Инженерный проект строительства автомобильной дороги "А-Б"

Владимирский ГосударственныйУниверситетКафедра автомобильных дорогИнженерный проект строительства автомобильной дороги «А-Б».
Методические указания ккурсовому проекту по дисциплине «Изыскание и проектирование транспортныхсооружений» для студентов Vкурса специальности 2910«Автомобильные дороги».
д.э.н., проф. Архипова В.Ф.
Владимир 2000
СодержаниеСодержание ……………………………………………………………………… 2
Введение…………………………………………………………………………3
Общиеположения и состав проекта……………………………………………4
1.Обосновывающие материалы инженерного проекта……………………… 4
1.1   Технико – экономическоеобоснование строительства дороги…… 4
1.2   Выбор варианта трассыдороги:……………………………………… 5
1.2.1      Общестроительныепоказатели……………………………. 6
1.2.2      Технические и транспортно –эксплуатационные показатели……………………………………………………8
1.2.3      Экономическиепоказатели…………………………………11
1.3   Проектирование продольногопрофиля:…………………………….13
1.3.1      Правила нанесения проектнойлинии……………………… 13
1.3.2      Техника нанесения проектнойлинии по методу Антонова14
1.3.3      Обоснование элементовпроектной линии………………...17
1.3.4      Оформление продольногопрофиля………………………..17
2.Подготовка контрактных материалов к торгам…………………………….18
3.Материалы по отводу и рекультивации земель…………………………… 18
4.Приложения………………………………………………………………….  19
5.Литература…………………………………………………………………… 26Введение
              Методическиеуказания разработаны на основе образовательного стандарта специальности,рабочей программы и в соответствии с «Рекомендациями по разработке инженерногопроекта на строительство, реконструкцию и ремонт автомобильных дорог» с учётомконцептуальных разработок по совершенствованию проектного дела в современныхусловиях, опыта мировой и отечественной практики.
              Методическиеуказания предназначены для выполнения проекта студентами V курса, представляющего завершающийблок в курсе «Изыскания и проектирование транспортных сооружений».Общие положения и состав проекта
         Основными условиями и задачамиинженерного проекта являются:
-        экономическое обоснование строительства дороги;
-        выбор варианта трассы;
-        технические решения и объёмы работ;
-        подготовка тендерной документации для проведения конкурса подряда;
-        разработка материалов и подготовка документов для отвода земель икомпенсации по сносу существующих сооружений, насаждений.
Объектом разработки инженерного проекта являютсядороги между грузо – и пассажирообразующими пунктами А и Б, необходимостьстроительства которой необходимо экономически обосновать. Основные техническиерешения осуществляются после выбора варианта трассы и составления акта выбораземельного участка под строительство дороги.
         Инженерныйпроект состоит из трёх частей:
-        обосновывающие материалы;
-        контрактные материалы, предназначенные для включения в тендернуюдокументацию; для конкурса подряда и исполнения инженерного проекта;
-        материалов для оформления отвода земель;
Состав проекта:
1.    
2.     Графическое приложение:
а) план вариантов трассыдороги на карте в горизонталях с разбивкой пикетажа и закруглениями,расстановкой реперов и закрепительных знаков;
б) сокращённые продольныепрофили с эпюрами скоростей, коэффициентов аварийности (на миллиметровойбумаге);
в) сквозной план водосборныхбассейнов по вариантам (калька в масштабе карты);
г) подробный продольныйпрофиль (на миллиметровой бумаге высотой 297 мм, длина – в зависимости от длинытрассы).
д) деталь проекта – рабочаядокументация отдельного сложного сооружения.
1. Обосновывающие материалы инженерного проекта.
1.1. Технико-экономическое обоснование строительствадороги.
     Цельютехнико-экономического обоснования является выявление общей экономическойэффективности инвестиций в строительство дороги [2, 3]. Экономический эффект отинвестиций в дорогу имеет многофакторный характер ввиду широкого круга отраслейнародного хозяйства, получающих прибыль в результате улучшения дорожныхусловий. Этот эффект выявляют расчетом на основе сопоставления условий,возникающих при реализации проекта дороги (именуемых в дальнейшем проектными),с условиями, когда перевозки осуществляются существующими транспортнымиусловиями (именуемыми в дальнейшем существующими условиями).
