Підрахунок обсягів земляних робіт
Підрахунок обсягів земляних робіт по влаштуванню виїмок (котлованів, траншей) і насипів при відомих розмірах досить простий. При складних формах виїмок і насипів їх розбивають на ряд більш простих геометричних тіл, які потім підсумовують. Підрахунок обсягів земляних робіт необхідний для того, щоб обгрунтовано вибрати методи і засоби їх виконання, встановити необхідність отвозкі або можливість розподілу вийнятого з котлованів або траншей грунту на прилеглій території та подальшого його використання для влаштування зворотних засипок, визначити вартість і тривалість виконання земляних робіт.
Визначення обсягів котлованів. Уточнивши за наведеними вище формулами розміри котловану по низу Вк і Lк, призначивши крутизну укосів m і знаючи глибину котловану H, визначають розміри котловану поверху Bкв, Lкв і потім обчислюють обсяг грунту, що підлягає розробці при влаштуванні котловану.
Мал. 11.4 Схема для визначення обсягів земляних робіт при влаштуванні котлованів різної форми, траншей, насипів:
а, б, в - котловани прямокутні, багатокутні, круглі;
г - траншея з укосами;
д - насип
Обсяг котловану Vк прямокутної форми з укосами (рис. 11.4, а) визначають за формулою перекинутої усіченої піраміди (призматоїд):
де Bк і Lк - ширина і довжина котловану по дну, м; Bкв і Lкв - то ж, зверху; H - глибина котловану, м.
Обсяг котловану, що має форму багатокутника з укосами (рис. 11.4, б),
Vк = H / 6 * (F1 + F2 + 4Fср),
де F1 і F2 - площі дна і верху котловану, м; Fср - площа перетину по середині його висоти, м2.
Обсяг квадратного котловану з укосами визначають за формулою перекинутого призматоїд:
Обсяг круглого в плані котловану з укосами (рис. 11.4, в) визначають за формулою перекинутого усіченого конуса:
де R і r - радіуси верхнього і нижнього підстав котловану.
Котловани для споруд, що складаються з циліндричної і конічної частин (радіальні відстійники, метантенки та ін.), Які зазвичай зводяться групами, тобто по кілька в одному котловані, відривають в два етапи: спочатку влаштовують загальний прямокутний котлован з розмірами Bк, Lк внизу і Bкв, Lкв поверху від відмітки закладання їх циліндричної частин, а потім роблять поглиблення для конічних частин споруди. Відповідно і обсяги земляних робіт визначають у два етапи: спочатку розраховують обсяг загального прямокутного котловану за наведеними вище формулами, а потім обсяг конічних поглиблень з використанням наведеної формули усіченого конуса.
При розрахунках обсягів земляних робіт слід також враховувати обсяги в'їзних і виїзних траншеё:
де Н - глибина котловану в місцях влаштування траншей, м; b - ширина їх внизу, яка приймається за одностороннім рухом 4,5 м і при двосторонньому - 6 м; m - коефіцієнт укосу (ухилу) в'їзний або виїзної траншеї (від 1: 10 до 1. 15).
Загальний обсяг котловану з урахуванням в'їзних і виїзних траншей: Vобщ = Vк + nVв.тр.,
де Vк - обсяг власне котловану, м3; n - кількість в'їзних і виїзних траншей; Vв.тр. - їх обсяг, м3.
Із загального обсягу котловану слід виділити обсяг робіт по зрізку рослинного шару, яку зазвичай роблять бульдозером або скрепером, а також обсяг робіт по зрізку недобору, який залишають у дна котловану, що розробляється екскаватором, щоб не порушити цілісність і міцність грунту біля основи, на яке спирається спорудження.
Обсяг зрізання рослинного шару можна визначити за формулою:
де Vск - обсяг зрізки ґрунту в межах котловану, м3; Vср - то ж, в межах робочої зони, м3.
де Bкв, Lкв - ширина і довжина котловану поверху, м; tс - товщина шару, що зрізається, яка приймається 0,15-0,20 м.
