2 Практическое занятие № 2. Подсчет объемов работ при вертикальной планировке площадки – 6 часов

При возведении зданий и сооружений выполняют комплекс земляных работ, в состав которых входят: предварительное разрыхление грунта, планировка строительной площадки, разработка, перемещение, отсыпка, разравнивание и уплотнение грунта, зачистка основания, доработка грунта вручную, планировка поверхностей после уплотнения грунта и т. п. Объемы земляных масс определяют по геометрическим размерам сооружения в плотном теле грунта, используя исходные здания на проектирование.

Вертикальная планировка площадок производится под заданную планировочную отметку или с нулевым балансом земляных масс. Как правило, при проектировании зданий и сооружений на застроенных территориях планировку площадок производят под заданную планировочную отметку. Планировку площадок с нулевым балансом земляных масс следует рассматривать как общий случай метода подсчета объемов земляных работ, при котором распределение грунта в пределах строительной площадки осуществляется без завоза недостающего или вывоза излишнего грунта за ее пределы. Наиболее распространенными методами подсчета объема земляных работ являются методы квадратных и треугольных призм, которые применяют при сложном рельефе местности.

Сущность расчета метода квадратных призм заключается в следующем:

– на чертеже плана с горизонталями наносят сетку квадратов со стороной 10–50 м, при условии, что через один квадрат будут проходить 1–2 горизонтали (рисунок 2.1);

– определяют черные, проектные и рабочие отметки;

– определяют объем грунта, подлежащего разработке, как сумму объемов грунта в полных, переходных квадратах, а также объемов грунта, разрабатываемого в откосах.

Черные отметки в вершинах квадратов находят методом интерполяции между двумя смежными горизонталями (рисунок 2.1, б):

, (2.1)

где H_A – черная отметка вершины квадрата, м;

m – значение одной из горизонталей, между которыми находится данная вершина квадрата, м;

h – разность высотных значений смежных горизонталей, м;

l – расстояние от исходной горизонтали m до вершины квадрата, м;

L – расстояние между двумя смежными горизонталями в плане, м.

а) б)

в) г)

а – площадка с горизонталями и разбивка на квадраты; б – определение черных отметок вершин квадрата методом интерполяции; в – схема записей отметок в вершине квадрата; г – графическое определение положения нулевой линии в переходных квадратах

Рисунок 2.1 – Определение объемов земляных работ по методу квадратов

Если подсчет объемов производят под планировочную отметку с нулевым балансом земляных масс, то среднюю отметку планировки устанавливают по черным отметкам:

, (2.2)

где ∑H₁, ∑H₂, ∑H₄, – сумма черных отметок вершин, общих соответственно для одного, двух и четырех квадратов;

n – число квадратов, на которые расчленена площадка.

Если на площадке дополнительно разрабатывают котлованы и траншеи, то значение возможного повышения или понижения ∆Н осуществляется за счёт грунта, вынимаемого из котлована и траншей. Увеличение или уменьшение ∆Н планировочной отметки определяют по формуле

, (2.3)

где ∑P – объем грунта в плотном теле котлованов, траншей и выемок, разрабатываемого ниже отметки Н_ср, м³;

F_П – площадь планируемой площадки, м²;

F_К – площадь котлованов, траншей и выемок на уровне отметки Н_ср, м².

Отметка планировки площадки

. (2.4)

При подсчете объемов под заданную планировочную отметку дополнительные объемы грунта от разработки выемок могут распределяться по площадке либо выводиться в отвал. Это решение принимается в зависимости от установленных объемов выемки насыпи планируемой площадки.

Планируемая площадка может проектироваться с уклоном, поэтому проектные отметки должны быть скорректированы с учетом заданных уклонов. Для этого сначала определяют проектные отметки углов площадки:

, (2.5)

где Н_П – отметка планировки площадки, м;

L₁, L₂ – размеры площадки, м;

i₁, i₂ – продольный и поперечный уклоны площадки.

По угловым отметкам методом интерполяции находят проектные отметки вершины нивелировочной сетки.

Рабочая отметка h_p вычисляется как разность между проектной h_пр и черной h_ч отметками:

(2.6)

На основании рабочих отметок определяют положение нулевой линии (линии нулевых работ), которая проходит в квадратах с отметками различного знака и ее местоположение находят графически (см. рисунок 2.1, г). Для этого в принятом масштабе откладывают на стороне квадрата рабочие отметки: с плюсом – в одну сторону, с минусом – в противоположную. Соединив такие точки во всех переходных квадратах главной линией, получим нулевую линию.

