Проектування розподілу земляних мас

 

2.3.1 Уточнення фактичних об’ємів земляних робіт.

Фактичні робочі об’єми ґрунту при спорудженні земляного полотна можуть відрізнятися від запроектованих. В курсовому проекті необхідно уточнити фактичні робочі об’єми, взявши за вихідні профільні об’єми. Враховують збільшення робочого об’єму ґрунту насипу і зменшення об’єму виїмки за рахунок видалення родючого шару ґрунту, збільшення робочого об’єму ґрунту в насипу при врахуванні коефіцієнта відносного ущільнення. Інші зміни профільного об’єму в курсовому проекті не враховують.

Для виконання розрахунків за необхідно накреслити поперечні профілі виїмок та насипів на характерних ділянках (6 типів згідно завдання). Висоту насипу (h_н) та глибину виїмки (h_в) приймають згідно завдання; ширину насипу або виїмки В приймають згідно з [1] або з таблицею А.4 в залежності від категорії дороги, закладення укосів m - згідно з [1] або за таблицями А.5 та А.6, середню глибину бічної канави м, ширину бічної канави b_к =0,6 м.

Рисунок 2.7 – Схема поперечного профілю земляного полотна у виїмці (а) та насипу (б)

 

Попікетний об’єм рослинного ґрунту (м³) визначають:

- для насипу

(2.23)

- для виїмки

(2.24)

де – ширина насипу (по низу); – ширина виїмки поверху; h_р.ш. – товщина рослинного шару (згідно завдання), L – довжина ділянки (для визначення попікетних об’ємів L =100 м – відстань між пікетами).

Ширина насипу по низу:

; (2.25)

Ширина виїмки поверху:

(2.26)

Результати розрахунків попікетних об’ємів родючого ґрунту наносять на креслення поперечників під відповідним рисунком.

Загальні робочі об’єми земляних робіт розраховують на кожному із пікетів за залежностями:

­ в насипах

об’єм насипу без ущільнення , (2.27)

додатковий об’єм на ущільнення , (2.28)

об’єм насипу з урахуванням коефіцієнта відносного ущільнення

, (2.29)

або

, (2.30)

 

­ у виїмках

. (2.31)

де – профільні обсяги земляних робіт для насипів на відповідних пікетах (згідно завдання); – відповідні попікетні об’єми рослинного ґрунту, що розраховані (2.23) та (2.24); – коефіцієнт відносного ущільнення ґрунту, що розрахований за (2.14).

Результати розрахунків заносять у таблицю Б.3.

В рядки 1, 2, 8 заносять відомості, наведені у завданні. Для ділянок з насипами заповнюють рядки 2-7, для ділянок з виїмками – рядки 8-10. Попікетний об’єм родючого ґрунту , що визначений за залежностями (2.23) та (2.24) заносять у рядки 3 або 9 (відповідно, для ділянок з насипами або виїмками).

Для ділянок з насипами:

У рядок 4 заносять результат (2.27) (суму значень за рядків 2 та 3). У рядок 5 заносять значення коефіцієнта відносного ущільнення ґрунту , що розрахований за (2.14). Рядок 6 заповнюють за (2.28) (добуток рядків 4 та 5). У рядок 7 заносять результати за (2.29) (сума рядків 4 та 6).

Для ділянок з виїмками:

У рядок 10 заносять результат (2.31) (різницю значень за рядками 8 та 9).

Підсумований робочий об’єм ґрунту (рядок 11) визначають шляхом послідовного додавання з відповідним знаком по пікетних об’ємів насипів (знак мінус) та виїмок (знак плюс).

 

Приклад 2.5 Уточнення фактичних об’ємів земляних робіт.

Розглянемо, як приклад, уточнення об’ємів земляних робіт на ПК 38 (насип, тип поперечного профілю №5, висота 6,6 м, профільний об’єм 14860 м³) та на ПК 12 (виїмка, тип поперечного профілю №2, глибина виїмки 0,9 м, профільний об’єм робіт 970 м³). Прийняті наступні дані для розрахунків: для дороги ІІ категорії ширина земляного полотна – 15 м, коефіцієнти закладення укосів для насипу 1:1,5, для виїмки 1:4, товщина рослинного шару Δh_р.ш.= 0,3 м, середня глибина та ширина кювету h_к=0,5 м, b_к =0,5 м.

1) Ширина насипу по низу для типу № 5:

=15+2*1,5(6,6+0,3)=33 м, за (2.25),

Ширина виїмки поверху для типу № 2:

=15+2(2*1,5*0,5+0,5)+2*1,5*(0,9-0,3)=20,8 м за (2.26)

Попікетний об’єм рослинного ґрунту:

- для насипу ПК 38 за (2.23) =33*0,3*100=660 м³,

- для виїмки ПК 12 за (2.24) -20,8*0,3*100=624 м³.

