3.3 Вычисление рабочих отметок

По известным проектным отметкам (красным) и отметкам земли (чёрным) вычисляем рабочие отметки, используя следующую формулу:

h_раб = h_пр – h_з , (3.12)

где h_пр – проектная отметка;

h_з – отметка земли;

h_раб – рабочая отметка.

Вычисляем рабочие отметки и наносим их на проектную линию. Если рабочая отметка отрицательная, то её отображают ниже проектной линии (она обозначает выемку), а если положительная, то выше проектной линии (она обозначает насыпь). Получаем следующие рабочие отметки:

h_{раб пк 1}=431,75 - 430,70 = 1,05м;

h_{раб пк 1}=2,05м; h_{раб пк 2}=2,79м;

h_{раб пк 3}=3,21м; h_{раб пк 4}=4,15м;

h_{раб пк 5}=5,69м; h_{раб пк 6}=6,62м;

h_{раб пк 7}=7,42м; h_{раб пк 8}=8,02м;

h_{раб пк 9}=8,28м; h_{раб пк 10}=8,05м;

h_{раб пк 11}=8,03м; h_{раб пк 12}=7,45м;

h_{раб пк 13}=7,44м; h_{раб пк 14}=7,38м;

h_{раб пк 15}=7,56м; h_{раб пк16}=8,14м;

h_{раб пк 17}=7,54м; h_{раб пк 18}=5,17м;

h_{раб пк 19}=3,17 м; h_{раб пк 20}=3,21м;

h_{раб пк 21}=5,28м; h_{раб пк 22}=7,01м;

h_{раб пк 23}=7,30м; h_{раб пк 24}=8,15м;

h_{раб пк 25}=6,45м; h_{раб пк 26}=8,70м;

h_{раб пк 27}=8,46м; h_{раб пк 28}=7,86м;

h_{раб пк 29}=6,80м; h_{раб пк 30}=5,52м;

h_{раб пк 31}=4,22м; h_{раб пк 32}=3,01м;

h_{раб пк 33}=2,13м; h_{раб пк 34}=0,74м;

h_{раб пк 34+70}=0,09м;

4 Проектирование поперечного профиля земляного полотна

Земляное полотно выравнивает рельеф земной поверхности и является основанием для дорожной одежды проезжей части. Прочность и долговечность дорожной одежды зависит от прочности её основания, т. е. от прочности и неизменяемости земляного полотна.

Земляное полотно устраивают из грунтов, свойства которых зависят от их влажности и плотности. Поэтому для обеспечения устойчивости необходимо, чтобы грунты земляного полотна были защищены от увлажнения и имели наибольшую возможную плотность.

Защита от увлажнения достигается при возможно быстром и полном отводе воды от дороги. Для получения плотного грунта его уплотняют при постройке.

Наблюдения показывают, что недостаточная устойчивость или деформации земляного полотна могут возникнуть из-за: осадки насыпи вследствие недостаточного уплотнения при постройке, под действием собственного веса происходит уменьшение пористости грунтов; просадки увлажненных пористых грунтов под насыпью, под действием веса насыпи из грунтов основания вы­жимается вода и пористость грунтов уменьшается; расползания насыпи вследствие недостаточной прочности грунтов, насыпь под действием собственного веса деформируется; обрушения крутых откосов вследствие увлажнения грунта. Это возможно как в насыпи, так и в выемке. Увлажнения грунтов в основании и уменьшения сцепления и внутреннего трения в грунте. В этом случае насыпь на косогоре сползает вниз.

Свойства грунтов различны и зависят от их гранулометрического состава и взаимодействия с водой. Так как земляное полотно подвергается действию природных климатических факторов, то для повышения устойчивости его следует устраивать из грунтов, обладающих лучшими строительными свойствами. Однако не всегда возможно выбирать грунт, так как его подвозка к месту постройки дороги может потребовать много транспортных и денежных средств. Поэтому обычно дорожное полотно строят из местных грунтов, принимая меры к защите их от действия неблагоприятных климатических факторов. Совокупность свойств грунтов, определяющих их устойчивость в земляном полотне, характеризует их строительные свойства, в зависимости от которых требуются те или иные мероприятия для обеспечения необходимой прочности земляного полотна.

