Что такое коэффициент заложения откоса котлована

Проектирование участка складирования

Расчет вместимости полигона

Реальный участок складирования ТКО площадью Ф_ус, (м 2 ) в плане имеет форму квадрата, тогда:

L_ус=B_ус= ,

где L_ус= B_ус, (м) – соответственно, длина и ширина участка складирования (рис. 9.5).

Рисунок 9.5. Участок складирования ТКО в плане	Рисунок 9.6. Поперечное сечение участка складирования (без котлована). Разрез А–А

После заполнения полигона отходами до проектных отметок участок складирования будет иметь форму усеченной пирамиды, а в поперечном сечении – трапеции (рис. 9.6).

Размеры верхней площадки полигона захоронения отходов, определяем по зависимости:

где В_п и L_п – соответственно ширина и длина верхней площадки участка складирования, м; m –заложение внешних откосов, принимается m=3.

Площадь верхней площадки участка складирования: Ф_п=В 2 _п, м 2 .

С целью получения грунта для послойной и окончательной изоляции ТКО, в основании полигона, проектируют котлован. Среднюю глубину котлована рассчитывают из условия баланса земляных работ и учета положения уровня грунтовых вод. Дно котлована размещают выше уровня грунтовых вод не менее чем на 2 м.

Участок складирования разбивают на очереди эксплуатации из условия приема ТКО на каждой очереди в течение 3…5 лет

Фактическую вместимость полигона с учетом уплотнения ТКО рассчитывают по формуле для определения объема усеченной пирамиды:

Е_ф= ,

где Ф_ус и Ф_п – площади нижнего и верхнего оснований свалочного тела, м 2 .

Вместимость котлована в основании полигона не учитывается, так как грунт, вынимаемый из него, расходуется на изоляцию ТКО.

Полигон ТКО разбиваем на пять очередей эксплуатации, (рис. 9.7). При этом сам котлован для складирования ТКО, будет разбит на четыре части.

Откосы котлована из условий работы бульдозера принимают с коэффициентом заложения не менее m=2,5.

Рисунок 9.7. План и разрез высоконагруженного полигона захоронения ТКО:

а – план полигона; б – разрез А–А; (I–Y) – очереди строительства и эксплуатации полигона

Каждую очередь эксплуатации полигона рассчитывают из условия обеспечения приема ТКО в течение времени Т_оч = , лет.

Площадь участка складирования каждой из четырех очередей эксплуатации в пределах первого яруса составит ф_оч= , м 2 .

Ширина и длина участка складирования одной очереди составит а=в=√ ф_оч, м

Объем отходов, складируемых в каждой очереди эксплуатации полигона, составит V_оч = , м 3 .

Высота первого яруса (с I–IY очереди) определяется по зависимости:

Н _{оч (I–IY)} = ·V_оч•4, м, где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

Учитывая послойное заполнение полигона отходами: 2,0 м – отходы и 0,2 м –минеральный грунт, толщина одного слоя составит: h_с=2,0+0,2=2,2 м.,

Количество укладываемых слоев с I по IY очереди 1–го яруса составит

n_сл(I–IY)= = ,слоев.

Тогда высота 1–го яруса над уровнем поверхности земли составит Н I = h_с• n_сл(I–IY), м.

Наращивание высоты полигона 2–го яруса с отметки 1–го яруса до проектной будет производиться заполнением V очереди полигона.

После заполнения 2–го яруса будет выполнено окончательное его перекрытие. Количество слоев V очереди полигона составит n_слY= , слоев.

Тогда общее количество слоев ТКО, укладываемых в тело полигона, составит:

Согласно геологической характеристики участка, грунт в основании полигона представлен (наименование грунта, по механическому составу). Грунтовые воды расположены на глубине h_гв ,м. (прил. 4, табл. 1).

Принимаем решение – полностью удовлетворить потребность в грунте для промежуточной и окончательной изоляции за счет сооружения котлована в основании полигона.

Потребность в минеральном грунте (V_г) определяется по формуле:

V_г= , где к₂= 1,1.

Объем котлована одной очереди составит v_г оч = , м 3 _.

Так как грунт, вынимаемый из котлована, расходуется на изоляцию ТКО, то вместимость котлована равна потребности в изолирующем материале. Средняя проектная глубина котлована в основании полигона определяется по формуле: , где 1,1 – коэффициент, учитывающий откосы и картовую схему заполнения котлована.

