Детальная разбивка земляного полотна и проезжей части дороги

5.1 Подготовка исходных материалов для разбивочных работ

Исходными материалами для разбивочных работ служат: разбивочные чертеж и журналы разбивки сооружений, составленные на основе проектной документации (плана трассы; продольного и поперечного профилей; ведомости восстановления и закрепления трассы, полосы отвода земли под дорогу, осей инженерных сооружений; рабочих чертежей сооружении и их элементов и т.д.), которую предварительно детально изучают.

Разбивочный чертеж с указанием всех необходимых промеров и отложений проектных величин (линий, углов и высот), выполняемых при разбивке, размеров и формы каждого элемента сооружения и его частей, а также всех исходных данных по размещению основных точек сооружения в натуре составляют перед началом работ для разбивки каждого определенного проектного участка дороги или ее искусственного сооружения.

При подготовке разбивочных чертежей и журналов производят размещение разбивочных знаков и геодезических приборов относительно строящегося участка или сооружения с учетом зоны перемещения строительных механизмов и удобства геодезического управления работой их рабочих органов.

5.2 Выбор приборов и оборудования для производства разбивочных работ

Выбор геодезических приборов для разбивочных работ должен соответствовать точности производимых работ, технологии строительства сооружения и обеспечивать максимальную производительность.

Линейные измерения производятся нитяными и оптическими дальномерами, светодальномерами, радиодальномерами, а также стальными лентами и рулетками, мерными проволоками, длинномерами и т.д.

Измерение и отложение углов при разбивочных работах производятся теодолитами различных конструкций выбор которых определяется необходимой точностью угловых измерений, надежностью и удобством выполнения работ.

Для высотного обоснования разбивочных работ используются нивелиры различных конструкций. Выбор нивелиров следует производить в соответствии с точностью выполняемых работ и с технической характеристикой прибора.

Для уменьшения влияния инструментальных погрешностей и погодных условий на результаты измерений рекомендуется:

· все измерительные работы выполнять дважды разными методами, приемами или на различных частях измерительных шкал;

· не работать на неустойчивом основании и при сильном порывистом ветре;

· пользоваться зонтом, чтобы исключить влияние неравномерного нагрева зрительной трубы и уровней прибора;

· устанавливать прибор так, чтобы визирный луч проходил от земли на расстоянии свыше 1,0 м. но не менее 2-3 м. от боковых нагретых поверхностен.

Для планово-высотного обоснования разбивочных работ при выносе на местность трасс автомобильных дорог пригодны теодолиты и нивелиры всех конструкций.

5.3 Основные элементы разбивочных работ

Детальная разбивка земляного полотна производится вдоль восстановленной и закрепленной трассы на основе разместившихся на ней пунктов плановой и высотной основы.

Разбивка ведется в соответствии с существующей проектной документацией (план, продольный профиль, типовые и индивидуальные поперечные профили и др.) и документацией по восстановлению и закреплению трассы (журнал выносок, ведомость закрепления трассы, ведомость реперов и т. д.).

Детальную разбивку земляного полотна ведут в следующей последовательности: вдоль восстановленной трассы выделяют основные проектные участки между смежными переломами, плана и продольного профиля трассы; в характерных переломах профиля земной поверхности восстанавливают поперечники или нормали к кривым и устанавливают границы земляного полотна с выделением его бровок; производят зачистку или пропашку границ откосов насыпей и выемок, расстановку и закрепление разбивочных знаков (вех, вех-визирок, откосников и др.) для производства основных земляных работ; их разбивочные знаки устанавливают раздельно для каждого проектною участка за пределами работ; одновременно устанавливают места размещения приборов (лазеров, механических копиров и др.) для геодезического управления работой рабочих органов строительных машин после достижения в процессе строительства основного очертания поверхности земляного полотна на каждом участке производят детальную разбивку всех его элементов для окончательной планировки поверхностей полотна и откосов.

На участках большой длины производят сгущение точек разбивки вначале геодезическим прибором с расстановкой необходимых створных точек, а затем ветками и визирками.

