Расчет откосов котлована формула

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Определение объемов земляных работ. Баланс грунтовых масс

Строительство гидротехнических сооружений отличается по сравнению со строительством других промышленных сооружений выполнением больших объемов земляных работ, которые в свою очередь определяют достаточно высокую стоимость и длительные сроки строительства.

Определение объемов работ по сооружениям выполняется как на стадии проектирования, так и в процессе строительства. Казалось бы, процесс подсчета объемов работ по различным сооружением довольно прост и не требует значительной математической подготовки. Однако, как проектировщики-гидротехники, так и строители сталкиваются здесь с различными трудностями. Во-первых, это связано с многообразием архитектурных форм различных сооружений, среди которых довольно часто встречаются криволинейные поверхности нетрадиционной формы. Во-вторых, приходится сталкиваться с различными подходами и методами при определении объёмов земляных работ для различных сооружений. Зачастую, выбор метода расчета может занять у проектировщика достаточно много времени. И, наконец, сама процедура определения объёмов работ достаточно трудоёмкая, требует существенной деталировки объектов и кропотливой их обработки.

Необходимо отметить, что качественное определение объёмов земляных работ, особенно временных, устраиваемых в период выполнения строительно-монтажных работ, является важным элементом технологического проектирования. Достоверность результатов расчета может существенно повлиять на выбор решения о способах производства работ, комплексной механизации и организации земляных работ по различным сооружениям, другими словами — на технико-экономические показатели производства.

Подсчёт объёмов земляных работ должен производиться в соответствии с указаниями нормативных документов (СНиПов) и с учётом классификации грунтов по трудности разработке. Следует отметить, что при расчете объёмов земляных работ объёмы грунтов всегда определяются в плотном теле, т.е. при плотности их естественного залегания. Общий объём работ по сооружениям представляет собой сумму из объемов основных и дополнительных работ.

В состав объемов основных работ включаются все объёмы работ, определяемые конструкцией сооружения и его отдельных частей. В дополнительных — учитываются объёмы работ, без выполнения которых процесс производства основных видов работ становится невозможным (съезды и выезды из котлована, уширения для проезда и разворота транспорта, различные перемычки, подсыпки и т.д.).

Способы определения объемов земляных работ

Выбор способа подсчета объемов земляных работ зависит в основном от вида сооружения, рельефа местности и требуемой точности расчетов.Всё многообразие методов и способов расчёта объемов работ предполагает знание основных плановых размеров сооружений, глубину заложения и крутизну откосов, а также принятые решения о методах выполнения основных производственных процессов.

Существуют различные способы определения объёмов земляных работ — аналитический, графический и графоаналитический (комбинированный).

В случае применения аналитического способа расчёта необходимо знание математических зависимостей по определению объёмов простых геометрических фигур. В том случае, когда форма объекта представляет собой сложное очертание поверхности выемки или насыпи, последние разбивают на ряд более простых геометрических тел, определяют объёмы полученных фигур и затем суммируют их.

При использовании графического способа расчёта объёмов работ необходимо построить различные графические зависимости изменения объёма работ от различных величин проектируемого объекта и на их основании определить соответствующий объём работ.

При графоаналитическом способе определения объёма работ строят графические зависимости изменения площади поперечного сечения объекта от линейных величин и затем обрабатывают их аналитическим способом.

Определение объёмов выемок (котлованов)

Подсчёт объёмов земляных работ по устройству выемок (котлованов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост и производится по известным математическим зависимостям.

Размеры котлованов зависят от размеров строящихся зданий и сооружений, глубины их заложения, а также от принятой схемы возведения.

В строительной практике выделяют следующие схемы возведения сооружения:

— схема 1 (кольцевая) — механизмы по транспортировке материалов и возведению сооружения перемещаются вокруг котлована по берме;

— схема 2 — механизмы перемещаются по дну котлована;

— схема 3 — механизмы в процессе основного строительства перемещаются по дну котлована, а заключительные монтажные работы осуществляют снаружи;

— схема 4 (комбинированная) — механизмы, выполняющие монтажные работы передвигаются как снаружи котлована, так и по его дну.

По схеме 1 как правило возводят небольшие сооружения, ширина (диаметр) которых не превышает 15 метров (Всоор 15м). При этом размеры котлована должны обеспечивать проезд механизмов вокруг возводимых сооружений.

По схеме 3 и 4 строят особо крупные сооружения, размеры которых многократно превышают размер в 15 метров (Всоор >> 15м).

В зависимости от размеров возводимого сооружения ширина котлована по дну Вк определяется путём суммирования следующих величин: ширины собственно сооружения, проезда транспортных средств (в случае их перемещения по дну), ширины полосы для размещения водоотливных средств (канав, приямков, иглофильтров и т.д.). Длина котлована по дну LK определяется аналогично.

