Рассчитываем объем работ по рытью котлована под здание.

  Если не применяются специальные работы по укреплению откосов котлована, то при его разработке устраиваются наклонные откосы, равные углу естественного откоса, - в  зависимости от вида грунта и глубины котлована согласно ограничительным параметрам  Таблицы 4.  При этом,  чем глубже котлован, тем более пологими должны быть его  откосы.

 

                      

                    H                    Н – глубина котлована, А – заложение откоса

                             А

                                                           Коэффициент заложения откоса  m = A : H

                                                                                          Таблица 4 

Рекомендуемая крутизна откосов в зависимости от вида грунта и глубины выемки

Наименования грунтов

Крутизна  откоса i = 1: m (отношение глубины выемки или высоты насыпи  H к заложению А) при глубине выемки, м, не более:

1,5м

3м

5м

Насыпной неуплотненный

1:0,67

1:1

1:1,25

Песчаный и гравийный

1:0,5

1:1

1:1

Супесь

1:0,25

1:0,67

1:0,85

Суглинок

1:0

1:0,5

1:0,75

Глина

1:0

1:0,25

1:0,5

Лессы и лессовидные

1:0

1:0,5

1:0,5

 

В нашем примере основным грунтом является суглинок с включениями супесей, а глубина котлована составляет H=1,5м.  Следовательно, согласно Таблице 4,  при глубине выемки до 3 м для суглинков с включениями супесей крутизна откоса (i),-  как   отношение глубины выемки (H) к заложению (A), - составит:    i 1: 0,5=2.  Отсюда заложение откоса А = H : i = 1,5 : 2 = 0,75м.  

В прямоугольном котловане имеются 4 откоса в виде бокового призматоида и  4  откоса в виде перевернутых пирамид - четырехгранных или трёхгранных, либо в виде четвертинки перевернутого конуса (это зависит от принятой схемы, однако на практике чаще всего – в виде четырехгранной пирамиды).

При необходимости, для обеспечения въезда в котлован  экскаватору, автомобилям, сваебойной машине либо бурильному агрегату  и др.  устраивается пандус - обычно шириной 3,5м с уклоном не более 10% . – Тогда рассчитывается и соответствующий объем земляных работ (фигура призматоид) для экскаватора либо бульдозера (скрепера).

Схема 6. Расчетные схемы для котлована с откосами

В общем виде откос в виде призматоида при разной глубине  котлована в углах  (Н₁ и Н₂) вычисляется  по формуле:

 

(16)

Если   Н₁=Н_{2 ,}      .                                    (17)             Если  Н₂=0,   то .                                           (18)   

                                                                                      Таблица 5

Формулы для расчета объема откосов

 

         Элементы откосов

 

           Расчетная формула

- угловой (в виде четырехгранной пирамиды)

                          (19)

- боковой (в виде призматоида)

       (20)

- боковой (в виде  трехгранной пирамиды)

                          (21)

(Для квадратных в плане угловых откосов котлована объем ,      где  A²,   но A = m*Н; - отсюда                         

Общая формула объема котлована с откосами имеет следующий вид:

                                             (22)

В нашем примере:

Н=1,5м, а=13м, в=25м (это - стороны В и Г дна котлована).

а₁=а+∆а,  где ∆а=2 m ∙Н=2∙0,5∙1,5=1,5 м, - отсюда  а₁=13+1,5=14,5 м.

в₁=в+∆в,  где ∆в=2 m ∙Н=2∙0,5∙1,5=1,5 м, - отсюда в₁=25+1,5=26,5 м.

  Следовательно, объем работ по котловану с учетом устройства откосов составит:

м³

( в том числе откосы -  45 м³).

  Таким образом, в результате расчетов  графоаналитическим методом в нашем примере получены следующие данные:

  -  объем работ по отрывке  котлована   - 532м³ ;

  - срезка (выемка) грунта                    -  208 м³  ;

-  распределение грунта по площадке (в том числе из котлована за минусом вывоза) и  уплотнение   (насыпь) - 651 м³.

Объемы срезаемого и насыпного  грунта  по площадке рассчитаны  в разрезе сетки квадратов (и их составных частей в виде треугольников, трапеций, пятиугольников).

  Эта информация служит исходной базой для разработки технологии земляных работ и выбора соответствующих машин и механизмов.