При строительстве городских дорог, улиц и площадей вначале разбивают и строят все подземные сооружения, а затем ведут основные земляные работы.

Все виды разбивочных работ производятся при постоянном контроле на основании повторных измерений. При этом стремятся выполнять повторения иными приборами, приемами и методами чем при основных измерениях.

5.4 Разбивка поперечных профилей земляного полотна

Разбивка поперечных профилей производится на прямых по перпендикулярам к оси дороги и на кривых по нормалям к кривым. Она выполняется теодолитом, эккером, построением прямого угла у треугольника со сторонами 3; 4 и 5 или каким-либо другим способом.

Для разбивки теодолитом поперечных профилей на прямых прибор устанавливается в соответствующей точке оси дороги. После совмещения нулей лимба и алидады теодолита ориентируют его визирный луч вдоль трассы. Затем алидаду поворачивают на 90° и по линии визирования закрепляют створ поперечника кольями или пешками. Восстановление створа и противоположную сторону выполняется после поворота алидады теодолита на 180°, а при отсутствии коллимационной ошибки - переводом трубы прибора через зенит.

Рисунок 5.1 - Схема восстановления перпендикуляра к трассе способом линейных засечек

При восстановлении перпендикуляра способом линейных засечек в точке О (рисунок 5.1) по оси в обе стороны откладываются расстояния ОА-ОВ, например, равные 10 м. Затем из точек А и О одновременно двумя лентами или рулетками откладывают отрезки одной и той же длины (например, по 20 м каждая), которыми в натянутом положении засекают точку пересечения D. Линия ОD перпендикулярна АВ.

По восстановленному перпендикуляру к оси дороги стальной лентой или рулеткой отмеряются расстояния до точек разбивки (до бровок полотна, заложения низа откосов насыпи, дна кюветов или резервов и т.д.). В этих точках забиваются колышки для нивелирования.

5.5 Разбивка границ земляного полотна дороги

Разбивка границ откосов земляного полотна (подошв насыпей и бровок выемок) производится раздельно на каждом проектном участке вдоль поперечников или нормалей к кривым, продолженным во всех основных переломных точках местности.

На ровных склонах с небольшими уклонами скатов разбивку производят путем непосредственного откладывания проектных элементов поперечного профиля земляного полотна (рисунок 5.2). Отстояние границ откосов земляного полотна от трассы определяется по формулам:

; (8) ; (9) (10)

где l_н - отстояние подошвы насыпи от оси полотна; l₀ - отстояние бровки полотна в точках нулевых работ; l_в - отстояние бровки выемки от оси полотна; В - ширина земляного полотна; h_н, h₀, h_в - соответственно рабочие отметки в насыпи, в точке нулевых работ и в выемке; т - знаменатель уклона откоса; b_к - ширина канавы (кювета).

На крутых косогорах с поперечным уклоном ската различают отстояние границ откосов от трассы в нагорной части косогора l¢ и в подгорной части l¢¢. В определениях используется уклон откосов насыпей и выемок (рисунок 5.3). i₀=tg b₀=1:m и уклонов скатов косогора i_к=tg n_к=1:n.

Положение подошвы насыпи с нагорной стороны определяют по формуле

(11)

Рисунок 5.2 - Схема разбивки границ земляного полотна на ровных склонах

Рисунок 5.3 - Схема разбивки земляного полотна на косогорах

а с подгорной , (12)

Для выемки определение величин ведут по формуле:

; (13)

. (14)

Расчеты производятся на микрокалькуляторах.

При сложном поперечном профиле косогора разбивка бровки выемки полотна производится ватернасовкой с помощью контрольного шаблона, уровня и рейки (рисунок 5.4) или теодолитом.

Разбивка наклонным лучом трубы теодолита (рисунок. 5.5) выполняется из точки поперечника, отстоящей от трассы на расстоянии половины ширины, земляного полотна. Поставив теодолит над этой точкой поперечника, устанавливают визирный луч его трубы горизонтально (ставят отсчет по вертикальному кругу, равный месту нуля) и берут отсчет h₀ по рейке, стоящей в осевой точке поперечника. Величину полученного отсчета прибавляют к рабочей отметке (глубина выемки) поперечника и получают высоту вехи по бровке выемки Н_вех= h₀+ h_в.