Значение крутизны откосов котлованов (коэффициент заложения откосов) m зависит от глубины выемки и прочностных свойств грунтов. Предварительно крутизну откосов можно назначить по нижеприведенной таблице:

На рисунке 6.5. представлены схемы для определения объемов земляных работ котлованов различной конфигурации.

Зная размеры котлована понизу Вк и Lk, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована H, определяют размеры котлована поверху Вкв, L и вычисляют объём грунта. При глубине котлована 5 — 8 м устраивают промежуточные бермы шириной 2,5 и более метров в зависимости от условий организации и технологии работ.

Объём котлована прямоугольной формы с откосами определяют по формуле опрокинутой усечённой пирамиды (призматоида):

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и конической частей (радиальные отстойники, метатенки и др.), которые обычно возводятся группами, т.е. по несколько в одном котловане, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами Вк, LR понизу и Вкв, Lra поверху от отметки заложения их цилиндрической частей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соответственно и объёмы земляных работ определяют в два этапа: вначале рассчитывают объём общего прямоугольного котлована по приведённым выше формулам, а затем объём конических углублений с использованием приведённой формулы усечённого конуса.

При расчётах объёмов земляных работ следует также учитывать объёмы, въездных и выездных (пионерных) траншей, которые определяются по формуле:

Определение объёмов насыпей

Как было отмечено выше, при расчете объёмов земляных работ объёмы грунтов всегда определяются в плотном теле. В связи с этим обстоятельством, при производстве насыпей объём необходимого грунта в плотном теле сооружения V изменяется в зависимости от соотношения плотности грунта в карьере К и плотности грунта в насыпи унас и определяется по формуле

В том случае, если плотность грунта в насыпи превышает значения естественной плотности грунта, то коэффициент разрыхления будет иметь отрицательное значение (явление уплотнения).

Геометрические объёмы насыпей определяют, используя подходы и способы аналогичные при расчётах объёмов работ по выемкам, описанным выше.

Наибольшее распространение имеет графоаналитический способ, который приведен ниже.

1. Вычерчивают продольный профиль и поперечное сечение плотины с учетом

2. Строят графики изменения площади поперечного сечения плотины и, в случае необходимости, её элементов (ядра, боковых призм и т.д.) от высоты плотины w = f(h) (рис. 6.6.б). За высоту плотины принимают расстояние от гребня плотины до ее основания с учетом врезки котлована. Площадь поперечных сечений рассчитывается аналитическим способом в удобной табличной форме.

3. Используя продольный профиль плотины, строят графики зависимости изменения площади поперечного сечения плотины и необходимых элементов от её длины W = f(L) (рис. 6.6.в).

Подобным образом можно определить при необходимости объёмы работ по любым другим элементам насыпи или выемки, в том числе и объём снятия растительного слоя или объём обратной засыпки. Однако последние ввиду их малых величин по отношению к общему объёму плотины и малой графической точности целесообразнее определять аналитическим путём в табличной форме.

ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котло­ванов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост. При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Подсчет объемов земляных работ необходим для того, чтобы обо­снованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость отвозки или возможность распределения вынуто­го из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засы­пок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.

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

Объем котлована V_к прямоугольной формы с откосами (рис. 11.4, а) определяют по формуле опрокинутой усеченной пирамиды (призма­тоида):

где В_к и L_k — ширина и длина котлована по дну, м; B_k B и L_k B — то же, поверху;

Н — глубина котлована, м.

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

где F₁, и F₂ — площади дна и верха котлована, м 2 ; F_ср — площадь сече­ния по середине его высоты, м 2 .

Объем квадратного котлована с откосами определяют по форму­ле опрокинутого призматоида:

Схемы 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; б — насыпь

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

V_в.тр = H 2 /6 [3b + 2mh(m 1 – m)/m 1 ](m 1 — m),

где Н — глубина котлована в местах устройства траншей, м; b — ши­рина их понизу, принимаемая равной при одностороннем движении 4,5м и при двухстороннем — 6 м;

m — коэффициент заложения от­коса котлована; m’ — коэффициент откоса (уклона) въездной или вы­ездной траншеи (от 1 : 10 до 1 : 15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей

где /_к— объем собственно котлована, м 3 ; n — количество въездных и выездных траншей; V_в.тp. — их объем, м 3 .

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, на которое опирается сооружение.

Объем срезки растительного слоя можно определить по формуле:

где V_с к — объем срезки грунта в пределах котлована, м 3 ; V_c p — то же, в пределах рабочей зоны, м 3 .