Параметры поперечного профиля проезжей части и земляного полотна дороги назначены в зависимости от категории дороги и согласно таблице 2.2.

Параметры поперечного профиля:

1. категория дороги – III;

2. число полос движения - 2;

3. ширина полосы движения – 3.5 м;

4. ширина проезжей части – 7м;

5. ширина обочин – 2.5 м;

6. ширина земляного полотна - 12 м;

4.1 Анализ продольного профиля и выбор поперечных профилей земляного полотна.

Поперечный профиль дороги – изображение в уменьшенном масштабе сечения дороги в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси дороги.

Полосу поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, называют проезжей частью. С боку проезжей части расположены обочины. Наличие обочины способствует безопасности движения автомобилей. Вдоль проезжей части на обочинах и на разделительных полосах укладывают укрепительные полосы, повышая прочность дорожной одежды. Для расположения проезжей части на необходимом уровне поверхности грунта сооружают земляное полотно – насыпь или выемку – с боковыми канавами (кюветами) для осушения дороги и отвода от неё воды, а также для облегчения снегоочистки и предохранения от снежных заносов.

Проезжая часть и обочина отделяются от прилегающей местности правильно спланированными наклонными плоскостями – откосами (внутренние и внешние). Минимальная высота насыпи определяется с учетом требований минимально допустимого превышения дна корыта над поверхностью земли и над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод.

Запроектировав продольный профиль автомобильной дороги, снимаем рабочие отметки и в соответствии с ними, руководствуясь методическими указаниями «Типовые поперечные профили земляного полотна», назначаем следующие типы поперечных профилей:

1. тип 2 – насыпь до 2 м (рисунок 4.1) из привозного грунта, крутизну откосов принимаем 1:4, материал насыпи супесь лёгкая. Этот тип поперечного профиля будем использовать на участках: ПК 0+00 – ПК 0+97; ПК 33+25 – ПК 34+70;

2. тип 3 – насыпь до 6 м (рисунок 4.2) из привозного грунта, материал насыпи супесь лёгкая, поэтому величину откосов принимаем 1:2. Данный тип применим на участках: ПК 0+97 – ПК 5+25; ПК 17+50 – ПК 21+35; ПК 29+70– ПК 33+25;

3. тип 4 – насыпь до 12 м (рисунок 4.3) из привозного грунта, материал супесь лёгкая, величину откосов в нижней части (0 – 6 м) принимаем 1:1,75, а в верхней части (6 – 12 м) равную 1:1,5. Применяется на участке ПК 5+25 – ПК 17 + 50; ПК 21+35 – ПК 29 + 70.

4.2 Подсчет объемов земляных масс.

Полученные рабочие отметки используем при подсчётах объёмов земляных масс. При подсчёте объёмов земляных работ придерживаемся следующих положений:

1. объёмы канав в выемке включаются в объём выемки;

2. объёмы канав вдоль насыпи не учитываются в распределении;

3. для насыпи вводится коэффициент уплотнения грунта (К_упл.);

4. при подсчёте объёмов земляных работ учитывается поправка на призматоидальность насыпи, на слой растительного грунта, (со знаком «-» для насыпи и «+» - для выемки)

Объёмы земляных масс рассчитываются по формуле:

V = ·L, м³ (4.1)

где V – объём земляных масс на пикете;

F_{1, 2} – площади поперечного сечения насыпи на соседних пикетах;

Рисунок 4.4 – Схема нахождения объемов земляных масс.

F = ·h, м² (4.2)

где B – ширина земляного полотна поверху;

S – ширина земляного полотна между нижними бровками;

S = B + 2·h·m, (4.3)

где m – коэффициент заложения откосов насыпи;

h – высота поперечного профиля, которая равна средней рабочей отметке между двумя соседними пикетами;

L – длина участка (пикета).

