Земляных работ

Поперечным профилем дороги называют проекцию земляного полотна на вертикальную плоскость, перпендикулярную оси дороги.

Поперечный профиль дороги является третьей основной проекцией, которая определяет форму земляного полотна и дает представление об устройстве дороги.

Основными формами земляного полотна служат насыпи, выемки, нулевые места и полунасыпи-полувыемки (рис. 2.7). По форме насыпь представляет отсыпанный из грунта призматоид переменного сечения. Наклонные плоскости, ограничивающие с боков насыпь или выемку, называются откосами земляного полотна, крутизна их характеризуется отношением высоты насыпи или глубины выемки к заложению откоса. Это отношение записывается как 1: m, где m – коэффициент заложения откоса, равный частному от деления заложения (т. е. горизонтальной проекции) откоса на высоту насыпи или глубину выемки (для обычных грунтов m – 1,5...3).

г

в

д

б

а

Рис. 2.7. Поперечные профили земляного полотна

Бровкой земляного полотна называют линию пересечения плоскости откоса с поверхностью земляного полотна дороги.

При строительстве земляного полотна грунт для отсыпки насыпей берут из соседних выемок или из резерва, который устраивают для этого вдоль насыпи, в полосе отвода дороги необходимой ширины и глубины, или привозят из карьеров, расположенных вне полосы отвода. Лишний грунт из выемок, не использованный для отсыпки насыпей, отсыпают вдоль дороги в виде валов правильной формы, называемых кавальерами, банкетами.

Для повышения устойчивости насыпи на слабых основаниях между подошвой откоса и боковой канавой устраивают берму с уклоном 20‰ в сторону канавы.

Основными размерами земляного полотна дороги являются:

– ширина земляного полотна В, измеряемая между бровками;

– высота насыпи или глубина выемки H, представляющая собой рабочую отметку.

Для отвода воды, притекающей к земляному полотну с окружающей местности и стекающей по откосам, устраивают канавы во всех выемках (в этом случае они называются кюветами), в нулевых местах и вдоль невысоких насыпей (их называют боковыми канавами). Для отвода воды, попадающей на поверхность дороги, устраивают водосливную призму, как правило, треугольного сечения. Поперечный уклон водосливной призмы земляного полотна принимают для песчаных и супесчаных грунтов 15…20‰, для глинистых и суглинистых 20…30‰.

Чтобы не допустить к земляному полотну воду, поступающую с на­горной стороны, строят нагорные и забанкетные канавы.

Там, где земляное полотно пересекает реки, ручьи, овраги, лощины, для пропуска воды через него устраивают водопропускные сооружения: трубы, мосты.

При пересечении автомобильной дороги с другой автомобильной или железной дорогой земляное полотно может быть устроено в одном уровне с полотном пересекаемой дороги или в разных уровнях. При устройстве дорог в разных уровнях для пропуска движущегося транспорта сооружают путепроводы, эстакады, тоннели.

Полунасыпь-полувыемка устраивается на косогорных участках. Формы земляного полотна на косогорах приведены на рис. 2.8.

Лесохозяйственные дороги, как правило, проектируют однополосными. Ширину земляного полотна В на прямых участках дороги определяют по формуле

, (2.15)

где – ширина проезжей части, м; – ширина обочины, м.

B

d1 = 1 + 0,1H

d = 1 + 0,05h

d = 1 + h / 8

г

в

б

а

Рис. 2.8. Формы поперечных профилей земляного полотна на косогоре:

а − насыпь с каменным банкетом; б − насыпь с подпорной стенкой; в − полунасыпь-полувыемка с укреплением откоса каменной накидкой; г − выемка на полке

Ширина проезжей части равна

, (2.16)

где – ширина колен расчетного автомобиля, м; − расстояние от середины заднего колеса до края проезжей части, м:

, (2.17)

где – расчетная скорость движения автомобиля, м/с.

Ширина земляного полотна В, определенная по формуле (2.15), не должна превышать значений, приведенных в табл. 2.2.

Земляное полотно лесохозяйственных дорог проектируют в соответствии с типовыми поперечными профилями (рис. 2.9).

Насыпь необтекаемого профиля в песчаных и супесчаных грунтах

Насыпь необтекаемого профиля в глинистых и суглинистых грунтах

б

Рис. 2.9. Типовые поперечные профили земляного полотна

Пояснения: Крутизна откосов назначается в зависимости от применяемых грунтов и высоты насыпи. При высоте насыпи до 1 м дерн должен срезаться. Если не устраивается резерв, то на расстоянии 2 м от подошвы насыпи предусматривают нагорную канаву без банкетов.

Насыпь на косогорах с уклоном от 1: 10 до 1: 15

Пояснения: Применяется на дорогах I,II типа при поперечном перемещении грунта в насыпь. Ширина резерва l определяется расчетом

в

г

Насыпь, возводимая из грунта боковых резервов до 1,0 м

Насыпь, возводимая из привозного грунта до 1,5 м

Пояснения: Крутизна откосов насыпи назначается в зависимости от применяемых грунтов и высоты насыпи. На косогорах сложных и дренирующих грунтов уступы не устраиваются

h = 0,3,0,5 м Продольный уклон потока должен быть не менее 3 ‰

Высота выступа не < 0,5 м

Насыпь на косогорах с уклоном 1: 5 до 1: 3

Пояснения: Применяется на дорогах I,II типа при поперечном перемещении грунта в насыпь. Ширина резерва l определяется расчетом

B

е

д

Рис. 2.9. Продолжение

h по расчету, но не менее 0,3 м

Выемки глубиной до 1 м (раздельные под насыпь)

Необтекаемый поперечный профиль

Выемки глубиной до 1 м (раскрытые)

з

ж

Рис. 2.9. Окончание

Для определения объемов земляного полотна необходимо сначала определить площадь его поперечного сечения.

