожной одежды Ты в годах
8 10 15 20
0,90 5,7 6,5 7,9 8,8
0,92 6,1 7,1 8,9 10,1
0,94 6,5 7,7 10,0 11,8
0,96 7,0 8,4 11,4 13,9
0,98 7,5 9,1 13,1 16,6
1,00 8,0 10,0 15,0 20,0
1,02 8,6 10,9 17,2 24,4
1,04 9,2 12,0 20,0 29,8
1,06 9,9 13,2 23,2 36,0
1,08 10,6 14,5 27,2 45,8
1,10 11,4 15,9 31,7 67,3
146 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной Нагрузке 0расч определяется по формуле
и
^СУМ=Е^„, (фо)
Л = 1
где и — число осей у данного транспортного средства, для приведения которого к расчетной нагрузке определяется коэффициент Sm сум,
Sn — коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из и осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.
Коэффициенты приведения нагрузок Sn определяют по формуле
Z хР
у драсч J
где 2ДП — номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;
Орасч ~ расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие; Р — показатель степени, принимаемый равным:
4,4 — для капитальных дорожных одежд;
3,0 — для облегченных дорожных одежд;
2,0 — для переходных дорожных одежд.
Номинальная динамическая нагрузка £?дп определяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:
<2дп = ^ин-а, (6.12)
где ЛГдин — динамический коэффициент, принимаемый равным 1,3; Qn — номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси. При расчете номинальной статической нагрузки на колесо для многоосных автомобилей по паспортным данным значение коэффициента К,, определяют по формуле
Кс= а-ву/Бт-с , (6.13)
где Бт — расстояние в метрах между крайними осями автотранспортного средства;
а, в, с — параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по табл. 6.12.
Глава 6. Дорожные одежды 147
Таблица 6.12
Значения поправочных коэффициентов
Тележки а в с
Двухосные 1,7/1,52 0,43/0,36 0,5/0,5
Трехосные 2,0/1,60 0,46/0,28 1,0/1,0
Примечание. В числителе — для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе — для переходных.
Суммарный коэффициент приведения Sm сум определяют в следующей последовательности:
• назначают расчетную нагрузку и определяют ее параметры: 2расч, Р и D:
• для каждой марки автомобилей в составе перспективного движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной статической нагрузки на колесо для всех осей транспортного средства Q,,;
• умножив полученные значения Q„ и расчетную нагрузку 0расч на динамический коэффициент, находят величины номинальных динамических нагрузок 0ДП от колеса для каждой оси и величину расчетной динамической нагрузки (2драсч.
Далее по формулам 6.11 и 6.12 вычисляют коэффициенты приведения номинальной нагрузки от колеса каждой из осей Sn к расчетной и суммарный коэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетной нагрузке.
5тсум допускается приближенно принимать по табл. 6.13.
Таблица 6.13
Приближенные значения коэффициента Sm сум
Типы автомобилей Коэффициент приведения к расчетной нагрузке Sm_
1 2
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т 0,05
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т 0,2
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т 0,7
148 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Окончание табл. 6.13
1 2
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т 1,25
Автобусы 0,7 '
Тягачи с прицепами 1,5 ,
6.2.3. Расчет дорожной конструкции по допускаемому упругому прогибу
Дорожная одежда будет отвечать необходимым требованиям прочности и надежности, если величина ее упругого прогиба будет отвечать условию
> EmiХ7, (6.14)
где — расчетный общий модуль упругости всех слоев дорожной одежды, МПа;
Етт ~ минимальный требуемый эквивалентный модуль упругости всех слоев дорожной одежды, МПа;
— требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимается в зависимости от уровня надежности по табл. 6.1.
Величину EmiB вычисляют по эмпирической формуле ^п = ццц [ £Х)-С],МПа, (6.15)
где TV? — суммарное расчетное число приложений нагрузки за
срок службы дорожной одежды в соответствии с формулами 6.8 и 6.9;
С — эмпирический параметр, который для расчетной нагрузки на ось 100 кН рекомендуется принимать равным 3,55; 110 кН — 3,25; 130 кН - 3,05.
Примечания.
1. Формулой 6.15 рекомендуется пользоваться при 2?Vp > 4-104.
2. Территория России разделена на пять дорожно-климатических зон и подзон. Их границы указаны на карте России (рис. 6.3) и в табл. 6.14.
Глава 6. Дорожные одежды 149
3. Для дорог в V дорожно-климатической зоне требуемые модули упругости, найденные по формуле 6.15, следует уменьшать на 15%. Для дорог всех категорий модуль упругости, найденный также по формуле 6.15, должен быть не менее указанного в табл. 6.15.
Таблица 6.14
Дорожно-климатические зоны и подзоны территории стран СНГ
Дорожноклиматическая зона и подзона Примерные географические границы
1 2
I Севернее линии, соединяющей: Нивский — Сосновку — Новый Бор — Щельябож — Сыню — Суеватпуль — Белоярский — Ларьяк — Усть-Озерное — Ярцево — Канск — Выезжий Лог — Усть-Золотую — Сарыч — Сеп — Новоселово — Иню — Артыбаш -- государственную границу — Симонове — Биробиджан — Болонь — Многовершинный. Включает географические зоны тундры, лесотундры и северо-восточную часть лесной зоны с распространением вечномерзлых грунтов
11 Расположена севернее линии: Нарьян-Мар — Салехард — Курейка — Трубка Удачная — Верхоянск — Дружина — Горный Мыс — Марково
12 Расположена восточнее линии: устье р. Нижней Тунгуски — Ербогачен, Ленек — Бодайбо — Богдарин и севернее линии: Могоча — Сковородино — Зая — Охотск — Палатка — Сла-утсткое. Ограничена с севера 11 подзоной
II От границы I зоны до линии, соединяющей: Львов — Житомир — Тулу — Н. Новгород — Ижевск — Томск — Канск. На Дальнем Востоке от границы I зоны до государственной границы. Включает географическую зону лесов с избыточным увлажнением грунтов
III С севера и востока ограничена I зоной, с запада — подзоной ИЗ, с юга — линией Рославль — Клин — Рыбинск — Березники — Ивдель
112 Ограничена с севера подзоной III, с запада — подзоной 114, с юга — III зоной, с востока и южной границей I зоны
ИЗ С севера ограничена государственной границей, с запада — границей с подзоной 115, с юга — линией Рославль — Клин —Рыбинск, с востока — линией Псков — Смоленск — Орел
150 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Окончание табл. 6.14
1 2
114 Ограничена с севера подзоной ИЗ, с запада — подзоной 116, с юга — границей с III зоной, с востока — линией Смоленск — Орел — Воронеж
115 С севера и запада ограничена государственной границей, с востока — линией Минск — Бобруйск — Гомель, с юга — линией Барановичи — Рославль — Клин — Рыбинск
116 С севера ограничена подзоной 115, с запада — государственной границей, с юга — границей с III зоной, с востока — линией Минск — Бобруйск — Гомель
III От южной границы II зоны до линии, соединяющей: Кишинев — Кировоград — Белгород — Самару — Магнитогорск — Омск — Бийск — Туран. Включает лесостепную географическую зону со значительным увлажнением грунтов в отдельные годы
ПП Ограничена с севера зоной II, с запада — подзоной III2, с юга — IV зоной, с востока — I зоной
III2 Ограничена с севера зоной II, с запада — подзоной ШЗ, с юга — зоной IV, с востока — линией Смоленск — Орел — Воронеж
ШЗ Ограничена с севера зоной II, с запада — государственной границей, с юга — зоной IV, с востока — линией Бобруйск — Гомель — Харьков
IV Расположена от границы III зоны до линии, соединяющей: Джульфу — Степанакерт — Кизляр — Волгоград и далее проходит южнее на 200 км линии, соединяющей: Уральск — Актюбинск — Караганду. Включает географическую степную зону с недостаточным увлажнением грунтов
V Расположена к юго-западу и югу от границы IV зоны и включает пустынную и пустынно-степную географические зоны с засушливым климатом и распространением засоленных грунтов
Глава 6. Дорожные одежды 151
/О’ 20' 30' 40'50'60'80'100'120'140’150’160’ 170" 180' 170'
50
40'
30
60
в
50'
Екате
□сиб
мара
40
Тбилиси^
ванСб
гда
□СКВсГ*
кты
70' 80' 90' 100' 110' 120' 130'
Рис. 6.3. Карта дорожно-климатических зон и подзон: lUH'fh — границы дорожно-климатических зон; --------границы дорожно-климатических подзон
СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫМ^
Санкт-Петербург
Благове
Таблица 6.15
Значение модуля упругости дорожной одежды от суммарного числа приложения расчетных нагрузок
Категория дороги Суммарное минимальное расчетное число приложений расчетной нагрузки на наиболее нагруженную полосу Требуемый модуль упругости одежды, МПа
капитальной облегченной переходной
I 750 000 230 — —
II 500 000 220 210 —
III 375 000 200 200 —
IV ПО ООО ’ ” 150 100
V 40 000 — 100 50
Общий расчетный модуль упругости многослойной одежды определяют с помощью номограммы (рис. 6.4), построенной по решению теории упругости для модели многослойной одежды по следующей методике:
152 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 6.4. Номограмма для определения общего модуля упругости двухслойной системы £общ
Глава 6. Лорожные олежлы 153
1. Приведение многослойной конструкции к эквивалентной однослойной ведут послойно, начиная с подстилающего грунта вверх по направлению к покрытию. Это дает принципиальную возможность условно заменять при расчетах двухслойную систему — слой речного материала, уложенного на грунте, — эквивалентным по деформируемости слоем условного однородного материала (см. рис. 6.4).
2. По принятой конструкции дорожной одежды предварительно назначаются модули и толщины каждого ее слоя (кроме основания).
3. По отношениям Ен/Ев и hB/D, где /гс — толщина слоя дорожной одежды, a D — диаметр расчетного отпечатка шины, вычисленный по формуле (6.5) или принятый по табл. 6.4, по номограмме (рис. 6.4) находят величину Ео5ш. Первоначальным этапом расчета определяется общий модуль упругости грунта основания и лежащего на нем самого нижнего слоя дорожной одежды. Для этого модуль упругости нижнего слоя умножается на величину £о6ш, найденную по номограмме. Полученная эквивалентная величина считается уже модулем упругости нижнего слоя по отношению ко второму снизу слою дорожной одежды, и расчет повторяют, таким образом, до самого верхнего слоя.
Рассчитав величины общего модуля упругости всей конструкции дорожной одежды и требуемого модуля упругости по нагрузкам от транспортных потоков по формуле (6.15), определяют коэффициент прочности по упругому прогибу по формуле (6.1).
Первоначальное положение слоев
a б
Рис. 6.5. Схема к определению понятия об эквивалентном модуле упругости: a — многослойная одежда до деформации; б — эквивалентное однородное пространство; Ев — модуль упругости верхнего слоя дорожной одежды; £н — модуль упругости нижнего слоя дорожной одежды; А — величина деформации; Р — нагрузка на покрытие
1 54 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Сравнивая полученное значение £экв с минимально допустимым по табл. 6.1, делают вывод о достаточной или недостаточной прочности конструкции дорожных одежд. В случае недостаточной прочности ее усиление может быть реализовано как использованием в слоях одежды более прочных материалов, так и увеличением высоты слоем уже принятых дорожных материалов.
6.2.4. Расчет дорожных одежд
на устойчивость против сдвигов в грунтовых подстилающих и малосвязных конструктивных слоях
Целостность дорожных одежд, как сказано выше, зависит от действия на них нагрузок от колес проезжающих автомобилей. В слоях дорожной одежды, не обладающих большой связностью, не должно возникать явлений сдвига, приводящих к невосстанав-ливающимся деформациям в них.
Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:
(6.16)
пр
где Т — расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения, непогашенная внутренним трением) от действующей временной нагрузки в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции;
Тпр — предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке), превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг;
А^рР — требуемое минимальное значение коэффициента прочности, определяемое с учетом заданного уровня надежности (табл. 6.1).
Глава 6. Дорожные одежды 1 55
При практических расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.
При расчете дорожной конструкции на прочность по сдвиго-устойчивости грунта земляного полотна в качестве нижнего слоя принимают грунт (с его характеристиками), а в качестве верхнего — всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя Лв принимают
п равной сумме толщин слоев одежды .
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле
п
Ев=^------, (6.17)
/=1
где п — число слоев дорожной одежды;
Е, — модуль упругости z-ro слоя;
hj — толщина z-ro слоя.
При расчете с помощью номограммы (рис. 6.6) по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания нижнему слою двухслойной модели условно присваивают обычные характеристики песчаного слоя (сп, фп). Модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя, определяемому по номограмме (рис. 6.4). Толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Ев вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле 6.17.
При расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают соответствующими температурам, указанным в табл. 6.16.
Таблица 6.16
Значения расчетных температур для дорожно-климатических зон
Дорожно-климатические зоны I-II III IV V
Расчетная температура, °C +20 +30 +40 +50
1 56 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига (Т) вычисляют по формуле
п
т = ^-р, (6.18)
/=1
п
где — удельное активное напряжение сдвига от единичной на-
Z=1
грузки, определяемое с помощью номограмм (рис. 6.6 и рис. 6.7); р — расчетное давление от колеса на покрытие.
п Примечание. При пользовании номограммой для определения вели-/=1
чину ф принимают для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом числа приложений) по табл. 6.17 и 6.18.
Рис. 6.6. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hJD — 0—2,0)
Глава 6. Дорожные одежды 1 57
Таблица 6.17
Нормативные значения сдвиговых характеристик глинистых грунтов в зависимости от расчетного числа приложений расчетной нагрузки
Расчетная относительная влажность Сцепление, МПа, при суммарном числе приложений нагрузки (Z7Vp) Угол внутреннего трения, град., при суммарном числе приложений нагрузки (S7VP)
1 ю3 104 ю5 106 1 ю3 104 105 10б
Суглинки и глины
0,60 0,030 0,030 0,016 0,014 0,012 24 20 14,5 11 9
0,65 0,024 0,019 0,013 0,011 0,009 21 15 11 8 7
0,70 0,019 0,013 0,009 0,007 0,006 18 11,5 8,5 6,5 5,5
0,75 0,015 0,009 0,006 0,005 0,004 15 10 7,5 5 4
0,80 0,011 0,007 0,005 0,003 0,002 13 8 5 3 2,5
0,90 0,008 0,004 0,004 0,002 0,001 11,5 6,5 3,5 2,2 2
Супеси
0,6 0,014 0,012 0,008 0,006 0,005 36 24 18 14 12
0,65 0,013 0,010 0,008 0,006 0,004 36 23,5 17 14 12
0,70 0,012 0,009 0,006 0,005 0,004 35 23,5 17 14 12
0,75 0,011 0,008 0,005 0,004 0,003 35 23 17 14 12
0,80 0,010 0,007 0,005 0,004 0,003 34 23 17 14 12
0,85 0,009 0,007 0,004 0,003 0,003 34 22 15 12 10
0,90 0,008 0,004 0,003 0,003 0,003 33 21 12,5 10 8
Примечание. Значение сдвиговых характеристик при S7VP = 1 используются при расчете на статическое действие нагрузки. При Z7VP > 10 расчетные значения (рис следует принимать по столбцу «106».
1 58 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 6.7. Номограмма для определения активного напряжения сдвига от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hJD = 0—4,0)
Глава 6. Дорожные одежды 1 59
Таблица 6.18
Расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления песчаных грунтов и песков конструктивных слоев в зависимости от расчетного числа приложения расчетной нагрузки (Z7Vp)
№ п/п Тип грунта Сцепление, МПа, и угол внутреннего трения, град., при суммарном числе приложений нагрузки (Z7Vp)
1 103 ю4 ю5 10б
1 Песок крупный с содержа-нием пылевато-глинистой фракции 0% 35 0,004 33 32 31 29
0,003 0,003 0,003 0,003
5% 34 31 36 29 28
0,005 0,004 0,004 0,003 0,003
2 Песок средней крупности с содержанием пылевато-глинистой фракции 0% 32 30 30 28 22
0,004 0,004 0,003 0,003 0,002
5% 33 30 29 28 26
0,005 0,004 0,003 0,003 0,002
3 Песок мелкий с содержанием пылевато-глинистой фракции 0% 11 0,003 28 22 26 25
0,003 0,002 0,002 0,002
5% 31 0,005 22 26 21 24
0,004 0,004 0,004 0,003
8% 11 0,006 22 26 25 23
0,005 0,004 0,003 0,002
Примечания.
1. Значения характеристик даны для условий полного заполнения пор водой.
2. В числителе — угол внутреннего трения в градусах, в знаменателе — сцепление в МПа.
3. При E7VP > 106 расчетные значения (рис следует принимать по столбцу «106».
Предельное активное напряжение сдвига Гпр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле
^пр "l” ОД Yep ^оп фот? (6.19)
где cN — сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (табл. 6.17 или табл. 6.18);
160 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
ka — коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание — песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки следует принимать значения кд, равным:
4,5 — при использовании в песчаном слое крупного песка;
4,0 — при использовании в песчаном слое песка средней крупности;
3,0 — при использовании в песчаном слое мелкого песка;
1,0 — во всех остальных случаях.
Zon — глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;
уср — средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;
фст — расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки по табл. 6.17.
Во всех случаях в качестве расчетных значений угла внутреннего трения грунта и малосвязных слоев используют его значения, отвечающие расчетному суммарному числу воздействия нагрузки за межремонтный срок ZNP. Эту величину устанавливают по формуле 6.7 или 6.8.
Входящую в формулу 6.8 величину расчетных дней в году, соответствующих расчетному состоянию прочности и деформируемости конструкции Грдг, определяют по специальным региональным справочным данным. Для условий российских регионов следует использовать справочные данные из рис. 6.2 и табл. 6.10.
Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожных одежд ведут в следующей последовательности:
1) по табл. 6.7 назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие максимально возможным температурам в ранний весенний (расчетный) период в соответствии с табл. 6.15. Назначают по табл. 6.17 и 6.18 с учетом расчетной влажности и общего числа воздействия нагрузки, расчетные прочностные характеристики ф и с грунта земляного полотна и песка промежуточного слоя одежды (если таковой имеется) с учетом величины 27VP.
Глава 6. Дорожные одежды 161
Остальные расчетные характеристики грунта и материалов остаются теми же, что и в расчете по упругому прогибу;
2) по рис. 6.6 или рис. 6.7 определяют активные напряжения сдвига тн от единичной временной нагрузки. Для этого многослойную конструкцию приводят к двухслойным моделям, используя формулу 6.17 и рис. 6.5;
3) по формуле 6.18 вычисляют расчетное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;
4) по формуле 6.19 вычисляют предельное напряжение сдвига Гпр;
5) по формуле 6.16 проверяют выполнение условия прочности (с учетом требуемой надежности конструкции);
6) при необходимости, изменяя толщины конструктивных слоев, подбирают конструкцию, удовлетворяющую условиям прочности.
6.2.5. Примеры решения задач по определению прочности дорожных одежд
Требуется проверить на прочность дорожную одежду по допускаемому упругому прогибу и сдвигоустойчивости при следующих исходных данных:
• дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, Трдг = 135 дней;
• категория дороги I;
• заданный срок службы дороги Гсл = 20 лет;
• заданная надежность Кн = 0,95;
• приведенная к нагрузке типа А интенсивность движения на конец срока службы Np = 3200 авт./сут;
• приращение интенсивности движения q = 1,04;
• коэффициент суммирования Кс = 29,8;
• поправочный коэффициент Ка = 1,49.
Конструкция дорожной одежды:
1. Грунт рабочего слоя земляного полотна — супесь пылеватая с расчетной величиной модуля упругости Е = 46 МПа, при расчетной влажности 0,7 Wt, высота насыпи 1,5 м, толщина дорожной одежды — 0,6 м, схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна — III. Глубина заложения грунтовых вод 4,1 м.
6 Автомобильные дороги
1 62 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
2. Материал слоев:
• укрепленная щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом (hx = 26 см, £щеб = 420 Мпа);
• асфальтобетон высокопористый (й2 = 22 см, Е2 = 2000 МПа);
• асфальтобетон пористый (й3 = 8 см, Е3 = 2000 МПа);
• асфальтобетон плотный (й4 — 4 см; Е^ = 3200 МПа).
Решение. Расчет ведем по допустимому упругому прогибу послойно, начиная с подстилающего грунта (рабочего слоя земляного полотна) по номограмме рис. 6.3:
46
— = 0,107; по табл. 6.4 р = 0,6 МПа, D = 37 см.
420 щеб
h
н
= 0,70, по номограмме £обш = 0,29, тогда
шеб
= °’29 420 = 122 МПа-
A. = ^hl = _122_ = 006 *—
£в Ea/ii 2000 ’ ’ D
^обш2 = • 2000 = 360 МПа.
A,=^L = _360_ = 0i8 *2. En Ea/i> 2000 ’ ' D
E°^ = 0,24 2000 = 480 МПа.
Е ' 2
— = 0,59. -^-=0,18, тогда
= 0,22. -2^-= 0,24, тогда
F E"^2 480 ha/Si 4
£н. = _о^_ = 121 = 015 -— = — = 0,11 En Ea/a‘ 3200 D 37
D
£o61u = 0,165 • 3200 = 528 МПа.
общ
= 0,165, тогда
5) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (6.15) £тр = 98,65[lg(]>X)-3,55] = 98,65 [1g 7 179 494 - 3,55] = = 326 МПа.
6) Определяем коэффициент прочности по допустимому упругому прогибу:
Глава 6. Дорожные одежды 163
По табл. 6.1 требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу равен 1,3. Следовательно, дорожная одежда отвечает запланированным на нее нагрузкам.
4. Рассчитываем конструкцию дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости в грунте. Действующие в грунте активные напряжения сдвига рассчитываем по формуле (6.18)
/=1
где тн — предварительно назначенную конструкцию дорожной одежды приводим к расчетной двухслойной модели.
В качестве нижнего слоя принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками (при Wp = 0,71+, и ~ENP = = 7 149 494 авт.): ЕИ = 46 МПа (по табл. 6.17, <р = 12° и С = 0,004 МПа).
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле 6.17, где значения модулей упругости материалов, содержащих органические вяжущие, назначаем по табл. 6.3 при расчетной температуре +20 °C, тогда
„ 1800-4 +1200-30 +420-26
£ =----------------------= 902 МПа.
8 60
„ Е 902 h 60 ,
По соотношениям —- =----= 20,0 и — =— = 1,62 и при <р =
Е„ 46 D У1
= 12° с помощью номограммы (рис. 6.7) находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки тн = 0,015 МПа. Тогда Т= 0,015 • 0,6 = 0,009 МПа.
Предельное активное напряжение сдвига Тпр определяем по формуле (6.19)
Г„р + 6,1 уср Zon tg фст,
где cN= 0,004 МПа;
Лд= 1,0;
г™ = 4 + 8 + 22 + 26 = 60 см;
<рст= 35° (по табл. 6.17);
уср = 0,002 кг/см2;
0,1 — коэффициент для перевода в МПа.
Тпр = 0,004 + 0,1 • 0,002 • 60 • tg 35° = 0,0123.
164 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
О 0123
Так как К= —-------= 1,36 больше требуемого Кпо = 1,00 (по
пр 0,09 р
табл. 6.1), следовательно, конструкция отвечает требованию и по условию прочности по сдвигу.
lilllltlllllllllllllllllllllllllllllllllll Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
7. Как классифицируются дорожные одежды по степени их капитальности ?
2. Каким видам деформаций и разрушений подвергаются дорожные одежды?
3. Какие процессы протекают в дорожной одежде нежесткого типа под действием нагрузок?
4. По каким показателям рассчитывается на прочность дорожная одежда нежесткого типа ?
5. Что означает суммарное расчетное число приложения расчетных нагрузок к точке на поверхности конструкции дороги за срок ее службы?
6. Что понимается под модулем упругости всей конструкции дорожной одежды ?
7. Какое значение в расчетах имеют номограммы для определения общего модуля упругости двухслойных систем, для определения активного напряжения сдвига от временных нагрузок в нижнем слое?
Глава 7
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЭТАПАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ДОРОГ
7.1. Проблемы сохранения природной среды при строительстве дорог
Проблемы сохранения природной среды в ее естественном разнообразии и богатстве определяют сегодня практически все стороны жизни человека и его хозяйственной деятельности.
Экологические проблемы автомобильных дорог в России стоят достаточно остро. Эти проблемы связаны, прежде всего, с самим автомобильным транспортом, в большинстве своем не отвечающем по требованиям экологической безопасности не только международным стандартам, но и российским, а также с качеством, плотностью и протяженностью транспортных коммуникаций, необходимостью создания сети дорог, отвечающих требованиям международных стандартов качества и требованиям безопасности.
Транспорт стал занимать в городах России второе место после промышленности среди антропогенных источников загрязнения на урбанизированных территориях, поскольку поставляет в природную среду огромные массы пыли, сажи, отработавших газов, масел, оксидов тяжелых металлов и сотни других веществ, значительная часть которых относится к токсичным. Кроме того, значительное воздействие на экосистемы оказывают такие физические факторы, как шум, вибрация, электромагнитные поля и др., не
166 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
всегда доступные прямому восприятию и поэтому часто игнорируемые в практических экологических исследованиях.
Современный автомобильный транспорт — особый источник воздействия на природу и человека потому, что он связан с дорогами, с объектами обустройства дорог инженерными линейными сооружениями и объектами автосервиса. Оценка воздействия на окружающую среду становится важнейшим показателем безопасности транспортных средств. Специалисты-экологи, в частности немецкий ученый У. Тегетоф и русский профессор Ю.В. Трофименко, считают, что интересы охраны природы и ландшафта должны учитываться на всех этапах проектирования, строительства и содержания дорог, в соответствии с законодательными актами, нормативными документами и с надлежащим соблюдением требуемых технологий. При этом необходимо:
• предотвратить вредное влияние дороги на природу и ландшафт путем соответствующей трассировки и конструктивного оформления дорог;
• компенсировать неизбежное вредное влияние на природу и ландшафт мерами охраны природы и ландшафта, чтобы по окончании вмешательства не оставалось значительных или устойчивых отрицательных последствий для природного баланса и чтобы естественный ландшафт был восстановлен или заново сформирован с соблюдением соответствующих требований;
• поддерживать реализацию целей охраны природы и ландшафта в рамках ответственности соответствующих служб дорожных организаций.
Строительство любой автомобильной дороги начинается с дорожного проектирования, при котором должны учитываться не только потребности народного хозяйства, населения в ее строительстве, но и возможные основные экологические проблемы, которые должны быть приняты во внимание в ходе дальнейшей работы.
С точки зрения охраны природы и ландшафта выступает на передний план предотвращение вредного влияния дороги на природную среду и картину ландшафта за счет выбора соответствующего варианта трассы.
Работами по ландшафтному проектированию на этом этапе являются исследования экологической совместимости, при которых
Глава 7. Охрана окружающей среды на этапах проектирования 1 67
выявляются возможные экологические последствия всех подлежащих рассмотрению вариантов трассы.
Изучение процессов в придорожной зоне должно осуществляться с применением мониторинга за состоянием биоты, почв и других компонентов экосистемы.
Иными словами, теория и практика дорожного строительства должны все в большей степени исходить из достижений естественных наук и опираться на них для перехода на экологически безопасные дороги. Этот подход приобретает большое значение при разработке проектов автомобильных дорог с учетом их экономической оценки.
Принципиальная схема экологической и экономической оценки технических проектов автомобильных дорог, используемая специалистами в области экономики дорожного строительства, приведена на рис. 7.1.
Как видно из приведенной схемы, прогнозная оценка инженерного риска при проектировании дорог носит многофакторный характер. Она включает оценку технической нагрузки по индексу загрязнения компонентов биоты и по экологической опасности (токсичности) загрязнения. В схеме учитывается также нарушаемость природных процессов. Оценка риска предполагает оценку параметров экологичности и устойчивости на уровне экологических систем наряду с оценкой степени их деградации и уникальности. Прогнозная оценка позволяет принять проект среднезащитного решения с учетом экономического риска и всех возможных негативных последствий, тогда как вариантная оценка позволяет оценивать только степень риска утраты качества биопродукции.
При несомненной полезности рассмотренной схемы следует обратить внимание на то, что количество токсичных веществ, поступающих в природную среду, предопределяется условиями эксплуатации автомобильной дороги. Эти условия включают в себя характеристику самой дороги (ее технические составляющие), условия рельефа (топографические параметры), а также метеоусловия. Характеристики автомобильной дороги, а именно состояние ее дорожной одежды, кривизна дороги в плане и продольном профиле, являются базовыми параметрами, определяющими эффективность работы транспорта: шум, расход топлива, выбросы отработавших газов и др.
168 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Факторы, обусловливающие риск
Рис. 7.1. Принципиальная схема прогнозируемой экологической оценки проектируемой автомобильной дороги
7.2. Выбор трассы и ее экологическая совместимость с окружающей средой
На этапе прокладки трассы будущей дороги особую роль играет ландшафтное проектирование, учитывающее не только требования земельного законодательства по изъятию земельных участков
Глава 7. Охрана окружающей срелы на этапах проектирования 1 69
под строительство дороги, преодоление контурных и высотных препятствий, но и требования по защите окружающей среды.
В рамках исследования экологической совместимости будущей дороги выявляются экологические последствия всех подлежащих рассмотрению вариантов трассы. При этом на основании анализа чувствительности соответствующей территории выделяются малоконфликтные коридоры, в которых разрабатываются варианты трассы.
В задачах по исследованию экологической совместимости выявляются, описываются и оцениваются экологические последствия реализации проекта автодороги и его альтернативных вариантов для объектов оценки: людей, животных и растений, почвы, воды, воздушного бассейна, климата, картины ландшафта, культурных и иных ценностей.
Основная задача в исследованиях экологической совместимости дороги — сохранение здоровья людей, оптимальные условия жизни охранной природной среды в местах проживания и отдыха. Вредные последствия для людей проявляются в виде выбросов токсичных компонентов в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания (ДВС), шума от движущихся автомобилей, нарушения природного ландшафта, ухудшения атмосферно-гигиенических условий и влияния дороги на воздухообменные процессы в жилых районах. Зеленые зоны городов и пригородных территорий и иные зоны отдыха должны быть сохранены.
Охране подлежат дикие животные и дикорастущие растения, а также их исторически сложившееся разнообразие видов, среды их обитания (произрастания) и другие условия их жизни.
Серьезные последствия для окружающей среды могут быть вызваны загрязнениями почвы, воды и воздушного бассейна как в процессе строительства автодорог, так и при дальнейшей их эксплуатации.
Действующие в Российской Федерации Строительные нормы и правила (СНиП 2.05.02-85) на автомобильные дороги обязывают при проектировании автомобильных дорог предусматривать мероприятия по охране окружающей среды, обеспечивающие минимальные нарушения сложившихся экологических, геологических, гидрогеологических и других естественных условий. В мероприятиях должно учитываться бережное отношение к ценным сельско
170 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
хозяйственным угодьям, к зонам отдыха и местам расположения лечебно-профилактических учреждений и санаториев.
К ценным сельскохозяйственным угодьям относятся орошаемые, осушенные и другие мелиорированные земли, занятые многолетними плодовыми насаждениями и виноградниками, а также участки с высоким естественным плодородием почв и другие приравниваемые к ним земельные угодья.
При сравнении вариантов трасс и конструктивных решений СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» обязывает учитывать не только ценность занимаемых земель, но также и затраты на приведение временно отводимых для нужд строительства площадей в состояние, пригодное для использования в народном хозяйстве.
На сельскохозяйственных угодьях трассы дорог должны по возможности прокладываться по границам полей севооборотов или хозяйств.
Указанные СНиП не допускают проложение трасс по государственным заповедникам и заказникам, охраняемым урочищам и зонам, отнесенным к памятникам природы и культуры.
Вдоль рек, озер и других водоемов трассы разрешается прокладывать, как правило, за пределами специально установленных защитных зон, а на дорогах в пределах водоохранных зон должен предусматриваться организованный сбор воды с поверхности проезжей части с последующей ее очисткой или отводом в места, исключающие загрязнение источников водоснабжения.
7.3. Меры защиты населения от экологического загрязнения придорожной природной среды
При проложении дорог через населенные пункты существующие СНиП рекомендуют предусматривать покрытия дорожных одежд и тип укрепления обочин, исключающие пылеобразование. При обходе населенных пунктов автомобильные дороги по возможности рекомендуется прокладывать с подветренной стороны, ориентируясь на направление ветра, в особо неблагоприятные с точки зрения загрязнения воздуха осенне-зимние периоды года. В целях защиты населения от транспортного шума необходимо обеспечивать
Глава 7. Охрана окружающей срелы на этапах проектирования 1 71
буферную зону между автомобильной дорогой и застройкой с учетом генерального плана развития населенного пункта.
Движение автомобилей становится источником не только загрязнения окружающей среды выбросами вредных веществ в атмосферу, но и мощного шумового загрязнения. Шум и вибрация от автомобилей, которые распространяются до селитебных зон городов и населенных пунктов, отражаются негативно на здоровье и работоспособности людей. Медициной доказано, что длительное действие шума на человека может привести к потере слуха, ухудшению психического самочувствия (раздражительности и недомоганию), сокращению длительности фазы глубокого сна.
Исследователями влияния шума на здоровье людей выдвинуто предположение, что у людей, живущих вблизи дорог с уровнем шума 65—70 дБА, риск получить инфаркт сердца примерно на 20% выше, чем у людей, проживающих в тихих районах. В данных условиях смерть от инфаркта, вызванного транспортным шумом, намного вероятнее смерти от рака, вызванного загрязнением воздуха выбросами канцерогенных веществ от работающих двигателей автомобилей.
Наиболее рациональный способ защиты населения от дорожного шума —- проложение дорог на таком расстоянии от селитебной застройки, при котором транспортный шум, достигающий ее, не превышал бы допустимых норм.
В качестве технических мероприятий по борьбе с шумом, исходящим от автодорог, применяемым в настоящее время, как в странах Европы, так и в России можно назвать совершенствование покрытий дорожного полотна, позволяющих снижать шум на их поверхности, совершенствование конструкции автотранспортных средств и автомобильных шин с более низким уровнем шума при движении, различных преград шуму от автодорог к жилым застройкам (шумозащитные сооружения на автодорогах). Зависимости уровня шума от объемов двигателей и скорости транспортных средств, а также требования к шумозащитным экранам приведены на рис. 7.2—7.5 и ил. 20.
Одним из мероприятий, повышающих экологическую безопасность, а следовательно, и общую безопасность движения на автодороге, можно считать озеленение дороги. К озеленению автомобильной дороги относятся посадки деревьев и кустарников.
172 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
a
Рис. 7.2. Зависимости уровня шума от рабочего объема Vh мотоциклов (а) и легковых автомобилей (б), а также от грузоподъемности Ga грузовых автомобилей при скорости движения 60 км/ч (в)
Поперечный профиль (he > 1 м)
□ □□□а
U Жилая зона
В
Шумозащитный экран
Расстояние, d
I,...... .....
Дорога
d = 3 В, но не менее 100 м
Рис. 7.3. Требования к высоте и длине шумозащитного экрана для достижения однозначного уменьшения транспортного шума
Глава 7. Охрана окружающей срелы на этапах проектирования 173
Элемент шумозащитного экрана
Рис. 7.4. Требования к акустическим свойствам шумозащитных экранов
1
Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка
Рис. 7.5. Конструкция шумозащитного экрана
174 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Проектирование мероприятий по озеленению позволяет решить следующие задачи:
— технические — снегозащитные посадки, защита от эрозии (противоэрозионное озеленение), песчаных заносов (пескозащитное озеленение), сильных ветров и пыльных бурь;
— обеспечение безопасности движения и зрительного ориентирования, т. е. указание направления дороги за пределами видимости покрытия, подчеркивание направления уклона, поворота, устранение ослепления, защита от бокового ветра, частичная замена или усиление ограждающих устройств;
— санитарно-гигиенические — улучшение микроклимата площадок и комплексов в придорожной зоне, защита от шума, пыли и вредных газов в местах стоянки и отдыха у дороги;
— архитектурно-ландшафтные и эстетические — создание однородного фона в местах с пестрой растительностью, подчеркивание красивых ландшафтов, декорирование некрасивых мест.
В зависимости от местных условий необходимо посадкам придавать универсальное назначение.
р^садк’* предн* каченные для зрительного ориентирования, могут быть направляющими, барьерными и декорирующими.
Направляющие посадки применяются для указания изменения направления, т. е. на кривых в плане. Как правило, такие посадки являются линейными.
Барьерные посадки показывают, что продолжать движение в том же направлении невозможно. Такие посадки необходимы против каждого примыкания. Барьерные посадки могут быть линейными и групповыми.
Декорирующие посадки позволяют привлечь внимание к наиболее важным местам развязки, обозначить границы развязки, комплексов обслуживания и усилить элементы рельефа. Например, можно создать впечатление высокого холма в равнинной местности у выпуклого перелома, поместив высокие посадки на вершине выпуклости, или, наоборот, смягчить чрезмерно частые впадины.
Декоративное озеленение органично объединяет дорогу с ландшафтом примыкающей местности и улучшает его. Кроме того, оно выполняет определенную регулирующую роль в движении транспортных средств. По расположению и выполняемой роли декоративные посадки делятся на:
Глава 7. Охрана окружающей среды на этапах проектирования 175
— основные, вдоль дорог;
— посадки у пересечений и примыканий, у искусственных сооружений;
— автобусных станций, площадок для стоянки и отдыха, на разделительных полосах и т. д.
Применяются три типа декоративного озеленения:
— групповые посадки деревьев и кустарников;
— линейные (аллейные или рядовые) посадки деревьев, а также деревьев с опушкой из кустарника и живых изгородей;
— комплексные посадки в выемках, у перекрестков, возле автобусных остановок, у входа дороги в лес и т. п.
Групповые посадки формируют из двух—четырех деревьев с опушкой из кустарника или без него. Назначение групповых посадок —- избежать монотонности в оформлении дороги.
Аллейные посадки допускаются на коротких прямых участках. Они целесообразны у подошвы высоких насыпей, при положении трассы в долинах рек и на затапливаемых участках (как указатель направления дороги), в районах искусственного орошения или при развитых пылезащитных насаждениях, на участках дорог, ведущих к памятным местам и городам.
Влияние дорожной сети на окружающую среду в совокупности с дорожными инженерными сооружениями проявляется постепенно, не только вызывая деградацию природных экосистем, но и загрязняя атмосферный воздух в городах и населенных пунктах выбросами высокотоксичных компонентов отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Поэтому проблема снижения вредных выбросов от автотранспорта на автодорогах стоит сейчас достаточно остро. И немалую роль в очистке воздуха от токсичных газов транспортных потоков на автодорогах играют зеленые насаждения. Газозащитный эффект зеленых насаждений зависит от способа озеленения, пород деревьев и кустарников, времени года. Таким образом, помимо роли защитного экрана от дорожного шума зеленые насаждения способствуют очистке воздуха, поглощая в большом объеме углекислый газ и выделяя в атмосферу кислород. Трава задерживает пыль, приносимую ветром, и обладает фитоцидным действием, а деревья и кустарники лиственных и хвойных пород задерживают на листьях и хвоинках в большом объеме пыль, поднимаемую транспортом с автодорог.
176 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
По характеру защитного действия различают посадки изолирующие и фильтрующие.
Изолирующие посадки характеризуются плотностью структуры, создающей упругий механический барьер. Они снижают газо- и парообразующие примеси (оксиды углерода, азота, сернистый ангидрид, фенолы и др.) на 25—30% за счет поглощения, а также отклоняющего и рассеивающего действия. Именно такие посадки при достаточной ширине могут снижать концентрации SO2 от 0,27 до 0,08 мг/м , NO2 от 0,22 до 0,007 мг/м . Плотные посадки густокронных деревьев не только задерживают 4—86% пыли, но и на 19—45% снижают загрязнение воздуха вредными микроорганизмами, на 8—10 дБА — уровень шума и уменьшают скорость ветра до 20% от первоначальной. Для получения большего эффекта необходимо заполнять подкроновое пространство подлеском и кустарником.
Фильтрующие посадки — это продуваемые и ажурные по структуре зеленые массивы, выполняющие роль биологического и механического адсорбера.
На крупных автомагистралях с большой интенсивностью движения, где создается наибольшая угроза санитарному состоянию воздушного бассейна, для оздоровления воздушной среды рекомендуется высаживать клен американский, иву белую, тополь канадский, крушину ломкую, казацкий и виргинский можжевельник, дуб, бузину красную. Древесно-кустарниковая растительность обладает избирательной способностью по отношению к вредным примесям и в связи с этим обладает различной устойчивостью к ним.
Газопоглотительная способность отдельных пород в зависимости от различных концентраций вредных газов в воздухе неодинакова. Исследования показали, что тополь бальзамический является наилучшим в зоне сильной постоянной загазованности. Хорошими поглотительными качествами обладают липа мелколистная, ясень, сирень и жимолость. В зоне слабой периодической загазованности большее количество серы поглощают листья тополя, ясеня, сирени, жимолости, липы, меньше — вяза, черемухи, клена. При озеленении прилегающей к автомобильной магистрали территории необходимо учитывать указанные свойства древесно-кустарниковой растительности, хотя они могут меняться в зависимости от различных факторов: возраста и вида растений,
Глава 7. Охрана окружающей срелы на этапах проектирования 177
состава газовых выбросов и их концентраций, а также от географических, почвенно-климатических и метеорологических условий.
Таким образом, зеленые насаждения, образующие зеленый пояс вдоль транспортных магистралей, оказывают значительное благотворное воздействие на оздоровление воздушной среды прилегающих территорий.
7.4. Меры защиты животных и растений
Дороги, особенно скоростные автомагистрали, представляют угрозу диким животным в двух отношениях: ухудшении качества среды обитания и опасности столкновения животного с автомобилем или наезда на животное.
Требования и мероприятия по защите животных и растительности при строительстве и эксплуатации дорог в России изложены в нормативных документах: ВСН 8-89 «Инструкция по охране окружающей среды при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог», «Рекомендации по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов» Минтранс РФ, 1995 г. и СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги, Госстрой СССР, 1986 г.
Ухудшение качества среды обитания животных из-за влияния путей сообщения может проявляться в виде:
— изменения структуры растительности и почвы на прилегающей к дороге территории;
— изменения водного баланса и шума в придорожной зоне;
— разделения дорогой сред обитания животных;
— уменьшения площадей зон обитания;
— пересечения путей миграции на больших территориях и проходов к зонам кормежки и водопою.
