1299
.pdfВ.Ф. БАБНОВ
О.В.АНДРЕЕВ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ
АВТОМОБИЛЬНЫХ
ДОРОГ
1
ИЗДАНИЕ ВТОРОЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
Допущено Министерством высшего и среднего
специального образования СССР
в качестве учебника для студентов
высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Автомобильные дороги”
МОСКВА"ТРАНСПОРТ"1987
УДК 625.72(075.8)
Бабков В. Ф., Андреев О. В. Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1: Учебник для вузов.— Изд. 2-е, перераб. и доп.— М.: Транспорт, 1987 — 368 с.
Учебник посвящен изысканиям и проектированию автомобильных до рог. В первой части изложены основные требования, предъявляемые к эле ментам дороги в плане и профиле, методы обеспечения устойчивости зем ляного полотна, назначения толщины дорожных одежд и проложения трассы дороги на местности, расчеты малых водопропускных сооружений. Во второй части описаны гидрологические, гидравлические и русловые рас четы при проектировании мостовых переходов, особенности проектирова ния дорог в сложных природных условиях СССР, а также технология про ектно-изыскательских работ.
По сравнению с 1-м изданием (1979 г.) усилено внимание автоматизи рованному проектированию, учтены новые нормативные документы и по следние достижения в области проектирования автомобильных дорог.
Учебник предназначен для студентов вузов и факультетов специально стей 1211 «Автомобильные дороги». Он может быть использован также инженерно-техническими работниками проектных и строительных органи заций.
Ил. 242, табл. 51, библиогр. 29 назв.
Учебник написали: проф. В. Ф. Бабков — введение, главы 1—7, 10—17, 22, 23, пп. 24.2, 24.3, главы 25, 27—35, послесловие; проф. О. В. Андреев — главы 8, 9, 18—21, п. 24.1, главы 26, 36.
Р е ц е н з е н т ы : д-р техн. наук Я- В. Хомяк (КАДИ); канд. техн. наук В. Д. Браславский (Союздорпроект)
З а в е д у ю щ и й р е д а к ц и е й В. Г. Пешков
Р е д а к т о р Л. П. Топольницкая
Б |
3603020000— 277 |
© |
Издательство |
«Транспорт», |
1979 г. |
170-87 |
© |
Издательство |
«Транспорт», |
1987 г. |
|
|
049(01)-87 |
|
с иэыененняын |
|
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование автомобильных дорог — учебная дисциплина, рассматривающая принципы технико-экономического обоснования размеров всех элементов дороги на основе комплексного учета ее народнохозяйственного значения, природных условий и тре бований эффективности, экономичности и безопасности автомо бильных перевозок, а также методы выбора направления дороги на местности и составления проекта ее постройки.
Основными разделами курса являются: обоснование требова ний к элементам трассы дороги и их взаимному сочетанию, проек тирование земляного полотна, проектирование дорожных одежд, правила проложения трассы дороги на местности, проектирование мостовых переходов через большие и малые водотоки, особенно сти проектирования дорог в характерных природных районах, изыскания дорог и составление проектов.
Современные автомобильные дороги представляют собой слож ные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возмож ность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. Их проектируют и строят таким образом, чтобы автомобили могли реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателя, чтобы на поворотах, подъемах и спусках авто мобилю не грозили занос или опрокидывание. В течение всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять ди намическим нагрузкам, передающимся на нее при движении авто мобилей, быть ровной и нескользкой.
Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных факторов (нагревание солнечными лучами, промерза ние и оттаивание, увлажнение выпадающими осадками, грунто выми водами и водой, притекающей 'с' ( придорожной полосы, и т. п.). Эти особенности их работы должны учитывать проекти ровщики, строители, работники эксплуатационной службы, кото рые обязаны обеспечить нормальную круглогодичную службу дороги в течение длительного времени.
