«Организация работ в строительстве и производство геодезических, подготовительных и земляных работ на объектах использования атомной энергии» (стр. 15 )

Схема к подсчету объемов линейных сооружений, котлованов и траншей:

а - продольный профиль линейного сооружения; I - поверхность земли; II - проектная (красная) линия; 1, 2, 3, ... - номера сечений; б - форма призматоида на участке выемки; в - то же, на участке насыпи

При длине участков м и разности рабочих отметок м можно пользоваться упрощенными формулами (м)

  (3)

или

.  (4)

Для получения полного объема линейного сооружения объемы отдельных призматоидов суммируются. Трудоемкость расчетов может быть уменьшена при использовании типовых программ и ЭВМ.

Способ подсчета объемов временных земляных сооружений - котлованов и траншей - зависит от формы и размеров их поперечного сечения, а также рельефа местности, где их разрабатывают. План котлована определяется формой и геометрическими параметрами подземной части здания и сооружения. Размеры поперечного сечения и очертания откоса котлована зависят от глубины разработки грунта в этом сечении и коэффициента откоса.

Если котлован имеет сложную конфигурацию, его разбивают в плане на элементарные фигуры, подсчитывают их объемы и суммируют.

Объем котлована значительных размеров, расположенного на местности со сложным рельефом, можно определить способом поперечных профилей по формулам (1) и (2). Предварительно котлован расчленяют вертикальными сечениями на участки, в пределах которых нет резких изменений поверхности земли. Полный объем котлована определяется как сумма объемов по участкам и объемов трехгранных призм и пирамид, образующихся между торцовыми сечениями и откосами котлована.

При разработке траншей на местности со значительными поперечными и продольными уклонами объем их определяют как сумму объемов отдельных участков между поперечными сечениями, проведенными в характерных точках продольного профиля трассы, используя формулы (1) и (2). Если размеры поперечного сечения траншей невелики, подсчет объемов с достаточной точностью можно проводить по упрощенным формулам (3) и (4).

Определение объемов при вертикальной планировке

  Расчеты объемов планировочных выемок и насыпей и составление схемы размещения земляных масс выполняются, как правило, при проектировании генерального плана застройки микрорайона или промышленной площадки.

Исходными материалами расчетов является план местности в горизонталях или результаты нивелирования по квадратам.

Подсчету объемов земляных работ предшествует определение положения проектной плоскости планировки. Отметки проектной плоскости могут быть заданы в соответствии с общим решением генерального плана застройки или определены исходя из условия равенства объемов выемки и насыпи в пределах планируемой территории, т. е. нулевого баланса земляных масс.

В зависимости от рельефа местности и конфигурации планируемой площадки средняя отметка планировки при нулевом балансе может быть определена способом статических моментов, среднеарифметических значений, способом треугольников или квадратов.

Способ треугольников используют при сложном рельефе местности. При более спокойном можно пользоваться способом квадратов, имеющим меньшую трудоемкость расчетов. Площадка планировки разбивается сеткой квадратов и средняя отметка определяется по формуле

  (5)

где - отметки точек, где сходятся соответственно вершины 1, 2, 3, 4 квадрата; - число квадратов.

Среднюю отметку планировки корректируют с учетом дополнительных объемов, возникающих при застройке, уклонов площадки, необходимых для организации водоотвода, а также за счет остаточного разрыхления грунта.

Подсчет объемов планировочных выемок и насыпей в зависимости от характера рельефа и требуемой точности расчетов может производиться методом поперечных сечений, четырехугольных и треугольных призм.

Методы четырехугольных (метод квадратов) и треугольных призм обеспечивают достоверность расчетов для площадок с разнохарактерным рельефом. Более точным при сложном рельефе является метод треугольных призм.