К прямым воздействиям транспорта на животных относятся:
— барьер для их распространения;
— гибель животных на дорогах;
— отпугивание от приближения к дороге из-за движения транспорта и шума.
Основным способом предотвращения этих воздействий на животных, особенно нуждающихся в охране, и на их среды обита
178 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
ния является выбор другого варианта трассы. При невозможности строительства дороги по другому варианту трассы влияние отрицательных факторов ослабляют обычно двумя способами: с помощью заграждений и устройств, помогающих животным пересекать проезжую часть дороги.
Заграждения устанавливаются на определенных участках дорог, в частности в лесных массивах, где неожиданно появившееся из леса животное становится причиной дорожно-транспортного происшествия. Поэтому в ряде случаев дорогу в лесных массивах приходится ограждать высокими изгородями, а для животных устраивать под насыпями специальные проходы.
В зарубежной практике для сохранения или установления связи между рассекаемыми дорогой частями территорий часто используются зеленые мосты или туннели, позволяющие как крупным, так и мелким диким животным пересекать дорогу.
Зеленые мосты соединяют среды обитания животных и, располагаясь над дорогой, используются для прохода наземными животными всех размеров. Наиболее благоприятно их располагать по возможности в центре между соответствующими средами обитания, устраивая контакт с краевыми зонами сред обитания, обеспечивая полезную для прохода животных зону не менее 30—50 м. Для высаживаемых растений на зеленых мостах обеспечивается необходимое почвенное покрытие толщиной для деревьев не менее 1,5 м, для трав — 0,3 м.
Тоннели для прохода под дорогой диких животных важно размещать в расположении троп, устанавливая при этом примыкающие к туннелю заборы и устраивая воронкообразные входы и выходы, обеспечивая достаточные габариты прохода: высотой по возможности 7,5 м, шириной не менее 6 м. Зеленые мосты и проходы для животных на дорогах Германии показаны на ил. 21—26.
При строительстве дорог необходимо уделять должное внимание и защите растений. Уже сама расчистка трассы дороги мощной современной землеустроительной техникой может значительно снизить площади произрастания редких видов растений или вообще уничтожить их.
В качестве компенсации уничтоженных при строительстве дорог кустарниковых и древесных насаждений можно без больших проблем восстановить их в другом месте на прилегающих пахотных землях, превратив эти насаждения в лесные. Сложнее
Глава 7. Охрана окружающей среды на этапах проектирования 1 79
решается вопрос с искусственным восстановлением луговых трав, так как в этом случае в них будут отсутствовать ценные и особенно ценные их виды. Сорные же виды растений на вспаханных придорожных землях растут довольно быстрыми темпами. Поэтому при проведении строительных работ ценные растительные покровы необходимо отделять от стройплощадок защитными сооружениями.
iiiiiiiitiiiitniiiiiiiiiiiiiiiiiititiiiii
Контрольные вопросы .......
/. Какие экологические проблемы связаны с автомобильным транспортом ?
2. Как влияет на выбор трассы ее экологическая совместимость с окружающей средой?
3. Какие используются меры защиты населения от экологического загрязнения автомобильным транспортом окружающей среды ?
4. Какие основные задачи решаются озеленением автомобильной дороги?
5. Какие типы посадок применяются для озеленения автомобильной дороги?
6. Что представляют собой шумозащитные экраны вдоль автомобильных дорог?
7. Какие меры предусматриваются при проектировании, строительстве и эксплуатации дорог для защиты животных и растений ?
Глава 8
tiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiititiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiitiiiiiiitiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiittiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiitiiiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
ТРАНСПОРТНЫЕ РАЗВЯЗКИ
НА УЛИЧНО-ДОРОЖНЫХ СЕТЯХ
8.1. Одноуровневые пересечения. Их основные схемы
При нынешнем высоком уровне насыщения улично-дорожных сетей транспортом наиболее аварийными стали их пересечения и примыкания. Статистика свидетельствует, что на пересечениях городских улиц происходит до 40% всех дорожно-транспортных происшествий. На загородных дорогах наиболее аварийными участками являются также их пересечения и примыкания. Для разработки и внедрения возможных мероприятий по повышению безопасности движения на пересечениях необходимо знать степень их опасности. Существуют разные методы оценки этой опасности. Чаще всего степень безопасности дорожного движения на пересечениях в одном уровне оценивают по числу конфликтных точек (точек пересечения, слияния или разветвления транспортных потоков), а также по расстоянию между ними.
Пересечения автомобильных дорог в одном уровне более загружены, так как на них суммируются интенсивности движения автомобилей пересекающихся транспортных потоков. Кроме того, автомобили, вынужденные маневрировать на поворотах, создают помехи автомобилям, движущимся в прямом направлении. На пересечениях с железными дорогами транспортный поток автомобилей вынужденно прерывается проходящими поездами.
С ростом интенсивности движения по пересекающимся дорогам растет и количество автомобилей, совершающих маневры перестроений в полосах движения и меняющих направления
Глава 8. Транспортные развязки 181
движения, следовательно, увеличивается вероятность возможных столкновений автомобилей.
Рассматривая возможные направления траекторий движения автомобилей на четырехстороннем перекрестке в одном уровне (рис. 8.1), можно выделить 32 точки, в которых могут возникнуть конфликтные ситуации.
Рис. 8.1. Конфликтные точки на пересечении и примыкании в одном уровне: 1 — точки разделения транспортных потоков; 2 ~ точки слияния транспортных потоков; 3 — точки пересечения транспортных потоков
По простейшей методике пятибалльной системы оценка развязки транспортного узла на улично-дорожной сети определяется по суммарному числу баллов по всем конфликтным точкам. Каждому виду конфликтных точек соответствует определенное число баллов. Так, точка пересечения траекторий движения транспортных потоков оценивается в 5 баллов, точка слияния — 3 балла, точка разделения — 1 балл.
Сложность (условная опасность) любой транспортной развязки находится по формуле
m = пр + Зис + 5ип, (8.1)
где пр, псипп- соответственно число точек разделения, слияния и пересечения транспортных потоков.
182 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Число конфликтных точек определяется разрешенными направлениями движения транспортных потоков на пересечениях и числом полос движения в каждом направлении.
Принято условно считать транспортные узлы малой сложности, если m < 40; при m = 40—80 — узлы средней сложности; сложными — при m = 81—150 и очень сложными при m > 150.
Для оценки степени сложности транспортных узлов с углами пересечения транспортных потоков, отличными от 90°, применяется порой методика десятибалльной системы, при которой конфликтным точкам условно присваиваются следующие баллы опасности: .
разделение потоков — 1 балл
слияние потоков — 2 балла
пересечение потоков под углом, град.: 30 — 3 балла
60 — 4 балла
90 — 6 баллов
120 — 7 баллов
150 — 8 баллов
180 (встречное движение) — 10 баллов
Количество дорожно-транспортных происшествий и их ди-
намика являются основным показателем степени опасности пересечений. Оценка выражается через показатель безопасности движения Кл, характеризующий число дорожно-транспортных происшествий на 10 млн автомобилей, прошедших через пересечение. Определяется Ка по формуле
107G Кг 25(M + N)’
(8.2)
И
где (7 = — теоретическая вероятность дорожно-транспортных
/=1
происшествий за 1 год;
Qi — теоретическая вероятность дорожно-транспортных проис-
шествий за 1 год в /-й конфликтной точке:
K.-M.-Nr25
//.•КГ7 ’
где Mi и N,соответственно интенсивности конфликтующих потоков, авт./сут;
Глава 8, Транспортные развязки 183
п — число конфликтных точек на пересечении;
Кг — коэффициент годовой неравномерности движения (принимается по табл. 8.1);
Ми N — соответственно интенсивности движения по главной и второстепенной дороге, авт./сут;
25 — коэффициент, учитывающий влияния среднего числа рабочих дней в месяце в году.
В зависимости от значения Ка пересечения по степени опасности классифицируют следующим образом:
менее 3,0 3,1-8,0 8,1-12,0 более 12,0
пересечения неопасные малоопасные опасные очень опасные
На вновь проектируемых автодорогах показатель безопасности пересечения в одном уровне не должен быть более 8.
Степень безопасности пересечений в разных уровнях зависит как от интенсивности движения транспортных потоков, проходящих через конфликтные точки, так и от степени опасности и числа конфликтных точек, определяемых схемой транспортной развязки.
Таблица 8.1
Значение коэффициента годовой неравномерности движения
Месяцы Коэффициент годовой неравномерности движения Кт при среднегодовой суточной интенсивности движения, авт./сут
до 1000 1000-2000 2000-6000 более 6000
Январь 0,0885 0,08 0,051 0,051
Февраль 0,086 0,066 0,055 0,0585
Март 0,086 0,0714 0,055 0,067
Апрель 0,08 0,075 0,069 0,079
Май 0,08 0,085 0,075 0,085
Июнь 0,086 0,0714 0,086 0,0855
Июль 0,0816 0,0784 0,116 0,1
Август 0,0875 0,085 0,123 0,132
Сентябрь 0,09 0,11 0,113 0,108
Октябрь 0,084 0,096 0,087 0,089
Ноябрь 0,0715 0,085 0,0834 0,08
Декабрь 0,0775 0,079 0,076 0,078
184 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Опасность пересечений в разных уровнях оценивают также по формуле (8.2), подставляя в нее для конфликтных точек слияния и разделения транспортных потоков значения коэффициентов относительной аварийности. На вновь проектируемых пересечениях в разных уровнях значение Ка не должно быть более 5 на 10 млн прошедших автомобилей.
Перестроение автомобилей из одного ряда в другой перед пересечением дорог, выполнение поворотов на самом перекрестке дорог в одном уровне осуществляется со значительным снижением скорости движения. Автомобили, совершающие маневры по перестроению и выполняющие повороты, создают помехи всему транспортному потоку. Любой выезд автомобилей на пересечение дорог с малой или с большой скоростью создают потенциальную опасность дорожно-транспортных происшествий. Чтобы избежать возникновения нежелательных последствий, перед пересечением дорог выполняют различные строительные мероприятия, цель которых — обеспечить необходимую и безопасную скорость для автомобилей, движущихся через перекресток в разных направлениях. Часто проезжую часть дорог перед пересечением уширяют, разделяя ее на дополнительные полосы или отделяя от основной проезжей полосы разделительными линиями (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Планировка переходно-скоростных полос:
a — постоянной ширины; б — с постепенным увеличением ширины; 1Х — скошенная часть полосы; /2 — участок торможения и выхода из транспортного потока
Глава 8. Транспортные развязки 185
Дополнительные переходно-скоростные полосы позволяют автомобилям, съезжающим на второстепенные дороги, снизить скорость заблаговременно, не мешая другим автомобилям, движущимся в прямом направлении, и, наоборот, автомобилям, выезжающим на основную магистраль, разогнаться до скорости автомобилей, движущихся по магистрали. Длина переходно-скоростных полос определяется из условия разгона и торможения автомобилей от скорости и{, с которой они движутся по основной дороге, до скорости и2, с которой автомобили выполняют дорожные маневры. По статистике и2 примерно равняется 20 км/ч. Формула для расчета длины, м, переходно-скоростных полос имеет следующий вид:
2 2
£ = (83)
20л
где a — ускорение автомобиля.
По статистике наблюдений за режимами движения автомобилей a = 0,8...1,2 м/с2 при разгоне и a = 1,75...2,5 м/с2 при замедлении.
СНиП 2.05.02-85 предусматривает устраивать переходно-скоростные полосы на пересечениях и примыканиях в одном уровне в местах съездов на дорогах I—III категорий, в том числе к зданиям и сооружениям, расположенным в придорожной зоне на дорогах I категории при интенсивности движения 50 прив.ед./сут и более съезжающих или въезжающих на дорогу (соответственно для полосы торможения или разгона); на дорогах II и III категорий — при интенсивности 200 прив.ед./сут и более.
Переходно-скоростные полосы на дорогах I—IV категорий устраивают в местах расположения площадок для остановки автобусов и троллейбусов, а на дорогах II—III категорий также у заправочных станций и площадок для отдыха.
У постов ГИБДД и РТИ предусматривается устраивать остановочные полосы длиной по нормам для полос разгона и торможения.
По СНиП 2.05.02-85 длина переходно-скоростных полос должна приниматься согласно нормам, приведенным в табл. 8.2.
Отгон полос торможения следует начинать с уступа величиной 0,5 м. При выходе со съезда должна быть обеспечена видимость конца переходно-скоростной полосы.
Нормы на устройство полос торможения на близком к горизонтальному и прямому в плане участку дороги I-а категории длину полосы торможения СНиП 2.05.02-85 предусматривается устраивать согласно табл. 8.3.
186 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Таблица 8.2
Нормы на устройство переходно-скоростных полос
Катего-рии дорог Предельный угол, %, на Длина полос полной ширины, м, для Длина отгона полос разгона и торможения, м
спуске подъеме разгона торможения
40 — 140 110 80
20 — 160 105 80
I-б и II 0 0 180 100 80
— 20 200 95 80
— 40 230 90 80
40 — ПО 85 60
20 — 120 80 60
III 0 0 130 75 60
— 20 150 70 60
40 170 65 60
40 30 50 30
20 35 45 30
IV 0 0 40 40 30
— 20 45 35 30
— 40 50 30 30
Примечание. При сопряжении переходно-скоростных полос со съездами, имеющими самостоятельные проезжие части для поворачивающих автомобилей, длину переходно-скоростных полос полной ширины допускается уменьшать в соответствии с расчетными скоростями на съездах, но не менее чем до 50 м для дорог I-б и II категорий и до 30 м для дорог III категории.
Таблица 8.3
Нормы на устройство полос торможения на автодорогах I-а категории
Элементы полос торможения Наименьшая длина элемента полос торможения, м, в зависимости от расчетной скорости, км/ч
150 120 80
Полоса отгона 120 120 100
Полоса полной ширины при расчетной скорости на съезде, км/ч, не менее: 80 150 40 0
60 230 120 0
40 280 170 50
Примечание. В случае расположения полос торможения на кривых в плане или на участках с продольными уклонами длину полосы торможения полной ширины устанавливают расчетом.
Глава 8. Транспортные развязки 1 87
Ширину переходно-скоростных полос принимают равной ширине основных полос проезжей части.
Одним из наиболее рациональных мероприятий улучшения безопасности движения на пересечениях в одном уровне является канализирование движения, когда для каждого направления движения выделяется самостоятельная полоса.
Канализирование движений осуществляется:
• устройством на проезжей части направляющих островков (рис. 8.3);
• устройством дополнительных переходно-скоростных полос;
• выделением дополнительных полос для ожидания автомобилями возможности поворачивать налево, не мешая движению в прямом направлении (см. рис. 8.3).
Рис. 8.3. Пересечение транспортных потоков в одном уровне с направляющими островками и дополнительной полосой для автомобилей, поворачивающих налево
Направляющие островки имеют каплевидную вытянутую (обтекаемую) форму. Границы направляющих островков ограничиваются либо специально возвышающимися стенками на 10—15 см над проезжей частью дороги, либо нанесением белых полос разметки.
С точки зрения организации и безопасности движения более рациональными считаются кольцевые пересечения, где движение автомобилей по кольцу принимает большую упорядоченность, так как все маневры автомобилей сводятся к их включению в транспортный поток и выходу из него (ил. 27).
188 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
К недостаткам организации пересечений транспортных потоков по кольцу следует отнести значительное снижение скорости движения по сравнению со скоростью подхода к такому пересечению, так как в транспортных потоках происходит непрерывная перегруппировка автомобилей. Кроме того, для организации кольцевого пересечения требуется большая площадь земельного участка, так как участки кольца между пересекающимися дорогами должны иметь длину, достаточную для входа автомобилей в кольцевое движение и выхода из него.
Кольцевые пересечения в одном уровне проектируют в случае, когда размеры интенсивностей движения транспортных потоков на пересекающихся дорогах одинаковы или отличаются не более чем на 20%, а число автомобилей в левоповоротных потоках составляет не менее 40% на обеих пересекающихся дорогах.
Расчетные скорости движения автомобилей на кольцевом пересечении зависят от диаметра островка:
Диаметр островка, м 15 30 60
Скорость, км/ч 18-20 25 30
Пересечения и примыкания дорог в одном уровне независимо от схемы пересечений рекомендуется выполнять под прямым или близком к нему углом. В случае, если транспортные потоки не пересекаются, а разделяются или сливаются, допускается устраивать транспортные развязки под любым углом пересечений с учетом обеспечения требуемой видимости. Схемы таких возможных транспортных развязок показаны на рис. 8.4.
Минимальные радиусы кривых в плане при сопряжении дорог в местах пересечений или примыканий в одном уровне в целях уменьшения общей площади земельного участка, отводимого для устройства пересечения и обеспечения требуемой безопасности съезда с автодорог, независимо от угла пересечения СНиП 2.05.02-85 рекомендует назначать: для дорог I, II категорий не менее 25 м, для дорог III категории — 20 м, для дорог IV, V категорий — 15 м.
Глава 8. Транспортные развязки 189
Рис. 8.4. Схемы одноуровневых пересечений:
1 — нежелательный малый угол пересечения; 2 — достаточно большой угол пересечения; 3 — полосы переплетения; 4 — направление главной улицы;
5 — полосы замедления и остановки
190 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
8.2. Пересечение дорог в разных уровнях. Их основные схемы
Пересечения автомобильных дорог в разных уровнях занимают значительные земельные территории, поэтому их, как правило, располагают на свободных площадках и на прямых участках пересекающихся или примыкающих дорог при продольных уклонах к пересечениям не более 40%о, на протяжении необходимого расстояния видимости для полной остановки автомобиля.
Пересечения автомобильных дорог и примыкания в разных уровнях (транспортные развязки) надлежит принимать, как правило, в следующих случаях:
• на дорогах I-а категории с автомобильными дорогами всех категорий и на дорогах I-б и II категорий с дорогами II и III категорий;
• при пересечениях дорог III категории между собой и их примыканиях при перспективной интенсивности движения на пересечении (в сумме для обеих пересекающихся или примыкающих дорог) более 8000 прив. ед./сут при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Транспортные развязки следует проектировать с таким расчетом, чтобы на дорогах I и II категорий не было левых поворотов, а также въездов и съездов с левыми поворотами, при которых пересекались бы в одном уровне потоки основных направлений движения. {Примечание. На дорогах I-б и II категорий при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается устройство примыканий дорог III категории в одном уровне (при обязательном отгоне левоповоротных направлений движения или организации светофорного регулирования).
Пересечение дорог в разных уровнях устраивается с помощью путепровода, по которому одна из пересекающихся дорог, обычно с меньшей интенсивностью, проходит над основной. Автомобили, движущиеся в прямом направлении, обычно проходят такие пересечения без снижения скорости. На двухуровневых развязках и правые повороты осуществляются автомобилями практически беспрепятственно с незначительным снижением скорости по правоповоротным съездам. Сложность возникает в организации левых поворотов. Существует несколько схем осуществления ле-
Глава 8. Транспортные развязки 191
вых поворотов на пересечениях в разных уровнях. Такие схемы
показаны на рис. 8.5.
Рис. 8.5. Схемы левых поворотов на пересечениях в разных уровнях: a — при помощи правого поворота на 270° после проезда путепровода; б — по распределительному кольцу; в — по специальному съезду
На пересечениях автомобильных дорог с интенсивностью движения в несколько десятков тысяч автомобилей в сутки обычно строят простые двухуровневые пересечения.
Самым простым и эффективным из таких пересечений считается схема «клеверный лист» (ил. 28).
Повороты автомобилей налево на таких пересечениях осуществляются по левоповоротным петлям с выполнением поворота первоначально направо на 270° после проезда путепровода.
Недостатком такого пересечения является значительный путь перепробега автомобилей, поворачивающих налево после путепровода и снижение их скорости движения. В местах переплетения потоков автомобилей, поворачивающих налево, в пределах путепровода и под ним, где происходит слияние и разделение транспортных потоков, возникают конфликтные точки. Для их локализации иногда устраивают дополнительные полосы на проезжей части дороги. Максимальная интенсивность движения автомобилей, проезжающих по пересечению типа «клеверный лист», считается равной 6000—7000 авт./сут.
На пересечениях автомагистралей с суммарной интенсивностью движения, достигающей нескольких сотен тысяч автомобилей в сутки, пересечения (ил. 29) устраивают в трех, четырех и даже пяти уровнях. Стоимость таких многоярусных путепроводов очень высока.
1 92 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
На пересечениях дорог I и III категорий с дорогами остальных категорий часто устраивают пересечения в разных уровнях по упрощенной схеме «неполного клеверного листа» (ил. 30).
Левые повороты на таких пересечениях осуществляются только на второстепенной дороге с пересечением встречных потоков автомобилей.
Съезды с основной дороги устраивают обязательно. С второстепенных дорог въезды на основную дорогу устраивают не всегда. Немногочисленным автомобилям, которым надо попасть на основную дорогу, приходится пересекать встречный поток автомобилей и пользоваться въездом для автомобилей, движущихся в противоположном направлении.
Устройство пересечений по типу «неполный клеверный лист» должно быть обосновано с точки зрения перспективных интенсивностей движений по пересекающимся дорогам. Ошибки в определении грузопотоков создадут впоследствии значительные помехи для движения.
Пересечения и примыкания дорог в разных уровнях являются дорогостоящими и сложными сооружениями с отводом под них значительных земельных участков.
Существуют рекомендации из опыта строительства дорог для отдельных элементов пересечений, зависящих от значения расчетных скоростей автомобилей:
• правоповоротные съезды на пересечениях в разных условиях проектируют из условия обеспечения расчетных скоростей на них не менее 60 км/ч для съездов с дорог I и II категорий;
• не менее 50 км/ч — с дорог III категории, причем при острых углах примыкания дорог их выполняют единой кривой без прямых вставок. Сопряжения с применением обратных кривых допускаются только в исключительных случаях.
Радиусы кривых левоповоротных съездов пересечений и примыканий с элементами транспортных развязок типа «клеверный лист» принимают равными не менее 60 м для дорог I и II категорий и не менее 50 м для дорог III категории. Левоповоротные съезды должны сопрягаться с участками прямых направлений через переходные кривые.
В особо стесненных условиях при пересечении или примыкании автомобильных дорог IV и V категорий допускается устрой
Глава 8. Транспортные развязки 193
ство «обжатых» транспортных развязок (типа «клеверный лист») с уменьшением радиусов левоповоротных съездов до 30 м (ил. 31).
Более удобными по сравнению с «клеверным листом» считаются пересечения с распределительным кольцом (ил. 32, 33), у которого радиус больше радиусов левоповоротных съездов, что позволяет автомобилям, движущимся по кольцу, иметь несколько большую скорость, чем на левоповоротных съездах «клеверного листа».
К недостаткам распределительного кольца следует отнести удорожание строительных работ из-за необходимости строительства двух путепроводов и довольно высокой кольцевой насыпи. У пересечения с распределительным кольцом конфликтные точки возникают в местах разделения и слияния потоков автомобилей.
Особую сложность представляет пересечение дорог под острым углом. Для устройства левоповоротных петель используют сложную линейную схему с постройкой двух путепроводов.
Для выбора типа пересечения при проектировании автомобильных дорог можно воспользоваться номограммой (рис. 8.6), позволяющей установить рациональную область использования каждого типа пересечений.
Рис. 8.6. Номограмма для выбора типа пересечения
7 Автомобильные дороги
194 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
На приведенной номограмме цифрами обозначены следующие области:
1 — простые необорудованные пересечения;
2 — частично канализированные пересечения с островками на второстепенной дороге;
3 — канализированные пересечения с островками на обеих дорогах и переходно-скоростных полосах на главной дороге;
4 — кольцевые пересечения с малыми и средними центральными островками и с большими островками при пяти и более пересекающихся дорогах;
5 — кольцевые пересечения с эллиптическими островками, обеспечивающие приоритетные условия движения по главному направлению, пересечения в разных уровнях, строящиеся стадийно — вначале кольцевые пересечения, затем пересечения в разных уровнях;
6 — кольцевые пересечения с малыми центральными островками, пересечения в разных уровнях;
7 — пересечения в разных уровнях, строящихся стадийно;
8 — пересечения в разных уровнях;
Nrn и #вт — перспективные интенсивности движения по главной и второстепенной дорогам.
8.3. Пересечения автомобильных дорог с железными дорогами
Железнодорожные переезды являются одними из опаснейших мест на автомобильных дорогах. Дорожно-транспортные происшествия на железнодорожных переездах характеризуются особой тяжестью последствий, вплоть до крушения поездов.
СНиП 2.05.02-85 требует, чтобы при новом строительстве на дорогах I—III категорий обязательно устраивались пересечения в разных уровнях. Такие пересечения должны быть на дорогах IV и V категорий, если по железной дороге поезда движутся со скоростью более 120 км/ч, а также в том случае, когда по автомобильной дороге предусмотрено движение троллейбусов или на обочине автомобильной дороги располагаются трамвайные пути.
Глава 8. Транспортные развязки 195
Следует отметить, что устройство пересечений с железными дорогами в разных уровнях отличается своей сложностью и высокой стоимостью, но по прогнозам строителей дорог пересечения в одном уровне будут существовать еще долгие годы даже на дорогах II и III категорий.
Пересечение автомобильных дорог с железными дорогами в одном уровне допускается в случае пересечения автодорог IV и V категорий с железными дорогами только в том случае, если для поездов скорость установлена менее 120 км/ч. Причем на таком пересечении должна быть обеспечена видимость, при которой водитель может увидеть приближающийся поезд не менее чем за 400 м, а машинист поезда видеть середину переезда за 1 км.
К пересечениям автомобильных дорог с железными дорогами предъявляются особые требования безопасности, которые сводятся к соблюдению следующих условий:
• хорошая взаимная видимость, не меньшая, чем требует СНиП 2.05.02-85 (рис. 8.7);
Рис. 8.7. Требования к видимости на пересечениях автомобильных и железных дорог:
7 — линия, ограничивающая зону видимости переезда машинистом локомотива; 2 — то же, водителем автомобиля; 3 — срезки для обеспечения видимости переезда
• пересечение под углом, близким к прямому, кривые малых радиусов в непосредственной близости от переездов недопустимы;
• ширина проезжей части на переезде с каждой стороны должна быть больше на 0,5 м, чем на дороге, но не меньше 7 м.
196 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Ширину проезжей части автомобильных дорог на пересечениях в одном уровне с железными дорогами принимают равной ширине проезжей части дороги на подходах к пересечениям, а на автомобильных дорогах V категории — не менее 6,0 м на расстоянии 200 м в обе стороны от переезда.
Автомобильная дорога на протяжении не менее 2 м от крайнего рельса должна иметь в продольном профиле горизонтальную площадку, кривую большого радиуса или уклон, обусловленный превышением одного рельса над другим, когда пересечение располагается в месте закругления железной дороги.
Подходы автомобильной дороги к пересечению на протяжении 50 м проектируют с продольным уклоном не более 30%о.
Ограждающие тумбы и столбы шлагбаумов на пересечениях располагают на расстоянии не менее 0,75 м, а стойки габаритных ворот — на расстоянии не менее 1,75 м от кромки проезжей части.
В настоящее время для повышения безопасности проезда автомобильного транспорта через железнодорожные переезды их стали оборудовать автоматическими заградителями (ил. 34).
8.4. Обеспечение видимости на автодорогах
Обеспечение видимости на автодорогах, как в продольном профиле, так и в плане имеет весьма важное значение в обеспечении безопасности движения.
Видимость автомобильной дороги в продольном профиле обеспечивается еще на стадии проектирования правильным назначением радиусов вертикальных кривых. Существенно улучшает видимость в продольном профиле дороги, прежде всего, обеспечение надлежащей плавности вертикального профиля трассы за счет уменьшения крутизны подъемов в холмистой местности путем устройства дорожного полотна в выемках и высоких насыпей в глубоких балках. Таким образом, достигается увеличение радиусов вертикальных кривых, позволяющее увеличивать на переломах трассы дальность видимости.
Если не удается кардинально увеличивать дальность видимости, в качестве предупредительных мер на таких участках дорогу
Глава 8. Транспортные развязки 197
обустраивают необходимыми техническими средствами организации дорожного движения:
• установкой дорожных знаков;
• нанесением дорожной разметки;
• устройством разделительных островков безопасности и разделительных барьерных ограждений;
• ограничением скорости движения и запрещением обгона.
8.4.1. Обеспечение видимости на пересечении автомобильных дорог и улиц
Видимость в плане на пересечении загородных автомобильных дорог и городских улиц в одном уровне может оказаться недостаточной в закрытой местности (в лесу, в местах с близким расположением к пересечениям лесопосадок, в выемках, на застроенных территориях). Во всех случаях требуется определять границы зоны видимости и принимать меры для обеспечения требуемого расчетного расстояния видимости, исходя из расчетных скоростей движения, соответствующих категориям дорог.
Методика расчета необходимого расстояния видимости Ьъ на нерегулируемых пересечениях автомобильных дорог основана на том, что водитель автомобиля, приближающегося к пересечению, должен увидеть автомобиль, движущийся по поперечной дороге или улице, на расстоянии достаточном для торможения и полной остановки. Это расстояние измеряется от точки пересечения на перекрестке трасс движения автомобилей. Определяется расстояние видимости для каждого автомобиля по формуле
(8.4)
где £р — путь автомобиля за время реакции водителя, м;
LT — тормозной путь автомобиля, м;
L6 — расстояние безопасности между автомобилями, м (для расчетов рекомендуется принимать £6 = 2 м).
Подставив в вышеприведенную формулу для расчетов £р и £т, в окончательном виде формула для определения расстояния видимости примет следующий вид:
£в = 0,28-г>-/р+
0,004 ц2 К, Т --------:--- + £
(8.5)
198 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
где v — скорость автомобиля, км/ч;
/р — время реакции водителя (1,0 с);
Ф — коэффициент сцепления шин с покрытием (ф = 0,2 при скользкой дороге, ф = 0,6 в нормальных условиях);
i — уклон дороги в долях единицы;
Кэ — коэффициент эксплуатационных условий торможения.
Рассчитанное по формуле (8.5) значение обеспечивает необходимое расстояние видимости с учетом тормозного пути автомобиля с полной его остановкой и с необходимым расстоянием безопасности.
Расчеты расстояний видимости необходимы для выполнения планировочных решений транспортных узлов пересечений и примыканий дорог и улиц. Часто по результатам расчетов расстояний видимости строят треугольники видимости (рис. 8.8).
Рис. 8.8. Треугольник видимости на городском пересечении улиц:
Тп — точка пересечения трасс движения автомобиля А и Б; ZA и LB — соответственно минимально необходимые расстояния для остановки автомобиля (минимальные расстояния видимости)
По расстояниям видимости можно определять и устанавливать максимально допустимую скорость движения.
Глава 8. Транспортные развязки 1 99
8.4.2. Обеспечение видимости в продольном профиле, на кривых в плане участков дорог малых радиусов. Обеспечение безопасности движения
Расстояние видимости, равное безопасному расстоянию для допустимых скоростей движения, должно быть выдержанным по всей длине автомобильной дороги. Видимость дороги существенно влияет на скорость движения и его безопасность на крутых поворотах в плане, особенно в ночное время. На таких участках дорог длина освещенной проезжей части значительно уменьшается, часто не достигая расстояния, необходимого для обеспечения безопасного расстоянии видимости. Для обеспечения расчетного расстояния видимости в ночное время радиус горизонтальной кривой должен быть не меньше вычисленного по формуле
Я = ^-^-,м, (8.6)
а
где а — угол раствора пучка света фар (для современных автомобилей он равен примерно 20°).
Для безопасного движения с высокими скоростями водителям должна быть обеспечена достаточная боковая видимость. Безопасное расстояние боковой видимости в населенных пунктах (рис. 8.9) определяется по формуле
(8.7)
Уа
где va — расчетная скорость автомобиля, км/ч;
цп — скорость пешехода или автомобиля, пересекающего дорогу или улицу (для бегущего человека рп = 10 км/ч).
На закруглениях автодорог в плане малых радиусов зону видимости можно определить графически. Для этого на крупномасштабном плане криволинейного участка дороги вычерчивают траекторию перемещения глаз водителя, принимая, что они расположены от правой границы покрытия на расстоянии, равном 1,5 м. На этой траектории намечают ряд точек, от которых по ходу ее откладывают расчетные расстояния видимости £в. Соединив затем прямыми линиями начальные точки с концами отрезков отложенных расстояний видимости и вписав в них внутреннюю огибающую кривую, получают границу зоны видимости, заклю-
200 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Рис. 8.9. Схема к определению боковой видимости
ченную между огибающей кривой и траекторией перемещения глаз водителя. Схема построения границ зоны видимости на криволинейном участке показана на рис. 8.10. Пунктирной линией выделена граница зоны видимости.
Для обеспечения необходимой зоны видимости при строительстве дорог принимают необходимые меры по ее расчистке от закрывающих обзор деревьев, кустарника. Если закругление дороги в плане происходит в выемке холма, выполняют дополнительный
срез откоса.
Определяя уровень срезки откоса, учитывают, что глаза водителя легкового автомобиля расположены над проезжей частью дороги на высоте 1,2 м.
Так как ограничение видимости в плане характерно для кривых малых радиусов, то, зная величину радиуса круговой кривой, можно расчетным путем установить расстояние Z от траектории
перемещения глаза водителя до границы зоны видимости в середине кривой по биссектрисе, когда длина кривой К меньше, чем необходимое расстояние видимости £в (рис. 8.11).
V D (л 1 ( Т
Z = K 1-COS— +— L--------4—
Л 1) 2< в 180
(8.8)
где 7?! — радиус траектории перемещения глаза водителя; d — центральный угол кривой (град.).
Глава 8. Транспортные развязки 201
на криволинейных участках дороги:
В — ширина полосы движения; LB — расчетное расстояние видимости;
1 —траектория перемещения глаз водителя; 2 — граница зоны видимости
Если К > LB, величину Z определяют по формуле
Z = R.
1 ai
1-C0S—
(8.9)
, м,
где cq — угол, стягивающий дугу окружности, равную расстоянию видимости (град.):
Д180
Вычислив Z и вычертив приближенную зону видимости, можно предварительно установить необходимость ее расчистки. Если нет возможности получить исходные данные, характеризующие криволинейные участки и углы поворотов из проектных материалов на автодорогу, то их получают натурными обследованиями
202 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
К
Рис. 8.11. Схема к приближенному определению зоны видимости 1 — приближенная граница зоны видимости
соответствующих участков. В этом случае в натуре по пересечениям прямых, примыкающих к криволинейному участку, находят положение и величину вершины угла поворота а (рис. 8.12). Ради-
Рис. 8.12. Схема к определению радиусов кривых в плане
Глава 8. Транспортные развязки 203
ус круговой кривой вычисляют по замеренным углам, тангенсам Т или биссектрисе Б:
Ecos—
R = Tctg—; R =-----2_,м. (8.10)
2 1 —cos—
2
При недоступности вершин углов поворота, а также при значительных радиусах кривых следует пользоваться формулой
R = ^i, (8.11)
28
где I — половина длины измеренной хорды,
8 — величина измеренной стрелки, м.
На прямолинейных участках прилегающее пространство по обе стороны дороги должно быть свободно от насаждений, каких-либо строений и других предметов на расстоянии боковой видимости.
8.4.3. Безопасность движения на сложных участках горных дорог
Наиболее опасными участками на горных дорогах считаются как участки с крутыми и затяжными подъемами, так и участки с крутыми поворотами малых радиусов и узкой проезжей частью, на которых значительно снижаются скорости движения, повышается уровень загрузки дорог движением, снижается пропускная способность.
Для улучшения условий движения на кривых в плане в конце спуска и повышения безопасности движения часто устраивают участки с гравитационным торможением. В случае отказа тормозов автомобиль можно остановить, продолжая движение после спуска на небольшой участок подъема, не поворачивая на участок закругления дороги. Рассчитать необходимую длину рабочей части аварийного задерживающего съезда можно по формуле
L- <812)
где v — скорость автомобиля, м/с;
g — ускорение свободного падения, м/с2;
i — уклон дороги;
f — коэффициент сопротивления движению.
204 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Повышают безопасность движения на крутых поворотах горных дорог уширением проезжей части и ограничением скорости движения.
Уширение проезжей части на крутых поворотах с обязательным нанесением горизонтальной разметки рекомендуется обеспечивать уже при уровне загрузки дорог движением Z = 0,2—0,45, особенно если в транспортных потоках регулярно движутся автопоезда.
Необходимое уширение проезжей части на крутых поворотах зависит от величины максимального смещения задних колес автомобилей и определяется по следующей формуле:
W=n(T + 10/), м,
(8.13)
где п — число полос движения на повороте;
Т — величина смещения задних колес автомобиля, м;
/— коэффициент поперечной силы при расчетной скорости движения.
Величину смещения Т можно определить по формуле
7’ = Л-л/7?2-£2 ,м, (8.14)
где R — радиус криволинейного участка дороги, м;
L — колесная база автомобиля, м.
Ограничение скорости движения на криволинейном участке автодороги с ограниченной видимостью должно соответствовать расчету по формуле
"доп. = |-^2~г'2)-(5-7), км/ч, (8.15)
у лэФ
где S = ^R-B , м,
где R — радиус криволинейного участка, м;
В — ширина проезжей части, м;
Кэ — коэффициент эксплуатационных условий торможения (Л, = 1,2-1,8);
Ф — коэффициент сцепления;
i — уклон дороги;
/0 = 5—10 м — запас пути.
Глава 8. Транспортные развязки 205
IIIIIIHIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
1. Какие экологические проблемы связаны с автомобильным транспортом?
2. Как влияет на выбор трассы ее экологическая совместимость с окружающей средой?
3. Какие используются меры защиты населения от экологического загрязнения автомобильным транспортом окружающей среды?
4. Какие основные задачи решаются озеленением автомобильной дороги?
5. Какие типы посадок применяются для озеленения автомобильной дороги?
6. Что представляют собой шумозащитные экраны вдоль автомобильных дорог?
7. Какие меры предусматриваются при проектировании, строительстве и эксплуатации дорог для защиты животных и растений?
8. Каковы требования к видимости на пересечениях автомобильных и железных дорогах в одном уровне?
9. Из каких слагаемых складывается требуемое расчетное расстояние видимости на автодорогах в продольном профиле?
10. Что представляет собой треугольник видимости?
11. Как строится схема зоны видимости на криволинейных участках дороги?
12. Какие участки на горных дорогах считаются наиболее опасными?
13. Как устраиваются на горных дорогах участки гравитационного торможения ?
14. Для чего устраивают уширение проезжей части дороги на крутых поворотах?
Глава 9
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ДОРОГАМИ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ, РЕК И БОЛЬШИХ ВОДНЫХ ПРЕГРАД
9.1. Основные сведения о малых искусственных сооружениях в насыпях дорог
Автомобильные дороги России образуют сложную сеть, пересекаясь между собой и с железными дорогами и пересекая другие высотные препятствия: водотоки, балки, ущелья, овраги, реки, проливы, заливы, обеспечивая беспрепятственное движение по ним транспорта. Для обеспечения такого движения строителям автомобильных дорог приходится строить разные конструкции инженерных сооружений, обеспечивающих удобство беспрепятственного движения.
К малым искусственным сооружениям, прерывающим дорожную насыпь, относятся водопропускные трубы на малых временных и постоянных водотоках. Служат такие трубы для пропуска под дорогой небольших ручьев, ливневых и талых вод.
Трубы круглого сечения часто устраивают из сборного железобетона, гофростали и чугуна. Иногда для пропуска под дорогой значительного расхода воды в высоких насыпях укладывают несколько труб (ил. 35).
Трубы прямоугольного сечения в высоких насыпях служат как для проезда гужевых транспортных средств, так и для прогона скота и прохода пешеходов.
Полевые дороги и скотопрогоны при пересечении с дорогами I—II категорий по существующим нормативам отводят под
Глава 9. Пересечения лорогами малых волотоков 207
ближайшие искусственные сооружения с соответствующим их обустройством.
В случае необходимости и при отсутствии таких сооружений на участках дорог протяженностью свыше 2 км их устраивают специально.
Габариты указанных искусственных сооружений при отсутствии специальных требований заинтересованных организаций принимают по табл. 9.1.
Таблица 9.1
Габариты малых искусственных сооружений под дорожной насыпью
Назначение сооружения Ширина, м Высота, м
Для полевых дорог 6 4,5
Для прогона скота 4 2,5
Строители автомобильных дорог все чаще стали использовать для устройства малых водопропускных сооружений под насыпями автодорог металлические конструкции (МГК) из стальных гофрированных труб. Гофросталь в водопропускных трубах (ил. 36) используется сейчас практически во всех регионах России — от Калининграда до Владивостока и от Уренгоя до Черноморского побережья.
В России сооружать гофрированные трубы было предложено еще в 1875 г. После заводских испытаний их было уложено около 1300 пог. м на Закаспийской железной дороге. С 1887 по 1914 г. добавилось около 64 тыс. м (примерно 5 тыс. сооружений). Выпуск этих изделий был налажен на Петербургском металлическом заводе.
За рубежом металлические гофрированные трубы впервые появились в США (примерно в 1896 г.). Первоначально строили трубы небольших отверстий (до 2 м), позднее, по мере изготовления более мощного металлического профиля, стали возводить крупные сооружения — мосты типа арочных, путепроводы, тоннели, мощные ограждения. Исследовав долговечность, коррозионную устойчивость и надежность оцинкованных МГК, американцы сочли их годными как для суровых условий Канады и Аляски, так и для тропиков Африки, Азии и Южной Америки.
В других странах гофрированные трубы нашли широкое применение только в последние 50 лет (ил. 37). Теперь повсеместно
208 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
известны канадская ARMTEC (гофр 152 х 51 и 400 х 150 мм при толщине 3—7 мм), итальянская FRACASSO (152 х 51, толщина 3—7 мм), норвежско-шведско-финская фирма VIA CON (150 х 50, толщина 3—7 мм). Они обеспечивают потребности в металлических гофрированных конструкциях Европы, Америки, Африки и Австралии.
Преимущества МГК:
• гибкость, позволяющая конструкции перераспределять возникающие напряжения в зависимости от приложения внешней нагрузки; прочность, которая обеспечивается благодаря совместной работе металлической гофрированной конструкции и грунта засыпки;
• устойчивость перед внешнимии воздействиями; долговечность; простота и высокая скорость строительства;
• удобство и экономичность транспортировки (металлические гофрированные листы обладают малым весом и складируются в пакеты, что значительно экеп?’.пг" место и позволяет перевозить их любым видом транспорта);
• экономичность при эксплуатации, затраты по содержанию таких конструкций практически сведены к нулю;
• сооружения надежны в любых климатических условиях (металлические гофрированные конструкции одинаково хорошо работают как в условиях арктического холода, так и в странах с тропической жарой);
• под замкнутые сооружения из МГК не нужно строить фундаменты;
• низкая стоимость сооружения (применение сборных гофрированных структур позволяет сократить затраты по сравнению с традиционно используемыми нате же 10—50%).