Рассчитаем ширину земляного полотна между нижними бровками по формуле 4.3:

S _пк0= 12 + 2·1,05·4=20,4 м

Зная ширину между нижними бровками, рассчитаем площадь поперечного профиля пикета 0 (начало трассы) по формуле 4.2:

F = ·1,05= 17,01м²

Аналогично рассчитаем площадь поперечного сечения насыпи на всех пикетах:

F _пк0=17,01 F _пк1=33,005

F _пк2=49,048 F _пк3=59,128

F _пк4=84,245 F _пк5=133,032

F _пк6=145,273 F _пк7=172,129

F _пк8=193,741 F _пк9=203,497

F _пк10=194,854 F _пк11=194,112

F _пк12=173,179 F _пк13=172,829

F _пк14=170,733 F _пк15=177,059

F _пк16=198,214 F _пк17=176,35

F _пк18=115,498 F _пк19=58,138

F _пк20=59,128 F _пк21=119,117

F _пк22=158,085 F _пк23=167,958

F _пк24=198,589 F _пк25=141,009

F _пк26=219,758 F _пк27=210,39

F _пк28=187,854 F _пк29=151,12

F _пк30=127,181 F _пк31=86,259

F _пк32=54,24 F _пк33=34,634

F _пк34=11,07 F _пк34+70=1,112

Теперь найдем объем земляных масс между пикетами по формуле 4.1:

ПК 0 – ПК 1: V = ·100= 2500,75 м³;

ПК 1 – ПК 2: V = 4102,65 м³;

ПК 2 – ПК 3: V = 5408,8 м³;

ПК 3 – ПК 4: V = 7168,65 м³;

ПК 4 – ПК 5: V = 10863,85 м³;

ПК 5 – ПК 6: V = 13915,25 м³;

ПК 6 – ПК 7: V = 15870,1 м³;

ПК 7 – ПК 8: V = 18293,5 м³;

ПК 8 – ПК 9: V = 19861,9 м³;

ПК 9 – ПК 10: V = 19917,55 м³;

ПК 10 – ПК 11: V = 19448,3 м³;

ПК 11 – ПК 12: V = 18364,55 м³;

ПК 12 – ПК 13: V = 17300,4 м³;

ПК 13 – ПК 14: V = 17178,1 м³;

ПК 14 – ПК 15: V = 17389,6 м³;

ПК 15 – ПК 16: V = 18763,65 м³;

ПК 16 – ПК 17: V = 18728,2 м³;

ПК 17 – ПК 18: V = 14592,4 м³;

ПК 18 – ПК 19: V = 8681,8 м³;

ПК 19 – ПК 20: V = 5863,3 м³;

ПК 20 – ПК 21: V = 8912,25 м³;

ПК 21 – ПК 22: V = 13860,1 м³;

ПК 22 – ПК 23: V = 16302,15 м³;

ПК 23 – ПК 24: V = 18327,35 м³;

ПК 24 – ПК 25: V = 16979,9 м³;

ПК 25 – ПК 26: V = 18038,35 м³;

ПК 26 – ПК 27: V = 21507,4 м³;

ПК 27 – ПК 28: V = 19912 м³;

ПК 28 – ПК 29: V = 16948,7 м³;

ПК 29 – ПК 30: V = 13915,05 м³;

ПК 30 – ПК 31: V = 10672 м³;

ПК 31 – ПК 32: V = 7024,95 м³;

ПК 32 – ПК 33: V = 4443,7 м³;

ПК 33 – ПК 34: V = 2285,2 м³;

ПК 34 – ПК 34+70: V = 426,37 м³;

Определим объемы земляных масс с учетом поправки на призматоидальность. Призматоидальную поправку вычисляют только тогда, когда разность соседних отметок достигает значений от одного метра и больше. Её находят по формуле:

(4.4)

где m – коэффициент заложения откоса;

h₁, h₂ – рабочие отметки на соседних участках, м;

L – длина участка, м.

