Формулы для определения объемов откосов котлована

Определение размеров котлованов и траншей

Отдел продаж:

• +7 (495) 134-55-67
  (Московский)
• 8 (800) 555-64-48
  (Федеральный)

Доставка, настройка и консультация БЕСПЛАТНО

Лицензионные СН-2020, ТСН-2001, РЖД, ТСНБ-2001, ФЕР-2017

30% скидка на недельные курсы

Для расчета строительных работ при разработке котло­ванов и траншей, необходимо знать их основные размеры: глубину (Н), ширину (В) и длину (L).

Глубина разработки котлованов и траншей принимается по проек­тным данным: от «черной» отметки поверхности земли до отметки за­ложения основания под фундаменты или подстилающего слоя под полы и уменьшается на толщину срезки растительного грунта, если объем среза подсчитывается отдельно.

При определении размеров в плане (ширины и длины) котлована или траншеи с вертикальными стенками учитывают размеры подвала и фундаментов, включая толщину гидроизоляции, толщину опалубки и креплений, расстояния со всех сторон между сооружением и стенкой котлована (траншеи) — 0,2 м, а при необходимости спуска людей в котлован — не менее 0,7 м.

Для котлована, с откосами определяются размеры котлована понизу и поверху: ширина (В) и длина (L).

Размеры понизу (В , L ) определяются габаритами сооружения с учетом расстояния между сооружением и подошвой откоса (не менее 3 м). Размеры поверху определяются с учетом крутизны откосов:

Вотк — ширина (заложение) откоса, м.

Крутизна откоса характеризуется коэффициентом откоса- отно­шением глубины выемки к заложению откоса:

Вв = Вн + 2 H / kотк

Объем земляных работ (V) при разработке котлованов с откосами определяется по формулам:

для котлована прямоугольной формы

Vк = H /6 * ( Sн + Sв + ( Bн + Bв )*( Lн + Lв ))

Sн и Sв — площадь котлована соответственно понизу и поверху, м2;

для котлована квадратной формы

Vк = H /3 * ( Sн + Sв + ( Sн * Sв) * 0,5)

для котлована круглого в плане

Vк = πH / 3 * (R2 + r2 + Rr)

R и r — радиусы верхнего и нижнего основания котлована;

для котлована, имеющего форму многоугольника

Vк = H /6 * ( Sн + Sв + 4 Sср )

S ср — площадь сечения по середине его высоты, м2. Приведенные формулы пригодны для определения объемов небольших котлованов (шириной менее 15 м). В этом случае они могут разрабатываться экскаватором, находящимся на поверхности земли (типа «драглайн» и «обратная лопата»).

При ширине котлована более 15 м земляные работы выполняются экскаватором типа «прямая лопата», который требуется опустить на дно котлована.

Если котлован разрабатывается экскаватором с прямой лопатой, то, к объему котлована необходимо прибавить объем земляных работ для устройства въездов в него.

Число въездов должно быть предусмотрено проектом организации строительства, а объем одного въезда подсчитывается по формуле:

Vв = (6 + 1,5 H) ∙ 4 H2

Н— глубина котлована.

В случаях, когда котлован разрабатывается сверху (экскаватором-драглайном или обратной лопатой), а зачищают котлован бульдозером, следует к объему котлована прибавить объем земляных работ для уст­ройства въезда бульдозера. Число въездов определяется проектом орга­низации строительства, а объем въезда подсчитывается по формуле:

Размеры траншей определяются в зависимости от размеров фундаментов, диаметра прокладываемых труб, способа производства работ. Расстояния между конструкциями и стенками траншей понизу принимаются в том же порядке, что и для котлованов.

Наименьшая ширина траншей по дну при разработке грунта одноковшовыми экскаваторами соответствует ширине режущей кромки ковша с добавлением 0,15м- в песках и супесях; 0,1м- в глинистых грунтах; 0,4м- в разрыхленных скальных и мерзлых грунтах.

ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котло­ванов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост. При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Подсчет объемов земляных работ необходим для того, чтобы обо­снованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость отвозки или возможность распределения вынуто­го из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засы­пок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.

Определение объемов котлованов. Уточнив по приведенным выше формулам размеры котлована понизу В_к и L_k B назначив крутизну от­косов т и зная глубину котлована Н, определяют размеры котлова­на поверху В_к и L_k B и затем вычисляют объем грунта, подлежащего раз­работке при устройстве котлована.