В эксплуатации мосты, путепроводы и трубы из металлических гофрированных конструкций также имеют неоспоримые преимущества перед классическими сооружениями из металла или железобетона.
Существует возможность использования МГК для замены старых каменных мостов, эстакад, малых железобетонных мостов и строительства путепроводов взамен железнодорожных переездов. МГК позволяют также решать вопросы реконструкции дефектных искусственных сооружений без перерыва движения поездов и с более низкой стоимостью (на 10—15%) по сравнению с исполь
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 209
зованием традиционных железобетонных конструкций, заменяя 2—3 пролетных моста конструкциями арок из гофрированных материалов.
МГК обладают высокими прочностными качествами, меньшей стоимостью возведения аналогичных конструкций из железобетона в 1,5—2,0 раза, высокой транспортабельностью и скоростью монтажа. Это позволяет снижать затраты на возведение земляного полотна и сокращать сроки его возведения.
С применением металлических гофрированных конструкций устраиваются металлические подпорные стены для укрепления земляного полотна, укрепления откосов вблизи малых водопропускных сооружений на дорогах и труб прямоугольного и арочного сечения под дорогами в высоких насыпях для проезда транспорта и прогона скота.
9.2. Мостовые сооружения
9.2.1. Из истории строительства мостов
Мостовые сооружения строят для прохода дороги над реками, оврагами, глубокими балками, ущельями, дорогами, озерами, заливами и проливами. Такие сооружения прерывают земляное полотно дороги своими конструкциями, состоящими из пролетных строений и опор. Пролетное строение перекрывает пространство между опорами, поддерживает перемещающиеся по сооружению нагрузки и передает их и свой собственный вес на опоры. Опоры передают эти нагрузки через свои фундаменты на грунты основания.
Разновидностями мостовых сооружений являются собственно мосты, путепроводы, акведуки, виадуки и эстакады.
Мост — искусственное сооружение, перекинутое через реку, овраг, озеро или другое физическое препятствие (ил. 38). Мост, перекинутый через дорогу, называют путепроводом, мост через овраг или ущелье — виадуком.
Мосты являются одним из древнейших инженерных сооружений, изобретенных когда-либо человечеством. Они имеют свою многовековую историю строительства, архитектурных и конструктивных решений, назначения.
210 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Примитивные мосты, представлявшие собой перекинутое через ручей бревно, возникли в глубокой древности.
Позже в качестве материала начали использовать камень. Первые подобные мосты стали строить в эпоху рабовладельческого общества. Первоначально из камня делали только опоры моста, но потом и вся его конструкция стала каменной. Больших успехов в каменном мостостроении добились древние римляне, применявшие сводчатые конструкции в качестве опор и использовавшие цемент, секрет которого был утрачен в Средние века, но потом открыт заново. Мосты (точнее, акведуки) использовались для обеспечения городов водой. Римский историк Фронтин Сект Юлий писал о том, что акведуки являются главными свидетелями величия Римской империи. Многие древнеримские мосты служат и по сей день (ил. 39, 40).
В Средние века рост городов и бурное развитие торговли вызвали необходимость в большом количестве прочных мостов. Развитие инженерной мысли позволило строить мосты с более широкими пролетами, пологими сводами и менее широкими опорами. Самые крупные мосты того времени достигают в пролете более 70 м (ил. 41).
У славян вместо камня использовалось дерево. «Повесть временных лет» сообщает о постройке моста в Овруче в X в.: «Пошел Ярополк на брата своего Олега в Деревскую землю. И вышел против него Олег, и исполнились обе стороны. И в начавшейся битве победил Ярополк Олега. Олег же со своими воинами побежал в город, называемый Овруч, а через ров к городским воротам был перекинут мост, и люди, теснясь на нем, сталкивали друг друга вниз».
В XII столетии в Киеве появился наплавной мост через Днепр. В то время наиболее распространенными на Руси были арочные деревянные мосты.
У инков получают распространение веревочные мосты, представляющие собой простейшую форму висячих.
В России в ее наиболее заселенной европейской части потребность в строительстве мостов через многочисленные реки имела особое значение.
В XVI и XVII вв. появилась необходимость в еще более крупных мостах, которые могли бы пропускать большие корабли. В XVIII в. высота пролета мостов достигает более чем 100 м. Нереализован
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 211
ным остался проект деревянного одноарочного моста через Неву длиной 298 м, составленный И.П. Кулибиным (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Проект моста Кулибина через Неву
В истории мостостроения с конца XVIII в. отмечается использование клепаных металлоконструкций. Первый металлический мост в Великобритании был построен на реке Северн в 1779 г. в Колбрукдейле (ил. 42).
Высота его пролета составляла около 30 м, перекрытия представляли собой чугунные арки.
В XIX в. появление железных дорог потребовало создания мостов, способных выдерживать значительные нагрузки, что стимулировало развитие мостостроения. Постепенно в качестве основных материалов в мостостроении утверждаются сталь и железо. Густав Эйфель в 1877 г. построил арочный мост из литого железа через реку Дору в Португалии. Высота пролета этого моста составила 160 м. Длиннейшим в Европе конца XIX в. был мост через Волгу у Сызрани, построенный по проекту Н.А. Белелюбского и составлявший 1443 м в длину. В 1900 г. медали на Международной выставке в Париже удостоился мост через Енисей в Красноярске (проект Л.Д. Проскурякова). Развивается строительство висячих мостов (ил. 43) с основной несущей конструкцией из гибких элементов, работающих на растяжение, и подвешенной проезжей частью.
В XX в. мосты стали строить также из железобетона. Этот материал выгодно отличается от стали тем, что не требует регулярной покраски. Железобетон применялся для балочных пролетных строений до 50 м, а арочных — до 250 м. Продолжает применяться и металл — в XX в. были построены крупные металлические мосты — балочный через реку Святого Лаврентия в Канаде (длина
212 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
пролета 549 м), через пролив Килливан-Килл в США (503,8 м), а также мост «Золотые ворота» в Сан-Франциско, США (длина главного пролета — 1280 м).
9.2.2. Классификация мостов
По своему назначению мосты делят на:
• железнодорожные;
• автомобильные;
• метромосты;
• пешеходные;
• комбинированные.
Автомобильные мосты в свою очередь можно разделить на собственно мосты для перехода дорог через водные преграды, путепроводы для устройства пересечения автомобильных дорог в разных уровнях, эстакады, предназначенные для размещения дорог выше уровня земли, виадуки — мостовые сооружения, соединяющие места с одинаковым уровнем на ландшафте.
Выделяют также трубопроводные мосты для перехода водо-нефтегазопроводов через водные или иные преграды с опорами на мостовые конструкции, а также акведуки, которые используются для транспортировки воды.
По конструкции мосты делятся на:
• балочный — самый простой вид мостов, которые предназначены для перекрытия небольших пролетов. Пролетные строения — балки, перекрывающие расстояние между опорами;
• консольный — состоит из консолей. В настоящее время сооружается редко;
• висячий — мост, в котором основная несущая конструкция выполнена из гибких элементов (кабелей, канатов, цепей и др.), работающих на растяжение, а проезжая часть подвешена. Этот вид представляют все крупнейшие по длине и высоте пролета мосты мира;
• вантовый — разновидность висячих мостов: роль основной несущей конструкции выполняет вантовая ферма, выполненная из прямолинейных стальных канатов;
• арочный — основными несущими конструкциями являются арки или своды. При этом опорам передаются не только вертикальные, но и горизонтальные усилия;
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 213
• понтонный или наплавной — временные мосты на плавучих опорах.
Стоит отметить отдельно горбатые мосты, которые отличаются своей формой: они существенно выгнуты вверх. Также различают мосты с ездой поверху, понизу и посередине.
Особый тип мостов — разводные. В разведенном состоянии мост не мешает проходу судов. Своими разводными мостами знаменит Санкт-Петербург, где все мосты через Неву, кроме Большого Обуховского моста, являются разводными.
Существуют особые конструкции разводных мостов.
Мосты, разводимые поднятием средней части:
• пролет поднимается в горизонтальном положении вверх (например, железнодорожный мост в г. Ростове-на-Дону);
• пролет или пролеты поднимаются, поворачиваясь вокруг одного из шарниров, например, Дворцовый мост в Санкт-Петербурге (ил. 44).
У поворотных мостов средняя часть шарнирно укреплена на стоящей в середине реки опоре. Мост разводится поворотом средней части на 90°, таким образом средняя часть становится параллельна руслу реки. Прекрасным примером такой конструкции служит Варваровский мост в украинском городе Николаеве, поворотный пролет которого имеет длину 134 м (ил. 45).
Конструктивно, как правило, каждый мост состоит: из простейших строений и опор. Пролетные строения служат для восприятия нагрузок и передачи их опорам, на них может располагаться проезжая часть, пешеходный переход, трубопровод.
Пролетные строения состоят из несущих конструкций: балок, ферм, диафрагм (поперечных балок) и собственно плит проезжей части. Статическая схема пролетных строений может быть арочной, балочной, рамной, висячей (рис. 9.2), вантовой (ил. 46) или комбинированной. Она определяет тип моста по конструкции. Обычно пролетные строения прямолинейны, однако в случае необходимости (например, при постройке эстакад и дорожных развязок) им придают сложную форму: спиралеобразную, кольцевую и т. д.
Формы опор могут быть весьма разнообразными. Промежуточные опоры называются быками, береговые — устоями. Устои служат для соединения моста с подходными насыпями.
214 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Рис. 9.2. Схема конструкции висячего моста:
1 — береговая опора плиты проезжей части; 2 — плита проезжей части; 3 — пилоны; 4, 5— гибкие несущие части моста; 6 — донный фундамент пилонов
Материалами для мостов служат металл (сталь и алюминиевые сплавы), железобетон, бетон, природный камень, дерево.
ВАнтовый мост — тип висячего моста, состоящий из одного или более пилонов, соединенных с дорожным полотном посредством прямолинейных стальных тросов — вантов. В отличие от висячих мостов (ил. 46), где дорожное полотно поддерживается вертикальными тросами, прикрепленными к протянутым по всей длине моста основным несущим тросам, у вантовых мостов тросы (ванты) соединяются непосредственно с пилоном.
Наклонные ванты крепятся к пилонам и поддерживают балку жесткости, являясь для нее упругими опорами. Ванты работают только на растяжение, пилоны — в основном на сжатие, а балки жесткости под действием собственного веса, переменной нагрузки от движущихся автотранспортных средств — в основном на изгиб.
Ванты могут быть гибкими и жесткими. Гибкие ванты изготавливают из стальных канатов или пучков параллельных проволок. Жесткие ванты представляют собой конструкцию из гибких вантов, заключенных в бетонную оболочку или в стальную трубу с заполнением пустот цементным раствором. Балку жесткости и пилоны в железобетонных мостах выполняют из железобетона.
Одним из преимуществ вантовых мостов является относительная неподвижность дорожного полотна, что делает их пригодными для использования в качестве железнодорожных мостов.
Вантовые мосты в широких масштабах строятся с 1950-х гг. В СССР первый вантовый мост был построен в Киеве через Днепр в 1976 г. (если не считать Крымского моста в Москве, который
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 215
является не совсем вантовым, так как основную нагрузку в нем несут опоры); в 1979 г. было открыто движение по Октябрьскому мосту в г. Череповце через реку Шексну.
Вантовые мосты, позволяющие перекрывать пролеты до 350— 500 м, имеют хорошую перспективу развития. Получивший широкую известность еще до завершения строительства в 2004 г. Виадук Мийо (Франция) имеет самую большую в мире высоту пилонов — 343 м (ил. 47). При этом максимальная длина пролетных строений не превышает 342 м, а общая длина виадука составляет 2460 м.
Вантовым мостам свойственны привлекательные архитектурные формы. Из-за этого их стали часто строить в городах.
Автомобильные дороги могут прерываться водными преградами, где нет стационарных капитальных мостов. В этом случае могут быть наведены наплавные мосты, обеспечивающие проезд транспорта через водную преграду на период до наступления ледостава или действующие как паромные переправы.
Наплавные мосты часто строят при пересечении автомобильными дорогами многоводных глубоких рек или в случае слабых грунтов. Они бывают постоянными или временными при строительстве капитальных мостов, а также в военных и в других целях.
Исаакиевский наплавной мост — первый мост через Неву — был сооружен в 1727 г. в Санкт-Петербурге (ил. 48). Мост на барках соединял Адмиралтейский остров с Васильевским. С 1732 г. мост наводился ежегодно в течение 184 лет. Название мост получил от Исаакиевской церкви, стоявшей западнее Адмиралтейства. В период с 1856 по 1912 г. его наводили на том месте, где сейчас находится Дворцовый мост. Во время шторма в 1733 г. мост был разрушен — барки, на которых он стоял, затонули. Мост был восстановлен и положен на особо прочные понтонные суда. Его эксплуатация продолжалась до апреля 1916 г., когда он сгорел. (Источником пожара стала искра проходившего по Неве буксира.) Напоминанием об этом мосте служат береговые устои с гранитной облицовкой и закругленными лестницами на Адмиралтейской и Университетской набережных.
Наплавные мосты состоят обычно из трех частей: речной, которая перекрывает глубоководную часть реки; береговой и переходной. Речная часть наплавных мостов устанавливается на плавучие опоры, она может совершать вертикальные колебания вместе с колебанием уровня воды в реке и при приложении и снятии нагрузки от движущихся транспортных средств.
216 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Плавный переход транспортных средств с береговой на речную часть наплавного моста обеспечивает переходная часть. Поперечное закрепление наплавного моста обеспечивается обычно с помощью якоря, а продольное — тросами с закреплением их за анкеры на берегу.
В зависимости от вида применяемых плавучих опор наплавные мосты могут быть понтонными (ил. 49) или плашкоутными. Понтоны могут быть металлическими или железобетонными в виде замкнутых полых ящиков или цистерн. В качестве плашкоутов могут быть речные суда или баржи.
Уровень проезда транспортных средств по обычным наплавным мостам меняется с изменением уровня воды в реке. Существуют также мосты постоянного уровня. У таких мостов уровень проезда всегда остается практически постоянным. В таких наплавных мостах плавучие опоры связывают вертикальными тягами или тросами с анкерами, закрепленными в грунте дна. В качестве анкеров используют металлические или бетонные якоря или винтовые связи. Тяги реализуют таким образом, чтобы их первоначальное натяжение обеспечивало при наинизшем уровне воды в реке и при загрузке моста натяжение, не доходящее до нуля, т. е. при падении уровня воды в реке плавучие опоры, закрепленные вертикально якорями, должны оставаться частично погруженными в воду.
Срок службы наплавных мостов составляет 20—25 лет.
Существенным недостатком наплавных мостов является стеснение живого сечения водного потока и увеличение скорости течения, приводящее к размыву русла реки.
В районах, где реки в зимний период замерзают, вместо наплавных мостов устраивают паромные переправы, пропускная способность которых в 8—10 раз ниже, чем наплавных мостов. Для устройства паромных переправ требуется участок реки с большими глубинами, как на основном русле, так и у берегов для обеспечения маневрирования и причаливания паромов.
На судоходных реках небольшой ширины могут применяться переправы с простейшими способами перемещения — при помощи каната, перекинутого поперек реки, и тяговых лебедок с использованием каната и силы течения воды.
К мостовым сооружениям на автомобильных дорогах относятся также: акведуки, виадуки, путепроводы и эстакады.
Акведук (от лат. aqua — вода и ducere — вести) — водовод (канал, труба) для подачи воды к населенным пунктам, ороситель
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 217
ным и гидроэнергетическим системам из расположенных выше их источников.
Акведук Пон-дю-Гар (ил. 50) был сооружен римлянами для бытовых нужд: чтобы перебросить через реку Гар водопровод для снабжения питьевой водой г. Нима (юг современной Франции). Высота этого сооружения — 49 м, длина — 275 м; оно было лишь частью целой системы мостов и акведуков, тянувшейся на расстояние 48 км от источника Ойр, возле г. Юзеса, до Нима. Это функциональное инженерно-техническое сооружение без каких-либо декоративных элементов, предназначенное для водоснабжения, но выполненное со впечатляющим архитектурным изяществом.
Акведуком в более узком значении называют часть водоотвода в виде моста над оврагом, рекой, дорогой. Достаточные по ширине акведуки могли также использоваться судами (Водный мост). Акведук по своей структуре аналогичен виадуку, с тем отличием, что его используют для переноса воды вместо организации дороги или железнодорожного пути.
Акведуки сооружаются из камня, кирпича, железобетона или стали. Такие сооружения состоят из основания, на котором возводят чугунные или кирпичные опоры (обычно между ними для устойчивости помещают каменные арки), и берегового устоя, на котором укладываются трубы или устраиваются кюветы.
Виадуком называется мостовое сооружение (ил. 47, 51), соединяющее места с одинаковым уровнем на ландшафте. Часто мостовые пролеты проходят через долину реки или другие резкие углубления на плоской поверхности в остальных местах (например, овраги или ущелья). В таких случаях часто строят дорогу, спускающуюся с обеих сторон (с небольшим мостом через реку, если это необходимо), но, если движение по ней перегружено, возникает потребность в виадуке для организации беспрепятственного пути. Виадуки также применяются для прокладки авто- и железной дороги, которой необходимы более ровные пути.
Большое количество виадуков в нашей стране построено на дорогах горной местности республик Северного Кавказа и вдоль Черноморского побережья.
Особенностью виадуков являются опоры большой высоты (от нескольких десятков до сотен метров).
Эстакада — протяженное инженерное сооружение, состоящее из ряда однотипных опор и пролетов, предназначенное для раз
218 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
мещения дороги выше уровня земли (ил. 52). Эстакады часто являются элементами других городских сооружений: рампы речных мостов; многоуровневые подъездные пути к зданиям и т. п. Эстакады строят над заболоченными участками долин рек, на подходах к путепроводу, для пропуска скоростных автомагистралей над городской застройкой, а также в городских условиях вдоль рек при уширении набережной.
Путепроводом называется мостовое сооружение (ил. 53) для прохода одной автомагистрали над другой в разных уровнях. Строят путепроводы как на загородных дорогах, так и на городских улично-дорожных сетях.
На сложных транспортных узлах с высокой интенсивностью движения пересекающихся транспортных потоков и ограниченной площадью земельного участка (часто в городах с плотной застройкой) устраивают многоуровневые путепроводы (ил. 54) со сложными схемами направлений движения.
9.2.3. Регуляционные сооружения у мостовых переходов
Неблагоприятное развитие деформаций русел рек вблизи мостов может явиться причиной их повреждения. Для защиты мостов от разрушения «большой водой» на реках, при ледоходе в состав мостового перехода включаются регуляционные сооружения различной формы, конструкции и назначения. Форму и размеры защитных сооружений устанавливают исходя из конкретных задач по регулированию течения рек у мостов.
Правильное решение по выбору регуляционных сооружений возможно только на основе прогнозирования изменения русла реки на длительный период.
На равнинных реках с поймами у мостов регуляционные сооружения часто перекрывают не только реки, но и некоторую часть поймы.
Большую роль в разрушении земляного полотна, примыкающего к мосту, играет скорость течения реки, направление струйных потоков. Чтобы обеспечить благоприятное течение рек, под мостами на подходах к ним сооружаются специальные защитные и струенаправляющие дамбы. Течению воды под мостом должен быть придан прямолинейный и равномерный характер.
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 219
При помощи регуляционных сооружений (дамб, защитных валов, укреплений берегов рек на подходах к мостам и т. д.) и других мероприятий устраняют причины деформаций русел рек, защищая тем самым мостовые сооружения.
9.2.4. Строительство и эксплуатация мостовых сооружений
Мостовые сооружения на дорогах являются ответственными и дорогостоящими элементами дороги. Так, первым (и самым дорогим — до 50% расходов от общей стоимости строительства) этапом в построении моста является возведение опор. Опоры сооружаются в открытых котлованах или путем погружения в грунт свай, опускных колодцев, кессонов, сборных оболочек. Сваи (в основном, железобетонные) используются, главным образом, при строительстве малых и средних мостов. Они погружаются в грунт при помощи дизельных молотов и электрических вибропогружателей. При возведении больших мостов используются в основном сборные оболочки диаметром до 3 м.
Пролетные строения обычно устанавливают на опоры монтажными кранами. При строительстве больших мостов пролетное строение нередко собирают на берегу и затем перемещают (надвигают) по опорам с одного берега на другой. Навесной метод установки предполагает наращивание конструкции от опоры моста в его пролет. При этом применяется навесной монтаж с помощью крана, двигающегося по уже построенной части (для металлических пролетных строений), или же навесная сборка с изготовлением отдельных элементов на заводе и последующей транспортировкой их к объекту (для железобетонных).
Иначе происходит строительство навесных мостов: оно начинается с установки пилонов; затем на них подвешиваются временные кабели. С их помощью производится навивка основных кабелей моста, после чего монтируют подвески и балку жесткости.
Поэтому еще на стадии их проектирования должны быть предусмотрены все меры по предупреждению их разрушения при ледоходах, паводковых и ливневых водах, при резких температурных колебаниях.
На стадии вариантного проектирования мостов и путепроводов проводят ориентировочные расчеты для выбора и обоснования их основных габаритов.
220 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Ширину мостов и путепроводов устанавливают на стадии технико-экономических расчетов (ТЭР) в зависимости от интенсивности автомобильного и пешеходного движения на дороге. В ширину моста входят: проезжая часть, полосы безопасности, разделительные полосы, ограждения и тротуары. Размеры этих элементов назначают с учетом требований стандартных габаритов. Их принимают в зависимости от категории автомобильной дороги, на которой расположены мосты, от числа полос движения п и ширины одной полосы движения.
При наличии на проезжей части моста разделительной полосы к обозначению габарита добавляют ее ширину, обозначенную обычно буквой С.
Ширина проезжей части, обозначенная буквой В, равна произведению ширины одной полосы на число полос движения п. Ширина одной полосы движения принимается от 3 до 3,75 м.
По краям проезжей части моста устраивают предохранительные полосы шириной П, за которыми строят ограждения безопасности или бордюры. Тротуары шириной Т и высотой прохода не менее 2,5 м могут примыкать к проезжей части слева или располагаться отдельно от нее справа.
В = п - В + С+ П + Т. (9.1)
Ширину разделительной полосы С принимают такой же, как и на подходящей к мосту дороге или улице. На больших мостах разрешается уменьшать ширину С, но не менее чем до 2 м. При наличии у моста двух пролетных строений или если на разделительной полосе имеется ограждение безопасности, то габарит моста составляется из двух отдельных габаритов и обозначается 2Г. Такие же габариты применяют для автомобильных дорог и улиц, проходящих под путепроводами, если на их разделительной полосе расположена опора путепровода.
Высоту Н габарита моста над поверхностью проезжей части дорог I—III категорий и в городах принимают равной 5 м. На дорогах IV—V категорий высоту Н принимают равной 4,5 м. На дорогах промышленных предприятий эту высоту принимают равной высоте расчетного автомобиля плюс 1 м, но не менее 5 м.
Ширину проезжей части мостов и путепроводов разрешается увеличивать в отдельных случаях за счет уменьшения ширины предохранительных полос на участках примыканий и ответвлений эстакад, на съездах и въездах пересечений в разных уровнях, на
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков 221
участках переходно-скоростных полос, на мостах с дополнительной полосой движения на подъеме.
Во всех перечисленных случаях ширина предохранительной полосы остается не менее 1 м на дорогах I—III категорий, а на дорогах IV категории — не менее 0,75 м.
Ширина тротуара зависит от расчетной интенсивности движения пешеходов в час «пик». При интенсивности 2000 чел./ч ширина тротуара Т — 1 м. При многополосных тротуарах ширину принимают краткой 0,75. На мостах грузовых дорог и на городских эстакадах при интенсивности движения пешеходов менее 200 чел./сут устраивают служебные проходы шириной 0,75 м.
Строительство мостов для автомобильных дорог через судоходные реки должно отвечать требованиям судоходства. В мостах через судоходные реки различают две характерные части: речную, расположенную над основным судоходным руслом, и пойменную, затапливаемую частично или полностью при весенних разливах. Пролеты моста для пропуска речных судов располагают над основным руслом (фарватером). Ширину пролета принимают такой, чтобы опоры пролета не мешали движению судов. На широких реках может быть несколько пролетов, под которыми проходят суда (ил. 55).
Высота подмостовых судоходных габаритов зависит от высоты наивысшего судоходного уровня, гарантированной глубины судового хода или наинизшего судоходного уровня и максимальной высоты надводной части проходящих судов. По всем названным параметрам установлены нормативы.
Очертание подмостового габарита над основным руслом реки должно иметь прямоугольный контур.
В мостах через несудоходные реки и в несудоходных пролетах судоходных рек возвышение низа пролетных частей над расчетным уровнем максимального подпора воды должно быть не менее 0,5 м, а над уровнем наивысшего ледохода не менее 0,75 м.
В деревянных мостах нижние его части должны возвышаться над максимальным уровнем воды не менее чем на 0,25 м, а над уровнем ледохода — не менее чем на 0,75 м.
В процессе эксплуатации мостовые сооружения подвергаются различным видам нагрузок.
Действующие нагрузки на мостовые сооружения можно разделить на постоянные и временные. Оба вида этих нагрузок считаются основными. К основным постоянным нагрузкам относятся:
222 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
вес пролетных строений, силы предварительного натяжения, давление грунта на устои (опоры).
К основным временным нагрузкам относятся: нагрузки от движущихся по мосту автотранспортных средств и пешеходов; вертикальные подвижные нагрузки; горизонтальные продольные нагрузки от торможения подвижного состава, давление грунта на опоры от подвижного состава; горизонтальные поперечные нагрузки от центробежной силы и боковых ударов подвижной нагрузки.
На мосты оказывают воздействие и прочие временные нагрузки:
• ветровые, от навала судов;
• от ледохода;
• от воздействия погодных факторов;
• сейсмические и др.
При расчете мостов все эти нагрузки учитывают в различных их сочетаниях. Основным сочетанием считается одновременное воздействие постоянной нагрузки, временной подвижной вертикальной нагрузки, давления грунта, вызванного временной нагрузкой и центробежной силы.
Для обеспечения надежности функционирования мостовых сооружений и их долговечности существующими строительными нормами и правилами установлены правила их эксплуатации.
Так, пропуск более тяжелых автотранспортных средств, чем расчетные, по мостовым сооружениям возможен лишь после выполнения проверочных прочностных расчетов.
Для обеспечения необходимой безопасности движения по автомобильным дорогам и мостовым сооружениям разрешается проезд только исправных транспортных средств.
Проезд автотранспортных средств разрешается только по проезжей части дорог и мостов.
Не допускается въезд автомобилей на мосты с неочищенными от грязи колесами. Запрещается разведение костров на полосе отвода и ближе 100 м от деревянных мостов.
Проезд по мостам автотранспортных средств с высотой более 3,8 м от поверхности дороги и шириной более 2,5 м допускается только с ведома дорожно-эксплуатационной службы.
Проезд по мостам автотранспортных средств, нагрузки от которых превышают расчетные, может вызвать их разрушение. Поэтому перед мостовыми сооружениями устанавливаются знаки, ограничивающие массу автотранспортного средства или
Глава 9. Пересечения лорогами малых волотоков 223
максимальную нагрузку на ось, в отдельных случаях ограничения накладываются на скорость движения и дистанцию между автомобилями.
Если по мосту движется автотранспортное средство, вес которого не намного превышает допустимый, и на такой проезд имеется разрешение, то скорость его движения не должна превышать 10 км/ч, при отсутствии на мосту автомобилей и пешеходов. А движение должно быть по середине проезжей части или по специально намеченной полосе движения.
Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
1. Что относится к малым искусственным сооружениям на автодорогах?
2. Из каких конструкций устраиваются современные водопропускные сооружения по насыпям автодорог?
3. В чем заключаются преимущества МГК?
4. Какие существуют разновидности мостовых сооружений ?
5. Как классифицируются мосты по назначению и по конструкции ?
6. Как устроены вантовые висячие мосты и какие у них преимущества ?
7. В чем отличие мостовых сооружений акведуков от виадуков и какое их основное назначение?
8. Что представляет собой путепровод и какие конструкции их существуют ?
9. В чем заключается сложность строительства опор мостов через широкие препятствия?
10. Из каких элементов состоит ширина моста?
11. Каким требованиям должен удовлетворять пешеходный тротуар на мосту?
12. На какие действующие нагрузки рассчитываются мостовые сооружения?
Глава 10
lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll
УЛИЧНО-ДОРОЖНЫЕ СЕТИ ГОРОДОВ И НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
10.1. Схемы планировки городских улично-дорожных сетей
Жизнедеятельность населения современных городов и населенных пунктов немыслима без автомобильного транспорта. Значительная доля грузовых и основная доля пассажирских перевозок в пределах городов осуществляется автомобильным транспортом.
Все современные новостройки-города и населенные пункты начинаются с решения вопросов транспортной планировки. В городах старых застроек планировка складывалась исторически под влиянием социальных и топографических условий. Населенные пункты возникли на путях поездок торгового люда за товарами в другие страны, там, где приходилось останавливаться на отдых или в местах строительства военных крепостей с поселением людей и др. Возникали поселения часто на пересечении разных путей сообщения в разных топографических условиях: на равнинной местности, на берегах широких и полноводных рек, в холмистой и гористой местности и др. Все эти факторы оказали существенное влияние на планировку изначально дорожной сети таких поселений, а потом и целых городов.
Под городской улично-дорожной сетью принято считать в настоящее время совокупность всех дорог и улиц на территории города или населенного пункта, обслуживающих все отрасли их комплексного хозяйства.
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 225
При проектировании городских и сельских поселений предусматривают единую систему транспорта и улично-дорожную сеть в увязке с планировочной структурой поселения и прилегающей к нему территории, обеспечивающую удобные, быстрые и безопасные транспортные связи со всеми функциональными зонами, с другими поселениями системы расселения, объектами, расположенными в пригородной зоне, объектами внешнего транспорта и автомобильными дорогами общей сети.
План размещения производственных предприятий, общественных зданий, вокзалов, причалов, жилых кварталов существенным образом влияет на схемы планировки городских улиц.
Различают несколько схем планировки городских улиц (рис. 10.1):
• радиальную;
• радиально-кольцевую;
• прямоугольную;
• смешанную.
Рис. 10.1. Схемы планировки городских улиц и дорог: a — радиальная; б — радиально-кольцевая; в — прямоугольная
Для многих старых городов характерна радиально-кольцевая планировка городских дорог и улиц. Примером такой планировки может служить г. Москва. При смешанной планировке прокладка диагональных улиц — лучей, нарушая однообразие прямоугольной планировки, создает красивые кольцевые площади и дает обзор перспектив улиц.
8 Автомобильные дороги
226 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Эффективность городского транспорта во многом зависит от транспортной планировки города. При прямоугольной планировке путь доставки груза от отправителя до получателя в пределах городской черты может удлиняться на 30% по сравнению с кратчайшим направлением по воздушной линии, при радиально-кольцевой планировке всего на 10%. Но при радиально-кольцевой планировке города его центральная часть оказывается сильно перегруженной транспортными потоками из противоположных частей города. Кроме того, мощные транспортные потоки становятся источниками повышенного загрязнения воздушного бассейна над городскими площадями и прилегающей к ним селитебной зоны токсичными отработавшими газами.
Повышенной плотности транспортные потоки являются потенциально опасными в возникновении дорожно-транспортных происшествий.
Недостатки, присущие планировкам правильных геометрических схем городов, часто устраняют смешанной планировкой — прокладкой диагональных улиц при прямоугольной планировке и хордовых магистралей в обход центра при радиально-кольцевых схемах.
10.2. Сеть городских дорог и улиц и их классификация
Современную улично-дорожную сеть городов и населенных пунктов согласно существующим нормам проектируют в виде непрерывной системы с учетом назначения улиц и дорог, интенсивностей транспортных и пешеходных потоков, а также архитектурно-планировочной организации и характера застройки. В зависимости от интенсивности движения транспортных потоков и назначения городских улиц и дорог из них выделяют, прежде всего, улицы и дороги магистрального и местного значения, а также главные улицы (табл. 10.1).
При проектировании и строительстве улично-дорожной сети в крупных городах скоростные дороги проектируют по направлениям наиболее интенсивных транспортных потоков в обход
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 227
Таблица 10.1
Классификация городских дорог и улиц
Категория дорог и улиц Основное назначение дорог и улиц
1 2
Магистральные дороги
Скоростного движения Скоростная транспортная связь между удаленными промышленными и планировочными районами в крупнейших и крупных городах; выходы на внешние автомобильные дороги, к аэропортам, крупным зонам массового отдыха и поселениями в системе расселения. Пересечения с магистральными улицами и дорогами в разных уровнях
Регулируемого движения Транспортная связь между районами города на отдельных направлениях и участках преимущественного грузового движения, осуществляемого вне жилой застройки, выходы на внешние автомобильные дороги, пересечения с улицами и дорогами, как правило, в одном уровне
Магистральные улицы
Общегородского значения
Непрерывного движения Транспортная связь между жилыми, промышленными районами и общественными центрами в крупнейших, крупных и больших городах, а также с другими магистральными улицами, городскими и внешними автомобильными дорогами. Обеспечение движения транспорта по основным направлениям в разных уровнях
Регулируемого движения Транспортная связь между жилыми, промышленными районами и центром города, центрами планировочных районов; выходы на магистральные улицы и дороги и внешние автомобильные дороги. Пересечения с магистральными улицами и дорогами, как правило, в одном уровне
Районного значения
Транспортно-пешеходные Транспортная и пешеходная связи между жилыми районами, а также между жилыми и промышленными районами, общественными центрами, выходы на другие магистральные улицы
228 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Окончание табл. 10.1
1 2
Пешеходно-транспортные Пешеходная и транспортная связи (преимущественно общественный пассажирский транспорт) в пределах планировочного района
Улицы и дороги местного значения
Улицы в жилой застройке Транспортная (без пропуска грузового и общественного транспорта) и пешеходная связи на территории жилых районов (микрорайонов), выходы на магистральные улицы и дороги регулируемого движения
Улицы и дороги в научно-производственных, промышленных и коммунальноскладских зонах (районах) Транспортная связь преимущественно легкового и грузового транспорта в пределах зон (районов), выходы на магистральные городские дороги. Пересечения с улицами и дорогами устраиваются в одном уровне
Пешеходные улицы и дороги Пешеходная связь с местами приложения труда, учреждениями и предприятиями обслуживания, в том числе в пределах общественных центров, местами отдыха и остановочными пунктами общественного транспорта
Парковые дороги Транспортная связь в пределах территории парков и лесопарков преимущественно для движения легковых автомобилей
Проезды Подъезд транспортных средств к жилым и общественным зданиям, учреждениям, предприятиям и другим объектам городской застройки внутри районов, микрорайонов, кварталов
Велосипедные дорожки Проезд на велосипедах по свободным от других видов транспортного движения трассам к местам отдыха, общественным центрам, а в крупнейших и крупных городах связь в пределах планировочных районов
Примечания.
1. Главные улицы, как правило, выделяются из состава транспортно-пешеходных, пешеходно-транспортных и пешеходных улиц и являются основой архитектурно-планировочного построения общегородского центра.
2. В зависимости от величины и планировочной структуры городов, объемов движения указанные основные категории улиц и дорог допускается дополнять или применять их неполный состав. Если расчетные за
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 229
траты времени на трудовые передвижения превышают установленные настоящими нормами, допускается при наличии специальных обоснований принимать категории магистральных улиц и дорог, приведенные в настоящей таблице для групп городов с большей численностью населения.
3. В условиях реконструкции, а также для улиц районного значения допускается устройство магистралей или их участков, предназначенных только для пропуска средств общественного транспорта с организацией трамвайно-пешеходного, троллейбусно-пешеходного или автобусно-пешеходного движений.
4. В исторических городах следует предусматривать исключение или сокращение объемов движения наземного транспорта через территорию исторического ядра общегородского центра: устройство обходных магистральных улиц, улиц с ограниченным движением транспорта, пешеходных улиц и зон; размещение стоянок автомобилей преимущественно по периметру этого ядра.
центральных городских районов с селитебными зонами с обеспечением высоких безопасных расчетных скоростей.
Расчетные скорости движения на скоростных дорогах для легковых автомобилей принимаются 120 км/ч, что позволяет увеличивать скорость движения транспортных потоков примерно в 2 раза, а пропускную способность скоростных дорог в 2,5—3 раза в одном направлении при значительном повышении безопасности движения со снижением числа дорожно-транспортных происшествий в 4—5 раз в результате устройства пересечений в разных уровнях и полной изоляции от местного движения и от пешеходов.
К основным улицам городов относят и магистральные улицы с высокими расчетными скоростями движения (от 80 до 100 км/ч).
Расчетная пропускная способность магистральной улицы общегородского значения с непрерывным движением должна соответствовать 2000—3000 авт./ч в одном направлении.
Магистральные улицы общегородского значения с регулируемым движением проектируются на расчетные скорости в 80 км/ч и интенсивностью движения 1500—2000 авт./ч.
Перекрестки на таких магистральных улицах располагают не чаще чем через 500 м.
Классификация городских улиц по геометрическим расчетным параметрам и расчетным скоростям движения приведены в табл. 10.2.
230 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Классификация городских дорог и улиц
Таблица 10.2
Категория дорог и улиц Расчетная скорость движения, км/ч Ширина полосы движения, м Число полос движения Наименьший радиус кривых в плане, м Наибольший продольный уклон, % Ширина пешеходной части тротуара, м
Магистральные дороги
скоростного движения 120 3,75 4-8 600 30
регулируемого движения 80 3,50 2-6 400 50 —
Магистральные улицы общегородского значения
непрерывного движения 100 3,75 4-8 500 40 4,5
регулируемого движения 80 3,50 4-8 400 50 3,0
районного значения: транспортно-пешеходные 70 3,50 2-4 250 60 2,25
пешеходно-транспортные 50 4,00 2 125 40 3,0
Улицы и дороги местного значения
улицы в жилой застройке 40 3,00 2-3* 90 70 1,5
30 3,00 2 50 80 1,5
улицы и дороги научно-произ- 50 3,50 2-4 90 60 1,5
водственных, промышленных и коммунально-складских районов 40 3,50 2 50 70 1,5
парковые дороги 40 3,00 2 75 80
Проезды
основные 40 3,75 2 50 70 1,0
второстепенные 30 3,50 1 25 80 0,75
Пешеходные улицы
основные — 100 по расчету — 40 по проекту
второстепенные — 0,75 то же — 60 то же
Велосипедные дорожки
обособленные 20 1,50 1-2 30 40 —
изолированные 30 1,50 1-2 50 30 —
* С учетом использования одной полосы для стоянок легковых автомобилей.
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 231
Примечания.
1. Ширина улиц и дорог определяется расчетом в зависимости от интенсивности движения транспорта и пешеходов, состава размещаемых в пределах поперечного профиля элементов (проезжих частей, зеленых насаждений и др.), с учетом санитарно-гигиенических требований и требований гражданской обороны. Как правило, ширина улиц и дорог в красных линиях принимается, м: магистральных дорог — 50—75; магистральных улиц — 40—80; улиц и дорог местного значения — 15—25.
2. В условиях сложного рельефа или реконструкции, а также в зонах с высокой градостроительной ценностью территории допускается снижать расчетную скорость движения для дорог скоростного и улиц непрерывного движения на 10 км/ч с уменьшением радиусов кривых в плане и увеличением продольных уклонов.
3. Для движения автобусов и троллейбусов на магистральных улицах и дорогах в больших, крупных и крупнейших городах следует предусматривать крайнюю полосу шириной 4 м для пропуска автобусов в часы, «пик» при интенсивности более 40 ед./ч, а в условиях реконструкции — более 20 ед./ч допускается устройство обособленной проезжей части шириной 8—12 м.
На магистральных дорогах с преимущественным движением грузовых автомобилей допускается увеличивать ширину полосы движения до 4 м.
4. В климатических подрайонах IA, 1Б и 1Г наибольшие продольные уклоны проезжей части магистральных улиц и дорог следует уменьшать на 10%. В местностях с объемом снегопереноса за зиму более 600 м3/м в пределах проезжей части улиц и дорог следует предусматривать полосы шириной до 3 м для складирования снега.
5. В ширину пешеходной части тротуаров и дорожек не включаются площади, необходимые для размещения киосков, скамеек и т. п.
6. В климатических подрайонах IA, 1Б и 1Г, в местностях с объемом снегопереноса более 200 м3/м ширину тротуаров на магистральных улицах следует принимать не менее 3 м.
7. В условиях реконструкции на улицах местного значения, а также при расчетном пешеходном движении менее 50 чел./ч в обоих направлениях допускается устройство тротуаров и дорожек шириной 1 м.
8. При непосредственном примыкании тротуаров к стенам зданий, подпорным стенкам или оградам следует увеличивать их ширину не менее чем на 0,5 м.
9. Допускается предусматривать поэтапное достижение расчетных параметров магистральных улиц и дорог, транспортных пересечений с учетом конкретных размеров движения транспорта и пешеходов при обязательном резервировании территории и подземного пространства для перспективного строительства.
10. В малых, средних и больших городах, а также в условиях реконструкции и при организации одностороннего движения транспорта допускается
232 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
использовать параметры магистральных улиц районного значения для проектирования магистральных улиц общегородского значения.
Классификация улиц и дорог сельских поселений по назначению, расчетным скоростям движения и геометрическим параметрам приведена в табл. 10.3.