Проверяем условие размещения полигона: Н_угв-Н_к ≥2 м, где: Ну_гв – глубина залегания грунтовых вод (рис. 9.8).

Рисунок 9.8. Расчетная схема определения глубины котлована

Перед производством работ снимают плодородный слой почвы со всей площади участка складирования ТКО, который отсыпают во временные кавальеры, размещаемые в стороне от участка складирования (рис. 9.1). В последствии этот грунт используют для рекультивации полигона. Грунт вынимаемый, из котлована 1 очереди, складируют во внешний кавальер для последующего использования при устройстве промежуточной изоляции при заполнении 4 и 5 очередей формирования полигона (рис. 9.1).

Проектирование котлованов

На топографическом плане строительной площадки (прил. 4, рис. 1) в масштабе М1:10000 в соответствии с расчетными параметрами наносим контуры участка полигона ТКО с выделением на нем участка складирования (рис. 9.9.).

Рисунок 9.9. План размещения участка под полигон захоронения ТКО М1:10000

После снятия плодородного слоя почвы производят планировочные работы в пределах площади, отведенной под участок складирования отходов и выделенной прилегающей территории, под «заданную» отметку, определяемую проектным уклоном дна котлована, рисунок 9.10, Б.

Рисунок 9.10. Котлован I очереди эксплуатации:

А – план участка складирования и котлована первой очереди строительства полигона,

Б – сечение котлована по А–А

После планировочных работ приступают к проектированию котлована первой очереди строительства полигона. Далее с целью сохранения объема минерального грунта, разрабатываемого в котлованах с первой по четвертую очереди строительства, наклонную плоскость дна котлована желательно направить таким образом, чтобы она проходила через диагональ АF, располагаемую на отметке равной (отметка пов. Земли – Н_к), затем строим профиль котлован по секущей плоскости А-А, проходящей через точки А и F, рисунок 9.10, Б.

На профиле котлована по вертикальному масштабу определяем высотные отметки в контрольных точках A¢ и F¢ дна котлована как точки пересечения откосов котлована с наклонной плоскостью дна котлована.

Длина отрезка AF=(B_ус 2 /2) 0,5

Длина отрезка A¢F¢= AF-(2·Н_к·m), где m–заложение откосов котлована m=2,5.

Отметка т. А¢=отметка т. Е¢ -А¢ F¢/2·0,003.

Отметка т. F¢=отметка т. Е¢ + А¢ F¢/2·0,003.

После завершения проектирования котлованов приступают к проектированию противофильтрационных экранов.

Контрольная работа: Разработка организационно-технологической схемы возведения фундамента

VТВ = (Н2 (3Вт + 2mН(m′ — m)/ m′) * (m′ — m) / 6 (3.15)

Н – глубина котлована, м

Вт – (Вт1 и Вт2) ширина траншеи по низу, м

m – коэффициент заложения откоса котлована

m′ — коэффициент заложения откоса траншеи.

VТВ = (2,56(3 * 6 + 2 * 0,98) * 9,75) / 6 = 130 м3

Расчет объемов земельных работ по обратной засыпке выемок сбоку от периметра фундаментов

Объем земляных работ по обратной засыпке выемок (засыпка пазух) при послойном уплотнении грунта равен геометрическому объему полостей засыпки. Геометрический объем определяется по формулам известным из геометрии. Объемы сложных геометрических фигур при расчетах разбивают на более простые, которые по окончанию вычислений суммируются в общий объем.

Рис.8. Схемы определения объемов земляных работ и расположения элементов строящегося здания в котловане

1- откос котлована, 2- дно котлована, 3- условная линия границы верхней плоскости грунта недобора, 4- свая, 5- монолитный ростверк, 6- стена подвала

В промышленном и гражданском строительстве приходится в основном рассчитывать объемы котлованов, траншей, выемок и насыпей при вертикальной планировке площадок.

Объёмы земляных масс подсчитывают многократно: в процессе проектирования – по чертежам, при выполнении строительных процессов – по натуральным замерам.

В состав земляных работ обычно входят: вертикальная планировка площадок;

Вертикальную планировку выполняют для выравнивания естественного рельефа площадок, отведённых под строительство различных зданий и сооружений, а также для благоустройства территорий. Земляные работы по вертикальной планировке включают выемку грунта на одних участках площадки, перемещение, отсыпку и уплотнение его на других участках (в зоне насыпи).

