Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

Подсчету объемов подлежат все виды разработки грунта в котлованах и траншеях, включая срезку растительного слоя грунта, разработку грунта в котлованах и траншеях и зачистку дна котлована. До подсчета объемов раз-работки грунта принимается решение, как будет выполняться отрывка тран-шей и котлованов — с креплением стенок или с откосами.

До начала работ по отрывке котлованов производят срезку растительного слоя грунта на площади, равной размерам котлована по верху + 10 м с каж-дой стороны.

Для того чтобы найти значение S — площади срезки растительного слоя грунта — необходимо выполнить следующие действия:

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

1. Найти размеры между крайними осями здания X и Y (рис. 11). Для при-мера возьмем X = 36, Y = 12, глубина котлована H _к =2,825.

Рис. 11. Схема котлована с нанесенными

горизонталями: А — номер горизонтали

2. Затем по чертежу плана фундамента определить f — расстояние от

крайней оси до наружной грани фундамента (в данном случае зададим шири-ну фундамента 1 м) и l ₁ — расстояние между крайней гранью фундамента и линией основания откоса, которая принимается в интервале 0,8…1 м (рис. 12) [5].

3. Определить значения a и b — соответственно длины и ширины котло-вана по низу (рис. 12, 13) по формулам

a = X +2 f +2 l ₁, b = Y +2 f +2 l ₁,

где X и Y — расстояния между крайними осями здания.

Рис. 12. Определение размеров котлована по низу

Производство земляных работ

Рис. 13. Определение параметров котлована

4. Далее определить значения по верху — с и d — по формулам

с = a +2 mH _к, d = b +2 mH _к,

где H _к — глубина котлована; m — показатель откоса котлована, выбирается по табл. 1 прил. в зависимости от категории грунта.

a =36+2(0,5+0,5)+2⋅0,8=39,6м;

b =12+2(0,5+0,5)+2⋅0,8=15,6м;

с =39,6+2⋅0,5⋅2,825=42,425м; d =15,6+2⋅0,5⋅2,825=18,425м.

5. Подсчет площади срезки растительного грунта, м², производится по формуле

S =(c +10⋅2)(d +10⋅2),

S =(42,425+10⋅2)(18,425+10⋅2)=2398,7.

Площадь срезки равна 2398,7м².

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

6. При расположении котлована в зоне насыпи со сложным рельефом ме-стности его объем определяют методом поперечных профилей (рис. 14). Кот-лован разбивают на ряд участков вертикальными плоскостями. Подсчитыва-ются объемы простых фигур, составляющих весь объем, после чего находит-ся полный объем котлована путем их складывания по формуле

V _к= V ₁+ V ₂+ V ₃+...+ V_n.

7. Для ввода экскаватора в котлован, а также въезда и выезда автосамо-свалов в торце (с наименьшими рабочими отметками) котлована устраивают въездную траншею (рис. 14). Уклон траншеи принимается 1:8…1:12 в зави-симости от вида грунта.

Рис. 14. Расчетная схема

8. При экскавации котлована для подсчета объемов земляных работ весь котлован для упрощения расчетов разбивается на элементарные фигуры, а также на поперечные сечения длиной не более 20 м (1—1, 2—2, 3—3) (рис. 15).

Рис. 15. Разбивка котлована на сечения 1—1, 2—2, 3—3

Производство земляных работ

9. После разбивки на сечения необходимо определить черные отметки и глубину заложения котлована в точках пересечения с линией основания от-коса котлована (рис. 15—17).

		Рис. 16. Нахождение объема фигуры V1
Для фигур, аналогичных рис. 16, справедлива формула
V i =	Fi + Fi +1	L,	(1)

где F_i и F_{i +1} — площади поперечного сечения в начале и конце рассматри-ваемого участка; L — расстояние между сечениями.

В рассматриваемом примере F_i — это F ₁, а F_{i +1} — это F ₂ (см. рис. 16).

Рис. 17. Схема котлована с горизонталями и найденными отметками

10. Объем грунта въездной траншеи определяется по [6]:

V =	Н к 2	3 b + 2 mH		m − m т		(m − m	),
к
тр			тр	m т	т

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

где Н _к — глубина котлована; b _тр — ширина въездной траншеи по дну, при-нимается 3,5…7 м; m — коэффициент откоса; m _т — уклон въездной траншеи, m _т= 1/8 = 0,125.

V	=	2,8252	3 ⋅ 3,5 + 2 ⋅ 0,5 ⋅2,825	0,5 −0,125		(0,5 − 0,125) =9,46 м2.
тр					0,125

11. По формуле (1), подставляя в нее F ₁ и F ₂, получим формулу:

V ₁= ^{F 1+}₂ ^{F 2} L,

где L — длина участка, м; F ₁, F ₂ — площади начального и конечного попе-речных сечений, м² (рис. 18).

