Проектирование автомобильных дорог

А - площадь водосбора



Гидроморфометрическая характеристика русла исследуемой реки определяется по формуле (4.10)

(4.10)

где - средняя длина безрусловых склонов водосборов;

n_ск - коэффицент, характеризующий шероховатость склонов водосбора, принимаемый по рекомендуемому прил. 26 [8] равный 0,3;

i_в - средний уклон водосбора

- сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов определяется по формуле (4.11):

(4.11)

где С₂ - эмпирический коэффициент принимаемый равным 1.3 для лесостепной зоны [8].

_о - сборный коэффициент стока для водосбора со средним уклоном водосбора i_в =30‰ принимается по рекомендуемому прил. 24 [8], равным 0.54.

п₅ - эмпирический коэффициент, принятый по прил 24 [8], равный 0,7;

п₆ - эмпирический коэффициент, принятый для лесостепной зоны, равный 0,07



Определяем длину главных логов. Главный лог - расстояние от водопропускного сооружения до верхней точки водосборного бассейна:

L₁ = 4,970км;

L₁ = 0,775км;

L₁ = 0,975км;

L₁ = 0,675км

Определяем густоту речной сети водосбора, формула (4.12):

(4.12)

где L - длина главного лога;

А - водосборная площадь

;

;

;

Определяем среднюю длину безрусловых склонов водосбросов, формула (4.13):



(4.13)

;

;

;

;

Определяем гидроморфометрические характеристики склонов водосборов по формуле (4.10):

;

;

;

Определяем продолжительность склонного добегания воды по рекомендуемому прил. 25 [8]:

ф₁ = 34 мин;

ф₂ = 34 мин;

ф₃ = 47 мин;

ф₄ = 80 мин

Определяем средневзвешенный уклон русел водосборов по формуле (4.14):

(4.14)



где h_л, h_п - высота левого и правого водораздела;

l_л, l_п - длина склонов водосбросного бассейна.

;

;

;

Определяем гидроморфологические характеристики русел водосбросов, формула (4.15):

(4.15)

где - гидравлический параметр русла, принимаемый по рекомендуемому прил. 18 [8], равным 11;

L - длина главного лога;

ч - параметр, определяемый по рекомендуемому прил. 18 [8], равный 0,33;

i_p - средневзвешенный уклон русла реки;

ц - сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов [8];

А - водосбросная площадь.

;

;



;

Определяем максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения 2% по рекомендуемому прил. 21 [8]:

Определяем максимальный мгновенный расход воды от дождевых паводков заданной ежегодной вероятности превышения 2%:

;

;

;

К расчету принимаем максимальный расход воды, т.е. дождевого паводка.

4.4 Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции воды у сооружения

Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении по сравнению с максимальным поводочным расходом , что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы.

Вычисляется объем стока, по формуле (4.16):

(4.16)

где а_час - интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. 15.1. [1] а_час = 0,82;

ц - коэффициент редукции;

k_t - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. Определяется по табл. 15.2 [1].

б - коэффициент потерь потока, зависящий от площади бассейна.

Объём пруда при различных величинах подпора, определяется по формуле (4.17):

(4.17)

где H -- максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод, м;

m₁, m₂ -- крутизна склонов лога (4.18);

i_л - средний уклон водосбора

(4.18)



где L₁ и L₂ - расстояние от правого и левого водораздела до лога сооружения;

H₁ и H₂ - отметка правого и левого водораздела по оси дороги;

H₀ - отметка лога у сооружения

Расход воды в сооружении с учетом аккумуляции определяется по формуле (4.19):

(4.19)

где Q' - максимальный расход воды;

л - коэффициент аккумуляции.

Коэффициент аккумуляции зависит от отношение, формула (6.20):

(4.20)

Труба 1

= 1450,25 ;

= 57.7м;

= 57,7 ;

0,48

При = 0,48, тогда = 0,33 [9], определяем значение Q, согласно формуле (4.19):

3 = 1.13 /с



К этим параметрам подходит труба 1,0 м [9].

Труба 2

= 1673 ;

= 160.9 м;

= 730.01 ;

0,43

При = 0,43, тогда = 0,4 [9], определяем значение Q, согласно формуле (4.19):

3 = 0.48 /с

К этим параметрам подходит труба 1.0 м [9].

Труба 3

= 1690,28 ;

= 141,5 м;

= 558,73 ;

0,33

При = 0,33, тогда = 0,45 [9], определяем значение Q, согласно формуле (4.19):

3 = 0,91 /с



К этим параметрам подходит труба 1,0 м [9].

Труба 4

= 1084,53 ;

= 93,3 м;

= 341,01 ;

0,27

При = 0,27, тогда = 0,6 [9], определяем значение Q, согласно формуле (4.19):

= 0,61 /с

К этим параметрам подходит труба 1,0 м [9].

Определяем отметку подпертого горизонта отнесенную к бровке земляного полотна (формула 4.20):

(4.20)

где О - отметка трубы по оси дороги;

- глубина пруда;

В - ширина земляного полотна поверху;

- уклон лога у сооружения.

= 145,98 м;



= 203,29 м;

= 195,09 м;

= 165,83 м

Минимальная высота насыпи по верховой бровке принимается исходя из формулы (4.21):

(4.21)

где d - высота трубы в свету;

S - толщина стенки трубы, м;

0.5 -- минимальная толщина засыпки над звеньями трубы, принимаемая для всех типов труб на автомобильных и городских дорогах равной 0,5 м (считая от верха трубы до низа дорожной одежды);

О - отметка трубы по оси дороги

м;

м;

м;

м

Длина трубы при постоянной крутизне откосов насыпи, определяется по формуле (4.22):

(4.22)

;



;

;



5. Продольный профиль дороги

Продольный профиль показывает разрез поверхности земли по оси дороги, положение поверхности покрытия по оси, грунтовый разрез и размещение всех искусственных сооружений. Основной задачей при проектировании продольного профиля является нанесение проектной линии. Так как рельеф местности холмистый, проектную линию наносим по секущей, то есть с выемками и насыпями.

