Подсчет объемов земляных работ

Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котлова­нов, траншей) и насыпей включает определение формы сооружения, разбиение его на простые геометрические тела, определение их объема и суммирования.

Определение объемов котлованов. Уточнив по приведен­ным выше формулам размеры котлована понизу В_к и L_к, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована Н, определяют размеры котлована по­верху В_к^в, L_к^в и затем вычисляют объем грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Объем котлована V_к прямоугольной формы с откосами (рис. 4.4, а) определяют по формуле опрокинутой пирамиды (призматоида):

 

(4.12)

 

где В_к и L_к - ширина и длина котлована по дну, м; В_к^в и L_к^в - то же, повер­ху; Н - глубина котлована, м.

Объем котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 4.4, б)

 

(4.13)

 

где F₁ и F₂ - площади дна и верха котлована, м², F_cp - площадь сечения по середине его высоты, м².

Объем круглого в плане котлована с откосами (рис. 4.4, в) опреде­ляют по формуле опрокинутого усеченного конуса:

Рис. 4.4 – Схема для определения объемов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей и насыпей

а, б, в - котлованы прямоугольные, многоугольные и круглые, г - траншея с откосами, д - насыпь

 

(4.14)

 

где R и r - радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и кони­ческой частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами В_к, L_к понизу и В_к^в, L_к^в поверху от отметки заложения их цилиндрических час­тей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соот­ветственно и объемы земляных работ определяют в два этапа: вначале объ­ем общего прямоугольного котлована по приведенным выше формулам, а затем объем конических углублений с использованием приведенной форму­лы усеченного конуса.

При расчетах объемов земляных работ следует также учитывать объемы въездных и выездных траншей:

 

(4.15)

где Н - глубина котлована в местах устройства траншей, м; b - ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 4,5 м и при двухсторон­нем - 6 м; m - коэффициент заложения откоса котлована; m' - коэффициент откоса (уклона) въездной траншеи (от 1:10 до 1:15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей получают суммированием объема котлована для сооружения и объемом въездных траншей.

Из общего объема котлована следует выделить объем работ по срез­ке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скре­пером, а также объем работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания.

Объем срезки растительного слоя зависит от размеров котлована и толщины срезаемого слоя, прини­маемой равной 0,15 – 0,20 м. Также добавляется площадь зоны необходимой для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15 – 20 м вокруг котлована.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована зависит от размеров котлована по низу и величины недобора. Толщину недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экска­ваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экска­ватора по табл. 4 СНиП 3.02.01.

Для определения объемов траншей продольный профиль траншеи делят на участки с одинаковыми уклонами, подсчитывают объемы грунта для каждого из них и суммируют.

Объем траншеи с вертикальными стенками

 

или (4.16) (4.17)

 

где В_тр - ширина траншеи; Н₁ и Н₂ - глубина ее в двух крайних поперечных сечениях; F₁ и F₂ - площади этих сечений, L - расстояние между сечения­ми.

Объем траншеи с откосами (рис. 4.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

 

(4.18)

 

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера

 

(4.19)

 

При отрыве траншей экскаваторами у дна их также оставляют не­обходимый недобор грунта и устраивают приямки, которые в основном разрабатывают вручную.

Объем земляных работ по зачистке дна траншеи определяют по формуле

 

(4.20)

 

где В_тр - ширина траншеи по дну, м; L - общая длина траншеи, м; h_н - толщина недобора.

Несущая способность труб в значительной мере зависит от харак­тера опирания их на основание. Так, например, трубы, уложенные в грунтовое ложе с углом охвата 120°, выдерживают нагрузку на 30 - 40% большую, чем трубы, уложенные на плоское основание. Поэтому на дне траншеи пе­ред укладкой труб целесообразно вручную или механизированным спосо­бом устраивать, специальное овальное углубление (ложе) с уг­лом охвата труб до 120°. Объем земляных работ по устройству ложа или выкружки на дне траншеи для укладки труб может быть определен по формуле

 

(4.21)

 

где F_л - площадь поперечного сечения ложа (выкружки), м²; L - длина тран­шеи, м.

Площадь сечения ложа (выкружки) можно определить по геометри­ческой формуле площади сегмента

 

(4.22)

 

где r - радиус трубопровода, т.е. D/2, м; φ - угол охвата трубы, град.

Объемы насыпей (рис. 4.4, д) можно определить по тем же фор­мулами, что и выемок, учитывая форму насыпи. Потребное количество грунта для возведения насыпи в плотном теле определяют с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

После возведения в котловане сооружения пустоты с боков его (пазухи), включая въездные и выездные траншеи, подлежат засыпке грунтом. Объем засыпки пазух котлована определяют разностью общего объ­ема котлована, и объемом заглубленной части сооружения. Если сооружения выступают над поверхностью земли на 0,8 ... 1 м, вокруг них делают обсыпку грунтом (рис 4.5).

а)

б)

Рис. 4.5 – Схемы к подсчету объемов вертикальной планировки, засыпки и обсыпки сооружений

а – план котлована и его продольное сечение для определения объема засыпки и обсыпки после возведения сооружений, б – то же, для сооружения с покрытиями

Общий объем грунта, укладываемого в резерв на берме котлована, должен включать объем грунта для обратной засыпки пазух, обсыпки со­оружений и устройства насыпи над ними. Излишек грунта подлежит вывоз­ке.

Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обрат­ной засыпки траншеи (V₀) с учетом коэффициента остаточного разрыхления (К_ор) определяется по формуле

 

(4.23)

где К_ор определяется по справочным данным; V_т- объем грунта, вытесня­емый трубопроводом и вывозимый за пределы площадки.

Распределение грунта на основе баланса земляных масс. Срав­нение объемов земляных работ по устройству выемок и насыпей на строи­тельной площадке представляет собой баланс земляных масс, кото­рый может быть активным, если объем выемок превышает объем насы­пей, и пассивным, если объем выемок меньше объема насыпей. В пер­вом случае излишний грунт вывозят со строительной площадки в отвалы, во втором - недостающий для устройства насыпей грунт завозят со стороны.

Поскольку вывозка грунта за пределы площадки нежелательна, так как она увеличивает сроки и повышает стоимость строительства, следует стремиться к тому, чтобы весь грунт из выемок укладывался без остатка в насыпи, т.е. соблюдался нулевой баланс. Определив баланс земляных масс, составляют схемы потоков перемещения грунта из выемок в насыпи или в резервы.