Вертикальную планировку площадок на участке выемок осуществляют до устройства в них коммуникаций и фундаментов, а на участке насыпей – после устройства этих сооружений.

Объёмы работ по вертикальной планировке площадок измеряются квадратными метрами поверхности.

Подсчёт объёмов разрабатываемого грунта сводится к определению объёмов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом допускается, что объём грунта ограничен плоскостями, и отдельные неровности не влияют на точность расчёта.

Объём грунта измеряют кубическими метрами плотного тела.

Объём котлована вычисляют по формуле:

Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1], (3.16)

где Н – глубина котлована, м;

а, b – длины сторон котлована у основания, м;

а1, b1 – длины сторон котлована поверху (а1=а+2Нm; b1=b+2Нm);

m – коэффициент откоса.

а1 = а + 2Н ∙ m = 24 + 1,6∙2∙0,25 = 25 м

b1= b + 2Н ∙ m = 84 + 1,6∙2∙0,25 = 85 м

Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1] = 1,6/6 ∙ [(2∙24 + 25) ∙ 84 + (2∙25 + 24) ∙ 85] =1,6/6 ∙ [(48 + 25) ∙ 84 + (50 + 24) ∙85] = 1,6/6 ∙ [73 ∙ 84 + 74 ∙ 85] =

1,6/6 ∙ [6132 + 6290] =1,6/6 ∙12422 = 3313 м3

Рис.9 Геометрическая схема определения объёма котлована

При отрывке ям под отдельно стоящие фундаменты иногда используют формулу:

Vк = Н/3 (Fн + Fв + √Fн+Fв), (3.17)

где Fн и Fв – соответственно площади котлована по дну и поверху, м2.

При расчёте объёмов траншей и других линейно протяжённых сооружений их продольные профили делят на участки между точками перелома. Для каждого такого участка объём траншеи вычисляют отдельно, после чего их суммируют. Так, объём траншеи на участке между пунктами 1 и 2:

V1 – 2 = [Fср + m (H1 – H2)2/12] ∙ L1-2

V1 – 2 = [F1/2 + F2/2 – m ∙ (H1 – H2)2/6] ∙ L1-2

Рис.10 Геометрическая схема определения объёма траншеи

Рис.11 Разрез котлована: обратная засыпка грунта

С – сооружение, О – обратная засыпка

Для определения объёма обратной засыпки пазух котлована (траншеи), когда объём его (её) известен, нужно из объёма котлована (траншеи) вычесть объём подземной части сооружения (объём фундамента):

Vоб.з = Vк – а2 ∙ b2 ∙ H, (3.19)

где а2, b2 – размеры здания в плане.

Vоб.з = 3313- 84*24*1,6 = 87 м3

3.3 Разработать защиту котлована от заполнения осадками, паводковыми водами

Для защиты фундаментов от дождевых или паводковых вод по периметру дома устраивают отмостку. При хорошем качестве она не только служит надежной защитой от проникания поверхностных вод к основанию фундаментов, но является декоративным элементом внешнего благоустройства, исполняя роль своеобразного тротуара вокруг дома. Верхнее покрытие отмостки выполняют из щебня, гравия, булыжного камня, кирпича, асфальта, бетона, бетонных плиток. Материал для основания подбирают в зависимости от верхнего покрытия, однако, во всех случаях конструктивное решение отмостки должно обеспечивать ее водонепроницаемость.

Ширина отмостки зависит от типа грунтов и выноса карнизных свесов крыши. На обычных грунтах она должна быть на 15. 20 см шире карниза (но не менее 60 см), на просадочных — на 20. 30 см за границей откосов траншей или котлованов, отрываемых под фундаменты (но не менее 90 см). Поперечный уклон от стен дома для щебеночных, булыжных и кирпичных отмосток принимают в пределах 5. 10% (т.е. 5. 10 см на 1 м ширины), а для асфальтовых и бетонных — 3. 5%.

Рис. 6. Отмостки:а — из бетонных плит; б — из монолитного бетона;

в — булыжная; 1 — материковый грунт; 2 — глина; 3 — песок; 4 — булыжник; 5 — лоток для отвода воды; 6 — щебень или гравий; 7 — бетон; 8 — бетонные плиты.

1. Атаев А.С. и др. Технология строительного производства. М., Стройиздат, 1984г.

2. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: (Основы теории и примеры расчета): Учеб. пособ. для вузов.-3-е изд., перераб. и доп.-М:Стройиздат, 1990.- 304 с.

3. Штоль Т.М. и др. Технология возведения подземной части зданий и сооружений: учебное пособие для вузов; Спец: «Промышленное и гражданское строительство»Т.М. Штоль, В.И. Теличко, В.И. Феклин.-М.: Стройиздат, 1990.-288 с.

4. Добронравов С.С.Строительные машины и оборудование; Справочник для строит. спец. Вузов и инж.-техн. Работников.-М.:Высшая школа, 1991.-456 с.

5. Земельные работы/Л.В. Грипшун, А.В. Карпов, М.С. Чиченков и др. под ред. Канд. Техн. Наук Л.В. грипшуна.-М:Стройиздат,1992-352 с.

6. Технология строительного производства. Справочник/С.Я. Луцкий, С.С. Атаев, Л.И. Бланк и др.: под. Ред. С.Я. Луцкого, С.С. Атаева.-М.: Высшая школа, 1991-384 с.

7. Штейнберг А.И. Исполнительная техническая документация в строительстве. Изд. 5-е, перераб. И доп.-Л.: Стройиздат 1983-223 с.

8. Пособие по производству геодезических работ в строительстве (к СНиП №01.03-84)/ЦНИИОМТП.-М.:Стройиздат, 1984-123 с.

9. Производственные нормы расхода материалов

10. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты. Под общ. Ред. М.И. Смородинова-М.: Стройиздат. 1974-372 с.

11. Справочник строителья В.С. Самойлов.2008-480 с.

12. СНиП 3.02.01.-87. Земельные сооружения, основания и фундаменты/Госстрой СССР.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.-128с.

13. СНиП 111-4-80. Техника безопасности в строительстве/ Госстрой СССР.-М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1989.-352 с.

Разработка грунта в котловане (стр. 1 из 2)

Практическое занятие

«Разработка грунта в котловане»

Данные для выполнения курсового проекта

Последняя цифра шифра	Размер задания по наружному контуру, м	Число рабочих смен	Вид грунта	Тип экскаватора	Расстояние перевозки грунта, км.	Предпоследняя цифра шифра	Средняя скорость самосвала, км/ч.	Глубина котлована
1	16х24	1	Супесь	Обратная лопата	3	1	24	2.0
2	18х30	2				2		2.6
3	20х36	1			2	3	28	3.4
4	22х40	2	Суглинок	Прямая лопата		4		3.0
5	28х45	1			5	5	22	3.2
6	35х50	2				6		4.0
7	20х55	1	Песок	Драглайн	1	7	26	3.6
8	30х60	2				8		4.5
9	25х40	1	Глина	Обратная лопата	4	9	20	3.8
	30х55	2						4.2

Методические указания к курсовому проекту

Расчет размеров котлована

Исходные данные для проектирования принимают по таблице.

1 размеры котлована понизу определяют с учетом СНиП. Расстояние от подошвы откоса до ближайшего элемента здания применяется не менее 0,5 м. Поэтому размеры котлована по низу (Lн_. Вн) определяются путем прибавления данного расстояния к размерам здания по наружному контуру (размеры котлована исходные данные).

Размеры котлована по верху (Lв Вв) – определяют с учетом заложения откоса в зависимости от вида грунта и глубины котлована:

Lв = L_н + 2 mh тр m – коэффициент откоса

Вв = В_н + 2 mh тр

где – hтр – требуемая глубина котлована (м) (смотреть исходные данные)

Далее расчетная глубина котлована определяется по выражению:

hp = h тp – hн

где: hн – величина недобора грунта, принимается 10 см. для экскаватора прямая лопата, 15 см. для экскаватора обратная лопата, 20 см. для драглайна.

Вычисление объемов земляных работ

Объем грунта в котловане под фундамент здания определяется по выражению:

Vк =hp [Вн х Lн + Вв х Lв + (Вн + Вв) (Lн + Lв)] 6

где: hp – расчетная глубина котлована (м) без учета недобора грунта

Lн, Вн – размеры котлована по низу (м)

Lв, Вв – размеры котлована по верху (м)

Vк = 3,4 [55,5х 20,5+ 62,7х 27,7+ (55,5+62,7)*(20,5 +27,7)] = 3,4*[1137,75+1736,79+5697,24] = 3,4*[8571,78] = 4857,342

Объем грунта в съездной траншеи

Vmp = hmp 2 [3в + 2mhmp (m’ – m) / m’] (m’ – m)

где в-ширина съезда – принимается 3,5 м.

m’ – коэффициент откоса съездной траншеи, принимаем 5.

