Технология строительного производства (стр. 11 )

Учитывая современные требования к производству работ, в настоящем пособии дается технология выполнения земляных работ при устройстве котлованов и траншей, технология устройства монолитных столбчатых железобетонных фундаментов, необходимые сведение о грунтах, характеристики машин и механизмов, применяемых на выполнении работ нулевого цикла.

Изложены принципы определения объемов земляных работ, методика расчета забоев одноковшовых экскаваторов, технологических схем производства земляных работ. Приводится методика расчета производительности и технико-экономического анализа земляных работ.

В первой группе задач настоящего раздела  рассматривается определение объемов земляных работ при разработке траншей, котлованов и планировочных работах на участках.

Объемы работ определяются как для горизонтальных участков, так и для участков, имеющих поперечные и про­дольные уклоны.

При производстве планировочных работ очень важно назначить такую отметку планировки, при которой объемы насыпей были бы равны объемам выемок, так как это является наиболее экономичным решением.

При организации производства земляных работ необхо­димо знать наиболее возможную ширину проходки экскава­тора, поэтому в задачах рассматривается этот вопрос для экскаваторов с оборудованием прямой лопатой, обратной лопатой и драглайном.

Расчет размеров выемок.

Технологическое проектирование производства земляных работ начинаем с определения линейных размеров в плане и разрезе необходимого земляного сооружения - котлована или траншеи. Котлован под фундамент разрабатываем в том случае, если размеры подошвы фундаментов велики, а ширина пролетов не более 18 м, т. е. целесообразна сплошная разработка грунта. Если размеры пролетов более 18 м,  то с целью сокращения объемов земляных работ целесообразно разрабатывать траншеи под фундамент. Котлованы и траншеи разрабатывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами), с креплением или без них. Котлован и траншеи с вертикальными стенками устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой  при отсутствии грунтовых вод и глубине в пределах 1…2 м. Котлованы и траншеи с откосами разрабатывают при глубине, превышающей допустимые пределы возведения их с вертикальными стенками [1, 2] и когда устройство креплений экономически нецелесообразно. Крутизну откосов принимаем по таблице  в источнике [1, 2].  Линейные размеры котлована устанавливают по сетке колонн и габаритам здания в плане с учетом заданной схемы расположения, глубины заложения и размеров фундаментов под несущие конструкции. На рисунке 3.2 приведен пример и исходные данные к расчету размеров котлована одноэтажного двухпролетного унифицированного здания для условий, когда предусмотрена сплошная выемка грунта. Ширина здания в плане по крайним продольным разбивочным осям будет равна сумме ширины пролетов – В, а длина здания по крайним поперечным осям – А. Введем обозначения размеров котлована в м:  b – ширина котлована по низу; a – длина котлована по низу; b1 – ширина котлована по верху; a1 – длина котлована по верху; H – глубина котлована. Основные размеры фундамента: площадь у основания Sф; с1 – размер фундамента у основания по поперечной оси, м; с2 – размер фундамента у основания по продольной разбивочной оси, м; Нф – общая высота фундамента.

При сплошной выемке грунта ширина котлована по низу и по верху определяется по формулам:

b = B + 2C1 + 2x,

(3.1)

а = A + 2C2 + 2x

(3.2)

  б)

  а)

                                                                в)

Рисунок 3.2 – Исходные данные к расчету размеров котлована одноэтажного двухпролетного унифицированного здания:

а – план расположения фундаментов; б – привязка фундаментов к крайней продольной разбивочной оси; в – привязка фундамента к крайней поперечной разбивочной оси.

где х – минимальное расстояние от нижней кромки котлована до нижней грани фундамента, необходимое по условиям организации рабочего места при строительных работах и  установке опалубки. Принимают 0,5…0,7 м по СНиП «Бетонные и железобетонные работы».

Глубина котлована (может быть принята посередине котлована)

H = Hф + d,

(3.3)

где d – превышение (понижение) уровня верха котлована над верхом  фундамента в м и зависит от архитектурно-конструктивного  решения подземной части здания.