Из рис. 2.7 видно, что площадь поперечного сечения насыпи равна

;

площадь выемки

,

где а – площадь водосливной призмы, для треугольного сечения ,м²; − поперечный уклон земляного полотна; − глубина кювета, м; − ширина дна кювета, м; – площадь поперечного сечения трапецеидального кювета ; - ширина кювета по верху, м, которую можно найти по формуле , где и − соответственно коэффициенты заложения наружного и внутреннего откосов. (для треугольных кюветов ).

Ширина земляного полотна В, определенная по формуле, не должна превышать значений, предусмотренных в основных нормах проектирования лесохозяйственных дорог (см. табл. 2.2).

Поперечный уклон сливной призмы земляного полотна принимают для песчаных и супесчаных грунтов 15…20‰, для глинистых и суглинистых – 20…30‰.

Земляное полотно лесохозяйственных дорог проектируют, руководствуясь типовыми поперечными профилями, разработанными Союзгипролесхозом и приведенными на рис. 2.9.

Насыпь (рис. 2.9, в) устраивается из местного грунта боковых резервов. Насыпь на косогоре с уклоном от 1: 10 до 1: 5 (рис. 2.9, г) (из местного грунта нагорного бокового резерва). Грунт для устройства насыпи берется только из нагорного резерва для увеличения производительности землеройной машины (бульдозера).

Насыпь (рис. 2.9, д) возводится из привозного грунта. Такой поперечный профиль земляного полотна проектируется, когда местные грунты не пригодны для строительства земляного полотна (пылеватые грунты, дороги на болотах и на валунных участках при валунности выше 25…30%). На косогорах с уклоном от 1: 5 до 1: 3 насыпи устраивают по типу, представленному на рис. 2.9, е.

Поперечные профили выемок лесохозяйственных дорог проектируют по типу представленных на рис. 2.9, ж, з.

При сооружении насыпи из местного грунта, возводимой из грунта боковых резервов, необходимо рассчитать размеры резервов по условию поперечного уравновешивания земляных масс. При поперечном уклоне местности менее 1: 10 резервы проектируются с обеих сторон насыпи, если поперечный уклон местности более 1: 10, то проектируются односторонние резервы с нагорной стороны.

В случае двухсторонних резервов условие поперечного уравновешивания земляных масс будет заключаться в равенстве площади поперечного сечения насыпи и площадей поперечного сечения двух резервов, т. е.

, (2.18)

где – площадь поперечного сечения насыпи, м²; – площадь поперечного сечения одного резерва.

Площадь поперечного сечения насыпи равна, м²

, (2.19)

где – площадь поперечного сечения сливной призмы, м².

, (2.20)

где – ширина земляного полотна, м; – поперечный уклон земляного полотна (подставлять в формулу в долях единицы, например, 0,020); – коэффициент крутизны откоса насыпи (см. типовые поперечные профили, рис. 2.9).

Площадь поперечного сечения двух резервов

, (2.21)

где – ширина резерва по низу, м; – глубина резерва, м (обычно принимают 0,8…1,0 м); – коэффициент крутизны наружного откоса резерва.

Приравнивая формулы (2.19) и (2.21), вычисляют ширину резерва по низу, м:

. (2.22)

При проектировании насыпи с односторонним резервом (рис. 2.9, г) необходимую ширину резерва по низу определяют из формулы, м:

. (2.23)

По расчетным данным и данным типовых поперечных профилей (рис. 2.9) вычерчивают поперечные профили:

– насыпь из местного грунта с боковыми резервами;

– насыпь из привозного грунта;

– насыпь на косогоре;

– выемка (если выемки на продольном профиле нет, то вместо нее вычертить поперечный профиль насыпи на косогоре, но с другим значением поперечного уклона местности). Масштаб чертежей 1: 50.

Для определения объема земляных работ существует несколько способов: по формулам, таблицам, номограммам и с применением ЭВМ.

Для определения объема насыпей, м³, используют следующую формулу (формула Мурзо):

, (2.24)

для выемок

, (2.25)

где – средняя рабочая отметка; – рабочие отметки в начале и конце определяемого участка, длиной – для насыпей и – для выемок. Все расчеты сводятся в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Ведомость попикетного подсчета объемов земляных работ (форма – образец)

Километр

Пикет

Плюс

Расстояние, м

Рабочая отметка Н, м

Средняя рабочая отметка (H1 + H2)/2, м

Разность рабочих отметок H1 – H2, м

Объем земляных работ, м3

Без поправки

Призматоидальная поправка

С поправ-кой

Всего

Насыпь

Выемка

Насыпь

Выемка

Сумма объемов насыпей и выемок называется профильным объемом работ. Его следует отличать от производственного объема земляных работ, в состав которого входят объемы всех выемок и грунта, взятого из резерва и карьеров для отсыпки насыпи.

Профильный объем работ – это оплачиваемый объем работ. Он меньше профильного объема на кубатуру грунта, полученного при разработке выемок и использованного для отсыпки насыпей.