= 12,96*16,26*4 = 140,48

Объем недобора грунта в котловане определяют:

Vн = Lн х Вн х hн

Растительный слой грунта срезают на глубину hpсл = 20–20 см. – до разработки котлована и отсыпают отдельно в предусмотренном месте или вывозят за пределы строительной площадки.

Площадь срезки растительного слоя определяют с учетом возможности в дальнейшем перемещения машин и складированных материалов по выражению:

S = (Вв + 20) х (Lв +20) (м2)

Ведомость объемов земляных работ

Наименование строительного процесса	Ед.измерения	Объем работ
1. Срезка растительного слоя грунта бульдозером (марка)	3944,79
2. Транспортирование ранее разработанного грунта бульдозером на расстояние ______ метров	788,958
3. Разработка грунта экскаватором прямая лопата с емкостью ковша _____ С погрузкой в транспортное средство (для растительного слоя)	788,958
4. Разработка грунта в местах съезда и выезда, машин экскаватором ______ Лопата с емкостью ковша _____м3 С погрузкой в транспортное средство	140,48
5. Разработка грунта в котловане экскаватором _____ Лопата с емкостью ковша ____ м3 С погрузкой в транспортное средство	4857,342
6. Разработка недобора грунта в котловане бульдозером (марка) с транспортированием на расстояние ______метров	227,55
7. Разработка ранее разработанного грунта экскаватором обратная лопата с емкостью ковша ___ м3. с погрузкой в транспортное средство	227,55
8. Окончательная планировка дна котлована (марка)	1137,75

Подбор комплекта машин для разработки грунта в котловане

Производство земляных работ должно быть максимально механизированным. В этом разделе необходимо выбрать ведущую машину для разработки грунта в котловане и вспомогательные для транспортирования грунта, срезки растительного слоя.

Срезки растительного слоя, планировку дна котлована производят бульдозером. Тип бульдозера определяют в зависимости от расстояния транспортирования грунта, которое зависит от схемы работы бульдозера при срезке растительного слоя грунта.

При дальности 10–30 м назначается бульдозер с усилием до 40 кн.

ℓ – 30 м. – 50 м. – легкий бульдозер до 60 кн.

ℓ – 50 м. – 70 м. – средний до 100 кн.

ℓ – 100 м. – 150 м. – тяжелый (150–250 кн.)

Марку бульдозера и технические характеристики определяют из табличных данных. Растительный грунт сдвигается бульдозером, грузится экскаватором, прямая лопата в автосамосвалы и вывозится за пределы строительной площадки.

При выборе ведущего экскаватора (тип экскаватора выбирается из исходных данных).

Емкость ковша экскаватора определяется в зависимости от объема грунта в котловане.

Недобор грунта разрабатывается бульдозером и грузят в автосамосвал экскаватором обратная лопата. При выборе экскаватора необходимо учитывать, что если ведущий-экскаватор прямая лопата (по заданию), то тип вспомогательного экскаватора – обратная лопата и наоборот.

Грунт из котлована вывозится автосамосвалами. Марку и грузоподъемность автосамосвала подбирают по емкости ковша экскаватора. При оптимальном сочетании производительностей механизмов в кузов машины входит 6–10 ковшей грунта экскаватора. Количество автосамосвалов определяют из следующих выражений:

t_ц — продолжительность работы цикла автосамосвала (ч)

t_n – время погрузки автосамосвала (ч)

N= 0,241 = 2,459 = 5

= 0,098 + 0,076 + 0,033 + 0,017 + 0,017=0,241

где: L – расстояние перевозки грунта (см. задание)

Vср – средняя скорость автосамосвала (км/ч., см. задание)

tуm – время ускорения и торможения – 0,033 ч.

tр – время разгрузки автосамосвала – 0,017 ч.

tм – длительность маневров – 0,017 ч.

Нвр х Vка

100 Кпр 100*1,10 100

где: Нвр – норма машинного времени на разработку грунта экскаватором с погрузкой в транспортное средство (Маш./ч.)