Инженеры-проектировщики должны: в совершенстве владеть приемами выбора трассы дороги на местности и сбора полевых данных, необходимых для обоснования проектных решений; уметь назначать конструктивные элементы дорог, обеспечивающие удоб ство, безопасность и экономичность грузовых и пассажирских пе-
3
рёвозок; предусматривать широкое использование местных строи тельных материалов и побочных продуктов промышленности; обладать знаниями методов технико-экономической оценки и срав нения вариантов, позволяющих выбирать наиболее оптимальные решения для заданных конкретных условий. При этом необходимо в максимальной степени учитывать местные геофизические усло вия, влияющие на строительство и последующее содержание до рог.
Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учетом психофизиологических особен ностей восприятия водителями дорожных условий, они должны предоставлять водителям всю необходимую информацию, как бы подсказывая им правильные режимы движения, обеспечивая вы сокую пропускную способность и исключая возможность серьезных дорожно-транспортных происшествий.
Современные автомобильные дороги обслуживают массовые пассажирские и грузовые перевозки. Они стали местом повседнев ной работы миллионов водителей, ими пользуются пассажиры автобусов и многочисленные туристы. Все это делает необходи мым предъявлять к автомобильным дорогам столь же обязатель ные высокие архитектурно-эстетические требования, как и к любому инженерному сооружению массового использования. По стройка дорог должна сопровождаться созданием широкой сети предприятий, предназначенных для обслуживания как водителей и пассажиров, так и автомобилей (придорожных столовых, гости ниц, а также станций технического обслуживания, автозаправоч ных станций, моечных пунктов и других объектов). Все эти ком плексы сооружений должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в эксплуатацию.
Проект дороги должен также предусматривать организацию строительства с максимальным применением современных средств механизации.
В своей работе проектировщики используют огромные возмож ности современных электронных вычислительных машин, позво ляющих оперативно вести сложные расчеты, выполнять сравне ние вариантов по ряду критериев. Все шире внедряется комплексная система автоматизированного проектирования авто мобильных дорог (САПР-АД).
Сказанное свидетельствует о том, насколько широк круг во просов, которые должны решать инженеры, проектирующие совре менные автомобильные дороги, и насколько высокие и разносто ронние требования предъявляются к этим специалистам в настоящее время. Ошибки при строительстве земляного полотна или дорожных одежд прискорбны, но могут быть исправлены при капитальном ремонте. Ошибки при проектировании, особенно при выборе трассы, остаются на десятилетия, вызывая неустра нимые потери автомобильного транспорта.
4
Перед дорожным строительством в СССР стоят большие за дачи. После Великой Отечественной войны оно достигло значи тельных успехов. С 1950 по 1960 г. протяженность дорог с твер дым покрытием ежегодно увеличивалась в среднем на 9 тыс. км,
а с |
1960 г. — более чем на 20 тыс. км в год и к |
1986 г. составила |
812 тыс. км. |
I |
Основные направления экономического и социального разви тия СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года предусматри
вают дальнейшее развитие дорожного хозяйства страны и 1в пер вую очередь в сельской местности. В двенадцатой пятилетке на мечено построить и реконструировать 167 тыс. км автомобильных дорог с твердым покрытием, в том числе 75 тыс. км дорог общего пользования и 92 тыс. км дорог внутрихозяйственного значения в сельской местности.
Однако распределение сети автомобильных дорог по террито рии СССР все еще остается весьма неравномерным. Наряду с областями с достаточно густой сетью автомобильных дорог с твердыми покрытиями, ряд областей имеет еще преимущественно грунтовые дороги, проезжаемость которых весной и осенью резко ухудшается.
Многие дороги были построены еще до Великой Отечествен ной войны. Отдельные их участки уже не удовлетворяют требо ваниям современного интенсивного движения, значительную долю которого составляют автомобили большой грузоподъемности, автопоезда и автобусы. Необходима постепенная перестройка этих дорог с максимальным использованием земляного полотна и до рожных одежд, на постройку которых в свое время было затра чено много труда и средств.