де B - ширина робочої зони на бермі котловану, необхідна для складування матеріалів, конструкцій і руху будівельних машин, що дорiвнює 15-20 м; l - довжина робочої зони, м.
Обсяг робіт по зачистці недобору по дну котловану дорівнює:
де Bк, Lк - ширина і довжина котловану по низу, м; h н - товщина недобору, м.
Товщина недобору при уривку котлованів одноковшевими екскаваторами визначають залежно від виду робочого обладнання екскаватора і місткості його ковша по табл. 11.5.
Таблиця 11.5 ДОПУСТИМІ недобір ГРУНТУ ПО ДНУ котлованів і траншей
Для визначення обсягів траншей поздовжній профіль траншеї ділять на ділянки з однаковими ухилами, підраховують обсяги грунту для кожного з них і потім підсумовують.
Обсяг траншеї з вертикальними стінками
Vтр = Bтр (H1 + H2) L / 2 або Vтр = (F1 + F2) L / 2,
де Bтр - ширина траншеї; H1 і H2 - глибина її в двох крайніх поперечних перетинах; F1 і F2 - площі цих перетинів; L - відстань між перетинами.
Обсяг траншеї з укосами (рис. 11.3, д) можна визначити по вищенаведеної формулі, при цьому площі поперечних перерізів
F1,2 = (Bтр + mH1,2) H1,2.
Більш точно обсяг траншеї з укосами можна визначити за формулою Вінклера:
Для визначення обсягу траншей, призначених для суміщеної прокладки мереж (див. Рис. 11.3, е), площа їх поперечного перерізу обчислюють як суму площ траншеї повного перетину для трубопроводу глибокого закладення і додаткової траншеї для трубопроводів меншого закладення. з підставою Bтр1, рівним Bтр1 = Dн + 2 * 0,2 м (де Dн - зовнішній діаметр трубопроводу).
Для зручності підрахунку обсягу земляних робіт трасу трубопроводу розбивають через певні відстані (через 100-200 м) на ділянки (пікети) і спочатку визначають обсяги робіт на ділянках, а потім, підсумовуючи їх, визначають обсяг земляних робіт. При цьому доцільно використовувати так званий табличний метод підрахунку земляних робіт. З цією метою, визначивши ширину траншеї по дну (Bтр), розбивши трасу на пікети через l м і визначивши глибини траншей (H) на кожному пікеті (шляхом побудови поздовжнього профілю трубопроводу) і визначивши коефіцієнти крутизни укосів (поперечних перерізів на кожному з них ( m), знаючи вид залягають грунтів і глибини виїмки, дані записують в таблицю (табл. 11.6).
Таблиця 11.6 ТАБЛИЦЯ підрахунок обсягів ЗЕМЛЯНИХ РОБІТ ПРИ РОЗРОБЦІ траншеї з похилим укіс
Обсяг земляних робіт на кожній ділянці в графі 8 визначають шляхом множення даних графи 6 на дані графи 7 і потім їх підсумовують.
При уривку траншей екскаваторами у дна їх також залишають необхідний недобір грунту, який в основному зачищають вручну. Крім цього на дні траншей влаштовують приямки, що полегшують роботи по закладенню стиків труб. Приямки також найчастіше відривають вручну.
Обсяг земляних робіт по зачистці дна траншеї визначають за формулою: Vз.т. = BтрLhн,
де Bтр - ширина траншеї по дну, м; L - загальна довжина траншеї, м; h н - товщина недобору (див. табл. 11.5).
Обсяг робіт по влаштуванню приямків на дні траншеї
де a, b, c - розміри, м (приймається по Сніпу); L - довжина трубопроводу, м; l - довжина труби або трубної секції, м.
Несуча спроможність труб в значній мірі залежить від характеру обпирання їх на основу. Так, на приклад, труби, укладені в грунтове ложе з кутом охоплення 120 град. витримують навантаження на 30-40% більшу, ніж труби, укладені на плоску підставу. Тому на дні траншеї перед укладанням труб доцільно вручну або механізованим способом влаштовувати, тобто нарізати спеціальне овальне поглиблення (ложі) з кутом охоплення труб до 120 градусів.