Vка – объем кузова (см. в приложении)

(Полученное число автосамосвалов округляют в большую сторону)

Таблица 2. Калькуляция трудовых затрат и заработной платы

Обоснов-ние ЕНИР	Наименование процессов	Ед. изм	Объем работ	Норма времени м/час		Расценка (руб.-коп.)	Затраты труда м/час	З/плата (руб./коп)	Состав звена
Е‑2–1–5	1. Срезка растительного слоя грунта бульдозером	3944,79		1,5	15,90	5,917	62,722	М‑6 р‑1
Е‑2–1–22	2. Транспортирование ранее разработанного грунта бульдозером	788,958		1,76	57,2	13,88	14,714	М‑6 р‑1
Е 2–1–8	3. Раработка грунта экскаватором прямая лопата с емкостью ковша 0,65	788,958		2,1	2,23	16,56	17,59	ПМ‑5 р‑1
Е 2–1–10	4. Разработка грунта в местах съезда и выезда, машин экскаватором	140,48		2,9	3,07	4,07	4,31	ПМ‑5 р‑1
Е 2–1–10	5. Разработка грунта в котловане экскаватором	4857,342		2,9	3,07	140,86	144,12	М‑6 р‑1
Е‑2–1–10	6. Разработка недобора грунта в котловане бульдозером	227,55		2,9	3,07	6,59	6,98	М‑6 р‑1
Е 2–1–11	7. Разработка ранее разработанного грунта экскаватором обратная лопата	227,55		2,9	3,07	6,59	6,98	М‑6 р‑1
Е 2–1–36	8. Окончательная планировка катлован	1137,75		0,33	3,95	0,37	4,49	М‑6 р‑1

Календарный график производства земляных работ

Раздел 5. Земляные работы – 6 часов

Тема 1. Земляные сооружения, способы разработки, механизация работ – 2 часа

1. Значение и удельный вес земляных работ при строительстве объекта.

2. Технологические свойства грунтов, подсчет объемов.

3. Способы разработки грунтов.

4. Комплекты механизмов при устройстве земляных сооружений.

Совокупность рабочих процессов, связанных с разработкой, перемещением, укладкой грунта и отделкой земляных сооружений называют земляными работами.

В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняют при устройстве траншей и котлованов, при возведении земляного полотна дорог, а также планировке площадок. Все эти земляные сооружения создают путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей.

Земляные работы имеют весомый удельный вес в общей стоимости (более 10%) и трудоемкости (более 20 %) СМР.

Земляные сооружения разделяют:

— по отношению к поверхности грунта – выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки;

— по сроку службы – постоянные и временные;

— по функциональному назначению – котлованы, траншеи, ямы, скважины, отвалы, плотины, дамбы, дорожные полотна, туннели, планировочные площадки, выработки.

— по геометрическим параметрам и пространственной форме – глубокие, мелкие, протяженные, сосредоточенные, простые, сложные и т.п.

Постоянные сооружения являются составными элементами строящихся объектов и предназначены для нормальной и длительной их эксплуатации. К ним относят плотины, дамбы, каналы, выемки и насыпи автомобильных и железных дорог.

Временные сооружения устраивают лишь на период строительства и предназначены для выполнения СМР по возведению фундаментов подземных частей здания, технологического оборудования, прокладки инженерных коммуникации и др.

Выемки, у которых ширина соизмерима с длиной, но не меньше 1/10 длины, называются котлованами, при ширине менее 1/10 – траншеями. Котлованы разрабатывают, как правило, при возведении заглубленной части объемных сооружений, например, фундаментов, подвальных этажей. Траншеи копают при прокладке линейно-протяженных коммуникаций, наружных сетей водоснабжения, канализации, газоснабжения, теплоснабжения.

Наклонные боковые поверхности выемок и насыпей называют откосами, а горизонтальные поверхности вокруг них – бермами. Остальными элементами земляных сооружений являются: дно выемки – нижняя горизонтальная земляная выемка; бровка – верхняя кромка откоса; подошва – нижняя кромка откоса; резервы – это выемки, из которых берут грунт для устройства насыпи; кавальеры – это насыпи, образующиеся при отсыпке ненужного грунта.

