2. Разработка проектных решений

Проектирование трассы дороги в плане начинается с изучения возможности использования существующих дорог или их отдельных участков, направления и техническое состояние которых удовлетворяют требованиям обеспечения кратчайшего проезда между пунктами и интенсивности перевозок. При отсутствии или несоответствии существующих дорог требованиям бесперебойного автомобильного движения с перспективным объемом грузоперевозок необходимо запроектировать новые дороги.

Исходя из взаимного расположения заданных грузооборотных пунктов и схемы транспортных связей, выбирают наиболее выгодные направления проектируемых трасс дорог в плане. При этом для узловых точек с несколькими направлениями грузоперевозок наиболее выгодное направление основной магистрали может быть определено графическим методом отыскания равнодействующей многоугольника сил. Далее по ним на карте размещают трассы основной и подъездных дорог, учитывая при этом местные природные условия, существующие дороги, технико-эксплуатационные и экономические требования.

Необходимо стремиться трассы дорог проектировать по кратчайшим расстояниям между заданными пунктами, совмещать с существующими дорогами, границами землепользований, севооборотов, располагать в сухих, незатопляемых местах с равнинным рельефом и прочными грунтами, правильно вписывать в ландшафт местности, по возможности обходить водотоки или пересекать их в наиболее узких местах с удобными подходами.Пересечения проектируемых трасс дорог с существующими должны выполняться под углом не менее 45°, располагаться на прямых участках пересекающихся дорог. Пересечения с водотоками, болотами и другими водными препятствиями необходимо предусматривать в наиболее узких местах под углом, близким к прямому. Не следует совмещать трассы дорог с жилыми улицами, занимать под ними ценные земли, прокладывать через государствен­ные заповедники и заказники, зоны, отнесенные к памятникам природы и культуры. При проектировании трасс дорог должны учитываться вопросы охраны природной среды.

Трассу дороги показывают на карте в виде прямолинейных отрезков, сопряженных между собой. Проектное решение размещения трассы дороги первоначально сопоставляется с природоохранными, эксплуатационно-техническими и экономическими требованиями.

По природоохранном требованиям лучшим будет вариант при меньшей длине трассы и площади занимаемых земель под дорогой, которая хорошо вписывается в ландшафт местности, не расчленяет массивы сельхозземель и лесов, сохраняет местный природный ландшафт.

3. Обоснование проектного решения

Наметив положение трасс дорог на плане, производят их разбивку на отдельные отрезки(титулы). При этом примыкания или пересечения дорог(вне населенных пунктов) обозначаются на карте цифрами или буквами(они будут служить наименованиями отдельных участков дорог).

По запроектированным вариантам дороги(титулам) определяют основные показатели: протяженность, объем перевозимых грузов, интенсивность движения и др.(табл.1.4).

Таблица 1.4. Основные показатели запроектированных дорог(1 вариант)

Порядковый номер	Наиме-нование титула	Протя-женность, Км	Объём грузов, т/год	Интенсивность движения, авт/сут	Категория дороги	Ширина, м				Проектируемое покрытие		Мост (тип, длина)		Труба (тип, длина)
						земляного полотна	проезжей части	полосы отвода
ВАРИАНТ 1
1	Дубовка-Карпово	1,84	20000	145,8	V	8	5.5	24	Асф. -бетон		18 ж/б
2	Карпово - А	0,63	110000	802,1	I V	10	6	26	Асф. -бетон
3	А - Марково	1,05	50000	364,6	V	8	5,5	24	Асф. -бетон		25 ж/б
4	Ведрич - А	1,95	60000	437,5	I V	10	6	26	Асф. -бетон
ВАРИНТ 2
1	Дубовка - Карпово	1,84	20000	145,8	V	8	5,5	24	Асф. -бетон		18 ж/б
2	Карпово - Марково	2,47	50000	364,5	V	8	5,5	24	Асф. -бетон		25 ж/б
3	Ведрич - Карпово	3,6	60000	437,5	I V	10	6	26	Асф. -бетон

Для установления технической категории и технико-экономических параметров проектируемой дороги определяют среднесуточную перспективную интенсивность движения автомобилей по ней за наиболее напряженный период по формуле:

, (1.1)

где N – расчетная интенсивность движения по дороге, авт/сут;

Q– перспективная грузонапряженность дороги (титула), т/год;

f – коэффициент неравномерности перевозок по сезонам (месяцам), 2 – 3;

k– коэффициент, определяющий повторные, безобъемные и неучтенные перевозки и переезды, 1,2 – 1,4;

t– число дней сельскохозяйственных перевозок в году (200 дней);

– коэффициент использования пробега автомобиля, 0,6;

– коэффициент использования грузоподъемности автомобиля, 0,8 –0,9;

P– средняя грузоподъемность автомобиля, 3 – 5 т.