Далее ставят визирный луч теодолита параллельно откосу, для чего на вертикальном круге устанавливают отсчет, соответствующий углу наклона откоса выемки b₀. После этого, двигая веху высотой Н_вех по створу поперечника вдоль косогора, ищут точку, в которой визирный луч будет проходить, через верх вехи. Найденная точка будет находиться на бровке выемки земляного полотна.

Рисунок 5.4 - Схема применения контрольных шаблонов, уровня и рейки для разбивки земляного полотна на косогоре

При больших рабочих отметках выемок, когда величины h_в велики, теодолит для разбивки бровок выемки переставляют несколько раз по откосу.

Положение отбитых подошв насыпей и бровок выемок указывают запашкой вдоль них борозды или зарезкой границы земляного полотна и ставят вдоль них створные вехи-визирки, определяющие высоту насыпи, и откосники, указывающие направление откосов, насыпей и выемок (рисунок 5.6).

Вехи, визирки, вехи-визирки, геодезические приборы и другие разбивочные устройства расставляют с таким расчетом, чтобы они не попадали в зону перемещения основных механизмов, участвующих в строительстве, но при этом постоянно показывали водителю положение органа механизма в пределах его работы на данном проектном участке.

В местах сопряжения смежных прямолинейных проектных участков продольного профиля трассы, кроме рабочих разбивочных знаков и приборов устанавливают дополнительно контрольные створные визирки и откосников на уровне проектных высот. Между этими точками разбивают линию проектною уклона и в соответствии с ней оценивают результаты выполненных строительных работ. Откосники устанавливают по специальным шаблонам (см. рисунок 5.6).

Рисунок 5.5 - Схема разбивки земляного полотна теодолитом

Рисунок 5.6 - Схема установки откосников по границе земляного полотна

На участках вертикальных кривых в высотное размещение визирок вносят поправки, равные ординатам разбивки горизонтальных кривых малых радиусов вводят поправки, связанные с отгоном виража.

На прямолинейных участках створные визирки и откосники устанавливают через каждые 20-30 м, а на кривых - через 10-20 м.

Рисунок 5.7 - Схема поэтапного разбивочного процесса на глубокой выемке

Рисунок 5.8 - Схема разбивки откоса насыпи теодолитом

При высоких насыпях и глубоких выемках такой разбивочный процесс ведут участками поэтапно, разделяя общую высоту насыпи или глубину выемки на несколько частей (рисунок 5.7).

При наличии на откосах промежуточных берм или участков откосов с различными уклонами такие насыпи и выемки разбивают раздельно по их однородным частям.

Разбивка откоса насыпи производится по его углу наклона исходя из рабочей отметки h_н и заложения d (рисунок 5.8). Для этого устанавливают теодолит в точке подошвы насыпи и измеряют его высоту u. По горизонтальному расстоянию d от теодолита до рейки при рабочей отметке h_н рассчитывают tg b₀=h_н/ d. Устанавливают на вертикальном круге отсчет, равный расчетному углу наклона b₀ и визируют вдоль поперечника на рейку, установленную на насыпи.

Рисунок 5.9 - Схема контроля нивелиром рабочих отметок небольших насыпей и выемок

Рисунок 5.10 - Схема разбивки выемок с установкой вешек направления:

1 - бульдозеры; 2 - ножи бульдозеров; 3 -вехи

Рисунок 5.11 - Схема определения глубины доработки выемок

При отсчете по рейке b=u высота насыпи будет равна проектной. При отсчете b¹u высота досыпки Dh определяется как Dh = b-u.

Рабочие отметки невысоких насыпей и неглубоких выемок целесообразно контролировать с выносок при помощи визирок или нивелира(рисунок 5.9).

При разработке выемок скреперами или бульдозерами параллельно оси дороги вдоль проходок следует устанавливать вешки направления в створе глаза водителя для каждой проходки машины раздельно (рисунок 5.10).