Дорожные работы принадлежат к числу трудоемких процессов, связанных с выполнением значительных транспортных работ и с затратами большого количества строительных материалов. Так, для постройки 1 км автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием на щебеночном основании в равнинной местности тре буется доставить до 4,5—5 тыс. м3 щебня, 2,5 тыс. м3 песка и разработать до 20—30 тыс. м3 грунта. Каменные материалы, необходимые для устройства дорожных одежд, часто приходится перевозить на расстояния в несколько сотен километров желез нодорожным и водным транспортом. Выполнение дорожно-строи тельных работ осложняется растянутостью фронта строительства на десятки и сотни километров, что требует применения специ фических форм и методов организации работ.
Развитие темпов дорожного строительства должно базиро ваться на его дальнейшей индустриализации, автоматизации и комплексной механизации всего строительного процесса, сокраще нии сферы использования неквалифицированного труда. Как и в других областях капитального строительства, проекты дорог сле-
5
Рис. 1. Автомобильная дорога магистрального типа Рига — Псков
дует ориентировать на широкое применение сборных железобе тонных конструкций и деталей заводского изготовления, позволяю щее превратить строительство дорожных одежд и искусственных сооружений в механизированный процесс монтажа.
Создание и освоение выпуска систем машин для комплексной механизации работ в дорожном строительстве, в частности произ водство новейшего оборудовании и машин для скоростного строи тельства магистральных автомобильных дорог, позволят резко поднять темпы дорожного строительства.
Выполнение планов дорожного строительства неразрывно свя зано с повышением качества строительства и снижением его стои мости. Всемерное улучшение качества строящихся дорог не может решаться без повышения уровня проектных решений, которые должны сочетать полнейшее удовлетворение требований экономич ности, безопасности и комфортабельности автомобильных пере возок со снижением стоимости строительства и рациональной его организацией.
В связи с повышением требований к капитальности дорог стоимость дорожного строительства сильно возросла., Это делает необходимыми поиски технически рациональных и экономически эффективных проектных решений, основанных на детальном учете особенностей перевозок и местных природных условий, оправдан ных опытом строительства и эксплуатации дорог. Большое значе ние приобретает учет опыта службы построенных дорог и широкое использование в строительстве дорог и мостов типовых проектов,
6
основанных на последних достижениях отечественной и зарубеж-. ной науки и техники.
При проектировании дорог необходимо устранять избыточные запасы прочности, рационально расходовать фондируемые и при возные материалы. Следует широко использовать местные строи тельные материалы, в том числе грунты, а также отходы и побоч ные продукты промышленности, располагая их в сооружениях в соответствии с действующими напряжениями от транспортных нагрузок и интенсивностью воздействия природных факторов, при бегая в случаях необходимости к укреплению этих материалов.
Сложные технические проблемы выдвигают перед строителями автомобильных дорог и мостов особенности природных условий Советского Союза. Дороги строят в самых разнообразных при родных условиях нашей великой Родины — на широких равнинах и холмистых просторах европейской части СССР (рис. 1), среди озер и скал Карелии, на заболоченных пространствах нефтенос ных районов Западной Сибири, в тайге и на вечномерзлых грун тах Якутии, среди песчаных пустынь, солончаков и орошаемых
Рис. 2. Горная дорога Ялта — Симферополь
7
хлопковых полей Средней Азии, в горах Крыма (рис. 2), Кавказа, Памира, Алтая, Тянь-Шаня, в степях Западной Сибири и Казах стана, в черноземных полях Украины и Кубани.
Дорожное строительство сопутствовало сооружению БайкалоАмурской железнодорожной магистрали. Оно является обязатель ным элементом при освоении новых территорий Сибири и Даль него Востока, в местах добычи нефти, газа, каменного угля, разработки руд и других полезных ископаемых, в районах про мышленных новостроек.