Эта поправка учитывается со знаком "+".

Найдем первый объем поправки на призматоидальность по формуле 4.4:

=33,333 м³

Сложим объем земляных масс с объемом поправки на призматоидальность и получим объем земляных масс с учетом этой поправки.

V = 2500.75+33.333=2534.083 м³

Аналогично найдем остальные объемы земляных работ:

ПК 1 – ПК 2: V = 4102,65 м³;

ПК 2 – ПК 3: V = 5408,8 м³;

ПК 3 – ПК 4: V = 7168,65 м³;

ПК 4 – ПК 5: V = 10883,156 м³;

ПК 5 – ПК 6: V = 13915,25 м³;

ПК 6 – ПК 7: V = 15870,1 м³;

ПК 7 – ПК 8: V = 18293,5 м³;

ПК 8 – ПК 9: V = 19861,9 м³;

ПК 9 – ПК 10: V = 19917,55 м³;

ПК 10 – ПК 11: V = 19448,3 м³;

ПК 11 – ПК 12: V = 18364,55 м³;

ПК 12 – ПК 13: V = 17300,4 м³;

ПК 13 – ПК 14: V = 17178,1 м³;

ПК 14 – ПК 15: V = 17389,6 м³;

ПК 15 – ПК 16: V = 18763,65 м³;

ПК 16 – ПК 17: V = 18728,2 м³;

ПК 17 – ПК 18: V = 14622,041 м³;

ПК 18 – ПК 19: V = 8715,107 м³;

ПК 19 – ПК 20: V = 5863,3 м³;

ПК 20 – ПК 21: V = 8946,884 м³;

ПК 21 – ПК 22: V = 13888,858 м³;

ПК 22 – ПК 23: V = 16302,15 м³;

ПК 23 – ПК 24: V = 18327,35 м³;

ПК 24 – ПК 25: V = 17001,15 м³;

ПК 25 – ПК 26: V = 18066,475 м³;

ПК 26 – ПК 27: V = 21507,4 м³;

ПК 27 – ПК 28: V = 19912,2 м³;

ПК 28 – ПК 29: V = 16961,973 м³;

ПК 29 – ПК 30: V = 13931,012 м³;

ПК 30 – ПК 31: V = 10693,709 м³;

ПК 31 – ПК 32: V = 7044,965 м³;

ПК 32 – ПК 33: V = 4443,7 м³;

ПК 33 – ПК 34: V = 2308,377 м³;

ПК 34 – ПК 34+70: V = 426,37 м³;

Поправку на растительный грунт принимают для всех насыпей и выемок. На протяжении всей трассы на моем продольном профиле нет выемок, поэтому считаем объем поправки только для насыпи. При устройстве насыпи поправка на растительный грунт определяется по формуле:

(4.5)

где В – ширина земляного полотна;

H_ср – средняя высота насыпи;

h_р – толщина снимаемого растительного грунта.

Эта поправка прибавляется к профильному объему.

Найдем поправку на растительный грунт:

= 375,0 м³

С учетом поправки на растительный слой грунта получаем объем:

V = 2534,083+375,0=2891,083 м³

Аналогично высчитаем объем земляных масс на следующих пикетах:

ПК 1 – ПК 2: V = 4432,355 м³;

ПК 2 – ПК 3: V = 5773,286 м³;

ПК 3 – ПК 4: V = 7574,059 м³;

ПК 4 – ПК 5: V = 11362,989 м³;

ПК 5 – ПК 6: V = 14469,201 м³;

ПК 6 – ПК 7: V = 16369,48 м³;

ПК 7 – ПК 8: V = 18824,292 м³;

ПК 8 – ПК 9: V = 20412,054 м³;

ПК 9 – ПК 10: V = 20468,552 м³;

ПК 10 – ПК 11: V = 19993,64 м³;

ПК 11 – ПК 12: V = 18896,237 м³;