Важными требованиями к постоянным и временным сооружениям являются обеспечение устойчивости их боковых поверхностей – откосов. Это достигается назначением оптимальной крутизны откосов выемок и насыпей, которая выражается отношением их высоты h к заложению a – проекции откоса на горизонтальную плоскость h/a = 1/m, где m – коэффициент откоса; он зависит от вида грунта, его состояния, высоты насыпи или глубины выемки. Откосами глубоких выемок и высоких насыпей следует придавать переменную крутизну с более пологим очертанием внизу. Значение коэффициента откоса принимают по нормам с учетом конкретных условий строительства. Правильное назначение крутизны откоса имеет большое значение, так как от этого зависит устойчивость земляных сооружений, то есть их способность сохранять проектную форму и размер.

а, б – траншеи с вертикальными стенками и с откосами; в – котлован под сооружение; 1 – дно (траншеи, котлована), 2 – боковая стенка траншеи; 3 – боковой откос (траншеи, котлована); 4 – бровка; 5 – берма; 6 – подошва.

Рисунок 1 – Виды земляных сооружений

Поскольку земляные сооружения устраиваются в грунтах или из грунтов, необходимо знать их основные свойства.

Грунты – это любой вид горной породы или почвы, а также твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека. Вид и свойства грунтов характеризуют размеры и форма зерен (частиц), их прочности, расположение и взаимосвязь. По совокупности признаков грунты делятся на группы, типы, виды и разновидности (см. СНиП, ГОСТ).

По характеру структурных связей грунты подразделяют на два класса: скальные и нескальные. Скальные грунты характеризуются высокой прочностью связей между зернами, залегают в виде сплошного или трещиноватого массива. Такие грунты разрабатывают только после предварительного рыхления.

Нескальные грунты делятся на связные и несвязные.

Несвязные называют грунты, обладающие только силами сухого трения. Это крупнообломочные (гравелисто-галечные) и песчаные грунты. Грунты, характеризующиеся наличием сил сцепления между частицами, носят название связных. К таким грунтам относят глины и суглинки. Промежуточное положение занимают так называемые малосвязные грунты. Наряду с силами трения они обладают слабо выраженными силами сцепления. К этой группе грунтов, относят супеси.

При этом содержание глинистых частиц: в песках – менее 3 %, супесях – от 3 до 10 %, суглинках от 10 до 30 %, песчаных глинах – от 30 до 60 %, тяжелых глинах – от 60 %.

По степени влагосодержания различают грунты сухие (с содержанием воды до 5 %), влажные (от 5 до 30 %), мокрые (более 30 %).

Существенное влияние на технологию производства земляных работ оказывают физические свойства грунтов: плотность, пористость, угол естественного откоса, сцепление, влажность, разрыхляемость, уплотняемость и т.д.

Разрыхляемость – это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального разрыхления К_р и остаточного разрыхления К_р.о.

Коэффициент первоначального разрыхления К_р представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к его объему в естественном состоянии и составляет: для песчаных грунтов 1,08 – 1,17; суглинистых 1,14 – 1,28; глинистых 1,24 – 1,3. Для полускальных и скальных грунтов коэффициент К_р зависит от среднего размера куска грунта с d_р и составляет обычно: при взрывании «на встряхивание» — 1,15 – 1,12 и при взрывании «на развал» – 1,3 – 1,5.

Классификация грунтов по трудности их разработки (ЕНиР 2-1-1) с учетом конструктивных особенностей землеройных и землеройно-транспортных машин:

— для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяются на 6 групп;

— для многоковшовых экскаваторов и скреперов на 2 группы;

— для бульдозеров и грейдеров на 3 группы.

Для разработки грунтов вручную принято 7 групп:

— песок, супесь, суглинок, глина, лесс – группы 1 …4;

— крупнообломочные – группа 5;

— скальные грунты – группы 6 и 7.

Группы 1-4 групп легко разрабатываются ручным и механизированным способами, последующие группы – грунты требуют предварительного рыхления, в том числе и взрывным способом.

Крутизна откосов. Рытье котлованов с вертикальными стенками без их крепления допускается только в грунтах естественной влажности на глубину, не превышающую следующих значений: в насыпных, песчаных и гравелистых грунтах – 1 м; в супесях – 1,25 м; в суглинках и глинах – 1,5 м; в особо плотных нескальных грунтах – 2,0 м.

Определение объемов грунтовых масс при разработке котлованов и траншей.

