Элементы трассы. Трассой называется ось проектируемого линейного сооружения, обозначенная на местности, нанесенная на топографическую карту и фотоплан или заданная координатами основных точек в цифровой модели местности.
Основными элементами трассы являются: план — ее проекция на горизонтальную плоскость и продольный профиль — вертикальный разрез по проектируемой линии.
Трасса представляет собой сложную пространственную линию. В плане она состоит из прямых участков разного направления, сопрягающихся между собой горизонтальными кривыми постоянного и переменного радиуса кривизны.
В продольном профиле трасса состоит из линий различного уклона, соединяющихся между собой вертикальными кривыми.
На ряде трасс (электропередач, канализации) горизонтальных и вертикальных кривых не проектируют, и трасса представляет собой пространственную ломаную линию.
Так-как уклоны трасс обычно небольшие, то для наглядности их изображения вертикальный масштаб продольного профиля обычно делают в 10 раз крупнее горизонтального (например, горизонтальный масштаб 1 : 10 000, вертикальный— 1 : 1000).
Для характеристики местности и проектируемого линейного сооружения в направлениях, перпендикулярных к трассе, составляет поперечные профили в одинаковом горизонтальном и вертикальном масштабах (1 : 100 и др.).
Категории трасс. По топографическим условиям прохождения на местности различают трассы долинные, водораздельные, косогорные, поперечно-водораздельные.
Долинная трасса (рис. 49, I) укладывается па одной из надпойменных террас долины. Она обычно имеет спокойный план и профиль, но пересекает большое число водотоков и требует возведения дорогостоящих переходов, что сильно увеличивает ее стоимость. Иногда от долинной трассы приходится отказываться из-за неблагоприятных геологических условий.
Водораздельная трасса (рис. 49, IV) идет по наиболее высоким отметкам местности. В плане трасса сравнительно сложна, но объемы работ небольшие, искусственных сооружений мало, геологические условия благоприятные. Это выгодно отличает водораздельную трассу, особенно в равнинных и сред-непересеченных районах. Однако в холмистой местности водоразделы часто бывают узкие и извилистые, поэтому трассу приходится крайне усложнять, что в значительной степени уменьшает ее преимущества перед другими категориями трасс.
Косогор ная трасса (рис. 49, II) располагается на склонах гор. Она может быть запроектирована с очень плавным уклоном, но обычно весьма извилиста в плане, с большим количеством переходов. Здесь часто встречаются обвалы, осыпи, селевые потоки, которые затрудняют эксплуатацию линии.
Поперечно-водораздельная трасса (рис. 49, III) пересекает долины и водоразделы. В плане трасса близка к прямой; в продольном профиле часто встречаются затяжные предельные уклоны; приходится строить сложные переходы. Это наиболее дорогостоящая трасса.
На практике редко бывают случаи, чтобы магистральная трасса располагалась вдоль долины или целиком шла по водоразделу. Обычно в зависимости от характера местности сочетаются различные категории трасс.
Параметры трассирования. Трасса должна удовлетворять определенным требованиям, которые устанавливаются техническими условиями на ее проектирование. Задаются наибольшие или наименьшие продольные уклоны, минимально допустимые радиусы горизонтальных и вертикальных кривых, габариты приближений и др.
Комплекс инженерно-изыскательских работ по выбору трассы, отвечающей всем требованиям технических условий и требующей наименьших затрат на ее возведение и эксплуатацию, называется трассированием. Оптимальную трассу находят путем технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов.
Если трасса определяется по топографическим планам, аэрофотоматериалам и цифровым моделям местности, то трассирование называют камеральным; если она выбирается непосредственно на местности, то полевым.
При трассировании различают плановые параметры: углы поворота, радиусы горизонтальных кривых, длины переходных кривых, прямые вставки и в ы с о т н ы е (профильные) параметры: продольные уклоны, длины элементов в профиле («шаг проектирования»), радиусы вертикальных кривых. Для одних сооружений (самотечные трубопроводы, каналы) наиболее важно выдержать высотные параметры (продольные уклоны). Для других (напорные трубопроводы, линии электропередач и связи) уклоны местности мало влияют на проект трассы и ее стремятся выбрать наиболее короткой, расположенной в благоприятных условиях.
