ВНЕШНИЕ ЛИНИИ. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ

Рис. 8.1. Вешение линии: а – “на себя”; б – через препятствие; в – то же (вид в плане).

Вешение линии ведется всегда «на себя», по теодолиту или биноклю. Первую веху ставят по кресту нитей возможно дальше от инструмента. Последующие вехи устанавливают между задней вехой и инструментом, постепенно приближаясь к инструменту. Вехи ставятся на расстоянии около 50 м одна от другой. Для вешения пользуются прямыми деревянными вехами длиной 2 м и толщиной 2,5—3 см, окрашенными кольцами в белый и красный или в белый и черный цвета.
Кольца делают шириной 20 см. Вехи снизу заостряют и снабжают металлическими башмаками. Визирование производят по возможности на основание вехи.
Для вешения необходимо иметь 8—10 вех. По окончании вешения и после измерения угла вехи снимают и заменяют кольями-заменками высотой около 1 м, забиваемыми вместо снятой вехи.
На прямой всегда должно быть не менее трех вех, чтобы в случае падения одной из них ее всегда можно было восстановить по двум оставшимся.
Если назначенная контрольная точка не видна с предыдущей стоянки инструмента, направление задают по румбу, взятому с карты, с введением поправки на склонение магнитной стрелки. Если окажется, что провешенная линия не попадает в намеченную контрольную точку, ее положение должно быть исправлено.
При пересечении оврага, реки или какого-либо иного препятствия, затрудняющего промер и вешение линии, сначала по теодолиту выставляют две-три вехи на противоположном берегу, а затем производят вешение внутри оврага. Одновременно тригонометрически определяют ширину оврага или реки.
Направления прямых определяются азимутами или румбами. Так как магнитная стрелка буссоли указывает магнитный меридиан, для вычисления румба необходимо знать склонение магнитной стрелки.
При измерении углов поворота теодолит устанавливают по отвесу над точкой, забитой в вершине угла, приводят в горизонтальное положение, направляют трубу на основание задней вехи и делают отсчеты по двум нониусам. По первому отсчитывают градусы и минуты, по второму — только минуты. Отсчеты записывают в соответствующие графы журнала измерения углов. Затем при закрепленном лимбе поворачивают алидаду, наводят трубу на переднюю веху и делают отсчеты. Разность отсчетов дает правый по ходу угол поворота.
Если полученная разность превышает 180°, то из нее вычитают 180° и получают величину угла поворота влево. Если полученная разность меньше 180°, то ее вычитают из 180° и получают величину угла поворота вправо. Измерение повторяют два раза при положении вертикального круга справа и слева.
По румбу предыдущей прямой и измеренному углу поворота вычисляют румб нового направления, который также записывают в журнале. Если начальная точка не привязана к триангуляционным знакам, то направление первой прямой определяется обычно наиболее тщательно. С этой целью совмещают линию нулей буссоли с концами магнитной стрелки. Затем при закрепленном лимбе делают отсчет и поворачивают трубу, устанавливая ее по направлению линии, и вновь делают отсчет.
Все вершины углов поворота, а также начальная и конечная точки должны быть закреплены и привязаны к постоянным точкам на местности. Схему закрепления точки вершины угла зарисовывают в журнале измерения углов. Начало трассы закрепляют точкой — колышком толщиной 2,5—5 см длиной 30— 50 см. Точку забивают так, чтобы она не могла быть повреждена или уничтожена движением по дороге. Для этого точку заглубляют так, чтобы ее верх был ниже покрытия проезжей части дороги или улицы. Чтобы впоследствии, при восстановлении оси трассы, перед началом работ легко можно было найти точку, устанавливают ее положение по отношению к ближайшим постоянным предметам. Для этого составляют эскиз привязки начальной точки трассы, на котором указывают измеренные на месте расстояния точки до постоянных предметов. На этих предметах краской отмечают места (угол фундамента, вершина врытого в землю столба и т. д.), от которых измерялось расстояние, до нулевой точки (начала) трассы.
Положение начальной точки на существующей дороге вне населенного пункта закрепляют не менее чем двумя столбами, врытыми в землю по обе стороны точки, и расстоянием (плюсом) положения точки от предыдущего километрового столба по километражу существующей дороги.

10. ПИКЕТАЖ И ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНИИ

Вслед за вешением пикетажист производит промер трассы, разбивку пикетажа и зарисовку ситуации в пикетажном журнале. Пикетажист также устанавливает столбы для закрепления вершин углов и для высотных реперов, указывая их местоположение в пикетажном журнале.
Трассу промеряют стальной 20-метровой лентой с комплектом в 6 шпилек, из которых одна во время промера должна быть воткнута в землю в начальной или конечной точке.