Для проектирования продольного профиля необходимо вычислить рабочую отметку (формула 5.1). На всем протяжении трассы поверхностный сток обеспечен, грунтовые воды залегают глубоко, следовательно, расчет ведем для 1 типа местности - сухие места [5]:

(5.1)

где h_д.о. - толщина дорожной одежды, м;

b - ширина проезжей части, м;

i_пр.ч - уклон проезжей части, в тысячных.

h_рук = 0.71 +7,5/2 • 0.02 = 0.73 м

Далее необходимо посчитать руководящую отметку на незаносимость дороги снегом (формула 5.2).

h^сн_рук = Н_сн + h_бр +c• i_об+b/2• i_пр.ч. (5.2)

где Н_сн - высота снежного покрова [2];

h_бр- минимальное возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова;

с - ширина обочины

- уклон обочины, в тысячных

h^сн_рук= 0,18+0,7+3,0• 0,04+8,5 /2• 0,02=1,1 м

Сравнивая h_рук и h^сн_рук, к расчету принимаем с большей величиной.

Проектирование продольного профиля заключается в установлении положения поверхности покрытия по оси дороги относительно поверхности земли. Проектную линию наносим сопрягающими прямыми участками с продольными уклонами, не превышающими принятых для проектирования, в этом случае проектная линия получается в виде ломаной, в переломы которой вписываются переходные кривые.



6. Расчет вертикальных кривых

Исходя из полученных рабочих отметок можно сказать что данный тип местности относится к равнинной и слабохолмистой, из этого следует что для проектирования проектной линии лучше всего взять метод по обертывающей.

В данном методе предусмотрено вписывания вертикальных кривых. Элементы вертикальных кривых определяются по формулам:

К = R() (6.1)

T = K/2 = (6.2)

Б = R (6.3)

где К - длина кривой, м;

Т - тангенс, м;

Б - биссектриса, м;

R - принятый радиус;

() - алгебраическая разность уклонов, выраженных в тысячных.

Вычислив длину кривой и величину тангенса можем найти пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой.

НК = ПК - Т (6.4)

КК = ПК + Т (6.5)

где ПК - пикетажное положение точки перелома

Уклоны на подъемах принимаются со знаком «плюс», а на спуске со знаком «минус».



= 22 - 10,7 = 11,3‰ = 0,0113

= 12121,21?0,0113 = 400 м

= 400/2 = 200 м

= = 1,65

= -10,2-40 = -50‰ = -0,05

= 9230,8?0,05 = 480 м

= 480/2 = 240 м

= = 3,1 м

= 40-11,2= 28,8‰ = -0,028

= 15000?0,028 = 298 м

= 298/2 = 149м

= = 1,1 м

= 11,2-18,8 = -4,6‰ = 0,0046

= 15000?0,0046 = 298 м

= 298/2 = 149 м

= = 0,74м

= 18,8-(-17,5) = -36,3‰ = -0,0363

= 15000?0,0363 = 398 м

= 398/2 = 199 м

= = 1,98 м

= -17,5-5,4 = 22,9‰ = 0,0229

= 10000?0,0229 = 264 м

= 264/2 = 132 м

= = 0,9 м

= 5,4-(-7,8) = 13,2‰ = 0,0132

= 15000?0,0132 = 144 м

= 144/2 = 72 м

= = 0,17 м

= -1,9-(-16,2) = 14,3‰ = 0,0143

= 15000?0,0143 = 144 м

= 144/2 = 72 м

= = 0,17 м

= -16,2-9,6 = -25,8‰ = 0,0258

= 10000?0,0258 = 252 м

= 252/2 = 126 м

= = 0,8 м

= 9,6-(-29,6)= 39,2‰ = 0,0392

= 15000?0,0392 = 392 м

= 392/2 = 196 м

= = 1,9м

= -29,6-40= 69,6‰ = 0,0696

= 11468?0,0696 = 500м

= 600/2 = 300 м

= = 2,7 м

= 40-(-13,4)= 26,6‰ = 0,0266

= 18248?0,0266 = 500 м

= 500/2 = 250 м

= = 0,74 м

=-13,4-(-33,4)‰ = 0,020

= 15000?0,02 = 300 м

= 300/2 = 250 м

= = 0,74 м



7. Определение объемов земляных работ

Для определения стоимости работ при составлении сметно-финансового расчета и составления проекта организации работ необходимо подсчитать объемы земляного полотна автомобильной дороги. Зная общее количество земляных работ на строительном объекте, возможно определить потребное количество машин, рабочей силы, а также сроки строительства.

В качестве исходных данных при подсчете объемов земляных работ необходимы поперечные профили дороги в характерных точках трассы и рабочие отметки с продольного профиля.

Объемы насыпей и выемок можно определить по формулам (7.1) и (7.2):

, (7.1)

, (7.2)

где и - смежные рабочие отметки по бровке земляного полотна на пикетах, взятые из продольного профиля, м;

F - площади сечения насыпи или выемки, м;

M - коэффициент заложения откоса;

L - длина участка между смежными точками, м.

Объем земляного полотна возможно определить по формулам 7.1 и 7.2, если поверхность земляного полотна горизонтальная и так же по таблицам [9]. Так как в реальности она не является горизонтальной, то необходимо учесть следующую поправку (формула 7.3) [5]:

, (7.3)

где - поправка на 1 м дороги, ;

W - площадь сечения сточной призмы, ;

- площадь сечения дорожной одежды,

Площадь сечения сточной призмы определяется по формуле (7.4):

, (7.4)

где а- ширина обочины [3], м;

b - ширина проезжей части [3], м;

- уклон обочины, в тысячных [3];

- уклон проезжей части, в тысячных[3].

Числовые значения этих поправок одинаковы для выемок и насыпей, но имеют различные знаки. При W > объем насыпи должен быть увеличен, а объем выемки уменьшен. Поправку вычисляют для участка 100м.

W = 3?0.04(3+7,5) + 7,5²?0.02/4 = 1,54

Теперь по формуле (7.3) определяем поправку:

= (1,54-7,84) = - 6,3

Полученные расчеты сводим в ведомость объемов земляных работ (Приложение В).



