На месте можно лишь ориентировочно наметить возможное направление дороги. Положив по склону магистральный ход, снимают план в горизонталях для полосы, шириной 100 – 150 м, по которому камерально проектируют трассу, обычно составляя несколько её вариантов. В пределах этой же полосы проводится инженерно-геологическая съёмка. Выбранный вариант затем переносят на местность и окончательно корректируют в процессе разбивки.
При изысканиях без предварительного проектирования по плану в горизонталях для проложения магистрального хода используют теодолит. Инструмент устанавливают в начальной точке трассы и придают зрительной трубе угол, соответствующий принятому предельному уклону. Затем трассировщик посылает речника по направлению будущей трассы на расстояние 50 – 100 м. На рейке условным знаком отмечают высоту инструмента. Заставляя речника передвигаться вправо или влево, трассировщик устанавливает рейку таким образом, чтобы пересечение нитей совпадало с отметкой на рейке. Если направление трассы меняется мало, с одной стоянки может быть установлено несколько реек. Затем теодолит переносят на место дальней рейки и выставляют рейки по новому направлению трасы. После развития трассы отдельные участки спрямляют и назначают углы поворота.
Проектирование серпантина (рис.2)
При развитии трассы по склону часто приходится назначать углы поворотов, при которых обычная разбивка кривых внутри угла невозможна, так как в связи с большой разницей в длинах кривой и тангенсов, участок кривой имел бы большой продольный уклон, для смягчения которого потребовались бы очень большие земляные работы. Закругление поэтому располагают с внешней стороны угла поворота. Такие закругления называют серпантинами.
Серпантины разрешается устраивать на дорогах II – V технических категорий. Серпантина состоит из основной кривой K, стягиваемой центральным углом γ, и обратных (вспомогательных) кривых. Между концами обратных кривых и основной кривой серпантины должно быть достаточное расстояние для размещения переходных кривых или прямых вставок, отгона виража и отвода уширения.
Расстояние между вершинами А и В – “шейка” серпантины при малой величине острия угла серпантины α определяется условиями размещения земляного полотна.
Расчёт элементов серпантины заключается в установлении величины отдельных её элементов и в проверке возможности размещения на местности земляного полотна с канавами и откосами.
Для расчёта элементов серпантины при определении длины трассы, задаются значениями радиусов основной и обратных кривых (R и r) и прямой вставки m, и находят угол поворота обратных кривых β. Длина тангенса обратной кривой связана с величиной угла поворота обратной кривой формулой:
Расстояние от вершины угла обратной кривой до начала основной кривой серпантины:
AE = T + m
Из треугольника AOE определяем:
где: R – радиус основной кривой серпантины, м.
Заменяя в предыдущей формуле tg(β) через β/2 и решая получающееся квадратное уравнение, находим:
что позволяет определить угол β.
Расстояние от вершины угла обратной кривой до вершины угла серпантины определяют из выражения:
Центральный угол γ, соответствующий основной кривой серпантины, равен:
а длина основной кривой серпантины:
Тогда полная длина серпантины, при длине обратной кривой Ko:
Если по условиям местности обратные кривые для лучшего согласования с рельефом местности целесообразно описать разными радиусами, для каждой обратной кривой ведут самостоятельный расчёт.
Рассмотренные серпантины, в которых обратные кривые расположены выпуклостью в разные стороны, называются серпантинами первого рода. В серпантинах второго рода обратные кривые обращены выпуклостью в одну сторону.
Неправильно сводить, как часто делают, проектирование элементов серпантины только к установлению геометрических элементов её трассы. Очертание серпантины зависит исключительно от конфигурации и геологического строения горного склона.
Поэтому необходимо его выбрать так, чтобы устойчивость полотна и условия движения были наилучшим образом обеспечены при наименьшем объёме строительных работ. Для устройства серпантин выбирают пологие участки устойчивых склонов, стремясь обеспечить разбивку основной кривой серпантины, возможно большим радиусом. На участке серпантины нужно снять план в горизонталях, чтобы камеральным путём найти наиболее целесообразное положение серпантины, смещая её в соответствии с особенностями рельефа. Наивыгоднейшее расположение и форму серпантины устанавливают путём сравнения вариантов.
Геометрические элементы серпантины назначают в зависимости от принятой скорости и интенсивности движения. При развитии трассы по склонам серпантины обычно располагаются вблизи одна от другой.
Наличие на дороге серпантин ухудшает её транспортные качества. На серпантинах приходится резко снижать скорость, а устройство их значительно удорожает строительство из-за больших объёмов земляных работ и необходимости устройства подпорных стен. Поэтому при проектировании горных дорог необходимо внимательно проанализировать возможности избежать серпантин.
Тоннели
При пересечениях горных хребтов, когда требования развития трассы приводят к значительному её удлинению и вынуждают использовать перевалы, закрывающиеся снегом на несколько месяцев, выгоднее провести трассу тоннелем.
Недостатком тоннельных вариантов является большая стоимость их строительства. При трассировании перевальных дорог обычно составляют несколько вариантов с различным проложением тоннеля по высоте.
Подходы к тоннелю начинают с устройства выемки. При благоприятных геологических условиях обычно принимают, что переход от выемки к тоннелю следует назначать при глубине выемки, равной по строительной и эксплуатационной стоимости одному погонному метру тоннеля. При строительстве выемок методом взрыва на выброс считают, что целесообразно переходить к тоннелю при глубине 20 – 35 м в зависимости от принятого сечения и длины тоннеля, гидрологических и гидрогеологических условий и стоимости строительства.