     Составляющими экономического эффекта являются:
1.Внутритранспортныйэкономический эффект (снижение единовременных и текущих
затрат, связанных с перевозками, потребность вкоторых не зависит от решения вопроса об осуществлении капитальных вложений врассматриваемую дорогу). Он возникает в дорожно-эксплутационном хозяйстве, наавтомобильном транспорте, на погрузочно-разгрузочных работах. Его определяют поразности затрат в существующих и проектных условиях, по прибыли предприятий отвыполнения дополнительных перевозок в проектных условиях.
       2.Внетранспортный экономический эффект (сокращение потерь и затрат народногохозяйства при выполнении установленного планом объема). Экономический эффектэтого направления определяют с использованием цен, себестоимости ресурсов иматериалов, от стимулирующего воздействия автомобильных дорог на сферуматериального производства, выражающегося в приросте чистой продукции.
        3.Экономический эффект в социальной сфере, сокращение потерь отдорожно-транспортных происшествий, сокращение потерь, связанных со временемпребывания в пути пассажиров при поездках; потери, связанные с ущербом,причиняемым дорогами окружающей среде, или затраты по его предотвращению.Методика расчета составляющих экономического эффекта приведена в [3].Единовременные и текущие затраты определяют по [3, разд. 4,5]. При этом можноне учитывать капиталовложения в автомобильный транспорт и стоимость оборотныхфондов, прибыль хозрасчетных транспортных организаций от дополнительныхперевозок.
         Если врезультате экономических расчетов окажется, что Е ³[Ен] или Т 1.2. ВЫБОР ВАРИАНТА ТРАССЫ ДОРОГИ.
        Внастоящее время основным методом выбора оптимального положения дороги являетсявариантная проработка и выбор наилучшего варианта по целому комплексупоказателей: общестроительных, технико-эксплутационных,транспортно-эксплутационных, экономических.
        Варианты плана трассы наносятся на карте по заданным пунктам А, Б и др.,в соответствии с техническими требованиями и с учетом рельефа местности. Приэтом надо стремиться, чтобы они были явно конкурирующими, т.е. один извариантов приближаться к воздушной линии, а другой нанесен с некоторым развитиемс целью уменьшения объема работ или улучшения трассы. Варианты трассы следуеттщательно увязать по пикетажу [6].
         Наоснове вариантов плана строят сокращенные продольные профили. Сокращенныепродольные профили вычеркивают в масштабах: горизонтальном 1: 10000,вертикальном 1:1000 с сеткой, включающей строки (сверху – вниз): ситуационный план (с кривыми) – 2,0 см, пикетные уклоны– 0,5 см, проектные отметки – 1,5 см, черные отметки – 1,5 см, расстояния – 1,0см. График скоростей в прямом и обратном направлениях, график коэффициентоваварийности вычерчивают сверху. Общая высота продольного профиля не должнапревышать 29 см.
         Присоставление продольного профиля лишь переломные точки по трассе.
         Продольнуюлинию на сокращенном профиле наносят по принципу минимума объема земляныхработ. Для участков со средним значением уклона местности i£iпредназначаетсяобертывающая проектная линия, а для i>iпред – соответственно секущая с i= iпред.
         Вертикальныепрямые не доносятся, но проверяется возможность их размещения по формулам:
  K = (i1– i2)R; Б=
         Далее определяютобщестроительные, технические, транспортно – эксплуатационные и экономическиепоказатели, по которым сравнивают варианты.
1.2.1. Общестроительные показатели
         Общестроительныепоказатели определяют по объёмам и стоимости работ по вариантам и оценивают ихпо общестроительным показателям, по основным конструктивным элементам дороги(земляное полотно, дорожная одежда, искусственные сооружения).
         Земляноеполотно.  Для подсчёта объёмовземляных работ в записке приводят типовые поперечные профили, характерные длярайона проектирования согласно сокращённому профилю и грунтовым условиям.Откосы земляного полотна назначают в соответствии с требованиями [3].