Загальні робочі об’єми земляних робіт:

в насипах ПК 38:

об’єм насипу без ущільнення =14860+660=15520 м³, за (2.27);

додатковий об’єм на ущільнення =15520 (1,15-1,00)=2330 м³ за (2.28), об’єм насипу з урахуванням коефіцієнта відносного ущільнення:

15520+2330=17850 м³ за (2.29),

або =(14860+660)*1,15= 17850 м³ за (2.30)

у виїмках ПК 12:

=970 – 620 =350 м³ (2.31)

Приклад заповнення відомості робочих об’ємів грунту навадений в табл..Б.3 для двох суміжних пікетів насипу (ПК 37 та ПК 38) і виїмки (ПК 11та ПК 12).

Таблиця Б.3 – Відомість робочих об’ємів грунту

№ п/п	Кілометри
Пікети	ПК 11	ПК 12	ПК 37	ПК 38
	Тип поперечника	х
	Насип, м3	Геометричний об’єм		х
	Заміна знятого родючого ґрунту		х
	Всього насипу без ущільнення		х
	Коефіцієнт відносного ущільнення		х		1,15
	Додатковий об’єм на ущільнення		х
	Всього насипу з урах. коеф. відн. ущільнення		х
	Виїмка, м3	Геометричний об’єм
	Зняття родючого ґрунту
	Всього виїмки без родючого ґрунту
	Розподіл земляних мас, м3	Підсумований робочий об’єм ґрунту, м3	-10060	-9710	-79180	-97030
	До насипу із зосереджених резервів		-
	До насипу із бічних резервів		-
	До насипу із виїмки

 

2.3.2Проектування розподілу та переміщення земляних мас.

Розподілом земляних мас називають проектування раціонального переміщення грунту (виїмка – насип, виїмка – кавальєр, зосереджений резерв – насип) у межах визначеної будівельної ділянки дороги.

На основі уточнених робочих об’ємів ґрунту на пікетах (графа 11 табл. Б.3) будують інтегральну криву розподілу земляних мас (рис. Б.2).

Крива розподілу земляних мас має такі властивості:

- нісхідні ділянки кривої відповідають на профілі насипам, а восхідні – виїмкам;

- різність двох суміжних ординат кривої відповідає об’єму робіт на ділянці поздовжнього профіля;

-будь-яка горизонтальна січна, яка утворює на інтегральній кривій замкнену фігуру, характеризує баланс земляних мас, тобто рівність об’ємів ґрунту, який розробляється у виїмці та переміщується у насип;

Побудову інтегральної кривої розподілу земляних мас виконують в такій послідовності:

- будують графік (вісь абсцис – ПК, вісь ординат –робочі об’єми ґрунту в тис. м³), на якому відкладають результати розрахунків (рядок 11 табл. Б.3) із урахуванням знаку. На початку траси (ПК 0) об’єм мас дорівнює 0;

- розбивку графіку розподілу земляних мас на ділянки доцільно починати з розподілу грунту виїмок. За допомогою горизонтальних січних виділяють ділянки, що мають баланс земляних мас (насип – виїмка, насип з двох суміжних виїмок, виїмка у два суміжні насипи);

- виділяють ділянки насипів, для яких не вистачило грунту з виїмок та ділянки виїмок, грунт з яких є зайвим. Для цих ділянок згідно завдання визначають положення зосереджених резервів або кавальєрів;

- встановлюють положення меж кожної ділянки;

- визначають довжину кожної ділянки;

- визначають робочий об’єм () на ділянках балансу мас як різницю відміток (об’ємів) горизонтальної січної і найвищої (найнижчої) точки інтегральної кривої.

- визначають робочий об’єм () на ділянках де влаштовується тільки насип або тільки виїмка як різницю між відмітками (об’ємами) початку і кінця зазначених ділянок;

- визначають вид та відстань переміщення грунту на кожній ділянці;

- призначають технічно доцільний тип провідної машини на кожній ділянці;

- аналізують рішення, прийняті по кожній ділянці і остаточно визначають провідні машини (2 – 3 типи для будівельної ділянки дороги).

Приклад інтегральної кривої та розподіл земляних мас наведений на рис.Б.2.

 

2.3.3 Визначення середньої дальності транспортування ґрунту.