ПК 12 – ПК 13: V = 17818,766 м³;

ПК 13 – ПК 14: V = 17695,036 м³;

ПК 14 – ПК 15: V = 17909,241 м³;

ПК 15 – ПК 16: V = 19300,211 м³;

ПК 16 – ПК 17: V = 19264,261 м³;

ПК 17 – ПК 18: V = 15091,313 м³;

ПК 18 – ПК 19: V = 9149,713 м³;

ПК 19 – ПК 20: V = 6239,036 м³;

ПК 20 – ПК 21: V = 9386,043 м³;

ПК 21 – ПК 22: V = 14442,123 м³;

ПК 22 – ПК 23: V = 16807,502 м³;

ПК 23 – ПК 24: V = 18858,379 м³;

ПК 24 – ПК 25: V = 17513,025 м³;

ПК 25 – ПК 26: V = 18590,725 м³;

ПК 26 – ПК 27: V = 22076,884 м³;

ПК 27 – ПК 28: V = 20462,720 м³;

ПК 28 – ПК 29: V = 17475,028 м³;

ПК 29 – ПК 30: V = 14391,444 м³;

ПК 30 – ПК 31: V = 11170,233 м³;

ПК 31 – ПК 32: V = 7446,385 м³;

ПК 32 – ПК 33: V = 4782,487 м³;

ПК 33 – ПК 34: V = 2578,841 м³;

ПК 34 – ПК 34+70: V = 593,537 м³;

В процессе возведения, насыпь уплотняется дорожными машинами. Поэтому при подсчёте земляных масс следует учесть коэффициент уплотнения насыпи. Коэффициент относительного уплотнения – это отношение требуемой плотности грунта в насыпи к его плотности в карьере или резерве, устанавливаемой при изысканиях. Грунт – супесь легкая с коэффициентом уплотнения К_упл. = 1,07. Объём для насыпи с коэффициентом уплотнения находится по формуле:

V₂ = V₁∙К_упл., (4.6)

где V₂ – объём насыпи с коэффициентом уплотнения;

V₁ – объём насыпи с поправками.

С учётом коэффициента уплотнения рассчитаем объём земляных работ:

V = 2891,083∙1,07= 3093,459 м³

Аналогично просчитаем объемы земляных масс на следующих пикетах:

ПК 1 – ПК 2: V = 4742,619 м³;

ПК 2 – ПК 3: V = 6177,416 м³;

ПК 3 – ПК 4: V = 8104,243 м³;

ПК 4 – ПК 5: V = 12158,398 м³;

ПК 5 – ПК 6: V = 15482,045 м³;

ПК 6 – ПК 7: V = 17515,343 м³;

ПК 7 – ПК 8: V = 20141,992 м³;

ПК 8 – ПК 9: V = 21840,898 м³;

ПК 9 – ПК 10: V = 21901,35 м³;

ПК 10 – ПК 11: V = 21393,195 м³;

ПК 11 – ПК 12: V = 20218,974 м³;

ПК 12 – ПК 13: V = 19066,079 м³;

ПК 13 – ПК 14: V = 18933,689 м³;

ПК 14 – ПК 15: V = 19162,888 м³;

ПК 15 – ПК 16: V = 20651,226 м³;

ПК 16 – ПК 17: V = 20612,759 м³;

ПК 17 – ПК 18: V = 16147,704 м³;

ПК 18 – ПК 19: V = 9790,193 м³;

ПК 19 – ПК 20: V = 6675,769 м³;

ПК 20 – ПК 21: V = 10043,066 м³;

ПК 21 – ПК 22: V = 15453,071 м³;

ПК 22 – ПК 23: V = 17984,028 м³;

ПК 23 – ПК 24: V = 20178,465 м³;

ПК 24 – ПК 25: V = 18378,937 м³;

ПК 25 – ПК 26: V = 19892,076 м³;

ПК 26 – ПК 27: V = 23622,266 м³;