В многообразных природных условиях Советского Союза при резком различии климатических, почвенно-грунтовых и гидроло гических особенностей различных районов от проектировщиков требуется творческий подход к поставленным задачам и умение находить в каждом конкретном случае технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения, способность самым внимательным образом учитывать влияние на построенную дорогу природных факторов и особенностей будущего движения по ней потока автомобилей.
Теория проектирования и строительства дорог находится в процессе непрерывного совершенствования. Являясь прикладной технической дисциплиной, она в своем развитии опирается на достижения технических и естественно-исторических наук — инже нерной геологии, климатологии, грунтоведения и механики грун тов, гидравлики, гидрологии, химии и др., а также опыта прак тики. Более широкое использование этих достижений и особенно быстро развивающейся химической промышленности раскрывает перед дорожниками широкие перспективы расширения круга ре шаемых задач, применения различных материалов, в том числе местных грунтов и побочных пррдуктов промышленности, создания новых материалов с заданными свойствами.
Обширные задачи дорожного строительства не могут мириться с его сезонностью. До последнего времени в зимние месяцы вы полнялся ограниченный объем работ по заготовке каменных материалов, постройке зданий и частично мостов и труб. Работы по возведению земляного полотна и устройству дорожных одежд, стоимость которых достигает 70% общей стоимости дороги, в основном выполняются только в теплые летние месяцы. Поэтому сокращение сезонности и планомерное использование средств ме ханизации и трудовых ресурсов в течение всего года являются большой проблемой, стоящей перед дорожниками.
Дорожники должны быть готовы к возможному в ближайшем будущем качественному -изменению транспортных средств на авто мобильных дорогах. Использование достижений электроники даст возможность автоматизировать управление движением транспорт ных средств, а следовательно, выдвинет новые требования к авто мобильным дорогам.
В
Развитие научных исследований в СССР и за рубежом привело к тому, чтЪ многие разделы курса изысканий и проектирования дорог превратились в самостоятельные разделы науки, по кото рым имеется обширная литература. В учебнике для высшей школы, неизбежно ограниченном по объему, удается осветить только основные теоретические положения и идеи расчетов, |не углубляясь в их детали и не приводя всех значений расчетных параметров. Не говоря уже о реальном проектировании, при разработке курсовых и дипломных проектов учащимся необходимо использовать справочную, инструктивно-нормативную и Другую техническую литературу.
Р А З Д Е Л П Е Р В Ы Й
ТРЕБОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ К ЭЛЕМЕНТАМ ДОРОГИ В ПЛАНЕ И ПРОФИЛЕ
Глава 1
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДОРОГАХ
1.1. Роль автомобильных дорог в транспортной системе народного хозяйства
Перевозки грузов и пассажиров осуществляются по сети путей сообщения, которая состоит из железных и автомобильных дорог, авиационных трасс, речных и морских судоходных линий. Жидко сти и газы транспортируют по трубопроводам. В условиях плано вого социалистического хозяйства все виды транспорта образуют единую транспортную систему и работают во взаимной увязке, дополняя друг друга.
Основные направления экономического и социального разви тия СССР на 1986—1990 годы и на период до 2000 года выдви гают задачу — обеспечить согласованное развитие единой транс портной системы страны, ее взаимодействие с другими отраслями народного хозяйства, совершенствовать координацию работы всех видов транспорта.
Железнодорожный транспорт выполняет основную массу грузо вых и пассажирских перевозок на дальние расстояния. Однако поступление грузов на железные дороги и доставка их потреби телям связаны с погрузочно-разгрузочными станциями. Поэтому железнодорожный транспорт неизбежно должен работать в соче тании с другими видами транспорта, обслуживающими его подъ ездные пути. В подъездных путях нуждаются также пристани и аэропорты.
Автомобильный транспорт может принимать грузы непосред ственно на месте их формирования и доставлять их к месту наз начения без перегрузок («от двери до двери>). Однако по за тратам энергии на тонно-километр работы, значительно превы шающим затраты других видов транспорта, в районах с развитой железнодорожной сетью основной областью его деятельности являются перевозки'на подъездных путях и разгружающие желез
10