Для кожної ділянки інтегральної кривої визначають середні дальності поздовжнього транспортування ґрунту:

- при роботі скреперів в суміжних насипах - виїмках, за (п. 1.2.11 [2]), дальність переміщення ґрунту дорівнює половині всього переміщення (в обидва кінці) за один цикл, тобто довжині ділянки;

- при роботі бульдозерів – відстані між центрами ваги виїмки і насипу (відвалу);

- при роботі екскаваторів, за (пп. 1.1.7.4 [2]), перевезення грунту автомобілями – самоскидами визначають окремо, за формулами, наведеними нижче. Так само визначають відстань траспортування грунту скреперами з зосереджених резервів.

Для визначення середньої відстані транспортування ґрунту автосамоскидом із зосереджених ґрунтових кар’єрів або в кавальєр необхідно накреслити план будівництва ділянки автомобільної дороги з визначенням розміщення кар’єрів або кавальєру. План будівництва креслять схематично (рис. Б.3).

Загальну середню дальність транспортування при обслуговуванні ділянки одним кар’єром, що розміщений за межами ділянки будівництва (рис. 2.7) визначають як

, (2.32)

 

де – довжина ділянки будівництва згідно завдання.

 

Рисунок 2.8 – Визначення середньої дальності транспортування при обслуговуванні ділянки будівництва одним кар’єром (кар’єр розміщений за межами ділянки будівництва)

 

Загальну середню дальність транспортування при обслуговуванні ділянки одним кар’єром, що розміщений у межах ділянки будівництва (рис. 2.8) визначають як

, (2.33)

де V₁ та V₂ –обсяги земляних робіт, відповідно, на ділянках l₁ та l₂.

Рисунок 2.9 – Визначення середньої дальності транспортування при обслуговуванні ділянки будівництва одним кар’єром (кар’єр розміщений у межах ділянки будівництва)

 

Приклад 2.6 Визначення середньої дальності транспортування ґрунту.

Для ділянок, виділених на інтегральній кривій (рис.Б.2) визначаємо відстань транспортування на кожній ділянці.

Ділянка № 1 (ПК 0 – ПК 5+70)- насип з виїмки на ділянці № 6. Довжина ділянки 570м, відстань транспортування (за 2.32) L_І =130/2+4120+570/2=4470 м;

Ділянка № 2 (ПК 5+70 – ПК 18)- суміжні насип – виїмка. Довжина ділянки 1230м, відстань транспортування (п. 1.2.11 [2]) L_ІІ =1230 м, з округленням до вимірника РЕКН L_ІІ =1300 м;

Ділянка № 3 (ПК 18 – ПК 21+10)- насип з виїмки на ділянці № 6. Довжина ділянки 310м, відстань транспортування (за 2.32)

L_ІІІ =130/2+2610+310/2=2830 м;

Ділянка № 4 (ПК 21+10 – ПК 34)- суміжні насип – виїмка. Довжина ділянки 1290м, відстань транспортування (п. 1.2.11 [2]) L_ІV =2830 м, з округленням до вимірника РЕКН L_ІV =2900 м;

Ділянка № 5 (ПК 34 – ПК 46+90)- суміжні насип – виїмка. Довжина ділянки 1290м, відстань транспортування (п. 1.2.11 [2]) L_V =1290 м, з округленням до вимірника РЕКН L_V =1300 м, якщо виїмку ПК 41 – ПК 50 буде розробляти тільки екскаватор, відстань транспортування грунту автомобілями-самоскидами буде становити L_V =1,5 км.

Ділянка № 6 (ПК 46+90 – ПК 50)- виїмка, частину грунту з якої переміщують у насипи ділянок №1 та №3 (ПК 46+90 – ПК 48+20), частину – у кавальєр, розташований на відстані 5 км від ПК 37. Довжина ділянки, грунт з якої транспортують у кавальєр, – 180 м, відстань транспортування (за 2.32)

L_VІ =5000+1120+180/2 =6210 м.

На ділянці №6 для розробки виїмки приймають провідну машину екскаватор, відстань транспортування грунту для автомобілів-самоскидів приймають кратною 0,5 км; для ділянки №1 L_І =4,5 км, для ділянки №3 L_ІІІ=3,0км, L_VІ =6,5км

Результати розрахунків заносять до відповідних рядків інтегральної кривої розподілу земляних мас (рис. Б.2).

 

2.3.4 Вибір провідних машин на ділянках будівництва.

Для виконання земляних робіт створюють машино-дорожні ланки (бригади), які спеціалізовані по видах земляних робіт: одні споруджують насипи з резервів, другі – насипи з привозного грунту, треті – улаштовують виїмки і т.і. В ланці одна машина забезпечує темп виконання змінного завдання (провідна машина), інші виконують допоміжні та супутні роботи. При виконанні земляних робіт провідною є землерийна або землерийно-транспортна машина.

Провідні машини вибирають за таблицею 2.8, в якій наведені рекомендовані засоби механізації дорожньо-будівельних робіт при спорудженні земляного полотна в залежності від різновиду ґрунту, висоти насипу, глибини виїмки, середньої дальності транспортування ґрунту на ділянках.