Таблица 10.3
Классификация улиц и дорог сельских поселений
Категория сельских улиц и дорог Основное назначение Расчетная скорость движения, км/ч Ширина полосы движения, м Число полос движения Ширина пешеходной части тротуара, м
1 2 3 4 5 6
Поселковая дорога Связь сельского поселения с внешними дорогами общей сети 60 3,5 2 —
Главная улица Связь жилых территорий с общественным центром 40 3,5 2-3 1,5-2,25
Улица в жилой застройке:
основная Связь внутри жилых территорий и с главной улицей по направлениям с интенсивным движением 40 3 2 1,0-1,5
второстепенная (переулок) проезд Связь между основными жилыми улицами 30 2,75 2 1,0
Связь жилых домов, расположенных в глубине квартала, с улицей 30 2,75-3,0 1 0-1,0
Хозяйственный проезд, скотопрогон Прогон личного скота и проезд грузового транспорта к приусадебным участкам 30 4,5 1 4
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 233
10.3. Инженерное оборудование и благоустройство городских дорог и улиц. Инженерные подземные сети
Современные городские улицы оснащены различным инженерным оборудованием, назначение которого, прежде всего, регулировать уличное движение транспорта. Система светофоров, различных дорожных знаков, пунктов регулирования движения, наземные электрические сети трамваев и троллейбусов, различные устройства для сбора ливневых стоков воды и защиты пешеходов на тротуарах от забрызгивания грязной водой проезжающими машинами и др. составляют сложное инженерное оборудование улиц.
Под городскими улицами располагают сложную сеть подземных коммуникаций: ливневую и хозяйственную канализацию, водопровод, газопровод, линии теплофикации, телефонные, телеграфные и осветительные сети, электрокабели высокого и низкого напряжения, осушающие дренажи и др. Для всех этих инженерных коммуникаций существуют установленные правила их прокладки по глубине заложения и приближения друг к другу и к линии жилой застройки.
Особенностью проектирования городских улиц является увязка их плана и продольного профиля с планировкой прилегающих к ним кварталов, решения еще на стадии проектирования благоустройства, так как вся стекающая с кварталов вода должна быть отведена по уличным лоткам или системе подземных ливнестоков.
10.4. Трамвайные пути, их конструкции, требования к их расположению на плане и в профиле улиц
Трамвайные пути могут быть расположены: посередине улицы, со смещением к одной стороне улицы или по двум сторонам бульвара. Конструктивно трамвайные рельсы могут быть уложены на деревянные и железобетонные шпалы, лежащие на дорожном основании из щебня или гравия. Более совершенна конструкция
234 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
трамвайных путей, лежащих на бетонном основании с жесткой заделкой рельсов. Такая заделка исключает вибрацию.
Для предохранения асфальтобетонных покрытий от разрушения под влиянием вибрации трамвайных рельсов между рельсами и асфальтобетоном укладывают полосу из брусчатки, булыжника, а в последнее время стали укладывать чугунные плитки. Защитная полоса имеет ширину 0,4—0,5 м.
Расположение трамвайных путей в поперечном профиле улиц может быть в одном уровне с проезжей частью и на самостоятельном полотне. Во втором случае стоимость строительства трамвайных путей, их эксплуатация дешевле первого варианта расположения. Повышаются скорость и безопасность движения трамвая. Как недостаток такого варианта следует отметить затрудненный переезд другому транспорту на пересечениях улиц или разворот его в обратном направлении, если трамвайные пути находятся слева от проезжей части улицы. Обособленное трамвайное полотно не может быть использовано и для движения по нему автотранспорта.
Ширина проезжей части улицы между трамвайным вагоном и движущимся кузовом автомобиля принимается равной 0,4 м.
Минимальный радиус закруглений трамвайных путей принимают равным 20 м.
10.5. Вертикальная планировка городской территории
Вертикальная планировка городской территории предусматривает изменение рельефа местности в соответствии с архитектурными и инженерно-техническими требованиями и установление высотных отметок поверхности улиц и площадей, расположения входов в здания, въезды во дворы, расположение подземных инженерных коммуникаций и др. Вертикальная планировка должна выяснить: высотное положение путепроводов, мостов, тоннелей, набережных.
Вертикальная планировка кварталов преследует цель обеспечения стока воды к сети поверхностных и подземных водостоков. Для уменьшения объема земляных работ рекомендуется еще на
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 235
стадии проектирования максимально использовать рельеф местности.
Наглядное изображение проектной поверхности улиц получается, если проектирование вертикальной планировки ведется по методу* проектных горизонталей. Суть этого метода заключается в том, что на планы улиц, вычерченные в масштабе 1 : 500 или 1 : 200, наносятся проектные горизонтали, отражающие высотное положение проезжей части улиц, тротуаров и других элементов. Совмещение горизонтальной и вертикальной планировок на одном чертеже дает наглядное изображение улиц в продольном и поперечном направлениях. Такое изображение улиц позволяет установить направление отводов воды.
Проектные горизонтали проводят через 10, 20 или 50 см. На малых проектных уклонах и сложных узлах пересечений проводятся промежуточные горизонтали через 5 см.
10.6. Водоотвод с городских улиц
Для отвода поверхностных вод с городских улиц применяется открытая, закрытая или смешанная системы. При открытой системе воду отводят в пониженные места по лоткам или канавам, при закрытой — стекающая по лоткам вода попадает в водоприемные колодцы, из которых затем по подземным трубам попадает в тальвеги (линия самых низко расположенных элементов водоотвода) и водотоки.
Минимальные уклоны как лотков, так и канав принимают 5%, в редких случаях — 3%.
Закрытые водоотводы часто применяют в городах с равнинным, плоским рельефом, где затруднено устройство лотков и канав. При имеющемся подземном водотоке улицы проектируют с уклоном менее 5%, а лотки делают пилообразного профиля (рис. 10.2) с уклоном 4—5%. Такой профиль лотков получается за счет изменения глубины лотка в пределах 10—20 см и поперечного уклона улицы к лоткам.
Во всех низко расположенных положениях лотка пилообразного профиля через каждые 40—60 м размещают водоприемные колодцы, а глубину проложения магистрального водостока
236 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
К 5%
40-60м
Рис. 10.2. Лоток пилообразного профиля (продольный разрез):
1 — поверхность дороги; 2 — дно лотка; 3 — дождеприемное устройство;
4 — металлическая решетка; 5 — перепускная труба
назначают такой, чтобы можно было обеспечить подвод водосточных труб с прилегающих улиц. Уклон водосточных труб обычно соответствует уклону местности, а скорость движения воды в трубе должна быть не менее 0,75 м/с при заполнении водостока на 1 /3 высоты. Это необходимо во избежание отложений наносов.
Глубина заложения водостоков должна быть не менее глубины промерзания грунта, увеличенной на 0,3 м.
Сечения лотков, канав и труб определяют по формулам гидравлики. Для определения расхода ливневых вод используется метод предельных интенсивностей, заключающийся в том, что расчетная интенсивность дождя принимается соответствующей продолжительности дождя, равной времени протекания воды от наиболее удаленной границы бассейна до расчетного сечения.
Интенсивность дождя, л/с на 1 га, рассчитывается по следующей формуле:
го’^д+с^Р)
(Ю.1)
где п — показатель степени, определяемый по картам изолиний;
g2o — интенсивность ливня, л/с на 1 га, для данного населенного пункта при продолжительности 20 мин и вероятности превышения такой продолжительности 1 раз в год, определяемая для разных районов России по картам изолиний;
С — климатический коэффициент;
Р — повторяемость расчетного ливня, годы;
t — продолжительность ливня, мин.
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 237
Расход ливневых вод, л/с, определяется по формуле
G = <?-gF, (10.2)
где F — площадь бассейна, га;
g — интенсивность дождя, л/с на 1 га;
<р — коэффициент стока, учитывающий потери.
Продолжительность расчетного дождя принимается равной «времени добегания». В городах это время пробега воды по склонам территории до первого приемного колодца, а дальше — по подземным трубопроводам. Скорость стекания будет зависеть от расхода воды. Поэтому решать задачу расчета стока приходится последовательными приближениями.
10.7. Обеспечение безопасности движения на дорогах и улицах городов и населенных пунктов
Движение автомобильного транспорта по улично-дорожной сети городов и населенных пунктов имеет свои особенности. В большинстве случаев оно носит прерывистый характер, подчиняясь установленным схемам и порядку принятой организации дорожного движения. В городском движении на улично-дорожной сети участвуют потоки пешеходов, часто конфликтующих с транспортными потоками. Пути пересечения транспортных и пешеходных потоков являются повышенными потенциальными очагами аварийности. Поэтому еще на стадии разработки генеральных планов застройки территории будущих городов, населенных пунктов или их реконструкции принято разрабатывать в соответствии с существующими нормативными документами проекты транспортной планировки и организации дорожного движения.
В целях обеспечения высокого уровня безопасности движения автомобильные дороги общей сети I, II, III категорий, как правило, стремятся проектировать в обход поселений в соответствии со СНиП 2.05.02-85. Для защиты жилой застройки от шума и выхлопных газов расстояние от бровки земляного полотна указанных дорог до застройки принимают в соответствии с указанным
238 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
СНиП, но не менее 100 м и высаживать зеленый защитный экран вдоль дороги из зеленых насаждений шириной не менее 40 м.
При проектировании обустройства городских улиц и дорог инфраструктурой, направленной на обеспечение безопасности движения всех его участников, первоочередное внимание должно уделяться снижению уровня конфликтности «транспорт—транспорт» и «транспорт—пешеход». Решаются эти проблемы не только методами организации дорожного движения с помощью их технических средств, но в первую очередь за счет правильного определения расчетных геометрических параметров проезжих частей улиц в соответствии с интенсивностями движения транспортных потоков, обоснованного устройства пересечений в разных уровнях и обустройства пешеходных путей. Неотъемлемой частью городской улично-дорожной сети являются тротуары и пешеходные дорожки.
При проектировании новых и реконструкции существующих дорог для обеспечения безопасности движения пешеходные дорожки или тротуары рекомендуется устраивать на дорогах всех категорий, проходящих через населенные пункты. На дорогах III категории и выше тротуары обязательны на всех участках, проходящих через населенные пункты, независимо от интенсивности движения пешеходов, а также на подходах к населенным пунктам от автобусных остановок и зон отдыха.
В населенных пунктах городского типа тротуары необходимо устраивать в соответствии с требованиями нормативных документов на планировку и застройку городских и сельских поселений (рис. 10.3).
Рис. 10.3. Тротуар в населенном пункте:
Л] — удаление тротуара от красной линии; Вт — ширина тротуара; А2 — удаление тротуара от кромки проезжей части дороги
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 239
В условиях сильно пересеченной местности при высоких насыпях или глубоких выемках пешеходные дорожки могут быть размещены на откосах на присыпных бермах на расстоянии от кромки проезжей части не ближе 2,5 м.
Пешеходные тротуары рекомендуется располагать с двух сторон дороги, а при односторонней застройке — с одной стороны.
Количество полос движения пешеходов на тротуаре и пешеходной дорожке зависит от интенсивности пешеходного движения. На тротуаре количество полос движения должно быть не менее 2. При суммарной (в двух направлениях) интенсивности пешеходного движения в часы «пик» более 1000 чел./ч количество полос движения на тротуаре должно быть не менее 3.
Ширина одной полосы тротуара (пешеходной дорожки) с числом полос движения 2 и более должна быть не менее 0,75 м. Минимальная ширина однополосной пешеходной дорожки должна быть не менее 1,0 м.
На уклонах более 80%о пешеходные дорожки допускается выполнять в продольном профиле в виде отдельных участков с уклонами не более 80%о, соединенных между собой лестницами с маршами не менее чем в три ступени и уклоном не круче 1 : 2,5.
В населенных пунктах городского типа вдоль тротуара рекомендуется устраивать пешеходные ограждения или посадку кустарника, отделяющего пешеходов от проезжей части. Кустарник не должен ограничивать боковую видимость.
При пересечении пешеходными дорожками водотоков и оврагов устраивать пешеходные мосты, рассчитанные на пропуск перспективного потока пешеходов.
Все пешеходные пути сообщения в городах и в населенных пунктах должны иметь в темное время искусственное освещение.
На нерегулируемых перекрестках и примыканиях улиц и дорог, а также пешеходных переходах необходимо предусматривать треугольники видимости. Размеры сторон равнобедренного треугольника для условий «транспорт—транспорт» при скорости движения 40 км/ч и 60 км/ч должны быть соответственно не менее 25 м и 40 м. Для условий «пешеход—транспорт» размеры прямоугольного треугольника видимости должны быть при скорости движения транспорта 25 и 40 км/ч соответственно 8 х 40 и 10 х 50 м.
В пределах треугольника видимости не допускается размещение зданий, сооружений, передвижных предметов (киосков,
240 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
---------------------------------------------------------t-
фургонов, реклам, малых архитектурных форм и др.), деревьев и кустарников высотой более 0,5 м.
В условиях сложившейся капитальной застройки, не позволяющей организовать необходимые треугольники видимости, безопасное движение транспорта и пешеходов необходимо обеспечивать средствами регулирования и специального технического оборудования.
На магистральных улицах и дорогах регулируемого движения в пределах застроенной территории должны предусматриваться пешеходные переходы в одном уровне с интервалом расположения 200-300 м.
Пешеходные переходы в разных уровнях с транспортными потоками, оборудованные лестницами и пандусами, должны предусматриваться с интервалом 400—800 м на дорогах скоростного движения, линий скоростного трамвая и железных дорогах, 300—400 м на магистральных улицах непрерывного движения.
Допускается устройство пешеходных переходов в разных уровнях на магистральных улицах регулируемого движения при пешеходном потоке через проезжую часть более 3000 чел./ч.
Пешеходные пути (тротуары, площадки, лестницы) у административных и торговых центров, гостиниц, театров, выставок и рынков следует проектировать из условий обеспечения плотности пешеходных потоков в час «пик» не более 0,3 чел./м2; на предза-водских площадях, у спортивно-зрелищных учреждений, кинотеатров, вокзалов — 0,8 чел./м2.
Дальность пешеходных подходов до ближайшей остановки общественного пассажирского транспорта рекомендуется принимать не более 500 м, указанное расстояние в климатических подрайонах IA, 1Б, 1Г и ПА уменьшают до 300 м, а в климатическом подрайоне 1Д и IV климатическом районе до 400 м.
В общегородском центре дальность пешеходных подходов до ближайшей остановки общественного пассажирского транспорта от объектов массового посещения должна быть не более 250 м; в производственных и коммунально-складских зонах — не более 400 м от проходных предприятий; в зонах массового отдыха и спорта — не более 800 м от главного входа.
В условиях сложного рельефа, при отсутствии специального подъемного пассажирского транспорта указанные расстояния еле-
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 241
дует уменьшать на 50 м на каждые 10 м преодолеваемого перепада
Большое значение в обеспечении безопасности движения пешеходов на подходах к остановкам общественного пассажирского трайспорта имеют места расположения самих остановок: сбоку от проезжей части с устройством так называемых карманов (ил. 56) или по середине улицы для трамвая (ил. 57). Расположение остановки трамвая по середине улицы оставляет его пассажиров беззащитными перед автомобильным транспортом.
Автобусные остановки в пределах населенных пунктов рекомендуется располагать у общественных центров, административных и культурно-бытовых объектов, магазинов, столовых, отделений связи.
При протяженности населенного пункта до 1,2 км оборудуют одну автобусную остановку. В населенных пунктах большей протяженности при линейном расположении застройки автобусные остановки располагаются на расстоянии 500—600 м друг от друга. Планировку автобусных остановок предусматривают согласно рис. 10.4.
50 40 60 10 50 40
1О со
1О со
10 60
Рис. 10.4. Планировка автобусных остановок в населенных пунктах: геометрические параметры автобусных остановок
242 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Транспорт на улично-дорожной сети представляет опасность не только в местах посадки и высадки пассажиров и на перекрёстках, но и на перегонах между перекрестками, вблизи школ и других учебных заведений и других пунктов притяжения населения. Поэтому во избежание неорганизованного движения пешеходов по проезжей части улиц и особенно автомобильных дорог I и II категорий необходима установка ограждений по краям тротуаров (на дорогах I категории — дополнительно сетки по оси разделительной полосы).
Большую проблему у организаторов дорожного движения в городах вызывает организация стоянок автотранспорта около общественных центров притяжения. При планировке новых застроек этот вопрос решают заблаговременно на стадии разработок генерального плана строительства.
Существующими нормами на устройство стоянок рекомендуется располагать их в непосредственной близости от объекта притяжения и не далее 100 м от него. Въезды и выезды с автомобильных стоянок не должны затруднять или задерживать движение автомобилей по дороге.
В населенных пунктах не рекомендуется устройство стояночных полос у кромки проезжей части дорог и на их обочинах в целях обеспечения безопасности движения, особенно в темное время суток.
10.8. Мероприятия по «успокоению движения» на участках дорог и улиц
На территориях городов и населенных пунктов часто возникает необходимость принудительно снижать скорость движения транспортных потоков, выполнять так называемое «успокоение движения», которое включает в себя:
• планировочные решения (рис. 10.5), направленные на изменение геометрии проезжей части (сужение проезжей части; изменение геометрии проезжей части с размещением мест для стоянки и озеленением; изменение конфигурации пересечений и примыканий);
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов 243
Рис. 10.5. Мероприятия по «успокоению движения» на участках дорог: a — изменение геометрии проезжей части (черным обозначена зона движения, белым — зона парковки), озеленение или другие элементы благоустройства; б — варианты изменения конфигурации пересечения и примыкания с размещением мест для парковки и зон пешеходного движения; в — варианты излома плана проезжей части с размещением мест для парковки
• изменение типа дорожного покрытия в зонах пешеходных переходов и пересечений;
• применение активных средств воздействия на скорости движения транспортных средств — искусственных неровностей.
Целями устройства зон «успокоения движения» являются:
а) улучшение условий движения:
• повышение безопасности дорожного движения;
• улучшение организации движения;
• создание условий для остановки и стоянки транспортных средств;
б) улучшение условий проживания в прилегающей жилой зоне:
• уменьшение шума и загазованности;
• увеличение свободных, благоустроенных и озелененных площадей;
• улучшение эстетического оформления дорог;
г) улучшение условий работы торговых и других предприятий:
• создание возможностей для остановки транспорта с целью выполнения погрузочно-разгрузочных работ;
244 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
• приближение мест остановки и стоянки автомобилей к служебным зданиям;
Рекомендуемые места для проведения мероприятий по созданию зон «успокоенного движения»:
• улицы районного и местного значения, проходящие по населенным пунктам с близкой к дороге застройкой;
• боковые и местные проезды в зоне магистралей;
• участки дорог и улиц местного значения, проходящие в зонах культурно-просветительных центров, детских и молодежных учебно-воспитательных учреждений, больниц, поликлиник, санаториев и т. п.
iiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii Контрольные вопросы imiinimiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
7. Что принято считать городской улично-дорожной сетью?
2. Какие существуют схемы планировки городских улиц и дорог?
3. Как классифицируются городские дороги и улицы?
4. Какие улицы относятся к основным и магистральным?
5. Как классифицируются улицы и дороги сельских поселений?
6. Какое инженерное оборудование может располагаться на улицах городов и населенных пунктов?
7. Каким требованиям должно отвечать расположение на улицах трамвайных путей?
8. Какая основная задача решается вертикальной планировкой городской территории?
9. Как устраивается водоотвод с городских улиц ?
10. Какие меры обеспечения безопасности движения должны приниматься на дорогах и улицах городов и населенных пунктов?
11. Какие преследуются цели устройства в городах зон «успокоения движения» ?
Глава 11
iiiiiimiiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimiimiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiimiiiiiiiiii
ТРАНСПОРТНО-
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА АВТОДОРОГ
11.1. Основные транспортноэксплуатационные показатели, отражающие качество автомобильных дорог
Современная автомобильная дорога, представляющая собой сложное инженерное сооружение, должна обеспечивать непрерывное, удобное и безопасное движение автомобилей с высокими скоростями, допустимыми габаритами и осевыми нагрузками при любых условиях и в любое время года.
Автомобильные дороги должны быть, прежде всего, устойчивы к воздействию нагрузок от транспортных средств, для пропуска которых они предназначены. Недостаточная прочность земляного полотна, дорожных покрытий и плохое качество материалов отдельных слоев под воздействием динамических нагрузок приводят к ухудшению ровности дорожного покрытия, что в свою очередь вызывает значительное снижение скоростей движения.
Природно-климатические условия, наряду с высокими транспортными нагрузками, ускоряют процессы старения и разрушения дорог. Снижаются показатели эффективности транспортного процесса на таких дорогах.
Транспортно-эксплуатационное состояние автодороги характеризуется комплексом показателей, которые определяют эффективность работы как самой дороги, так и транспорта.
246 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Ученые-исследователи из Московского автомобильно-дорожного института (МАДИ) В.В. Сильянов и Э.Р. Домке считают, что все переменные во времени показатели, характеризующие транспортную работу автомобильной дороги, ее технико-эксплуатационные качества, общее состояние автомобильной дороги, условия проезда по ней и в конечном счете эффективность транспортной работы дороги можно разделить на четыре группы.
Первую группу составят такие показатели, как интенсивность движения транспортных средств, состав и объем движения, грузонапряженность дороги (в брутто и в нетто), пропускная способность, провозная способность, коэффициент загрузки движением, скорости движения (расчетная, конструктивная, мгновенная, скорость сообщения, техническая и оптимальная скорости), а также время сообщения и удельное время сообщения или темп движения.
Вторую группу составят показатели прочности дорожной одежды и земляного полотна, ровность и шероховатость дорожного покрытия, коэффициент сцепления шин с дорожным покрытием, работоспособность дорожной одежды и износостойкость дорожного покрытия — показатель, характеризующий динамику износа (мм/год) дорожных покрытий.
В третью группу вошли показатели надежности, проезжаемо-сти, срок службы дороги, относительная аварийность, коэффициенты аварийности и безопасности, расстояние видимости.
Четвертую группу составляют себестоимость перевозок и экономические потери от дорожно-транспортных происшествий.
Каждой из групп показателей можно давать оценку обследуемой автодороги на степень ее соответствия нормативным требованиям существующих СНиП и ГОСТ. Так, первая группа показателей может быть использована для оценки технического состояния дороги и степени ее пригодности для выполнения своих функций; II группа — для оценки степени безопасности движения на дороге; III группа — для оценки дороги в отношении обслуживания автомобильного транспорта и соответствия дороги той категории, к которой она отнесена; IV группа — для оценки дороги в отношении обеспечения ее обустройства для обслуживания участников движения и предоставления им необходимых удобств.
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 247
11.2. Экспертная оценка транспортноэксплуатационных показателей автомобильных дорог
Для поддержания высоких транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог и обеспечения безопасного уровня дорожного движения необходим непрерывный контроль, позволяющий своевременно выявить конструктивные элементы и участки, требующие срочного принятия мер по ремонту. Для проведения такого контроля в дорожных организациях, обслуживающих участки дорог, разрабатываются комплексные планы обследования состояния дорог, на основе которых затем намечаются планы мероприятий по улучшению дорожных условий для движения транспортных средств.
Обследования автодорог входят составной частью в комплекс работ, направленных на обеспечение высоких транспортно-эксплуатационных показателей.
Применяемые транспортно-эксплуатационные показатели характеризуются следующими коэффициентами:
— коэффициент службы дороги
^сл=“> (11.1)
ур
где иф, ир — соответственно фактическая и расчетная скорость движения, км/ч;
— коэффициент проезжаемости
(П.2)
где 5Ф, 5Р — соответственно фактическое и расчетное (допустимое) показание толчкомера, см/км;
— коэффициент скользкости дорожного покрытия
(11-3)
фр
где <рф, фр — соответственно фактический и расчетаый (допустимый) коэффициент сцепления дорожного покрытия;
248 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
— коэффициент изношенности дорожного покрытия
(11.4)
где h, Но — соответственно средний и допустимый износ дорожного покрытия, мм/год;
— коэффициент прочности дорожного покрытия
(11.5)
где Еф, £р — соответственно фактический и расчетный модуль упругости дорожного покрытия, МПа.
— коэффициент безопасности
без
(Н.6)
где Абез ф, Абез р — соответственно фактическое и допустимое значение коэффициента безопасности;
— коэффициент аварийности
(П.7)
где Аавф, А^р — соответственно фактическое и допустимое значение коэффициента аварийности;
— стоимостной коэффициент аварийности
(П.8)
где АСТф, Астр — соответственно фактическое и допустимое значение стоимостного коэффициента аварийности.
— коэффициент обслуживания подвижного состава
(П-9)
где Тф, Гр — соответственно фактическая и расчетная пропускная способность сооружений по обслуживанию транспортных средств (станций технического обслуживания, заправочных, мастерских) в расчете на 1000 км дороги;
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 249
— коэффициент обеспечения транспортных средств топливом
К=-^, (11.10)
Л>
где Зф, Зр — соответственно фактическое и расчетное число сооружений по обеспечению транспортных средств топливом в расчете на 1000 км дороги;
— коэффициент интенсивности движения
(Н.П)
где N^» Np — соответственно фактическая и расчетная (для данной категории дороги) интенсивность движения, авт./ч;
— коэффициент загрузки дороги движением
(11.12)
где Z^,, Zp — соответственно фактическое и допустимое значение коэффициента загрузки дороги движением;
— коэффициент времени сообщения
(11.13)
где (ф, tp — соответственно фактическая и расчетная продолжительность движения на рассматриваемом маршруте, ч;
— коэффициент обеспечения пассажиров автобусов местами для ожидания
(П-14)
где йф, ар — соответственно фактическое и требуемое число павильонов и станций для ожидания пассажирами автобусов на 1000 км дороги;
— коэффициент обслуживания пассажиров дальнего следования
(11.15)
250 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
где Пф, Пр — соответственно фактическое и расчетное число пассажиров, водителей и сопровождающего персонала, проезжающего по дороге в сутки;
— коэффициент обеспечения площадками для стоянок и отдыха
(11.16)
где 0^, Ор — соответственно фактическая и расчетная пропускная способность в сутки бытовых устройств для принятия пищи и отдыха в расчете на 1000 км дороги;
— коэффициент санитарно-гигиенического обслуживания
(П-17) ''Р
где Сф, Ср — соответственно фактическая и расчетная пропускная способность санитарно-гигиенических устройств (туалетов, душевых) — из расчета на 1000 км дороги.
Перечисленные показатели позволяют проводить всестороннюю оценку транспортно-эксплуатационных качеств дорог и разрабатывать мероприятия по их улучшению.
Требования к параметрам этих показателей приводятся в нормативах СНиП 2.05.02-85 и СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги», ГОСТ Р 50597-93 «Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения», СНиП 2.07.01-89 «Планировка и застройка городских и сельских поселений».
Экспертная оценка транспортно-эксплуатационного состояния дороги может быть дана только путем глубокого анализа материалов обследования дороги, сравнением тех или иных фактических параметров с их нормативными значениями.
11.3. Обследование автомобильных дорог
Необходимость обследования автомобильных дорог может быть обусловлена как непрерывным контролем за состоянием автомо
Глава 7 7. Транспортно-эксплуатаиионные качества автодорог 251
бильной дороги с целью своевременного выявления конструктивных элементов и участков, требующих срочного ремонта, так и с целью обеспечения высокого уровня безопасности движения и пропускной способности дороги или ее отдельных участков (выявления, например, очагов аварийности и определения дорожной составляющей в причинах аварийности). Обследования автодорог могут проводиться также с целью паспортизации или разработки схем обустройства их необходимым инженерным оборудованием, либо обеспечения техническими средствами организации дорожного движения и по многим другим причинам.
Основными задачами при обследовании автомобильных дорог являются:
• установление участков на автодороге, не отвечающих требованиям возросшей интенсивности транспортных потоков;
• выявление ослабленных участков дорожного полотна и дорожного покрытия, требующих срочного ремонта;
• выявление участков дорожного покрытия с низкими сцепными качествами, с разрушениями на поверхности проезжей части и обочин;
• выявление потенциально опасных участков на дороге;
• выявление участков дороги с возникновением хронических заторов;
• выявление участков автодороги с возможным подтоплением насыпи и неудовлетворительным водоотводом;
• установление уровня дорожного сервиса;
• установление уровня архитектурных качеств дороги;
• установление уровня соответствия дороги требованиям психофизиологии водителя;
• оценка качества работы автодорожных служб по содержанию дороги и организации дорожного движения.
Обследование автомобильных дорог в большинстве состоит из целого комплекса самых разнообразных работ, как по сложности, так и по методике их выполнения.
В зависимости от целей могут быть такие виды обследований:
• оперативные (вызванные, например, дорожно-транспортными происшествиями или природными явлениями);
• текущие, выполняемые с целью оценки номенклатуры и объемов работ по содержанию дороги;
252 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
• контрольные обследования для предварительной оценки дорожных условий (работы выполняются работниками ГИБДД МВД России совместно со службами организации дорожного движения дорожных организаций);
• сезонные, выполняемые в разные времена года для общей оценки состояния дороги;
• частичные, выполняемые службами организации дорожного движения дорожных организаций на отдельных участках или элементах дорог;
• комплексные, наиболее сложные виды обследования дорог, выполняемые с использованием специально оборудованных лабораторий или изыскательных групп. По результатам собранной информации обычно разрабатываются проекты реконструкции либо капитального ремонта дорог или пополняется информация о дороге в банке данных.
Любой вид обследования автомобильной дороги предусматривает три этапа его выполнения:
• подготовительный этап. Задачи подготовительного этапа — уточнение программы обследований, объемы и сроки выполнения работ; составление календарных графиков работ; комплектование состава экспедиций и подготовка оборудования; подготовка необходимой документации и необходимых форм журналов для полевых работ; сбор материалов о динамике интенсивности движения транспортных потоков, их состава и о динамике дорожно-транспортных происшествий. Состав работ может меняться в зависимости от целей обследования;
• полевой этап работ является не менее важным, так как от достоверности собранной информации зависят окончательные выводы по обследуемой дороге или по отдельным ее элементам и участкам. При выполнении полевых работ производится измерение скоростей движения как на наиболее опасных участках дороги, так и вдоль всей дороги в пределах границ обследования; измеряются интенсивности транспортных потоков и изучается их состав; измеряются размеры основных геометрических элементов дороги и необходимые расстояния видимости на пересечениях и примыкания с другими дорогами; выявляются участки потенциально возможных заторов, как не отвечающие требованиям безопасности
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 253
дорожного движения; производится обследование транс-
портно-эксплуатационных и сцепных качеств дорожного покрытия с использованием инструментальных приборов (ил. 58);
• камеральный этап. Его задачи заключаются в обработке полевых материалов (обобщение и анализ результатов инструментальных измерений и визуальных наблюдений, сравнение полученных показателей с проектными на обследуемую дорогу или с нормативными требованиями СНиП, ГОСТ).
По результатам работ всех трех этапов делаются выводы и рекомендации, строятся линейные графики ровности, скользкости, прочности дорожной одежды, а также графики коэффициентов аварийности, безопасности и степени загрузки дороги движением.
Ровность дорожного покрытия измеряется толчкомером, прибором типа ПКРС, записывающее устройство которого фиксирует значение показателя ровности дорожного покрытия (см/км) при скорости движения автомобиля в 50 км/ч.
Если по каким-либо причинам на обследуемом участке дороги невозможно обеспечить движение автомобиля-лаборатории с прибором ПКРС со скоростью 50 км/ч, то полученные значе
ния неровности приводят к значению показателя при скорости 50±2 км/ч по следующей формуле:
^ + 1,52^-75,76 0,0094 К +0,533 ’
см/км,
(11.18)
где So — показание толчкомера при фактической скорости движения на обследуемом участке автодороги, см/км;
Уср — средняя скорость движения автомобиля на обследуемом участке автодороги, км/ч.
Измерение ровности дорожного покрытия рекомендуется производить в период минимальной интенсивности движения. Для приведения результатов измерений, выполненных при скоростях движения, отличных от 50 км/ч, рекомендуется вводить поправочные коэффициенты:
Скорость движения, км/ч 30 40 50 60 70 80
Поправочный коэффициент 1,1 1,05 1,0 0,95 1,1 1,15
254 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Пример линейного графика измерения ровности дорожного покрытия показан на рис. 11.1.
500
и о_______________________Отлично
о Отлично
500
Километры Населенные пункты, мосты, трубы Тип покрытия и год его укладки
20 25 30 35 40
Деревня Ручей о о { Река
° с / ° \
Черный щебень Асфальтобетон
2003 2002 2005 2004
Рис. 11.1. Линейный график измерения ровности дорожного покрытия
Линейный график ровности дорожного покрытия является основой для назначения мероприятий по улучшению ровности дороги.
При оценке ровности дорожного покрытия участков незначительной протяженности с выбоинами, просадками, колейностью или с иными разрушениями могут применяться трехметровые металлические или деревянные рейки (ил. 59). В этом случае ровность дорожного покрытия оценивается по зазору между нижней кромкой рейки и поверхностью покрытия. Ровность покрытия оценивается в соответствии с табл. 11.1.
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 255
Таблица 11.1
Показатели ровности дорожного покрытия
Оценка ровности дорожного покрытия Количество просветов не более 3 мм, % Допустимое количество просветов 5 мм, % Максимально допустимый просвет, мм
Отлично 95 1 7
Хорошо 90 2 8
Удовлетворительно 80 5 10
Степень скользкости дороги оценивается коэффициентом сцепления, на величину которого могут влиять многие факторы: погодные условия, степень износа поверхностного слоя дорожного покрытия и износа шин колес автомобиля, режим торможения, давление в шинах и др. Поэтому коэффициент сцепления можно лишь с большой степенью условности использовать как параметр, характеризующий тип покрытия и его скользкость.
Коэффициент сцепления измеряют с помощью динамометрических тележек или портативных приборов (прибор Кузнецова), а иногда по длине тормозного пути полностью заблокированных шин со слабо изношенным протектором.
Длину тормозного пути измеряют на прямых горизонтальных участках при отсутствии ветра и движения других автомобилей. Спидометр должен быть оттарирован и обеспечивать определение скорости движения автомобиля с точностью +5 км/ч. Тормозная система должна обеспечивать одновременное и полное затормаживание колес. Торможение автомобиля должно производиться резко со скорости 40 км/ч. Тормозной путь замеряют рулеткой по следу «юза» на поверхности проезжей части дороги, после чего выполняют необходимые расчеты величины коэффициента сцепления по формуле
К -v2
= (11.19)
т
где va — скорость автомобиля, км/ч, в момент начала его торможения;
5Т — тормозной путь по данным замера следа «юза», м;
i — продольный уклон в сотых долях единицы;
Кэ — коэффициент, учитывающий эксплуатационные факторы.
256 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Для получения более точных значений коэффициента сцепления измерения проводят не менее трех раз на одном и том же участке и при движении в противоположные стороны.
Если на автомобиле установлен деселерометр, фиксирующий величину замедления при торможении, то коэффициент продольного сцепления можно вычислять по формуле
Ф=2-^-, (11.20)
g
где j — установившееся замедление, зафиксированное деселерометром, м/с2;
g — ускорение свободного падения, м/с2.
Для ускорения определения величины коэффициента сцепления можно использовать данные табл. 11.2.
Таблица 11.2
Зависимость коэффициента продольного сцепления от длины следа «юза» при торможении
Средняя длина тормозного пути, м Коэффициент продольного сцепления <р Средняя длина тормозного пути,м Коэффициент продольного сцепления ф Средняя длина тормозного пути, м Коэффициент продольного сцепления ф
5,8 0,76 9,2 0,48 13 0,34
6,1 0,72 10 0,44 14,7 0,3
7,9 0,64 11 0,4 16,9 0,26
8,5 0,52 12,2 0,36 20 0,2
Поскольку коэффициент сцепления считается одной из основных величин, характеризующих эксплуатационные качества дорожных покрытий, и по его величине судят о безопасных скоростях движения автомобиля, то в качестве итогового документа оценки скользкости дорожного покрытия обычно представляется линейный график коэффициентов сцепления на обследуемых участках автодороги.
Косвенной оценкой скользкости может служить шероховатость поверхности дорожного покрытия, измеряемая методом песчаного пятна или портативными микропрофилографами.
Ил. 1 — Выемка на автодороге г. Армавир — ст. Отрадная
Ил. 2 — Подпорная каменная стенка для защиты дорожного полотна от оползней
Ил. 3 — Земляное полотно на крутом склоне с железобетонной стенкой
Ил. 4 — Выходные отверстия для воды в подпорной стенке горной дороги
Ил. 5 — Дорога в долине реки Большой Зеленчук (пос. Нижний Архыз)
Ил. 6 — Дорога зигзагами на перевал
Ил. 7 — Противолавинная галерея на горной дороге
Ил. 8 — Тоннель на дороге в горах Кавказа
Ил. 9 — Техногенно-карстовый провал в г. Березники Пермского края
Ил. 10 — Георешетка на откосе насыпи
Ил. 11 — Дорожное покрытие из природного камня на Соборной площади в г. Новочеркасске
Ил. 12 — Покрытие тротуара из мостового камня в г. Кисловодске
Ил. 13 — Покрытие пешеходной аллеи из мостового камня в г. Кисловодске
Ил. 15 — Дорога из древесины
Ил. 14 — Покрытие пешеходной аллеи из природного камня в г. Волгограде
I
Ил. 16 — Режим движения автомобилей в свободном потоке на автодороге М-4 «Дон»
Ил. 17 — Режим движения автомобилей в частично связанном потоке на автодороге М-4 «Дон»
Ил. 18 — Режим движения автомобилей в связанном потоке на автодороге М-4 «Дон»
Ил. 19 — Режим движения автомобилей в плотном (насыщенном) потоке на автодороге М-4 «Дон» в месте, где в результате ремонтных работ организовано движение в один ряд
Ил. 20 — Шумозащитный экран на подъезде к г. Майкопу
Ил. 21 — Зеленый мост соединяет среды обитания растений и животных и украшает ландшафт
Ил. 22 — Мост на дороге А395 обеспечивает связь между двумя лесами
Ил. 23 — Сооружение для прохода диких животных на дороге В56 через маленький ручей
Ил. 24 — Проход для земноводных и мелких животных
Ил. 25 — Проход для выдр на дороге L472 с устройством берм
Ил. 26 —Дорожная насыпь проходит между двумя озерами на дороге В97
Ил. 27 — Кольцевое пересечение дорог в одном уровне (г. Новочебоксарск)
Ил. 28 — Схемы двухуровневых пересечений типа «клеверный лист»
Ил. 29 —Многоуровневое транспортное пересечение на городской улично-дорожной сети в г. Лос-Анджелес (штат Калифорния, США)
Ил. 30 — Двухуровневое транспортное пересечение по упрощенной схеме «неполный клеверный лист»
Ил. 31 — Пересечение типа «клеверный лист» с уменьшенными радиусами съездов в г. Екатеринбурге
Ил. 32 — Пересечение в разных уровнях с распределительным кольцом
Ил. 33 — Сегмент распределительного кольца
а) б)
в)
Ил. 34 — Автоматические заградители на железнодорожных переездах
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 257
11.4. Обследование состояния земляного полотна
От состояния земляного полотна зависит безопасность и режим движения автомобилей. Обследование дорожного полотна должно проводиться на всем протяжении дороги с целью общей оценки его устойчивости.
Работы по обследованию земляного полотна включают в себя сбор информации о состоянии обочин, откосов, состояния элементов водоотвода и др. Полученная информация сопоставляется с установленными нормативными требованиями к земляному полотну.
Фактическую ширину обочин и правильность геометрического очертания земляного полотна оценивают на каждом пикете и плюсовой точке путем снятия поперечного профиля на 20 м в каждую сторону дороги. Геометрическое очертание земляного полотна обследуется также на наиболее характерных участках: на высоких насыпях, выемках, кривых в плане, на болотах, в населенных пунктах и в других местах. На горных дорогах особо уделяется внимание кривым в плане, где необходимы срезки грунта с целью обеспечения достаточного расстояния видимости.
Обследуя обочины, определяют их ширину, поперечный уклон, ровность, разность отметок кромки покрытия проезжей части и обочины, степень уплотнения и обеспеченность водоотвода.
Крутизна откосов и отметки земляного полотна анализируются по вычерченным сечениям поперечного профиля.
Уделяется внимание состоянию съездов и пересечений с другими дорогами с обязательным фиксированием наличия и длины их укрепления и обустройства инженерными средствами.
Производится полевой и лабораторный анализ грунтов земляного полотна. Обследование их ведется во всех характерных местах продольного профиля и особенно на пучинистых местах.
Оценка прочности грунта дается по его модулю упругости, определяемому в наиболее неблагоприятный весенний период, когда происходит оттаивание грунта.
Модуль упругости грунтов земляного полотна определяют пробным нагружением их штампом с помощью передвижного пресса, измеряя каждый раз величины деформации. По получен-
9 Автомобильные дороги
258 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
ным значениям величин деформации А вычисляют модуль упругости по формуле
£ = ^Р(1~Н ) (11.21)
Д
где Kw — поправочный коэффициент, учитывающий жесткость и форму штампа;
ц — коэффициент Пуассона (для грунтов ц = 0,35);
р — давление штампа на грунты, Па.
По расчетным значениям модулей упругости строят линейный график прочности дорожной одежды по всей длине обследуемой дороги, сравнивая с нормативными значениями или проектными для категории обследуемой дороги, делают выводы и при необходимости намечают мероприятия по устойчивости земляного полотна.
11.5. Обследование и оценка архитектурного состояния автомобильной дороги
Все элементы автомобильной дороги — дорожное полотно с проезжей частью и обочинами, мостовые конструкции, линейные здания, комплексы сооружений дорожного сервиса, все виды земляных насаждений, обустройство дорог малыми архитектурными формами (ил. 60) и др. — составляют единый архитектурный ансамбль.
Дорожный ландшафт может оказывать большое влияние на безопасность и удобство движения. Известно, что благоприятный ландшафт, плавность трассы дороги и хорошие ее архитектурные качества не вызывают переутомления водителей. В то же время однообразная обстановка на дороге и однообразный ландшафт могут вызывать у водителей так называемый «дорожный гипноз», обусловленный «сенсорным голодом» от поступающей однообразной зрительной информации. У водителей в этом случае наблюдается резкое снижение активности, появляется сонное состояние, приводящее к возникновению аварийной ситуации.
Под архитектурными качествами дороги понимается:
• соблюдение требований к сочетанию элементов трассы в пространстве в отношении ее плавности и ясности направ
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 259
ления для водителя (ил. 61) и безопасности дорожного движения;
• создание систем зрительного ориентирования (ил. 62), которые позволяют водителям предвидеть изменение направления дороги и дорожных условий на большом расстоянии, в том числе за пределами видимости, и выбирать безопасный режим движения;
• вписывание дороги и всех ее элементов в ландшафт для улучшения удобства движения, раскрытия красоты окружающей местности;
• дополнение и улучшение ландшафта озеленением, оборудованием и оформлением дороги.
Любая автомобильная дорога на всем своем протяжении состоит из участков, обычно отличающихся своими архитектурными качествами.