Объем котлована V_к прямоугольной формы с откосами (рис. 11.4, а) определяют по формуле опрокинутой усеченной пирамиды (призма­тоида):

где В_к и L_k — ширина и длина котлована по дну, м; B_k B и L_k B — то же, поверху;

Н — глубина котлована, м.

Объем котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (см. рис.),

где F₁, и F₂ — площади дна и верха котлована, м 2 ; F_ср — площадь сече­ния по середине его высоты, м 2 .

Объем квадратного котлована с откосами определяют по форму­ле опрокинутого призматоида:

Схемы для определения объемов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей и насыпей:

а, б, в— котлованы прямоугольные, многоугольные и круглые; г — траншея с откосами; б — насыпь

При расчетах объемов земляных работ следует также учитывать объемы въездных и выездных траншей:

V_в.тр = H 2 /6 [3b + 2mh(m 1 – m)/m 1 ](m 1 — m),

где Н — глубина котлована в местах устройства траншей, м; b — ши­рина их понизу, принимаемая равной при одностороннем движении 4,5м и при двухстороннем — 6 м;

m — коэффициент заложения от­коса котлована; m’ — коэффициент откоса (уклона) въездной или вы­ездной траншеи (от 1 : 10 до 1 : 15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей

где /_к— объем собственно котлована, м 3 ; n — количество въездных и выездных траншей; V_в.тp. — их объем, м 3 .

Из общего объема котлована следует выделить объем работ по срезке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скрепером, а также объем работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания, на которое опирается сооружение.

Объем срезки растительного слоя можно определить по формуле:

где V_с к — объем срезки грунта в пределах котлована, м 3 ; V_c p — то же, в пределах рабочей зоны, м 3 .

где B_k B L_k B ,- ширина и длина котлована поверху, м; t_с — толщина сре­заемого слоя, принимаемая равной 0,15—0,20 м. V_c p = BL

где В — ширина рабочей зоны на берме котлована, необходимая для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15-20 м;

L — протяженность рабочей зоны, м.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована равен V = B_kL_kh_H,

где B_kL_k— ширина и длина котлована понизу, м; h_H,- толщина не­добора, м.

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

Объем траншеи с вертикальными стенками

где V_тр — ширина траншеи; Н₁ и Н₂ — глубина ее в двух крайних по­перечных сечениях;

F₁, и F₂ — площади этих сечений; L — расстояние между сечениями.

Объем траншеи с откосами (рис. 11.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечных сечений F_1,2 = (B_тр + mH_1,2)H_1,2

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 3897 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Подсчет объемов земляных работ

Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котлова­нов, траншей) и насыпей включает определение формы сооружения, разбиение его на простые геометрические тела, определение их объема и суммирования.

Определение объемов котлованов. Уточнив по приведен­ным выше формулам размеры котлована понизу В_к и L_к, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована Н, определяют размеры котлована по­верху В_к в , L_к в и затем вычисляют объем грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Объем котлована V_к прямоугольной формы с откосами (рис. 4.4, а) определяют по формуле опрокинутой пирамиды (призматоида):

(4.12)

где В_к и L_к — ширина и длина котлована по дну, м; В_к в и L_к в — то же, повер­ху; Н — глубина котлована, м.

Объем котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 4.4, б)

(4.13)

где F₁ и F₂ — площади дна и верха котлована, м 2 , F_cp — площадь сечения по середине его высоты, м 2 .

Объем круглого в плане котлована с откосами (рис. 4.4, в) опреде­ляют по формуле опрокинутого усеченного конуса:

Рис. 4.4 – Схема для определения объемов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей и насыпей

а, б, в — котлованы прямоугольные, многоугольные и круглые, г — траншея с откосами, д — насыпь

(4.14)

где R и r — радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и кони­ческой частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами В_к, L_к понизу и В_к в , L_к в поверху от отметки заложения их цилиндрических час­тей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соот­ветственно и объемы земляных работ определяют в два этапа: вначале объ­ем общего прямоугольного котлована по приведенным выше формулам, а затем объем конических углублений с использованием приведенной форму­лы усеченного конуса.

При расчетах объемов земляных работ следует также учитывать объемы въездных и выездных траншей:

(4.15)

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 (уклона) въездной траншеи (от 1:10 до 1:15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей получают суммированием объема котлована для сооружения и объемом въездных траншей.

Из общего объема котлована следует выделить объем работ по срез­ке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скре­пером, а также объем работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания.

