Лекция 11. Элементы инженерно- геодезического проектирования

План: 1. Проектирование продольного и поперечного профилей автомобильной дороги. 2. Вертикальная планировка рельефа.

Проектирование продольного и поперечного профилей автомобильной дороги Установление положения автодороги в продольном профиле по отношению к поверхности земли (или нанесение на профиль проектной линии) производится при выполнении ряда технических условий, главным из которых является соблюдение предельного продольного уклона. Для дорог с высотой интенсивностью движения величина этого уклона не должна превышать 0,040…0,050; Для дорог местного значения допускается увеличение продольных уклонов до 0,060…0,090. В пересеченной местности для уменьшения продольного уклона дорогу проектируют по секущей, срезая возвышенные места рельефа. В этом случае проектная линия наносится под условием нулевого баланса земляных масс, т.е. примерной компенсации объемов выемок и насыпей.

Положение автодороги определяется рядом точек, строго фиксированных по высоте: 1 начало и конец трассы 2 ее пересечение с существующими железными и автомобильными дорогами 3 высота проектной линии над поверхностью воды при переходе через водотоки От этих точек, называемых контрольными, начинают нанесение проектной линии на профиль.

Зная отметку контрольной точки Н1, находят проектную отметку Н2 последующей точки по формуле

Разность между проектными отметками и отметками земли (черными) называются рабочими отметками. Положительные рабочие отметки выражают высоту насыпи, отрицательные – глубину выемки. Между двумя точками профиля с рабочими отметками разных знаков h1 и h2 находится точка нулевых работ О. Ее расстояние x от ближайшей точки вычисляется по формуле Так для точки нулевых работ, расположенной между гк 2+81 и гк 3, получим x =19 0,72/ (0,48+0,72) =11,4 м.

Вертикальная планировка рельефа Составной частью строительного генерального плана является проект вертикальной планировки, имеющей целью преобразование естественных форм рельефа и создание условий для эксплуатации возводимых зданий и сооружений. Преобразование рельефа земной поверхности связано с возведением земляных сооружений, основными из которых являются насыпи и выемки. Выемки, устраиваемые для фундаментов зданий или сооружений, называются котлованами, для укладки трубопроводов – траншеями. Все геодезические расчеты, сопутствующие составлению проекта вертикальной планировки, сводятся главным образом к определению рабочих отметок создаваемых насыпей и выемок. Основой для проектирования вертикальной планировки служат топографические планы масштабов 1:5000–1:500.

Исходными данными для вертикальной планировки служат планы местности, разбитые на квадраты. Высотные отметки на планах определяют в вершинах квадратов. Изменения формы и уклонов рельефа проектируют относительно отметок вершин квадратов. Если имеется план местности в горизонталях, на него наносят сетку квадратов со сторонами 10, 20, 30 и т.д. Длина стороны квадрата зависит от сложности рельефа и необходимой точности вычисления объема земляных работ. Отметки точек земляных работ на поверхности земли называют фактическими (Нф). Отметки точек в проекте называют проектными (Нпр). Проектная отметка – это отметка, которую данная точка поверхности земли должна иметь после завершения планировки.

Рис. 62. Продольный профиль трассы автодороги

I II III Рис. 63. Проектирование горизонтальной площадки, отметка которой задана

Длину отрезков x и у можно найти путем графических построений (рис. 64). Для этого вдоль сторон сетки достаточно отложить в разных направлениях, но в одном и том же масштабе, рабочие отметки +2,23 и – 1,20. Точка пересечения прямой, соединяющей вершины построенных перпендикуляров со стороной сетки, укажет положение нуля земляных работ. Соединяя смежные точки нулевых работ, получают положение линии нулевых земляных работ. Графическое изображение на плане расположения насыпей выемок называется картограммой земляных работ. B Рис. 64. Графический способ определения точки нулевых работ

Объем земляных работ, при составлении проекта вертикальной планировки может быть подсчитан различными способами. При наличии нивелирной сетки квадратов объем земляных работ определяют по рабочим h1, h2, h3 и h4 вершинам каждого квадрата сетки. Если эти рабочие отметки имеют один и тот же знак, то объем V насыпи или выемки в пределах квадрата нивелирной сетки находят по формуле Квадраты нивелирной сетки, вершины которых имеют рабочие отметки различных знаков, называются переходными (рис. 65). Для определения объема земляных работ переходный квадрат расчленяют на элементарные фигуры, чаще всего на треугольники. Рис. 65. Переходный квадрат

