Виды земляных сооружений. Подсчет объемов земляных работ

Подсчёт объёмов земляных работ по устройству выемок (котлованов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост. При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Подсчёт объёмов земляных работ необходим для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость отвозки или возможность распределения вынутого из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.
Определение объёмов котлованов. Уточнив по приведённым выше формулам размеры котлована понизу Вк и Lк, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована H, определяют размеры котлована поверху Bкв, Lкв и затем вычисляют объём грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Объём котлована Vк прямоугольной формы с откосами (рис. 11.4, а) определяют по формуле опрокинутой усечённой пирамиды (призматоида):

Vк = H/6*{BкLк + BквLкв + (Bк + Bкв)*(Lк + Lкв)},
где Bк и Lк - ширина и длина котлована по дну, м; Bкв и Lкв - то же, поверху; H - глубина котлована,
Объём котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 11.4, б),
Vк = H/6*(F1 + F2 + 4Fср),
где F1 и F2 - площади дна и верха котлована, м; Fср - площадь сечения по середине его высоты, м2.
Объём квадратного котлована с откосами определяют по формуле опрокинутого призматоида:

Объём круглого в плане котлована с откосами (рис. 11.4, в) определяют по формуле опрокинутого усечённого конуса:

где R и r - радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.
Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и конической частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, т.е. по несколько в одном котловане, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами Bк, Lк понизу и Bкв, Lкв поверху от отметки заложения их цилиндрической частей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соответственно и объёмы земляных работ определяют в два этапа: вначале рассчитывают объём общего прямоугольного котлована по приведённым выше формулам, а затем объём конических углублений с использованием приведённой формулы усечённого конуса.
При расчётах объёмов земляных работ следует также учитывать объёмы въездных и выездных траншеё:

где Н - глубина котлована в местах устройства траншей, м; b - ширина их понизу, принимаемая равной при одностороннем движении 4,5 м и при двухстороннем - 6 м; m - коэффициент откоса (уклона) въездной или выездной траншеи (от 1: 10 до 1: 15).
Общий объём котлована с учётом въездных и выездных траншей: Vобщ = Vк + nVв.тр.,
где Vк - объём собственно котлована, м3; n - количество въездных и выездных траншей; Vв.тр. - их объём, м3.
Из общего объёма котлована следует выделить объём работ по срезке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скрепером, а также объём работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания, на которое опирается сооружение.
Объём срезки растительного слоя можно определить по формуле:
Vс = Vск + Vср,
где Vск - объём срезки грунта в пределах котлована, м3; Vср - то же, в пределах рабочей зоны, м3.
Vск = BквLквtс,
где Bкв, Lкв - ширина и длина котлована поверху, м; tс - толщина срезаемого слоя, принимаемая равной 0,15-0,20 м.
Vср = B*l,
где B - ширина рабочей зоны на берме котлована, необходимая для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15-20 м; l - протяженность рабочей зоны, м.
Объём работ по зачистке недобора по дну котлована равен:
Vз.к = BкLкhн, где Bк, Lк - ширина и длина котлована понизу, м; hн - толщина недобора, м.
Толщина недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экскаваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экскаватора и вместимости его ковша по табл. 11.5.

Для определения объёмов траншей продольный профиль траншеи делят на участки с одинаковыми уклонами, подсчитывают объёмы грунта для каждого из них и затем суммируют.
Объём траншеи с вертикальными стенками
Vтр = Bтр(H1 + H2)L/2 или Vтр = (F1 + F2)L/2,
где Bтр - ширина траншеи; H1 и H2 - глубина её в двух крайних поперечных сечениях; F1 и F2 - площади этих сечений; L - расстояние между сечениями.
Объём траншеи с откосами (рис. 11.3, д) можно определить по вышеприведённой формуле, при этом площади поперечных сечений

5. Величина заложения откосов выемок

Заложение откосов — обеспечение устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок). Крутизна откосов характеризуется отношением высоты земляного сооружения к заложению, т.е. коэфф. откоса. Крутизна откоса сооружения зависит от угла естеств. откоса грунта, при к-ром он находится в состоянии пред. равновесия. На угол естеств. откоса влияет угол внутр. трения, сцепления и давления вышележащего слоя грунта. При отсутствии сцепления пред. угол естеств. откоса равен углу внутр. трения. В фунтах, имеющих сцепление, угол естеств. откоса изменяется от максим, величины в верхней части выемки или насыпи до миним. — в нижней, приближаясь к углу внутр. трения. В связи с этим З.о. высоких насыпей, выемок осуществляется с перем. крутизной, с более пологим очертанием внизу. Откосы насыпей постоянных земляных сооружений делают более пологими, чем откосы выемок. Более крутые откосы допускаются при устройстве врем, котлованов и траншей. Напр., при суглинистых грунтах и глубине выемок до 3 м в постоянных сооружениях крутизна З.о. принимается 1:1,25; в постоянных насыпях — 1:1,5; в котлованах и траншеях—1:0,67