При подсчетах объемов площадку планировки разбивают сеткой квадратов со сторонами а (от 20 до 100м), определяют рабочие отметки в углах, квадратов () и положение линии нулевых работ, т. е. линии пересечения проектной плоскости с естественной поверхностью (рис.2). Рабочие отметки со знаком “-” указывают на необходимость устройства насыпи, а со знаком “+” - выемки. Объем квадратных призм с рабочими отметками одного знака

  (6)

 

Рис.2. Схема к подсчету объемов вертикальной планировки:

а - план площадки; б - профиль; в - схема квадрата на участке выемки; г - переходный квадрат

Общий объем насыпи (выемки) определяют как сумму частных объемов призм и их частей, лежащих в пределах участка насыпи (выемки). Подсчеты удобнее свести в таблицу. Расхождение между объемами насыпи и выемки должно лежать в пределах принятой точности расчетов.

Когда положение проектной плоскости площадки определено ранее - при составлении общего проекта планировки территории, не всегда возможны решения задач планировки с нулевым балансом земляных масс. В этом случае планировку ведут по заданным отметкам, определяя частные объемы одним из ранее рассмотренных методов. Баланс земляных масс может быть положительным, если объем выемки превышает объем насыпи, и отрицательным, если объем выемки не компенсирует объема насыпи.

При проектировании вертикальной планировки кроме подсчета объемов определяют средневзвешенную дальность перемещения грунта и составляют схему оптимального размещения земляных масс. Относительно простой и достаточно точный метод подсчета средневзвешенной дальности перемещения грунта предложен *. Им также разработан способ оптимального распределения земляных масс на основе линейного программирования по принципу минимальной работы на перемещение грунта из выемки в насыпь.

Эти расчеты, как правило, выполняют при разработке генерального плана застройки и составлении проектов организации строительства (ПОС) и производства работ (ППР).

При сложной конфигурации и значительной площади территории застройки проектирование вертикальной планировки следует осуществлять с применением ЭВМ, алгоритмов и программ, разработанных для этой цели. Использование вычислительной техники и решение задач методами оптимизации не только уменьшает трудоемкость расчета, но и значительно повышает достоверность результатов технологического проектирования производства земляных работ.

Основные способы разработки грунта и применяемые механизмы

Грунты можно разрабатывать механическим, гидромеханическим и взрывным способами. Основным способом является механический.

Механический способ разработки заключается в отделении грунта от массива резанием с помощью землеройных машин (экскаваторов) или землеройно-транспортных машин (бульдозеров, скреперов, грейдеров).

Гидромеханический способ основан на размывании грунта водяной струей гидромонитора или всасывании разжиженного грунта земснарядом. 

Взрывным способом в основном разрабатывают грунты, находящиеся за городом. Для этого в земляном массиве бурят скважины, в которые закладываются взрывчатые вещества (ВВ).

Основные процессы механической разработки грунта - рыхление, разработка, транспортирование, отсыпка, разравнивание, уплотнение, планирование откосов и площадей.

Механизмы для разработки грунта приведены в табл.6.

Таблица  6

Технические характеристики землеройных, землеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин

Марка (тип трактора)	Мощность, кВт	Масса, т	Емкость ковша, м (размер отвала, м)	Наибольшие размеры разработки, м	Габариты (длина ширина высота), м	Производительность,
ширина	глубина (высота)
Экскаваторы
ЭО-2621А	44	5,5	0,25	10	2,2	7,52,02,25	20
ЭО-3322	55	14,5	0.4...0.5	16,4	5,2	9,32,53,1	25
ЭО-3332	55	14,5	0,4	17,2	5,1	8,82,33,1	25,5
Э-5015А	59	13,0	0,5	14,6	3,9	8,12,83,0	30
ЭО-4321	59	19,2	0,65	18,0	5,6	9,13,04,5	40
ЭО-4121	95	24,5	1,0	18,8	5,0	10,43,03,2	50
ЭО-5122	125	35,8	1,25; 1,6	18,8	5,0	13,03,14,9	60
ЭО-5123	125	37,0	2,0	20,4	5,5	13,03,14,9	80
ЭО-6122	150	58,0	5,0	20,4	5,3	14,03,65,5	100
Погрузчики
ТО-19	29	4,4	0,25	1,4	2,6	5,21,92,4	15
ТО-15	37	4,1	0,4	1,8	2,1	5,52,22,4	20
ТО-6	59	7,1	1,0	2,3	2,7	5,82,32,9	30
ТО-18	100	10,0	1,5	2,4	2,8	7,22,43,0	60
ТО-8	176	19,0	2,7	3,1	3,4	8,03,23,2	90
ТО-21	405	62,0	7,5	4,4	4,5	10,94,44,7	350
Бульдозеры
ДЗ-37 (МТЗ-52)	41	3,8	2,00,7	2,0	0,15	6,22,33,3	200
ДЗ-29 (Т-74)	55	6,6	2,60,8	2,6	0,3	4,82,52,5	280
ДЗ-42 (ДТ-75)	59	7,3	2,60,8	2,6	0,3	4,82,62,7	300
ДЗ-8 (Т-100)	79	13,6	3,21,2	3,2	1,0	5,33,23,1	510
ДЗ-18 (Т-100)	79	13,6	3,91,0	3,9	0,5	5,53,23,1	570
ДЗ-28 (Т-130)	118	14,1	3,91,0	3,9	0,4	6,43,23,1	860
ДЗ-24А(Т-180)	132	18,2	3,41,1	3,4	1,0	7,04,42,8	900
ДЗ-48 (К-702)	155	18,2	3,61,2	3,6	0,6	7,53,63,5	1050
ДЗ-34 (ДЭТ-250)	221	31,4	4,51,6	4,5	0,4	6,93,83,2	1400
Бульдозерно-рыхлительные агрегаты
ДП-14,15(Т-100)	79	15	3,21,2	3,2	0,4	6,83,23,1	500
ДП-5С(Т-130)	118	17,3	3,21,3	3,2	0,4	6,43,23,1	850
ДП-26С(Т-130)	118	17,9	3,21,1	3,2	0,45	6,63,23,1	850
ДП-22С(Т-180)	132	22,7	3,61,3	3,6	0,5	8,43,62,8	1000
ДП-18 (Т-180)	132	20,9	3,41,1	3,4	0,4	8,43,62,8	1000
Д-671С(Т-220)	162	23,3	3,51,1	3,5	0,5	7,63,52,9	1000
Скреперы прицепные
ДЗ-30 (Т-74)	55	2,8	3	1,9	0,15	5,82,42,1	35
ДЗ-57 (ТП-4)	66	4,8	5	2,4	0,25	6,82,92,2	45
ДЗ-20А (Т-100)	79	7,3	7	2,7	0,3	7,33,22,4	50
ДЗ-77С(Т-130)	118	9,8	8	2,7	0,35	9,93,12,7	60
ДЗ-26 (Т-180)	132	9,2	10	2,8	0,3	9,03,22,7	90
ДЗ-23 (ДЭТ-250)	221	16,3	15	2,9	0,35	11,33,43,1	110
Скреперы самоходные
ДЗ-11П	158	19	9	2,7	0,3	10,23,22,9	40
ДЗ-32	177	20	10	2,9	0,3	10,23,22,9	50
ДЗ-13	265	35	15	2,8	0,35	13,93,63,8	70
ДЗ-115	2652	44	15	3,0	0,35	13,93,63,8	100
ДЗ-67	3152	64	25	3,6	0,4	16,14,44,3	120
Катки прицепные
ДУ-30 (Т-100)	79	12,5	-	2,2	0,27	5,32,31,8	140
ЗУР-25 (Т-100)	79	15	-	2,9	0,5	5,82,82,3	160
ДУ-32А(Т-130)	108	18	-	2,6	0,3	5,02,32,1	170
ДУ-39А (Т-180)	118	25	-	2,6	0,4	5,82,92,4	180
ДУ-4 (К-700)	158	25	-	2,5	0,4	5,73,22,2	200
ДУ-16 (МАЗ-529Е)	158	25	-	2,8	0,45	9,2x3,2 x 2,9	200

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

Общие положения. Примерно 97 % всех работ при устройстве земляных сооружений комплексно механизированы, т. е. при выполнении процесса полностью исключается ручной труд. На рис.11 приведены схемы комплексной механизации работ при отсыпке тела земляной плотины. Грунт разрабатывается в карьере экскаватором с погрузкой в автосамосвалы (рис.5.11, а), транспортируется на расстояние L, разгружается после подъема кузова, разравнивается бульдозерами и уплотняется катками (рис.11, б, в).