Рис. 18. Нахождение площади сечения трапеции F₁ и F₂

Площадь трапеции находится по формуле

F =(b + mH) H.

Так как высоты трапеции неодинаковы, находим их среднее значение по формуле

H _ср= ^{H 1+}₂ ^{H 2},

где Н _ср — средняя глубина котлована в данном сечении.

Сечение 1—1:

H ср =	(4,5 +3)	=3,75 м.

F ₁=(15,6+0,5⋅3,75)3,75=65,53м².

Производство земляных работ

Сечение 2—2:

H ср=	(3,2 +	2,2)	= 2,7 м.

F ₂=(15,6+0,5⋅2,7)2,7=45,76м².

_{V 1 =} (65,53+45,76) _{20 =1112,9 м}3_. 2

Здесь L = 20 м (см. рис. 15).

Сечение 3—3:

H ср =	(2,5 +1,3)	=1,9.

F ₃=(15,6+0,5⋅1,9)1,9=31,445м².

Зная площади второй F ₂ и третьей F ₃ трапеций и расстояние L =19,6 м (см. рис. 15), определяем объем второй фигуры V ₂:

_{V 2 =} (45,76+31,445) _{19,6 = 756,61 м}3_. 2

12. Объем грунта в торцовых откосах определяется по формулам: 1) для угловых прямоугольных пирамид (рис. 19):

_{V пир =} ^{m 3} ₃ ^H к³ _;

_{V 3 =} 0,5³ ₃ ⋅4,5³ _{=3,8 м}3_.

Здесь 4,5 — глубина котлована по рис. 17;

Рис. 19. Угловая прямоугольная пирамида

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

2) для треугольных призм (рис. 20):

V _призм= ^mb ₄(H ₁²+ H ₂²);

V 4= ^0,5⋅15,6 (4,5²+3²)=57,04м³.4

Рис. 20. Треугольная призма

_{V 5 =} 0,5³⋅3³ _{=1,125 м}3_. 3

_{V 6 =} 0,5³⋅1,3³ _{= 0,091 м}3_. 3

V 7= ^0,5⋅15,6 (2,5²+1,3²)=15,483м³.4

_{V 8 =} 0,5³⋅2,5³ _{= 0,65 м}3_. 3

13. V _к = V ₁ + V ₂ + V ₃ +.... + V ₈ = 1947,7 м³.

Объем разрабатываемого грунта V _к = 1947,7м³.

Объем работ по зачистке и уплотнению грунта равен площади дна котло-вана S = ab, где a и b — размеры котлована по дну. Площадь дна равна

617,76 м².

Производство земляных работ

3.1. Подбор ведущей машины для разработки котлованов и траншей [5]

Для того чтобы правильно подобрать экскаватор, необходимо учитывать:

- объем земляных работ;

- размеры котлована (ширину, глубину, площадь);

- геологические условия строительной площадки (типы грунтов, наличие грунтовых вод и т. п.);

- иметь данные о том, как будет производиться выгрузка грунта (в транс-портные средства или «навымет»).

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт I—II групп в сухом

забое выше уровня стоянки с погрузкой в транспортные средства или «навы-мет». Емкость ковша от 0,15 до 5 м³, высота забоя 10 м.

Экскаватор с обратной лопатой разрабатывает грунт I—VI групп ниже уровня стоянки. Емкость ковша от 0,15 до 1,25 м³, глубина копания тран-шей — до 5,8 и котлованов до 4 м. Экскаватор с обратной лопатой рекомен-дуется для разработки узких траншей и небольших котлованов «навымет» и с погрузкой в транспортные средства [7].

Главные показатели, по которым определяется эффективность примене-ния экскаватора, следующие:

1) размер земляной призмы, отрываемой экскаватором с одной стоянки (шаг передвижки L _п) (рис. 21);

2) угол поворота экскаватора должен быть не менее 70…90^о и не более

134^о.

Рис. 21. Параметры экскаватора

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

Приведем необходимые характеристики экскаватора для выполнения кур-совой работы:

вместимость ковша в_к, м³; группы разрабатываемого грунта; глубина копания H _коп;

радиус копания R _к^н;

расстояние от оси стрелы до оси вращения r _ш; высота оси пяты стрелы h _ш;

расстояние от оси вращения до опоры l _o; расстояние от опоры до откоса (минимальное) l _п;

минимальная величина шага передвижки экскаватора L _{п min}.