Определение объемов земляных работ при разработке траншей

а) Определяем b_тр траншеи
б) По длине траншею разбиваем на участки, при этом границы участков определяются изменением глубины и ширины траншеи, уклонов поверхности земли

в) Устанавливаем глубину траншеи (на основании задания или рабочих чертежей)

h _i = H _i - H_Ф, м
где: H_Ф - отметка дна траншеи, м; H _i - отметка поверхности земли;

г) Находим объемы участков V_ij траншеи между точками разбивки i, j, в пределах которых поверхность земли меняется по одному закону:
- для участков траншеи с откосами

V_ij=L _ij х [F₀+m*(h _i - h _j)/12], м³
где: L_ij - длина участка траншеи между точками разбивки i и j, м; h _i и h _j - глубина траншеи в точках i и j соответственно, м; F₀ - площадь среднего сечения, м².

F₀=(b_TP+m*h_CP) *h_CP , м
где: h_СР - глубина траншеи в среднем сечении, м.

h_CP=(h _i+h_j)/2, м
- для участков траншеи с вертикальными стенками

V_ij=L_ij * (F_i+F_j)/2=b_TP * L_ij * (h_i+h_j)/2, м³

д) Определяем объемы откосов V₀ в торцах траншеи по формулам.

V₁=m²*h_K³/3, м³

V₂=(m*h_K²/2) *S L, м³

е) Находим общий объем траншеи

Vt=∑Vij+∑Vo

ж) Определяем объем обратной засыпки

V_ОБР=(V_T - V_Ф)/(1+К_ОР), м³
где: V_Ф - объем занимаемый фундаментами, м³;

з) Определяем объем отвозимого грунта по выражению

V_отв = V_т - V_обр, м³

 

34 Определение объемов земляных работ при планировке строительных площадок

1. Выбор способа определения объемов

существуют следующие способы определения объемов планировочных работ: - способ прямоугольных призм

- способ квадратных призм

- способ треугольных призм

2. Разбивка строительной площадки на квадраты

Сторону квадрата при разбивке принимают такой, чтобы через квадрат проходило не менее одной, но не более двух горизонталей.

3. Разбивка строительной площадки на треугольники

При определении объемов способом треугольников каждый квадрат дополнительно разбивается диагональю на треугольники. Диагональ в квадрате проводится перпендикулярно горизонталям.

4. Определение черных отметок вершин квадратов и треугольников

(отметок поверхности земли)

Осуществляется графическим или графо-аналитическим методами.

При графическом методе через вершину проводится прямая до пересечения с рядом расположенными двумя горизонталями и примерно перпендикулярная обоим этим горизонталям. Далее вдоль указанной прямой строится профиль земли, для чего в точках пересечения прямой с горизонталями А и В восстанавливаются перпендикуляры, откладываются отметки горизонталей и через полученные точки профиля проводится прямая. Затем восстанавливаем перпендикуляр в вершине

С до пересечения с профилем земли (точка F). Отметка вершины Н равняется расстоянию между точками С и F, которое замеряется линейкой.

В случае графо-аналитического метода черная отметка i-той вершины определяется по формуле (рис.4.3)

H _i =H_A+(H_B - H_A)хAC/AB, м где: H_A и H_B - соответственно, меньшая и большая отметки горизонталей, м;
AB- расстояние между горизонталями, м; AC- расстояние от вершины i до горизонтали с меньшей отметкой (точка С совпадает с вершиной i), м.

AB и АС определяются посредством замеров линейкой на плане площадки.

5. Определение средней планировочной отметки

Существуют два способа планировки площадки:

- под нулевой баланс

- под заданную отметку

Таким образом, определение средней планировочной отметки производится только в случае планировки под нулевой баланс по выражениям:

-для способа квадратов

Н_СР^=(SН ₁ + 2SН ₂ + 3SН ₃ + 4SН ₄)/4n, м
-для способа треугольников

Н_СР^D=(SН ₁ + 2SН ₂ + 3SН ₃ +... +8SН ₈)/3n, м
где: Н₁, Н₂, Н₃... Н₈ - черные отметки вершин квадратов или
треугольников, принадлежащих, соответственно, одному, двум,
трем... восьми квадратам или треугольникам, м; n - количество квадратов или треугольников.

6. Определение красных отметок вершин (отметок проектной плоскости)

Производим по выражению:

Н⁰_СР

H_{k i} = H_СР +i₁ X_i + i₂ Y_i, м

Н₃
где: i₁, i₂ - уклоны строительной площадки вдоль осей X и Y, соответственно;
X _i и Y_i - координаты вершины i в системе координат XOY, м; Н₃ - задан-
ная планировочная отметка, м.