Участки с едиными архитектурными качествами принято называть архитектурными бассейнами. Границами таких бассейнов могут быть замкнутые выпуклые переломы продольного профиля, границы разных ландшафтов, совпадающие с населенными пунктами или мостовыми переходами, отдельные глубокие выемки, крупные мостовые переходы, резкие повороты трассы в плане.
Длина архитектурных бассейнов обычно соответствует участку дороги, проходимому автомобилем за 3—5 мин с расчетной скоростью для той или иной категории дороги.
Обследованием автомобильных дорог по их архитектурноландшафтным качествам оценивают:
• трассу дороги и поперечные профили земляного полотна;
• размещение и состояние монументального оформления дороги;
• состояние и внешний вид, а также степень архитектурной выразительности мостовых переходов, путепроводов и пересечений в разных уровнях;
• состояние и внешний вид зданий и сооружений обслуживания движения, их размещение;
• декоративные качества озеленения, породы, возраст и состояние древесной и кустарниковой растительности в придорожной полосе шириной 50 м в каждую сторону;
• снегозащитные, пескозащитные и укрепительные качества озеленения.
260 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
По результатам обследования архитектурно-ландшафтных качеств автомобильной дороги строится линейный график ее архитектурного состояния (рис. 11.2).
h, м 250 200
Продольный 15Q профиль 1()о 50 0
Длина прямых, км Кривые, м
зз
2,6
Ситуация
7’06'
3500 Белое
650 200 2000
Степное . )
У///Л /
Слева
__________Справа
Интенсивность движения, авт./сут
Леса
Намечаемые мероприятия
3500
(км 110+20) Стоянка
2500
Автобусные остановки
Слева Справа"
Основной мотив
Площадка отдыха (км 108+210)
6 рядов
АПост ДПС
Архитектурные бассейны
Доминанты
Разграничение
Длина, км
Вогнутая прямая
Нет
Сосновые ______боры
Обратные кривые
Деревня Деревня Кривая и и кривая и выпуклость начало леса
1 45 I 40----------------
105 110/220
115
Рис. 11.2. Линейный график архитектурного состояния дороги
Анализ линейного графика архитектурного состояния дороги в сочетании с визуальным ее осмотром позволяет выявить недостатки архитектурного плана и наметить мероприятия по их устранению.
Глава 11. Транспортно-эксплуатационные качества автолорог 261
11.6. Оценка плавности автомобильных дорог
При проектировании автомобильных дорог трассу будущей дороги намечают в виде плавной линии с взаимными увязками элементов плана, продольного и поперечного профилей между собой и с прилегающей местностью, с оценкой их влияния на условия движения и зрительное восприятие дороги.
С целью сохранения окружающего ландшафта при выборе трассы дороги используют принципы ландшафтного проектирования, при котором природный ландшафт не только должен максимально сохраняться, но и должна обеспечиваться плавность сопряжения между собой прямых и криволинейных участков дороги как в плане, так и в продольном профиле.
Цель ландшафтного проектирования — создание дороги, обеспечивающей удобство и безопасность движения и не являющейся утомительной для участников движения при сохранении целостности живописного ландшафта.
Ландшафтное проектирование дорог должно выполняться согласно требованиям Федерального закона «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ и СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги».
Безопасность движения на криволинейных участках дороги снижается вследствие ухудшения удобства управления автомобилем. Условия движения на криволинейных участках дорог и улиц ухудшаются по ряду причин. Прежде всего, уменьшается устойчивость автомобиля из-за возникновения центробежной силы, стремящейся опрокинуть его во внешнюю сторону от поворота или вызвать поперечное скольжение.
Центробежная сила увеличивается с уменьшением радиуса поворота и увеличением скорости проезда автомобилем криволинейного участка.
Последние годы в РФ характеризуются бурным насыщением транспортных потоков скоростными легковыми автомобилями и тяжелыми грузовиками с высокими динамическими характеристиками. Прогнозируется, что такая тенденция в развитии автомобильного транспорта сохранится и на перспективу. В такой ситуации повышаются требования к техническим параметрам дорог и к их эксплуатационным свойствам. В связи с этим возникает необходимость улучшать характеристики геометрических элемен
262 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
тов при проектировании автодорог и реконструкции существующих дорог, построенных по старым нормативам. Для разработки проектов на реконструкцию таких дорог необходимо выполнять обследование и давать оценку их транспортно-эксплуатационного состояния. Плавность трассы дороги должна обеспечивать расчетную безопасную скорость для каждой категории дороги.
В настоящее время основными действующими нормативными документами, регламентирующими величины параметров плана и продольного профиля, а также оценивающими их с позиций безопасности движения и технического уровня, являются ГОСТ Р 52398-2005 «Классификация автомобильных дорог», ГОСТ Р 52399-2005 «Геометрические элементы автомобильных дорог», СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и ОДН 218.0.006-2002 «Правила диагностики и оценки автомобильных дорог».
В нашей стране вопросам оценки плавности и извилистости трассы автомобильных дорог посвящены работы В.Ф. Бабкова, Н.П. Орнатского, П.Я. Дзениса, И.В. Бегмы, Е.М. Лобанова, В.В. Сафонова, В.Н. Бойкова, Б.А. Щита и мн. др. В работах этих авторов предложены различные показатели, оценивающие плавность и извилистость трассы.
Всего известно около двадцати показателей извилистости трассы, но общепризнанный показатель пока отсутствует, это связано с тем, что достаточно сложно охарактеризовать одним показателем изменение геометрических параметров трассы достаточно длинного участка дороги.
Автор многих учебников по автомобильным дорогам В.Ф. Бабков наряду с некоторыми рассмотренными выше показателями для оценки извилистости и плавности выделяет следующие возможные способы:
• построение графиков скорости (коэффициентов безопасности) и кривизны (отдельно для плана и профиля или обобщенно);
• построение перспективных изображений оцениваемых участков;
• изготовление моделей оцениваемых участков.
Однако графики скорости и кривизны дают лишь качественное представление о трассе автодороги и не позволяют характеризовать плавность числовым показателем.
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 263
Некоторые исследователи оценивают в основном зрительную плавность трассы дороги. А.П. Васильев и др. считают, что кроме зрительной плавности следует оценивать влияние на плавность изменения скорости движения, параметров и элементов дороги. Предлагается при этом давать оценку плану и профилю дороги по зрительной и динамической плавности, а окончательное решение принимать по величине плавности, оказывающей определяющее воздействие на эффективность и безопасность работы автомобильного транспорта.
Большинство существующих методик оценивают плавность конкретной кривой, хотя более объективной можно считать оценку плавности (извилистости) целого участка дороги определенной длины.
Производить оценку плавности определенного участка дороги, который может включать несколько углов поворота, переломов уклонов, кривых и т. п., позволяют показатели, величины которых включают суммарные величины уклонов, переломов уклонов, углов перелома (поворота), радиусов и т. д., отнесенных к протяженности оцениваемого участка. Подобные показатели используют и некоторые зарубежные методики.
А.П. Васильевым и др. предложено производить оценку дороги (участка дороги) с позиций обеспечения горизонтальной и вертикальной плавности по степени влияния плавности трассы на обеспеченность расчетной скорости, исходя из фактических значений* параметров плана и продольного профиля.
Общую оценку горизонтальной и вертикальной плавности трассы автомобильной дороги с позиций обеспеченности расчетной скорости на рассматриваемом участке можно получить, используя данные табл. 11.3.
Таблица 11.3
Нормативные значения (числитель) и предельно допустимые (знаменатель) с учетом требований ГОСТ Р 52398-2005 и ГОСТ 52399-2005
Категория дороги Основная расчетная скорость, км/ч На основном протяжении На трудных участках местности
пересеченной горной
2 3 4 5
1-а 140 1,17/0,88 0,83/0,62 0,58/0,44
1-6 140. 1,17/0,88 1,75/0,56 0,58/0,44
264 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Окончание табл. 11.3
1 2 3 4 5
1-в, 11° 120 1,0/0,75 0,67/0,56 0,50/0,38
II00, III 100 0,83/0,62 0,58/0,44 0,423/0,32
IV 80 0,67/0,50 • 0,56/0,38 0,33/0,25
У 60 0,50/0,38 0,33/0,25 0,25/0,17
Примечания.
1. 11° — дорога обычного типа (не скоростная) второй категории с четырьмя полосами движения, на которой допускается отсутствие центральной разделительной полосы, а требования к ее наличию определяются проектом организации движения.
2. 11°° — дорога обычного типа (не скоростная) второй категории с двумя полосами движения, на которой наличие центральной разделительной полосы не требуется.
3. Критерии выделения трудных участков пересеченной и горной местности приняты в соответствии с примечанием 1 к п.4.1 СНиП 2.05.02-85.
Общий алгоритм методики оценки плавности трассы автомобильной дороги или ее участка предусматривает:
• построение плана трассы оцениваемого участка дороги;
• разбивку плана на километровые участки;
• определение местоположения вершин углов поворотов, их нумерацию, определение величины угла с фиксированием указанных величин на плане и в специальной ведомости.
Анализ углов поворотов трассы с заполнением ведомости:
• определение суммы углов
Ъа-ах+а2 + ... + ап, град.;
(11.22)
• определение кривизны участка дороги
Лор = > град./км, (11.23)
где I — длина оцениваемого участка дороги, км.
Аналогично оцениваются и параметры продольного профиля.
Оценив кривизну и продольный профиль трассы, проводят оценку общей плавности дороги. Для этого по полученным значениям кривизны дороги и среднего продольного уклона предлагается назначать коэффициент обеспеченности расчетной скорости АрС11, учитывающего влияния плавности трассы (табл. 11.4).
Глава 11. Трансгюртно-эксплуатаиионные качества автодорог 265
Таблица 11.4
Значения коэффициента обеспеченности расчетной скорости учитывающего влияния плавности трассы
Средний продольный уклон, %о/км Горизонтальная кривизна трассы, град./км
0 90 180 360 540 720 900
<20 1,25 1,10 1,00 0,85 0,65 0,60 0,55
30 1,10 0,90 0,70 0,58 0,48 0,46 0,45
40 0,93 0,79 0,60 0,51 0,43 0,42 0,41
50 0,72 0,68 0,55 0,47 0,41 0.39 0,38
60 0,66 0,60 0,50 0,43 0,38 0,36 0,35
70 0,59 0,51 0,43 0,38 0,35 0,33 0,32
80 0,53 0,46 0,38 0,35 0,33 0,32 0,30
90 0,50 0,39 0,35 0,33 0,30 0,29 0,28
100 0,45 0,33 0,32 0,30 0,28 0,25 0,23
Примечание. Для промежуточных значений необходимо использовать линейную интерполяцию.
Полученная величина коэффициента расчетной скорости ЛрсП сопоставляется с величинами Крс, указанными в табл. 11.3. В случае если фактическая величина крс|| менее нормативных или предельно допустимых значений KfC, то необходимы мероприятия по улучшению плавности дороги.
Если при проведении общей оценки плавности дороги выявлено несоответствие фактического коэффициента обеспеченности расчетной скорости нормативным или предельно допустимым значениям, необходимо предусматривать следующие мероприятия по улучшению плавности:
• уменьшение числа углов поворота и их величин и увеличение радиусов кривых в плане на данном отрезке дороги;
• уменьшение продольных уклонов и увеличение радиусов вертикальных кривых;
266 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
• спрямление отдельных участков дорог или их полная перестройка по новой трассе.
При невозможности проведения указанных мероприятий необходимо принимать меры по повышению безопасности движения, к которым относятся:
• ограничение скорости движения;
• устройство уширения проезжей части, укрепление обочин, устройство виражей;
• нанесение разметки, запрещающей обгон;
• устройство дополнительной полосы для движения на подъем;
• повышение коэффициента сцепления на кривых в плане и продольных уклонах и др.
Те или иные мероприятия, направленные на улучшение плавности дороги и повышение безопасности движения, назначаются после детальных технико-экономических расчетов и обоснований.
11.7. Методика комплексной оценки состояния дорог по их эксплуатационным свойствам
Для оценки технического состояния автодорог в настоящее время очень часто применяется метод сравнения фактических значений показателей разных параметров (например, геометрических параметров плана и продольного профиля, прочности дорожных одежд, ровности покрытия, шероховатости и др.) с нормативами. Более подробно указанные методы рассмотрены в предыдущих пунктах данной главы.
Метод оценки состояния дороги путем сравнения фактических значений показателей с нормативными показателями отличается своей простотой и возможностью оценки состояния дороги по любому набору этих показателей. Однако в настоящее время состояние дороги оценивается более 40 показателями и выбрать рациональную стратегию ремонтных работ на отдельных ее участках при сравнении участков одновременно по всем показателям бывает весьма затруднительно.
Для устранения указанного недостатка применяют методы оценки, когда абсолютные или относительные количественные
Глава 11, Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 267
показатели состояния дороги переводятся в баллы. И тогда итоговая оценка состояния дороги производится по сумме или остатку баллов.
Комбинированный метод оценки состояния дороги позволяет оценивать дорогу не только как инженерное сооружение, но и как инженерно-транспортное сооружение, предназначенное для обеспечения удобного и безопасного движения автомобилей с высокими скоростями и установленными нагрузками.
Достоинством комбинированного метода является то, что в нем наряду с техническими показателями оцениваются и транспортно-эксплуатационные свойства дорог. При данном методе, однако, каждый показатель оценивается раздельно со своими нормативными требованиями. По итогам оценки на каждом участке дорог анализируется от 20 до 80 показателей. Это затрудняет анализ, усложняет возможность делать вывод о состоянии дороги и назначать необходимые ремонтные мероприятия. Это большой недостаток комбинированного метода оценки состояния дороги.
Для упрощения решения указанной задачи применяют различные способы экспертной оценки весовых коэффициентов (коэффициентов важности, приоритетности), разделение работ на главные и второстепенные.
Широко используется методика определения индекса эксплуатационной надежности покрытия, которым оценивается ровность покрытия, протяженность раскрытия асфальтобетона (трещин) и площадь ямочного ремонта на 1000 м2 площади покрытия и среднюю глубину колеи. Так, ГОСТ Р 50597-93 устанавливает предельно допустимые значения по вышеуказанным повреждениям проезжей части на дорогах и улицах согласно их группам. По таким показателям часто планируются ремонтные работы покрытия без учета его сцепных качеств, прочности, состояния обочин, откосов, ширины проезжей части и др.
Методика оценки состояния дорожного покрытия по индексу эксплуатационной надежности используется в системе управления эксплуатации покрытий автомобильных дорог.
А.П. Васильевым на основании многолетних исследований разработана и предложена методика комплексной оценки состояния дорог по их эксплуатационным свойствам.
Цель методики заключается в определении степени соответствия фактических значений транспортно-эксплуатационных
268 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
показателей (ТЭП) нормативным данным. В их числе: обеспечение дорогой скорости, удобства и безопасности (БД) движения, пропускная способность и уровень загрузки, способность пропускать автомобили и автопоезда с габаритами, осевой нагрузкой и общей массой, установленными для соответствующих категорий дороги, а также экологическая безопасность, эстетические и эрго-нометрические свойства.
Под качеством дороги понимают степень соответствия показателей технического уровня, эксплуатационного состояния, инженерного оборудования и обустройства, а также уровня соответствия дороги нормативным требованиям дороги данной технической категории. Оценку ТЭК показателей дорог принято выполнять для сложных условий их работы — осенне-весенних периодов с использованием двух основных критериев — показателя качества и состояния дороги и коэффициента обеспеченности расчетной скорости.
Показатель качества и состояния дороги (П) включает показатели ТЭК состояния (КП), инженерного оборудования и обустройства (Хоб) и эксплуатационного состояния дороги (jST3). Показатель качества и состояния дороги определяется по формуле
П— КП' ' К3. (11.24)
Для новых или реконструированных дорог в момент сдачи их в эксплуатацию К3 = 1. В настоящее время корреляционных зависимостей скорости, БД или других показателей от элементов инженерного оборудования и обустройства дорог, а также от уровня их эксплуатационного содержания не установлено. Поэтому принято их влияние оценивать коэффициентами, понижающими или повышающими комплексный показатель качества в ограниченных пределах.
Показатель транспортно-эксплуатационного состояния (ТЭС) дороги включает оценку всех элементов и характеристик дороги, которые непосредственно влияют на скорость движения, допустимую осевую нагрузку и полную массу автомобилей и БД. Это влияние может быть описано корреляционными зависимостями скорости от фактических значений показателей дороги при определенных состояниях ее поверхности. Значения показателя (в долях единицы) вычисляются как отношение фактических значений обеспеченных этой дорогой показателей к нормативным значениям показателей дороги данной категории.
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 269
। ' ' ............. — ' ' ..... ............ ..........
Значения КП находятся в пределах 0,1—1,25 и более. Состояние дороги считается нормальным, если ее параметры и характеристи-кй обеспечивают ТЭС не ниже нормативного, т. е. КП > К. В России значения КПП приняты в соответствии со СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и «Технических правил ремонта и содержания автомобильных дорог ВСН 24-88».
Допустимым, но требующим улучшения, считается такое состояние дороги, при котором ее параметры обеспечивают значение показателя ТЭС в осенне-весенний период ниже нормативного, но не ниже предельно допустимого (КПН > КП > КПгр).
Недопустимыми, требующими немедленного ремонта или реконструкции, считается такое состояние дороги, при котором ее параметры и характеристики обеспечивают значение показателя ТЭС в осенне-весенний период ниже предельно допустимого, т. е. КП < КП„Р.
Согласно вышеуказанным СНиП и ВСН в табл. 11.5 приведены нормативные КПН и предельно допустимые КПпр значения показателя ТЭС дорог.
Таблица 11.5
Нормативные и предельно допустимые значения КП„ и КП^
Категория дороги Расчетная скорость, км/ч кгц/клт
На основном протяжении дороги На трудных участках местности
пересеченной горной
I 150 1,25/0,94 1,0/0,75 0,67/0,50
II 120 1,0/0,75 0,83/0,62 0,50/0,38
III 100 0,83/0,62 0,67/0,50 0,42/0,33
IV 80 0,67/0,50 0,50/0,38 0,33/0,25
V 60 0,5/0,38 0,33/0,25 0,25/0,17
Показатель фактического ТЭС состояния участка дороги определяется по формуле
кп
(11-25)
где KHj — фактическое значение комплексного показателя ТЭС;
КПН — нормативное значение того же показателя.
270 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Определив показатель КП( на каждом характерном участке дороги, можно вычислить средневзвешенное значение показателя ТЭС всей дороги:
п
КПЛ=^—-------, (11.26)
4
где п — число характерных участков на дороге;
КП, — значение показателя на каждом участке дороги;
/, — длина каждого участка дороги, км;
£д — общая длина дороги, км.
Изменение показателя ТЭС дороги находится по формуле
кп* — КП™
АКП =-----5-----*-100%, (11.27)
Д КПН
где КП*, КП" — значения показателя на начало и конец оцениваемого периода (года, пятилетки или до и после ремонта), вычисленные по формуле (11.26).
Отрицательные значения АКП^ свидетельствует об ухудшении состояния дороги за оцениваемый период по сравнению с первоначальным.
Показатель фактического состояния автодороги К^ по отношению к нормативному вначале и в конце оцениваемого периода находится по формуле
КП
К =----2-. (11.28)
“ КПН
Эксплуатационное состояние дороги соответствует требованиям, когда Аад = 1.
Показатель инженерного оборудования и обустройства дороги (А„6) определяется по коэффициенту дефектности соответствия инженерного оборудования и обустройства дороги (Дио). Под дефектностью соответствия понимают отсутствие, недостаточное количество или несоответствие нормативным требованиям к конструкции и размещению элементов инженерного оборудования и обустройства дороги.
Коэффициент дефектности соответствия инженерного оборудования и обустройства определяют на основании результатов обследования дорог по формулам:
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 271
—V ' — — „ , ,, ,. ,
д +д
Ло= д7 > (И.29)
Дд = Дд1 + Дд2 + Дд3, (11.30)
Дм=Дм1+Дм2+Дм3+Дм4, (11.31)
где Ддр. Длз — частные коэффициенты дефектности соответствия элементов обустройства, функциональное влияние которых распространяется на значительное протяжение дороги (площадки отдыха, АЗС, мотели и кемпинги);
Дм1...Дм4 — частные коэффициенты дефектности соответствия элементов инженерного оборудования, функциональное влияние которых распространяется на короткий отрезок дороги (пересечения, въезды и переезды, автобусные остановки, ограждения, тротуары и пешеходные дорожки в населенных пунктах). На автодорогах с интенсивностью движения до 1000 авт./сут допускается не учитывать АЗС, мотели и кемпинги. В этом случае в формуле (11.29) учитывается только 5 слагаемых и в знаменателе ставится цифра 5 вместо 7.
Коэффициент дефектности соответствия элементов обустройства, влияющих на значительное протяжение дороги Да, определяют для всей дороги или для каждого характерного участка, если она состоит из участков разных категорий.
Частный коэффициент Дд1 определяют по наличию и соответствию техническим требованиям площадок отдыха по формуле
„ L-1 пф
ДдХ =----(11-32)
X/
где /нп — нормативное расстояние между площадками отдыха, км;
и* — фактическое число площадок на данной дороге, параметры которых соответствуют техническим требованиям;
L — длина всей дороги или участка ее, км.
Если фактическое число площадок отдыха превышает нормативное и /нп - и* > L, принимают значение Дд1 = 0.
Частный коэффициент Дд2 определяют по наличию и соответствию техническим требованиям параметров АЗС, а коэффициент Дд3 — техническим требованиям параметров мотелей и кемпингов на дороге. Расчет коэффициентов Дл и Дд3 производят так же, как и коэффициент Дл.
272 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Коэффициент ДМ1 определяют по соответствию техническим требованиям параметров пересечений и примыканий автомобильных дорог в одном и в разных уровнях, а также пересечений автодорог с железными дорогами по формуле
N-N l
д = .21» (11.33)
' ’ Ml х '
где N — число пересечений и примыканий, выездов и переездов на данном километре дороги;
NH — то же, соответствующих всем нормативным требованиям.
При отсутствии пересечений и примыканий на данном участке дороги Дм1 — 0. Неорганизованные съезды и переезды, пересечения с улицами и въездами во дворы в населенных пунктах при оценке не учитываются.
Частный коэффициент Ды2 определяют по соответствию техническим требованиям параметров автобусных остановок на данном километре дороги. Вычисления проводят аналогично ДМ1 по формуле (11.33).
Частный коэффициент Дм3 определяют по наличию и соответствию техническим требованиям дорожных ограждений на каждом километре дороги по формуле
Диз=^Д (Н-34)
где /н — требуемая по нормам протяженность ограждений в одну линию на данном километре дороги, м;
/ф — фактическая протяженность, м.
Если /ф > /н или по нормам ограждение не требуется, то принимают Дм = 0.
Частный коэффициент Дм определяют по наличию и соответствию техническим требованиям тротуаров и пешеходных дорожек вдоль дороги в населенных пунктах. Расчет ДМ4 производят по аналогии с Дм3.
Итоговый коэффициент (Дмо) дефектности соответствия инженерного оборудования и обустройства определяют для каждого километра дороги. Рассчитывают вначале Дд по формуле (11.30) для значительного протяжения дороги и принимают его для всей дороги или ее участка. Затем к полученному значению для каждого километра добавляют поправку значения дефектности по локальным элементам инженерного оборудования Дм на этом километре,
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 273
вычисленному по формуле (11.31), получая, таким образом, Д,о по формуле (11.29). Значения показателя инженерного оборудования и обустройства дороги (Хоб) на каждом километре принимают в зависимости от величины Дяо в соответствии с рис. 11.3 и учитывают в линейном графике оценки качества и состояния автомобильной дороги.
Рис. 11.3. Зависимость Хоб от Дт для разных категорий дорог (I—V)
За нормативную величину показателя инженерного оборудования и обустройства принимают Хо6 = 1, который обеспечивается при наличии и соответствии техническим требованиям всех элементов инженерного оборудования и обустройства дорог, предусмотренных действующими нормативно-техническими документами. Фактическое значение Xo6 обычно составляет 0,85—1,0.
Однако при несоблюдении нормативов инженерного обустройства автодорог обобщенный показатель качества автодорог может снизиться до 5% для дорог низших категорий и до 15% для дорог высоких категорий. Таковы диапазоны, установленные в России.
По результатам визуального осмотра выставляется оценка в баллах 5; 4; 3; 0 в зависимости от выявленных дефектов по земляному полотну и водоотводу, дорожной одежде, искусственным сооружениям, обстановке и инженерному оборудованию, озеленению и обустройству.
274 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Средняя величина оценки качества текущего ремонта и^содер-жания дороги по каждому километру вычисляется по формуле
Р - + Л + ^3 + Л + А /11
где Ру Р5 — соответственно показатели качества текущего ремонта и содержания в баллах по каждому основному элементу дороги.
Полученную оценку качества затем по графику (рис. 11.4) переводят в показатель эксплуатационного содержания дороги.
Р, баллы
Рис. 11.4. График для определения показателя Кэ
Показатель эксплуатационного содержания дороги (Кэ) определяют по результатам оценки качества текущего ремонта и содержания дороги по следующей формуле:
(11.36)
где П — обобщенный показатель качества и состояния дороги.
При Хд > 1 дорога полностью соответствует нормативным требованиям.
Глава 77. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 275
1 ---- --------
Изменение обобщенного показателя А/7 вычисляют по формуле
П"-Пк
ЬП = - * 100%, (11.37)
где IT и IF — обобщенные показатели качества и состояния дороги на конец и на начало рассматриваемого периода.
Нормативные и предельно допустимые значения 77к и ГГ должны приниматься равными значениями ТЭС, т. е. ГГ = КПН и IF = КП„. Функционирующая автодорога соответствует требованиям к качеству, если П> IF ; требует улучшения, если 1Г> П> IF ; требует немедленного ремонта или реконструкции, если П < IF.
Оценка дороги может быть выполнена по показателю КП, по показателю Л"о6 или по показателю Кэ.
Обобщенный показатель качества и состояния дороги находят в следующей последовательности:
• определяется показатель ТЭС на каждом характерном участке дороги, а затем строится линейный график и среднее значение показателя {КП) для данной дороги;
• определяют показатель (А"о6);
• определяют показатель (АГЭ);
• определяют обобщенный показатель качества и состояния (77) на каждом участке дороги.
Для определения вышеперечисленных показателей предварительно собирается следующая необходимая информация:
• категория дороги, интенсивность и состав движения;
• тип покрытия и его состояния по дефектности, прочность дорожной одежды, ровность и сцепные качества покрытия;
• ширина проезжей части, краевых укрепленных полос, ширина и тип укрепления обочин, число полос движения и ширина разделительной полосы;
• величина продольных уклонов, радиусов кривых в плане и наличие виражей, дальность видимости поверхности дороги — расстояние видимости предмета высотой 0,2 м;
• наличие и состояние элементов инженерного оборудования и обустройства дороги;
• габариты, грузоподъемность и эксплуатационное состояние мостов и путепроводов;
• данные о ДТП, в том числе по дорожным условиям.
276 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Для определения показателя эксплуатационного содержания необходима также информация о качестве текущего ремонта; и содержания дороги.
Необходимые сведения получают как путем обследования (измерения и наблюдения), так и при изучении технической документации о строительстве и эксплуатации дороги.
Все показатели оценки качества и состояния дорог являются основой для планирования работ по повышению технического уровня и эксплуатационного состояния дорог.
Динамика изменения показателей может служить основанием новой оценки эффективности деятельности дорожных организаций.
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Контрольные вопросы llllllllllilllllllllllllllllllllllllllllll
1. Какими показателями оценивается транспортно-эксплуатационное состояние дороги ?
2. Как осуществляется экспертная оценка транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог и городских улиц?
3. Какие задачи являются основными при обследовании автомобильных дорог и городских улиц?
4. Какие могут быть виды обследований?
5. Какими приборами и инструментами и как измеряются ровность и шероховатость дорожного покрытия, его коэффициент продольного сцепления, колейность?
6. На какие этапы делятся работы любого вида обследования дорог?
7. Какой принцип работы прибора толчкомера и какая используется методика определения ровности дорожного покрытия, если нет возможности обеспечить скорость движения автомобиля-лаборатории в 50км/ч?
8. Для каких целей строят линейный график измерения ровности дорожного покрытия?
9. Как обследуется состояние земляного полотна?
10. Как определяются модули упругости и модули деформации грунтов и дорожных одежд?
Глава 11. Транспортно-эксплуатаиионные качества автолорог 277
11. Что понимается под архитектурными качествами дороги?
12. Что принято называть архитектурным бассейном ?
13. Что представляет собой дорожный гипноз, чем он вызывается и какое его влияние на безопасность движения?
14. Для чего по результатам обследования строят линейный график архитектурного состояния дороги?
15. Какими показателями оценивается горизонтальная и вертикальная плавность трассы?
16. Что представляет собой методика комплексной оценки состояния дорог по их эксплуатационным свойствам ?
Глава 12
iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiniiiiiiiiiiniiiiiiiii
ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
12.1. Разрушение дорог под воздействием транспортных средств и природных факторов
Воздействие на дорогу нагрузки от транспортных средств, передаваемое через колеса автомобилей, а также природных факторов, приводит с течением времени к разнообразным деформациям дорожных одежд и земляного полотна. При наличии неровностей на проезжей части в процессе движения транспортных средств возникают удары колес, отрицательно влияющие как на дорожное покрытие, так и на транспорт. Характер и размер деформаций зависит от величины и направления, возникающих в покрытии напряжений, а также от состояния покрытия, его конструкции, качества выполнения дорожных работ при строительстве дороги и природно-климатических условий. Накапливаясь под влиянием многократно повторяющихся нагрузок, остаточные деформации приводят отдельные слои дорожной насыпи в состояние пластического смещения или хрупкого разрыва и как следствие на поверхности проезжей части происходит образование недопустимых неровностей, а затем и полное ее разрушение.
Разрушения дорожных покрытий, вызванные остаточными деформациями, происходят чаще всего в весенний период, так как в это время происходит значительное уменьшение прочности переувлажненного грунтового основания дорог. В результате на дорогах могут образовываться просадки, волны (в виде чередующихся углублений и возвышений покрытия поперечно дороге),
колеи и проломы.
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных дорог 279
Под воздействием колес транспортных средств покрытия дорог подвергаются изнашиванию (истиранию). Уменьшается их толщина. Проявляется также и процесс выкрашивания (вырывания) из покрытия отдельных частиц, приводящий в дальнейшем к значительному разрушению на поверхности дороги в виде местных выбоин.
Дождь и снег, колебания температуры и ветер значительно снижают прочность и срок службы дорог. Вода во время дождя, стекая к водоотводным канавам через обочины, размывает их, а затем и грунтовые слои дорожной насыпи. Происходит сплыв откосов.
В сухую жаркую погоду на дорогах из щебеночных и гравийных покрытий ветер выдувает пылевато-глинистые частицы и каменную мелочь. Покрытия теряют связность и из них начинают выбиваться щебенка и частицы гравия.
Дорожные покрытия, выполненные с применением битума в качестве вяжущего материала, в жаркую погоду размягчаются и пластически деформируются. Под воздействием колес транспортных средств происходит образование волн и наплывов. Зимой в таких покрытиях происходит растрескивание.
На автодорогах, в местах сопряжения покрытия проезжей части с обочинами, при отсутствии укрепительной полосы часто повреждается кромка проезжей части (ил. 63).
12.2. Эксплуатация дорог в зимний период года
Обеспечение бесперебойной работы автомобильных дорог в зимний период времени является одной из важнейших задач служб эксплуатации дорожных организаций. В их задачу входит своевременная расчистка проезжей части дорог и обочин от снега и снежных заносов, борьба с зимней скользкостью (гололедом). Эти климатические явления могут полностью прерывать движение по автодорогам.
В северных и северо-восточных районах России автомобильные дороги покрыты снегом в течение 5—6 месяцев в году, в средней части — от 3 до 5 месяцев, а в южной — от 20 до 100 дней. На
280 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
большей европейской части России снеговой покров сохраняется свыше 4 месяцев.
Наличие снежных отложений и зимней скользкости приводит к резкому снижению сцепных качеств дороги, увеличению сопротивления качению, ухудшению ровности покрытия, а также к изменению ширины проезжей части и состояния обочин. Все эти негативные явления снижают скорость движения автомобилей, повышают аварийность.
Сопротивление снегового покрова качению колес зависит от степени его уплотнения и может меняться в широких пределах. При толщине слоя снега на проезжей части дороги от 2 до 20 мм в зависимости от температуры и влажности условия движения становятся трудными, а при толщине слоя рыхлого снега от 20 до 60 мм — очень трудными. Коэффициент сопротивления качению для льда и плотных обледеневших поверхностей составляет f = 0,06—0,08; при плотном снеге/= 0,08—0,1; для рыхлой снежной целины f = 0,2 и более.
Первостепенная задача зимнего содержания дорог — обеспечить максимально возможные сцепные качества поверхности дороги и минимальное сопротивление качению путем предотвращения образования снежных отложений и ликвидации зимней скользкости на дороге. Для этого обычно используется комплекс мер по зимнему содержанию дорог, включающий:
• профилактические меры, цель которых — предотвратить или максимально ослабить образование снежных и ледяных отложений на дороге путем уменьшения снегозаносимости дорог, профилактической обработкой покрытий химическими противогололедными веществами;
• защитные меры, с помощью которых преграждают доступ к дороге снега, приносимого метелями, путем применения защиты от метелевого переноса и снежных лавин; главным критерием качества снегозащиты считается исключение отложений метелевого снега на дорогах, чтобы для так называемой патрульной снегоочистки оставалось только удаление снега, выпадающего во время снегопада;
• удаление уже возникших снежных и ледяных отложений, а также меры по уменьшению воздействий отложений на движение (очистка дорог от снега, посыпка обледеневшей поверхности проезжей части фрикционными материалами).
Глава 12, Эксплуатация и ремонт автомобильных лорог 281
По условиям зимнего содержания все дороги делят на три группы:
• дороги с чистой от снега поверхностью от одной до другой бровки земляного полотна;
• дороги с чистой поверхностью на всю ширину проезжей части;
• дороги с уплотненным снегом на проезжей части.
Требования к показателям содержания дорог устанавливают на основе технико-экономических расчетов с учетом интенсивности движения, оснащенности дорожно-эксплуатационной службы техникой для зимнего содержания, стоимости затрат на содержание дорог и др. Очистка на полную ширину земляного полотна требуется при интенсивности движения выше 3—5 тыс. авт./сут. Сроки снегоочистки и ликвидация зимней скользкости при этом должны быть в пределах 1—3 ч. При интенсивности движения менее 200—500 авт./сут сроки ликвидации снега и скользкости на автодорогах увеличиваются до 8—16 ч. На автодорогах с гравийным и щебеночным покрытием, где невозможно полностью удалить снег, допускается наличие уплотненного снега толщиной до 70 мм.
12.2.1 . Защита дорог от снежных заносов
Образование снежного покрова на автомобильных дорогах происходит не только при снегопадах, но при возникновении метелей. Причем метели создают более сложную обстановку на автодорогах. Под действием ветра снежные частицы поднимаются над поверхностью снежного покрова и снова откладываются там, где скорость ветра снижается. Так называемые низовые метели сметают снег на незащищенную дорогу с близко расположенных полей. Причем перенос рыхлого (сухого) снега начинается при скорости ветра более 3—5 м/с. Мелкие снежные частицы размером 0,2—0,5 мм смешиваются с приземным движением воздуха и образуют турбулентный снеговетровой поток. Выпадающие из этого потока снежинки разрушают целостность снежной поверхности, способствуя дополнительному насыщению снеговетрового потока снежинками.
Теория переноса и отложения снега объясняет отрыв снежинок от снегового покрова возникновением подъемной силы ветра, превышающей силы, удерживающие снежинки, т. е.:
282 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Pn>Pl + P2 + P3, (12.1)
где Рп — подъемная сила ветра;
Pi — сила тяжести снежинки;
Р2 и Р3 — соответственно силы трения и сцепления между снежинками.
Движение снега при низовой метели происходит при толщине снежного покрова более 10 см и отсутствии на снежной поверхности ледяной корки. Подъемная сила ветра зависит от его скорости. Скорость ветра влияет на характер метели. Так, если при скорости ветра менее 10 м/с метель считается слабой, то при скорости ветра 10—30 м/с метели называются вьюгами или бурями, а метели со скоростью ветра более 30 м/с — буранами или ураганами.
Встречая препятствия в виде дорожной насыпи (рис. 12.1), снеговетровой поток начинает обтекать ее сверху. Скорость движения снеговетровых струй над препятствием возрастает, так как им приходится проходить через меньшее сечение. Перед дорожной насыпью создается зона несколько повышенного давления, в которой выпадают переносимые у самой поверхности земли крупные частицы снега. За препятствием снеговетровой поток расширяется. Срыв струй у граней препятствия (у бровки дороги) вызывает завихрения и образование зоны с пониженным атмосферным давлением, в которой оседают наиболее мелкие снежинки, перенесенные через насыпь. С течением времени возле препятствия (насыпи) образуется снеговой вал, через который снег переносится беспрепятственно.
При обтекании дорожного полотна в неглубоких выемках с пологими откосами (рис. 12.2) снеговетровой поток расширяется и скорость его уменьшается. При сильном ветре в глубоких выемках с крутыми откосами (рис. 12.3) могут возникать воздушные вихри, выносящие из них снег. Однако при слабых ветрах снег отлагается в выемке по большей части с наветренной стороны.
Основной характеристикой метели является удельный твердый расход qx (г/м2 - с), т. е. масса снега, переносимого в единицу времени через единицу вертикальной плоскости, перпендикулярной направлению ветра. Общий расход метели или максимальное количество снега, переносимого за единицу времени через 1 м фронта метели на всю ее высоту, может быть определен по формуле
Глава 12. Эксплуатаиия и ремонт автомобильных лорог 283
Рис. 12.2. Образование снеговых отложений в мелкой выемке
Рис. 12.3. Образование снеговых отложений в глубокой выемке
н
Qh ~ J ^xdy >
О
(12.2)
где Н — высота снеговетрового потока, м.
Фронтом метели называют линию, проведенную по поверхности земли перпендикулярно направлению ветра. Интенсивность снегопереноса или фактическое количество снега, переносимого в единицу времени через 1 м фронта метели на всю ее высоту, является важной для практических расчетов величиной. Средняя интенсивность горизонтального переноса определяется по формуле Д.М. Мельника (м3/пог. м • ч)
284 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Y = Cvl, (12.3)
где С — коэффициент пропорциональности, зависящий от плотности снега в сугробах;
иф— скорость ветра на высоте флюгера, м/с.
Снегопереносом называется масса снега или его объем, перенесенный метелью за определенное время, м3/пог. м, который определяется по формуле
Ж = Г/ = Сц|/., (12.4)
где t — продолжительность метели.
В практике зимнего содержания используется величина снего-приноса, а не снегопереноса. Снегопринос или количество снега, приносимого метелями к дороге в течение зимы ветрами одного направления (м3/пог. м), определяется по следующей формуле:
п
Wd =sina]T (12.5)
/=1
где п — число метелей различной скорости данного направления в течение зимы;
a — угол между направлениями дороги и ветра, град.;
Yj — интенсивность снегопереноса для z'-й скорости ветра, м3/(пог. м • ч);
t-, — продолжительность метелей с z'-й скоростью ветра, ч.
Общий объем снегоприноса к дороге со всех направлений ветра за зиму определится по формуле
W3 = Wal+Wa2+...+H'aa. (12.6)
При проектировании снегозадерживающих сооружений важное значение имеет общий объем снегоприноса к одной наиболее заносимой стороне дороги. Для его определения используют метод расходов или суммарных приносов, предложенный Д.М. Мельником. Определяется снегопринос к одной стороне дороги за зимний период по формуле
э Q . 1 А4 Л ГП
X(^.-5)3-sina„ /t , (12.7)
Y с z=l k=q
где ус — плотность снега в отложениях у дороги, т/м3;
п — число метелей в течение зимы;
m — число случаев изменения направлений ветра при каждой метели;
Глава 12. Эксплуатаиия и ремонт автомобильных дорог 285
— скорость ветра по флюгеру во время метели, м/с;
а„ — углы между направлением ветра и дорогой во время метели, град.;
tk — продолжительность действия метели, ч.
Данные по ветровому режиму берутся на ближайшей метеостанции за последние 10—15 лет и по формуле (12.7) определяется 1Ко6ш за каждый год. Затем из полученных значений составляется статистический ряд и находится расчетное значение снегоприноса с заданной обеспеченностью по следующей формуле:
(12.8)
где 1Кобщ — среднее арифметическое значение снегоприноса к данной стороне дороги за 10—15 лет, м3/пог. м;
о — среднеквадратичное отклонение;
X — коэффициент, принимаемый равным 2,0 для дорог I категории и 1,5 — для дорог II—IV категорий, т. е. учитывающих соответственно 95%- и 90%-ную обеспеченность.
Среднеквадратичное отклонение определяется по формуле
r -W
общ общ
(12.9)
где N — число зим, за которые производится расчет снегоприноса.
Под снегозаносимостью дорог понимается образование на них снежных заносов. Количественной характеристикой снегозано-симости является отношение количества снега, отложившегося на дорожном полотне, к общему количеству снега, принесенного метелями к дороге.
Снегозаносимость дороги зависит от ее поперечного профиля. Чтобы предотвратить снезаносимость дороги, необходимо выполнить два основных требования:
• земляное полотно должно быть аэродинамически обтекаемым для ветра, т. е. без образования вихревых зон;
• скорость ветра над всей поверхностью дороги должна быть достаточна для сдувания попадающего на нее снега.
Автомобильная дорога с насыпью представляет собой препятствие, у которого возникает зона затишья, называемая ветровой или аэродинамической тенью. Любые неровности на самой поверхности дороги могут вызвать снежные отложения. Поэтому нельзя допускать неправильной снегоочистки с остатками. Нали
286 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
чие снежных валов, колей, несвоевременное удаление снегопад-ных отложений, применение снегоочистителей с малой дальностью отбрасывания снега ухудшают обтекаемость и усиливают ее снегозаносимость.
По степени снегозаносимости участки дорог делятся на снегозаносимые и снегонезаносимые. Снегозаносимые участки дорог делятся на три категории:
• слабозаносимые — насыпи, высота которых равна или больше толщины снежного покрова Яп, но не больше высоты снегонезаносимой насыпи Ян; насыпи с барьерами безопасности; пересечения в одном уровне;
• среднезаносимые — раскрытые выемки; полувыемки — полунасыпи; нулевые места и невысокие насыпи высотой ниже Яп; пересечения в разных уровнях; участки дорог, проходящие через небольшие населенные пункты в районах с интенсивными метелями;
• сильнозаносимые — нераскрытые выемки; подветренный откос которых не может вместить снег, приносимый метелями и выпадающий при снегопадах; все выемки на кривых в плане.
