Определение объема земляных работ при разработке выемок (траншей, котлованов)

При подсчете объемов земляных работ необходимо установить форму выемок, их контуры в плане и разрезе, выделить из них для расчета элементарные геометрические фигуры.

 

12.1. Виды и размеры выемок

Траншеи обычно разрабатывают при сетке колонн 6x9, 6x12, 6x18, 6x24 м, при отсутствии подвалов и приямков.

Котлованы в целом под здание рекомендуется разрабатывать при сетке колонн 6x6 м, при наличии подвалов, приямков, фундаментов под технологическое оборудование ниже нулевой отметки.

Ямочные котлованы устраивают при сетке колонн 12x12,!2х24 м, под отдельные фундаменты для оборудования, или для колонн сетчатого покрытия с шагом 24x24, 30x30, 60x60 м.

Рис. 14. Схема к определению средней дальности перемещения грунта графическим методом

Выбор вида выемки определяют индиви­дуальными особенностями здания. Решение о характере выемки принимают с учетом наличия землеройных машин, вида грунтов, сезона производства работ, наличия или отсутствия грунтовых вод, схем работы землеройной машины, мест складирования грунта для обратной засыпки, пазух фундамента.

Выбор выемки (рис. 15) в виде траншей подтверждают построением сечений в масштабе по основным осям здания и величиной «рабочего» массива грунта между траншеями по их верхнему уровню. В первом случае (см. рис. 15,а) целесообразно разрабатывать траншеи. Во втором случае (см. рис. 15,б) малая величина массива грунта между траншеями, равная 1,2 м, увеличивает стесненность производства работ, усложняет движение основных строительных машин, требует использования кранов с большим вылетом стрелы, повышает трудоемкость обратной засыпки пазух фундаментов. В этом случае будет целесообразна разработка котловина.

Исходными данными для определения геометрических размеров выемки являются:

· коэффициент крутизны откоса;

· ширина подошвы фундамента а_ф;

· глубина выемки Н.

Глубина выемки должна превышать глубину промерзания либо быть равной ей. Усредненная глу­бина промерзания грунта в Пермской области 1,85 м.

Тип грунта принимают произвольно: песок, супесь, суглинок, глина.

Ширину подошвы одноступенчатого или двухступенчатого фундамента проектируют на основании типовой схемы (рис. 16).

Рис. 15. Проверочная схема для выбора вида выемки.

 

Рис. 16. Схема поперечного сечения.

 

Рис. 17. Схема сечения траншеи.

 

Геометрические размеры поперечного сечения траншеи а, а', Н (см. рис. 16) определяют по формулам:

а=а_ф+2*0,5, (37)

а'=а+2*H*m, (38)

где а_ф - ширина подошвы фундамента, м;

Н - глубина выемки, м (рис. 17).

Примечание. Так как фундаменты под крайние и средние ряды колонн принимают, как правило, разных размеров по подошве, размеры поперечных сечений траншей по крайним и средним основным осям здания будут различны.

Геометрические размеры котлована (рис.. 18) определяют по формулам:

, (39)

b' =b+2Hm, (40)

,(41)

с' = с+2Нт, (42)

 

где В - пролет здания, м;

L - длина здания в осях, м.

 

12.2. Определение объемов грунта при разработке выемок.

 

1. Геометрический объем траншей без учета откосов на торцах (рис. 19) можем быть определен по одной из формул:

, (43)

, (44)

Рис.18. Схемы сечения котлована: а) продольного; б) поперечного

 

Формула Мурзо:

, (45)

 

где V^TP - геометрический объем траншеи, м³;

F ₁, F₂ - площади поперечных сечений в торцах тран­шеи в вертикальных плоскостях, м² (см.рис.18);

F_cp - средняя площадь поперечного сечения тран­шеи в вертикальной плоскости, м²; H₁,Н_{2 -} глубина траншей в торцах, м.

 

Рис.19. Схема траншеи с отсеченными откосами На торцах

 

Примечания:

1. Формулу (43) используют при постоянной глубине выемки Н ( < 0,5 м) по всей длине траншеи. В результате расчета по ней получают заниженное значение объема земляных работ.