в фигурных скобках подставляется:
- при планировке под нулевой баланс без учета котлована или траншеи-Н_СР;
- при планировке под нулевой баланс с учетом котлована или траншеи-Н⁰_СР;
- при планировке под заданную отметку - Н₃.

7. Определение рабочих отметок вершин.

h_i= H _{k i} - H _i , м

Если h _i меньше 0, значит выемка, если же h_i>0 - насыпь.

8. Построение линии нулевых работ

Л.н.р. представляет собой линию пересечения проектной плоскости с поверхностью земли. Л.н.р. пресекает ту сторону квадрата или треугольника, на концах которой рабочие отметки имеют разный знак.

Положение л.н.р. на стороне квадрата или треугольника определяется графически или аналитически по формуле:

l _i-j=(h _i х b)/( h _i + h _j ), м
где: l _i-j - расстояние от вершины с номером i до точки, принадлежащей л.н.р., м;

h _i - рабочая отметка вершины с номером i, м; h _j - рабочая от-
метка вершины j на другом конце пересекаемой л.н.р. стороны, м; b - длина стороны квадрата или треугольника, м.

9. Определение частных объемов.

1. Определение частных объемов целых квадратов и треугольников

(не пересекаемых л.н.р.)

а) при определении объемов способом квадратных призм

Vn = a ²(h₁ + h₂ + h₃ + h₄)/4, м³

где: h₁, h₂, h₃, h₄ - рабочие отметки в вершинах квадрата, м; а - длина стороны квадрата, м.

б) при определении объемов способом треугольных призм

V_n = a²(h₁ + h₂ + h₃)/6, м³

где: h₁, h₂, h₃ - рабочие отметки в вершинах треугольника, м.

2. Определение объемов переходных квадратов и треугольников пересекаемых л.н.р.

а) при определении объемов способом квадратных призм

При переходном квадрате находим балансовый объем V_n.

Затем находим объем треугольной части квадрата по формуле

V_n³ = a² х h₁³/[(|h₁| + |h₂|) (|h₁| + |h₃|) х 6], м³

где: h₁ - рабочая отметка вершины, принадлежащей треугольной части квадрата, м;

h2, h3 - рабочие отметки вершин, располагаемых по сторонам квадрата напротив вершины с отметкой h_1, м

На заключительном этапе находим объем пятиугольной части квадрата V_n⁵

V_n⁵ = V_n - V_n³ , м³

При переходном квадрате 2-го типа объемы насыпи и выемки определяются по выражениям

V_n ^н = a² [h₁²/(|h₁| + |h₃|) + h₁²/(|h₁| + |h₄|)]/4, м³

V_n ^в = a²[h₃²/(|h₃| + |h₁|) + h₄²/(|h₄| + |h₂|)]/4, м³

б) при определении объемов способом треугольных призм

Вначале по формуле (4.8б) находим балансовый объем V_n.

Затем находим объем треугольной части треугольника

V_n³ = a² х h₁³/[(|h₁| + |h₂|) х (|h₁| + |h₃|)]/6, м³

Объем четырехугольной части треугольника равен V_n⁴ = V_n - V_n³, м³

В формулах "n" - номер квадрата или треугольника.

10. Построение линии откосов

Откосы устраиваются с целью обеспечения устойчивости планировочной площадки, как разновидности постоянного земляного сооружения.

Угол откоса постоянных земляных сооружений принимается не более угла естественного откоса

Принимаем, что за пределами строительной площадки поверхность земли горизонтальна в этом случае заложение откоса в каждой из вершин треугольников или квадратов по контуру площадки определяется по формуле

A=mхh, м

где: m - коэффициент откоса, принимаемый равным ctg угла естественного откоса; h - рабочая отметка, м.

11. Определение объемов откосов

а) Объем угловых откосов, представляющих собой пирамиду с квадратным основанием mh х mh, находим по выражению (объемы I-го типа)

V_I^ОТК=(m²хh³)/3, м³

б) Объемы откосов II-го типа, представляющих собой призматоид с треугольным основанием, находим по формуле

V_II^ОТК=(aхm)/4х(h _i²+h _j²), м³

в) Объем откосов III-го типа, представляющих собой пирамиду с треугольным основанием, определяем по формуле

V_III^ОТК=((aхmхh_i)³)/(( h _i + h _j )х6), м³

 

 

35 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО РАССТОЯНИЯ L_СР. ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ГРУНТА ПРИ ПЛАНИРОВКЕ СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

Существуют следующие наиболее распространенные методы определения L_СР.:

а) аналитический (метод статических моментов);

б) графо - аналитический (способ Кутьинова);

в) графический;

г) на основании шахматной балансовой ведомости;

д) на основе линейного программирования (транспортная задача).