8. Сравнение вариантов трассы по эксплуатационно-техническим показателям

После того как был произведен расчет плана трассы, дорожной одежды, гидравлический расчет искусственных сооружений, расчет руководящей отметки и объемов земляных работ можно произвести сравнение вариантов трассы для выбора наиболее выгодной.

Таблица 8.1 - Сравнение эксплуатационно-технических показателей вариантов трассы

№	Показатели	Вариант №1	Вариант №2	Преимущество
				Вариант №1	Вариант №2
1	Длина трассы, км.	8,64	7,46	-	+
2	Коэффициент развития трассы	1,2	1,04	-	+
3	Количество углов поворота, шт.	3	3	=	=
4	Средняя величина угла поворота	65,4	76	+	-
5	Минимальный радиус поворота, м	1000	1000	=	=
6	Обеспечение видимости в плане	Более 200 м	Более 200 м	=	=
7	Количество перес. в одном уровне	0	2	-	+
8	Количество пересекаемых водотоков	0	0	=	=
9	Максимальный продольный уклон, %	40	40	+	-
10	Протяженность участков не благ. для устойчивого земляного полотна	-	-	-	-
11	Прот. участков проход. по лесу, км	-	-	-	-
12	Объем зем. работ, м3 (насыпь/выемка)	375231/ 255021	390689/ 207471	+	-
13	Длина проек. ж/б мостов и путеп.	-	-	=	=
14	Кол-во труб	4	4	=	=

Вывод: в данном курсовом проекте наиболее выгодным для проектирования является первый вариант, его и принимаем для дальнейшего проектирования.



9. Вираж

9.1 Общие положения

При проезде по кривым автомобили, движущиеся по внешней стороне проезжей части, уклон которой направлен от центра кривой, обладают меньшей устойчивостью, чем автомобили, следующие во встречном направлении, поскольку составляющая веса, параллельная уклону проезжей части, складывается с соответствующей проекцией центробежной силы. Кроме того, осложняется управление автомобилем в связи с большей, чем Для полосы встречного движения, величиной бокового увода шин. Между тем, устройство кривых больших радиусов не всегда возможно по местным условиям. Поэтому для повышения устойчивости автомобиля и большей уверенности управления на кривых устраивают односкатный поперечный профиль - вираж - с уклоном проезжей части и обочин к центру кривой.

Однако опыт эксплуатации автомобильных магистралей показал, что виражи оказывают положительное психологическое воздействие на водителей, способствуя уверенному проезду кривых с той же скоростью, как и на примыкающих прямых участках. При отсутствии виражей скорость на кривых снижается. Поэтому в настоящее время в виражи устраивают на всех кривых с радиусами, меньшими 3000 м на дорогах I категории и 2000 м - на остальных. Поперечный уклон виража, необходимый для обеспечения скорости движения v (м/с), при заданной величине радиуса кривой может быть определен путем преобразования в формулу (9.1):

(9.1)



где ф₂ - расчетная величина коэффициента поперечного сцепления колес с дорогой;

v - скорость автомобиля, м/с;

R - радиус кривой

Расчетные величины поперечного уклона на вираже для высоких скоростей движения при малых радиусах кривых могут получаться значительными. Такие виражи делают, например, на автодромах, предназначенных для автомобильных гонок. На современных автомобильных дорогах поперечные уклоны виражей обычно не превышают 60%₀. Лишь в районах о незначительной продолжительностью снегового покрова и редкими случаями гололеда допускается принимать поперечный уклон проезжей части на вираже до 100%. Однако такие крутые виражи неудобны для грузовых автомобилей, движущихся со скоростью, меньшей расчетной.

При проектировании виражей на автомобильных магистралях, рассчитанных на высокие скорости движения, исходят из заданного допущения о пропорциональном распределении поперечной силы между сопротивлением шины сдвигу вбок по покрытию и сопротивлением поднятию автомобиля вверх по виражу.

В районах с частыми туманами и длительными периодами гололеда уклоны виражей не должны превышать 40°/₀₀.

Переход от двускатного поперечного профиля проезжей части на прямом участке к односкатному профилю на вираже осуществляют плавно в пределах участка, называемого отгоном виража.

При поперечном уклоне виража, равном уклону проезжей части на прямом участке, для перехода к односкатному профилю постепенно поворачивают внешнюю половину проезжей части вокруг оси дороги.

При более сложном и в то же время частом случае разбивки виража с уклоном, превышающим уклон проезжей части дороги, для перехода к односкатному профилю производят одновременный поворот внутренней половины поперечного профиля около внутренней, кромки покрытия, а внешней - около оси проезжей части. При этом ось проезжей части смещается внутрь на половину величины уширения покрытия.

Поперечный уклон обочин на виражах принимают равным уклону проезжей части дороги. Уклон обочин изменяют на протяжении 10 м перед началом виража. Для безопасности движения необходимо, чтобы внешняя обочина имела уклон в ту же сторону, что и проезжая часть. В этом случае при случайном заезде колеса на обочину поперечная сила не меняется. Однако при неукрепленных обочинах на проезжую часть во время дождей стекает грязь, уменьшающая коэффициент поперечного сцепления. Поэтому неукрепленным обочинам часто вынужденно придают обратный уклон от центра кривой.

Длина отгона виража не должна быть слишком короткой, так как в этом случае при движении автомобиля с большей скоростью по меняющемуся поперечному профилю дороги возникает неприятное для пассажира боковое раскачивание автомобиля. Минимальную необходимую длину отгона виража определяют исходя из дополнительного уклона, возникающего у внешней кромки проезжей части в результате ее поднятия при устройстве виражей.

Если продольный уклон оси дороги i_пр, то общий уклон кромки проезжей части на участке отгона виража равен (формула 9.2):

(9.2)

где В -- ширина проезжей части;

L - длина отгона виража;

i_a - поперечный уклон покрытия

Поскольку при расположении кривой на участке с большим продольным уклоном величина продольного уклона внешней кромки может превысить допускаемый уклон для данной дороги, необходимо, чтобы общий уклон по кромке проезжей части на участках отгона виража не превышал допускаемого па дороге в исключительных случаях. Дополнительный продольный уклон на отгоне виража для дорог I и II категории не должен превышать 5°/₀₀, а для прочих дорог - 10‰ в равнинной и пересеченной местности и 20‰ - в горной [1].

