Проектирование трассы в плане. Горная местность

Горная местность характеризуется сложностью рельефа, большой разницей в высоте водораздельных хребтов, их отрогов и речных долин, большой крутизной склонов, которые в узких ущельях каньонообразного типа почти отвесны. Сложность рельефа сопровождается сложностью геологического строения, чередованием пластов горных пород различной прочности, выходящих на поверхность склонов под различными углами и обусловливающих различную устойчивость дорожного полотна.

Обычные в горной местности резкие смены температур дня и ночи, различие температур на разных высотах над уровнем моря, а также на склонах разной ориентировки по отношению к странам света способствуют возникновению сильных ветров и сильному выветриванию горных пород.

Осадки в горах выпадают в виде сильных ливней, образующих мощные потоки воды, которые смывают с поверхности склонов продукты выветривания. Поэтому на горных склонах отсутствует сколько-нибудь значительный почвенный покров. Грунты на пологих склонах — щебенистые, делювиальные. 
      Большие уклоны тальвегов и речных долин способствуют образованию бурных горных потоков. Эти потоки переносят большое количество продуктов выветривания, размывают берега, их русла блуждают в пределах речных долин. 
Интенсивно протекающие процессы выветривания способствуют образованию осыпей, развитию оползневых явлений, возникновению селевых потоков, а в зимнее время — образованию снежных лавин и обвалов.

Все это сильно затрудняет трассирование и постройку дорог в горных условиях. При изысканиях важнейшее значение приобретают геологические обследования устойчивости склонов, выявляющие места, где для приложения дороги условия благоприятны, и места, которые целесообразнее обойти. 
Вследствие крутизны склонов дороги прокладываются вдоль речных долин, используя более устойчивые склоны и террасы. В местах, где требуется перейти трассой из одной долины в другую, трасса поднимается на водораздел. При этом приходится искусственно увеличивать (развивать) ее длину, чтобы выдержать допускаемые уклоны. Трасса горной дороги на крутом склоне, естественно, должна следовать изгибам склона, вследствие чего трасса в плане становится извилистой. Резкие изгибы речной долины, вызванные выступами крутых скальных массивов, можно преодолевать, устраивая тоннели. Такое решение может значительно улучшить условия движения по дороге, так как обход скалы по полкам, устроенным на крутых обрывистых склонах, помимо извилистости и удлинения, делает трассу опасной из-за необеспеченной видимости, требующей снижения скорости движения.

Речные долины в горных условиях часто бывают извилисты. Террасы, по которым удобно вести дорогу, имеют переменную ширину, иногда прерываются в местах, где русло реки прижимается к склону и подмывает его. Различие в крутизне и строении склонов приводит к тому, что в некоторых местах более удобно вести трассу у подножия склона, в некоторых — на более высоких отметках, в обход неустойчивых участков (оползней и осыпей). Во многих местах склоны прорезаются боковыми оврагами с расположенными в их устьях конусами выноса. В ряде случаев, изыскивая наиболее удобные условия расположения дорог, их трассы переносят с одного склона долины на другой и обратно с устройством мостовых переходов.

При проложении трассы на крутом скальном косогоре дорога может иметь в поперечном профиле различные положения. При крутых косогорах первое положение является наименее благоприятным, так как для поддержания откоса насыпи требуются подпорные стенки, чем осложняется и удорожается производство работ. Во втором случае на крутых косогорах также необходимо устраивать подпорные стенки или контр-банкеты. В случае осадки грунта насыпи на проезжей части возникают продольные трещины.

Все эти характерные особенности осложняют трассирование и проектирование горных дорог.

 

 

 

2.1 Проложение дорог по долинам  горных рек

 

При всех различиях горных хребтов, вызываемых особенностями их геологического строения, с точки зрения принципов трассирования дорог, можно выделить четыре типа горного рельефа: предгорье, горные долины, горные склоны, водораздельные седловины и плато.

Для каждого из них характерны свои приемы трассирования. Дороги в предгорьях не отличаются в этом отношении от дорог в холмистой местности. Трассирование дорог по долинам горных рек связано с тем, что уклоны горных рек обычно меньше продольных уклонов, допускаемых на горных дорогах. Большие скорости течения горных рек вызывают значительные размывы дна и склонов долин. Горные реки обычно имеют блуждающие русла, поэтому при проложении дорог по их берегам часто требуются укрепительные работы. Направление трассы дороги при долинном ходе в плане определяется извилистостью склонов речной долины, впадающими в нее водотоками, неустойчивыми участками склонов, наличием скальных выступов, которые приходится огибать, прорезать глубокие выемки, короткими тоннелями или переносить дорогу на другой берег реки. В связи с ограниченной возможностью смещения трассы долинные ходы относят к категории «стесненных».