где B_k B L_k B ,- ширина и длина котлована поверху, м; t_с — толщина сре­заемого слоя, принимаемая равной 0,15—0,20 м. V_c p = BL

где В — ширина рабочей зоны на берме котлована, необходимая для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15-20 м;

L — протяженность рабочей зоны, м.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована равен V = B_kL_kh_H,

где B_kL_k— ширина и длина котлована понизу, м; h_H,- толщина не­добора, м.

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

Объем траншеи с вертикальными стенками

где V_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. 11.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечных сечений F_1,2 = (B_тр + mH_1,2)H_1,2

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 3913 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Земляные работы — подсчет объемов при устройстве траншей и котлованов

Любое новое строительство, или даже ремонтные работы, к примеру, замена теплотрассы, начинаются с земляных работ. Правильный подсчет объемов земляных работ и правильное определение состава этих работ имеет огромное значение при составлении сметы.

Что же скрывается за этим понятием?

Земляные работами называются все работы связанные с перемещением, разработкой, уплотнением грунта.

Подсчет объемов всех земляных работ можно свести к подсчету объемов тех или иных геометрических фигур. Вот еще пару основополагающих определений.

Траншея — выемка в земле вытянутой формы, как правило, трапециевидная, протяженная создаваемая для монтажа коммуникаций, к примеру, различных трубопроводов, или для устройства ленточных фундаментов.

Котлован — выемка в земле, более обширная по площади, предназначается для устройства фундаментов зданий и сооружений, различных оснований конструкций.

Составляя смету на земляные работы важно знать не только основные сметные нормы и правила, но и учитывать правила производства земляных работ, учтенные в СниП 3.02.01 « Земляные сооружения, основания и фундаменты». Окончательная сметная стоимость работ будет зависеть не только от объемов работ и вида грунтов, но и от многих факторов, которые обязательно должны освящаться в проекте, либо в дополнительных пояснениях.
Одни из главных дополнительных факторов, которые следует учитывать при составлении сметы на земляные работы:

1. Метод производства работ. Очень важно различать механизированным или ручным методом будут производиться работ. Чаще всего используют оба метода: механизированный метод, как основной, ручной, как дополнительный, для доработки.
2. Траншея или котлован. Сметчику важно учесть будет ли разрабатываться котлован под всю площадь основания, или траншеи, к примеру, под отдельные ряды фундаментов.
3. Механизмы. Механизированная разработка грунта может вестись различными механизмами: экскаваторами (необходимо уточнить емкость ковша), бульдозерами, так же могут использоваться автосамосвалы, автопогрузчики и т.д. Для выбора механизма так же стоит руководствоваться объемом и видом сооружения. В котлованах чаще используют экскаватор-драглайн, траншеи и ямы разрабатывают экскаватором с обратной лопатой, доработка грунта, зачистка стенок, либо же разработка грунта в небольших объемах или стесненных условиях производится вручную.
4. Перемещение грунта. Необходимо уточнить, будет ли вывозиться грунт во время производства работ, и если да, то, на какое расстояние. Сметчик должен установить будет ли грунт при разработке оставаться на бровке, т.е. разработка грунта производится в отвал, либо грунт разрабатывается с погрузкой на автотранспорт и вывозится.
5. Крепления стенок. Будет ли производиться крепление откосов котлованов и траншей или нет.
6. Водопонижение. Необходимо учесть, будет ли необходим водоотлив во время производства работ. Откачка воды может производиться насосами на протяжение всего времени производства работ либо единовременно.
7. Группа грунтов. От вида грунтов подлежащих разработки зависит сложность и методы производства работ. К примеру, при разработке скальных грунтов трудоемкость работ значительно повышается, и используются определенные специфические механизмы.

Методы подсчетов и математические формулы

Как уже упоминалось выше, подсчет объемов сводится к подсчету объемов геометрических фигур.

Эти фигуры чаще всего не имеют прямоугольную форму, так как в котлованах и траншеях устраиваются откосы. Крутизну откосов котлованов, траншей, которые устраиваются без каких либо креплений, выбирается исходя из группы грунтов находящихся в месте производства работ. Крутизну откосов принимают по следующей таблице.

Рис.4 Выбор крутизны откоса

Следует помнить, если на месте производства работ напластованы различные виды грунтов, крутизну откосов нужно выбирать по самому слабому грунту. При составлении сметы, если отсутствуют данные о видах грунтов, можно принимать: в мокрых грунтах не насыпных 1:1, в мокрых грунтах насыпных — 1:1,5.
Для подсчета земляных работ, необходимо знать ширину и длину траншеи по дну.
Ширину котлована при прокладке трубопроводов можно определить по следующей таблице:

Рис.5 Наименьшая ширина траншеи

Глубину разработки следует принимать по отметке верха котлована и по отметке дна заложения фундамента или трубопровода (важно не забыть учесть толщины подстилающих слоев или оснований).