Расчетная интенсивность движения по дороге 1 вариант:

N₁=(20000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=145,8

N₂=(110000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=802,1

N₃=(50000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=364,6

N₄=(60000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=437,5

Расчетная интенсивность движения по дороге 2 вариант:

N₁=(20000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=145,8

N₂=(50000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=364,5

N₃=(60000*2*1,4)/(200*0,6*0,8*4)=437,5

На основании полученной интенсивности движения, основных 0000нормативных показателей (табл. 1.2) устанавливают техническую категорию каждого титула и в целом запроектированной дороги. Они отражаются в табл. 1.1.

Для оценки размещения вариантов трассы дороги в плане определяют и анализируют их эксплуатационно-технические и экономические показатели, рассчитывают экономическую эффективность строительства.

Оценка запроектированных вариантов трассы дороги по эксплуатационно-техническим показателям включает установление их протяженности и извилистости в плане(коэффициент развития трассы), площади земель под дорогой, в том числе пахотных и луговых, проектируемого минимального радиуса горизонтальных кривых в плане, максимального продольного уклона местности на трассе, числа пересечений(примыканий) с существующими и проектируемыми дорогами, пересечения водотоков, количества мостов и труб, их длины, условий движения и др.

Эксплуатационно-технические показатели оценки вариантов размещения трассы дорог отражаются в табл.1.5.

Таблица 1.5. Оценка вариантов по эксплуатационно-техническим показателям

Показатели	Данные по вариантам
	1	2	Оценка вариантов (±)
			1	2
1	2	3	4	5
Длина трассы, км	5,47	7,12	+	-
Площадь земель под дорогой , га	13,68	17,8	+	-
Площадь пахотных земель под дорогой, га	12,83	15,7	+	-
Площадь кормовых земель под дорогой, га	0,85	2,1	+	-
Количество углов поворота	3	2	-	+
Количество углов на 1 км трассы	0,55	0,28	-	+
Коэффициент развития трассы	1,03	1,34	+	-
Проектируемый минимальный радиус кривой в плане, м	188	188	+	+
Наименьшее расстояние видимости поверхности дороги, м	80	80	+	+
Максимальный продольный уклон местности по трассе, %0	65	65	+	+
Количество пересечений (примыканий) дорог	1	-	-	+
Количество мостов и их общая длина, м	2;43	2;43	+	+
Количество труб и их общая длина, м	-	-	-	-
Протяженность участков трассы с неблагоприятными условиями (овраги, болота, поймы рек, крутые склоны и др.), км	-	-	-	-
Протяженность трассы в границах населенных пунктов, км	0,21	0,21	+	+
Принятый вариант			10«+»	7«+»

В состав определяемых экономических показателей входят капитальные затраты, ежегодные затраты и сбережения, приведенные затраты и срок окупаемости капиталовложений.

Капитальные затраты включают: стоимость строительства дороги, инженерных сооружений (мостов и труб), затраты, связанные с отводом земель под дорогу.

Стоимость строительства дороги определяется по формуле:

_, (1.2)

где L_д – протяженность запроектированной дороги, км;

с₁– стоимость строительства 1 км дороги, руб. (у.е).

K_1.1=100*5,47=547

K_1.1=100*7,12=712

Стоимость строительства инженерных сооружений рассчитывается по формуле:

_, (1.3)

где L_c – длина инженерного сооружения (моста, трубы), пог. м;

c₂– стоимость строительства 1 погонного метра инженерного сооружения, руб. (у.е.).

K_2.1=43*1.5=64,5

K_2.2=43*1.5=64,5

Затраты, связанные с отводом земель под дорогу (потери сельскохозяйственного производства):

,(1.4)

где S_д – площадь земель, отводимая под дорогу, га;

с₃ – нормативная стоимость освоения новых земель взамен изымаемых сельскохозяйственных для несельскохозяйственных нужд, руб/га, (у.е/га);

k_n– повышающий коэффициент.