         Подсчётобъёма земляных работ выполняется с использованием ЭВМ или по средней рабочейотметке для характерных участков продольного профиля (обёртывающая проектнаялиния, секущая с разделением на подучастки с насыпями и выемками) согласноформе (табл. 1).
Таблица 1.
ПК
+
Рабочие отметки
Сумма рабочих отметок
Длина
Объемы
Распределение
Н
В
Н
В
Н
В
БР+Н
Р+Н
В+Н
В+К
00
2,00
100
2587
2587
1
00
1,00
3,00
400
12900
12900
5
00
2,75
2,75
         Суммарныйобъём работ определяется для возведения земляного полотна из боковых резервов(БР-Н); из резервов в насыпь (Р-Н); из выемки в насыпь (В-Н) и из выемок вкавальеры (В-К). Для последней группы необходимо установить расстояниетранспортирования. При определении сметной стоимости рекомендуется принимать5-7 р./м3 (БР-Н) и 6-12 р./м3 для остальных случаев(нижний предел при дальности транспортирования до 100 м, верхний –соответственно при дальности транспортирования 500 м).
         Дорожнаяодежда. Стоимость дорожной одежды (1м2) определяют по [, табл.] умноженныхна 10 (10-дефлятор цен 1984г. по сравнению с ценами 2000 года.
                     Искусственные сооружения. Ориентировочно размерыотверстий малых мостов и труб определяются но основании свободного планабассейнов с применением графиков зависимости расходов и подпоров от площадиводосбора и отверстий сооружений [3].
                   Длинасредних и больших мостов назначается по приближенной формуле, м
Lм = Вм+a0Bп+ 2H+ 1,0   (2)
где Вм – ширина реки по межени, м; Вп– ширина поймы, м; Н- высота моста по условиям проектирования, м; a0 — = 0,05 – 0,10 принимаетсясоответственно для широких (более 200 м) и узких пойм (менее 200 м).
         Длинутруб определяют ориентировочно по формуле, м
Lтр= В + 2mhn,     (3)
где В – ширина земполотна, м; hн– высота насыпи, м; m–коэффициент крутизны откосов.
         Стоимостьпринимается из расчета расхода основного материала в деле на единицу длинысооружения для труб – 1800 р/м3, для малых мостов – 2000 р./м3.Затраты на устройство средних и больших мостов составляют около 15000 – 16000р./м3.
         Общаястоимость строительства дороги устанавливается из расчета, что затраты наподготовительные работы, на обстановку дороги и здания составляют 10 – 25%стоимость основных конструктивов (10% — для дорог 1У – У, 20% — для Ш и 25% — для П технических категорий).
         1.2.2.Технические и транспортно – эксплутационные показатели.
         Техническиеи транспортно – эксплутационные показатели характеризуют степень обеспечениябесперебойного (с наибольшими возможными скоростями) и безопасного движения.Поэтому при обосновании необходимо сопоставить технические показателивариантов, значения коэффициентов аварийности, средней скорости движения иобщего среднего времени пробега одного автомобиля.
         Техническиепоказатели. Для сравнения вариантов по условиям движения следует определитьследующие основные технические показатели трассы:
         — общая длина трассы между заданными начальным и конечным пунктами L, км;
— коэффициент развитиятрассы для характеристики степени её отклонения от прямой линии, соединяющейзаданные пункты трассы (воздушная линия)
Кр=L / L0,  (4)
где  L-длина трассы; L0-длинапо прямой (воздушная линия);
— средняя величина углаповорота (в радианах):
(rad)cp=årad / L,  (5)
где årad — сумма всех угловповорота (в радианах);
— среднийрадиус закругления:
                                      Rcp= åK / årad, (6)
где åК- сумма длины всехкривых трассы;
-        i£30% 0,
с 30% 0 i-        
в прямом направлении            iпр=å li / Lпр,     (7)
в обратном направлении         iоб=å li / Lоб,     (8)
где å li – сумма соответствующих произведенийдлин и уклонов участков подъёмов; Lпр и Lобр– соответственно общее протяжение участков с подъёмами в прямом и обратномнаправлениях.
         Транспортно – эксплуатационные показатели.