9.2 Расчет элементов виража

Поперечный уклон обочин на вираже принимают одинаковым с уклоном проезжей части. Переход обочин от уклона при двухскатном профиле к уклону проезжей части производят на протяжении 10 метров до начала отгона виража.

Наименьшая длина отгона виража определяется из условия, чтобы дополнительный продольный уклон наружной кромки проезжей части не превышал для дорог I-II категории 5‰, III-V категории в равнинной и пересеченной местности 10‰, в горной местности 20‰. Минимальная длина отгона L_отг, м, может быть определена по зависимости (формула 9.3):

(9.3)

где b - ширина проезжей части, м,

i_доп - допустимый дополнительный продольный уклон, ‰, для дороги II категории i_доп = 10‰;

i_в -- уклон виража, ‰, принимается равным 30‰

= 22,5

По табл. 11 [1] минимальный радиус переходной кривой, на котором производится отгон виража равен 100 м (R = 1000 м). Примем радиус переходной кривой равным 200 м.

Для лороги второй категории ширина проезжей части равна 7,5 м, ширина обочины - 3,0 м, поперечный уклон - 20‰, уклон обочин -- 40‰.

Тогда точки 1 и 5 имеют отметку за 10 метров до отгона виража равную 206,00 м. Точки 2 и 3 имеют отметку - 206,00+0,04•3 = 206,12 м. Отметка оси дороги - 206,12+0,02•3,75 = 206,19 м.

На начале отгона виража точка 5 будет иметь отметку равную 206,12 м.

На конце отгона виража точка 4 будет иметь отметку - 206,19+0,03•3,75 = 206,3 м, а точка 5 - 206,19+0,03•7,5 = 206,41 м.



10. Безопасность труда

10.1 Анализ и обеспечение безопасных условий труда

Произведем оценку следующих опасных и вредных производственных факторов:

- краткая характеристика климата района расположения проектируемого объекта;

- источники образования пыли и выделения вредных газов и паров;

- требования к освещению;

- источники шума и вибрации;

- использование электрической энергии;

- горючие вещества, используемые на объекте, их пожароопасные свойства.

10.1.1 Источники образования пыли и выделения вредных газов и паров

Существенное значение в процессе службы содержания дорог имеет борьба с пылью и грязью на дорогах. Хорошее сцепление пневматических шин автомобиля обеспечивается при сухом и чистом покрытии и в значительной степени зависит от шероховатости его поверхности. Если дорожное покрытие имеет большую шероховатость, а протектор шины выполнен из упругою материала, то выступающие мелкие бугорки твердого и прочного покрытия вдавливаются в беговую поверхность шины и обеспечивают хорошее сцепление колес с дорогой.

Если на сухом покрытии имеется слой пыли, вдавливание протектора шины затрудняется и сила сцепления несколько уменьшается. Если частицы пыли и грунта смачиваются водой, т. е. образуется пленка скользкой грязи, коэффициент сцепления снижается в 2-3 раза. При отсутствии контакта шины с дорогой из-за большой толщины слоя скользкой грязи коэффициент сцепления становится наименьшим, т. е. практически таким же, как и во время гололеда при температуре выше 0° С. Если смазывающая грязевая пленка полностью выдавливается с площадки контакта шины и дорожного покрытия, коэффициент сцепления приближается к величине, соответствующей сухому покрытию.

Существенно влияет на состояние контакта шины с дорогой давление, оказываемое колесом автомобиля на дорогу. При неизношенном протекторе давление на контакте увеличивается и соответственно увеличивается коэффициент сцепления. Наличие шероховатости на поверхности покрытия увеличивает давление и способствует полному выдавливанию грязевой пленки. При этом условии, несмотря на загрязнение и влажность, коэффициент сцепления не снижается.

При влажном и загрязненном покрытии на величину коэффициента сцепления оказывают влияние скорости движения автомобиля. По мере увеличения скорости движения время контакта шины с дорогой уменьшается и выдавливание грязевой пленки ухудшается.

Таким образом, для обеспечения безопасности движения даже усовершенствованные покрытия необходимо содержать всегда чистыми и систематически очищать от пыли и грязи.

Наиболее интенсивное пылеобразование наблюдается на грунтовых дорогах и на дорогах с гравийными и щебеночными покрытиями. Более износоустойчивые покрытия меньше пылят. Основным источником пыли на дороге являются продукты износа покрытия. Ветром и вихревыми движениями, создаваемыми автомобилями, пыль поднимается и образует над дорогой пыльное облако. Пыльное облако ограничивает видимость па дороге, вследствие чего приходится увеличивать расстояние между движущимися автомобилями и снижать скорость. Пыль увеличивает износ трущихся частей автомобиля, ухудшает работу двигателя и вредно влияет на водителя и пассажиров. Для борьбы с пылью покрытия поливают водой, раствором гигроскопических солей (хлористого кальция), органическими вяжущими (битумными эмульсиями). Дорожная служба располагает специальными машинами для уборки пыли с полотна дороги, которые имеют поливочные и моечные устройства.

10.1.2 Источники шума и вибрации

Человек с самого рождения окружен шумом и вибрациями или колебаниями и в течение всей своей жизни находится под их воздействием. Едет ли он в трамвае, автобусе, метро или на лошади, при движении он ощущает не только шум, но и вибрации; находится ли он в помещении или на открытом воздухе, он слышит шумы, звуки (разговор, музыку и т.п.). По мере развития техники шум все больше окружает человека в повседневной жизни, поэтому антропогенный шум, вибрация и электромагнитные излучения являются объектами загрязнения окружающей среды.

Значительный шум в городах и поселках создают транспортные средства: легковой автомобильный шум достигает значений до 85 дБ, а шум от грузовых автомашин и автобусов равен 90 дБ. Железнодорожный транспорт на современном путевом основами является самым высоким источником создания антропогенного (экологического) шума, его сила приближается к 100 дБ. Железнодорожный и автомобильный транспорт связывает города и поселки, и поэтому в России свыше 30% жителей подвержены действию сверхнормативных уровней шума (55…65 дБ и выше) Норма: днем - 35 дБ, ночью - 25 дБ.