K_4.1=130*1.3*13,68=2311,92

K_4.2=17,8*1.3*130=3008,2

Значения определяемых показателей приводят в табл.1.6.

Таблица 1.6. Оценка вариантов по экономическим показателям, тыс. уе. руб.

Показатели	Данные по вариантам
	1	2	Оценка вариантов ()
			1	2
Капитальные затраты
Стоимость строительства дорог (К1)	547	712	+	-
Стоимость строительства мостов (К2)	64,5	64,5	+	+
Стоимость строительства труб (К3)	-	-	-	-
Затраты, связанные с отводом земель под дороги (К4)	2311,92	3008,2	+	-
Итого капитальных затрат…	2923,42	3784,7	+	-
Ежегодные затраты
Затраты на эксплуатацию дорог (R )	21,88	28,48	+	-
Затраты на перевозки грузов (P)	55,12	67,36	+	-
Амортизационные отчисления от К1, К2, К3 (А), %	28,3	36,6	+	-
Земельный налог (З)	7,6	9,9	+	-
Итого ежегодных затрат…	112,9	142,34	+	-
Приведенные затраты (Пз)	259,07	292,75	+	-
Ежегодные сбережения
Сбережения на перевозках грузов (Э1), (±)	263,73	251,49	-	-
Сбережения на эксплуатацию дорог (Э2), (±)	-13,08	-19,68	-	-
Сбережения вследствие уменьшения (увеличения) площади с/х земель под дорогами (Э3), (±)	49,08	44,96	-	-
Сбережения за счет улучшения качества дорог (Э4), (±)	50,13	46,36	-	-
Итого ежегодных сбережений	349,86	323,13	-	-
Срок окупаемости капитальных затрат, лет	8,36	11,71	-	-
Принятый вариант			10«+»	1 «+»

Суммарные капитальные затраты (K_c) рассчитываются по формуле:

. (1.5)

K_c1=547+64,5+2311,92=2923,42

K_c2=712+64,5+3008,2=3784,7

Ежегодные затраты включают затраты на эксплуатацию дорог (R), затраты на перевозки грузов (P), амортизационные отчисления (А) в связи с эксплуатацией автомобильной дороги и инженерных сооружений (мостов, труб), земельный налог (З_н).

Затраты на эксплуатацию дорог можно определить по формуле:

, (1.6)

где – протяженность i - й запроектированной дороги, км;

r_i– годовые затраты на содержание и ремонт i - й дороги, руб. (у.е.) /км.

R₁=5,47*4=21,88

R₁=7,12*4=28,48

Затраты на перевозки грузов (P) рассчитываются по формуле:

, (1.7)

где Q_i– вес перевозимых грузов по i - й дороге, титулу, т;

l_i– расстояние перевозки грузов по i - й дороге, титулу, км;

c_i– стоимость перевозки 1 т груза по i - му титулу, руб.( у.е.)/ткм.

Амортизационные отчисления в связи с эксплуатацией дороги находятся по формуле

, (1.8)

где α₁ и α₂ – норма амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов (в долях);

K₁ и K₂ – то же, что и в формулах (1.2) и (1.3).

A₁=0.05*547+0.015*64,5=28,3

A₂=0.05*712+0.015*64,5=36,6

Земельный налог, ежегодно изымаемый с дорожных организаций за земли, занятые под дорогой, определяется по нормативным ставкам за 1 га по формуле:

, (1.9)

где – площадь i-го вида земель, занятая под дорогой, га;

n_i – нормативная ставка земельного налога за 1 га i-го вида земель, руб. (у.е).

З_н1=13,68*558=7,6

З_н2=17,8*558=9,9

Суммарные ежегодные затраты находятся по формуле:

. (1.10)

C_c1=21,88+55,12+28,3+7,6=112,9

C_c2=28,48+67,36+36,6+9,9=142,34

Суммарные приведенные затраты (З_n) определяются по формуле:

, (1.11)

где Е_н – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений, для внутрихозяйственных дорог принимается равным 0,05, для дорог общего пользования – 0,10;

К_с – суммарные капитальные затраты, руб. (у.е);

С_с– суммарные ежегодные затраты, руб. (у.е.).