Заносимые участки дорог можно защитить, вызвав искусственное отложение снега перед дорогой (рис. 12.4, 12.5), увеличить скорость снеговетрового потока над дорогой (рис. 12.6) или полностью укрыть дорогу от снега с помощью специальных сооружений (рис. 12.7).
Рис. 12.4. Выемка с дополнительной аккумуляционной полкой: V — направление ветров; Н — глубина выемки, м;
I — площадь аккумуляционной полки
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных дорог 287
Рис. 12.5. Снегозадерживающее ограждение дороги
Рис. 12.6. Снегозадерживающее сооружение
Рис. 12.7. Снегоизолирующее сооружение
В практике защиты дорог от снежных заносов получили распространение первые два способа. Снегозащитные сооружения и устройства могут быть постоянные и временные. К постоянным относятся в первую очередь совершенные формы и параметры земляного полотна, аккумуляционные полки в выемках (см. рис. 12.4), снегозащитные лесонасаждения, железобетонные или деревянные снегопередувающие и снегозадерживающие заборы, навесы, галереи и др. К временным относятся средства защиты, устанавливаемые с началом зимнего периода.
Более совершенны и экономичны придорожные насаждения из деревьев и кустарников. В практике нашли применение два вида насаждений — живые изгороди и снегосборные лесополосы. Живыми изгородями называют одно- или двухрядные посадки высотой 2—3 м и более. Густые посадки создают из одной породы низкорослых деревьев или кустарников, которые легко переносят
288 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
стрижку для придания ряду кустарника определенной формы. Живые изгороди, пропуская через себя снеговетровой поток, вызывают гашение скорости ветра и образование снеговых отложений аналогично действию снегозащитных ограждений. Живые изгороди высаживают на расстоянии от бровки не ближе 20—25 м.
Снегозащитные (снегосборные) лесные полосы представляют собой объемную преграду для снеговетрового потока, состоящую из нескольких рядов деревьев и двухрядной кустарниковой опушки, размещенных параллельно дороге на определенных расстояниях. Формируют лесные полосы из нескольких групп растений: низкорослых кустарников высотой до 2 м; высоких кустарников высотой до 4 м; низкорослых деревьев высотой до 15 м; высокорослых деревьев высотой до 25 м.
В поперечном профиле лесная полоса должна быть обтекаемой, т. е. ряды самых высоких деревьев располагаются по центру поперечного сечения. Кустарники высаживаются по краям лесополосы. Чем выше деревья и больше их плотность, тем больше отлагается снега в лесополосе. Чтобы полностью задержать снег, приносимый к дороге (И^щ), лесополоса должна иметь ширину, определяемую по формуле
B=^±-8h (12.10)
Лср
где Лср — средняя высота снегоотложений в лесополосе, принимаемая от 1 до 2,5 м.
Мерами, обеспечивающими незаносимость насыпей, являются подъем земляного полотна до незаносимой отметки и придание поперечному профилю дороги обтекаемого для снеговетрового потока очертания. Высота незаносимой насыпи Н„ (м) определяется по следующей формуле:
ЯП = ЯП + ДЯ, (12.11)
где Яп — расчетная высота снежного покрова с вероятностью превышения 5% (м);
ДЯ — возвышение над снежным покровом, обеспечивающее незаносимость насыпи (м).
В практике обеспечения безопасности движения на автодорогах высших категорий их обустраивают в опасных местах не только барьерами на разделительной полосе, но и барьерами, устанавливаемыми на обочинах вблизи бровки дороги (см. рис. 12.6).
Ил. 35 — Водопропускные трубы высотной насыпи на автодороге г. Краснодар — г. Майкоп на подъезде к г. Майкопу
Ил. 36 — Водопропускные трубы из гофростали в теле насыпи дороги М-4 «Дон»
a)
б)
Ил. 37 — Арочный проем из гофрированной стали под армогрунтовой автодорожной насыпью
Ил. 38 — Мост Теодора Хойсса в Майнце, Германия
Ил. 39 — Древнеримский мост Понте де Тиберио в Римине
Ил. 40 — Древнеримский мост Алькантара в Испании
Ил. 41 Средневековый мост Нотр-Дам в городе Манд, департамент Лозер, Франция
V]
Ил. 42
рвыи в мире металлический мост (Великобритания)
Ил. 43 — Современный висячий мост в Португалии
Ил. 44 — Дворцовый разводной мост. Один из красивейших мостов на Неве
Ил. 45 — Варваровский поворотный мост
Ил. 46 — Вантовый мост с подвесной проезжей плитой
I
Ил. 47 — Виадук Мийо во Франции, самый высокий в мире транспортный мост
Ил. 48 — Вид на Исаакиевский мост. Раскрашенная литография. 1830-е гг.
Ил. 49 — Строительство понтонного наплавного моста
Ил. 50 — Древнеримский акведук Пон-дю-Гарво Франции, сохранившийся до настоящего времени
Ил. 51 — Виадук через долину реки
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных лорог 289
Возле стандартных барьерных ограждений, имеющих высоту Н = 0,8 м и высоту просвета h = 0,5 м, динамика отложения снега при метелях носит своеобразный характер. Отложения снега около преград с просветами со стороны ветра начинается на наиболее вероятном расстоянии, примерно равном 5Яили около 4 м, возле преграды с подветренной стороны образуется зона полного выдувания снега на расстоянии 1,5—2,0 Н, т. е. 1,2—1,6 м. Первые отложения снега с подветренной стороны начинают образовываться на расстоянии примерно 5Н или 4,0 м, а затем заполняется вся зона шириной 10—15 Н или 8—12 м.
При очистке дороги просветность под барьерными ограждениями заполняется снегом, и такое барьерное ограждение работает уже как сплошная преграда для переносимого метелью снега.
Снегоотложения в этом случае сначала формируются около ограждений на обочине, затем постепенно заполняют проезжую часть.
У сплошных преград снеговые отложения начинают образовываться на пути метели сразу же перед препятствием в зоне пониженных скоростей снеговетрового потока. По мере заполнения снегом этой зоны отложение снега начинается сразу за препятствием.
Ширина снежных отложений зависит от скорости ветра, и в диапазоне 5—25 м/с может составлять до 8 м с наветренной стороны и от 4,8 до 24,8 м с подветренной стороны.
Аналогично формируются снеговые отложения у барьерных ограждений, устанавливаемых на разделительных полосах автомобильных магистралей. Особенно опасными являются сплошные бетонные ограждения, работающие как глухая преграда на пути снеговетрового потока. Схемы снегоотложений у ограждений разных типов на разделительных полосах автомагистралей показаны на рис. 12.8, а, б, в.
Дорогу следует очищать от снега на полную ширину земляного полотна, при этом не допуская образования валов по краям очищенной полосы. Удаление валов снега с краев дороги производится обычно более мощными снегоочистителями, чем применяемые для основной очистки. Хорошие результаты в снегоочистке дорог дают роторные снегоочистители (ил. 64), способные отбрасывать снег на расстояние до 20 м на обрезы дорог от бровки насыпи.
10 Автомобильные дороги
290 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 12.8. Схемы снегоотложений около ограждений различного типа, устанавливаемых на разделительной полосе автомобильных магистралей: a — металлические ограждения коробчатого типа; б — ограждения из стального бруса; в — бетонное ограждение
в
12.2.2 . Меры борьбы с зимней скользкостью на автодорогах
Гололедица на автодорогах в зимний период резко понижает безопасность движения автотранспорта. Из общего количества ДТП, по причине неблагоприятных дорожных условий, согласно статистике, на долю ДТП из-за скользкости покрытия приходится около 70%.
Зимнюю скользкость устраняют снегоочисткой и (или) посыпкой проезжей части дороги песком, золой, каменноугольным шлаком или мелкими каменными высевками с размером частиц 1—6 мм. Посыпка песком увеличивает коэффициент сцепления шин автомобиля с дорогой до 0,125, каменноугольным шлаком — до 0,17. Недостатком этого метода является его кратковременное действие, обусловленное быстрым сметанием рассыпанных материалов с поверхности дороги движением транспорта и ветром.
Глава 12. Эксплуатаиия и ремонт автомобильных дорог 291
Для повышения эффективности использования рассыпных материалов к ним добавляют материалы оттаивания, имеющие следующий физико-химический механизм действия: соли, растворяясь в воде (процесс гидратации), снижают точку замерзания образующегося раствора и обусловливают тем самым таяние лежащего на проезжей части снега или льда. К песку или шлаку добавляют до 8% гигроскопических материалов, таких как хлористый натрий (NaCl), хлористый кальций (СаС12) и хлористый магний (MgCl2). Самым распространенным и дешевым материалом является NaCl. Его получают из каменной и выварочной соли, и он доступен в больших количествах. СаС12 и MgCl2 являются побочными продуктами промышленного производства, их применяют главным образом в виде растворов. Рассыпка сухой смеси песка и гигроскопических добавок, как и полив растворов последних, осуществляется специальными машинами (ил. 65). Установка для разбрасывания сухой противогололедной смеси имеет специальный бункер, транспортер, дозатор и распределитель материала россыпи.
При использовании нехимических материалов, снижающих скользкость, невозможно достичь достаточного сцепления шин с поверхностью дороги.
Однако применение материалов оттаивания имеет следующие негативные последствия:
• коррозию транспортных средств, арматуры в железобетоне и стальных инженерных сооружений при отсутствии защиты или плохой защиты от коррозии;
• повреждение растений и частей растений, вызванное изменением баланса обмена питательных веществ, вследствие всасывания корнями ионов Na и С1 из почвы;
• нанесение ущерба рыбам и животным, питающимся рыбой, вследствие кратковременного попадания ионов хлора в водоем.
Положительное влияние любого противогололедного материала на сцепные качества (коэффициент сцепления шин с дорогой) покрытия является самым важным фактором с точки зрения предотвращения ДТП. Такой позиции придерживаются дорожники и ГИБДД России.
Несмотря на важность проблемы борьбы с гололедом на зимних дорогах в России, до сегодняшнего дня не разработано и не
292 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
принято какого-либо документа, регламентирующего требования к сцепным качествам дорожного покрытия, обработанного реагентами.
Для эффективной борьбы со скользкостью на зимних дорогах нужны в первую очередь надлежащие подготовительные мероприятия дорожных служб. Необходимо обеспечить достаточный объем рассыпных противогололедных материалов как на складах их хранения, так и в местах дорог повышенной опасности (на крутых подъемах и спусках, на крутых поворотах автодорог в плане, вблизи мостов, не имеющих ограждения и др.).
12.3. Эксплуатация ледовых переправ
Обширные территории России с многочисленными реками, озерами и болотами, особенно в северной и центральной ее частях, не имеют развитой сети автомобильных дорог с твердым покрытием и капитальными мостами через эти водные преграды. Ледовый покров с наступлением зимних морозов позволяет осуществлять переправы через водные преграды и прокладывать зимние дороги, сокращающие длину дорожных маршрутов.
Для устройства ледовых переправ и их удобной эксплуатации выбирают участки берегов у водных преград с пологими съездами на лед. Участки рек с быстрым течением воды не пригодны для устройства ледовых переправ. Наличие ключей, как и быстрое течение, не способствует быстрому становлению толстого льда, и ледовая переправа в таких местах будет весьма опасна.
Движение по ледовым переправам допускается только по достижении ледовым покровом толщины, достаточной для проезда по ней тяжелых транспортных средств. Так как ледовый покров по своей толщине часто бывает неоднороден (может состоять из замерзшей чистой воды и из замерзшего снега, пропитанного водой), то прочность этих слоев льда неодинакова. Для увеличения грузоподъемности льда допускается послойное намораживание его поверх ледяного покрова на толщину не более 30% его начальной толщины. При расчетах допустимой грузоподъемности ледового покрова за его расчетную толщину принимается приведенная толщина, определяемая по формуле П.И. Лебедева:
Глава 12. Эксплуатаиия и ремонт автомобильных дорог 293
h = А, + 0,5(Л2 + А3) • Кх • К2, (12.12)
где h — расчетная толщина льда, см;
hx — толщина водного (чистого) льда, см;
h2 — толщина водоснегового (мутного) льда, см;
Л3 — толщина намороженного слоя, см;
Кх — коэффициент, равный 1 при раковистой структуре излома льда, а при игольчатой — 2/3;
К2 — коэффициент, равный 1 при температуре воздуха ниже О °C, а при температуре выше О °C — 4/5.
Для упрощенной оценки грузоподъемности льда можно использовать формулу М.М. Корунова:
Н = a >J\QG, (12.13)
где Н — требуемая толщина льда, см;
a — опытный коэффициент, равный для нагрузки колесных транспортных средств 11, а для гусеничных — 9;
G — общая нагрузка от транспортного средства, кН.
Для безопасной эксплуатации ледовых переправ необходимо соблюдать специальные правила:
• для пропуска автомобилей на переправах (после обследования ледового покрытия и расчета его грузоподъемности) расчищают не менее трех полос шириной по 5—10 м. По двум происходит одностороннее движение транспортных средств, а одна полоса оставляется как резервная;
• ввиду потери прочности льда из-за явления перекристаллизации под действием многократных циклических нагрузок от колесных и гусеничных машин, движение поочередно переключают на резервную полосу;
• систематически должна производиться проверка толщины льда, для чего через каждые 5—10 м просверливают ледобуром лунки параллельно переправе в 20—30 м от полосы проезда;
• не допускается проезд транспортных средств, вес которых превышает расчетную грузоподъемность льда;
• при движении по льду дверцы кабин транспортных средств должны быть открыты, а при грузоподъемности льда, близкой к весу транспортного средства, пассажиры должны переходить переправу пешком;
• категорически запрещаются длительные стоянки транспортных средств на льду, если толщина его близка к минимально
294 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
допустимой для данной нагрузки. Транспортные средства, потерявшие способность к самостоятельному движению, должны быть отбуксированы на берег на длинном тросе;
• максимальная скорость движения транспортных средств должна быть ограничена минимальной грузоподъемностью переправы. В результате прогиба ледового покрова под воздействием веса автомобиля возникает волна попутного направления движению автомобиля (рис. 12.9). Волна перемещается со скоростью v = ^2gH , где Н — глубина воды, м. В зависимости от скоростей движения подледная волна может опережать транспортное средство или отставать от него. Критическим является случай, когда скорости их совпадают. В этом случае при толщине льда, близкой к минимально допустимой, лед под транспортным средством проламывается. Во избежание этого скорость движения ограничивают до 10—15 км/ч.
Во избежание накладывания друг на друга волн от прогибов (см. рис. 12.9), образующихся под движущимися транспортными средствами, последние должны двигаться на расстоянии не менее 25—40 м друг от друга. На ледовой переправе, как и на дорож'"'” насыпи, необходимо своевременно вести расчистку выпав! снега и заносов. Траса ледовой переправы (особенно на шир ледовых переправах) должна обозначаться установкой хорош< димых вешек, а по возможности и освещаться. Вблизи ледово! реправы следует иметь службу экстренной технической помош^.
Рис. 12.9. Образование под ледяным покровом попутной волны: 1 — ледяной покров; 2 — первоначальный уровень льда;
3 — подледная волна
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных лорог 295
12.4. Эксплуатация участков автомобильных дорог, подверженных пучинообразованию
Пучинами на автодорогах называют проявляющиеся зимой взбугривания и потерю ровности одежды. Пучины вызываются накоплением в земляном полотне в зимнем периоде большого количества влаги, замерзающей с наступлением отрицательных температур. Лед вызывает проломы дорожной одежды, в которых при проезде автомобилей начинается интенсивное разрушение, иногда охватывающее большие по протяженности участки дороги.
Вода накапливается в земляном полотне, как из атмосферных осадков, проникая через микропоры и трещины в дорожном покрытии, так и при капиллярном поднятии от горизонта грунтовых вод. Движение влаги по капиллярам происходит при возникновении разности температур, отрицательных на быстро охлаждающейся поверхности дорожного полотна, до положительных у уровня грунтовых вод. Достигая отдельных кристаллов льда в крупных порах и капиллярных ходах, вода замерзает.
Кристаллы, постепенно разрастаясь, образуют в земляном полотне целые ледяные прослойки, которые, раздвигая грунт, вызы-ение дорожной одежды. Образованию кристаллов проти-ует вес вышележащих слоев дорожной одежды, поэтому ^го основное влагонакопление происходит на глубине [ от поверхности дорожной насыпи.
>й под дорожной одеждой, с которой зимой удаляли снег, грунт оттаивает быстрее. Под дорожной одеждой растаявший лед образует замкнутый объем грунта, сильно разжиженный водой. Просачиванию избытка воды вглубь препятствует мерзлая прослойка грунта (рис. 12.10), называемая донником.
Весеннее оттаивание замерзшего переувлажненного грунта сопровождается вскрытием пучин. Возникает большая опасность для движения транспорта и для самих дорог. Выходящая на поверхность проезжей части в дневное время вода превращается в лед при ночных заморозках иногда на больших площадях дороги. Снижение прочности подстилающих слоев дорожной насыпи из-за их переувлажнения весной в свою очередь снижает прочность верхних дорожных покрытий. Происходит разрушение проезжей части дороги.
296 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
Рис. 12.10. Образование донника:
a — зимнее промерзание грунта под проезжей частью; б — весеннее оттаивание грунта; 7 — мерзлый грунт; 2 — ледяные прослойки (линзы); 3 — талый грунт; 4 — сильно переувлажненный оттаивающий грунт; 5 — снег
Для предотвращения разрушения дорожных одежд с первыми признаками вскрытия пучин обычно проводят следующие мероприятия:
• заблаговременно принимаются меры по отводу от дорог талых вод путем очистки от снега обочин и водоотводных канав;
• пораженные пучинами участки дорог защищают от непосредственного воздействия колес транспорта покрытием их заранее заготовленными матами из хвороста с подсыпкой под них выравнивающей песчаной или шлаковой прослойки. В этом случае замедляется оттаивание льда, а давление от колес распределяется на большую площадь;
• на пучинистых местах обычно ограничивают скорость движения транспортных средств и допустимую нагрузку на одиночную ось автотранспортных средств;
• в случае необходимости, оборудуются временные объезды, исключающие проезд по пораженному пучинами участку;
• если указанные меры не помогают, дорожные организации имеют право ограничивать или полностью прекращать проезд транспорта по пучинистых местам до полного восстановления поврежденных мест.
Глава 12. Эксплуатаиия и ремонт автомобильных дорог 297
12.5. Ремонт автомобильных дорог
12.5.1. Виды ремонта
Для обеспечения нормативных сроков службы автомобильных дорог и удовлетворения требований бесперебойного и безаварийного движения со стороны автотранспорта необходимо не только правильно их содержать, но и своевременно производить все виды ремонтов. Ремонты дорог делятся на: текущий, средний; капитальный и реконструкцию.
Текущий ремонт, или содержание дороги, заключается в неотложных мерах по исправлению дороги, выполняемых как в планово-предупредительном порядке в течение всего года, так и по мере обнаружения отдельных случаев повреждений.
Средний ремонт заключается в периодическом наращивании изношенного слоя дорожного полотна и улучшении транспортно-эксплуатационных качеств дороги и дорожных сооружений. Средний ремонт обычно выполняют на отдельных участках дорог (перегонах). В отдельных случаях производят ремонт малых и средних инженерных сооружений.
Капитальный ремонт — это ремонт автомобильных дорог и сооружений, при котором изношенные слои дорожной насыпи, покрытия, конструкции и отдельные детали сооружений заменяют новыми, более прочными и экономичными. Цель капитального ремонта — улучшение транспортно-эксплуатационных характеристик дорог и расположенных на них инженерных сооружений, повышение технических нормативов дорог, увеличение прочности дорожных одежд и сооружений в пределах требований перспективной интенсивности движения к моменту следующего капитального ремонта. Капитальный ремонт выполняют тогда, когда фактическая прочность дорожной одежды станет ниже допустимой.
Реконструкцией дороги называют полную перестройку дороги на всем протяжении с повышением ее категории. При этом, наряду с изменением геометрических параметров элементов поперечного профиля насыпи в сторону их увеличения, изменяют при необходимости и геометрические параметры продольного профиля. Уменьшают величины уклонов, увеличивают радиусы выпуклых и вогнутых кривых, добавляют число полос движения на подъемах. Увеличивают радиусы в плане на криволинейных
298 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
участках автодорог до норм СНиП. На дорогах высших категорий устраивают двухуровневые пересечения с железными дорогами и с другими автодорогами.
На все типы дорожных одежд согласно существующим СНиП установлены сроки их службы до капитальных ремонтов. Известно, что на сроки службы покрытия автодорог большое влияние оказывают интенсивности движения по ним транспортных средств. Так, согласно исследованиям В.П. Носова, срок службы покрытия в годах может быть представлен табл. 12.1.
Таблица 12.1
Зависимость срока службы дорожных покрытий от интенсивности движения
Интенсивность по полосе движения, авт./сут Срок службы покрытия, лет
До 200 8
200-2500 6
2500-4500 4
4500-6500 3
Более 6500 2
Как показывает практика, существует большое число примеров того, что задолго до истечения проектных сроков службы на поверхности проезжей части появляются трещины, выбоины, уступы, колеи и другие повреждения. Причины этого явления специалисты распределяют на четыре группы:
• отклонения в интенсивности и составе движения в процессе эксплуатации от значений, принятых при проектировании;
• фактические отклонения параметров построенных конструкций дорожного полотна от предусмотренных проектом, включая неоднородность грунтов земляного полотна и материалов для дорожных одежд;
• отклонения реальных параметров атмосферных процессов в период эксплуатации от среднемноголетних значений, принятых при расчете и конструировании;
• отклонения фактически выполняемых мероприятий по ремонту и содержанию от предусмотренных действующими нормативами и правилами.
Задержка с заделкой трещин и швов в дорожном покрытиях способствует их заполнению минеральными частицами и водой,
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных лорог 299
что в дальнейшем ведет к образованию выбоин. Несвоевременно заделанные выбоины значительное время бывают заполнены водой и таким образом создают очаг избыточного увлажнения, что ведет к активизации процесса разрушения дорожной одежды и сокращению ее срока службы.
Организация и технология работ по содержанию и ремонту определяют уровень аварийности на дорогах, скорость движения, санитарное состояние дороги и окружающей среды, эстетические аспекты.
Продлить срок службы дорожных покрытий удается своевременным выполнением работ текущего ремонта.
12.5.2. Содержание асфальтобетонных покрытий
Работы по ремонту асфальтобетонных покрытий производят методами:
• терморегенерации с поверхностной обработкой битумом;
• ямочным ремонтом с применением разогревателя;
• ямочным ремонтом с применением машин для ремонта черных покрытий.
Метод терморегенерации применяют для покрытий, имеющих значительный износ верхнего слоя, при наличии больших деформаций и нарушениях в поперечном и продольном профилях. Работы по этому методу выполняют в сухую погоду при температуре воздуха не ниже 10 °C и скорости ветра не более 8 м/с. Разогрев дорожного покрытия, после очистки его от пыли и грязи, производят разогревателем модели 4256 до температуры не более 80—110 °C, после чего выполняют рыхление, добавляют новую асфальтобетонную смесь, профилируют ее и укатывают. Уплотнение асфальтобетонной смеси производят тяжелыми моторными катками.
Ямочный ремонт асфальтобетонных покрытий, после ограждения мест производства работ, начинают с разметки ремонтных мест. Затем производят нарезку контуров карты и ее вырубку с последующим удалением разрушенного материала и очисткой карты. После чего выполняется подгрунтовка стенок и дна карты вяжущим (как правило, битумной эмульсией), заполнение карты
300 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
ремонтным материалом, разравнивание и уплотнение ремонтного материала. После уборки места производства работ выполняют контроль качества работ и снимают ограждение.
В качестве ремонтного материала может быть горячая асфальтобетонная смесь, литая горячая асфальтобетонная смесь, холодная ремонтная смесь.
Все материалы обычно приготавливаются на асфальтобетонных заводах и доставляются к месту их укладки в готовом виде.
В отдельных случаях ремонтная смесь может быть также приготовлена непосредственно на дороге в камерах специальных смесительных установок.
Метод ямочного ремонта с применением разогревателя выполняется в сухую погоду при температуре воздуха не ниже 5 °C при глубине выбоин до 30 мм.
Разогрев поврежденного асфальтобетонного покрытия производят до температуры 140—170 °C с применением прицепного разогревателя инфракрасного излучения. Разогретые кромки выбоин раскирковывают на глубину от 2 до 3 см, дно выбоин взрыхляют. Слой асфальтобетона с выгоревшим вяжущим веществом удаляют. Вскиркованную смесь планируют по дну, затем добавляют свежую асфальтобетонную смесь и уплотняют моторным виброкатком.
Метод ямочного ремонта с применением машины для ремонта черных покрытий применяется при площади ремонтируемого покрытия в одном месте до 10 м2. Выполняется в сухую погоду при температуре воздуха не ниже 5 °C.
Разогрев разрушенного слоя асфальтобетонного покрытия производят до температуры 140—170 °C с помощью горелок инфракрасного излучения. Разогретое покрытие разрыхляют с помощью вращающихся фрез. Слой асфальтобетона с выгоревшим вяжущим веществом удаляют. Оставшуюся смесь планируют по дну выбоины. Из бункера асфальтоукладочной машины заполняют ремонтируемую выбоину новой асфальтобетонной смесью. Уплотнение производят подвесным катком, входящим в комплект машины.
Перед непосредственным выполнением рассмотренных ремонтных работ производится очистка покрытия от пыли и грязи.
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных лорог 301
12.5.3. Техника безопасности при выполнении ремонтных работ
При производстве работ по восстановлению асфальтобетонных покрытий необходимо не нарушать требования по охране труда, приведенные в соответствующих СНиП, «Правила техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог». Также следует соблюдать правила пожарной безопасности.
При работе с газовым оборудованием обязательно соблюдать «Правила безопасности в газовом хозяйстве».
Рабочие, машинисты и другие работники, находящиеся в зоне производства дорожных ремонтно-строительных работ, должны быть обеспечены средствами защиты и специальной одеждой в соответствии с действующими правилами по охране труда и технике безопасности.
Место производства работ должно быть обустроено необходимыми техническими средствами организации дорожного движения, которые должны быть убраны после завершения работ.
12.5.4. Содержание обочин
В процессе эксплуатации автодорог обочины, так же как и покрытия проезжей части, претерпевают изменения в своих геометрических параметрах, в ровности поверхностей (просадки, разрушения), накапливаются различные загрязнения, возникает необходимость в производстве ремонтных работ.
Ремонтные работы на обочинах выполняются механизированным способом. При ремонте обочин, укрепленных щебнем, песчано-гравийной смесью или шлаком, предварительно их очищают от пыли и грязи механической щеткой, смонтированной на комбинированной дорожной машине. Затем выполняется подкирков-ка существующего слоя укрепленной обочины по всей ширине.
На вскиркованную обочину перемещают предварительно завезенный гравий (щебень, шлак) и равномерно распределяют по всей ширине автогрейдером, выдерживая отвал автогрейдера под необходимым поперечным углом уклона обочины. После планировки слой гравия, щебня или шлака увлажняют водой из поливочно-моечной машины, после чего его уплотняют самоходным катком за несколько проходов.
302 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
12.5.5. Содержание откосов
Как показывает практика строительства и эксплуатации автомобильных дорог, основными видами деформаций насыпей, построенных из сыпучих материалов, являются поверхностная эрозия и локальные сдвиговые деформации в виде оползней, оплывин, вызванных воздействием воды на грунт.
Деформации земляного полотна, вызванные водной эрозией, происходят в период, когда его обочины и откосы еще не укреплены, а скорость стекающих по откосам ливневых и талых вод превышает допустимые не размывающие скорости. Способы предупреждения таких деформаций заключаются в своевременном укреплении как проезжей части дороги, так и обочины и откосов материалами с высоким сопротивлением размыву.
Текущий ремонт откосов дорожных насыпей заключается в устранении его разрушений ливневыми или паводковыми весенними водами (просадки, вымыв грунта, изменение геометрической формы). Работы выполняются механизированным способом с завозом грунта на обочины дороги и с использованием автогрейдера. Текущий ремонт откосов производят при температуре воздуха не ниже О °C.
До начала работ производят планировку дна резервов так, чтобы не было поперечных и других крупных неровностей. Затем подготавливаются съезды с насыпи земляного полотна и площадки для разворота автогрейдера. На спланированную обочину автосамосвалами завозится грунт для засыпки разрушений на откосах. Сталкивание грунта с обочины на откос производится автогрейдером, причем отвал автогрейдера, оснащенный удлинителем, должен быть установлен в положение, при котором угол захвата составляет 40°, угол наклона — 4°, а угол резания — 35°.
Планировка откоса выполняется в два этапа. Вначале планируют верхнюю часть его за один—два прохода автогрейдера, оборудованного планировщиком откосов, при его движении по обочине. Отвалу автогрейдера придают положение, при котором угол захвата составляет 60°, а угол резания — 35°.
Вторым этапом производят планировку нижней части откоса дорожной насыпи также за один—два прохода автогрейдера, движущегося по дну резерва. При этом отвал автогрейдера и планировщик откосов должны составлять одну прямую линию.
Глава 12. Эксплуатаиия и ремонт автомобильных лорог 303
Поверхности отремонтированных участков сразу же должны быть закреплены путем восстановления травяного покрова или другими способами.
Травяной покров откосов с развитой корневой системой способствует их укреплению. Уменьшается разрушение их стекающими с поверхности насыпи ливневыми и паводковыми водами. Однако обочины дорог могут зарастать сорными растениями, ухудшающими эстетическую картину дороги. В летний и осенний периоды эксплуатации дорог обочины и откосы обкашивают с помощью специального навесного оборудования на колесных тракторах (ил. 66).
Дорожные косилки предназначены для скашивания разросшейся травы и кустарника на обочинах автомобильных дорог, улиц, на открытых площадках и разделительных полосах, а также на стадионах, аэродромах и т. п. Угол работы в вертикальной плоскости от +90° — для обкоса кустарников, до —45° — для скашивания травы с откосов дорог. Современные косилки позволяют скашивать ветки кустарника толщиной до 35 мм.
Illllllllllllltllllllllllllillllllllllllll Контрольные вопросы liilllllllllliillllilllillllllllllllllllll
7. Какие виды разрушений автодорог возникают под воздействием транспортных средств и природных факторов?
2. На какие группы делятся автомобильные дороги по условиям зимнего содержания?
3. От чего зависят сроки снегоочистки и ликвидации скользкости на дорогах в зимний период?
4. Как влияет скорость ветра на характер метелей?
5. От чего зависит характер снеговых отложений у дорожной насыпи?
6. Что понимается под фактом метели, снегоприносом и сне-гопереносом ?
7. От чего зависит снегозаносимость дороги?
8. Какими мерами можно защитить снегозаносимые участки дорог?
304 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
9. Какие виды лесопосадок сажают вдоль дорог для защиты их от снежных заносов?
10. По каким схемам образуются снежные отложения около различного типа дорожных ограждений?
11. Что такое гололедица и какими мерами устраняется зимняя скользкость на дороге?
12. В чем проявляется физико-химический механизм действия химических материалов оттаивания ?
13. В чем проявляются негативные последствия используемых химических материалов оттаивания ?
14. В чем проявляется положительное влияние любого противогололедного материала ?
15. Как устраиваются ледовые переправы и какие основные требования к их эксплуатации?
16. Как определяется допустимая расчетная грузоподъемность ледового покрова ?
17. Какие необходимо соблюдать специальные правила для безопасной эксплуатации ледовых переправ?
18. Что понимается под пучинообразованием на автодорогах?
19. Какие мероприятия проводят на автодорогах для предотвращения разрушения дорожных одежд в пучинистыхместах?
20. Какие существуют виды ремонта автомобильных дорог?
21. Что влияет на продолжительность срока службы дорожных покрытий?
22. Какие существуют технологии ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий?
23. Как должна обеспечиваться техника безопасности при выполнении ремонтных дорожных работ ?
24. Как обеспечивается содержание и текущий ремонт обочин и откосов дорог?
Глава 13
IlllllllllllllllllllllllillliUllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllillllllllilllllllllllillllllilllillllllllllllllllilllllllllllliilllllllllllltlll
ОБУСТРОЙСТВО ДОРОГ
13.1. Обустройство инженерно-техническими сооружениями
Безопасность движения по автомобильным дорогам является главным критерием как при нормировании требований к элементам плана и продольного профиля дорог, разработке требований к проложению их трассы, так и к обустройству дорог различными техническими средствами, повышающими уровень безопасности движения.
Обустройство дорог инженерными техническими сооружениями и техническими средствами включает в себя:
• устройство велосипедных и пешеходных дорожек, площадок отдыха и обзора, стоянок автомобилей;
• обустройство дорог безопасными пешеходными переходами через них; различные типы ограждений, освещение дорог, особенно на участках с неблагоприятными для безопасности условиями движения.
Важным условием обеспечения безопасности движения является достаточное и правильное размещение технических средств организации дорожного движения, позволяющих водителям с оптимального расстояния видимости при движении получать необходимую информацию.
От уровня обустройства автомобильных дорог инженерными техническими сооружениями, повышающими безопасность движения, в сочетании с достаточным уровнем автосервиса при высоких транспортно-эксплуатационных качествах дорог зависит уровень дорожно-транспортной аварийности (ДТА).
306 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
ч
13.1.1. Дорожные ограждения
Статистика ДТП свидетельствует, что около 30% из всех ДТП происходит при неожиданном съезде автомобилей с дороги с последующим опрокидыванием их или при неожиданном наезде на препятствие за пределами проезжей части дороги.
На опасных участках дорог с целью предотвращения выезда автомобилей за пределы земляного полотна устанавливают специальные дорожные ограждения (рис. 13.1).
Рис. 13.1. Расположение односторонних и двусторонних удерживающих ограждений (боковых и фронтальных) для автомобилей:
1 — обочина; 2 — боковое одностороннее ограждение; 3 — проезжая часть; 4 — направление потока; 5 — боковое двустороннее ограждение; 6 — фронтальное одностороннее ограждение; 7 — фронтальное двустороннее ограждение
Согласно ГОСТ Р 52289 к дорожным ограждениям относятся устройства, относящиеся к техническим средствам организации дорожного движения.
Глава 13. Обустройство дорог 307
*r
Дорожные ограждения по условиям их применения разделяются на две группы. К первой группе относятся конструкции, рассчитанные на силовое воздействие транспортных средств. Эти ограждения предназначены для:
• предотвращения съезда транспортного средства с земляного полотна дороги и мостового сооружения (моста, путепровода, эстакады и т. п.);
• переезда через разделительную полосу; столкновения со встречным транспортным средством; наезда на массивные препятствия и сооружения, расположенные на разделительной полосе, обочине и в полосе отвода дороги (удерживание автомобиля);
• предназначенные для предотвращения падения пешеходов с мостового сооружения и земляного полотна дороги (удерживание пешехода).
Ко второй группе относятся дорожные ограничивающие ограждения, предназначенные для упорядочения движения пешеходов (ограничивающее ограждение для пешеходов) и предотвращения выхода животных на проезжую часть или в полосу отвода дороги (ограничивающее ограждение для животных).
13.1.2. Разделение дорожных ограждений по классификационным признакам
Основным классификационным признаком, позволяющим относить дорожные ограждения к тому или иному классу (подклассу), является назначение ограждений.
Кроме того, используют признаки:
• расположение ограждения (определяет группы и подгруппы);
• принцип работы ограждения (определяет тип конструкции дорожного ограждения);
• разновидности по конструктивному исполнению (определяют виды конструкций).
ГОСТ Р 52606-2006 нормирует разделение конструкций по классам (подклассам) и группам (подгруппам). Классификационная схема приведена на рис. 13.2.
308 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
1
Рис. 13.2. Классификационная схема дорожных ограждений
Глава 13. Обустройство дорог 309
По назначению дорожные ограждения подразделяют на два класса — удерживающие (для автомобилей и пешеходов) и ограничивающие (для пешеходов и животных).
13.1.3. Конструкции дорожных удерживающих ограждений
В настоящее время автомобильные дороги высших категорий обустраивают современными дорожными ограждениями разных конструкций с высокой удерживающей способностью для предотвращения и снижения тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий. По конструкции, профилю основных элементов ограждения и их материалов удерживающие ограждения могут быть жесткого или полужесткого типа. Выбор конструкции ограждения часто зависит от наличия пространства между ограждением и ограждаемым препятствием и являются ли сами ограждения деформируемыми (металлическими) или недеформируемыми (железобетонными). На рис. 13.3 приведены конструкции некоторых известных и применяемых ограждений на дорогах разных категорий.
Боковые ограждения удерживают и корректируют траекторию движения автомобиля при боковом ударе под острым углом к оси ограждения.
По условиям расположения боковые удерживающие ограждения для автомобилей подразделяют на две группы: дорожные и мостовые, каждая из которых состоит из подгрупп:
• одностороннее ограждение, удерживающее автомобиль, удар которого об ограждение может быть с одной стороны. Устанавливается по боковым сторонам дороги или разделительной полосы;
• двустороннее ограждение, удерживающее автомобиль, удар которого об ограждение может быть с двух сторон. Устанавливается только по оси разделительной полосы.
По принципу работы дорожные удерживающие ограждения подразделяются на типы:
• барьерные (энергия гасится за счет упруго-пластической деформации материала элементов конструкции ограждения);
310 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Рис. 13.3. Конструкции направляющих и удерживающих ограждений: a — жесткое железобетонное ограждение барьерного типа; б — полужесткое ограждение с планками W-образного типа; в — полужесткое ограждение с планками коробчатого сечения; г — ограждение из тросов; д — железобетонное ограждение парапетного типа со специальным профилем боковой поверхности
• парапетные (энергия гасится за счет подъема колес, уменьшающего опрокидывающий момент и трения частей конструкции автомобиля).
Отсутствие деформативности ограждения компенсируется формой профиля его лицевой поверхности, которая позволяет преобразовать часть энергии соударения в энергию поперечного
Глава 13. Обустройство дорог 311
откренивания автомобиля, благодаря чему его взаимодействие с ограждением имеет характер бокового скользящего удара.
Парапетное железобетонное ограждение получило свое название от штата Нью-Джерси (США), где оно впервые было испытано и установлено в 50-х гг. прошлого столетия.
Со временем широкое распространение во многих странах получила железобетонная конструкция ограждения типа «Нью-Джерси», которая и по настоящее время совершенствуется с учетом появления на автомобильных дорогах скоростных легковых автомобилей, автопоездов большой грузоподъемности и малолитражных легковых и грузовых автомобилей.
Парапетные железобетонные ограждения типа «Нью-Джерси» наиболее эффективно работают на дорогах в горной и пересеченной местности, на узких разделительных полосах многополосных дорог, мостов и путепроводов. Их устанавливают также там, где использование металлических ограждений барьерного типа невозможно из-за отсутствия пространства за ограждением.
Конструкция парапетного железобетонного ограждения типа «Нью-Джерси» показана на рис. 13.3, д.
Разработанная и испытанная в ОАО «СоюздорНИИ» конструкция дорожного ограждения железобетонного парапетного типа показала, что при малых углах наезда такое ограждение способно скорректировать траекторию движения автомобиля (вернуть на полосу движения) без особого разрушения как для автомобиля, так и для ограждения. Отмечается, что при углах наезда до 20° и скорости около 100 км/ч бетонное ограждение способно изменять направление движения автомобиля без существенного разрушения ограждения, но с возможным значительным повреждением автомобиля. Двусторонний блок железобетонного ограждения парапетного типа особенно эффективен при установке его на узких разделительных полосах многополосных дорог.
Примеры обустройства дорог барьерными ограждениями показаны на ил. 67.
Для защиты глаз водителей от ослепления светом фар встречных автомобилей на разделительных полосах дорог высших категорий иногда высаживают кустарники, которые создают своего рода живую защитную стенку.
С этой же целью в последнее время на двусторонних разделительных ограждениях стали устанавливать защитные экраны
312 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
(щиты). Пример такого комбинированного защитного устройства показан на ил. 68.
На участках скоростных автодорог с высокой интенсивностью движения на разделительных полосах могут быть установлены комбинированные барьерные ограждения, состоящие из удерживающих боковых ограждений для автомобилей и ограничивающих ограждений для пешеходов. В начале удерживающего ограждения для пешеходов применяются секции из решеток или сеток, монтируемых на барьерных ограждениях для автомобилей (ил. 69).
Большое значение для обеспечения безопасности пешеходов имеют удерживающие дорожные ограждения при движении по пешеходным дорожкам на краю обочин высоких насыпей и по пешеходным дорожкам мостовых сооружений. Назначение таких ограждений — удерживать пешехода от падения в ограждаемую зону. Примеры применения удерживающих пешеходных дорожных ограждений показаны на ил. 70 и 71.
Назначение ограничивающих ограждений для пешеходов — направлять движение пешеходных потоков, защищать в необходимых случаях прилегающую территорию от повреждения пешеходами, предупреждать их об опасности. Выполняются конструктивно ограничивающие ограждения для пешеходов в виде барьерных перил, парапетных перил, комбинированных конструкций, сеток и иных типов.
Участки дорог, на которых высокая интенсивность движения автомобилей может угрожать животным, пересекающим проезжую часть, и безопасности движения самих автомобилей, должны обустраиваться ограждениями, производящими отпугивающие действия (световые, звуковые), являющимися препятствием и представляющими механический способ защиты от животных (стенки, заборы и другие преграды). Пример ограничивающих ограждений для животных показан на ил. 24 и 72.
Фронтальные удерживающие ограждения должны гасить кинетическую энергию движущегося автомобиля при ударе как сбоку, так и при лобовом наезде на них или под углом, близким к 90°. Такие ограждения (рис. 13.4) устанавливают на участке дорог, где направляющие ограждения не смогут предотвратить падение автомобиля с высокой насыпи, с моста в реку, в обрыв на крутом повороте в горной местности или на развилке дорог.
Глава 13. Обустройство лорог 313
Рис. 13.4. Общий вид останавливающего ограждения на развилке дорог перед водной преградой:
7 — вертикальная разметка; 2 — горизонтальная разметка
Основная цель обустройства дорог и улиц в городах и в населенных пунктах ограждениями всех типов — повысить безопасность движения транспортных и пешеходных потоков.