Объем котлована. Для подсчета объема котлована, представляющего собой призматозоид (рисунок 2а), вначале определяют его размеры следующим образом:

а = А + 0,5*2; b = В + 0,5*2;

где а и b – размеры сторон котлована понизу, м;

а₁ и b₁ – размеры сторон котлована поверху, м;

А и В – размеры фундамента понизу, м;

0,5 – рабочий зазор от края фундамента до начала откоса, м;

Н – глубина котлована, вычисленная как разность между средней арифметической отметкой верха котлована по углам (черной – если котлован на планировочной насыпи и красной – на планировочной выемке) и отметкой дна котлована, м;

m – коэффициент откоса, нормируемый СНиПом.

Объем котлована определяется по следующей формуле

а) объем котлована б) обратной засыпки; в) траншеи; 1 – объем выемки, 2 – объем обратной засыпки

Рисунок 2 – Схемы для определения объемов котлована

Объем обратной засыпки пазух котлована определяют как разность объемов котлована и подземной части сооружения.

При подсчетах объемов земляных работ следует также учитывать объем въездных и выездных траншей

где Н – глубина котлована в местах устройства траншей, м;

b – ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 4,5 м и при двухстороннем – 6 м;

m – коэффициент заложения откоса котлована;

m¢ – коэффициент откоса (уклон) въездных или выездных траншей

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей

где V_к – объем собственного котлована, м 3 ;

n – количество въездных и выездных траншей;

V_в.тр. – их объем, м 3 .

Объем траншей с вертикальными стенками

или ,

где F₁ и F₂ – площади траншеи в ее двух крайних поперечных сечениях;

В_тр – ширина траншеи;

Н₁ и Н₂ – глубина ее в двух крайних поперечных сечениях.

Объем траншеи с откосами (рисунок 2в) можно определить по вышеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

Точное значение объема траншеи определяют по формуле Мурзо

Где Н₁ и Н₂ – глубина в начале и в конце участка.

Для определения объемов траншей, продольный профиль траншеи делят на участок с одинаковыми уклонами, подсчитывают объемы грунта для каждого их них и суммируют.

Способы разработки грунтов, механизация работ.

Разработку грунтов при устройстве выемок различного назначения выполняют в основном механическим, гидромеханическим, взрывным и комбинированными способами.

Механический способ разработки заключается в послойном разрушении грунта рабочими органом землеройной машины.

Последние подразделяются на машины циклического и непрерывного действия и землеройно-транспортные.

К землеройным машинам циклического действия относятся одноковшовые экскаваторы, оборудованные прямой или обратной лопатой, драглайном, погрузчиком и планировщиком, которые производят разработку грунта навымет (выгрузку в отвал) или погрузку его в транспорт, зачистку и планировку дна и откосов траншей и котлованов.

Цепные и роторные экскаваторы относят к землеройным машинам непрерывного действия, применяются для разработки грунта линейных выемок (траншей, канав) большой протяженности.

Землеройно-транспортными машинами являются бульдозеры, скреперы (самоходные и прицепные), грейдеры и грейдеры-элеваторы, выполняющие разработку грунта при устройстве выемок и насыпей большой протяженности, а также планировочные работы.

Механический способ является основным. Этим способом разрабатывают более 80% грунтов.

Гидромеханический способ предусматривает разработку грунтов гидромониторным, землесосным и комбинированными способами. При гидромониторных разработках грунт в надводном забое разрушается под напором струи воды, выбрасываемой гидромонитором, затем образовавшаяся пульпа самотеком или грунтовым насосом подается к месту укладки. Комбинированный способ предусматривает разработку грунта в сухом забое любой землеройной машиной или в подводном забое черпаковой машиной, вода используется для транспортирования и укладки грунта. Комбинированный способ дает возможность подготовки оптимальных грунтовых смесей для намыва земляных сооружений требуемого качества.

Взрывной способ основывается на использовании энергии взрыва и применяется для разрушения и направленного выброса грунта. Применяется для разрыхления мерзлых и скальных грунтов, а также для образования выемок и насыпей больших размеров.

Комбинированный способ представляет собой любое сочетание вышеперечисленных способов в зависимости от конкретных условий строительства и технико-экономического обоснования выбранного варианта.

Рекомендуемая литература [1-5].

Контрольные задания по СРС [1-5] – 3 часа.

Ознакомиться с классификацией и назначением земляных сооружений, способами разработки грунтов.