При использовании запроектированной автомобильной дороги будут иметь место ежегодные сбережения, включающие сбережения на перевозки грузов (Э₁), эксплуатацию автомобильных дорог (Э₂), дополнительный доход (убытки) вследствие уменьшения (увеличения) площадей сельскохозяйственных земель из-под дорог (Э₃) и сбережения в результате более полного использования автотранспорта в течение года, улучшения культурно-бытовых и административных связей, активизации хозяйственной деятельности (Э₄). Значения перечисленных сбережений можно найти по соответствующей формуле.

Сбережения на перевозку грузов можно рассчитать следующим образом:

, (1.12)

гдеQ_i– вес перевозимых грузов по i - й дороге, перегонупо - й дороге, перегону, т;

и – расстояние перевозки грузов по i - й существующей и запроектированной дороге, перегону, км;

c_i– стоимость перевозки 1 т груза по i - й дороге, руб. ( у.е.)/ткм.

Экономию (перерасход) на эксплуатацию дорог(Э₂) можно определить по формуле:

, (1.13)

где и – соответственно протяженность существующих и запроектированных i - х дорог, км;

r_i– то же, что и в формуле (1.6).

Величину экономии (убытка) вследствие уменьшения (увеличения) площадей сельскохозяйственных земель под дорогами (Э₃) определяют как доход (убыток), получаемый с разности площадей под существующими и проектируемыми дорогами по вариантам :

, (1.14)

где S_c и S_n – площади сельскохозяйственных земель под существующими и проектируемыми дорогами, га;

D– доход с 1 га сельскохозяйственных земель,руб. (у.е.).

Сбережения, получаемые в результате более полного использования автотранспорта в периоды распутиц, улучшения культурно-бытовых и административных связей, активизации хозяйственной деятельности Э₄, можно условно принять в размере 20 – 30% от общей экономии (Э₁) и (Э₂).

Общая годовая экономия на транспортных и других расходах (Э_общ),получаемая в результате использования запроектированной дороги, выражается формулой

. (1.15)

Окончательным показателем, характеризующим проектное решение, является срок окупаемости капиталовложений в строительство дорог (t):

, лет (1.16)

где K_c– то же, что и в формуле (1.11);

Э_общ – то же, что и в формуле (1.15).

Для внутрихозяйственных дорог срок окупаемости капиталовложений не должен превышать 20 лет, для дорог общего пользования – 10 лет. В данном случае окупаемость занимает 8,36 года в первом варианте и 11,71-во втором.

На изломах трассы дороги устанавливают положение углов поворота(α) между продолжением предыдущей и последующей прямой. Величину углов поворота, определяют по карте с помощью транспортира.

Далее устанавливаются параметры элементов круговой кривой: К – длина кривой, Т – тангенс, Б – биссектриса, Д – домер. Для этого необходимо задаться радиусом. Радиусы круговых горизонтальных кривых назначают в зависимости от категории дороги и местных условий. Малые радиусы ухудшают эксплуатационные показатели дороги, поэтому их проектируют только в исключительных случаях: при сложном рельефе, обходе ценных земель, в пределах населенных пунктов.

Минимальное значение радиуса вписываемой кривой (R) принимается с учетом категории проектируемой дороги в соответствии со СНиП 2.05.02–85. Однако если позволяют топографические условия, необходимо вписывать круговые кривые с наибольшими радиусами.

После уточнения положения трассы на карте, используя специальные таблицы или формулы (1.16 –1.19), определяют элементы кривых.

Длина круговой кривой (K) рассчитывается по формуле

, (1.17)

где R – радиус круговой кривой, м;

α – угол поворота, град;

π – число, приблизительно равное 3,14.

K₁=(3.14*1000*49)/180=855,21

K₂=(3.14*1000*54)/180=942,48

K₃=(3.14*250*88,5)/180=385,96

Значение тангенса (T) находится по формуле:

, (1.18)

где R и α – то же, что и в формуле (1.17).

T₁=1000tg(49/2)=455,73

T₂=1000tg(54/2)=509,53

T₃=250tg(88,5/2)=243,54

Биссектриса (Б) определяется из выражения:

. (1.19)

Б₁=

Б₂=

Б₃=

Значение домера (Д):

. (1.20)

Д₁=2*455,73-855,21=56,25

Д₂=2*509,53-942,48=76,58

Д₃=2*243,54-385,96=101,12

Все данные оформляются в таблицу.