ПК 27 – ПК 28: V = 21895,110 м³;

ПК 28 – ПК 29: V = 18698,28 м³;

ПК 29 – ПК 30: V = 15398,845 м³;

ПК 30 – ПК 31: V = 11952,149 м³;

ПК 31 – ПК 32: V = 7967,632 м³;

ПК 32 – ПК 33: V = 5117,261 м³;

ПК 33 – ПК 34: V = 2759,359 м³;

ПК 34 – ПК 34+70: V = 635,084 м³;

Таблица 4.2 – Ведомость объемов земляных масс

Проектный км	участок			V	V с учетом призматоидальной поправки	V с учетом поправки на растительный грунт	К упл.	V
	ПК+	ПК+	L
1	0	1	100	2500,75	2534,083	2891,083	1,07	3093,459
1	1	2	100	4102,65	4102,65	4432,355	1,07	4742,619
1	2	3	100	5408,8	5408,8	5773,286	1,07	6177,416
1	3	4	100	7165,65	7168,65	7574,059	1,07	8104,243
1	4	5	100	10863,85	10883,156	11362,989	1,07	12158,398
1	5	6	100	13915,25	13915,25	14469,201	1,07	15482,045
1	6	7	100	15870,1	15870,10	16369,48	1,07	17515,343
1	7	8	50	18293,5	18293,50	18824,292	1,07	20141,992
1	8	9	50	19861,9	19861,9	20412,054	1,07	21840,898
1	9	10	10	19917,55	19971,55	20468,552	1,07	21901,35
итого на 1 км				131157,693
насыпи				131157,693
выемки				0
2	0	1	10	19448,3	19448,3	19993,64	1,07	21393,195
2	1	2	100	18364,55	18364,55	18896,237	1,07	20218,974
2	2	3	100	17300,4	17300,4	17818,766	1,07	19066,079
2	3	4	100	17178,1	17178,1	17695,036	1,07	18933,689
2	4	5	100	17389,6	17389,6	17909,241	1,07	19162,888
2	5	6	100	18763,65	18763,65	19300,211	1,07	20651,226
2	6	7	100	18728,2	18728,2	19264,261	1,07	20612,759
2	7	8	100	14592,4	14622,041	15091,313	1,07	16147,704
2	8	9	100	8681,8	8715,107	9149,713	1,07	9790,193
2	9	10	100	5863,3	5863,3	6239,036	1,07	6675,769
итого на 2 км				172652,476
насыпи				172652,476
выемки				0
3	0	1	100	8912,25	8946,884	9386,043	1,07	10043,066
3	1	2	100	13860,1	13888,858	14442,123	1,07	15453,071
3	2	3	100	16302,15	16302,15	16807,502	1,07	17984,028
3	3	4	100	18327,35	18327,35	18858,379	1,07	20178,465
3	4	5	100	16979,9	17001,15	17513,025	1,07	18738,937
3	5	6	100	18038,35	18066,475	18590,725	1,07	19892,076
3	6	7	100	21507,4	21507,4	22076,884	1,07	23622,266
3	7	8	100	19912,2	19912,2	20462,72	1,07	21895,11
3	8	9	100	16948,7	16961,973	17475,028	1,07	18698,28
3	9	10	100	13915,05	13931,012	14391,444	1,07	15398,845
итого на 3 км				181904,144
насыпи				181904,144
выемки				0
4	0	1	100	10672	10693,709	11170,233	1,07	11952,149
4	1	2	100	7024,95	7044,965	7446,385	1,07	7967,632
4	2	3	100	4443,7	4443,7	4782,487	1,07	5117,261
4	3	4	100	2285,2	2308,377	2578,841	1,07	2759,359
Продолжение таблицы 4.2 – Ведомость объемов земляных масс
4	4	4+70	70	426,37	426,37	593,537	1,07	635,084
Итого на 4 км				28431,485
насыпи				28431,485
выемки				0
итого на всю трассу				514145,798
насыпи				514145,798
выемки				0