Лекция 14 Тема: "Проектирование городских улиц"

 

Планировка уличной сети и элементы городских улиц

 

План уличной сети города определяется размещением производственных предприятий, жилых кварталов, общественных зданий, вокзалов, пристаней, а также примыканиями загородных дорог.

Планировка старых городов складывалась исторически под влиянием социальных, топографических и климатических условий. При планировке городов в Российской Федерации исходят из основного принципа создания наибольших удобств населению. Планировку новых городов, равно как и развитие и реконструкцию существующих, основывают на всестороннем изучении размещения промышленности, транспортных связей, выборе наиболее пригодных для жилых кварталов участков и создании зелёных массивов.

Различают несколько систем планировки городов: радиальная, радиально-кольцевая, прямоугольная и смешанная. 

 Для большинства старинных городов – крепостей характерна радиально-кольцевая система планировки. Примером такой планировки является Москва. Города, основанные в XVII – XVIIIвеках, имеют, как правило, прямоугольную планировку.

При смешанной системе правильная прямоугольная планировка сочетается с прокладкой диагональных улиц – лучей, нарушающих некоторое однообразие прямоугольной планировки и создающих красивые площади и перспективы улиц. Непревзойдённым примером смешанной планировки города может служить Санкт-Петербург.

Планировка уличной сети оказывает значительное влияние на работу транспорта. По сравнению с  кратчайшим направлением (по воздушной линии) прямоугольная планировка удлиняет путь в среднем на  27 %, а радиально-кольцевая на 10 %.

Уличную сеть города характеризуют общим протяжением и плотностью в километрах на 1 км² площади.

При росте городов в состав уличной сети постепенно включаются загородные дороги. Поэтому уличную сеть новых городских районов планируют с учётом размещения грузообразующих пунктов и расположения сети дорог в пригородной зоне.

При проектировании новых городов сеть улиц намечают, исходя из предполагаемых направлений потоков городского движения. Используя данные о размещении производственных предприятий, учреждений, вокзалов, пристаней и мест общественного пользования, устанавливают направления и размеры грузового потока. В первую очередь по кратчайшему направлению трассируют основные магистрали. Остальные улицы располагают как вспомогательные к основным магистралям из условия обеспечения жилых кварталов удобной транспортной связью с промышленными предприятиями, учреждениями, вокзалами и т. д.

Планировка улиц, перекрёстков и площадей составляет ответственную часть общей архитектурной планировки города. При проектировании уличной сети учитывают архитектурное оформление прилегающих площадей, набережных, парков.

Ширину магистральных улиц общегородского значения между красными линиями принимают в пределах 30 – 50 м, магистральных улиц районного значения – 25 – 35 м. Ширину жилых улиц назначают в зависимости от этажности (высоты) зданий. При многоэтажной застройке – 25 – 30 м, а при малоэтажной или усадебной застройке – 14 – 20 м. При устройстве бульваров ширину улицы увеличивают на его ширину соответственно.

Для небольших населённых пунктов и рабочих посёлков ввиду малой интенсивности движения требования к ширине улиц и типу проезжей части несколько снижают. Ширину районных и общепоселковых магистральных улиц принимают 25 – 35 м.

К элементам городской улицы относят проезжую часть, трамвайное полотно, тротуары, зелёные насаждения и велосипедные дорожки. Участки автомобильных дорог в пределах населённых пунктов должны отвечать требованиям, предъявляемым как к автомобильным дорогам соответствующей категории, так и городским или поселковым улицам.

Классификация городских улиц исходит из учёта их основных признаков: характера застройки, перспективной интенсивности и видов движения, степени развития подземного хозяйства, положения улицы в плане уличной сети и по отношению к вводам загородных дорог. Классификация представлена по СНиП 2.07.01-89* “Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений”.

Ширину проезжей части  назначают в зависимости от перспективной интенсивности в часы “пик” и пропускной способности одной полосы, определяемой с учётом категории улицы, расстояния между перекрёстками и их пропускной способности.