Объем грунта, подлежащего разработке, определяют как сумму объемов грунта в полных, переходных квадратах, а также объемов грунта, разрабатываемого в откосах (рисунок 2.2).

a)

б) в) г)

а – план площадки с откосами; б – боковой призматоид типа трехгранной пирамиды; в – угловая пирамида; г – боковой призматоид; 1, 2, 3 – типы элементов откосов

Рисунок 2.2 – Построение очертаний откосов на плане площадки и их элементы

Объем насыпи или выемки квадрата, имеющего отметки одного знака, определяют по формуле

, (2.7)

где h₁, h₂, h₃, h₄ – рабочие отметки вершин квадрата;

а – сторона квадрата, м.

Объем грунта в пределах переходных квадратов

, (2.8)

где ∑h_н(в) – сумма рабочих отметок насыпи (при определении объема насыпи) или выемки (при определении объема выемки), м;

∑h – сумма абсолютных значений всех рабочих отметок вершин переходного квадрата, м.

Для подсчета объемов грунта в откосах насыпи или выемки находят значение заложения откосов в плане. Заложение откоса в i-м квадрате, м,

, (2.9)

где h_pi – рабочая отметка вершины квадрата, м;

m_н(в) – коэффициент заложения откоса (для выемки постоянных земляных сооружений m_в = 1,25, m_н =1,5).

Объем грунта в откосах площадки определяют следующим образом:

– в угловых пирамидах

(2.10)

– в боковых призмах

(2.11)

– в пирамидах переходных квадратов

(2.12)

где а – сторона квадрата, м;

а₁ – часть стороны переходного квадрата, м;

h_p – рабочие отметки углов квадрата, м;

m_о – коэффициент заложения откоса.

Вычисление объема грунта насыпей и выемок в пределах квадратов, а также объема грунта в откосах целесообразно выполнять в табличной форме (таблицы 2.1 и 2.2).

После окончания всех подсчетов объемов грунта планируемой площадки составляют сводную ведомость баланса земляных масс (таблица 2.3), в которую заносят объемы выемок и насыпей в пределах квадратов, дополнительные объемы грунта в откосах, а также объемы грунта за счет остаточного разрыхления после укладки его в насыпь или отвал.

Таблица 2.1 – Объем грунта в пределах призм

Номер призмы	Рабочие отметки, м					Σh		Площадь основания	Объем грунта, м3
	1	2	3	4	5				Насыпь	Выемка
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11

Таблица 2.2 – Объем грунта в откосах

Номер квадрата	Рабочие отметки углов квадрата		Объем грунта в откосах, м3
	h1	h2	Между сечениями	В угловых пирамидах
1	2	3	4	5

Таблица 2.3 – Баланс земляных масс

Распределение земляных масс	Насыпь, м3	Выемка, м3
Объемы грунта в пределах квадратов
Объемы грунта в откосах
Увеличение грунта за счет остаточного разрыхления
Итого

Увеличение объема грунта за счет остаточного разрыхления устанавливают из выражения

, (2.13)

где V_в – объем грунта в выемке, м³;

V_н – объем грунта в насыпи, м³;

К_р – коэффициент остаточного разрыхления грунта, принимаемый по таблице 2.4.

При нулевом балансе земляных масс полученные объемы грунта в насыпи и выемке должны быть одинаковыми (допустимо расхождение, но не более 5 %).

Таблица 2.4 – Показатели разрыхления грунтов и пород

Наименование грунта	Первоначальное увеличение объема грунта после разработки, %	Остаточное разрыхление грунта, %
Глина ломовая	28–32	6–9
Глина мягкая жирная	24–30	4–7
Глина сланцевая	28–32	6–9
Гравийно-галечные грунты	16–20	5–8
Растительный грунт	20–25	3–4
Лесс мягкий	18–24	3–6
Лесс твердый	24–30	4–7
Мергель	33–37	11–15
Песок	10–15	2–5
Разборно-скальные грунты	30–45	15–20
Суглинок легкий и лессовидный	18–24	3–6
Суглинок тяжелый	24–40	5–8
Супесь	12–17	3–5
Торф	24–30	8–10
Чернозем и каштановый грунт	22–28	5–7
Шлак	14–18	8–10

При сложном рельефе местности объемы грунта при планировке площадок определяют посредством метода треугольных призм, при котором план площадки делят планировочной сеткой на квадраты, а их, в свою очередь, диагоналями на треугольники.

Индивидуальные задания по подсчету объемов работ по вертикальной планировке площадки приведены в приложении Б.