После того как известны все необходимы исходные данные, можно приступить к расчетам. Объем разрабатываемого грунта в траншеи определяется по формуле.

Где a – ширина траншеи по дну.

С — обратное отношение крутизны откоса

Формула для подсчета объема работ в котловане.

V=F+pch/2+4/3 (ch) 2 h (2)

F- Площадь основания котлована

Р – периметр основания

С — обратное отношение крутизны откосов.

Эти формулы помогут подсчитать объемы земляных работ наиболее точно.

Если в котловане имеются перепады высот, к примеру, необходимо устройство фундаментов на разной глубине заложения, для упрощения подсчетов можно условно разделить котлован на несколько частей с одинаковыми высотами.

Подсчет объемов земляных работ

Дата добавления: 2013-12-24 ; просмотров: 2340 ; Нарушение авторских прав

Расчетные формулы для определения объемов работ при вертикальной планировке

Фигура	Расчетная формула
Целый элементарный квадрат
Фигуры, отсекаемые нулевой линией:
треугольник
трапеция
пятиугольник
Элементы откосов:
угловой типа четырехгранной пирамиды
боковой типа призматоида
то же трехгранной пирамиды

Примечание. F — площадь в плане соответствующей фигуры; m — коэффициент заложения откоса.

Общий объем разрабатываемого грунта при планировке площадки определяют как сумму всех частных объемов.

Определение объема земляных сооружений и вертикальной планировки площадок выполняется как на стадии проектирования, так и в процессе строительства.

Объем и вид сооружений влияют на решения о способах производства, комплексной механизации и организации земляных работ. Поэтому определение объема земляных сооружений, особенно временных, устраиваемых в период выполнения строительно-монтажных работ, является важным элементом технологического проектирования, так как достоверность результатов расчета влияет на технико-экономические показатели производства.

Выбор метода подсчета объемов земляных работ зависит в основном от вида сооружения, рельефа местности и требуемой точности расчетов.

Объем линейных земляных сооружений (насыпи и выемки дорог, дамбы, каналы и т.д.) определяют, используя продольные и поперечные профили сооружения и формулы геометрии.

При расчетах продольный профиль сооружения членят в характерных точках изменения уклона местности или проектной (красной) линии вертикальными плоскостями на отдельные участки (рис.1). В пределах участка геометрическая форма сооружения представляет собой призматоид. Если длина участков не превышает 100 м, а поперечный уклон местности не более 0,1, объем призматоидов, м

; (1)

, (2)

где и — площадь поперечного сечения призматоида в начале, конце и середине участка, м; — длина участка, м; и — рабочие отметки в начале и конце участка, м; — коэффициент откоса.

Рис.1. Схема к подсчету объемов линейных сооружений, котлованов и траншей:

а — продольный профиль линейного сооружения; I — поверхность земли; II — проектная (красная) линия; 1, 2, 3, . — номера сечений; б — форма призматоида на участке выемки; в — то же, на участке насыпи

При длине участков м и разности рабочих отметок м можно пользоваться упрощенными формулами (м)

(3)

. (4)

Для получения полного объема линейного сооружения объемы отдельных призматоидов суммируются. Трудоемкость расчетов может быть уменьшена при использовании типовых программ и ЭВМ.

Способ подсчета объемов временных земляных сооружений — котлованов и траншей — зависит от формы и размеров их поперечного сечения, а также рельефа местности, где их разрабатывают. План котлована определяется формой и геометрическими параметрами подземной части здания и сооружения. Размеры поперечного сечения и очертания откоса котлована зависят от глубины разработки грунта в этом сечении и коэффициента откоса.

Если котлован имеет сложную конфигурацию, его разбивают в плане на элементарные фигуры, подсчитывают их объемы и суммируют.

Объем котлована значительных размеров, расположенного на местности со сложным рельефом, можно определить способом поперечных профилей по формулам (1) и (2). Предварительно котлован расчленяют вертикальными сечениями на участки, в пределах которых нет резких изменений поверхности земли. Полный объем котлована определяется как сумма объемов по участкам и объемов трехгранных призм и пирамид, образующихся между торцовыми сечениями и откосами котлована.

При разработке траншей на местности со значительными поперечными и продольными уклонами объем их определяют как сумму объемов отдельных участков между поперечными сечениями, проведенными в характерных точках продольного профиля трассы, используя формулы (1) и (2). Если размеры поперечного сечения траншей невелики, подсчет объемов с достаточной точностью можно проводить по упрощенным формулам (3) и (4).