Дорогу, проходящую вдоль долины, необходимо располагать выше максимального горизонта воды в реке на таком расстоянии, чтобы исключить возможность подмыва земляного полотна. В узких стесненных долинах с очень крутыми скальными склонами, земляное полотно иногда приходится размещать очень близко к водотоку. Речной откос земляного полотна в таких случаях подвергается опасности подмыва и его приходится очень надежно укреплять.

При выборе положения трассы должны быть изучены геологическое строение склонов долины, режимы пересекаемых водотоков и возможность снежных обвалов. При значительной крутизне склонов в неблагоприятных геологических условиях для обхода участков оползней или осыпей либо лощин с опасными селевыми выносами трассы переносят с одной стороны долины на другую. Для плавности трассы реку часто пересекают под углом с устройством косых мостов на цилиндрических столбчатых опорах.

Чтобы уменьшить объем земляных работ, в особенности скальных, трассу прокладывают по наиболее пологой части склонов, следуя за основными изгибами долины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Пересечения горных потоков

 

Горные потоки отличаются бурным характером и большой скоростью течения. В паводок, после прошедших в горах ливней, поток влечет по руслу реки валуны, смытые бревна, вывороченные с корнем деревья (корчи), коряги и т. д.

Русла рек обычно неустойчивы и имеют много рукавов. Около задержавшихся корчей скапливаются наносы, что выдает промывы рекой новых рукавов и новых русел.

Пролеты мостов должны быть достаточно большими, чтобы меньше стеснять русло потока. Основания опор мостов следует закладывать достаточно глубоко, чтобы они не могли быть повреждены подмывом. 
В устьях рек и потоков скорость течения уменьшается, в результате чего происходит отложение принесенных с верховьев наносов и образуются так называемые конусы выноса. В пределах конусов выноса русло реки всегда является очень неустойчивым, а профиль перехода получается выпуклым. Поэтому конусы выноса лучше обходить, перенося трассу на противоположный берег, или пересекать поток выше конусов выноса, где обычно речная долина уже и требуется строить мост меньшей длины.

Если по какой-либо причине обход конуса выноса невозможен, строят длинные струенаправляющие дамбы, упирающиеся на склоны долины и подводящие горный поток к мосту. Русло реки около моста должно быть расчищено для возможности свободного пропуска расчетного расхода паводка.

Если склоны бассейна круты и их поверхности сложены из легко выветривающихся пород, не закрепленных растительностью, ливневые паводки смывают большое количество продуктов выветривания, превращаясь в грязекаменные, так называемые селевые потоки. Проход селей после сильных ливней может быть весьма опасным, так как, обладая большой разрушительной силой, селевой поток уничтожает все препятствия,находящиеся на его пути.

Мосты через русло селевых потоков следует назначать выше конусов выноса, в узких участках русла потока, перекрывая их одним пролетом достаточной высоты, чтобы селевой поток мог беспрепятственно пройти под мостом.

Если по какой-либо причине приходится пересекать трассой конус выноса, следует трассу заглубить в выемку, а селевой поток пропустить широким лотком выше дороги. Борты лотка должны быть продолжены до начала конуса выноса, чтобы захватить весь поток сразу по выходе его из ущелья. Лоток должен быть прямолинейным, с осью, служащей продолжением оси ущелья.

На дорогах низших технических категорий периодически действующие водотоки с малым расходом иногда пропускают по лоткам, устраиваемым на поверхности проезжей части дороги. Продольный профиль дороги в месте устройства лотка описывается по вогнутой кривой с радиусом 60—150 м, с расчетом обеспечить проезд автомобилей со скоростью 20—30 км/час. Проезжей части придается односкатный профиль с уклоном 2%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Серпантины

 

Во многих случаях место для развития трассы на крутом косогоре очень ограничено и трассу приходится прогладывать зигзагами. В горных дорогах трассу дороги удлиняют, проектируя серпантины.