Удобно производить промер 50-метровым стальным тросиком с комплектом в три шпильки. Через каждые 100 метров отмечается пикет и около шпильки забивают точку в уровень с поверхностью земли.
В 15—20 см впереди точки забивают сторожок. На затеске, сделанной на сторожке, надписывают номер пикета. Надпись на сторожке должна быть обращена в сторону точки. Промер производят по горизонтальному проложению. При уклоне свыше 5% вводят поправку на уклон. Точность промера должна составлять 1/1000 в равнинной и пересеченной местности и 1/500 в горной местности.
Точки и сторожки устанавливают на всех пикетах. На промежуточных переломах уклона поверхности земли, расположенных между пикетными точками, устанавливают дополнительные точки, называемые плюсами. На их сторожках надписывают расстояние от предыдущего пикета, округленное до целых метров.
Промер линии всегда ведут по провешенным линиям, от начала трассы до вершины угла. Определив пикетаж вершины угла, находят пикетаж начала кривой, вычитая длину тангенса. Затем, прибавляя к началу кривой длину кривой, определяют пикетаж конца кривой. Положение концов кривой находят, отмерив от вершины угла длину тангенсов. Для этого от вершины откладывают расстояние до конца ленты и ставят шпильку. Затем, натянув ленту, переставляют заднюю шпильку вперед по длине ленты на длину домера (2Т-К) и, протянув ленту вперед, ставят переднюю шпильку, от которой продолжают промер. В конце кривой забивают плюсовую точку. Далее пикетаж всех точек будет соответствовать случаю промера непосредственно по кривой.

11. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ТРАССЫ

Закрепление трассы в плановом и высотном отношении столбами, реперами и другими временными закрепительными знаками производится (см. § 6) специальным звеном, действующим независимо от звена, производящего промер линии, но подчиненным пикетажисту.

А. Вершина угла закрепляется потайной точкой, обсыпаемой затем земляным конусом. Точка забивается угломерщиком при трассировании линии и в случае некачественности (мягкое дерево, недостаточная толщина и длина) - заменяется при закреплении трассы. Для потайных точек рекомендуется применять твердые породы дерева (например, дуб), стойкие в отношении гниения.

Б. На углах поворота ставятся столбы-указатели, выносимые на продолжение обоих направлений («старого» и «нового») за пределы возможных земляных работ. Места установки столбов, как правило, назначает угломерщик при трассировании линии; в виде исключения допускается закрепление с последующей проверкой правильности поставленных столбов по теодолиту.

Столбы следует выносить в пределах 10-20 м от вершины угла по схеме, изображенной на рис. 10.

Угломерщик забивает колья несколько дальше места установки столба с тем, чтобы столб ставился не на продолжении створа (что недостаточно точно), а в пределах точно провешенной линии.

При установке столба поступают следующим образом: две ближайшие заменки снимаются и заменяются вешками; взамен кола, оставленного угломерщиком, также ставится вешка и только после этого по створу копается яма, в которую ставится столб.

При постановке столб развертывается «лицом» к вершине угла, и в верх столба забивается гвоздь, на который наводится вертикальная линия креста нитей теодолита при проверке правильности постановки столба в створе линии.

Рис. 10. Схема закрепления углов поворота:

1 - старое направление трассы; 2 - вехи; 3 - новое направление трассы; 4 - столб; 5- кол, заменяемый вешкой; 6 - земляной конус; 7 - потайная точка

Малые углы (до 5°) закрепляются столбами, выносимыми по линии биссектрисы.

Столб закапывается на глубину 1,0-1,4 м, причем желательно дно ямы уплотнить подручными камнем, щебнем, гравием или кирпичным щебнем; грунт в яме вокруг столба засыпать равномерно и послойно с тщательным трамбованием ломом, рукояткой лопаты или специальной деревянной трамбовкой. Излишек грунта обсыпается вокруг столба в виде конуса и обкладывается дерном (при наличии последнего на месте). Конус окапывается канавкой по кругу.

При использовании существующей дороги с твердым покрытием вершина угла закрепляется железнодорожным костылем или штырем, а столбы-указатели выносятся по линии биссектрисы на обрезы дороги.

В. Длинные прямые закрепляются осевыми столбами в пределах видимости одного знака от другого, т.е. примерно через 500-1000 м. Способ постановки осевых столбов аналогичен закреплению выносными столбами на углах поворота.

