Формула расчета заложения откоса

Формула расчета заложения откоса

Автор — Б.В. Трушин

В февральском номере Бюллетеня ТБО мы показали основные отклонения от проектных решений, фиксируемые при строительстве, реконструкции и рекультивации полигонов ТБО. В качестве основного нарушения проектных решения было отмечено несоблюдение нормативных углов откосов полигона. Углы заложения откосов, фиксируемые сегодня на действующих полигонах ТБО, достигают и превышают 1:1 (более 45°) при нормативных – 1:4 (13°) (экологическая экспертиза соглашается с углом заложения 1:3). Отмечалось, что несоблюдение углов заложения откосов приводит к следующим экологическим последствиям:

• На крутых откосах невозможно в дальнейшем провести работы по строительству противофильтрационного финального перекрытия и, как следствие, выполнить рекультивационные мероприятия (в том числе биологический этап), поскольку на откосах с заложением круче 1:3 не может работать строительная техника.
• На крутых откосах полигонов могут формироваться негативные инженерно-геологические процессы, выражающиеся в оползневых и обвальных проявлениях, а также образованиях размывов бортов временными потоками (заложение оврагов).

Кроме того, заложение крутых откосов приводит к значительному (по сравнению с проектным) завышению объемов складируемых на полигоне отходов, что увеличивает срок существования полигона. В результате, неконтролируемо возрастает воздействие полигона на окружающую среду до масштабов, существенно превышающих утвержденное в положительном заключении государственной экологической экспертизы.

Поскольку выполнить выполаживание откосов на конечном этапе эксплуатации полигона практически невозможно, проектами всегда предусматривается заложение и выполаживание откосов на начальном этапе эксплуатации (реконструкции) полигона.

Вслед за нашей публикацией 1 июня 2006 г около двух часов ночи на одном из полигонов Московской области произошел оползень. Размеры сползшего массива по фронту 230 – 250 м, по ширине – 80 – 100 м. Произошло мгновенное перемещение массива отходов около 600 тыс. тонн на расстояние 15 – 20 м. Поверхность оползневого тела сохранила относительную целостность без нарушения травяного покрова, взаимного положения деревьев и кустарников. Фронтальная часть оползня (язык) разрушила дренажную систему, подъездную автодорогу с твердым покрытием, железобетонный забор (фото.1).

Вслед за перемещением оползневого тела произошли обвалы в верхней части склона с образованием крутых обрывов и обнажились слои отходов (фото. 2). Отметим, что консолидированные слои отходов в процессах оползания и последующих обвалов участия не принимали.

До схода оползня борт полигона имел угол откоса порядка 45° или 1:1. Он был сложен в основном глинистыми грунтами, организованными в виде ограждающих дамб, которые перекрывали захороненные отходы. Высота полигона над прилегающей территорией достигла на этом участке 40 м. Образованию оползня предшествовали проливные дожди, отмеченные в период, начиная с 27 мая. Атмосферные осадки привели к перенасыщению водой грунтовой обваловки борта полигона на участке оползня, глинистые породы обваловки разбухли и перешли в пластическое или текучее состояние. В результате в основании слоя образовались ослабленные зоны сцепления, объединившиеся в единую поверхность скольжения по которой и произошло перемещение оползневого массива.

Нами были проведены расчеты устойчивости откоса полигона для средних значений деформационных характеристик обваловочных суглинистых грунтов. Расчеты выполнялись для двух вариантов расчетных моделей: по методу Г.И.Тер-Степаняна и М.Н. Гольдштейна и по методу «равнопрочного откоса» И.Н. Маслова. При расчетах угол внутреннего трения принят равным 24°, сцепление – 0,22 кг/см2, объемный вес – 1,6 кг/см3. Расчеты, выполненные по обоим методам, показывают, что предел устойчивости – откос с углом заложения 1:2 (26,50).

Выполненный расчет показывает, что случившийся оползень произошел на крутом неустойчивом борту полигона, Инициировали его интенсивные атмосферные осадки. Поскольку примерно на 60 % полигонов ТБО Московской области проектные углы откосов не соблюдаются сегодня необходимо провести оценку оползнеопасности бортов действующих полигонов ТБО и разработать мероприятия по предупреждению образования оползней. Необходимо отметить, что положительные заключения государственной экологической экспертизы по проектам этих полигонов уже потеряли юридическую силу в связи с «реализацией объекта государственной экологической экспертизы с отступлениями от документации, получившей положительное заключение государственной экологической экспертизы…» (ст. 18, Федеральный закон «Об экологической экспертизе»).