Пропускную способность одной полосы улицы между перекрёстками определяют по уравнению для расчёта пропускной способности полосы движения на автомобильной дороге, вводя в неё поправочный коэффициент на влияние задержек на перекрёстках:

 

где: N^/ – полная пропускная способность на участке между перекрёстками после установления нормальной скорости движения.

Коэффициент снижения пропускной способности улицы α определяют по формуле:

 

 

 

где: L [м] – расстояние между перекрёстками;

ν [м/с] – скорость движения;

Δ [с] – продолжительность стоянки автомобиля перед закрытым светофором или в ожидании проезда пересекающего потока автомобилей;

a [м/с²] – среднее ускорение при разгоне с места;

b [м/с²] – среднее замедление при торможении автомобиля.

 

Большое значение для повышения пропускной способности имеет разделение улицы по направлениям движения при помощи маркировки или, ещё лучше, разделительных полос, покрытых газоном. На улицах, где происходит движение общественного транспорта и расположены общественные учреждения, следует предусматривать дополнительные полосы для остановки и стоянки автомобилей.

Ширину тротуаров устанавливают в зависимости от категории улицы, характера застройки и количества пешеходов, считая, что пешеход при движении занимает полосу шириной 0,75 м. Пропускная способность одной полосы тротуара составляет 600 – 1000 пешеходов в час. Минимальная ширина тротуара – 1 м.

В зависимости от общей ширины улицы, тротуары можно располагать рядом с проезжей частью; между полосами зелёных насаждений, отделяющими тротуар от проезжей части и от линий зданий; рядом с линией застройки, но с отделением от проезжей части полосой зелёных насаждений.

Большое значение для украшения улиц и улучшения их санитарно-гигиенических условий имеют зелёные насаждения. Разделительные зелёные полосы повышают безопасность движения. При установлении типа посадок учитывают общую ширину улицы, тротуара, расположение подземных коммуникаций и линий трамвайного движения.

 

Поперечные профили городских улиц

 

Поперечные профили улиц разрабатывают, исходя из данных о перспективной интенсивности движения, характере будущей застройки и положения улицы в плане уличной сети.

Поперечные профили для каждой категории улицы могут существенно различаться в зависимости от конкретных условий движения и ширины. 

 Для повышения пропускной способности городских улиц, иногда выделяют отдельные полосы для транзитного движения. Иногда в полосе транзитного движения в прямом и обратном направлениях устраивают разделительные полосу шириной 3 – 5 м.

Примыкающие к городам автомобильные магистрали по мере приближения к городу постепенно изменяют свой поперечный профиль и внешнее оформление: ширина проезжей части увеличивается с 6 – 7 до 12 – 24 м, конструкция проезжей части совершенствуется, боковые канавы заменяются лотками с подземным отводом воды, появляются зелёные насаждения.

Чтобы увеличить пропускную способность улиц и улучшить условия движения устраивают специальные улицы движения с высокими скоростями – до 100 – 120 км/ч. Улицы скоростного движения изолированы от местного городского движения, все пересечения с другими улицами устраивают в разных уровнях. Чтобы упростить строительство пересечений в разных уровнях, первое время улицы скоростного движения располагали преимущественно в выемках. Теперь скоростные улицы предпочитают устраивать на эстакадах, при этом упрощаются работы по строительству, уменьшается потребность в перестройке подземных коммуникаций, снижается стоимость строительства.

 

Особенности проектирования городских дорог

 

По характеру, составу и объёму изыскательские работы в городских условиях во многом походят на изыскания загородных дорог. Однако имеется и ряд особенностей, обуславливаемых городскими условиями.

При изысканиях для строительства новых и реконструкции существующих улиц, общее направление и план улицы устанавливают по данным планировки города. На плане улицы, обычно в масштабе 1:500 намечают базис – основную опорную линию для геодезических работ. Его принимают параллельным оси улицы, размещая так, чтобы движение не мешало работе геодезистов. Начальную и конечную точки и углы поворота базиса закрепляют на местности, привязывая к постоянным точкам.

В связи с большим количеством подземных коммуникаций и инженерных сооружений геодезические работы выполняют в городских условиях с большей точностью, чем на загородных дорогах.