Шум, интенсивность которого колеблется между 85 и 110дБ,представляет опасность для человека. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) была разработана программа по снижению шума в городах как наиболее важной экологической проблемы современности.

Проблема борьбы с шумом во всех ее проявлениях в строительной практике была и остается актуальной. Особенно она обострилась в последние годы в связи со значительно возросшей интенсивностью транспортного движения. Каждый день на улицы выезжают тысячи автомобилей. Возросли мощности двигателей, скорости, что также послужило причиной увеличения транспортного шума.

Для решения проблемы транспортного шума в Российской федерации проводится целый комплекс мер. Идет большая работа по упорядочению транспортных потоков, запрещен проезд транзитного транспорта через город, ограничен въезд грузовых автомобилей на центральные улицы. Конструкторы ведут работы по снижению шума самих двигателей, в том числе и по снижению выхлопных газов, отравляющих воздух. И все-таки пока не удается сколько-нибудь снизить шум на оживленных магистралях.

Для уменьшения шума применяют также экранизирующие сооружения: специальные стены, кавальеры, земляные волны, откосы, выемки. Такие «акустические заборы» способны намного снижать шум, например, устройство дороги в выемке глубиной 4,5 м помогает снизить шум до 41 дБ,

Прежде чем принять решение, какой вид шумоотражателей и шумопоглотителей нужно выбрать -- тип конструкции, материал, размеры и местоположение относительно трассы и жилого массива -- нужно произвести тщательную оценку местности, уровня шума и конкретно сформулировать функции будущего сооружения. Это значит, что еще на проектной стадии нужно четко знать, до какого уровня предполагается снизить шум. Снижение шума на 6...10 дБ считается хорошим показателем. Заметим, что человеческое ухо воспринимает изменение шума уже на 1-3 дБ.

В практике строительства в России наиболее распространенны шумозащитные стены различной высоты. Их применение определяется правильностью выбора расстояния от дороги до создаваемой конструкции. Невысокая стена вблизи трассы может обеспечить больший эффект, чем стена высокая, но удаленная далеко от жилого массива. Строят такие стены из железобетонных секций и деревянных панелей. Прозрачные и непрозрачные пластики, гофрированный металл, кирпичная кладка -- это тоже варианты звукозащитных экранов. Но по мере распространения этих заборов-экранов возникает необходимость сделать так, чтобы звукозащитные конструкции не портили общий вид местности. Наиболее простым и эффективным является обычный земляной вал с высаженным на нем кустарником. Последний выполняет одновременно роль звукопоглотителя и в то же время укрепляет корнями земляной вал. К тому же создается принципиально иной внешний вид. Вместо оживленной трассы с автомашинами или трехметрового забора жители микрорайона будут видеть вполне приближенный к природе ландшафт. Экраны в виде заборов возводят лишь там, где нехватка территории не позволяет решить проблему с помощью вала.

Вибрациям подвержены упругие тела -- здания и сооружения, шины и оборудования, грунты и фундаменты, через которые на значительные расстояния распространяются механические волны, вибрациям подвержен и сам человек, находясь вблизи работающего оборудования (через грунт и фундамент) или работающий с оборудованием (например, рядом с вибраторами для уплотнения бетона).

На объект, или приемник, который подвержен вибрации, передается обычно два типа возбуждения: силовое и кинематическое. Силовое возбуждение возникает при непосредственном действии внешней силы, которая во времени может быть периодической, почти периодической, произвольной и случайной, а также импульсной (с затухающими колебаниями). Кинематическое возбуждение - это передача от источника колебаний на приемник (объект), находящийся на волновом поле.

Вибрация и ее высокий фон представляют опасность для здоровья человека в тех местах, где ощущается вибрационный фон. Источниками вибрации в окружающей среде являются транспорт, установки промышленных предприятий; в жилых зданиях и сооружениях -- инженерно-технологическое оборудование. По интенсивности колебаний наибольшее воздействие оказывает на человека городской транспорт, особенно трамвай, железнодорожные составы поездов, в том числе метро мелкого заложения и открытые радиусы. Вибрация, возникающая в зданиях от движения поездов и трамваев, имеет регулярный прерывистый характер. По мере удаления источника амплитуда колебаний снижается.

10.1.3 Использование электрической энергии

Освещение автомобильных дорог требует капитальных затрат на создание соответствующей инженерной инфраструктуры и текущих затрат, связанных с оплатой стоимости потребляемой электроэнергии и обслуживанием инженерных систем. Поиск новых эффективных технических решений автономного электропитания различных объектов, особенно расположенных вдали от электрических сетей и пунктов возможного электрического подключения, привлекает все большее внимание разработчиков, потребителей и энергосервисных компаний.

В последние годы в связи с бурным развитием технологий энергетического использования возобновляемых источников энергии, прежде всего, повсеместно доступных солнечной и ветровой энергии в разных странах мира находят все более широкое применение автономные системы локального наружного освещения, электропитания светофоров, дорожных знаков, парковочных автоматов и т.п. на базе фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), оснащенных электрохимическими аккумуляторами. Такие установки сегодня можно встретить на улицах многих зарубежных городов и на автомобильных магистралях. Растет число фирм, продвигающих на рынок, в том числе в России, различные модификации таких установок, начиная с простейших фотоэлектрических парковых фонарей мощностью в несколько Вт и кончая дорожными осветительными столбами мощностью до несколько сотен Вт.

Решение проблемы создания эффективных источников автономного электропитания маломощных (30-150 Вт) потребителей, в частности, разработка автономных систем общественного освещения, расположенных вдали от источников централизованного электроснабжения или в местах, подвод электроэнергии к которым требует значительных затрат является на сегодняшний день актуальной задачей. Для решения поставленной задачи в качестве первичных источников энергии для таких систем в данной статье рассматривается фотоэлектрические преобразователи энергии или их оптимальную комбинацию в сочетании с современными электрохимическими аккумуляторами.