Установление основных размеров поперечного профиля плотины

При проектировании поперечного профиля плотины необходимо установить очертание откосов плотины, ширину и отметку гребня, а также его конструкцию, конструкцию и размеры крепления верхового и низового откосов, размеры противофильтрационных устройств в теле плотины и в основании, тип, конструкцию и размеры дренажных устройств. Схема поперечного профиля земляной плотины показана на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Поперечное сечение земляной плотины

1 – тело плотины; 2 – подошва плотины; 3 – берма верхового откоса; 4 – упор крепления верхового откоса; 5 – крепление верхового откоса; 6 – гребень плотины; 7 – крепление низового откоса; 8 – берма низового откоса; 9 – дренаж плотины; 10 – замок; 11 – естественная поверхность грунта; 12 – водопроницаемый грунт; 13 – водоупор.

Очертание откосов плотины. При проектировании земляных насыпных плотин коэффициенты заложения откосов принимаются в зависимости от типа плотины, её высоты, вида грунта тела плотины и основания по данным практики.

Предварительно назначенные откосы плотин впоследствии подвергаются поверочному расчету устойчивости.

Верховой откос, насыщенный водой и находящийся под действием волн и льда устраивается обычно более пологим, а низовой — более крутым.

Заложение откосов плотины назначается с учетом следующих основных факторов:

а) характера грунта, из которого сложен откос;

б) характера грунта основания;

в) сил действующих на откос;

г) условий производства работ и эксплуатации плотины;

е) высоты плотины.

На начальной стадии проектирования сооружения для предварительного определения коэффициентов заложения откосов можно использовать данные, приведенные в таблице 2.2 [4].

Откосы плотин высотой до 15 м обычно принимаются не изменяющимися по высоте. При большей высоте обычно принимается ломаное очертание верхового и низового откосов, постепенно уменьшая их уклон от гребня к основанию. Переломы откосов устраиваются через 7¸15 м по высоте плотины.

Рекомендуемые коэффициенты заложения откосов земляных плотин

Высота плотины, м	Заложения откосов
верхового	низового
менее 5	2.0 – 2.5	1.50 – 1.75
от 5 до 10	2.25 – 2.75	1.75 – 2.25
от 10 до 15	2.50 – 3.00	2.00 – 2.50
от 15 до 50	3.00 – 4.00	2.50 – 4.00
более 50	4.00 – 5.00	4.00 – 4.50

Откосы плотин высотой до 15 м обычно принимаются не изменяющимися по высоте. При большей высоте обычно принимается ломаное очертание верхового и низового откосов, постепенно уменьшая их уклон от гребня к основанию. Переломы откосов устраиваются через 7¸15 м по высоте плотины. Обычно коэффициент заложения верхового откоса ниже точки перелома на 0.5 больше, чем коэффициент заложения откоса выше точки перелома. Для низового откоса – на 0.25.

На откосах плотины могут устраиваться горизонтальные площадки – бермы обычно в местах перелома откоса. Бермы предназначены:

1) для надзора за откосом;

2) для ремонта откоса и его покрытия;

3) для увеличения общей устойчивости откоса;

4) для увеличения ширины плотины по низу с целью удлинения пути фильтрации в основании;

5) для включения в тело плотины предварительно построенных перемычек, под защитой которых возводится плотина;

6) для заглубления под поверхностью откоса кривой депрессии на глубину, большую глубины промерзания;

7) для устройства в случае необходимости дороги по откосу;

8) для предохранения низового откоса от размыва его стекающими атмосферными осадками.

Ширина берм принимается не менее 2-3 м из условия производства работ. Обычно ширина берм составляет 3-5 м. Они устраиваются через 7-15 м по высоте.

На верховом откосе устраивается берма для создания упора крепления откоса. На низовом откосе бермы используются для устройства служебных проездов, а также для отвода атмосферных вод.

В курсовом проекте необходимо принять коэффициенты заложения верхового и низового откосов, установить отметки переломов откосов, принять размеры берм.

Конструкция гребня плотины. Ширина гребня земляной плотины устанавливается в зависимости от условий производства работ и эксплуатации, но не менее 4.5 м (СНиП 2.06.05-84 [10]). В случае если гребень плотины используется для проезда автомобильного транспорта, ширину его следует назначать равной ширине земляного полотна в соответствии с нормами проектирования (ДБН В.2.3.-4:2007 [6]) в зависимости от категории дороги проходящей по гребню (табл. 2.3). Схема гребня плотины показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Основные размеры земляного полотна

Параметры поперечного профиля автомобильных дорог

Показатель	Категории дорог
II	III	IV	V
Число полос движения, шт.
Ширина полосы движения, м	3.75	3.5	3.0	—
Ширина проезжей части Вп.ч., м	7.5	7.0	6.0	4.5
Ширина обочины, м	3.75	2.5	2.0	1.75
Ширина земляного полотна Вз.п., м	15.0	12.0	10.0	8.0

Дорожное покрытие гребня плотины принимается в зависимости от категории дороги.