1 Графо - аналитический метод

Основан на построении графиков нарастающих итогов по сторонам строительной площадки. Среднее расстояние перемещения грунта в этом случае находится по формуле

L_CP= L_x²+L_y², м

где: L_x, L_y - соответственно горизонтальная и вертикальная проекция L_СР, м.

L_x=W_x/∑V_Bi

L_y=Wy/∑VBi

где: W_x, W_y - площадь фигр, ограниченных графиками нарастающих итогов выемки и насыпи вдоль горизонтальной и вертикальной сторон площадки, соответственно, м³.

2. Графический метод

после построения графиков нарастающих итогов по сторонам стройплощадки параллельно осям X и Y проводят средние линии, отстоящие от осей на расстоянии V_H/2 и V_B/2. После чего устанавливают точки пересечения средних линий с графиками нарастающих итогов и сносят их на план площадки. В местах пересечения проекционных линий от точек получаем положение центров тяжести насыпи и выемки, соответственно. В качестве L_СР принимается расстояние между полученными центрами тяжести

3. Аналитический метод.

Основан на нахождении центров тяжести выемки и насыпи методом статических моментов пунктов выемки и насыпи относительно осей X и Y по формулам

X^В_ЦТ=S^B_y /∑V_Bi=∑ V_Bi х X_Bi /∑V_Bi, м

Y^В_ЦТ=S^B_x /∑V_Bi=∑V_Вi х X_Вi /∑V_Вi, м

X^Н_ЦТ=S^Н_y/∑V_Нi=∑V_Нi х X_Нi /∑V_Нi, м

Y^Н_ЦТ=S^Н_x /∑V_Нi=∑V_Hi х X_Hi /∑V_Hi, м
где: S^B_y, S^H_y, S^B_x, S^H_x - статические моменты выемки и насыпи относительно осей Y и Х, соответственно, м⁴; V_Bi, V_Hi - объем i - го пункта выемки или насыпи, соответственно, м³; X_Bi, X_Hi, Y_Bi, Y_Hi - коэффициенты центров тяжести i - го пункта выемки или насыпи в координатных осях XOY.

После нахождения центров тяжести выемки и насыпи L_СР определяется как расстояние между ними по теореме Пифагора

L_CP=(X^В_Ц.Т. - Х^Н_Ц.Т.)² + (Y^В_Ц.Т. - Y^Н_Ц.Т.)², м

4. На основе шахматной балансовой ведомости

Распределение грунта из пунктов выемки в пункты насыпи может производиться следующими способами:

а) по здравому смыслу

б) по наименьшим расстояниям

На заключительном этапе определяются следующие расстояния перемещения грунта:

а) общее среднее расстояние перемещения грунта в пределах строительной площадки L_СР

L^O_CP=(∑V_ij х L_ij+∑V_kj х L_kj +åV_рj х L_рj)/(∑V_ij+∑V_kj +åV_рj), м

где: V_ij, V_kj - объем грунта, перемещаемого из пунктов выемки i или “котлован” в пункты насыпи j, м³; L_ij, L_kj - расстояние перемещения грунта из пунктов выемки i или “котлован” в пункт насыпи j, м.

б) среднее расстояние перемещения грунта из планировочной выемки в планировочную насыпь L_CP

L^ПЛ_СР=∑V_ij х L_ij /∑V_ij, м

в) среднее расстояние перемещения грунта из котлована в планировочную насыпь L_CP

L^K_CP=∑V_кj х L_kj /∑V_kj, м

При определении L^O_CP объемы грунта резерва и отвала в случае расстояния отвозки или привозки грунта более 3...5 км не учитываются.

5. На основе методов линейного программирования

среднее расстояние перемещения

L⁰_СР=L^ПЛ._СР. м

 

37 Расчет ЛИУ заключается в определении требуемого количества насосных установок, шага фильтров и глубины их погружения.

S=h_гр+0.5+e; м

где S – требуемое понижение грунтовых вод, м

h_гр – высота грунтовых вод

e – высота капилятного поднятия воды, м;

e=√1/к

где к – коэффициент фильтрации

У=Н- S; м

где У – напор в расчетной точке, м

Н – мощность водоносного слоя

А=√F_u/π;м

где А – приведенный радиус водопонизительной системы, м

F_u – приведенная площадь внутреннего контура иглофильтровой системы, м

R=A+2*S*√k*H; м

где R – радиус влияния системы, м

Q_c=(2*π*k*m*(H-Y))/(lnR/A); м³/сут.