Обсяг земляних робіт по влаштуванню ложа або викружки на дні траншеї для укладання труб може бути визначений за формулою:
де - F л - площа поперечного перерізу ложа (викружки), м2; L - довжина траншеї, м.
Площа перетину ложа (викружки) можна визначити по геометричній формулою площі сегмента, яким фактично і є грунтове ложе. Виходячи з цього,
де r - радіус трубопроводу, тобто D / 2, м; Фі - кут охоплення труби, град.
Обсяг грунту по зрізку рослинного шару на трасі трубопроводу визначається за формулою:
де - V ст - обсяг робіт по зрізку рослинного шару в межах траншеї, м3; Vср - то ж, в межах робочої зони, м3.
де Fci - площа зрізання рослинного шару в межах контуру траншеї між пікетами, м2; Hс - товщина рослинного шару, м (приймається рівною 0,15-0,2 м).
де Bтр, m - те саме, що і в попередніх формулах; H1, H2 - глибини траншеї на суміжних пікетах, м; li - відстань між пікетами, м.
де B - ширина робочої зони, м (приймається рівною 15-25 м); Hс - товщина рослинного шару, м; L - загальна довжина трубопроводу, м.
Обсяг грунту, разарбативаемого екскаватором, визначається за формулою
Vе = Vтр - (V ст + Vз)
Обсяг грунту, необхідний для часткової засипки труб і зворотної засипки траншей (Vо) з урахуванням коефіцієнта залишкового розпушення (Кор), визначається за формулою
де Кор визначається за ЕНіР Сб.Е2, дод. 2; Vт - об'єм ґрунту, що витісняється трубопроводом і вивозиться за межі майданчика,
де Dн, L - зовнішній діаметр труби і загальна довжина трубопроводу, м; 1,05 - коефіцієнт збільшення обсягу витісняється грунту за рахунок розтрубів (враховується при прокладці розтрубних труб).
Обсяг насипів (див. Рис. 11.4, д) можна обчислювати за тими ж Фомули, що і виїмок, з огляду на форму насипу (призматоїд, усічений конус і т.п.). Потрібне кількість грунту для зведення насипу в щільному тілі визначають з урахуванням коефіцієнта залишкового розпушення. При великих ухилах, значною нерівності рельєфу і особливо при влаштуванні насипів на крутосхилах обсяги земляних робіт підраховують, розбиваючи насипу на ділянки більш простої геометричної форми.
Для підрахунку обсягів робіт при вертикальному плануванні застосовують методи поперечних перерізів, чотиригранний і тригранних призм. Майданчик, що підлягає плануванню, на плані з горизонталями з горизонталями розбивають на елементарні ділянки, обсяги робіт по яких підсумовуються. Метод поперечних перерізів (діаметрів) використовують при рівному рельєфі і для орієнтовних підрахунків. У характерних перетинах рельєфу викреслюють поперечні профілі (на відстані один від одного не більше 100 м) і потім визначають площі кожного з них, а також обсяги грунту між ними.
Мал. 11.5 Схеми до підрахунку обсягів вертикального планування, засипання і обсипання споруд:
а - розбивка майданчика на квадрати; б - положення площин при плануванні;
в - план котловану і його подовжній перетин для визначення обсягу засипання і обсипання після зведення споруд без покриттів; г - то ж, для споруд з покриттями.
Метод чотиригранний призм передбачає розбивку майданчики на прямокутники або квадрати (рис. 11.5, а, б) зі сторонами а (20-100 м). Обсяги виїмок або насипів, ув'язнені в окремих прямокутних призмах,
де а - сторона квадрата; h1, h2, h3, h4 - позначки в кутах квадратів.