Для обеспечения стока атмосферных осадков, гребень плотины выполняют двускатным с поперечным уклоном и в обе стороны от оси равным 0.02-0.04. С таким же уклоном выполняются обочины земляного полотна. Вдоль проезжей части по гребню плотины устанавливаются железобетонные надолбы, служащие ориентирами при движении транспорта. Надолбы располагаются на расстоянии 2 м один от другого и принимаются высотой 0.8-1.0 м. Варианты конструкции гребня плотины показаны на рис. 8.

Определение отметки гребня плотины. Отметку гребня плотины следует назначать с учетом возвышения его над расчетным уровнем воды. Возвышение гребня плотины h_s определяется для двух расчетных случаев стояния уровня воды в верхнем бьефе:

а) при нормальном подпорном уровне (НПУ), соответствующем основному сочетанию нагрузок и воздействий;

б) при форсированном подпорном уровне (ФПУ), соответствующем основному сочетанию нагрузок и воздействий.

Рис. 2.5. Конструкции гребня плотины

а) покрытие гребня железобетонными плитами;

б) покрытие гребня мощением

Возвышение гребня плотины в обоих случаях определяется с учетом высоты наката ветровых волн и ветрового нагона воды в водохранилище (рис. 2.6) по формуле (СНиП 2.06.05-84 [10]).

h_s = ∆h_set + h_run1% + , (2.6)

где ∆h_set – высота ветрового нагона воды в водохранилище, м; h_run1% – высота наката ветровых волн на откос обеспеченностью 1% в системе волн, м; – запас возвышения гребня, значение которого для плотин всех классов принимается не менее 0.5 м.

Рис. 2.6. Схемы к определению отметки гребня плотины

а – без парапета; б – с парапетом; 1 – расчетный статический уровень; 2 – средняя волновая линия; 3 – гребень плотины; 4 – гребень парапета

При определении первых двух слагаемых формулы (2.6), как уже указывалось в 2.1, следует принимать обеспеченности скорости ветра расчетной скорости ветра в зависимости от расчетного сочетания нагрузок и воздействий. При основном сочетании нагрузок и воздействий (НПУ в верхнем бьефе) обеспеченность скорости ветра следует принимать для сооружений I, II классов – 2% (1 раз в 50 лет) и III, IV классов – 4% (1 раз в 25 лет). Для особого сочетания нагрузок и воздействий (при ФПУ в верхнем бьефе) обеспеченность скорости ветра следует принимать для сооружений I, II классов – 20% , для III класса – 30% и для IV класса – 50%.

Методика определения высоты ветрового нагона воды в водохранилище ∆h_set и параметров волн h_1%, λ_m для рассматриваемых расчетных случаев была изложена выше (см. 2.1).

Высота наката ветровых волн на откос обеспеченностью 1% в системе волн согласно нормам проектирования (СНиП 2.06.05-84 [10]) определяется по формуле

где h_1% – высота волны обеспеченностью 1% в системе волн; k_r, и k_p – соответственно коэффициенты шероховатости и проницаемости откоса, принимаемые по табл. 2.4; k_sp – коэффициент, учитывающий скорость ветра и заложение верхового откоса, принимаемый по табл. 2.5; k_run – коэффициент, учитывающий пологость волны и заложение верхового откоса и определяемый по формуле (в СНиП 2.06.05-84 [10] приведен соответствующий график)

, (2.8)

λ_m – средняя длина волны; m₁ – коэффициент заложения верхового откоса; a – угол подхода фронта волны к сооружению (в курсовом проекте принимается a = 0).

Определенное таким образом значение h_run1% подставляется в формулу (2.6).

Следует отметить, что значение k_sp зависит от вида крепления откоса (бетонное, железобетонное, каменное). Рекомендации по выбору типа крепления приведены ниже.

Из двух полученных результатов расчетов (для основного сочетания нагрузок и воздействий при НПУ и особого сочетания нагрузок и воздействий при ФПУ) выбирается более высокая отметка гребня.

Значения коэффициентов k_r, и k_p

Конструкция крепления откоса	Относительная шероховатость r / h1%	kr	kp
Бетонные (железобетонные) плиты	0.9
Гравийно-галечниковое, каменное или крепление бетонными (железобетонными) блоками	Менее 0.002 0.005 – 0.01 0.02 0.05 0.1 более 0.2	0.95 0.9 0.8 0.75 0.7	0.9 0.85 0.8 0.7 0.6 0.5

Значения коэффициента k_sp

Скорость ветра Vw. м/с	Коэффициент ksp при заложении откоса m1
1 – 2	3 – 5	Более 5
20 и более	1.4	1.5	1.6
1.1	1.1	1.2
5 и менее	0.8	0.6