Сложными для трассирования являются дорожные трассы, требующие соблюдения и плановых, и профильных параметров. Независимо от характера линейных сооружений и параметров трассирования, все трассы должны удачно вписываться в ландшафт местности и не нарушать природной эстетики. По возможности трассу располагают на землях, которые имеют наименьшую ценность для народного хозяйства.
Трассирование в равнинной местности. Положение трассы в равнинных районах определяется контурными препятствиями, т. е. ситуацией. Так как средний уклон местности здесь меньше допустимого проектного уклона, то в высотном отношении трассу ведут «вольным ходом», определяя про-
ектную линию по характерным точкам местности вдоль намеченного направления. В плане стремятся иметь прямую трассу, ведя трассирование по заданному направлению («азимуту стремления»). Однако встречающиеся препятствия в’виде водотоков, болот, больших оврагов, а также населенные пункты, ценные сельскохозяйственные угодья и др. заставляют отклонять трассу АВ (рис. 50) в ту или иную сторону. Каждый угол поворота 9 дает некоторое удлинение трассы. (Относительная величина этого удлинения Я может быть подсчитана по формуле
0 в градусах к в процентах
10 20 30 40 50 1,5 6,4 15,5 30,5 55,5
00 100
Из приведенных данных видно, что углы поворота 10—20° незначительно удлиняют трассу.
Для получения наиболее короткой трассы в равнинных районах придерживаются следующих правил трассирования:
1) трассу прокладывать по
прямой от одного контурного препятствия к другому
Необходимость отклонения трассы от прямой и назначения угла поворота должна быть обоснована;
2) вершину углов поворота выбирать против середины препятствия с таким расчетом, чтобы трасса огибала это препятствие;
3)углы поворота стремиться иметь по возможности не более 20—30°, чтобы заметно не удлинять трассу.
Однако на местности со сложной ситуацией положения углов поворота часто определяются условиями наивыгоднейшего пересечения или обхода препятствия. Пример такого участка трассы приведен на рис. 52.
Угол поворота ВУ1 определяется пересечением продолженной оси улицы и оси выбранного мостового перехода через реку. Угол ВУ2 определяется пересечением оси мостового перехода с направлением выбранного обхода заболоченного и покрытого лесом массива. Угол ВУЗ находится из условий выгодного пересечения существующей железнодорожной магистрали и т. д.
Трассирование в горной местности. Положение трассы в горных районах определяется высотными препятствиями, т. е. рельефом. Так как уклоны горной местности значительно превосходят допустимые уклоны трассы, то трассирование здесь ведется «и а п р я ж е н н ы м х о д о м», когда каждая линия задается предельным уклоном. Чтобы выдержать этот уклон, приходится удлинять трассу, отклоняя ее на большие углы от прямой, или, как говорят, производить развитие проектируемой линии и и. Поэтому в горных условиях трасса в плане имеет, как правило, весьма сложную конфигурацию.
При разности к высот двух точек местности и расстоянии между ними / средний уклон 1М по прямому направлению между этими точками будет
Если величина (м больше допустимого уклона трассирования гтр, то, чтобы провести трассу с заданным уклоном, необходимо ее удлинить до величины l , равной
Величина требуемого развития линии или с учетом формулы
Например, при г’м = 0,015; гтр = 0,012 относительное развитие = 74, т. е. составляет 25% длины трассы.
Л1 I
В зависимости от характера местности применяют различные приемы развития линии. Если требуемое удлинение трассы невелико, то развитие линии происходит путем замены прямолинейного направления на 5-образное, называемое извилиной (рис. 53). Для значительного удлинения трассы применяют более сложные кривые в виде петель с заходом в боковую долину (рис. 54), спиралей, когда трасса, постепенно поднимаясь по высоте, пересекает себя в другом уровне (рис. 55). На автомобильных трассах для развития линии устраивают серпантин ы.
Таким образом, при трассировании в горных условиях требуется соблюдение следующих правил:
1) трассу вести предельным уклоном, придерживаясь так называемой линии нулевых работ (см. § 32). Уклон уменьшать (или делать равным нулю) лишь на отдельных площадках, заданных по техническим условиям;
2) элементы плана трассы и высотные отметки земли подбирать с учетом заранее составленного теоретического профиля и требований сопряжения кривых и прямых;
3) углы поворота и их величины назначать, исходя из условий соблюдения уклона трассирования и расчетного развития линии при этом стремиться избегать малых радиусов кривых, па которых необходимо значительное смягчение (уменьшение) допустимого уклона.