1.2 Критерии оптимальности.

Выбор критерия оптимальности является важнейшим элементом проектирования, во многом определяющим его результаты.

Для оптимизации положения проектной линии ( при фиксированном плане трассы) могут быть использованы следующие критерии:

- приведенные затраты;

- стоимость строительства;

- транспортно- эксплуатационные расходы;

- стоимость отчуждения земель под земляное полотно;

- затраты на борьбу со снежными заносами;

- уровни удобства и безопасность движения;

- обеспечение зрительной плавности и ясности трассы.

Наиболее полным критерием оптимальности являются приведенные затраты, учитывающие как стоимость так и последующие эксплуатационные расходы.

Среди составляющих единовременных затрат в наибольшей степени реагируют на изменение положения проектной линии продольного профиля стоимости возведения земляного полотна, искусственных сооружений, укрепления откосов, отчуждения земель и, в общем случае стоимость дорожных одежд.

Среди составляющих текущих затрат от положения проектной линии продольного профиля зависят ежегодные расходы на снегоборьбу; стоимость перевозок; потери связанные со временем нахождения в пути пассажиров; потери, связанные с дорожно-транспортными происшествиями.

1.3 Последовательность проектирования продольного профиля.

Нанесение проектной линии начинают определения руководящей отметки и обозначения контрольных высотных точек. Наибольшее распространение получил метод проектирования вертикальными кривыми, сопрягающимися непосредственно друг с другом или при помощи прямых вставок.

(Метод Антонова) использует прозрачные шаблоны вертикальных кривых разных радиусов.

Первый этап- подбирают радиусы кривых и продольные уклоны таким образом чтобы найти положение наиболее плавной проектной линии, не требующей излишних земляных работ.

Второй этап- взаимная увязка концов элементов проектной линии, определение координат вершин всех вертикальных кривых, точек сопряжения смежных криволинейных и прямолинейных участков, уклонов, прямых, сопрягающих вертикальные кривые. Расчет ведется последовательно переходя от одного элемента к другому, используя таблицы или формулы.

2 Проектирование земляного полотна автомобильных дорог.

Земляное полотно является наиболее объемным и сложным по конструкции элементом автомобильной дороги. От качества проектирования земляного полотна и дорожной одежды в большей степени зависят строительная стоимость автомобильной дороги, надежность эксплуатации, эстетические достоинства дорог, эксплуатационные расходы в процессе работы дороги и безопасность движения.

При проектировании применяют либо типовые проектные решения земляного полотна, либо индивидуальные решения. В большинстве случаев используют типовые конструкции с индивидуальной привязкой . Для типовых решений используют типовые проекты, учитывающие многолетний опыт строительства и эксплуатации земляного полотна.

Для насыпей индивидуальное проектирование осуществляют в следующих случаях:

- при высоте насыпи более 12м:

- на участках временного подтопления, а также при пересечении постоянных водотоков и водоёмов;

- при наличии слабых оснований;

- на болотах глубиной более 4м при применении выторфовывания;

- на болотах при поперечном уклоне минерального дна болота более 1:10;

- при использовании в насыпях грунтов повышенной влажности;

- при недостаточном возвышении покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод;

- при применении конструкции земляного полотна со специальными прослойками ( термоизолирующими, гидроизолирующими, армирующими).

Для выемок индивидуальные решения применяют:

- при глубине выемки более 12м в нескальных грунтах и 16м в скальных грунтах при благоприятных инженерно-геологических условиях;

- при слоистой толще с наклоном пластов в сторону проезжей части;

- в случае наличия водоносных горизонтов в основании выемки или водоносных горизонтов, вскрываемых выемкой ;

- при глубине выемок более 6м в глинистых и пылеватых грунтах в районах избыточного увлажнения и сезонного промерзания;

- в глинистых и скальных размягченных грунтах, теряющих прочность под воздействием погодно-климатических факторов;

- в набухающих грунтах при опасности их увлажнения.

В сложных инженерно-геологических условиях:

- на косогорах круче 1:3;

- при наличии или возможности развития опасных геологических прцессов

( оползни, обвалы, карстообразование, осыпи, сели, снежные лавины, наледи, вечная мерзлота или подземный лед).

Индивидуально проектируют также земляное полотно сооружаемое взрывным методом или средствами гидромеханизации.

Земляное полотно проектируют с учетом категории дороги, типа дорожной одежды, высоты насыпи и глубины выемки, свойств грунтов в земляном полотне, природных условий района строительства.

Одним из основных требований, предъявляемых к земляному полотну, является обеспечение прочности и устойчивости всех ее элементов, чтобы ровность покрытий оставалась неизменной в течение всего периода эксплуатации дороги, не подвергаясь процессам пучинообразования.

Под прочностью понимается его способность сохранять не деформируясь при действии внешних сил и природных факторов, приданные ему при строительстве форму и размеры.

Под устойчивостью понимается сохранение предусмотренного проектом положения в пространстве без смещений и просадок.

На конструкцию земляного полотна влияют местные природные условия .

Степень увлажнения земляного полотна зависит от количества выпадающих осадков по месяцам, толщины снегового покрова, температуры воздуха и

почвы, степени заносимости дороги снегом. Исходя из этого, проектируют определенную форму земляного полотна.

Рельеф местности влияет на характер стока воды, степень увлажнения местности около земляного полотна.

На участках со сложным водно-тепловым режимом необходимо проектировать насыпь из устойчивых грунтов, с тщательным уплотнением в процессе строительства.

На высоту насыпи и тип укрепления земляного полотна влияют гидрологические условия, которые характеризуются стоком воды по поверхности земли в пределах полосы отвода.

Правильно построенное земляное полотно служит очень долго и должно сохранять проектное очертание в течение срока службы.

В результате воздействия нагрузок от земляного полотна и движущегося транспорта, поверхностных и грунтовых вод могут происходить: деформации земляного полотна, потеря правильных геометрических очертаний. Грунт теряет свою несущую способность и обрушается от собственного веса.

Причинами деформации могут быть: применение непригодных грунтов, повреждение откосов земляного полотна из-за плохого укрепления и большой крутизны откосов, образование пучинистых участков, деформация земляного полотна на слабом основании.

Прочность земляного полотна непостоянна и его устойчивость необходимо оценивать применительно к периодам наиболее неблагоприятного состояния грунтов. Степень устойчивости земляного полотна против сползания , просадки и других деформаций характеризуется коэффициентом устойчивости, который представляет собой отношение сил или их моментов, удерживающих насыпь к силам или моментам, сдвигающим её.

Коэффициент устойчивости запроектированного земляного полотна должен быть более 1.