В процессе разработки глубоких выемок экскаваторами необходимо осуществлять контроль за каждой проходкой экскаватора. Правильность уклона и глубину выемки при разработке каждого яруса следует контролировать с помощью нивелира (теодолита) или визирками.

Определение глубины разработки нижней, части выемки может быть выполнено с помощью угла рабочей отмети b₀, который определяется из соотношения tg b₀ =h_в/А₂.

Определение глубины доработки этим способом выполняют и следующей последовательности: устанавливают теодолит и точке С₂ (рисунок 5.11), замеряют высоту прибора u и направляют зрительную трубу под углом b₀ и сторону оси выемки. По рейке, установленной по оси дороги, берут отсчет b и сравнивают его с высотой прибора u₂. При b<u глубину доработки определяют по формуле D h=u-b. Аналогичные определения можно выполнить и в точке С₁.

5.6 Разбивка маяков при укладке дорожной одежды

Перед устройством дорожной одежды производится контроль правильности фактического размещения корыта на каждом проектом участке в плане и профиле. Контроль ведут вешением створов вдоль проектных бровок и кромок земляного полотна и нивелированием поверхности корыта. В результате контроля устанавливают соответствие на местности проектного поперечного профиля и фактической поверхности основания корыта. Об этом свидетельствует акт приемки скрытых работ.

Разбивка основания и покрытия проезжей части дороги начинается с расстановки маяков (колышков), являющихся ориентирами. На них указывается толщина каждого конструктивного слоя основания и покрытия.

Разбивка маяков производится в пределах однородного участка на каждом поперечном профиле. Эти участки отстоят друг от друга не более чем на 60-70 м.

Колышки-маяки устанавливают на обочинах на расстоянии, обеспечивающем сохранность их до окончания работ по устройству дорожной одежды.

5.7 Детальная разбивка виражей и уширений

Разбивка уширений и виражей на сложных участках должна быть взаимно увязана. Длины отгонов виражей и отводов уширений должны быть равны длинам переходных кривых; уклон виража должен быть не меньше уклона поперечного профиля покрытия, но не более 40 на дорогах, где случается гололед; предельный; уклон виража не должен быть больше 100 . Уклоны обочин на вираже должны быть равны уклону виража.

Уширение проезжей части дороги производится путем увеличения внутренней ее половины вначале за счет обочины внутренней, а затем внешней, но не более чем на 0,5 м при условии сохранения ширины внутренней обочины не менее чем 1,5 м для дорог I и II категории и 1 м - для дорог других категорий. Если предусмотрены уширения больше указанных, то дальнейшее увеличение производят путем уширения земляного полотна в сторону внутренней обочины. Отвод уширения производится постепенно на длине переходной кривой.

Разбивка переходных кривых, уширений и виражей производится по заранее составленным рабочим разбивочным чертежам (рисунок 5.12). Разбивочный чертеж состоит из плана, разбивки переходной кривой, продольного и поперечных профилей разбивки, дополнительных уклонов на отгоне виража и отдельных перемещений характерных точек поперечника.

При устройстве уширений и виражей должна быть обеспечена сохранность высот точек внутренней бровки земляного полотна. Высотное положение всех точек поперечного профиля при этом устанавливается по их превышениям над внутренней бровкой полотна в соответствии с положением поперечного профиля на участке виража и его отгона.

Отгон виража ведется на участке переходной кривой вначале вращением внешней половины дорожного полотна относительно оси дороги, а затем по достижении ею поперечного односкатного профиля со стандартным поперечным уклоном - вращением всего профиля земляного полотна относительно его внутренней бровки.

Перевод поперечного уклона внешней обочины до значения поперечного уклона проезжей части производят постепенно до начала отгона виража на прямолинейном, участке на протяжении 10 м.

Разбивка переходных и круговых кривых на многополосных дорогах большой ширины может выполняться по крайним линиям дорожного полотна, где фиксируется их положение. При разбивке следует учитывать изменение радиусов кривых из-за несовпадения линии разбивки по поперечному профилю с осью проезжей части дороги.