Иногда при значительной высоте волн для уменьшения высоты плотины на ее гребне устраивается парапет, который должен быть рассчитан на воздействие волн. Возвышение верха парапета над уровнем верхнего бьефа принимается не ниже значений, полученных по формуле (2.6) (см. рис. 2.6 б). Возвышение гребня плотины в этом случае следует назначать на 0.3 м над НПУ, но не ниже отметки ФПУ. На рис. 2.7 приведен пример конструкции гребня плотины с парапетом

Рис. 2.7. Пример конструкции гребня плотины с парапетом

1 – железобетонные плиты крепления; 2 – ливнесток; 3 – парапет; 4 – канал для прокладки кабелей; 5 – асфальтобетонное покрытие; 6 – надолбы; 7 – подготовка из песчано-гравийного грунта

Пример 2.2. Определение отметки гребня плотины

Ландшафтная архитектура и зеленое строительство | Totalarch

Вы здесь

Откосы на объектах ландшафтной архитектуры

Откосы представляют собой искусственно созданную наклонную поверхность, ограничивающую естественный или насыпной массив грунта, расположенный между горизонтальными участками, различающимися по высоте. Откосы всегда широко использовались при создании объектов ландшафтной архитектуры и садово-паркового искусства, особенно на сложном рельефе. Откосы также проектируют для укрепления береговых линий и при необходимости преобразования склонов с помощью террасирования. Простота устройства откосов, их устойчивость и естественный внешний вид делают их распространенным способом сопряжения поверхностей на объектах ландшафтной архитектуры.

Откос как инженерное сооружение характеризуется высотой А, длиной горизонтального заложения l и крутизной в относительных единицах. Крутизну откоса принято выражать в виде отношения его высоты, принятой за единицу, к длине заложения (например 1 : 0,5, 1 : 1, 1 : 2 и т.д.). На плане поверхность откоса изображают чередующимися короткими и длинными штрихами, направленными по уклону от верхней бровки откоса к его подножью. Ширина полосы откоса в плане соответствует длине заложения (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Откос: а — основные элементы: 7 — подножье; 2 — поверхность; 3 — бровка; 4 — гребень; h — высота заложения откоса; l — длина заложения откоса; б — обозначение на плане

На объектах ландшафтной архитектуры рекомендуется избегать размещения откосов высотой более 2,5. 3,0 м, что обусловлено сложностью их укрепления и эксплуатации.

Устойчивость откоса зависит от характеристик почвы или грунта, гидрологического режима, высоты и крутизны откоса, а также от его местоположения и уровня нагрузки.

Для естественных откосов существуют максимальные величины углов наклона к горизонтальной поверхности, которые позволяют удерживать грунт в достаточно стабильном состоянии (табл. 5.2).

Таблица 5.2. Крутизна естественного откоса

Материал откоса	Максимальный угол, °	Крутизна откоса
Травяной покров	18	1 : 3
Песок	27	1 : 2
Супесь	30	1 : 1,7
Щебень	34	1 : 1,5
Суглинок	40	1 : 1,2
Глина	60	1 : 0,6
Камень (насыпь)	63	1 : 0,5
Скала (монолит)	76	1 : 0,25

Рис. 5.9. Деформация откоса: 1 — кривая сдвига; 2 — деформация откоса при оползании; h — высота заложения откоса; Мс — момент сил

Основным видом деформации откосов является их оползание (рис. 5.9). Разрушение откоса может происходить внезапно или проявляться в виде длительного оползания, что чаще наблюдается на глинистых грунтах.

Возможными причинами разрушения откосов обычно становятся излишняя крутизна, увлажнение грунта, увеличение нагрузки на гребне или динамическое воздействие.

Для повышения устойчивости высоких откосов и предотвращения возможного сползания грунта в середине откоса размещают горизонтальную площадку — берму; при этом нижнюю часть откоса проектируют более пологой, чем верхнюю (рис. 5.10, а). Ширина бермы зависит от высоты откоса. Например, для откоса высотой более 6 м ее ширина должна быть не менее 1,5. 2 м.

Рис. 5.10. Преобразование склонов для повышения их устойчивости: а — устройство бермы 1; б — террасирование склона; i т — уклон террасы; i с — уклон склона; h — высота террасы; b — ширина террасы

При террасировании склонов крутизной более 60 %о расчет ширины террасы b выполняется по формуле (рис. 5.10, б):

b — h/(i с — i т ) ,

где h — заданная высота террасы; i с — существующий уклон склона; i т — заданный уклон террасы.

Откосы можно устраивать как путем выемки грунта, так и путем насыпи грунта. Устойчивость последних при прочих равных условиях будет ниже, что связано с неизбежно возникающей просадкой грунта. Основные способы формирования откосов путем срезки и насыпи грунта представлены на рис. 5.11. Для отсыпки оснований откосов используют суглинистые или супесчаные фунты. Грунт насыпают послойно, тщательно уплотняя и увлажняя его водой (из расчета 15 л на 1 м2).