Обрані типи провідних машин заносять у таблицю, яку розміщують безпосередньо під інтегральною кривою (рис. Б.2).

 

Таблиця 2.8 – Рекомендовані типи провідних машин

Види робіт та умови будівництва	Відстань переміщення ґрунту, м	Типи провідних машин
Зняття рослинного шару ґрунту	До 50 м	Бульдозери
50…100	Бульдозери, причіпні скрепери
Насипи з бічних резервів	Висотою до 1,5 м	До 20	Бульдозери
1,5…3,0 м	До 50	Бульдозери для нижньої частини насипу, скрепери – для верхньої частини
Насипи із виїмок та кар’єрів	До 500	Причіпні скрепери
500…1000	Причіпні та самохідні скрепери
1000…3000	самохідні скрепери, екскаватори з тракторними причепами
Понад 3000	Екскаватори з тракторними причепами або автосамоскидами

 

2.3.5 Відомість оплачуваних земляних робіт

До оплачуваних земляних робіт відносять об’єми насипів, які улаштовують з грунту виїмок або резервів та об’єми грунту з виїмок, які переміщують в кавальєр.

На підставі розробленої інтегральної кривої (рис. Б.2)складають відомість оплачуваних земляних робіт за формою таблиці Б.4. Кількість рядків відомості відповідає кількості ділянок. У графи 2 та 3 виписують межі ділянок. Довжина ділянки L_і в графі 4 становлять різницю граф 2 і 3. У графи 5 та 6 виписують для кожної ділянки загальний обсяг земляних робіт, який треба розробити в насипу або у виїмці. На ділянках балансу, де розроблений ґрунт з виїмки використовують для влаштування насипу, об’єм робіт буде однаковий як і для виїмки так і для насипу. У графу 7 заносять об’єм робіт для влаштування насипу. У графах 8 та 9 записують об’єм робіт для насипу по джерелам постачання (з виїмки або з кар’єру). В графу 10 записують об’єм ґрунту, який не використовується для влаштування насипу. В графу 11 записують об’єм ґрунту, який треба розробити на кожній ділянці. З графи 11, в залежності від об’єму, довжини ділянки та середньої відстані транспортування, розподіляють об’єм робіт на ділянках по провідним машинам. Під графами 12, 13, 14 визначають сумарний об’єм ґрунту, який підлягає розробці однією провідною машиною на всіх ділянках . Всі значення робочих об’ємів повинні бути заокруглені до десятків.

За результатами розрахунків заповнюють рядки 12-24 таблиці Б.3. Рядки 12-14 заповнюються лише для ділянок з виїмками відповідно до даних інтегральної кривої. У рядки 15-22 заносять дальність транспортування, що визначена для відповідних ділянок із заокругленням у більший бік кратно: для скреперів самохідних до 100 м; для скреперів причіпних до 10 м; для самоскидів – до 0,5 км.

 

Приклад 2.7 Складання відомості оплачуваних земляних робіт.

Зарезультатами побудови та аналізу кривої розподілу земляних мас складають відомість оплачуваних земляних робіт, рис.Б.2). Використовуючи властивості інтегральної кривої та горизонтальних січних визначаємо об’єми робіт на ділянках:

Ділянка № 1 – 1790-0=1790 м³;

Ділянка № 2 – 11360-1790=4170 м³;

Ділянка № 3 – 18770-7190 м³;

Таблиця Б.4 – Відомість оплачуваних робіт

№ ділянки	ПК+	Довжина ділянки, м	Загальний обсяг робіт, м3	Робочий об’єм ґрунту в насипу, м3
Початок	Кінець	Насип	Виїмка	Загалом	У тому числі
з виїмки	з кар’єру
		5+70			-			-
	5+70							-
		21+10						-
	21+10							-
		46+90						-
	46+80	48+20				-	-	-
48+20

Продовження табл. Б.4

Об’єм ґрунту в кавальєр	Всього оплачу-ваних робіт, м3	Розподіл об’ємів робіт по провідних машинах, м3
Скрепери причіпні	Скрепери самохідні	Екскаватори
			-
				-
			-
				-
			-
			-
		-
Загалом

 

Ділянка № 4 – 50960-18770=32190 м³;

Ділянка № 5 – 128940-18770=110170 м³;

Ділянка № 6 – частина виїмки для насипів на ділянках №1 та №3

18770-0=18770 м³, цей об’єм врахований та оплачений при виконанні робіт на 1 та 3 ділянках.

частина виїмки, що вивозять в кавальєр – 35150-0=35150 м³, цей об’єм включають у відомість оплачених робіт.