Трассу измеряют по базису, отмечая на местности пикеты через 20 метров. На всех характерных участках намечают плюсовые точки. Для получения подробного и точного плана улицы на всех пикетах и плюсовых точках разбивают нормально к оси проезжей части поперечники до границ красной линии или линии застройки. Трассу нивелируют по базису с обязательной привязкой ко всем имеющимся вблизи реперам. При разбивке и нивелеровке поперечников должны быть отмечены: трамвайное полотно, крышки колодцев подземных коммуникаций, входы в здания, въезды во дворы, окна подвальных этажей, водоприёмные решётки, канавы, ось и лотки проезжей части. Незастроенные участки нивелируют по линии оси въезда на расстояние 20 м, считая от бровки тротуара.

При изысканиях для проектирования площадей, участок разбивают на квадраты со сторонами 10 – 20 м в зависимости от рельефа и размыва площади. Площадь нивелируют по квадратам.

Одновременно выполняют почвенно-грунтовые и гидрологические обследования. Шурфы закладывают в среднем через 100 м. На участках глубоких выемок или близкого стояния грунтовых вод проводят бурение. По данным этих обследований составляют почвенно-грунтовый профиль и проектируют конструкцию проезжей части или, если необходимо, дренажи и противопучинные мероприятия. Во время изысканий необходимо точно установить местоположение, размеры и состояние действующих подземных сооружений. При этом могут быть использованы материалы (планы, чертежи) организаций, ведающих подземным хозяйством.

На основе собранных во время изысканий материалов и исходных данных, указанных в задании на производство изысканий, разрабатывают одностадийный рабочий проект, а в сложных условиях составляют сначала технический проект, а затем, после дополнительных изысканий, рабочие чертежи. В рабочих чертежах уточняют принятые в техническом проекте решения, более точно и подробно определяют объёмы работ с учётом конкретных местных условий.

 

Горизонтальная и вертикальная планировка (рис.1)

 

План улицы определяется её направлением и линиями существующей или проектируемой застройки. Улицу проектируют на основе технических изысканий и съёмки плана, продольных и поперечных профилей. На плане улицы указывают пикеты, поперечники, красные линии застройки, примыкающие улицы, входы в здания, въезды во дворы, мачты и столбы, водоприёмные колодцы, смотровые колодцы подземных сооружений, зелёные насаждения, трамвайное полотно, трассы подземных сетей и все элементы улицы.

Примыкающие улицы соединяют кривыми, радиусами не менее 20 м. На пересечениях улиц, борты, отделяющие тротуары от проезжей части, устанавливают по кривым, радиусом 5 – 10 м. На углах улиц, по которым предполагается троллейбусное движение, радиусы кривых желательно увеличивать до 15 – 25 м.

В местах намеченных остановок общественного транспорта следует предусматривать уширения проезжей части (карманы) на 3,0 – 3,5 м.

Вертикальная планировка улиц предусматривает изменение рельефа местности в соответствии с инженерно-техническими и архитектурными требованиями и установление высотных отметок поверхности улиц и площадей, расположения подземных сооружений, входов в здания, въездов во дворы. К вертикальной планировке относят также определение высотного положения мостов, путепроводов, тоннелей и набережных в зависимости от технических и местных условий.

Вертикальная планировка кварталов преследует цель обеспечения стока воды к сети наружных и подземных водостоков. Для уменьшения объёма земляных работ проектные решения предельно используют естественный рельеф местности. При малых естественных уклонах местности такую проектировку можно выполнить при прямоугольном очертании кварталов. В пересечённой местности с большими уклонами и оврагами, прямоугольная планировка города создаёт значительные затруднения при строительстве зданий и подземных сооружений. В таких условиях улицы следует располагать по наиболее пониженным местам, допуская криволинейность в плане и изломы. Это уменьшает объёмы земляных работ, улучшает  условия отвода воды с прилегающих территорий и раскрывает большие архитектурные возможности для проектирования зданий, расположенных параллельно горизонталям и возвышающихся над улицей.