Для точной постановки знака выбирается установленная по теодолиту вешка, место ее стоянки фиксируется пересечением нитей, натягиваемых на временно забиваемые крестообразно колья, и проверяется отвесом (рис. 11). После постановки столба нити вновь натягиваются и их пересечение отмечается гвоздем или краской на поверхности столба. Колья по окончании работы снимаются. Чтобы они могли служить долгое время, можно на верхние их концы насадить отрезки железных труб с насечками для натягивания нити.

Рис. 11. Схема установки осевого столба:

1 - перпендикуляр к трассе; 2 - направление трассы, 3 - кол; 4 - место установки столба (центр знака)

На переходах рек, пересечениях железных и магистральных автомобильных дорог и с обеих сторон тоннельных пересечений ставятся дополнительные осевые столбы (по два с каждой стороны пересечения). В случае пересечения трассой населенного пункта, закрывающего видимость, на его границах также устанавливаются осевые столбы. Столбы обращаются лицевой стороной назад по трассе и имеют надпись привязки (пикет и плюс).

Надписи на столбах делаются масляной краской по тщательно оструганной гладкой поверхности затеса. При этом указывается расстояние от лицевой поверхности столба до выносимой точки.

Г. На высоких точках трассы, господствующих над местностью,рекомендуется установка маячных вехпримерно через 5-10 км. Для большей устойчивости вехи прибиваются к осевому столбу и обсыпаются земляным конусом.

На рис. 12, а, б и в показаны схемы знаков, закрепляющих ось трассы.

Рис. 12. Схемы знаков, закрепляющих трассу:

а - осевой столб; б - столб с железными скобами для постановки маячной вехи; в - маячная веха

1 - канавка по кругу; 2 - желоб для постановки жерди; 3 - скобы

Д. В безлесной или обжитой местности, где затруднительно достать лесоматериал для столбов, закрепление трассы разрешается производить земляными конусами с потайными точками, каменными пирамидами типа выкладки или наброски, металлическими трубами, стержнями или обрезками железнодорожных рельсов (рис. 13, а, б, в и г). В горной местности допускается закрепление краской на скалах и отдельно расположенных крупных камнях (надписи при этом делаются аналогичные приведенным выше).

Рис. 13. Закрепление трассы в безлесной или обжитой местности:

а - каменная наброска; б - земляной конус с потайной точкой; в - на существующей мощеной дороге (деревянным колом); г - на грунтовой дороге (деревянным колом или ж.-д. костылем)

ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНА ДОРОГИ

План трассы автомобильной дороги - это горизонтальная проекция оси дороги на плоскость.

При традиционном проектировании плана автомобильных дорог переломы трассы в плане смягчают, вписывая в углы поворота круговые кривые (рис. 8.1), либо круговые кривые, сопряженные с прямыми участками трассы посредством вспомогательных переходных кривых (рис. 8.2). При этом непосредственно круговое закругление в плане без переходных кривых допускается при R > 3000 м для дорог I категории и при R > 2000 м - для дорог остальных категорий. Минимально допустимые значения радиусов кривых в плане нормируются СНиП (см. п.8, табл. 8.4).

где

Т - тангенс кривой;

Б - биссектриса кривой;

R - радиус круговой кривой;

a - угол поворота.

Между длиной трассы по тангенсам и по кривой существует следующая связь:

Д = 2Т - К, где (8.1)

Д - домер.

Рис. 8.2. Круговая кривая с вспомогательными переходными кривыми

Основные элементы закруглений в плане с радиусами круговых, требующими сопряжения с прямыми участками трассы посредством вспомогательных переходных, представлены на рис. 8.2. При устройстве переходных вспомогательных кривых сокращается длина основной круговой кривой, при этом ее центральный угол a₀ будет меньше на величину 2j:

где

j - угол между касательной в конце переходной кривой и тангенсом;

L - длина переходной кривой;

R - радиус круговой кривой.

Таким образом, для разбивки круговой кривой со вспомогательными переходными необходимо условие a ³ 2j.

При применении переходных кривых происходит сдвижка кривой в сторону ее центра на величину р:

p = y₀- R(1 - cosj);

общая длина тангенса Т при этом составит:

Т = Т₁ + t, где (8.2)

х₀, у₀ - координаты точки конца переходной кривой (см. п. 8.8);

t - смещение начала закруглений после вписывания переходных кривых:

t = х₀ - R·sinj.

Биссектриса закругления

Общая длина кривой

где (8.3)

К₀ - длина круговой вставки.

Домер Д определяют по формуле (8.1) соответственно со значениями Т и К, определенными по формулам (8.2) и (8.3).

Разбивку круговых кривых, а также переходных кривых со вспомогательными переходными осуществляют на микрокалькуляторах либо с использованием специальных таблиц (Ксенодохов В.И. Таблицы для клотоидного проектирования и разбивки плана и профиля автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1981.).