Рисунок 5.12 - Разбивочный чертеж автомобильной дороги с данными для разбивки:

а - рабочий план и поперечные профили; б - продольный профиль отгона виража; 1 - бровка; 2 - внутренняя кромка; 3 - внешняя кромка

Разбивка сложных закруглений с устройством виража производится в два этапа: вначале в плане, а затем в профиле в соответствии с установленными интервалами разбивки.

На участке отгона виража вначале разбивают переходную кривую; затем на каждом поперечнике (вдоль нормали к кривой) определяют положение всех бровок и кромок дорожного полотна в плане; рассчитывают отметки внутренней бровки дорожною полотна с учетом вертикальной кривой, превышений точек поперечников дорожного полотна на отгоне виража и на вираже над внутренней кромкой полотна.

5.8 Детальная разбивка серпантин

Разбивку серпантин на автомобильных дорогах выполняют в два приема, определяя вначале положение всех вершин и главных точек кривых (точки А, В, С, D, Е, F, G, H и K), а затем детально каждую кривую (рисунок 5.13).

Рисунок 5.13 - Разбивка серпантин

Исходными данными для разбивки серпантин являются: угол поворота трассы а; положение центра кривой О на трассе; радиус основной кривой r, радиусы сопрягающих кривых R₁ и R₂. В частном случае при симметричной серпантине R₁= R₂ и С₁=С₂. Углы поворотов сопрягающих кривых b₁ и b₂ определяют но теореме синусов из треугольников BDO и HFO.

Для разбивки серпантин рекомендуется пользоваться одним из ранее указанных способов разбивки кривых, а расчеты вести на микрокалькуляторах или пользоваться таблицами кривых.

При разбивке круговой кривой, расположенной между переходными кривыми, необходимо в ординаты при детальной разбивке способом прямоугольных координат вносить поправку на величину сдвижки этой кривой, возникающей вследствие прилегающей к ней переходной кривой. Поправка вводится во внутреннюю сторону относительно расположения кривой.

6 Детальная разбивка горизонтальных и вертикальных кривых

6.1 Основные положения

Детальная разбивка каждой кривой дорожного закругления выполняется после разбивки трассы. Разбивку круговых кривых ведут от их конечных точек (начала или конца кривой) к середине кривой. Переходные кривые (клотондные и др.) разбивают от точки начала кривой к ее середине.

Детальную разбивку кривых можно выполнять любым способом, обеспечивающим необходимую точность.

Перед разбивкой кривой назначают, находят или рассчитывают все исходные данные для разбивочных работ, составляют разбивочный чертеж и таблицу разбивки.

При разбивке каждого криволинейного участка автомобильной дороги сначала (в соответствии с интервалом разбивки) устанавливают положение всех точек на кривой, размещенных по оси дороги (вдоль трассы). В полученных точках находят направления нормалей к кривой, а затем от оси дороги вдоль каждой нормали устанавливают положение всех точек поперечного профиля дорожного полотна в данном месте.

При детальной разбивке горизонтальных кривых на участках спусков и подъемов, а также на участках вертикальных кривых высотным размещением пренебрегают, учитывая его при детальной разбивке земляного полотна в продольном профиле.

Разбивку круговых и переходных кривых в открытой легкодоступной местности выполняют способом прямоугольных, координат, а в закрытой - способом углов и хорд. В открытой местности, где удобно использовать дальномеры, хорошие результаты дают способы полярных координат с полюсами в точках начала и конца кривой. В стесненных условиях используют способ продолженных хорд, а при малых радиусах кривых - способ полярных координат из центра круговой кривой.

6.2 Детальная разбивка горизонтальных кривых способом прямоугольных координат

Разбивка (рисунок 6.1) производится от точки начала (конца) круговой кривой (НКК) или от точки начала переходной (клотоидной) кривой (НПК). Прямоугольные координаты точек рассчитывают на микрокалькуляторе или берут из таблиц.