Объем насыпей и выемок подсчитывают отдельно по рабочим отметкам вершин этих элементарных фигур. При разбивке на элементарные фигуры предварительно строят линию нулевых земляных работ. Объем насыпи или выемки по отметкам h1, h2, и h3 вершин треугольника вычисляют по формуле Где F – площадь треугольника. Все приведенные вычисления относятся к случаю, когда проектируется горизонтальная площадка, отметка Hпр которой задана. Такая проектная отметка может быть обусловлена многими соображениями. Часто горизонтальную площадку проектируют с соблюдением условия баланса земляных работ. Тогда проектную отметку вычисляют по формуле H пр = H + V 0, (69) F 0 Где V0–объемземляноготелавпределах планируемой территории, расположенного над горизонтальной плоскостью, отметка которой равна Н; F0 – площадь планируемой территории. Отметка Н принимается равной минимальной фактической отметки в пределах планируемой территории

Например, для строительной площадки, представленной на рис. 63, Н=118,05. Объем V0 определяется по условным отметкам вершин квадратов нивелирной сетки, каждая из которых представляет собой разность между фактической (черной) отметкой Нф и отметкой Н некоторой исходной горизонтальной плоскости, т.е. h усл = H ф Н. (70) Объем земляного тела в пределах одного квадрата нивелирной сетки, условные отметки вершин которого составляют h1, h2, h3, h4, вычисляются по формуле V = 1 l2 (h + h + h + h ). (71) i41234

Общий объем земляного тела n V 0 = V i, 1 (72) гдеn – число квадратов нивелирной сетки. Этот же объем может быть найден по формуле V = 1 l2 ( h + 2 h + 3 h + 4 h ), Где h1- сумма условных отметок вершин квадратов, общих с другими квадратами (на углах площадки); h2 – то же, общих для двух квадратов, т.е. где стыкуются два смежных квадрата (вершины располагаются по периметру площадки); h3 сумма условных отметок общих для 3-х квадратов; h4 то же, общих для 4-х квадратов

Вычисление объема V0 земляного тела для случая, представленного на рис. 66, приведено в табл. 7. Рис. 66. Проектирование горизонтальной площадки с соблюдением баланса земляных работ

На рис. 66 показано проектирование горизонтальной площадки с соблюдением баланса земляных работ. У каждой вершины квадрата нивелирной сетки подписаны фактические (черные), условные и рабочие отметки. Графическое изображение на плане расположения насыпей и выемок называется картограммой земляных работ. Несколько сложнее проектировать наклонную площадку. При заданных уклонах по условным координатным осям X и Y, совпадающим со сторонами квадрата, находятся проектные отметки вершин квадратов. Чтобы найти проектные отметки при заданном по направлению координатных осей уклоне, сначала определяют отметки по одной из координатных осей (рис. 67). Уклон по второй координатной оси принимают равным нулю i2=0. Проектные отметки по створу I вычисляют следующим образом. Пусть известна отметка точки НАI = 121,50 ми уклон i1 = 0,002. Принимаем i2=0,000, тогда: НпрБI =121,50 м – 0, м = 121,30 м; НпрBI = 121,50 м – 0, м = 121,10 м.

Проектные отметки по створу А вычисляют, принимая i2=0,005, а i1=0, тогда: НпрAII = 112,50 м – 0, м = 121,00 м; НпрAIII = 121,50 м – 0, м = 120,50 м; НпрАIV = 121,50 м – 0, м = 120,00 м; НпрAV = 121,50 м – 0, м = 119,50 м. Зная проектные отметки вершин, расположенных на координатных осях, определяют отметки на всех промежуточных точках: НпрБIII= НпрБI – i2 2l= HпрAIII – i1 l= 121,30 м – 0, м= =120,50 – 0, =120,30 м.

Вычисление объема земляного тела и отметки Н Таблица 5 вершины Условные отметки h 1 = 8,85 2 h 2 = 17,78 3 h 3 = 6,18 4 h 4 = 18,76 l=20 м l 2 =400 м h 1 h 2 h 3 h 4 К=51,57 V 0 =1/4 l 2 К=5157 м 3 BI3,32 n=5 F 0 =n l 2 =2000 м 2 BII4,39 BIII0,96 BIV0,15 V 0 = 2,58 F 0 БI3,54 Н = 118,05 + V 0 = 120,63 пр F 0 БII4,69 БIII2,06 БIV0,95 AI1,03 AII0 AIII3,40 8,858,892,064,69

Рис. 67. Определение проектных отметок при заданном уклоне