Відмітки зі знаком "-" вказують на необхідність влаштування насипу, а зі знаком "+" - виїмки. Загальний обсяг насипу (виїмки) визначають як суму приватних обсягів призм і їх частин, що лежать в межах ділянки насипу (виїмки).
Метод тригранних призм застосовують при нерівному рельєфі (із замкнутими горизонталями). Обсяг робіт підраховують шляхом розбиття прямокутників або квадратів діагоналями на трикутники. При цьому методі досягається найбільша точність підрахунків. Після зведення в котловані споруди порожнечі з боків його (пазухи), включаючи в'їзні та виїзні траншеї, підлягають засипці грунтом. Обсяг засипки пазух котловану Vзас.к визначають різницею загального обсягу котловану Vобщ і обсягом заглиблених частини споруди Vзч тобто Vзас.к = Vобщ - Vз.ч Якщо споруди виступає над поверхнею землі на 0,8. 1 м, навколо них роблять обсипання грунтом. Обсяг обсипання Vобс обчислюють як обсяг усіченої піраміди Vу.п за вирахуванням обсягу обсипати частини споруди Vобс.ч в межах висоти hобс (рис. 11.5, в), тобто Vобс = Vу.п. - Vобс.ч. Над спорудами з перекриттями (резервуарами, горизонтальними відстійниками і ін.) Зверху влаштовуються насипу. Обсяг насипу над спорудами підраховують як обсяг усіченої піраміди насипу за вирахуванням обсягу частини споруди, що потрапляє в тіло насипу (рис. 11.5, г).
Загальний обсяг грунту, що укладається в резерв на бармена котловану, повинен включати обсяг грунту для зворотної засипки пазух, обсипання споруд та влаштування насипу над ними. Надлишок грунту підлягає вивезенню. Розподіл грунту на основі балансу земляних мас. Порівняння обсягів земляних робіт по влаштуванню виїмок і насипів на будівельному майданчику є баланс земляних мас. який може бути активним. якщо обсяг вилучень перевищує обсяг насипів, і пасивним. якщо обсяг вилучень менше обсягу насипів. У першому випадку зайвий грунт вивозять з будівельного майданчика в відвали, в другому - недостатній для пристрою насипів грунт завозять з боку.
Оскільки вивезення грунту за межі майданчика небажана, тому що вона підвищує терміни і вартість будівництва, слід прагнути до того, щоб весь грунт з виїмок укладався без залишку в насипу, тобто щоб на майданчику дотримувався нульовий баланс. Для отримання такої рівності потрібно визначити оптимальну позначку планування майданчика, при якій буде досягнуто нульовий баланс земляних мас.
Оптимальна відмітка планування, по обидва боки якої (зверху і знизу) будуть знаходитися рівні об'єми виїмки і насипу при підрахунку обсягів по квадратах (див. Рис. 11.5, а, б), визначається за формулою
де H1, H2, H3, H4 - позначки природної поверхні майданчика в вершинах, загальних соответсвенно для одного, двох, трьох і чотирьох квадратів, м; n - кількість квадратів в межах майданчика.
При плануванні площадки комплексу споруд оптимальну позначку планування необхідно скорегувати з урахуванням додаткових об'ємів грунту, необхідного для влаштування постійних споруд, і об'ємів грунту, витісняється підземними частинами, що зводяться споруд і комунікацій. Поправка до цієї позначки може бути визначена за формулою
де Vi - додатковий обсяг грунту (приймається з плюсом, коли є надлишок, і з мінусом - при нестачі грунту), м3; F - площа запланованого ділянки, м2.
Після закінчення підрахунку все обсяги земляних робіт зводять в спеціальну відомість, яка називається зведеним балансом земляних мас і складається з двох частин: лівої - прихід грунту (П) і правої - витрата ґрунту (Р). При П> Р баланс позитивний, тобто активний, при П<Р баланс отрицательный, т.е. пассивный, и при П=Р баланс нулевой. Определив баланс земляных масс, составляют схемы потоков перемещения грунта из выемок в насыпи или в резервы.