13.1.4. Дорожные знаки как технические средства организации дорожного движения
Современные дорожные знаки по ГОСТ Р 52290-2004 «Технические средства организации дорожного движения. Знаки дорожные. Общие технические требования» предназначены для информирования всех участников дорожного движения об уело-
314 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
виях на маршруте их следования и предписывают им необходимые режимы движения. Дорожные знаки относятся к техническим средствам организации дорожного движения и являются обязательной принадлежностью всех дорог и улиц населенных пунктов.
Все дорожные знаки делятся на восемь групп:
• предупреждающие знаки;
• знаки приоритета;
• запрещающие знаки;
• предписывающие знаки;
• знаки особых предписаний;
• информационные знаки;
• знаки сервиса;
• знаки дополнительной информации (таблички).
Дорожные знаки могут быть временными и постоянными. Первые обычно устанавливаются при выполнении каких-либо ремонтных работ на дорогах или рядом с ними. В целях полной информации об обстановке на дороге могут быть использованы знаки всех групп. Временные знаки обычно устанавливаются непосредственно на проезжей части или рядом с ней на переносных стойках небольшой высоты.
Установленные постоянные знаки могут сниматься и переставляться только дорожными службами или организациями по согласованию с Госавтоинспекцией.
Знаки, устанавливаемые на дорогах, делятся на дорожные и путевые.
Дорожные знаки могут быть одно- и многопозиционными. Однопозиционные знаки, которые предназначены для информирования водителей о постоянно действующих на дороге факторах в течение длительного периода времени, имеют наибольшее распространение.
Многопозиционные знаки отражают факторы, которые могут возникать на дороге как кратковременное явление или повторяться в течение суток (туман, гололед, снег и т. д.). Такие знаки могут управляться как в автоматическом режиме, так и дистанционно диспетчером. Чаще всего они устанавливаются возле различных дорожных служб или постов ГИБДД.
Путевые знаки предназначены для ориентировки водителей и работников эксплуатационных служб на автодорогах. К этим знакам относятся километровые столбы (ил. 73), указатели на
Глава 13. Обустройство дорог 315
именований населенных пунктов и расстояния до них (ил. 74), наименования рек, достопримечательных мест, номера дорожных маршрутов, съезды с автомагистралей и т. д.
На всех знаках используются полимерные или алюминиевые знаконосители, которые не подвержены коррозии. Поверхность и надписи на знаках покрываются световозвращающими пленками и красителями.
В соответствии с общепринятой системой дорожных знаков следует придерживаться определенной последовательности в оборудовании дорог дорожными знаками. Это значит, что разработчик расположения (дислокации) дорожных знаков на стадии проектирования дороги должен сначала запроектировать расстановку указательных знаков и знаков особых предписаний, передающих водителю общие сообщения. Затем проектируется расстановка предупреждающих, предписывающих и запрещающих знаков.
Правила применения дорожных знаков регламентируются ГОСТ Р 52289-2004 «Технические средства организации дорожного движения. Правила применения» и «Указаниями по применению дорожных знаков».
Работу по составлению дислокации дорожных знаков выполняют в пять этапов.
На первом этапе основной задачей является размещение на схеме дороги по всей ее длине основных указателей и знаков особых предписаний.
На втором этапе работы всю дорогу разделяют на две группы участков: вне населенных пунктов и в населенных пунктах. На каждом из участков выделяют зоны с потенциальной или реальной опасностью возникновения дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Эти зоны и границы их определяют по плану и продольному профилю дороги.
На третьем этапе разрабатывают схему расстановки предписывающих и некоторых указательных знаков. Эта работа характерна для улично-дорожной сети городов. Для загородных дорог в этой работе редко возникает необходимость.
На четвертом этапе решается вопрос местных ограничений, вводимых с помощью запрещающих знаков.
На пятом, заключительном этапе устанавливаются предупреждающие знаки, знаки приоритета, знаки сервиса, знаки дополнительной информации (таблички).
316 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
13.1.5. Сигнальные столбики и дорожная разметка как технические средства, повышающие безопасность движения
Наряду с дорожными знаками, оповещающими водителей о дорожной обстановке и регулирующими режим движения, повышению безопасности движения способствуют линии разметки проезжей части (ил. 75) и сигнальные столбики (ил. 76).
Линии разметки обозначают быстросохнущей белой краской или липкой пластической массой (термопластиком) в нагретом состоянии.
Разметка проезжей части используется в дополнение к дорожным знакам и светофорной сигнализации. В отдельных случаях, когда управление дорожным движением сложно осуществить другими техническими средствами регулирования, используется только разметка.
Сигнальные столбики устанавливаются по бровкам дороги. Сигнальные столбики либо тумбы изготавливают из бетона, дерева или пластмассы. В ночное время световозвращающие элементы, укрепленные на сигнальных столбиках, четко обозначают опасную границу дороги. Расстановку сигнальных столбиков на прямых участках дороги рекомендуется осуществлять через 50 м, на криволинейных — от 25 до 5 м.
13.1.6. Искусственные неровности на дороге
По ГОСТ Р 52605-2006 искусственными неровностями на дороге называются специально устроенные возвышения на проезжей части для принудительного снижения скорости движения, расположенные перпендикулярно к оси дороги.
Гребнем искусственной неровности является линия, проведенная в плане к оси дороги, соединяющая наиболее возвышенные над проезжей частью точки.
Основное назначение искусственных неровностей — принудительно обеспечивать снижение скорости движения транспортных средств до максимально допустимого ее значения 40 км/ч и менее.
Конструкции искусственных неровностей в зависимости от технологии изготовления подразделяют на монолитные и сборноразборные (ил. 77, рис. 13.7).
Глава 13. Обустройство дорог 317
Длина каждой неровности должна быть не менее ширины проезжей части. Допустимое отклонение — не более 0,2 м с каждой стороны дороги.
На участке дороги для устройства неровностей должен быть обеспечен водоотвод с проезжей части дороги.
Монолитные конструкции искусственных неровностей должны быть изготовлены из асфальтобетона. В зависимости от поперечного профиля их подразделяют на два типа: волнообразные и трапециевидные (рис. 13.5).
Рис. 13.5. Поперечные профили монолитной искусственной неровности
Тип продольного профиля выбирают с учетом наличия около нее дождеприемных колодцев с верховой стороны дороги на спуске и в зависимости от направления поперечного стока воды на проезжей части.
Различают следующие типы:
I — при двустороннем поперечном уклоне проезжей части и отсутствии дождеприемных колодцев с верховой стороны дороги на спуске у искусственных неровностей (рис. 13.6, а);
II — при двустороннем поперечном уклоне проезжей части и наличии дождеприемных колодцев с верховой стороны дороги на спуске у искусственных неровностей (рис. 13.6, б);
III — при одностороннем поперечном уклоне проезжей части и отсутствии дождеприемного колодца в нижнем лотке с верховой стороны дороги на спуске у искусственных неровностей (рис. 13.6, в);
IV — при одностороннем поперечном уклоне проезжей части и наличии дождеприемного колодца в нижнем лотке с верховой стороны дороги на спуске у искусственных неровностей (рис. 13.6, г).
318 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
a — тип I
б — тип II
Проезжая часть дороги Искусственная неровность
Бордюрный камень
Бордюрный камень
в — тип III
Проезжая часть дороги Искусственная неровность
г — тип IV
Рис. 13.6. Продольные профили искусственных неровностей
Глава 13. Обустройство дорог 319
Параметры искусственных неровностей следует принимать исходя из максимально допустимой скорости движения на участке дороги, указываемой на знаке, в соответствии с табл. 13.1.
Таблица 13.1
Параметры искусственных неровностей
Максималь-но допустимая скорость движения, указываемая на знаке, км/ч Волнообразный профиль Трапециевидный профиль
Длина, L Максимальная высота гребня, Н Радиус криволинейной поверхности, R Длина Макси-мальная высота гребня, Н
горизонтальной площадки, Lr наклонного участка, Д
20 3,0-3,5 0,07 11-15 2,0-2,5 1,0-1,15 0,07
30 4,0-4,5 0,07 20-25 3,0-5,0 1,0-1,4 0,07
40 6,25-6,75 0,07 48-57 3,0-5,0 1,75-2,25 0,07
На дорогах, по которым осуществляется регулярное движение безрельсовых маршрутных транспортных средств, параметры искусственных неровностей следует принимать в соответствии с табл. 13.2.
Таблица 13.2
Параметры искусственных неровностей
Максимально допустимая скорость движения, указываемая на знаке, км/ч Волнообразный профиль Трапециевидный профиль
Длина, L Максимальная высота гребня, Н Радиус криволинейной поверхности, R Длина Макси-мальная высота гребня, Н
горизонтальной площадки, LT наклонного участка, ZH
20 5,0-5,5 0,07 31-38 2,0-2,5 1,5-2,0 0,07
30 8,0-8,5 0,07 80 до 90 3,0-5,0 2,0-2,5 0,07
40 12-12,5 0,07 180-195 3,0-5,0 4,0-4,5 0,07
Сборно-разборные конструкции искусственных неровностей изготавливаются из искусственного эластичного материала, обеспечивающего достаточную твердость и имеющего коэффициент сцепления в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50597.
Состоять сборно-разборные конструкции искусственных неровностей могут из ряда однотипных геометрически совместимых
320 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
основных и краевых элементов и должны иметь отверстия для крепления к покрытию дороги. Примеры конструкции сборноразборных искусственных неровностей приведены на рис. 13.7.
Рис. 13.7. Конструкции сборно-разборной искусственной неровности: a — из одной части основного и краевого элементов; б — из двух частей основного и краевого элемента
Размеры элементов искусственных неровностей следует принимать в зависимости от требуемого ограничения максимально допустимой скорости движения в соответствии с табл. 13.3.
Таблица 13.3
Параметры элементов искусственных неровностей
Максимально допустимая скорость движения, указываемая на знаке, км/ч Элемент искусственных неровностей
Основной Краевой
Длина хорды, L Максимальная высота, Н Длина хорды, L Максимальная высота, Н
30 0,50-0,70 0,05-0,06 0,50-0,70 0,05-0,06
40 0,90-1,10 0,05-0,06 0,90-1,10 0,05-0,06
Ил. 52 — Эстакада
Ил. 53 — Путепровод на пересечении автомагистрали М-4 Дон с дорогой г. Новочеркасск — г. Ростов-на-Дону
Ил. 54 — Многоуровневый путепровод
Ил. 55 — Многопролетный мост на судоходной реке Волге
Ил. 56 — городская автобусная остановка с заездным карманом
Ил. 57 — Неудачное расположение в одном месте двух остановок автобуса и двух остановок трамвая (г. Новочеркасск)
Ил. 58 — Измерение сцепных качеств дорожного покрытия портативным прибором Кузнецова ПИК
Ил. 59 — Измерение ровности дорожного покрытия
Ил. 60 — Памятник воинам 4-го Гвардейского кубанского казачьего кавалерийского корпуса (станица Кущевская)
Ил. 61 — Пространственное планирование трассы
Ил. 62 — Посадка деревьев вдоль дороги позволяет заранее предвидеть изменение ее направления
Ил. 63— Разрушение кромки проезжей части при неукрепленной обочине (г. Новошахтинск)
Ил. 64 — Роторный снегоочиститель
Ил. 65 —Машина для розлива противогололедных растворов
iUllilf lilHjlHHltl < ip । ’ II LI! fcnilini'iii i'f' u ..
Ил. 66 — Трактор с навесным оборудованием выполняет скашивание травы с откосов дорог
а) б)
Боковое одностороннее двухъярусное барьерное ограждение
Боковое двустороннее барьерное ограждение на горной дороге
в)
Боковое двустороннее барьерное ограждение на разделительной полосе дороги
Бетонное ограждение (справа), подпорная стенка (слева) на горной дороге
Ил. 67 — Обустройство дорог барьерными ограждениями
Ил. 68 - Барьерное ограждение на разделительной полосе с защитными экранами на подъезде к г. Майкопу на автодороге г. Краснодар —г. Майкоп.
Ил. 69 — Комбинированное барьерное ограждение на автодороге М-4 «Дон» на подъезде к г. Ростову-на-Дону
Ил. 70 — Удерживающее дорожное пешеходное ограждение на мосту через горную реку (пос. Нижний Архыз)
Ил. 71 —Удерживающее дорожное пешеходное ограждение на путепроводе (трасса М-4 «Дон»)
a)
б)
Ил .72 — Ограничивающие ограждения для животных на автодорогах
КАРАГАНДА 1050
АСТАНА 1252
ПЕТРОПАВЛОВСК 1785
Ил. 73 — Километровый столб на автодороге
Ил. 74 — Указатели населенных пунктов
Ил. 75 — Разметка проезжей части дороги
Ил. 76 — Сигнальные столбики на дорогах
Ил. 77 — Монолитная конструкция искусственной неровности, выполненная из асфальтобетона
Ил. 78 — Комплекс дорожного сервиса
Ил. 79 — Мотель на автодороге М-4 Дон на подъезде к г. Ростову-на-Дону
Глава 13. Обустройство дорог 321
Для обеспечения видимости искусственных неровностей в темное время на их поверхность должны быть нанесены световозвращающие элементы, площадь которых должна быть не менее 15% от общей площади искусственной неровности.
Эксплуатация искусственных неровностей с отсутствующими отдельными элементами с выступающими или открытыми элементами крепежа, без световозвращающих элементов не допускается.
Согласно правилам применения искусственных неровностей их устраивают на дорогах с асфальтобетонными и цементобетонными покрытиями на участках с искусственным освещением перед:
• детскими и юношескими учебно-воспитательными учреждениями, детскими площадками, местами массового отдыха, стадионами, вокзалами, магазинами и другими объектами массовой концентрации пешеходов, на транспортно-пешеходных и пешеходно-транспортных магистральных улицах районного значения, на дорогах и улицах местного значения, на парковых дорогах и проездах;
• перед опасными участками дорог, на которых введено ограничение скорости движения до 40 км/ч и менее, установленное дорожным знаком 3.24 «Ограничение максимальной скорости» или 5.3.1 «Зона с ограничением максимальной скорости»;
• перед выездом на территорию, обозначенную знаком 5.21 «Жилая зона»;
• перед нерегулируемыми перекрестками с необеспеченной видимостью транспортных средств, приближающихся по пересекаемой дороге, на расстоянии от 30 до 50 м до дорожного знака 2.5 «Движение без остановки запрещено»;
• от 10 до 15 м до начала участков дорог, являющихся участками концентрации дорожно-транспортных происшествий;
• от 10 до 15 м до наземных нерегулируемых пешеходных переходов у детских и юношеских учебно-воспитательных учреждений, детских площадок, мест массового отдыха, стадионов, вокзалов, крупных магазинов, станций метрополитена;
• с чередованием через 50 м друг от друга в зоне действия дорожного знака 1.23 «Дети».
Не допускается устраивать искусственные неровности в следующих случаях:
• на дорогах федерального значения;
11 Автомобильные дороги
322 Автомобильные лороги: строительства и эксплуатация
• на дорогах регионального значения с числом полос движения 4 и более (кроме участков, проходящих по территории городов и населенных пунктов с числом жителей более 1000 человек);
• на остановочных площадках общественного транспорта или соседних с ними полосах движения и отгонах уширений проезжей части;
• на мостах, путепроводах, эстакадах, в транспортных тоннелях и проездах под мостами;
• на расстоянии менее 100 м от железнодорожных переездов;
• на магистральных дорогах скоростного движения в городах и магистральных улицах общегородского значения непрерывного движения;
• на подъездах к больницам, станциям скорой медицинской помощи, пожарным станциям, автобусным и троллейбусным паркам, гаражам и площадкам для стоянки автомобилей аварийных служб и другим объектам сосредоточения специальных транспортных средств;
• над смотровыми колодцами подземных коммуникаций.
Допускается совмещение искусственных неровностей монолитной конструкции трапециевидного профиля с наземными нерегулируемыми пешеходными переходами вблизи детских и юношеских учебно-воспитательных учреждений, детских площадок на улицах местного значения в жилых кварталах городов с обеспечением прохода пешеходов по центральной горизонтальной площадке искусственных неровностей шириной не менее 4 м при условии ограничения движения пешеходов по наклонному участку возвышающегося пешеходного перехода с помощью ограждений.
Уменьшение высоты монолитной искусственной неровности до нуля к лотку, расположенному вдоль бордюрного камня (см. рис. 13.6, а и 13.6, в), принимают с уклоном 1 : 6 на приподнятых пешеходных переходах и 1 : 4 — в остальных случаях.
Допускается обеспечивать отвод воды у монолитной искусственной неровности без уменьшения ее высоты (см. рис. 13.6, б и 13.6, г) при наличии дождеприемных колодцев, сооружаемых у искусственных неровностей с каждой стороны улицы (при продольном уклоне лотка менее 5%о) или с одной (верховой) стороны улицы (при продольном уклоне лотка 3%о и более).
Глава 13. Обустройство дорог 323
Искусственные неровности устраивают на участках дорог с обеспеченным нормативным расстоянием видимости поверхности дороги в соответствии с ГОСТ Р 52399 с максимальным приближением к имеющимся мачтам искусственного освещения, а в необходимых случаях и с установкой около новых опор наружного освещения. Уровень освещенности проезжей части на таких участках должен быть не менее 10 лк.
Необоснованное частое расположение искусственных неровностей на проезжих частях дорог или городских улиц снижает их пропускную способность, способствует повышению загрязнения воздуха токсичными выбросами отработавших газов двигателей транспортных средств, повышает эмоциональное состояние водителей и их усталость.
Для уменьшения напряженности участка дороги с принудительным ограничением максимально допустимой скорости движения расстояния между искусственными неровностями не должны превышать значений, указанных в табл. 13.4 по ГОСТ Р52605—2006, а общее число искусственных неровностей на таком участке дороги не должно быть более 5.
Для информирования водителей участки дороги с неровностями должны быть оборудованы техническими средствами организации дорожного движения: дорожными знаками и разметкой в соответствии с ГОСТ Р 52289, ГОСТ Р 52290 и ГОСТ Р 51256.
Таблица 13.4
Зависимость расстояния между искусственными неровностями от допустимой скорости движения
Максимально допустимая скорость движения, км/ч Расстояние между осями, м
20 35-60
30 60-80
40 80-125
Перед искусственными неровностями на ближней границе или разметке устанавливают дорожные знаки 1.17 «Искусственная неровность» и 5.20 «Искусственная неровность».
Предупреждение водителей о нескольких последовательно расположенных искусственных неровностях обеспечивается применением таблички 8.2.1 «Зона действия», установленной совместно
324 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
с предупреждающим дорожным знаком 1.17 «Искусственная неровность».
Если на участке дороги выбраны размеры искусственной неровности для максимально допустимой скорости движения, отличающейся от скорости движения на предшествующем участке дороги на 20 км/ч и более, применяют ступенчатое ограничение скорости с последовательной установкой знаков ограничения максимальной скорости.
При применении различных конструкций искусственных неровностей линии дорожной разметки на дорожное покрытие и на бордюрный камень наносят в соответствии с рис. 13.8, а при устройстве возвышающегося наземного пешеходного перехода, совмещенного с искусственной неровностью, линию дорожной разметки наносят на дорожное покрытие и на бордюрный камень в соответствии с рис. 13.9.
13.2. Обустройство дорог объектами дорожного сервиса
13.2.1. Классификация сооружений обслуживания
Транспортный процесс не может осуществляться без современных автомобильных дорог так же, как и без их обустройства объектами дорожного сервиса.
С каждым годом увеличивается дальность как грузовых, так и пассажирских перевозок. Увеличивается количество автобусных маршрутов, туристических поездок на личных автомобилях.
В настоящее время на многих автодорогах России отмечается бурное развитие инфраструктуры объектов дорожного сервиса. Водителям и пассажирам автомобилей и автобусов, едущим на дальние расстояния, требуются питание и периодический отдых. Кроме того, требуется своевременная заправка автомобилей и при необходимости их ремонт и обслуживание.
К сооружениям обслуживания движения на современных автомобильных дорогах относятся: автозаправочные станции (АЗС); придорожные пункты питания (кафе, буфеты, столовые, рестораны, бары); придорожные гостиницы, мотели, кемпинги, профи-
Глава 13. Обустройство лорог 325
Рис. 13.8. Пример нанесения разметки 1.25 и 2.7 при устройстве искусственной неровности: a — монолитная конструкция; б — сборно-разборная конструкция
326 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Рис. 13.9. Варианты применения дорожной разметки и знаков в случае совмещения искусственной неровности и возвышающегося пешеходного перехода
лактории, автотурбазы. Мотели предусматривают полный набор бытовых услуг и теплые гаражи для стоянок автомобилей, кемпинги обеспечивают ночлег или отдых в легких домиках в летнее время и благоустроенные площадки для автомобилей. Размещают их через 50—100 км. Профилактории служат для отдыха водителей рейсовых автобусов и грузовых машин и располагаются при пассажирских и грузовых автостанциях централизованных маршрутных перевозок.
К сооружениям по обслуживанию движения на автодорогах относится весь комплекс дорожно-эксплуатационной службы, а также службы дорожного надзора и безопасности движения — здания постов и контрольно-пропускных пунктов. В последнее время стали формироваться аварийные службы медицинской и технической помощи.
Глава 13. Обустройство лоро г 327
На многих автомагистралях страны находят применение заправочно-моечные комплексы автомобилей (ЗМКА), нередко в сочетании их с дорожными станциями технического обслуживания автомобилей (СТОА) и торговыми точками по продаже запасных частей, автомасел, тормозных и охлаждающих жидкостей, продуктов питания (ил. 78). Сооружаются эстакады для осмотра автомобилей и возможности их мелкого ремонта силами самих водителей.
Из сооружений обслуживания движения на автомагистралях можно отметить строительство гостиниц и мотелей (ил. 79).
Обустройство автомагистралей и скоростных дорог барьерными ограждениями на разделительных полосах вызвало необходимость строительства АЗС в комплексе с другими сооружениями автосервиса по обе стороны дороги на одном и том же участке.
13.2.2. Размещение и планировка площадок отдыха, автобусных остановок
У водителей транспортных средств при движении по дорогам постепенно по мере утомления увеличивается время реакции, уменьшается внимательность, растет число ошибок и увеличивается время на выполнение необходимых операций при управлении транспортным средством. Анализы проведенных исследований по утомляемости водителей как в нашей стране, так и за рубежом показали, что после непрерывного управления автомобилем в течение 3 часов водителю необходим кратковременный отдых не менее 15 минут, а после 6 часов управления — не менее 30 минут.
Более полезными для здоровья водителей считаются кратковременные, но более частые остановки для отдыха. Так, Институт гигиены и физиологии труда в Цюрихе для водителей-профессионалов рекомендует делать остановки чаще: на 5 минут через каждый час движения, а после 2-го и 4-го часа движения остановка должна быть не менее 30 минут с легкой закуской.
Остановки для участников движения по дорогам I—III категорий осуществляются в целях: снятия эмоционального, умственного, физического напряжения, пополнения запасов питьевой воды, осмотра транспортного средства и перевозимого груза, уточнения маршрута, пользования туалетом, осмотра красивых мест природы, приема пищи и т. д.
328 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Для остановки и кратковременного отдыха водителей и пассажиров отводятся и оборудуются соответствующие придорожные участки-площадки. При размещении площадок вне полосы отвода дополнительный отвод территории осуществляется за счет малоценных сельхозугодий. Отвод осуществляется в соответствии с СН 467—74 «Нормы отвода земель для строительства дорог».
На автомобильных дорогах оборудуется несколько видов придорожных площадок. Возле придорожных пунктов питания устраиваются вместительные площадки для остановки и длительной стоянки автотранспорта на время отсутствия водителей и пассажиров.
Поездки пассажиров на автобусах и на легковых автомобилях на дальние расстояния не только вызывают у них желание остановиться и выйти просто отдохнуть, внимание их привлекают смена пейзажа, красивые места, родники и колодцы у дороги, красивые берега реки или моря. Площадки отдыха устраивают в стороне от дороги. Размеры площадок отдыха, как и площадок для стоянки автомобилей, определяют исходя из необходимости размещения максимального количества одновременно останавливающихся автомобилей. На площадках отдыха средняя продолжительность стоянки автотранспорта 2—3 часа. Отдельные автомобили могут стоять целый день. На дорогах I—III категорий, особенно на въездах в крупные населенные пункты, рекомендуется оборудовать площадки для стоянки вместимостью на 50—75 автомобилей.
На дорогах I—II категорий площадки отдыха рекомендуется располагать не реже чем через 10—15 км, на дорогах III категории — через 20—30 км. В странах Европы площадки отдыха оборудуются на автомагистралях гораздо чаще.
На площадках отдыха выделяются отдельные зоны: стоянка автомобилей, зона отдыха, санитарно-гигиеническая зона.
Въезды и выезды с площадок отдыха не должны осуществляться по крутым поворотам. А на скоростных автомагистралях обязательно должны быть переходно-скоростные полосы, рассчитанные на среднюю скорость транспортного потока.
Площадки отдыха с целью снижения шума от движения по дороге отделяются от нее высоким густым кустарником или деревьями. На стоянке должна быть беспыльная прочная дорожная одежда и желательно наличие источника питьевой воды.
Глава 13. Обустройство дорог 329
Площадки отдыха бывают двух типов: линейного (рис. 13.10) и тупикового (рис. 13.11).
Рис. 13.10. Площадка отдыха линейного типа:
1 — основная дорога; 2 — разделительный островок; 3 — объездной путь;
4 — стояночная полоса
Площадка отдыха тупикового типа занимает большую площадь по сравнению с площадкой линейного типа. Стоянка автомобилей на ней более длительна по продолжительности. Количество мест на стоянке может достигать нескольких десятков.
Площадки возле проезжей части дороги или уширение проезжей части делают, как правило, не более 15—20 м, допускают остановку не более 2—3 автомобилей для устранения мелких неисправностей за короткое время.
С ростом объемов автобусных пассажирских перевозок возникла необходимость строительства благоустроенных автобусных остановок. Автобусные остановки в виде павильонов для укрытия пассажиров от непогоды строят вблизи населенных пунктов на участках дорог с хорошей видимостью.
330 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатаиия
Рис. 13.11. Площадка отдыха тупикового типа:
1 — основная дорога; 2 — разделительный островок; 3 — объездной путь;
4 — эстакада; 5 — стоянка легковых машин; 6 — зона отдыха; 7 — стоянка грузовиков и автобусов; 8 — пешеходные дорожки
Автобусные остановки должны иметь посадочные платформы и туалеты. Во избежание несчастных случаев при переходе пассажиров через дорогу автобусные остановки для разных направлений движения смещают друг относительно друга. На автомагистралях автобусные остановки располагают друг против друга, соединяя их подземным или надземным переходом, а на разделительной полосе устанавливают ограждение.
При планировке комплекса сооружений по организации дорожного движения территорию разделяют на зону обслуживания автомобилей и зону обслуживания водителей и пассажиров. Первую зону располагают ближе к дороге.
Глава 13. Обустройство дорог 331
13.2.3. Обеспечение дорожной информацией участников движения
Точные и безошибочные действия водителей, а следовательно, и безопасность движения на дорогах и улицах городов и населенных пунктов во многом зависят от того, как полно и четко будет налажена информация водителей об условиях и требуемых безопасных режимах движения. В то же время избыточное количество информации ухудшает условия работы водителя.
Оценка водителями условий движения является в основном визуальной. Количество объектов, которое водитель может различить и зафиксировать в своем сознании, ограничено продолжительностью времени, необходимого для восприятия его глазами. Пороговая величина этого времени у разных людей различна и зависит как от остроты зрения, так от их эмоционального напряжения. В среднем для зрения человека она равна 0,1 секунде. Более частые воздействия проявляются как непрерывный процесс — возникает мелькание в глазах.
Обычно водитель в каждый момент времени сосредоточивает свое внимание только на одном конкретном явлении, получая о других, происходящих одновременно, только самое общее представление.
Как отмечает В.Ф. Бабков, взгляд водителя скачкообразно перебрасывается по спирали с одного объекта на дороге или придорожной полосе на другой, как бы выделяя при этом опорные точки, вырисовывающие пространственный коридор, по которому он ведет автомобиль. Такими опорными точками всегда являются:
• края проезжей части и бровки дороги;
• линии разметки;
• боковые ограждения;
• ряды придорожных насаждений;
• малые архитектурные формы вдоль загородных дорог;
• средства наружной рекламы и др.
В городах и населенных пунктах основными опорными точками, кроме дорожных знаков, дорожной разметки и объектов наружной рекламы, являются бордюрные камни, ограничивающие проезжую часть улиц, пешеходные ограждения, деревья и др.
При движении в автомобиле водитель сосредоточивает свое внимание на полотне дороги, получая при этом зрительную ин
332 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
формацию об обстановке на прилегающей дорожной полосе. Распознавание объектов происходит как бы в два этапа.
В открытой местности водители фиксируют явления, происходящие перед ними, в зоне до 600 м, а на городской улице — от 50 до 100 м. При малых скоростях движения у водителя имеется больше времени на охват и осознание большого числа опорных точек при их проезде. При возрастании скорости движения число охваченных вниманием опорных точек значительно уменьшается, так как при этом взгляд водителя сосредоточивается на большем удалении от автомобиля по направлению движения и охватывает все меньшую ширину придорожной полосы.
При движении в условиях невысокой загруженности движением дороги водители имеют возможность регулировать количество поступающей к ним необходимой информации снижением скорости, если поток информации увеличивается.
Условия движения в насыщенных транспортных потоках характеризуются избыточной информацией, которую бывает очень трудно осмыслить и оценить. Это отражается на нервно-психическом состоянии и степени эмоциональной напряженности водителей и при дальнейшем ухудшении обстановки может стать причиной дорожно-транспортного происшествия.
Зависимость между количеством п объектов, которые водитель в какой-то момент времени может зафиксировать и осознать из всего количества М объектов в пределах зоны L, можно выразить формулой
где t — среднее время, необходимое для распознавания одного объекта, с;
v — скорость движения автомобиля, м/с.
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
1. Что понимается под обустройством дорог инженерно-техническими сооружениями ?
2. Как классифицируются дорожные ограждения по условиям их применения и по классификационным признакам?
Глава 13. Обустройство дорог 333
3. Какими конструкциями направляющих и удерживающих ограждений обустраиваются автомобильные дороги?
4. Что понимается под комбинированным барьерным ограждением ?
5. Какие барьерные ограждения устраиваются на участках дорог с возможными переходами их дикими животными?
6. Как осуществляется поэтапная последовательность по составлению дислокации дорожных знаков на стадии разработки проекта дороги ?
7. Какое назначение имеют сигнальные столбики и дорожная разметка ?
8. Какая роль у искусственных неровностей на дороге?
9. Какие существуют конструкции искусственных неровностей?
10. В каких случаях не допускается устраивать искусственные неровности?
11. Как наносятся на искусственные неровности разметки 1.25 и 2.7?
12. Как классифицируются объекты дорожного сервиса?
13. Каковы основные требования к размещению и планировке площадок отдыха и автобусных остановок ?
14. Как обеспечиваются дорожной информацией участники движения ?
Глава 14 lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll ДОРОЖНОЕ ХОЗЯЙСТВО РОССИИ
14.1. Состав дорожного хозяйства
Все возрастающая роль автомобильного транспорта в жизни общества требует создания необходимых условий для обеспечения удобства и безопасности движения. Для этого, прежде всего, должна быть создана оптимальная по протяженности, плотности и транспортно-эксплуатационным качествам улично-дорожная сеть.
Для строительства современных автомобильных дорог, отвечающих требованиям все увеличивающихся на них нагрузок, и для устранения разрушений, вызываемых на дорогах движением, должна существовать система специальных дорожных производственных, научных и проектных организаций, функционирующих как целый организм с выполнением единой конечной функции.
Дорожное хозяйство представляет собой одну из крупнейших и важнейших отраслей народного хозяйства России. Без дорожной сети не могут быть реализованы статьи Конституции Российской Федерации, в которых гарантируются права на свободу передвижения граждан, на свободное перемещение товаров и услуг, единство экономического пространства. Важную роль играют автомобильные дороги в решении социальных задач, реализации приоритетных национальных проектов. Существенно усиливается роль автомобильных дорог с активизацией участия России в развитии глобальной мировой экономики.
В последние годы оживление производства и повышение доходов населения привели к резкому увеличению парка автотранспортных средств, объемов грузовых и пассажирских перевозок автотранспортом. Согласно положениям Транспортной стратегии Российской Федерации, развитие автодорожной сети должно соответствовать темпам социально-экономического развития
Глава 14. Лорожное хозяйство России 335
страны и обеспечивать потребности в перевозках в соответствии с ростом автомобилизации.
Дорожное хозяйство России — единый производственно-хозяйственный комплекс, который включает в себя автомобильные дороги общего пользования и инженерные сооружения на них, а также организации, осуществляющие:
• проектирование, строительство, реконструкцию, ремонт и содержание автомобильных дорог;
• проведение научных исследований, подготовку кадров;
• изготовление и ремонт дорожной техники;
• добычу и переработку нерудных строительных материалов;
• иную деятельность, связанную с обеспечением функционирования и развития автомобильных дорог.
В состав дорожного хозяйства входят свыше 3000 учреждений и предприятий различных форм собственности. Численность работающих в дорожном хозяйстве и сопутствующих отраслях составляет порядка 750 тысяч человек.
14.2. Росавтодор в транспортном комплексе России
Управление всеми видами транспорта России, кроме метрополитена, осуществляет Министерство транспорта Российской Федерации.
Структура Министерства транспорта Российской Федерации:
• Федеральная служба по надзору в сфере транспорта;
• Федеральное агентство воздушного транспорта;
• Федеральное дорожное агентство;
• Федеральное агентство железнодорожного транспорта;
• Федеральное агентство морского и речного транспорта;
• Федеральная аэронавигационная служба.
Федеральное дорожное агентство (Росавтодор) является федеральным органом исполнительской власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг, по управлению государственным имуществом в сфере автомобильного транспорта и дорожного хозяйства, включая управление федеральными автомобильными дорогами.
336 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
К сфере компетенции Росавтодора относится выполнение функций государственного заказчика федеральных целевых, научно-технических и инновационных программ и проектов по закрепленным направлениям деятельности, в том числе подпрограммы «Автомобильные дороги» федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России (2002— 2010 годы)».
Управление автомобильными дорогами осуществляется Рос-автодором как непосредственно, так и через систему федеральных государственных учреждений и их филиалов, обеспечивающих исполнение функций оперативного управления федеральными автомобильными дорогами и государственных заказчиков работ по их строительству, реконструкции, ремонту и содержанию. В эту систему входят:
• 10 федеральных управлений автомобильных дорог;
• 22 управления автомагистралей;
• 4 дирекции по дорожному строительству.
К объекту управления относятся 47,8 тыс. км федеральных автомобильных дорог, 5887 единиц мостов и путепроводов на них, а также имущество, необходимое для обеспечения бесперебойного круглогодичного функционирования федеральных дорог.
В ведении Росавтодора также находятся 195 федеральных государственных унитарных предприятий, выполняющих работы по ремонту и содержанию сети федеральных автомобильных дорог общего пользования.
Основу сети автомобильных дорог общего пользования образуют автомобильные дороги федерального значения, соединяющие столицу России со столицами стран СНГ и ближнего зарубежья, а также дороги, связывающие с Москвой административные центры субъектов Российской Федерации и сами эти центры между собой, включая подъездные дороги к ряду объектов, имеющих общегосударственное значение.
Протяженность сети автомобильных дорог федерального значения по оперативным данным на 1 января 2008 г. составляла 47,8 тыс. км. При этом на них приходится свыше 40% объемов грузоперевозок автомобильным транспортом, в том числе практически 100% международных автомобильных грузоперевозок.
По территории Российской Федерации проходят 34 автодорожных маршрута европейской и азиатской сети международных
Глава 14. Дорожное хозяйство России 337
автомобильных дорог общей протяженностью 32 тыс. км, по которым осуществляются международные автомобильные перевозки.
Федеральные автомобильные дороги относятся к федеральной собственности, их эксплуатация и развитие являются сферой ответственности федеральных органов исполнительной власти и осуществляются за счет средств федерального бюджета.
На сегодня более 2 тыс. км федеральных автомобильных дорог достигли предела пропускной способности, около 8 тыс. км автомобильных дорог работают в режиме перегрузки. Неудовлетворительную прочность дорожных одежд имеют 56% от общей протяженности федеральных автомобильных дорог, а неудовлетворительную ровность дорожных покрытий — 37%. Протяженность федеральных дорог с четырьмя и более полосами движения составляет лишь 8%. Около 8% протяженности сети федеральных автомобильных дорог имеют гравийное или щебеночное покрытие. Около 60% федеральных автомобильных дорог не соответствуют нормативным требованиям.
Федеральные автомобильные дороги в большинстве случаев рассчитаны на пропуск осевых нагрузок 6—10 т, что существенно ниже международных стандартов. В настоящее время свыше трети протяженности федеральных дорог требует реконструкции и модернизации пропуска современных большегрузных транспортных средств.
На федеральной сети автомобильных дорог эксплуатируется 5645 мостов и путепроводов общей протяженностью 347,1 тыс. пог. м. Около 20% мостов и путепроводов на федеральных дорогах построены более 40 лет назад и не соответствуют современным требованиям по грузоподъемности.
Федеральное дорожное агентство организует обеспечение соответствия состояния федеральных автомобильных дорог общего пользования установленным правилам, стандартам, техническим нормам и другим нормативным документам.
Эти задачи выполняются через дорожные службы низовых дорожных организаций, которые осуществляют комплекс работ и мероприятий по ремонту и содержанию дорог и сооружений на них, обеспечивающих требования к транспортно-эксплуатационным показателям дорог.
Дорожная служба содержит дорогу, ремонтирует, обустраивает ее и организует движение транспортных потоков, т. е. обеспе-12 Автомобильные дороги
338 Автомобильные дороги: строительство и эксплуатация
чивает функционирование дороги как транспортного сооружения. Эксплуатируют дороги автотранспортные предприятия и владельцы транспортных средств. Используют (эксплуатируют) многие дорожные сооружения участники движения — водители, пассажиры и пешеходы. Поэтому в общем виде под эксплуатацией автомобильных дорог понимают целесообразное и эффективное использование дорог автомобильным транспортом для перевозки грузов и пассажиров. Применительно к дорожной отрасли более правильным будет термин «техническая эксплуатация дорог и организация движения», под которым следует понимать систему планово-предупредительных и ремонтно-восстановительных работ, а также организационно-технических мероприятий, обеспечивающих удобное и безопасное движение автомобилей и наиболее эффективное использование дорог для перевозки грузов и пассажиров.
14.3. Дороги, не входящие в сферу ответственности Росавтодора
В сферу ответственности субъектов Российской Федерации в настоящее время входят дороги общего пользования по протяженности более 560 тыс. км.
Автомобильные дороги общего пользования относятся к собственности субъектов Российской Федерации, их эксплуатация и развитие являются сферой ответственности субъектов Российской Федерации и осуществляются за счет средств региональных бюджетов. Реконструкция и строительство отдельных участков территориальных автомобильных дорог осуществляется также с привлечением средств, выделяемых из федерального бюджета.
На территориальных дорогах общего пользования эксплуатируется более 36,4 тыс. мостов и путепроводов общей протяженностью около 1,3 тыс. км, около 8 тыс. железнодорожных переездов и 128 паромных переправ, всего в 71 субъекте Российской Федерации на территориальных автомобильных дорогах эксплуатируется 7421 деревянный мост (20% от их общего количества).
Реформой местного самоуправления к автомобильным дорогам общего пользования отнесены муниципальные дороги, протяжен
Глава 14. Дорожное хозяйство России 339
ность которых оценивается в 544,3 тыс. км, в том числе протяженность улично-дорожной сети городов — 145,2 тыс. км. Остальные муниципальные дороги проходят по территории поселений и муниципальных районов.
Развитие улично-дорожной сети городов существенно отстает от темпов автомобилизации — за последние 10 лет увеличение протяженности улично-дорожной сети городов составило около 2-3% при росте уровня автомобилизации в 2,4 раза. Недостаточное количество обходных дорог приводит к пропуску грузового транспорта по территориям жилой застройки в целом ряде крупнейших городов.
Особые проблемы связаны с ведомственными и частными дорогами, которые проходят по территории поселений и муниципальных районов в сельской местности. Их протяженность составляет около 299,2 тыс. км, из которых около четверти брошены владельцами с утратой своего значения. Такие дороги в настоящее время находятся в неудовлетворительном состоянии и в ряде случаев представляют угрозу безопасности. Наиболее остро эта проблема стоит в удаленных районах Сибири и Дальнего Востока, где расстояния между населенными пунктами огромные, при этом отсутствуют какие-либо другие виды транспортных сообщений.
Неудовлетворительное содержание автомобильных дорог и их недостаточное техническое оснащение являются основными причинами постоянного ежегодного роста числа дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Потери от ДТП составляют ежегодно около 80 млрд рублей.
Контрольные вопросы IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
7. Что входит в состав дорожного хозяйства России ?
2. Какие функции у Росавтодора в транспортном комплексе России?
3. Какие дороги не входят в сферу ответственности Росавтодора ?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Авторы надеются, что знания и практические навыки в решении отдельных задач, полученные в результате изучения настоящего курса, позволят сформировать у будущего специалиста по организации и безопасности движения систему взглядов по основным направлениям этой деятельности. Изложенный в книге материал будет необходимой базой для последующего освоения таких профилирующих дисциплин, как «Дорожные условия и безопасность движения», «Технические средства организации дорожного движения», которые раскрывают ряд дополнительной информации, касающейся теории и практики обустройства УДС и их эксплуатации.
Уровень автомобилизации в любой стране возрастает по мере роста ее экономического потенциала, а это означает, что усложняются и все проблемы, связанные с автомобилизацией (транспортное перенасыщение как городских улиц и городских УДС, транспортные заторы, аварийность, экология и др.). Очевидным является и то, что темпы развития УДС всегда будут отставать от темпов автомобилизации, а это повлечет за собой дальнейшее обострение проблем, связанных с эксплуатацией имеющихся УДС. В связи с этим решающее значение должна иметь не только грамотная эксплуатация дорог и улиц (повышение качества текущих ремонтов), но и ускорение сроков строительства новых УДС с использованием современных дорожно-строительных материалов и современных технологий дорожного строительства, позволяющих значительно увеличивать сроки службы дорог до их капитального ремонта.
Обязательным условием решения многих дорожных проблем будет соответствие уровня профессиональной подготовки всех специалистов, занимающихся строительством и обустройством дорог, их содержанием, организацией движения и обеспечением безопасности движения. Таким образом, теория и практика строительства и эксплуатации дорог будут и дальше развиваться, а к специалистам в этой области требования к уровню профессиональной подготовки также будут повышаться.