Серпантины – это участки трассы, на которых резко (до 1800) изменяется ее направление с размещением кривых не внутри, а снаружи угла поворота. Трассирование дороги по серпантинам позволяет уменьшить продольные уклоны дороги и земляные работы.

Серпантина состоит из нескольких элементов: основной кривой, обратных кривых и вставок. Для устройства серпантины выбирают наиболее пологий геологический устойчивый участок косогора. Проектирование серпантины заключается в установлении величин отдельных элементов для ее разбивки и проверки возможности размещения земляного полотна на местности.

Серпантины характерны применением малых радиусов кривых и большим углом поворота трассы, вызывающих значительное снижение скоростей и безопасности движения. Кроме этого, при устройстве серпантины значительно увеличиваются объем и стоимость строительных работ и, как правило, увеличивается длина трассы. Поэтому всегда предпочтительнее вариант трассы, имеющий меньшее количество серпантин при прочих равных условиях.

Уширение проезжей части на серпантинах делается за счет внешней обочины только на 0,5 м, а остальная часть уширения – за счет внутренней обочины и дополнительного уширения земляного полотна.

Детальное проектирование серпантины выполняется в процессе рабочего проектирования с всесторонним учетом местных условий, обеспечивающим наибольшую устойчивость земляного полотна и наименьший объем и стоимость работ. Разбивку возможно выполнить в виде круговой кривой с переходными кривыми, либо в виде двух переходных кривых, сходящихся в середине.

 
2.4 Особенности движения  автомобилей в горной местности

 

С увеличением высоты над уровнем моря уменьшается атмосферное давление, температура и плотность воздуха, понижается температура кипения воды, вследствие чего ухудшаются динамические качества автомобиля.

Уменьшение плотности воздуха уменьшает наполнение двигателя на 4-5% (по массе) на каждые 1000 м высоты, вследствие чего снижается мощность двигателя автомобиля. Понижение плотности воздуха уменьшает его количество, проходящее через радиатор, что снижает теплоотдачу и вызывает перегрев двигателя. Особенно способствует перегреву двигателя продолжительное движение на низких передачах.

При проектировании высокогорных дорог нужно учитывать следующие рекомендации: 
    1) при определении допустимых продольных уклонов по графикам динамического фактора необходимо вносить поправки на снижение мощности двигателя;

2) при значительной разнице высотных  отметок по дороги следует  дифференцированно назначать величину наибольшего продольного уклона с учетом высотного положения участков дороги над уровнем моря; 
    3) необходимо избегать длинных участков подъема с наибольшими уклонами и при уклоне более 60%о через 2–3 км вводить участки с продольным уклоном не более 20%о или горизонтальные площадки длиной не менее 50 м;

4) не следует применять в конце  затяжных спусков кривые малых  радиусов; 
    5) при расчете водопропускных и водоотводных сооружений требуется учитывать изменение количества осадков с изменением высоты участка дороги;

6) на больших высотах следует  назначать дорожные одежды с  учетом возможного интенсивного  выветривания покрытий и повышенной  скользкости (гололеда) в продолжении  значительного времени. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Темпы дорожного строительства увеличиваются из года в год, и это ставит все более сложные задачи перед дорожно-строительным производством – отраслью капитального строительства, обеспечивающей автодорожный транспорт важнейшим элементом основных производственных фондов – дорогами.

Дороги должны быть безопасными, удобными и комфортабельными, т.к. они обеспечивают перевозку пассажиров и грузов. 
Проектирование автомобильной дороги в горной местности прежде всего обуславливается сложностью проектирования дороги, так как данная местность характеризуется разностью отметок на коротком протяжении, крутыми склонами гор, глубокими извилистыми долинами рек. Необходимы большие затраты на строительство автодороги в горах, так как необходимо создать безопасную и удобную дорогу, а горные склоны часто бывают неустойчивыми, поэтому необходимы закрепительные инженерные сооружения, удлинение трассы (проектирование серпантины), построение мостов и т.п.

При проектировании автодорог в горной местности необходимо прорабатывать как можно больше возможных вариантов проектирования дорог, нужно учитывать все возможные природные факторы, которые могут «подорвать» безопасность дорог и машин.

Необходимо не забывать об разработки и осуществления мероприятий по охране окружающей среды, рациональному ее использованию и воспроизводству природных ресурсов.