где Q_c – суммарный приток воды, м³/сут.

Q_c^ч= Q_c/24; м³/час.

где Q_c^ч - суммарный приток воды в час, м³/час.

m=(H+Y)/2; м

где m – средняя толщина потока, м.

N_y=L_кобщ/L_пред; шт

где N_y – количество насосных установок, шт;

L_кобщ – общая длина коллектора, м;

L_пред – предельная длина коллектора

L_k= L_кобщ/ N_y; м

где L_k – длина коллектора приходящегося на 1 установку, м

Q_y=Q_c/ N_y; м³/сут.

где Q_y – приток воды к одной установке, м³/сут.

Q_y^ч= Q_y/24; м³/сут

где Q_y^ч - приток воды к одной установке в час, м³/сут.

n=L_k/2*G; шт

где n – требуемое число иглофильтров, шт;

G – шаг иглофильтров, м.

q= Q_y^ч/n; м³/сут

где q – приток воды к каждому иглофильтру.

Предельный дебит одного иглофильтра определяем по графику.

Расстояние от водоупора до пониженного УГВ у иглофильтросяв определяет при различном шаге:

y_г^’=y_н-h_в+ξ*Q_y/(k*h)+1.34*10^-7*ξ₁*Q_y²; м

где y_г^’ - расстояние от водоупора до пониженного УГВ, м;

y_н – высота расположения оси насоса над водоупором, м;

h_в – расчетная высота всасывания насоса

ξ – величина, зависящая от срока службы установки на объекте

ξ₁ – коэффициент потерь напора во всасывающей системе, сут²/м⁵.

Определим условие фильтрации воды:

y_г=H-S*(1+2*π*Ф*m^’/(N*n*ln(R/A)); м

где m^’ – толщина потока на линии иглофильтра, равная у;

Ф – коэффициент фильтрации сопротивления;

По кривой определяем шаг иглофильтров

 

Схемы движения скрепера

В зависимости от размеров земляного сооружения, расположения выемок, насыпей, кавальеров или отвалов при работе скреперов наиболее часто используют следующие схемы их движения: эллиптическая, "восьмерка", спиральная, по зигзагу, челночно-поперечная и челночно-продольная.

Работа "по эллипсу" (рис. 1, а) и "восьмерке" (рис. 1, б) применима при возведении насыпей из одно- и двусторонних резервов, при устройстве выемок с укладкой грунта в насыпи, дамбы и кавальеры, при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. При работе "восьмеркой" за один проход скрепер совершает две операции загрузки ковша и две операции его разгрузки, что сокращает путь холостого пробега и, как следствие, повышает производительность скрепера.

 

Рис.1. Схема движения скрепера

а - по эллипсу; б - восьмеркой; в - по спирали; г - зигзагом; д - по челночно-поперечной схеме; е - по челночно-продольной схеме; прямоугольниками показаны участки загрузки; заштрихованными прямоугольниками - участки разгрузки

Спиральную схему (рис.1, в) используют при возведении широких насыпей из двусторонних резервов или широких выемок высотой или глубиной до 2,5 м. При этом работы ведут без устройства выездов и съездов.

Работу "по зигзагу" (рис.1, г) производят при возведении насыпей высотой до 6 м из резервов при длине захватки 200 м и более.

Челночно-поперечная схема (рис.1, д) применяется чаще при возведении насыпей и дамб высотой менее 1,5 м при работе из двусторонних резервов или при устройстве каналов и выемок до 1,5 м с укладкой грунта в дамбы или кавальеры. Производительность работы скрепера по зигзагу выше на 15 %, а при челночно-поперечной - на 30 % по сравнению с эллиптической схемой.

Челночно-продольная схема движения скреперов (рис.1, е) применяется при возведении насыпей вы сотой 5...6 м с заложением откосов не круче 1: 2° с транспортировкой грунта из двусторонних резервов.

Схему движения для каждого конкретного случая следует выбирать с учетом местных условий так, чтобы пути движения были наименьшими. Наибольшие уклоны землевозных дорог должны составлять для скреперов: в грузовом направлении - при подъеме- 0,12...0,15, а при спуске 0,2...0,25; в порожнем направлении - при подъеме 0,15...0,17, а при спуске 0,25...0,3.