Продольный профиль составляют обычно по оси проезжей части. Если посередине улицы предусмотрено трамвайное движение, продольный профиль составляют по оси междупутья или по головке трамвайного рельса со стороны междупутья.

На продольном профиле показывают отметки пикетов и плюсовых точек, проектные и рабочие отметки, гидрогеологические и геологические данные.

Радиусы вертикальных кривых назначают возможно большими, не вызывающими чрезмерных планировочных работ.

Нанося проектную линию в продольном профиле, одновременно проверяют её положение на поперечных профилях, составляемых для каждого пикета, и на характерных промежуточных точках, что позволяет судить об объёме земляных работ, степени использования существующего покрытия, об обеспечении водоотвода с дворовых территорий и о расположении тротуаров у входов и въездов.

При реконструкции улицы необходимо максимально использовать существующую дорожную одежду в качестве основания для нового покрытия, если она не подвержена пучинообразованию. Следует избегать при смягчении уклонов больших выемок, обнажающих фундаменты зданий, и больших насыпей, требующих переустройства входов и въездов и затрудняющих отвод воды с дворовых территорий.

Наглядное изображение проектной поверхности улицы получается при проектировании вертикальной планировки по методу проектных горизонталей. В этом случае на плане улицы, вычерченном в масштабе 1:500 или 1:200, наносят проектные горизонтали, показывающие высотное положение проезжей части, газонов, тротуаров и других элементов улицы. При таком совмещении плановой и вертикальной планировок получают на одном чертеже полное изображение проектируемой улицы в плане, продольном и поперечном направлениях, позволяющее оценить организацию отвода воды.

Горизонтальную и вертикальную планировки ведут совместно. Проектные горизонтали обычно проводят через 10, 20 или 50 см. На особо сложных узлах пересечений и при малых проектных уклонах проводят промежуточные горизонтали через 5 см.

Обычно улицу начинают проектировать с лотков проезжей части, чтобы обеспечить отвод воды с неё и прилегающих территорий. Минимальный уклон лотка для всех покрытий принимают равным не менее  3 ‰, а для булыжной мостовой – не менее 4 ‰. При поверхностном водоотводе отметки лотка должны обеспечивать отвод воды в примыкающие или пересекающие улицы. При устройстве подземного водостока одновременно проектируют размещение водоприёмных колодцев и их высотное положение. Затем вычисляют отметки оси, борта, газонов, тротуаров и проводят проектные горизонтали.

На плане вертикальной планировки надписывают отметки горизонталей, уклоны, отметки переломных точек и водоприёмных колодцев.

Объём земляных работ подсчитывают по поперечным профилям. При проектировании площадей составляют картограмму земляных работ, представляющую собой план территории, разбитый на квадраты размером 20×20 или 40×40 м, в углах которого вписаны рабочие отметки грунтового основания, подготовленного для устройства покрытия. На основании этих отметок вычисляют среднюю рабочую отметку для каждого квадрата, а затем и объём земляных работ.

 

Проектирование перекрёстков и городских площадей

 

Перекрёстки городских улиц можно проектировать по различным схемам, выбирая конкретную с учётом перспективных размеров и характера движения и, конечно, в зависимости от плана уличной сети. 

Схемы перекрёстков: а – пересечение под прямым углом; б – пересечение под косым углом; в – Т-образное пересечение; г – У-образное пересечение; д – смещённое пересечение;  е – вилкообразное пересечение; ж – сложное пересечение. 

На перекрёстках улиц движение транспортных средств и пешеходов осложняется, что требует мероприятий, обеспечивающих безопасность и удобство движения. Для повышения безопасности пересечения в районах новой застройки, необходимо проектировать с необходимым расстоянием видимости, подобно тому, как это делается на загородных дорогах. Однако весьма часто существующая застройка не позволяет этого, поэтому на всех перекрёстках с оживлённым светофорным движением обычно устраивают светофоры.