Повысить устойчивость откосов можно различными способами: уменьшением крутизны (уположением откоса); дренированием откоса; закреплением грунтов тела откоса; укреплением поверхности откоса.

Укрепление откосов преследует две основные цели:

• защита наклонной части откоса от поверхностной эрозии, возникающей под воздействием осадков и ветра;
• повышение устойчивости насыпной массы грунта в стабильном состоянии за счет баланса воздействующих на него сил.

Рис. 5.11. Способы повышения устойчивости откосов путем срезки и насыпи грунта: а — уполаживание склона; б — устройство бермы срезкой грунта; в — устройство бермы насыпкой грунта; г — насыпь грунта на ступенчатый срез; «+» — насыпь; «-» — выемка

Выбор материала и технологии для укрепления откоса зависит от местоположения откоса, предполагаемого уровня механических нагрузок, крутизны склона и эстетических качеств формируемой среды.

В зависимости от расположения откосы могут быть сухими и влажными (открытые русла водоемов). В этом подразделе мы рассмотрим некоторые основные способы укрепления сухих откосов, а способы укрепления влажных откосов рассмотрены в подразд. «Устройство водоёмов-копаней».

Рис. 5.12. Укрепление откосов посадкой кустарников: а — горизонтальная укладка черенков; б — посадка с использованием плетней; в — закрепление камнем; г — посадка на ступенчатых выемках

Укрепление откосов может выполняться с помощью простейших способов, например посева трав или посадки кустарников (рис. 5.12), которые своими корнями способны удерживать слой грунта, предотвращая его размывание. Для достижения быстрого эффекта может использоваться одерновка или закрепление пластин дерна на поверхности склона с помощью шпилек. Если в качестве верхнего покрытия откоса используется газон, то на грунт основания насыпают слой растительной земли толщиной не менее 10. 15 см, который планируют по проектным отметкам. При этом для лучшего удержания растительного слоя основание отсыпают ступенчато. Более подробно создание газонов описано в гл. «Устройство и содержание газонов».

Хороших результатов в укреплении откосов позволяет добиться использование современных материалов и технологий, таких как габионные конструкции, георешетки, геотекстильные материалы, газонные решетки, выпускаемые зарубежными и отечественными производителями. Их применение позволяет повысить устойчивость возводимых насыпей и стабилизацию грунта на естественных склонах и проектируемых откосах. Основным принципом укрепления откосов является равномерное распределение нагрузок и передача напряжений, действующих в грунте на георешетки, имеющие высокую прочность. У различных производителей имеются запатентованные технологии укладки и крепления материалов. Их основные приемы изображены схематически на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Укрепление откосов с применением габионных конструкций: а — габионные конструкции, заполненные камнем; б — габионные конструкции, заполненные грунтом с посевом газонных трав: 1 — геотекстиль

Материалом для габионов является оцинкованная металлическая сетка двойного кручения с ячейками в виде шестигранника. Из нее производят контейнеры, чаще всего в форме параллелепипеда, заполняемые на месте строительства камнем. Габионы устанавливают один на другой, связывая их между собой, что позволяет сформировать конструкцию требуемой конфигурации и высоты. Впоследствии происходит их зарастание травой и мелким кустарником и они становятся частью ландшафта. Габионные конструкции, как и подпорные стенки, позволяют формировать устойчивые вертикальные поверхности. Кроме того, при меньшей высоте контейнеров возможно укрепление наклонных поверхностей до крутизны 1:2. В этом случае возможно заполнение габиона грунтом, который для предотвращения вымывания укладывают на геотекстиль. На таком откосе возможно последующее устройство газона и посадка цветочных растений.

Рис. 5.14. Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток: а — укрепление поверхности; б — армирование массива грунта; 1 — трехмерная георешетка; 2 — геотекстиль

Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток осуществляется способами, представленными на рис. 5.14. При необходимости укрепления поверхности откосов с целью удержания на его поверхности растительного грунта используются трехмерные георешетки. Они пришпиливаются к поверхности с помощью специальных креплений, затем на них высевают семена газонных трав и засыпают небольшим слоем земли. Также для защиты поверхности откоса от эрозии используют укрывные материалы из разных видов естественных волокон (солома, кокос), закрепленных на синтетической основе. Их разложение способствует улучшению почвенных условий за счет увеличения гумусового слоя, что стимулирует лучшее задернение склонов.

Актуально укрепление откосов для повышения устойчивости насыпей, особенно при использовании слабых фунтов с низкой несущей способностью или в случае недостаточной площади для размещения откоса с пологим склоном. Армирование (прослаивание) массива грунта горизонтальными слоями геотекстильных материалов или георешетками из синтетических волокон или металлической сетки двойного кручения позволяет предотвратить оползание и сдвиг фунта.

Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхней бровки откоса пешеходных дорожек и площадок, при высоте откоса более 2,0 м, необходимо предусматривать ограждения высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02).

Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.

175.Откосы.

Откос — это планировочный элемент территории объекта, с помощью которого осуществляется сопряжение двух поверхностей терри­тории с различными отметками. Откосы устраиваются при террасировании рельефа. При высоте откоса более 6 м поперёк склона устраивают проме­жуточные горизонтальные площадки (бермы) шириной в 2 м.

Откосы включает элементы: длину заложения L, высоту заложения Н и крутизну заложения i. Заложение L зависит от его высоты и крутизны. Величины откосов определяются соотношением высоты заложения к длине заложения. Формула откоса:

I=H/L

Например, откос 1:3 — это соотношение Н к L, то есть высоты к дли­не. В данном случае крутизна заложения равна 1:3 = 0,33. При проектиро­вании площадок на рельефе (на склоне) откосы могут проектироваться в выемке (врезаться в рельеф) и в насыпи.

На рис. 15 показана схема построения откоса по линии А-Е, являю­щегося сопряжением двух проектируемой (нижняя часть рисунка) и суще­ствующей поверхностей территории. Отметки точек, обозначенных на плане, определяют интерполированием между горизонталями. Заложение откоса в сечении точки А равно: 169,90 — 172,00×1,5 = -3,15 м, а в точке Е: 172,90- 170,48×1,5 = 3,63 м. Аналогично определяют величины заложений в других сечениях. Место перехода от выемки к насыпи — точка F— опре­деляют графически.

Для этого от точки С откладывают величину заложения в сторону спланированной поверхности (показано пунктиром); тогда точка F нахо­дится на пересечении спланированной поверхности с линией, соединяю­щей концы перпендикуляров, восстановленных из точек В та С.

В пределах насыпи откладывают заложения в сторону не спланированной территории. Проектные горизонтали в пределах откосов обычно не показывают, поскольку они не имеют практического значения для произ­водства работ. Поверхность откоса изображают чередующимися коротки­ми и длинными штрихами, направленными по уклону от бровки откоса к его подошве.

Откосы. При террасировании рельефа в садах и парках применяют подпорные стенки, но и откосы. Грунтовые откосы формируют путём тщательной планировки по проектным отметкам. При высоте откоса hi шее 6 м поперёк склона можно устроить промежуточную горизонталь-ию площадку (берму) шириной в 1,5. 2м. Нижний откос при этом выполняются более пологим, чем верхний. Следует учитывать величины углов естественных откосов в зависимости от видов фунтов. Гак, макси­мальный угол естественного откоса песка составляет 27°; супеси — 30; суг­линка 40; глины — 60°.

В районах с продолжительным зимним периодом спортивные пло­щадки трансформируют в катки и хоккейные поля.

Отсыпку оснований откосов водоемов, набережных водотоков, под­лежащих укреплению и озеленению, производят послойно суглинистым или супесчаным грунтом. Грунты тщательно послойно уплотняют и ув­лажняют водой, 15 л на 1 м 2 . Основание откоса отсыпают грунтом ступен­чато для лучшего удержания слоя растительного грунта. Растительную землю расстилают по подготовленному грунтовому основанию слоем в 10 см. Слой растительной земли тщательно планируют по проектным от­меткам откоса, его верхней и нижней бровок.

Откосы укрепляются различными материалами от размыва верхнего слоя грунта и разрушения. Используются такие приёмы, как одерновка, или укладка пластин дёрна по полотну откоса естественным камнем, габионовой кладкой или специальной решёткой, неткаными синтетическими материалами, покрытием типа соты. Выбор материалов зависит от место­расположения откоса, крутизны склона, уровня механических нагрузок. При укреплении откосов открытых русел речек, ручьёв на территории пар­ков и садов используют материалы и приёмы, сохраняющие естественный вид берега. Такие откосы укрепляют камнем, посадками растений. В окру­жении городской застройки используют материалы и приёмы, предотвра­щающие попадание поверхностного стока в водоём, и укрепляют откосы железобетонными плитами, при этом швы замоноличивают — заливают це­ментным раствором (рис. 79)

По верхним бровкам высоких откосов и террас предусматривают ни тис металлические решётки или ограждения, высотой 0,45. 0,60 м.