Объем срезки растительного слоя зависит от размеров котлована и толщины срезаемого слоя, прини­маемой равной 0,15 – 0,20 м. Также добавляется площадь зоны необходимой для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15 – 20 м вокруг котлована.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована зависит от размеров котлована по низу и величины недобора. Толщину недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экска­ваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экска­ватора по табл. 4 СНиП 3.02.01.

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

Объем траншеи с вертикальными стенками

или (4.16) (4.17)

где В_тр — ширина траншеи; Н₁ и Н₂ — глубина ее в двух крайних поперечных сечениях; F₁ и F₂ — площади этих сечений, L — расстояние между сечения­ми.

Объем траншеи с откосами (рис. 4.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

(4.18)

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера

(4.19)

При отрыве траншей экскаваторами у дна их также оставляют не­обходимый недобор грунта и устраивают приямки, которые в основном разрабатывают вручную.

Объем земляных работ по зачистке дна траншеи определяют по формуле

(4.20)

где В_тр — ширина траншеи по дну, м; L — общая длина траншеи, м; h_н — толщина недобора.

Несущая способность труб в значительной мере зависит от харак­тера опирания их на основание. Так, например, трубы, уложенные в грунтовое ложе с углом охвата 120°, выдерживают нагрузку на 30 — 40% большую, чем трубы, уложенные на плоское основание. Поэтому на дне траншеи пе­ред укладкой труб целесообразно вручную или механизированным спосо­бом устраивать, специальное овальное углубление (ложе) с уг­лом охвата труб до 120°. Объем земляных работ по устройству ложа или выкружки на дне траншеи для укладки труб может быть определен по формуле

(4.21)

где F_л — площадь поперечного сечения ложа (выкружки), м 2 ; L — длина тран­шеи, м.

Площадь сечения ложа (выкружки) можно определить по геометри­ческой формуле площади сегмента

(4.22)

где r — радиус трубопровода, т.е. D/2, м; φ — угол охвата трубы, град.

Объемы насыпей (рис. 4.4, д) можно определить по тем же фор­мулами, что и выемок, учитывая форму насыпи. Потребное количество грунта для возведения насыпи в плотном теле определяют с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

После возведения в котловане сооружения пустоты с боков его (пазухи), включая въездные и выездные траншеи, подлежат засыпке грунтом. Объем засыпки пазух котлована определяют разностью общего объ­ема котлована, и объемом заглубленной части сооружения. Если сооружения выступают над поверхностью земли на 0,8 . 1 м, вокруг них делают обсыпку грунтом (рис 4.5).

Рис. 4.5 – Схемы к подсчету объемов вертикальной планировки, засыпки и обсыпки сооружений

а – план котлована и его продольное сечение для определения объема засыпки и обсыпки после возведения сооружений, б – то же, для сооружения с покрытиями

Общий объем грунта, укладываемого в резерв на берме котлована, должен включать объем грунта для обратной засыпки пазух, обсыпки со­оружений и устройства насыпи над ними. Излишек грунта подлежит вывоз­ке.

Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обрат­ной засыпки траншеи (V) с учетом коэффициента остаточного разрыхления (К_ор) определяется по формуле

(4.23)

где К_ор определяется по справочным данным; V_т— объем грунта, вытесня­емый трубопроводом и вывозимый за пределы площадки.

Распределение грунта на основе баланса земляных масс. Срав­нение объемов земляных работ по устройству выемок и насыпей на строи­тельной площадке представляет собой баланс земляных масс, кото­рый может быть активным, если объем выемок превышает объем насы­пей, и пассивным, если объем выемок меньше объема насыпей. В пер­вом случае излишний грунт вывозят со строительной площадки в отвалы, во втором — недостающий для устройства насыпей грунт завозят со стороны.

Поскольку вывозка грунта за пределы площадки нежелательна, так как она увеличивает сроки и повышает стоимость строительства, следует стремиться к тому, чтобы весь грунт из выемок укладывался без остатка в насыпи, т.е. соблюдался нулевой баланс. Определив баланс земляных масс, составляют схемы потоков перемещения грунта из выемок в насыпи или в резервы.

Определение и расчет объемов земляных работ

На практике существуют разные способы расчета объема земляных работ, воспользовавшись которыми вы получите ту или иную степень точности. В случае масштабных проектов, отклонения результата от плана могут быть весьма значительными, в связи с чем данному этапу отводится особая роль. Расчет объемов земляных работ помогает правильно определить требуемые трудовые и технические ресурсы, составить календарный план и утвердить сметную стоимость. Причем уточнения по объемам земляных работ траншеи в документацию могут вноситься не только на стадии проектирования, но и позже.