Вертикальная планировка перекрёстков зависит от значения и категории пересекающихся улиц и направления продольных уклонов. Отметки оси проезжей части пересекаемой улицы могут сопрягаться или с отметками оси пересекающей улицы, или с отметками лотков пересекающей улицы.

На магистральных улицах нельзя устраивать поперечные лотки. В некоторых случаях можно проектировать односкатный поперечный профиль на перекрёстке.

Для движения пешеходов на перекрёстках предусматривают переходы, выделенные на покрытии маркировочными знаками (металлическими кнопками, окраской или плитками из цветного асфальтобетона). На улицах с оживлённым движением для безопасности пешеходов устраивают подземные переходы или островки безопасности.

Ширину проезжей части и тротуаров на площадях назначают в зависимости от интенсивности и состава движения на примыкающих улицах и от принятой организации движения. Схему организации движения транспорта и пешеходов проектируют на плане площади в масштабе 1:500. При этом устанавливают число полос и направление движения автомобилей, троллейбусов, трамваев, автобусов и предусматривают размещение светофоров, стоянок автомобилей и переходов.

Различают следующие виды площадей: главные площади населённого пункта; площади жилых и промышленных районов; площади перед театрами, клубами и т. д.; площади у торговых зданий и рынков; вокзальные площади; транспортные площади; предмостовые площади.

При вертикальной планировке площади в зависимости от общественного характера, рельефа и уклонов примыкающих улиц применяют односкатную, выпуклую, вогнутую или сложную форму, удобную для движения и позволяющую отводить воду.

В связи с развитием автомобильного движения и увеличением числа индивидуальных автомобилей возникла настоятельная необходимость устройства автомобильных стоянок на площадях у вокзалов, стадионов, театров и т. п. Автомобильные стоянки должны быть изолированы от транзитного движения, а въезд и выезд сделаны раздельными. Площадь автомобильной стоянкирассчитывают, исходя из числа ожидаемых автомобилей на стоянке и площади места, занимаемого одним автомобилем. Принимают, что легковой автомобиль при однорядной установке занимает  20 м², при многорядной – 25 м², автобус при однорядной установке – 32 м², при многорядной – 40 м². Предстоящее в ближайшие годы резкое увеличение количества легковых автомобилей потребует принятия решительных мер по оборудованию внеуличных подземных и многоэтажных стоянок.

На площадях, образующихся при соединении нескольких улиц или на подъездах к мосту, стоянки транспорта не предусматриваются, так как назначение площади ограничивается распределением движения транспортных потоков, вливающихся с прилегающих улиц. Наиболее распространённая организация движения на таких площадях достигается устройством в центре направляющего островка в форме круга или другой правильной формы. Размер круга назначают возможно большим, в зависимости от размера площади. Однако при этом ширина проезда должна быть достаточной для заданной интенсивности движения на вливающихся улицах. Чем больше улиц примыкает к площади, тем больше должны быть ширина проезда и диаметр круга. При малых размерах центрального островка движение автомобилей регулируют по кругу.

Если форма площади не позволяет устроить центральный островок, организацию движения решают при помощи нескольких направляющих островков в виде разделительных полос или треугольников с обязательным регулированием движения. При большом движении транспорта и пешеходов пересечения на транспортных магистралях делают в разных уровнях, устраивая тоннели или эстакады.

Тоннель строят в центральной части улицы с таким расчётом, чтобы транспорт мог поворачивать направо. Для пешеходов также могут быть устроены специальные тоннели при большой ширине улиц и интенсивном движении транспорта, как, например, сделано на ряде улиц в Москве – на Кутузовском проспекте, Театральном проезде, у проспекта Маркса, Октябрьской и Смоленской площадях и в других городах. Высота тоннелей принята 2,3 м, а ширина – 5 – 8 м.

 

Водоотвод в городских условиях (рис.2)

 

При поверхностной и открытой системе водоотвода, воду отводят по лоткам или канавам в пониженные места и водотоки. При закрытом водоотводе, вода, собирающаяся в лотках проезжей части, стекает в водоприёмные колодцы, устраиваемые в лотках, а затем по трубам подземного водостока в тальвеги и водотоки. Применяют и комбинированную систему, когда на части улиц осуществляется поверхностный водоотвод для последующего сброса воды в подземный водосток.