         К основным транспортно – эксплуатационным показателямотносится скорость потока и показатели, характеризующие аварийность вариантовдороги.
         Для построения эпюры скоростей движения потока автомобилейиспользуется расчётная формула, рекомендованная кафедрой проектирования дорогМАДИ: — ТУ [4]:
                                      Vp = tV0– 0,076aN0y(tp), (9)
где V0 – средняя скоростьсвободного движения потока, вычисленная с учётом [I, табл.8]; a — коэффициент, зависящийот состава движения: при 10% легковых автомобилей a=0,018, при 20% — a=0,016,при 40% — a=0,013,при 60% — a=0,011и при 80% — a=0,008;N0–среднегодовая суточная интенсивность движения на исходный год:
                                      y(tp)=1+ Ptp,  (10)
где Р – значение ежегодногоприроста интенсивности движения, а tp=12 нет для линейной зависимости приростаинтенсивности движения.
         Для нелинейной зависимости (по закону сложных процентов)расчётным годом принимается при приросте Р=1,01, tp=4-й год; при Р=1,02,  tp=8-й год; при Р=1,03, tp=10-й год; при Р=1,04 –1,05, tp=11-йгод; Р=1,06 – 1,10, tp=12– 14-й год.
         Параметр t=t1t2t3, где t1 –коэффициент, зависящий от величины продольного уклона на подъёме, принимаетсясогласно табл.2; t2– коэффициент, учитывающий влияние состава движения, определяется согласнотабл. 3; t3– коэффициент, учитывающий влияние элементов дороги на скорость свободногодвижения (для некоторых факторов на основании прил.2).
Таблица2.
Уклон, %
20
30
40
50
60
70
80
t1
1,00
0,92
0,84
0,76
0,65
0,56
0,45
0,34
Таблица3.
Количество легковых автомобилей, %
100
70
50
40
20
10
t2
1,00
0,90
0,80
0,78
0,75
0,67
0,62
         Транспортно – эксплуатационные показатели оценивают наоснове сопоставления средней скорости движения потока автомобилей иосреднённого времени пробега одного автомобиля.
         С учётом движения в прямом и обратном направлениях средняяскорость потока определяется согласно формуле, км/ч
                            Vср= å(Vili)пр+å(Vili)обр/ 2L ,  (11)
где Vi, li – соответствующие значенияскоростей и протяжённость однообразных участков; L – общая длина участка, км.
         Время пробега, ч.
                                               Т=L / Vcp  ,  (12)
         Построение эпюры коэффициентов аварийности.
         Коэффициент аварийности определяется для однообразныхучастков и характеризуется итоговым коэффициентом аварийности, учитывающимвлияние отдельных элементов плана и профиля
                                      Кав=К1К2К3…К9, (13)
где К1, К2,…,К9 – отношение количества происшествий на данном участке при той илииной величине элемента плана и профиля к эталонному горизонтальному прямомуучастку дороги с проезжей частью шириной 7.5 м, 
шероховатым покрытием иукреплёнными обочинами.
         В табл. 4 даны значения элементов плана и профиля длянаиболее распространённых сочетаний при обосновании вариантов в объёмекурсового проекта.
         Для наглядности в специальной графе на сокращённом профилестроят эпюру итоговых коэффициентов. При проектировании не следует допускатьучастки, для которых итоговый коэффициент аварийности превышает 15-20 (вдересечанном  рельефе Кав=25-40).
Таблица4.
№
п/п
Учитывающий фактор
Значение частных коэффициентов при разных величинах характеристик дорожных условий
1
Интенсивность движения К1, авт/сут
500
0,40
1000
0,50
3000
0,75
5000
1,00
7000
1,30
9000
1,90
2
Ширина проезжей части К2, м.
4,5
2,2
5,5
1,5
6,0
1,35
7,5
1,00
8,5
0,8
и более
3
Ширина обочин К3, м.
0,5
2,2
1,5
1,4
2,0
1,2
3
1,0
и более
4
Продольный уклон К4, %
20
1,0
30
1,39
50
2,5
70
2,8
80
3,0
5
Радиус кривых в плане К5, м.