В настоящее время на российском рынке появились так называемые «газонные решётки» «Экофикс», изготовленные из полиэтилена высокого мнения и отходов пластмассы большой прочности. Такие решётки имеют структуру «пчелиные соты» и производятся двух цветов: чёрного и зелёно-i 0 Размер модуля 60,3*38,4×5,1 см. Модули решётки имеют соединитель­ные защёлки, которые служат для монтажа, образуя монолитную поверх­ность, устойчивую горизонтально и вертикально. При монтаже по откосу решётка стабилизирует почву, обеспечивая нормальную циркуляцию воды, которая свободно просачивается в землю, увлажняет грунт, предохраняет II о от эрозии. Ячейки засыпаются растительной землёй и засеваются семе­нами газонных трав.

В настоящее время в Европе, в странах СНГ и в России широкое применение при укреплении откосов нашли габионовые конструкции, сделанные из сетки двойного кручения. Такая сетка накладывается на сплани­рованное по отметкам полотно откоса, засыпается плодородным грунтом, высевают семена трав. Откос быстро зарастает травами. Сетка двой­ного кручения противостоит внешним нагрузкам, обладает прочностью, что важно в условиях нестабильных грунтов и в зонах размыва. Сетка обладает высокой степенью дренажности и защищает склон. Габионовое по­крытие более экономично, чем покрытие из бетонных плит.

В Европе широко используется система укрепления откосов под на­званием «Енкомат». «Енкомат» — это трёхмерные противоэрозионные ма­ты, сделанные из полиамидных монофиламентов, скреплённых в местах пересечения. С помощью этого средства создаётся искусственный расти­тельный покров из различных видов растений — трав, кустарников, — кото­рый является противоэрозионной защитой. «Енкомат» применяют на отко­сах заложением 1:1, 1:2. С помощью «Енкомата» закрепляют плодородный слой почвы с семенами на крутых откосах

144329 (Проектирование котлована)

Описание файла

Документ из архива «Проектирование котлована», который расположен в категории «курсовые работы». Всё это находится в предмете «строительство» из раздела «Студенческие работы», которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «курсовые/домашние работы», в предмете «строительство» в общих файлах.

Онлайн просмотр документа «144329»

Текст из документа «144329»

Определение размеров котлована для здания

Расчет объемов грунта срезаемого растительного слоя при сооружении котлована

Расчет объемов грунта разрабатываемого в котловане экскаватором

Расчет объемов грунта при зачистке дна котлована

Расчет объемов грунта при выполнении траншей для въезда в котлован

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

Составление калькуляции затрат труда

1. Проектирование котлована

1.1 Определение размеров котлована для здания

При проектировании котлованов, их размеры, определяют исходя из общих размеров (L и B) на плане (чертеже), требуемой глубины его заложения (Н), крутизны откосов (1 / m), принятых для выполнения производственных процессов, условий их безопасного выполнения, а также условий необходимых для обеспечения выполнения дальнейших работ: установка опалубки при изготовлении ростверка, гидроизоляция стен подпала, установка лесов или подмостей и т.д.

Для создания безопасных условий труда в котловане и предотвращения обрушения стенок котлована, его устраивают с откосами, или выполняют их крепление. Крутизна откоса — отношение его высоты к заложению (1 / m = Н / а). Крутизна откосов (1/m) зависит от вида грунта, глубины котлована ( Н ) и характеризуется коэффициентом заложения откоса (m), численные значения которого приведены в таблице 3.

Указанные параметры связаны между собой тождеством

1/m – крутизна (уклон) откоса

Н – высота откоса в котловане (глубина котлована), м

m – коэффициент заложения откоса котлована

а – заложение откоса, м.

Определяем заложение откоса путем преобразования тождества (1) в формулу

При глубине котлована Н=2 метра в грунте глина будет иметь коэффициент заложения откоса m = 0,25, и откос должен иметь угол предельного равновесия а, при основании откосов котлована не более 76°.

По конфигурации здания в плане и его размеров определяем необходимые размеры котлована. Длина (Lк, м) котлована по дну (по низу) определяется по формуле:

L – длина здания между координационных осей здания (пролет здания), м

с – расстояние, от боковых поверхностей ростверка до координационных осей здания, м

d – расстояние, от внешней наружной плоскости ростверка до подошвы откоса, м.

Lк = 45 + 2(0,3 + 0,7) = 47 м

Ширина котлована по дну (Вк, м), определяется по формуле:

В – размер по ширине здания между координационными осями здания, м

с – расстояние, от боковых поверхностей ростверка до координационных осей здания, м

d – расстояние, от внешней наружной плоскости ростверка до подошвы откоса, м.

Вк = 30 + 2(0,3 + 0,7) = 32 м

Длину котлована по верху (LВк, м), определяется по формуле:

Lк – длина котлована по низу, м

а – заложение откоса котлована, м.

Используя формулу (2) преобразуем формулу (5), а после преобразования получаем формулу:

LВк = 47 + 2(2 * 0,25) = 48м

Ширину котлована по верху (ВВк, м) определяют по формуле:

ВВк = Вк + 2а = Вк + 2(Н *m)(7)

m – коэффициент заложения откоса котлована.