Ширина котлована по верху:

b1 = b + 2 ? m ? H,

(3.4)

где m – показатель выноса откоса, зависящий от характеристики грунта и глубины котлована [1,2].

Длина котлована по верху:

а1 = а + 2 ? m ? H

(3.5)

В практике, чтобы не нарушать естественной плотности грунта у основания фундамента, разработка котлована на всю глубину экскаватором, как правило, не допускается. Величина допустимого недобора грунта в основании дается в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Допустимые недоборы грунта в основании при  разработке котлованов одноковшовыми экскаваторами

Рабочее оборудование экскаватора	Вместимость ковша экскаватора, м3
0,25..0,4	0,5..0,65	0,8..1,25	1,5..2,5	3..5
Недобор грунта, см
Лопата: прямая  обратная  драглайн	5 10 15	10 15 20	10 20 25	15 - 30	20 - 30

Объем котлована с вертикальными стенками (когда показатель выноса откоса m=0) рассчитывается по формуле:

V = H ? a ? b,

(3.6)

где: V – объем грунта в целиковом массиве, подлежащий выемки из котлована, м3; H, a, b – соответственно глубина,  длина и ширина котлована по низу в м.

Объем котлована, площадь горизонтального сечения которого окружность, определяют как объем усеченного конуса по формуле:

V = ? ? H ? (R2 + Rr + r2),

(3.7)

R = r + m ? H,

(3.8)

где R, r – радиусы сечения котлована соответственно по верху и по  низу, м.

Объем котлована, имеющего вынос откоса и площадь по основанию – прямоугольник, а поперечное и продольное сечения – трапеции, рассчитывают по формуле:

V = H [a ? b + a1 ? b1 + (a1 + a) ? (b1 + b)] ,

(3.9)

где: b1 = b +2mH; a1 = a + 2mH.

Для лучшего запоминания формулы (3.9) можно предложить следующее определение: объем котлована равен одной шестой части его глубины, умноженной на сумму площадей нижнего и верхнего оснований и произведения суммы длинных сторон на сумму коротких сторон. Если котлован разработан на спланированной площадке или на местности с уклоном не более 0,01, объем его может быть рассчитан как объем усеченного клина (опрокинутого обелиска) по формуле:

V = (F + F1) ? H,

(3.10)

где:  F и F1 –площади соответственно нижнего и верхнего оснований, м2; F= a ? b; F1= a1 ? b1.

Объем выемки грунта бульдозером в ходе зачистки дна котлована определяют по формуле:

Vб = a ? b ? ?hб ? 10-1,

(3.11)

где: ?hб – недобор грунта после экскаваторных работ (таблица 3.1.); 10-1 – перевод сантиметров в метры. Дно котлована в пределах площади основания каждого фундамента дополнительно зачищают вручную. Объем такой зачистки Vр, определяют по формуле:

Vp = 1,1 (?nф ? Sфi) ? ?hp ? 10-1,

(3.12)

где:  Sф – площадь фундаментов по основанию, м; ?hр – глубина ручной зачистки грунта под фундамент, см; nф – число фундаментов в котловане; 1,1- коэффициент увеличения площади зачистки основания (10%);

На основании расчетных данных составляют  таблицу 3.2.

Таблица  3.2 - Ведомость объемов работ

Наименование технологических операций	Единица измерения по ЕНиР	Объем
Срезка растительного слоя	1000 м2
Разработка грунта одноковшовым экскаватором в котловане	100 м3
Разработка грунта вручную при подготовке оснований под фундаменты	м3

3.1 ПРИМЕР: Определить, сколько требуется вынуть из резерва плотного грунта, чтобы засыпать котлован объемом W1=750 м3 с последующим уплотнением грунта.        Определить, сколько циклов n необходимо сделать для перевозки вынутого грунта самосвалами. Грунт - легкий суглинок. Емкость кузова автомобиля – самосвала W2=3,0 м3