10.1.4 Горючие вещества, используемые на объекте, их пожароопасные свойства

Сырье, битумы и газы - горючие вещества. Они нагреваются в реакторе до 240 °С, что значительно превышает температуру вспышки продуктов (табл. 10.1). Особую опасность представляют газы окисления, способные воспламеняться в смеси с воздухом практически при любых температурах.

Таблица 10.1 - Температура вспышки продуктов

Продукт	Нижний предел температуры, °С	Предельная взрывоопасная конц. продуктов в воздухе, % объема
	Вспышке в открытом тигле	Самовоспламенение паров в воздухе	нижняя	верхняя
Битумное сырье	190	370	-	-
ПАВ	160	250	-	-
Битумы дор. вязкие	200	300	-	-
Газы окисления	-43	430	1,6	8,5
Газы топливный	-21	540	5,0	16,0

10.2.Мероприятия по обеспечению безопасности

10.2.1 Организация рабочего места

Организация рабочего места - комплекс мероприятий, обеспечивающих на рабочем месте необходимые условия для высокопроизводительного и безопасного труда работников, выпуска продукции высокого качества, а также наиболее полное использование оборудования. Повышение содержательности и привлекательности труда, сохранности здоровья работников.

Зависит от особенностей технологического процесса, применяемого оборудования, уровня механизации и технической оснащенности, степени разделения труда и других факторов.

При организации рабочего места необходимо решать следующие задачи: оснащение рабочего места средствами труда и предметами труда в соответствии с заданными технологическими процессами; рациональная планировка рабочего места; обеспечение безопасности работы, нормальных условий труда. Чтобы определить, насколько рационально организованно рабочее место. Проводят эргономическую оценку рабочих мест. Каждое рабочее место рассматривают как систему, включающую человека и машину. Главная цель такой оценки - разработка комплекса организационных и оздоровительных мероприятий, направленных на сохранение здоровья работников.

10.2.2 Обучение безопасным методам труда

Обучение работающих безопасности труда осуществляют во всех строительных организациях и цехах независимо от характера и степени опасности производства, в том числе: при подготовке новых рабочих кадров или вновь принятых и не имеющих профессии, при проведении различных видов инструктажа и повышении квалификации. Рабочих, входящих в состав комплексных бригад, обучение безопасным методам труда производится в полном объеме по их основной и совмещаемой профессиям.

Общее руководство и ответственность за правильную организацию обучения работающих возлагается на главного инженера управления, треста (предприятия). Контроль за своевременностью и качеством обучения работающих безопасности труда осуществляет отдел по технике безопасности или инженерно-технический работник, па которого администрацией возложены эти обязанности.

Обучение безопасности труда при подготовке новых рабочих или не имеющих профессии (при профессионально-техническом обучении) должно проводиться по «Типовому положению о подготовке и повышении квалификации рабочих непосредственно на производстве»,

По окончании обучения знания работающих по безопасности труда проверяет специально назначенная квалификационная комиссия под председательством главного инженера строительной организации. По результатам проверки составляется протокол. Регистрацию прохождения каждым обучающимся по охране труда производят в журнале учебной работы. Повышение знаний по безопасности труда инженерно-техническими работниками производится по программе, утвержденной министерствами по согласованию с ЦК : профсоюза на специальных курсах (семинарах) по охране труда при соответствующих институтах и предприятиях (организациях). Программы содержат вопросы по охране труда и требования стандартов ССБТ. По окончании обучения знания учащихся проверяют. Периодичность повышения квалификации ИТР производится не реже одного раза в 6 лет.

Персонал строительно-монтажных организаций, обслуживающий машины, оборудование, объекты и установки, подконтрольные Госгортехнадзору и Госэнергонадзору Минэнерго СССР, к которым предъявляются повышенные требования по технике безопасности, обучается и допускается к работе в соответствии с Правилами Госгортехнадзора СССР и Госэнергонадзора Минэнерго СССР по согласованию с ЦК профсоюзов. Рабочие, занятые на работах с вредными и опасными условиями труда, проходят предварительный и периодический медицинский осмотр в сроки, установленные Минздравом СССР. При особо опасных и особо вредных условиях производства работ перед их выполнением рабочим должен быть выдан наряд-допуск на срок, необходимый для выполнения данного объема работ.

В случае перерыва в производстве работ более чем на сутки наряд-допуск аннулируется и при возобновлении работ выдается новый.

10.2.3 Защита от опасных и вредных производственных факторов

Одна из самых распространенных мер по предупреждению неблагоприятного воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов - использование средств коллективной и индивидуальной защиты. Первые из них предназначены для одновременной защиты двух и более работающих, вторые -- для защиты одного работающего. Так, при загрязнении пылью воздушной среды в процессе производства в качестве коллективного средства защиты может быть рекомендована общеобменная приточно-вытяжная вентиляция, а в качестве индивидуального -- респиратор.

Введем понятие основных нормативов безопасности труда. Как уже сказано выше, при безопасных условиях труда исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов. Всегда ли в условиях реального производства можно так организовать технологический процесс, чтобы значения воздействующих на работающих опасных и вредных производственных факторов равнялись нулю (чтобы на работающих не действовали опасные и вредные производственные факторы).

Эта задача в принципе эквивалентна задаче создания безопасной техники, т. е. достижения абсолютной безопасности труда. Однако абсолютная безопасность либо технически недостижима, либо экономически нецелесообразна, так как стоимость разработки безопасной техники обычно превышает эффект от ее применения. Поэтому при разработке современного оборудования стремятся создать максимально безопасные машины, оборудование, установки и приборы, т. е. свести риск при работе с ними к минимуму. Однако этот параметр не может быть сведен к нулю.

В практических целях нормативы безопасности применяются следующим образом. Предположим, нужно определить, является ли безопасным для работающих воздух рабочей зоны, в котором содержатся пары бензина. По нормативным документам (ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования») находят, что величина предельно допустимой (безопасной) концентрации (ПДК) этого вещества составляет 0,1 мг/м³. Если действительная концентрация бензина в воздухе не превышает этого значения (например, составляет 0,09 мг/м³), то такой воздух является безопасным для работающих. В противном случае необходимо применить специальные меры для снижения повышенной концентрации паров бензина до безопасного значения (например, используя вытяжную вентиляцию).