Исходными величинами разбивки являются: S_п - длина дуги кривой до точки разбивки (S_п=К₀n); К₀ - интервал расстановки точек на кривой; n -число интервалов разбивки (порядковый номер точки разбивки на кривой); R - радиус круговой кривой; А - параметр клотоиды; j_п=S_пR=K₀n/R - центральный угол между радиусами кривой, проведенными из точки начала (конца) кривой и из точки разбивки; j_m=S²n/(2A²) -угол между касательными клотоиды, проведенными в начале кривой и в точке разбивки.

Прямоугольные координаты точек круговой кривой устанавливают по формулам:

(15)

; (16)

(17)

Рисунок 6.1 - Схема определения положения точки на кривой способом прямоугольных координат

Прямоугольные координаты точек клотоидной кривой находят из зависимостей:

; (18)

. (19)

Технология разбивки следующая: отдельно для каждой точки кривой вдоль направления угла на касательной к кривой из исходной точки начала кривой (НК) откладывают значение абсциссы x_п или X_п. В полученной точке эккером восстанавливают перпендикуляр и вдоль него откладывают ординату точки y_н или Y_н, устанавливая положение точки на кривой.

6.3. Детальная разбивка горизонтальных кривых способом полярных координат

Разбивка (рисунок 6.2) производится от точки начала (конца) круговой кривой (НК) или от точки начала переходной (клотоидной) кривой.

Исходными данными разбивки являются:

S_n - длина дуги от начала кривой до точки разбивки (S_n= K₀n); К K₀ - интервал расстановки точек на кривой; n - число интервалов разбивки (порядковый номер точки разбивки на кривой); R - радиус круговой кривой; А - параметр клотоидной кривой; j_n - центральный угол, заключающий дугу кривой.

Для круговой кривой определяют величину полярного угла из точки начала полярных координат (точки НК и КК) по формуле

. (20)

Устанавливают длину хорды (радиуса - вектора) d_n=2Rsinc_n.

Для клотоидной кривой величину полярного угла устанавливают от точки начала кривой по формуле

, (21) откуда . (22)

Длину радиуса-вектора хорды находят из зависимости

(23)

Технология разбивки следующая: устанавливают теодолит в точке начала разбивки круговой кривой или клотоиды. Пулевой отсчет горизонтального круга ориентируют по направлению касательной к кривой в данной точке (вдоль направления на угол попорота) и от этого исходного направления для каждой точки откладывают величину полярного угла c_кп, а вдоль полученного направления - длину соответствующей хорды d_п. Так определяют положение каждой точки на разбиваемой кривой.

Рисунок 6.2 - Вид детальной разбивки горизонтальной кривой способом полярных координат

6.4 Определение направления нормали к трассе на кривой

Направление поперечного створа по нормали к трассе на кривой устанавливают для разбивки элементов земляного полотна и расположенных на нем искусственных сооружений.

Нормаль к круговой кривой разбивается несколькими способами:

· восстановлением перпендикуляра к середине хорды;

· разбивкой биссектрисы угла между двумя хордами одной и той же длины;

· построением угла между начальной хордой.

Для восстановления перпендикуляра к середине хорды из ее концов делают двойную засечку отрезком одной и той же величины, превышающим 2/3 длины хорды (рисунок 6.3). Полученные две точки соединяют между собой, образуя перпендикуляр к хорде или нормаль к кривой в точке, расположенной в середине хорды.

Построение нормали с помощью биссектрисы угла b, образованного между двумя хордами одной и той же длины, выполняют из точки кривой, расположенной между двумя смежными с ней точками кривой и отстоящими от нее на одном и том же расстоянии (рисунок 6.4). Установив теодолит между двумя хордами, визируют последовательно на каждую смежную точку кривой и берут отсчеты а и b. Устанавливают отсчет с, равный полусумме отсчетов на смежные точки, с=(а+b)/2 и соответствующий направлению нормали кривой в точке стояния прибора.

Рисунок 6.3 - Схема восстановления перпендикуляра к середине хорды методом линейной засечки

Рисунок 6.4 - Построение нормали на кривой с помощью теодолита