50
10
100-150
5,4-4
200-300
2,25
400-600
1,6
10000
2000
1,25
20000
1,0
6
Видимость К6, м.
В плане
В профиле
50
3,6
5,0
100
3,0
4,0
150
2,7
3,4
200
2,25
2,5
400
1,2
1,4
500
1,0
1,0
7
Пересечения К7
Разн. В одном уровне при авт./сут
Уров.
0,55
1600
1600
1,5
1600-
3500
2,0
3500-
3000
3,0
5000
4,0
8
Расстояние от населённого пункта К8, м.
200
2,0
200-600
1,5
600-1000
1,2
1000
1,0
9
Состояние покрытия К9
Скользкое с грязью
2,5
Скользкое
2,0
Чистое
сухое
1,3
Шерохов.
1,0
1.2.3 Экономическиепоказатели
         Сравнение вариантов по экономическим показателям делают втом случае, если более дорогой вариант короче дешёвого варианта. В результатесравнения суммарных приведённых затрат лучшим явится тот вариант, у которого нарасчётный год окажутся меньшие приведённые затраты.
         Для обоснования принятого варианта  трассы согласно [2] используется критерийсуммарных приведённых затрат по формуле
                                                        С=КЕн+ Эр  ,  (14)
где К – стоимость варианта,тыс. р.; Ен – нормативный коэффициент экономической эффективности; Эр — =365 NpLS+ Эав + Эз = Эвр, (15)
годовые транспортно–эксплуатационные расходы на расчётный год, тыс. р.; Np – среднегодовая суточнаяинтенсивность движения на расчётный год; S – себестоимость перевозок, р./авт.-км; L – протяжённость вариантов, км; Эав– годовые народнохозяйственные потери, связанные с дорожно – транспортнымипроисшествиями (ДТП); Эз – ущерб от изъятия земель.
         Среднюю себестоимость перевозок при наличии данных о среднейскорости потока рекомендуется определять по формуле
                                               S=a + bVcp / Vcp ,  (16)
где а = 4,33; b = 0,011 – параметрысебестоимости; Vср– средняя скорость движения потока автомобилей.
         Потери от ДТП определяются раздельно для каждого однородногопо дорожным условиям участка с последующим суммированием результатов.
         Расчетная формула для определения потерь народного хозяйстваот ДТП
Ct = 3,65 *10-6åLiatiCсрtimti *Nti , (17)
где ati–количество ДТП на 100 млн. авт. – км в t – м году; Cсрti – средняя величинапотерь от одного ДТП в t-мгоду, р.; mti — итоговый коэффициент, учитывающий тяжесть ДТП; Nti – среднегодовая суточнаяинтенсивность движения на участке дороги в t-м году с авт./сут (принимается 12-й год); Li – протяжённость участкадороги с однообразными дорожными условиями, км.
         Количество ДТП определяется выражением
Аti=0,009K2ti – 0,27Kti+ 34,5  , (18)
где Кti  — итоговый коэффициент аварийности, принятыйна основании эпюры Кав; Cсрti – 50000 р.0.
         Учёт влияния дорожных условий, в которых произошло ДТП,оценивается итоговым коэффициентом mti, равным произведению частных коэффициентов: mti=m1m2m3…m, где m1=1,0  при ширине проезжей части b=7-7,1 м; m1=1,23 при b=6,0 м и m1=0,9при b=15 м; m2=1,0 при ширинеобочин а 2,5 м. и m2=0,85при а >2,5; m3=1,0при i>30%;m4=1,0 при Rг >350 м и m4=0,9при Rг-        з – потери от изъятия земель подстроительство дороги, зависящие от ценности земель [ ].
-   Эвр– потери, связанные с нахождением пассажиров в пути. При этом потери 1 часаодним пассажиром оцениваются в 20 рублей. Следует отметить, что для болеекороткого и дешевого варианта экономические расчеты не проводятся. Очевидновыгодным и будет более дешевый и короткий вариант.
     Наосновании выполненных расчетов рекомендуется составление свободной таблицытехнико – экономических показателей вариантов трассы, форма которой приводиться(табл. 5)
Таблица 5
 
Наименование показателей
Измеритель
Варианты