Поэтому нельзя останавливаться на сегодняшнем уровне знаний и методических подходах, изложенных в этом учебном пособии.
Приложение
Словарь основных дорожных терминов
Общие сведения
Автомобильная дорога — инженерное сооружение, предназначенное для движения автомобилей. Основными элементами являются: земляное полотно, дорожная одежда, проезжая часть, обочины, искусственные и линейные сооружения и все виды сооружений.
Автомобильная дорога ведомственная — дорога, находящаяся на балансе государственных предприятий и организаций и предназначенная для обслуживания их производственных, технологических перевозок, подъездов к производственным объектам и дорогам общей сети. Автомобильные ведомственные дороги подразделяются на подъездные, технологические, внутрихозяйственные, служебные, патрульные и др. Расположены на территории промышленного или другого предприятия (организации), находятся на его балансе, обслуживая его производственные, технологические перевозки и подъезды к нему. Проектируются на основе технических требований данного предприятия (организации).
Автомобильная дорога временная — дорога, сооружаемая на срок службы менее 5 лет и обеспечивающая движение автомобилей или строительных транспортных средств по обслуживанию грузовых и пассажирских перевозок в период сооружения новых объектов, реконструкции или ремонта.
Автомобильная дорога второстепенная — дорога, которая по своему значению, объемам перевозок и техническому решению уступает другой, пересекающей ее или примыкающей к ней дороге.
Автомобильная дорога главная — дорога, которая по своему значению, потокам движения, объемам перевозок или техническим решениям выше другой, пересекающей ее или примыкающей к ней дороге.
Автомобильная дорога горная — дорога, расположенная в горной местности, со значительными уклонами в продольном профиле, кривыми малых радиусов, серпантинами и инженер-
342 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
ними сооружениями, предохраняющими ее от лавин, оползней, осыпей и т. п.
Автомобильная дорога зимняя (автозимник) — дорога с проезжей частью, построенной изо льда, намораживаемого послойно, или из уплотненного снега и льда, а также проложенная по замерзшему льду рек и озер.
Автомобильная дорога кольцевая — дорога, огибающая планировочную территорию города или другую территорию по замкнутой кривой, соединяющей дороги, входящие в город, и предназначенная для разгрузки пригородных дорог и городской уличной сети от транзитного движения автомобилей.
Автомобильная дорога многополосная — дорога, обеспечивающая движение автомобилей по четырем и более полосам.
Автомобильная дорога обходная — дорога, расположенная с внешней стороны территории города или другого населенного пункта на некотором удалении от него, предназначенная для обеспечения беспрепятственного пропуска транзитного движения автомобилей с минимальными затратами времени и разгрузки от него городской уличной сети.
Автомобильная дорога общего пользования — дорога, обеспечивающая движение автомобилей, отвечающих требованиям государственного стандарта (по нагрузкам и габаритам). Находится на балансе органов управления дорожным хозяйством. Дороги общего пользования по своему народнохозяйственному и административному значению подразделяются на дороги федеральные и территориальные.
Автомобильная дорога платная — дорога, обеспечивающая движение автомобилей с взиманием оплаты за проезд.
Автомобильная дорога подъездная — дорога, обеспечивающая связь районов, городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий с железнодорожными узлами, речными и морскими портами, местами массового отдыха населения и соединяющая эти объекты с дорогой более высокой категории.
Автомобильная дорога территориальная — дорога, соединяющая: столицы республик; административные центры краев и областей, города республиканского, краевого и областного подчинения с административными центрами районов и автономных
Приложение 343
округов; административные центры районов и округов между собой, с железнодорожными станциями, аэропортами, речными портами, курортами, базами отдыха, спортивными комплексами и с дорогами федерального значения. Находится под управлением территориальных управлений дорожного хозяйства.
Автомобильная дорога федеральная — дорога, соединяющая: столицу Российской Федерации со столицами республик и важнейшими промышленными и культурными центрами страны, столицы республик и административные центры краев и областей; курорты, места массового отдыха и туризма, заповедники, исторические и культурные памятники, научные центры и подобные объекты федерального значения со столицами республик и административными центрами краев и областей, с ближайшими станциями железных дорог, аэропортами, морскими и речными портами. Обеспечивает также транспортные связи с зарубежными странами, объединяет все другие автомобильные дороги в единую сеть. Находится под управлением федерального органа управления дорожным хозяйством.
Автомобильная магистраль — дорога высокой пропускной способности, предназначенная для скоростного движения автомобилей, не обслуживающая придорожной территории; имеет проезжие части, отделенные одна от другой по направлениям движения разделительной полосой. Все пересечения с другими путями (автомобильными, железнодорожными, трамвайными, пешеходными) выполнены в разных уровнях.
Автомобильный транспорт — один из важнейших видов транспорта единой транспортной системы страны, являющийся совокупностью наиболее мобильных и универсальных транспортных средств и сети автомобильных дорог. Обеспечивает относительно дешевые и быстрые перевозки грузов и пассажиров.
Дорожное хозяйство — часть отрасли материального производства, призванная совместно с автомобилями наиболее полно удовлетворять потребности народного хозяйства и населения в автомобильных перевозках. Включает сеть автомобильных дорог общего пользования со всеми сооружениями, необходимыми для ее нормальной эксплуатации, а также предприятия и организации по ремонту и содержанию этих дорог.
344 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
Дорожно-климатическое районирование — разделение территории на районы (зоны) с более или менее однородными климатическими условиями для целей проектирования и строительства дорог. В зависимости от степени увлажнения, глубины залегания грунтовых вод, глубины промерзания грунтов и среднегодового количества осадков территория Российской Федерации разделена на пять дорожно-климатических зон.
Интенсивность движения — количество автомобилей, проходящих через определенное сечение дороги в единицу времени (за сутки или за один час).
Искусственные сооружения — сооружения, устраиваемые на дорогах при пересечении рек, оврагов, горных хребтов, дорог и других препятствий, снегозащитные, противообвальные. Основные искусственные сооружения: мосты, путепроводы, тоннели, эстакады, трубы, водоотводные устройства, галереи, подпорные стены и др.
Категория дороги — критерий, характеризующий народнохозяйственное значение автомобильной дороги в общей транспортной сети страны и определяемый интенсивностью движения на ней. В соответствии с категорией назначаются все технические параметры дороги.
Классификация автомобильных дорог — разделение существующих и проектируемых автомобильных дорог или отдельных их участков на категории.
Плотность дорожной сети — отношение общей протяженности всех автомобильных дорог определенной области (района) к площади этой области (района).
Пропускная способность дороги — максимальное количество автомобилей, которое может пропустить данный участок дороги или дорога в целом в единицу времени. Обычно измеряется в легковых автомобилях в час (авт./ч).
Протяженность дороги — фактическая длина дороги между объектами или населенными пунктами.
Развитие сети дорог — осуществление плана перспективного размещения автомобильных дорог какого-либо региона в соответствии с потребностями народного хозяйства и населения в автомобильных перевозках.
Приложение 345
Сеть автомобильных дорог — совокупность всех дорог на территории страны, краев, областей или районов, обслуживающих все отрасли их комплексного хозяйства.
Схема развития автомобильных дорог — отраслевая схема общего комплекса схем развития и размещения отраслей народного хозяйства, отраслей промышленности и схем развития и размещения производительных сил по экономическим районам. Разработка схем развития автомобильных дорог, так же как и других отраслевых схем, осуществляется в два этапа. На первом этапе определяются задачи и основные показатели развития автомобильных дорог, на втором этапе в составе этих схем разрабатываются материалы с расчетами, обосновывающими целесообразность проектирования, строительства, реконструкции, и другие мероприятия по развитию и повышению технического уровня дорог.
Транспортно-эксплуатационные показатели дороги — ряд параметров, определяющих технический уровень дороги и ее эксплуатационные возможности. В зависимости от значений показателей дорогу относят к той или иной категории. Основными показателями являются: обеспечиваемая скорость, интенсивность транспортного потока и состав движения, пропускная и провозная способности, уровень аварийности, качество дорожного покрытия, время сообщения, себестоимость перевозок автомобильным транспортом и др.
Улица — автомобильная городская дорога в пределах населенного пункта.
Земляное полотно и дорожные одежды
Влажность воздуха — содержание в воздухе водяного пара. Характеризуется абсолютной и относительной влажностью, дефицитом влажности, упругостью водяного пара, точкой росы и удельной влажностью.
Водно-тепловой режим земляного полотна — закономерность изменения в течение года влажности и температуры верхних слоев грунта земляного полотна, свойственная данной дорожноклиматической зоне и местным гидрогеологическим условиям. Система мероприятий, направленная на регулирование водно-
346 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
теплового режима, позволяет уменьшить влажность и величину морозного пучения рабочего слоя земляного полотна.
Грунт подстилающий — естественный грунт с ненарушенной структурой, на котором сооружается земляное полотно. Располагается непосредственно под дорожной конструкцией на толщину активной зоны, в которой практически затухают напряжения и деформации от транспортной нагрузки.
Грунт растительный — верхний слой почвы, который пригоден для озеленения.
Грунтовые воды — подземные воды, находящиеся в первом от поверхности земли постоянном водоносном горизонте, не имеющем сверху сплошной кровли водонепроницаемых пород. Не обладают напором и подвержены колебаниям уровня и дебита.
Обвал — внезапное обрушение с крутых горных склонов отдельных камней и обломков в скальных породах с сильной трещиноватостью.
Оползень — нарушение устойчивости склонов или откосов, выражающееся в смещении одной части грунтового массива относительно другой, остающейся неподвижной, без контакта между ними. По механизму смещения различают срез с вращением, скольжение, выдавливание, вязкопластичное течение, сложное смещение.
Показатели прочности — механические характеристики, с помощью которых можно описать прочность в любых напряженных состояниях. Для грунтов такими характеристиками являются угол внутреннего трения и сцепление.
Прочность грунтов — мера сопротивления грунтов касательным напряжениям. Основной вид нарушения прочности грунта — смещение одной его части по другой вследствие незатухающего сдвига, переходящего в срез.
Водоотводные устройства — комплекс сооружений, отводящих воду от земляного полотна и дорожной одежды и предотвращающих их переувлажнение (боковые канавы, лотки, водосборные колодцы, водопоглощающие и дренажные устройства).
Водосток (ливневая канализация) — система отвода поверхностных вод в городах, предназначенная для сбора и отвода дождевых и талых вод, вод от полива и мытья улиц, вод из дренажных
Приложение 347
систем и внутренних водостоков зданий. Различают открытую систему, состоящую из лотков и кюветов, входящих в поперечный профиль улиц, водоотводных канав, тальвегов, русел малых рек, закрытую — состоящую из сети трубопроводов, водоприемных и смотровых колодцев и камер, и смешанную — включающую элементы закрытой и открытой сети.
Выемка — земляное сооружение, выполненное путем срезки грунта по заданному профилю; при этом вся поверхность земляного полотна расположена ниже поверхности земли. Раскрытая выемка — мелкая выемка, устраиваемая с пологими откосами (более 1:10) для облегчения переноса через нее снега ветровым потоком. Разделанная под насыпь — выемка с пологими откосами и боковыми резервами, устраиваемая для уменьшения заносимости ее снегом.
Геокомпозит — составной материал, среди компонентов которого имеется, по крайней мере, один геотекстильный материал или материал, содержащий геотекстиль.
Геосетка — геосинтетический материал, в котором сетка связана узлами и в котором отверстия шире, чем элементы плетения.
Геотекстиль — тканый или нетканый рулонный строительный материал, изготавливаемый из различного волокнистого сырья со значительной долей синтетических компонентов и используемый в качестве прослоек для различных целей при строительстве, реконструкции и ремонте земляных сооружений.
Дренаж — геотехническая конструкция, служащая для перехвата и отвода подземных или поверхностных вод. Различают дренажи: откосный, перехватывающий и подкюветный.
Дренажные сооружения — комплекс сооружений, предназначенных для понижения уровня и сбора грунтовых вод с их отводом из земляного полотна и из-под дорожных одежд. Различают: горизонтальный дренаж, к которому относятся трубчатый дренаж, сплошная прорезь, дренажная галерея, горизонтальные скважины (дрены), и вертикальный дренаж — забивные и сквозные фильтры, колодцы, сифонный дренаж. Дренажные устройства укладывают: выше водоупора глубокого залегания (несовершенный дренаж); на поверхность или ниже водоупора при неглубоком его залегании для полного перехвата подземных вод (совершенный дренаж).
348 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Земляное полотно — сооружение, предназначенное для размещения конструктивных слоев дорожной одежды и других элементов дороги. Возводится из местных или привозных грунтов с обеспечением устойчивости самого земляного полотна, его обочин, откосов и естественных подстилающих грунтов. К земляному полотну относят связанные с ним водоотводные сооружения; кюветы, канавы, резервы, дренажные устройства и др.
Насыпь — инженерное земляное сооружение, устраиваемое из природных и (или) техногенных грунтов, в пределах которых вся поверхность земляного полотна расположена выше уровня земли.
Обочина — боковая полоса земляного полотна с каждой его стороны между его бровкой и кромкой проезжей части, предназначенная для предохранения краев дорожной одежды от разрушения, вынужденной остановки автомобиля в случае неисправности, размещения остановочных полос, барьерных ограждений, средств сигнализации и других средств, обеспечивающих безопасность движения. Обочины могут быть необработанные (грунтовые) и укрепленные асфальто- и цементобетоном, местными материалами (щебнем, гравием, шлаком) или засевом трав. Ширина обочин нормируется в зависимости от категории дороги.
Основание насыпи — подстилающий естественный грунт с ненарушенной структурой, на котором сооружают земляное полотно.
Откос земляного полотна — поверхность, сопрягающая обочину с поверхностью придорожной полосы или водоотводных сооружений.
Откосная часть — у насыпи — часть насыпи, расположенная между поверхностью откоса и вертикальной плоскостью, проходящей через бровку земляного полотна; у выемки — часть грунтового массива, расположенная со стороны оси земляного полотна и ограниченная вертикальной плоскостью, проходящей через бровку выемки.
Поверхность земляного полотна — поверхность земляного полотна или улучшенного верхнего слоя земляного полотна, на которых расположена дорожная одежда.
Поглощающие устройства — водоприемные устройства, отводящие воду в нижние пористые водопроницаемые слои подстилающего грунта.
Приложение 349
Полоса отвода — полоса местности, выделяемая для расположения на ней дороги, постройки вспомогательных сооружений и посадки придорожных зеленых насаждений. Различают также полосу, временно отведенную для устройства боковых резервов, карьеров, которая после окончания строительства подлежит рекультивации и возврату землепользователям.
Полувыемка-полунасыпь — земляное сооружение на косогоре, выполненное путем срезки уступом части естественного грунта с использованием его в полунасыпь или в отвал.
Слой земляного полотна рабочий — верхняя часть земляного полотна, расположенная от низа дорожной одежды до 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности проезжей части.
Слой земляного полотна улучшенный — дополнительный (необязательный) слой из необработанного или обработанного каменного материала, расположенный в пределах рабочего слоя земляного полотна, устраиваемый с целью улучшения свойств дорожного основания.
Конструкции и типы дорожных одежд
Дорога грунтовая профилированная — автомобильная дорога, не имеющая покрытия, но построенная с помощью профилировочных дорожных машин с приданием земляному полотну определенного продольного и поперечного профиля. Требует регулярной профилировки (восстановления профиля). При переувлажнении проезд прекращается.
Дорога грунтовая улучшенная — профилированная грунтовая автомобильная дорога, проезжая часть которой улучшена путем введения скелетных добавок (гравия, шлака и др.) или местных вяжущих (золошлаковых смесей и других отходов производства). При оттаивании после замерзания, а также после обильных дождей проезд затруднителен или полностью невозможен.
Дорога зимняя (автозимник) — дорога, проезжая часть которой (сплошная или колейная) построена из льда, намораживаемого послойно, или из уплотненного снега и льда, а также проложенная непосредственно по замерзшей поверхности рек и озер. Действует до оттаивания ледяного покрытия.
350 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Дорожная одежда — многослойная конструкция в пределах проезжей части автомобильной дороги, воспринимающая нагрузку от автотранспортного средства и передающая ее на грунт. Дорожные одежды классифицируют по типам исходя из их капитальности.
Дорожная одежда жесткая — дорожная одежда с цементобетонными монолитными покрытиями; со сборными покрытиями из железобетонных или армобетонных плит с основанием из цементобетона или железобетона.
Дорожная одежда капитальная — дорожная одежда, обладающая наиболее высокой работоспособностью, соответствующей условиям движения и срокам службы дорог высоких категорий.
Дорожная одежда нежесткая — дорожная одежда, не содержащая в своем составе конструктивных слоев из монолитного цементобетона, сборного железобетона или армобетона, укатываемого бетона.
Дорожных одежд классификация — разделение дорожных одежд по типам исходя из их капитальности, характеризующей работоспособность дорожной одежды.
Краевая полоса — часть обочины или разделительной полосы (на дорогах I категории), непосредственно примыкающая к проезжей части и имеющая конструкцию более прочную, чем на остальной части обочины. Заезд автомобильного транспорта на краевую полосу ограничен. С этой целью краевую полосу отделяют сплошной разметочной линией. Возможно устройство краевой полосы другого цвета, чем на основной проезжей части.
Основание бетонное (цементобетонное) — конструктивный слой дорожной одежды или нижний слой двухслойного цементобетонного покрытия, построенный из уплотненной цементобетонной смеси, включая укатываемый бетон или другие низкомарочные бетоны.
Основание битумогрунтовое — конструктивный нижний слой дорожной одежды, построенный из смеси местных грунтов и органических вяжущих материалов с применением добавок.
Основание гравийное — конструктивный нижний слой дорожной одежды, построенный из гравия или подобранной гравийной оптимальной смеси, распределенной по грунтовому или песчаному основанию и уплотненной.
Приложение 351
Основание дорожной одежды — несущая прочная часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои основания или грунт земляного полотна.
Основание из укрепленных грунтов — конструктивный нижний слой дорожной одежды, устроенный из грунтов, обработанных органическими или неорганическими вяжущими.
Основание песчаное — дополнительный слой, устраиваемый из песка ниже основания дорожной одежды или непосредственно под покрытием. Служит также дренирующим и выравнивающим слоем.
Основание цементогрунтовое — конструктивный нижний слой дорожной одежды, построенный из смеси местного грунта, обработанного цементом.
Основание щебеночное — конструктивный слой дорожной одежды из природного или искусственного щебня с заполнением пор более мелким щебнем, поливкой водой и уплотнением. Для устройства щебеночного основания возможно применение щебеночной смеси оптимального состава.
Покрытие дорожное — верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес автомобилей и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов.
Покрытие дорожное асфальтобетонное — покрытие капитального типа, построенное из плотных асфальтобетонных смесей (горячих или холодных) и уплотненное.
Покрытие дорожное гравийное — покрытие переходного типа, построенное из гравийной смеси и уплотненное. Укладывают в один или два слоя по всему профилю земляного полотна (серповидный профиль) или только по ширине проезжей части.
Покрытие дорожное из асфальтобетона на модифицированном битуме — верхний слой дорожной одежды, устроенный из асфальтобетонной смеси, в которой битум модифицирован различными добавками, обычно повышающими его трещино-стойкость.
Покрытие дорожное из дренирующего асфальтобетона — покрытие из специального высокопористого асфальтобетона, укладываемого на плотное асфальтобетонное основание, отводя
352 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
щее воду внутри своего слоя, что обеспечивает практически сухое состояние покрытия даже в период дождя и способствует высокому коэффициенту сцепления автомобильного колеса с покрытием.
Покрытие дорожное из литого асфальтобетона — высокоплотное капитальное дорожное покрытие, построенное из литой смеси с повышенным содержанием битума высокой вязкости. Отличается повышенной долговечностью.
Покрытие дорожное из песчаного асфальтобетона — капитальное дорожное покрытие, разновидность асфальтобетонного покрытия. Устраивают из асфальтобетонной смеси, не содержащей щебеночного материала.
Покрытие дорожное из щебнемастичного асфальтобетона — плотное покрытие из щебнемастичной асфальтобетонной смеси, содержащей повышенное количество мелкого щебня (до 10 мм, иногда до 20 мм) и битума (до 6—8%), с введением целлюлозы, минерального порошка (8—12%). При уплотнении не рекомендуется применение вибрационных катков.
Покрытие дорожное цементобетонное — капитальное покрытие, монолитное, сооружаемое из цементобетонных (или полимербетонных) смесей, уплотняемых на месте работ, или сборное (сплошное или колейное) из индустриально заготовленных железобетонных плит. Различают монолитные покрытия — армированные и неармированные, непрерывно армированные, предварительно напряженные и самонапрягающиеся.
Покрытие дорожное цементобётонное армированное — монолитное цементобетонное покрытие, при строительстве которого в нем размещают арматуру (обычно стальную в виде сеток), улучшающую работу цементобетонной плиты на растяжение при изгибе.
Покрытие дорожное цементобетонное непрерывно армированное (бесшовное) — монолитное цементобетонное покрытие с повышенным содержанием арматуры, укладываемой непрерывно на большом протяжении, что позволяет избежать устройства деформационных швов.
Покрытие дорожное цементобетонное предварительно напряженное — монолитное дорожное покрытие, цементобетон которого в процессе строительства подвергнут предварительному
Приложение 353
сжатию для повышения сопротивления растягивающим напряжениям (при безарматурном напряжении бетона), или с предварительно напрягаемой арматурой (струны, пучки, стержни периодического профиля).
Покрытие дорожное щебеночное — покрытие переходного типа, построенное из необработанных дробленых каменных материалов с расклинкой мелким щебнем и уплотнением с поливкой водой. Возможно применение плотных щебеночных смесей оптимального состава без расклинки.
Слой износа — тонкий слой, устраиваемый на покрытии из материалов, обработанных битумом или синтетическим вяжущим, в том числе ЛЭМС (литыми эмульсионно-минеральными смесями), либо входящий в состав толщины покрытия, но не учитываемый в расчетной толщине слоя. Подлежит периодическому восстановлению в процессе эксплуатации.
Ширина проезжей части — расстояние между внутренними границами краевых полос, а при их отсутствии (на дорогах IV, V категорий) — расстояние между внутренними границами обочин.
Расчет дорожных одежд
Автомобиль расчетный (расчетная нагрузка) — условная транспортная единица, параметры которой (нагрузка на колесо, давление на покрытие, диаметр круга, равновеликого площади передачи давления в зоне контакта) используют в расчетах дорожной одежды и ее элементов. Для перехода от автомобилей с различными осевыми нагрузками к расчетным используют суммарные коэффициенты приведения транспортного средства к расчетной нагрузке.
Деформация — изменение формы или размеров насыпи, дорожной одежды, сооружения и т. п. без изменения массы.
Мостовые сооружения и переходы
Акведук — мостовое сооружение на переходе водовода через овраг, ущелье, реку, суходол, дорогу и т. п.
354 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
Виадук — мостовое сооружение на переходе через глубокий овраг, ущелье, суходол, лощину с высоким расположением уровня проезда над дном препятствия.
Высота моста — расстояние от уровня проезжей части по оси моста до уровня меженных вод.
Высота проезда — наименьшее расстояние от уровня проезда до низа расположенных над проездом элементов конструкций, электрических сетей, сетей связи, трубопроводов и т. п., что определяет возможность или ограничение проезда транспортных средств.
Длина моста — расстояние между началом и концом моста, измеренное по его оси. При этом начало моста — первая по ходу отсчета километража точка пересечения линии, соединяющей концы открылков устоя или других видимых конструктивных элементов устоя или пролетного строения с осью моста, без учета переходных плит, а конец моста — последняя по ходу отсчета километража точка пересечения линии, соединяющей концы открылков устоя или других видимых конструктивных элементов устоя или пролетного строения с осью моста.
Длина пролетного строения — расстояние между крайними конструктивными элементами пролетного строения, измеренное по его оси.
Мост — сооружение, состоящее из опор и пролетных строений, предназначенное для пропуска транспортных путей через водные преграды.
Различают по назначению:
• автодорожный — для автомобилей и пешеходов;
• железнодорожный — для железной дороги;
• городской — для городских транспортных средств и пешеходов;
• пешеходный — для пешеходов;
• совмещенный — для пропуска автомобилей и железнодорожных поездов в одном или разных уровнях;
• специальный — для пропуска трубопроводов, кабелей и т. п.
По виду применяемых материалов в пролетном строении:
• деревянный,
• каменный,
• бетонный,
Приложение 355
• металлический,
• железобетонный,
• сталежелезобетонный.
По уровню расположения проезжей части:
• с ездой поверху — проезжая часть расположена по верху пролетных строений;
• с ездой понизу — проезжая часть расположена на уровне низа пролетных строений;
• с ездой посередине — проезжая часть расположена в средней по высоте части пролетного строения.
По длине:
Распределение мостовых сооружений на сети федеральных автомобильных дорог в зависимости от длины
О Средние мосты, от 25 до 100 погонных метров
В Большие мосты, свыше 100 погонных метров
По расположению пролетного строения относительно горизонта высоких вод:
• высоководный — мост, пролетное строение которого находится над рекой на уровне, обеспечивающем пропуск паводковых вод и ледохода;
• низководный — мост, пролетное строение которого затопляется при проходе высоких вод;
356 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
• подводный — мост, пролетное строение которого располагается под водой на глубине, обеспечивающей движение автомобилей вброд. Подводные мосты применяются с целью обеспечения скрытности их положения и повышения их живучести.
По сроку службы:
• временный — мост с ограниченным сроком службы;
• постоянный — мост, предназначенный для длительной эксплуатации, срок службы которого определяется долговечностью материала конструкции.
По статической схеме пролетного строения:
• балочный,
• арочный,
• рамный,
• вантовый,
• висячий,
• комбинированный.
Мост балочный — мост, пролетное строение которого от вертикальных нагрузок имеет на опорах только вертикальные составляющие опорных реакций.
По статической схеме различают:
• разрезные,
• температурно-неразрезные,
• неразрезные,
• консольные.
Мост вантовый — мост, пролетное строение которого состоит из балки жесткости и поддерживающих ее наклонных элементов — вант, закрепленных на пилонах и выполняющих функции упругих опор.
Различают:
• по восприятию распора (распорные, безраспорные):
• по числу плоскостей вант (одна или две);
• по взаимному положению вант («пучок» — радиальное; «арфа» — ярусно-параллельное; «веер» — ярусно-расходя-щееся; «звезда» — ярусно-сходящееся).
Мост висячий — мост, в пролетном строении которого главными несущими элементами служат гибкие кабели, поддержи
Приложение 357
вающие балку жесткости с помощью подвесок и передающие усилия на пилоны.
Различают:
• безраспорный — висячий мост, у которого горизонтальная составляющая усилий, возникающих в кабелях, передается на балку жесткости;
• распорный — висячий мост, у которого горизонтальная составляющая усилий, возникающих в кабелях, передается на анкерные опоры.
Мост разводной — мост, пролетное строение которого или часть его может перемещаться, освобождая пространство для пропуска судов.
В зависимости от способа перемещения судоходного пролета различают:
• поворотный — мост, у которого пролетное строение поворачивается в горизонтальной плоскости;
• подъемный — мост, у которого пролетное строение поднимается в вертикальной плоскости;
• раскрывающийся — мост, у которого пролетное строение поворачивается вокруг горизонтальной оси;
• раскрывающийся двукрылый — мост, у которого пролетное строение состоит из двух частей (крыльев), поворачивающихся вокруг горизонтальных осей;
• откатной — мост, у которого пролетное строение выводится из судоходного пролета путем .перемещения в горизонтальном направлении вдоль его оси.
Мост рамный — мост, пролетное строение которого жестко связано с опорами и представляет собой раму.
Разновидности:
• однопролетный бесшарнирный;
• однопролетный двухшарнирный;
• многопролетный рамно-неразрезной, состоящий из жестко соединенных между собой Т-образных рам (по фасаду);
• многопролетный рамно-консольный, состоящий из Т-об-разных рам (по фасаду), соединенных между собой шарнирами, допускающими угловые перемещения сопрягаемых концов ригелей;
358 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
• многопролетный рамно-подвесной, состоящий из Т-образ-ных рам (по фасаду), соединенных между собой подвесными пролетными строениями.
Мост цепной — висячий мост, главный несущий элемент которого выполнен в виде шарнирной цепи из отдельных фасонных звеньев.
Паром — подвижное устройство, предназначенное для перевозки через водное препятствие наземных транспортных средств и пассажиров.
Переход мостовой — комплекс сооружений, используемый для перехода через водоток, состоящий из моста, подходов к нему, берегоукрепительных и регуляционных сооружений.
Площадь моста — произведение длины моста на расстояние между перилами в свету.
Подход к мосту — участок насыпи земляного полотна дороги, примыкающий к мостовому сооружению и служащий для въезда на мост и съезда с него транспортных средств.
Пролет моста — горизонтальное расстояние между смежными опорами.
Пролет моста расчетный — горизонтальное расстояние между осями опорных частей, а при отсутствии их — между осями опор или условными точками опирания пролетного строения.
Пролетное строение ребристое — пролетное строение, состоящее из тавровых и двутавровых балок.
Пролетное строение сборное — пролетное строение, собранное из заранее изготовленных элементов. Различают: сборномонолитное — пролетное строение выполнено из заранее изготовленных элементов, объединенных монолитной плитой проезжей части; сборно-разборное — пролетное строение собирают из инвентарных элементов, комплект которых может быть использован многократно.
Путепровод — мостовое сооружение для пропуска одной транспортной магистрали над другой в разных уровнях.
Сел еду к — мостовое сооружение над горной дорогой, служащее для пропуска по нему селевого потока.
Приложение 359
Середина моста — геометрическое место точек, равноудаленных от начала и конца моста.
Середина пролета — геометрическое место точек, равноудаленных от смежных опорных частей.
Сооружение мостовое — сооружение, состоящее из опор и пролетных строений, предназначенное для перевода транспортного пути или водовода через различные препятствия. К этой группе сооружений относятся: мосты, путепроводы, виадуки, эстакады, акведуки, мосты-каналы, селедуки.
Тоннель автодорожный — подземное или подводное сооружение, предназначенное для устройства автомобильной дороги через толщу земли, горный массив или под водным препятствием.
Ширина моста — расстояние между перилами в свету.
Эстакада — мостовое сооружение для пропуска транспортной магистрали на некоторой высоте над поверхностью земли, чтобы пространство под ней могло быть использовано для различных целей, или устраиваемое вместо насыпи на подходах к мостам.
Пластичность грунта — способность деформироваться без нарушения сплошности (образования трещин, крошения) и сохранять полученную форму после снятия нагрузки.
Влажность грунта — выраженное в процентах отношение массы содержащейся в нем воды к массе минеральных частиц в том же объеме после высушивания образца при температуре 105 °C до постоянной массы.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Бабков В.Ф. Автомобильные дороги: учебник для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1983. — 280 с.
2. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения: учебник для вузов. — М.: Транспорт, 1993. — 271 с.
3. Горшкова Н.Г. Основы проектирования автомобильных дорог: учеб, пособие. Ч. 1. — Белгород: Изд-во БГТУ; В.Г. Шухова, 2005. — 119 с.
4. Инженерные сооружения в транспортном строительстве: учебник для вузов: в 2 кн. / П.М. Саламахин [и др.]; под ред. П.М. Саламахина. — М.: Академия, 2007. — Кн. 1 — 352 с.; кн. 2 — 272 с.
5. Канищева А.Н., Рябова О.В., Быкова А.А. Диагностика автомобильных дорог и назначение ремонтных мероприятий: учеб, пособие. — Воронеж: Изд-во ВГАСУ, 2004. — 116 с.
6. Клинковштейн Г.И., Афанасьев М.Б. Организация дорожного движения: учебник. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 2001. — 247 с.
7. Мосты и сооружения на дорогах: учебник для вузов: в 2 ч. / под ред. П.М. Саламахина. — М.: Транспорт, 1991. — Ч. 1. — 344 с.; ч. 2 — 488 с.
8. Немчинов М.В., Систер В.Г., Силкин В.В. Охрана окружающей среды при проектировании и строительстве автомобильных дорог: учеб, пособие. — М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2004. — 204 с.
9. Садило М.В., Подлозный Н.П., Удовенко А.А. Автомобильные дороги: учеб, пособие. — Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2000. - 156 с.
10. Сильянов В.В., Домке Э.Р. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц. — М.: Академия, 2007. — 352 с.
Литература 361
Дополнительная
11. Лобанов Е.М. Транспортная планировка городов. — М.: Транспорт, 1990. — 240 с.
12. Садило М.В., Садило Р.М. Оценка дорожных условий и безопасности движения на участке автодороги: учеб, пособие. — Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 1999. — 69 с.
13. Хомяк Я.В., Гончаренко Ф.П., Копилевич С.Л. Инженерное оборудование автомобильных дорог. — М.: Транспорт, 1990. - 232 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие...............................................3
Введение..................................................5
Глава 1. Пути сообщения. История возникновения и развития.7
1.1. Из истории возникновения и развития автомобильных дорог..................................................7
1.2. Автомобильные дороги России. Возникновение и развитие............................................11
1.3. Сеть сельскохозяйственных дорог..................21
1.4. Перспективы развития дорожной сети России и обеспечения безопасности движения...................23
Глава 2. Проектирование и строительство автомобильных дорог.28
2.1. Нормативно-правовые основы строительства дорог в России..............................................28
2.2. Техническая классификация автомобильных дорог
России по интенсивности движения транспортных средств, народнохозяйственному и административному значению.......................31
2.3. Техническая классификация автомобильных дорог
по условиям движения и доступа на них транспортных средств............................................34
2.4. Отвод земельных участков для размещения автомобильных дорог...................................38
2.5. Выбор направления трассы автомобильной дороги....40
2.6. Основные элементы автомобильных дорог............43
2.6.1. План дороги, прямые и кривые участки........43
2.6.2. Элементы дорог в продольном профиле.........44
2.6.3. Требования к плавности трассы автомобильной дороги... 48
2.6.4. Элементы поперечного профиля дороги............50
2.7. Расчетные скорости движения по дорогам...........55
2.8. Линейный график дороги..............................57
Глава 3. Воздействие автомобиля на дорогу и основные требования к дороге по обеспечению безопасности движения.........61
3.1. Особенности взаимодействия дороги и автомобиля......61
Оглавление 363
3.2. Силы, действующие от колеса автомобиля на дорожное покрытие................................................63
3.3. Требования к дороге по обеспечению безопасности движения................................................68
3.3.1. Движение автомобиля по дороге с поперечным уклоном.68
3.3.2. Движение автомобиля по горизонтальному криволинейному участку дороги.......................70
3.3.3. Движение автомобиля на виражах.....................75
Глава 4. Земляное полотно и его значение в безопасности движения...................................................79
4.1. Конструкции земляного полотна и дорожной одежды..........79
4.2. Строительство дорог в сложных природных условиях.........82
4.2.1. Земляное полотно дорог на косогорах и в горной местности. Защита земляного полотна..................82
4.2.2. Строительство в зоне вечной мерзлоты.........86
4.2.3. Земляное полотно дороги в заболоченных районах.....88
4.2.4. Дорога в овражистых районах..................90
4.2.5. Дороги в карстовых районах...................91
4.2.6. Дороги в засушливых районах и в районах искусственного орошения.............................92
4.3. Обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна.... 93
4.4. Дорожно-строительные материалы...........................97
4.4. L Грунты и минеральные материалы...............97
4.4.2. Вяжущие материалы............................99
4.4.3. Грунты, используемые в России для устройства насыпи дороги.......................................101
4.4.4. Дорожно-строительные материалы в России.....102
4.4.5. Материалы для мощения улиц и пешеходных путей.105
4.4.6. Древесина — строительный материал для дорог.106
Глава 5. Транспортные потоки и пропускная способность дороги... 109
5.1. Транспортные потоки. Определение. Режимы транспортных потоков..................................109
5.2. Пропускная способность дороги и ее влияние на эффективность транспортного процесса...............111
5.3. Примеры расчета пропускной способности дорог........123
Глава 6. Дорожные одежды..................................125
6.1. Процессы, протекающие в дорожной одежде под действием нагрузок................................125
364 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатаиия
6.2. Расчет дорожных одежд на прочность................128
6.2.1. Последовательность выполнения расчета нежестких дорожных одежд на прочность.........................137
6.2.2. Расчет напряжений и деформаций. Расчетные параметры подвижной нагрузки........................138
6.2.3. Расчет дорожной конструкции по допускаемому упругому прогибу...................................148
6.2.4. Расчет дорожных одежд на устойчивость против сдвигов в грунтовых подстилающих и малосвязных конструктивных слоях...............................154
6.2.5. Примеры решения задач по определению прочности дорожных одежд.....................................161
Глава 7. Охрана окружающей среды на этапах проектирования, строительства и эксплуатации дорог.....................165
7.1. Проблемы сохранения природной среды при строительстве дорог................................165
7.2. Выбор трассы и ее экологическая совместимость с окружающей средой...................................168
7.3. Меры защиты населения от экологического загрязнения придорожной природной среды...............170
7.4. Меры защиты животных и растений...................177
Глава 8. Транспортные развязки на улично-дорожных сетях...180
8.1. Одноуровневые пересечения. Их основные схемы......180
8.2. Пересечение дорог в разных уровнях. Их основные схемы.... 190
8.3. Пересечения автомобильных дорог с железными дорогами.... 194
8.4. Обеспечение видимости на автодорогах..............196
8.4.1. Обеспечение видимости на пересечении автомобильных дорог и улиц.........................197
8.4.2. Обеспечение видимости в продольном профиле, на кривых в плане участков дорог малых радиусов. Обеспечение безопасности движения..................199
8.4.3. Безопасность движения на сложных участках горных дорог..............................................203
Глава 9. Пересечения дорогами малых водотоков, рек и больших водных преград.........................................206
9.1. Основные сведения о малых искусственных сооружениях в насыпях дорог...........................206
9.2. Мостовые сооружения...............................209
Оглавление 365
9.2.1. Из истории строительства мостов............209
9.2.2. Классификация мостов..........................212
9.2.3. Регуляционные сооружения у мостовых переходов.218
9.2.4. Строительство и эксплуатация мостовых сооружений ... 219
Глава 10. Улично-дорожные сети городов и населенных пунктов... 224
10.1. Схемы планировки городских улично-дорожных сетей...224
10.2. Сеть городских дорог и улиц и их классификация.....226
10.3. Инженерное оборудование и благоустройство городских дорог и улиц. Инженерные подземные сети......233
10.4. Трамвайные пути, их конструкции, требования к их расположению на плане и в профиле улиц................233
10.5. Вертикальная планировка городской территории.......234
10.6. Водоотвод с городских улиц......................235
10.7. Обеспечение безопасности движения на дорогах и улицах городов и населенных пунктов.................237
10.8. Мероприятия по «успокоению движения» на участках дорог и улиц..........................................242
Глава 11. Транспортно-эксплуатационные качества автодорог...245
11.1. Основные транспортно-эксплуатационные показатели, отражающие качество автомобильных дорог...............245
11.2. Экспертная оценка транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог.......................247
11.3. Обследование автомобильных дорог................250
11.4. Обследование состояния земляного полотна........257
11.5. Обследование и оценка архитектурного состояния автомобильной дороги..................................258
11.6. Оценка плавности автомобильных дорог............261
11.7. Методика комплексной оценки состояния дорог по их эксплуатационным свойствам......................266
Глава 12. Эксплуатация и ремонт автомобильных дорог......278
12.1. Разрушение дорог под воздействием транспортных средств и природных факторов..........................278
12.2. Эксплуатация дорог в зимний период года.........279
12.2.1. Защита дорог от снежных заносов..............281
12.2.2. Меры борьбы с зимней скользкостью на автодорогах... 290
12.3. Эксплуатация ледовых переправ...................292
366 Автомобильные лороги: строительство и эксплуатация
12.4. Эксплуатация участков автомобильных дорог, подверженных пучинообразованию.........................295
12.5. Ремонт автомобильных дорог.......................297
12.5.1. Виды ремонта..............................297
12.5.2. Содержание асфальтобетонных покрытий......299
12.5.3. Техника безопасности при выполнении ремонтных работ..............................................301
12.5.4. Содержание обочин.........................301
12.5.5. Содержание откосов........................302
Глава 13. Обустройство дорог.............................305
13.1. Обустройство инженерно-техническими сооружениями... 305
13.1.1. Дорожные ограждения........................306
13.1.2. Разделение дорожных ограждений по классификационным признакам........................307
13.1.3. Конструкции дорожных удерживающих ограждений.... 309
13.1.4. Дорожные знаки как технические средства организации дорожного движения.....................313
13.1.5. Сигнальные столбики и дорожная разметка как технические средства, повышающие безопасность движения...........................................316
13.1.6. Искусственные неровности на дороге........316
13.2. Обустройство дорог объектами дорожного сервиса..324
13.2.1. Классификация сооружений обслуживания.....324
13.2.2. Размещение и планировка площадок отдыха, автобусных остановок...............................327
13.2.3. Обеспечение дорожной информацией участников движения...........................................331
Глава 14. Дорожное хозяйство России......................334
14.1. Состав дорожного хозяйства......................334
14.2. Росавтодор в транспортном комплексе России......335
14.3. Дороги, не входящие в сферу ответственности Росавтодора............................................338
Заключение...............................................340
Приложение...............................................341
Словарь основных дорожных терминов.......................341
Общие сведения........................................341
Земляное полотно и дорожные одежды....................345
Оглавление 367
Конструкции и типы дорожных одежд..................349
Расчет дорожных одежд..............................353
Мостовые сооружения и переходы.....................353
Литература............................................360
Основная...........................................360
Дополнительная.....................................361
Серия «Высшее образование»
Садило Михаил Васильевич, Садило Роман Михайлович
АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIBJIlllllllllllllllllllilllllllllll
Строительство и эксплуатация
Учебное пособие
Ответственный редактор С. Осташов Технический редактор Л. Багрянцева Обложка Я. Вартанов
Компьютерная верстка В. Микизиль Корректоры Н. Никанорова, Н. Пустовойтова
Сдано в набор 25.08.2010. Подписано в печать 29.11.2010. Формат 60x84/16. Бумага офс. 65. Гарнитура NewtonC. Печать офсетная. Усл. печ. л. 22,08. Тираж 2500 экз.
Заказ № 3304-10.
ООО «Феникс»
344082, г. Ростов-на-Дону, пер. Халтуринский, 80.
Отпечатано с готовых диапозитивов в ЗАОр «НПП «Джангар» 358000, г. Элиста, ул. Ленина, 245.