ВВк = 32 + 2(2 * 0,25) = 34м

Вычерчиваем план котлована, сечения 1 – 1 и 2 – 2 по котловану и проставляем все условные обозначения с числовыми составляющими (рис. 2)

1.2 Расчет объемов грунта срезаемого растительного слоя при сооружении котлована

Плодородный грунт растительного слоя при строительстве здания должен быть сохранен, поэтому его срезают и вывозят или складируют для последующего использования при благоустройстве территории по завершению строительства.

Объем грунта подлежащий срезке срезают бульдозером с последующей погрузкой экскаватором или фронтальным погрузчиком в транспортные средства.

Объем (Vc, м) срезаемого грунта определяют по формуле:

VКс – объем срезаемого грунта в пределах котлована, м 3

VРс – объем срезаемого грунта в пределах рабочей зоны, м 3

Слагаемые формулы (8) определяют по формуле:

VКс = ВВк * LВк * hc, (10)

hc – толщина срезаемого слоя, м.

VКс = 34 * 48 * 0,15 = 245 м 3

F – площадь рабочей зоны, прилегающей к котловану по его периметру, м 2.

F = 45 * 15 = 675 м2

VРс = 675 * 0,15 = 101 м3

1.3 Расчет объемов грунта разрабатываемого в котловане экскаватором

Объем работ (Vэ, м3) выполняют экскаватором и определяют по формуле:

Vэ = (F1 + F2) / 2(H – hc – δ)(12)

F1 – площадь котлована по дну, м2

F2 – площадь котлована поверху, м2

Н – глубина котлована разрабатываемого экскаватором, м

δ = 0,15 величина недобора, м.

F1 = 47 * 32 = 1504 м2

F2 = 48 * 34 = 1632 м2

Vэ = (1504 + 1632) / 2 (2 – 0,15 – 0,15) = 922 м3

1.4. Расчет объемов грунта при зачистке дна котлована

Объем грунта образующийся при зачистке дна котлована ( VКэ, м3) называют грунтом недобора и определяют по формуле:

VКэ = Lк * Вк * δ(15)

VКэ = 47 * 32 * 0,15 = 226 м3

1.5 Расчет объемов грунта при выполнении траншей для въезда в котлован

Для обеспечения въезда в котлован и выезда из него устраивают как минимум две траншеи (съезда-выезда). Ширина траншеи (Вr, м) принимается в зависимости от ширины планируемых для заезда в нее строительных и транспортных машин.

При одностороннем движении ширину траншеи по низу принимают равной Вт = Вт1 = 4,5 м, а при двухстороннем движении ширину траншеи по низу, принимают равной: Вт = ВТ2 =6 м.

Объем земляных работ (VТВ, м 3), при устройстве траншеи съезда определяют по формуле:

VТВ = (Н2 ( 3Вт + 2mН(m′ — m)/ m′) * (m′ — m) / 6(16)

Н – глубина котлована, м

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

m – коэффициент заложения откоса котлована

m′ — коэффициент заложения откоса траншеи.

VТВ = (4(3 * 6 + 2 * 0,98) * 9,75) / 6 = 130 м3

1.6 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.1. 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],(17)

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 = 32 + 2∙2∙0,25 = 33 м

b1= b + 2Н ∙ m = 47 + 2∙2∙0,25 = 48 м

Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1] = 2/6 ∙ [(2∙32 + 33) ∙ 48 + (2∙33 + 32) ∙ 47] =2/6 ∙ [(64 + 33) ∙ 48 + (66 + 32) ∙47] = 2/6 ∙ [97 ∙ 48 + 98 ∙ 47] =

2/6 ∙ [4656 + 4606] =2/6 ∙ 9262 = 3056 м3

Рис.3 Геометрическая схема определения объёма котлована

При отрывке ям под отдельно стоящие фундаменты иногда используют формулу:

Vк = Н/3 (Fн + Fв + √Fн+Fв),(18)

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.4 Геометрическая схема определения объёма траншеи

Рис.5 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 ,(20)

где а2 , b2 – размеры здания в плане.

Vоб.з = 2775- 45*30*2 = 75 м3

Земляные работы должны выполняться с комплексной механизацией всех процессов и применением рациональных способов производства работ. Выбор землеройных машин для производства земляных работ зависит от вида грунта, рельефа местности, объёма и глубины земляных выработок, условий выполнения работы (в отвал, на транспорт), транспортных средств и дальности перемещения грунтов.

К основным землеройным машинам относятся одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.

В строительстве благодаря высокой производительности при разработке грунтов различных категорий наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы. В зависимости от производственных условий в качестве сменного оборудования экскаваторов применяют прямые и обратные лопаты, драглайны, грейферы.