Открытые канавы в городских условиях устраивать не рекомендуется, так как их трудно содержать в надлежащем санитарном состоянии, а к каждому дому необходимо устраивать переездные мостики. Лучше отводить воду по лоткам, которые в городах образуются при устройстве подзоров – откосов, укреплённых мощением или установкой бордюра. Минимальный уклон канав и лотков принимается 5 ‰ и в исключительных случаях 3 ‰.

Закрытый водоотвод широко применяют в городах, особенно при равнинном, плоском рельефе, затрудняющем устройство канав и лотков. Если есть подземный водосток, улицу можно проектировать с уклоном менее 5 ‰, но в этом случае лотки делают пилообразного профиля с уклонами 4 –  5 ‰. Этот профиль получается за счёт изменения глубины лотка в пределах 10 – 20 см и поперечного уклона проезжей части в полосе, примыкающей к лотку, на ширине 1 – 2 м. Во всех понижениях пилообразного профиля лотка через каждые 40 – 60 м размещаются водоприёмные колодцы.

При проектировании водоотвода в населённых пунктах в первую очередь устанавливают направление основных водосточных магистралей, совмещая их с пониженными местами и тальвегами. Магистраль закрытого водостока обычно располагают по направлению улиц и параллельно линии застройки, но бывают случаи, когда по условиям рельефа водосток прокладывают через территорию квартала. Водоотводные устройства на прилегающих территориях проектируют с учётом сброса воды в главную магистраль.

Из водоприёмных колодцев, располагаемых в лотках, вода по отводным трубам диаметром 30 – 40 см поступает в трубу водостока. Водосток каждой улицы через разветвлённую сеть примыкающих уличных водостоков присоединяют к магистральному водостоку (коллектору), сбрасывающему сточные воды в реку или в тальвег.

Глубину проложения магистрального водостока назначают с таким расчётом, чтобы к нему можно было подвести водосточные трубы с прилегающих улиц. Уклон труб водостока обычно принимают равным уклону местности и проверяют расчётом.

Минимальный продольный уклон определяют из условия, чтобы при заполнении водостока на ⅓ высоты, скорость воды была не менее 0,75 м/с, во избежание отложения наносов.

Чтобы вода не замерзала в трубах при промерзании грунта, глубину заложения водостоков назначают не менее чем на глубину промерзания грунта, увеличенную на 0,3 метра при диаметрах труб до 500 мм; при больших диаметрах труб разрешается их заглубление на глубину промерзания за вычетом 0,5 м.

Элементы водосточной сети, расстояния между дождеприёмными колодцами и размеры труб водостока в городских условиях рассчитывают по методу предельных неровностей, разработанному профессором П.Ф. Горбачёвым и принятому для проектирования городских водостоков. Сечения канав, лотков и дорожных труб определяют по формулам гидравлики.

Метод предельных интенсивностей заключается в том, что расчётная интенсивность дождя принимается соответствующей продолжительности дождя, равной по времени протекания воды от наиболее удалённой границы бассейна до расчётного сечения.

 

Для определения интенсивности дождя q, л/сек-га, пользуются формулой:

 

где: n [1] – показатель степени, определяемый по картам изолиний;

q²⁰ [л/сек×га] – интенсивность ливня для данного места при продолжительности 20 минут и вероятности превышения 1 раз в год, определяемая для разных районов Российской Федерации по картам изолиний;

С [1] – климатический коэффициент;

Р [лет] – повторяемость расчётного ливня;

t [мин] – продолжительность ливня.

 

Расход ливневых вод определяют по формуле:

                                     

 

где: F [га] – площадь водосборного бассейна;

q [л/сек] – интенсивность дождя;

φ [1] – коэффициент стока, учитывающий потери.

 

При высоком стоянии грунтовых вод, для осушения земляного полотна и понижения уровня грунтовых вод в городских условиях устраивают дренажи, конструкция которых и методы расчёта аналогичны применяемым на загородных дорогах.