ПЕРЕХОДНЫЕ КРИВЫЕ

При въезде с прямой на круговую кривую водитель постепенно поворачивает передние колеса автомобиля, при этом автомобиль описывает траекторию, соответствующую кривой переменного радиуса от R = ¥ до R = R_k при входе на круговую кривую. Для обеспечения соответствия плана трассы автомобильных дорог фактической траектории автомобиля круговые кривые сопрягают с прямыми участками трассы посредством переходных кривых.

Наименьшую длину переходных кривых устанавливают из условия обеспечения нормируемого значения величины нарастания центробежного ускорения автомобиля, при котором еще обеспечивается комфортабельное и безопасное движение по дороге:

где

V - расчетная скорость движения, км/ч;

I - нормируемое значение нарастания центробежного ускорения (I = 0,8 м/с³ - для автомагистралей и скоростных дорог, I = 1,0 м/с³ - для дорог обычного типа);

R - радиус кривой, м.

При больших радиусах круговых кривых минимально необходимая длина переходной кривой невелика, а ее траектория незначительно отличается от прямой. Именно по этой причине СНиП разрешает устраивать закругления без переходных кривых при радиусах более 3000 м на дорогах I категории и более 2000 м - для дорог остальных категорий. При меньших значениях радиусов переходные кривые являются обязательным элементом закруглений и минимальные длины их нормируются СНиП и представлены в табл. 8.5 настоящей Справочной энциклопедии.

При современном клотоидном трассировании переходные кривые используют наряду с прямыми и круговыми кривыми в качестве самостоятельных элементов трассы, при этом длины их оказываются значительно больше, чем это требуется согласно табл. 8.5 (см. главу 9).

Для обеспечения зрительной ясности и плавности трассы минимальные длины переходных кривых, нормируемые СНиП и представленные в табл. 8.5, нужно увеличивать не менее чем в два раза. Наибольшее распространение для проектирования основных элементов плана автомобильных дорог получили переходные кривые типа клотоиды,которые характеризуются линейным законом нарастания кривизны по длине и наилучшим образом отвечают условию движения автомобилей с постоянными (расчетными) скоростями (рис. 8.10).

Рис. 8.10. Клотоида

Уравнение клотоиды в параметрическом виде имеет вид:

А² = RL, где

А - параметр клотоиды, м;

R - радиус кривизны на расстоянии L от начала клотоиды, м.

Координаты клотоиды в прямоугольной системе координат определяются:

Для разбивки переходных кривых иногда используют специальные таблицы (Ксенодохов В.И. Таблицы для клотоидного проектирования и разбивки плана и профиля автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1981. - 431 с).

ВИРАЖИ

В действующих нормативных документах устройство виражей предусмотрено на всех кривых в плане для дорог I категории при радиусах менее 3000 м и на дорогах остальных категорий при радиусах менее 2000 м (рис. 8.11).

Рис. 8.11. Схема виража
1 - отгон виража, переходная кривая; 2 - круговая кривая

Поперечные уклоны проезжей части на виражах следует назначать в зависимости от радиусов кривых в плане (табл. 8.7). Уклон виража назначают не менее поперечного уклона покрытия на участках с двускатным профилем (см. табл. 8.3) и не более 60 ‰ в соответствии с табл. 8.7. В районах с незначительной длительностью снежного покрова и единичными случаями снежного гололеда наибольший уклон проезжей части на виражах допускается принимать до 100 ‰.

Когда две соседние кривые, обращенные в одну сторону, расположены близко друг к другу и прямая вставка между ними незначительна, односкатный профиль устраивают и на прямой вставке между ними, но предпочтительнее увеличение радиуса с целью исключения прямой вставки и создания лучших условий для движения.

На горных дорогах при расположении кривой у обрыва на участках виражей предусматривают ограждения.

Переход от двускатного профиля дороги к односкатному осуществляется на протяжении переходной кривой, а при отсутствии ее (при реконструкции дорог) - на прилегающем к кривой прямом участке (рис. 8.12).

Виражи на многополосных дорогах I категории, как правило, проектируют раздельно для проезжих частей раздельных направлений с необходимым изменением поперечных уклонов разделительных полос.

Поперечные уклоны обочин на виражах принимают одинаковыми с уклонами проезжей части. Переход от нормального уклона обочин при двускатном профиле к уклону проезжей части осуществляют на протяжении 10 м до начала отгона виража.

Дополнительный продольный уклон наружной кромки проезжей части по отношению к проектному продольному уклону на участках отгона виража не должен превышать: для дорог I и II категорий - 5 ‰; для дорог III категории - 10 ‰; в горной местности - 20 ‰.