Последовательность вписывания горизонтальной кривой состоит в следующем:

1. От вершины угла (ВУ) откладывают вперед и назад величины тангенсов и определяют положение начала и конца кривой (НК и КК);

2. Строят биссектрису угла, смежного с углом α. Отложив от вершины угла по биссектрисе значениеБ, находят середину кривой;

3. Принятым радиусом через точки начала, середины и конца кривой вписывают горизонтальную кривую.

Определение параметров горизонтальных кривых в плане возможно выполнять с использованием специального программного обеспечения и ПЭВМ. Так, программа «CircPro» (Расчет автодорожных закруглений) предназначена для расчетов основных элементов и детальной разбивки различных типов автомобильно-дорожных закруглений. Модуль программы работает в среде операционной системы Windows 95 и выше.

Запроектированную трассу дороги на карте показывают в виде отрезков прямых сплошных линий красного цвета, соединенных между собой кривыми. Кривые вписываются в трассу принятым радиусом через точки начала, середины и конца кривой, тангенсы вычерчиваются тонким пунктиром. Параметры элементов кривых выписывают на карте у каждого угла поворота или в виде общей таблицы.

По всей трассе, включая кривые, через 100 м разбивается пикетаж в виде коротких штрихов (3 мм) справа по ходу. Пикеты нумеруют арабскими цифрами от 1 до 9 и полностью выписы­вают номер каждого десятого пикета. На каждом десятом пи­кете показывают километры в виде круга диаметром 5 мм.

Разбивка пикетажа на кривой производится в приведенной ниже последовательности:

1. Разбивается пикетаж через 100 м от начала трассы дороги (ПК0) до вершины первого угла поворота и определяется пикетажное значение ;

2. Пикетажные положения НК и КК находятся по элементам кривой по следующей схеме;

3. От конца последней кривой разбивают пикетаж до конца трассы.

Вдоль прямых участков подписываются их направления (румбы) и длины: от начала трассы до НК и от КК до конца следующего прямолинейного отрезка и т. д.

Направление первого отрезка определяют по карте (рис.1.4) с помощью транспортира, а последующих – вычисляют с учетом углов поворота трассы дороги. Для данного примера можно использовать следующую формулу:

, (1.7.1)

где – румб первого прямолинейного отрезка трассы, град;

α₁ – значение первого угла поворота, град.

На плане могут отмечаться съезды и пересечения дорог, а также места установки дорожных знаков.

Все элементы круговых кривых приведены в ведомости углов поворота, прямых и кривых участков дорог представлены в таблице 1.7.

Т а б л и ц а 1.8. Ведомость углов поворота, прямых и кривых участков дорог

Номер угла поворота	Угол																							Румбы линий
	Положение вершины			Величина угла, град		Элементы горизонтальной кривой, м						Местоположение							Прямые
	ПК	+	R			T	K	Б	Д	Начало кривой				Конец кривой			Расстояния между вершинами (Lм), м			Длина прямых (Lм), м
										ПК		+	ПК		+
1	2	3	4		5		6	7	8	9	10		11	12		13	14			15		16
																				1030		ЮВ: 46
1	10	30	490		1000		455,73	855,21	98,95	56,25	5		75	14		80				470		СВ: 85
																				1500		ЮВ: 2
2	15		88,5		250		243,54	385,96	99,02	101,12	12		55	17		40				440		СВ: 86,5
																				1300		ЮЗ: 36,5
3	13	40	54		1000		509,53	942,48	122,23	76,58	8		40	18		60				600		ЮЗ: 89,5

По всей трассе, включая кривые, через 100 м разбит пикетаж в виде коротких штрихов (3 мм) справа по ходу. Пикеты пронумерованы арабскими цифрами от 1 до 9. На каждом десятом пикете показаны километры в виде круга диаметром 0,5 см, половина которого закрашена красным цветом. На прямых отрезках указаны длина и направление (румб). Направление первого отрезка я определяла на плане с помощью транспортира, а последующие — вычисляла с учетом углов поворота трассы. Все данные на плане показаны красным цветом.