Таким же образом для характеристики безопасности при воздействии опасных и вредных производственных факторов физической природы используют понятие предельно допустимого уровня (ПДУ) этого фактора. Если нужно, например, определить безопасные допустимые уровни напряжения и тока, то по справочной литературе находят интересующие значения. Так, для переменного тока частотой 50 Гц (промышленная частота) при продолжительности воздействия на организм человека свыше 1 с эти значения составят: напряжение (У) -- 36В, ток (У) -- 6 мА (1 мА = 10'³А). Действие на организм человека электрического тока с параметрами, превышающими указанные значения, опасно.

Рассмотрим случаи травматизма, произошедшее при строительстве дорог за период 2007-2010. Среднесписочное число рабочих составляет 120 человек.

- случаев травм полученных при падении - 12;

- случаев травмирования движущимися частями оборудования -15

Рассчитаем коэффициенты:

- частоты;

- тяжести;

- общего травматизма (коэффициент нетрудоспособности)



Коэффициент частоты рассчитываем по формуле (10.1):

, (10.1)

где Т - число травм за определенный период времени;

Р - число работающих за тот же период времени.

К определяет число несчастных случаев, приходящиеся за определенный период времени. В среднем за один год зарегистрировано 9 трав различной степени тяжести.

Коэффициент тяжести травматизма К вычисляют по формуле (10.2):

(10.2)

где D - суммарное число дней нетрудоспособности по всем несчастным случаям.

Коэффициент общего травматизма представляет собой количество дней нетрудоспособности на 1000 рабочих:

Итак, среднегодовые коэффициенты травматизма составили:

- коэффициент частоты

- коэффициент тяжести

- коэффициент общего травматизма

Основными причинами получения травм оказались:

- проведение недостаточного, некачественного инструктажа по технике безопасности;

- игнорирование рабочими правил технологической дисциплины;

- отсутствии на некоторых рабочих местах защитных систем (экранов, щитков и т.д.)

10.3 Расчет защитного заземления

Корпуса электрических машин и другие нетоковедущие части могут оказаться под напряжением при замыкании их токоведущих частей на корпус. Если корпус при этом не имеет контакта с землей, прикосновение к нему также опасно, как и прикосновение к фазе. Если же корпус заземлен, он окажется под напряжением, равным:

U₃ = I₃ R₃

где U₃ - напряжение заземлителя, В;

I₃ - ток, стекающий в землю, А;

R₃ - сопротивлению стеканию тока, Ом

Человек, касающийся этого корпуса попадает под напряжение прикосновения, равное (формула 10.4):

U_пр = U_{3 1 2} (10.4)

где U_пр - напряжение прикосновения, В;

₁ - коэффициент напряжения прикосновения;

₂ - коэффициент напряжения

Безопасность обеспечивается путем заземления корпуса заземлителем, имеющим малое сопротивление заземления R₃ и малый коэффициент напряжения прикосновения _1.

Заземление может быть эффективно в сетях с изолированной нейтралью, где при глухом замыкании на землю или на заземленный корпус.

Чтобы уменьшить шаговые напряжения за пределами контура, в грунт закладываются специальные шины.

Расчетный ток замыкается на землю.

В сетях напряжением до 1000 В ток однофазного замыкания на землю не превышает 10 А, так как даже при самом плохом состоянии изоляции и значительной емкости сопротивления фазы относительно земли не бывает менее 100 Ом (Z100 Ом). Отсюда ток замыкания на землю в сети напряжением 380 В рассчитывается по формуле (10.5):

I_h =

где I_h - ток замыкания на землю, А;

U - напряжение тока в сети, В;

Z - общее сопротивление электроустановки, Ом

I_h = А

Цель расчета заземления - определить число и длину вертикальных элементов, длину горизонтальных элементов (соединительных шин), исходя из регламентированных. Правилами значений допустимых сопротивлений заземления, напряжения прикосновения и шага, максимального потенциала заземлителя или всех указанных величин.

Расчет простых заземлителей производится в следующем порядке:

Определяется расчетный ток замыкания на землю, принимаем I_h = 11,4 A, что обосновано выше;

- определяется расчетное удельное сопротивление грунта с учетом климатического коэффициента, _расч, Омм, которое вычисляют по формуле (10.6):

_расч = _изм

где _изм = 110² - удельное сопротивление грунта (для суглинков), Омм, [11];

= 1,5 - климатический коэффициент (при влажности 10-12 %), [11].

_расч = 110²1,5 = 150 Омм;

Сопротивление естественных заземлителей R_e = 5,7 Ом, [11];

Определяется сопротивление искусственного заземлителя, R_и, Ом, считая, что искусственные и естественные заземлители соединены параллельно и общее их сопротивление не должно превышать норму R₃: и вычисляют по формуле (10.7):

R_и =

Так как к заземляющему устройству присоединяется корпус оборудования напряжением до 1000 В, сопротивление заземляющего устройства должно удовлетворять двум условиям:

1) 10 Ом R₃

2) R₃ 4 Ом.

По первому условию, R₃ Ом.

Принимаем R₃ = 3 Ом как наименьшее.

R_и =

Сопротивление одиночного вертикального заземлителя R_ст.од., Ом, вычисляют по формуле (10.8):

R_ст.од. = (10.8)

где d = 0,035 м - эквивалентный диаметр стержней;

l = 2,5 м - длина стержня;

Н = 1,75 м;

R_ст.од. = = 53 Ом.

Определим число вертикальных заземлителей и расстояния между ними, и по этим данным определяем коэффициент использования вертикальных стержней _ст. Длина соединительной полосы (шины) размещена по периметру 2-х станков и равна 82 м, т.е. 20 м. Вертикальные стержни размещаются по углам прямоугольника, всего 4 стержня, _ст = 0,66. Сопротивление соединительных полос R_n с учетом коэффициента использования полосы _n = 0,45 определяется по формуле (10.9):



R_n =

где l = 20 м - длина шины;

b = 0,04 - ширина шины;

H = 0,5 м - глубина заложения

R_n = = 21 Ом.

Требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней R_ст, Ом, вычисляют по формуле (10.10):

R_ст = (10.10)

R_ст = 37Ом.

Окончательно определяется число вертикальных стержней n, которое вычисляют по формуле (10.11):

n =

n = = 2,24 3 шт

Расчеты показали, что для защиты рабочего от поражения электрическим током требуется три искусственных заземлителя в виде железных стержней диаметром 0,035 м и длиной 2,5 м, а прикосновение к электрооборудованию в момент пробоя на корпус будет безопасным при наличии заземления.



10.4 Возможные чрезвычайные ситуации

Рассмотрим методику расчета и прогнозирования химической обстановки при авариях на ОНХ, имеющих АХОВ.

Аммиак - бесцветный газ с запахом нашатыря (порог восприятия 0,037 мг/л). Сухая смесь аммиака с воздухом (4:3) взрывается. Хорошо растворяется в воде. Резервуары с аммиаком должны размещаться в поддоне или ограждаться обваловкой.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе, мг/л: в населенных пунктах среднесуточная 0,0002, в рабочей зоне - 0,02.

Раздражение органов дыхания и слизистых оболочек ощущается уже при 0,1 мг/л. Поражающая концентрация при 6-часовой экспозиции - 0,21 мг/л, смертельная при 30-минутной экспозиции - 7мг/л.

В высоких концентрациях аммиак возбуждает центральную нервную систему и вызывает судороги; также могут возникать спазмы голосовой щели, пневмония и отек легких. При попадании на кожу может вызвать ожоги различной степени.

10.4.1 Оценка химической обстановки на объектах, имеющих аварийно-химические опасные вещества

На окраине районного центра, на складе в результате аварии разрушены емкости содержащие 10 т аммиака.

Авария произошла утром в ясную погоду, местность открытая, равнинная, площадка необвалованная. Скорость ветра 3 м/с, химическое облако распространяется строго в северном направлении.

10.4.2 Определение размеров и площади химического заражения

Степень вертикальной устойчивости воздуха - инверсия. Находим глубину распространения зараженного воздуха при скорости ветра 1 м/с, инверсии она будет составлять 4,5 км. Для скорости ветра 3 м/с находим поправочный коэффициент, распространения облака зараженного воздуха с поражающей концентрации.

Г = 4,5*0,45 = 2,025 км

Г - глубина распространения облака 3В с поражающей концентрацией, км.

Ширина зоны химического заражения:

Ш = 0,03 Г - при инверсии

Определим ширину зоны химического заражения при инверсии:

Ш = 0,03*Г = 0,03* 2,025 =0,06 км

Определим площадь химического заражения:

S =1/2*Г*Ш = ?*2,025*0.06 = 0,06 км

10.4.3 Определение времени подхода зараженного воздуха к населенным пунктам: д. Абрамовка, д. Лобове, жд.ст. Жукова

Находим среднюю скорость переноса облака зараженного воздуха W = 6 м/с

1. Время подхода облака зараженного воздуха к д. Абрамовка

R = 20 км - расстояние от места разлива

мин

2. Время подхода облака зараженного воздуха к д. Лобове

R = 10 км - расстояние от места разлива

мин

3. Время подхода облака зараженного воздуха к жд.ст. Жуково

R = 25 км - расстояние от места разлива

мин



10.4.4 Определение времени поражающего действия АХОВ

1. Находим время поражающего действия аммиака (время испарения) при скорости ветра 1 м/с равно 1,2 часа

2. Находим поправочный коэффициент для скорости ветра 3 м/с; он равен 0,55

3. Время поражающего действия аммиака, составит:

1,2*0,55 = 39,6 мин

10.4.5 Определение возможных потерь людей в очаге химического поражения

В момент аварии на складе находилось 40 человек рабочих и служащих обеспеченных противогазами на 100%. В зоне разлива частично или полностью оказались 4-е многоквартирных здания. Где проживало около 800 человек, обеспеченных противогазами на 50%.

1. Определяем месторасположения склада и жилых зданий. Оказавшихся в зоне разлива.

2. Определяем потери на складе:

Р = 30*0,04 = 1 чел.

3. Потери среди населения:

Р = 800*0,27 = 216 чел.

4. Потери среди людей будут:

- со смертельным исходом 216*0,35 = 75 чел.

- средней и тяжелой степени 216*0.4 = 86 чел.

- легкой степени = 54 чел.

Таблица 10.2 - Результаты оценки химической обстановки

Источник заражения	Тип АХОВ	Кол-во АХОВ, т	Глубина зоны заражения, км	Общая площадь зоны заражения, км2	Площадь вторичн. очага хим. поражения	Потери от АХОВ, чел
Разрушенная емкость	Аммиак	10	2.025	0,6	-	216

При угрозе химического заражения на строительном объекте немедленно в соответствии с заранее разработанными планами производится оповещение работающего персонала. По сигналу оповещения рабочие надевают средства защиты органов дыхания и эвакуируются из зоны заражения в указанный район. Организуется разведка, которая устанавливает место аварии, вид АХОВ, степень заражения территории, воздуха, состояние людей в зоне заражения, границы зон заражения, направление и скорость ветра в приземном слое и направление распространения зараженного воздуха. Устанавливается оцепление зон заражения и организуется регулирование движения. Пораженные после оказания им помощи доставляются в незараженный район, а при необходимости в лечебное учреждение. Продукты питания и вода, оказавшиеся в зоне заражения, подвергаются проверке на зараженность, после чего принимается решение на их дегазацию или уничтожение. При выполнении режимов поведения необходимо помнить, что чем скорее люди покинут зараженную местность, тем меньше опасность их поражения. Преодолевать зараженную территорию следует быстро, стараясь не поднимать пыль и не прикасаясь к окружающим предметам. На зараженной территории нельзя снимать средства защиты, курить, принимать пищу, пить воду. После выхода из района заражения необходимо пройти санитарную обработку со сменой белья и при необходимости всей одежды.

...