Источник фото: exkavator.ru Выполнить расчет объемов земляных работ можно на основании СНиПов

Если земляные работы подразумевают результат в виде правильной геометрической формы, то для определения объема достаточно воспользоваться формулой из числа общеиспользуемых. С усложнением рельефа более трудоемкими становятся и методы подсчета. В этом случае подходящую формулу можно найти в справочниках.

Из всего многообразия форм земляных сооружений выделяют три главные: котлован, траншея (еще одно название — линейно-протяженное сооружение), вертикальная планировка площадки. В первом случае для расчет объема земляных работ предпочтение отдается методу поперечных профилей (в случае многоугольного очертания с параллельными основаниями можно воспользоваться формулой Симпсона), во втором подсчет в большинстве случаев осуществляется по продольным и поперечным профилям.

Схемы для определения объема котлованов (прямоуольный, многоугольный, круглый котлованы, траншея с откосами, насыпь)

В случае, когда подрядчик имеет дело со сложной формой, для расчета общего объема земляных работ выполняется разбивка на несколько более простых фигур с последующим суммированием значений, полученных для каждой из них. Отдельные неровности допускается не брать в расчет как не влияющие значительно на объем предстоящих работ. При подсчете объема протяженного земляного сооружения, его разбивают вертикальными плоскостями на несколько призматоидов в точках перелома продольного профиля. Для определения объема каждой части необходимо узнать величины сторон поперечных сечений и расстояние между ними. Вертикальная планировка на территории большой площади предполагает подсчет по 3-гранным или 4-гранным призмам, стороны у которых берутся длиной 10-100 м.

Одна из часто встречаемых величин для расчета объемов земляных работ, — крутизна откосов. В литературе приводятся приблизительные значения крутизны, зависящие от глубины выемки и прочности грунта. Так, угол естественного откоса котлована глубиной до 1,5 м в песке составляет 63 градуса, а отношение высоты откоса к его заложению — 1:0,5. Располагая значением этой величины, а также размерами нижней части котлована и его глубиной, вы легко посчитаете длину и ширину земляного сооружения сверху и объем грунта, подлежащего выемке.

Формула призматоида для расчета объема прямоугольного котлована:

V = (Н/6) (AB + CD + (F + C)(B + D))
V – объем котлована с откосами со всех сторон;
Н — глубина котлована;
F и B — ширина и длина по дну;
C и D — те же величины поверху.

Если вы выполняете работы по рытью котлована глубже 5 м, заранее позаботьтесь об устройстве промежуточных берм не уже 2,5 м. Еще несколько рекомендаций:

• при возведении ленточного фундамента к ширине его подошвы прибавляется 0,2 м с каждой стороны (для устройства подушки из песка или бетона);
• если цель работ — траншея с креплением, следует добавить к ее ширине 0,1-0,2 м (чем глубже котлован, тем больше значение).

Дополнительное расстояние стоит предусмотреть и в других случаях, например, при изготовлении вертикальной гидроизоляции фундаментов.

Существует специфика в определении объема земляных работ при задействовании спецтехники. Так, траншея не может быть уже режущей кромки ковша землеройной машины плюс 0,1-0,15 м (в зависимости от вида грунта). А для того, чтобы исключить нарушение естественной структуры грунта, принято «недобирать» ковшом со дна 5-20 см.

Источник фото: exkavator.ru В определении объема земляных работ при использовании спецтехники есть своя специфика

Помимо объемов основных работ, принято производить расчет также для дополнительных земляных сооружений, таких как выезды из котлована, уширения для разворота транспорта и др. элементов, без которых реализация проекта невозможна. Из общего объема котлована также выделяется объем земляных работ по срезке верхнего плодородного слоя.

Еще один момент, который следует учитывать, — то, что расчет объемов земляных работ производят при плотности естественного залегания («в плотном теле»). При этом рабочую высоту насыпи следует задать больше проектной, так как впоследствии грунт может осесть. Пример: первоначальное увеличение объема песчаного грунта после разработки составляет 10-15%, остаточное разрыхление грунта (после его уплотнения атмосферными осадками, транспортомы и т.д.) — 2-5%.

Наши группы в Telegram, Viber. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!