2. Формулы (44), (45) используют при переменном значении глубины выемки Н ( > 0,5 м) по длине траншеи. При расчетах по формуле (44) получают завышенное значение объема земляных работ.

Для определения геометрического объема откоса в торце траншеи откос рассматривается как призматоид и две угловые пирамиды (рис. 20).

 

Объем призматоида определяется по формуле:

V^пр=F^пр* l, (46)

где F^пр - площадь сечения призматоида, м²;

l- длина призматоида, соответствующая ширине

траншеи по дну, м.

 

Площадь, сечения призматоида определяется по формуле:

, (47)

Объем грунта в угловых пирамидах можно вычислить по формуле:

, (48)

Общий геометрический объем откоса в одном торце траншеи F^ттр определяется суммой объемов одного призматоида и двух угловых пирамид:

, (49)

Геометрический объем котлована с учетом объемов всех откосов определяется по формуле:

, (50)

Обозначения в формуле (50) приведены на рис.21, а также указаны на рис. 18.

При необходимости проектирования въездной траншеи в котлован ее геометрический объем определяется по формуле:

, (51)

где d- ширина въездной траншеи в котлован, м;

т' - величина заложения дна въездной траншеи, при­нять равной 10.

Объемы разрабатываемого грунта в выемках определяют увеличением их геометрического объема на величину коэффициента первоначального разрыхления грунта (см. табл. 8).

 

12.3. Определение объема грунта в приямках под фундаменты

С целью сохранения структуры в основании грунт при разработке выемок не выбирается экскаватором до проектной отметки. Допустимые значения недобора грунта оснований приведены в табл.9.

 

Таблица 9 – Допустимые значения недобора грунта при доработке оснований, см.

Вместимость ковша, м3	Рабочее оборудование
Прямая лопата	Обратная лопата	Драглайн
Механические экскаваторы
0,4
0,65
0,8-1,25
1,5-2,5
3-5		-
Гидравлические экскаваторы
0,5			-
0,65-1,0			-
1,25-1,6			-
2-3,2			-

 

Размеры приямков, разрабатываемых вручную, определяются параметрами сборных железобетонных фундаментов по подошве с учетом допуска на степень свободы при монтаже. Допуск принимается равным 0,2м.

Геометрический объем недобора приямков определяется по формуле:

, (52)

где h недобор грунта при разработке экскаватором (см. табл. 9);

F - площадь приямка, м² (с учетом допуска на сте­пень свободы при монтаже на 0,1 м от каждой грани фундамента);

п - количество приямков под однотипные фундамен­ты.

Объем грунта в приямках определяют увеличением их геометрического объема на величину первоначального разрыхления (см. табл. 8).

 

12.4 Определение объема грунта обратной засыпки

Геометрический объем обратной засыпки рассчитываем по формуле:

, (53)

где V^выемки -геометрический объем выемки, м³;

V_сжб- геометрический объем сборных железо­бетонных элементов нулевого цикла, монтируемых в объем выемки, м.

Объем железобетонных элементов определяют по данным спецификации на сборные железобетонные конструкции либо рассчитывают.

 

Таблица 10 – Сводная таблица объемов земляных масс, м³.

Наименование работ	Геом. Объем, м3	Увеличение грунта при разборке	Объем грунта, м3
Величина первоначального разрыхления грунта	Величина остаточного разрыхления грунта
Срез растительного слоя		-	-
Разработка грунта в траншее по оси…		kпр
То же по оси…		kпр	-
Разработка грунта в котловане в осях…		kпр	-
Устройство въездной траншеи в котловане		kпр	-
Разработка недобора грунта в приямках под фундаменты		kпр	-
Обратная засыпка грунта в пазух фундамента		-	kор
Объем лишнего грунта на вывоз (с учетом растительного слоя)		kпр	-

 

Объем обратной засыпки грунта (V^{обр.зас}) в пазухи фундамента определяют уменьшением его геометрического объема на коэффициент остаточного разрыхления грунта (см. табл. 8).

Результаты расчетов объемов грунта при разработке земляных масс сводят в табл. 10.