Определение объемов земляных работ

Объемы земляных работ на объекте — важные показатели, которые определяют экономическую эффективность разработанного проекта вертикальной планировки.

Подсчет объемов земляных работ является необходимым условием определения стоимости, выбора методов и средств производства работ установления объемов грунта для подсыпки или вывоза его излишков Подвозят грунт обычно с ближайших строительных объектов и используют его либо для засыпки ям, тальвегов, либо для устройства горок, брустверов, валов. Излишки грунта при строительстве объектов ландшафтной архитектуры образуются обычно за счет копки котлованов под водоемы, под здания и сооружения. Такие излишки используются в целях различных геопластических решений по насыпки холмов, валов и т. п. В принципе вывозить излишки грунта или же, наоборот, ввозить не выгодно для производственников, ибо это сопряжено с высокими транспортными расходами. В ряде случаев, когда необходимые грунты для подсыпки поблизости отсутствуют, приходится предусматривать их подвозку из карьеров, а излишки грунтов, особенно, если они непригодны, сильно замусорены или токсичны — отвозить на свалку.

При разработке проектов вертикальной планировки объекта озеленения необходимо соблюдать баланс объёмов земляных работ, в этом случае перемещение земляных масс минимально и транспортные расходы отсутствуют.

Земляные работы должны производится с использованием землеройно-транспортных машин — бульдозеров, автогрейдеров и скреперов.

Рассмотрим вертикальную планировку площадки методом отметок, информационным обеспечением которой служат отметки земли вершин сетки квадратов, предварительно разбитой на ее поверхности. Отметки вершин сетки квадратов могут быть определены либо по торографическому плану, либо в процессе геометрического нивелирования поверхности.

В процессе вертикальной планировки решаются следующие задачи:

определяются параметры проектируемой поверхности;

вычисляются проектные и рабочие отметки вершин сетки квадратов;

составляется картограмма земляных работ;

находятся объемы насыпей и выемок грунта.

Определение параметров проектируемой горизонтальной плоскости Наиболее просто задача решается при проектировании горизонтальной площадки. В этом случае необходимо определить лишь Нопроектную отметку горизонтальной плоскости, которая является H_k-проектной отметкой каждой вершины сетки квадратов.

Проектная отметка горизонтальной плоскости при условии равенства объемов насыпей и выемок вычисляется по формуле.

Где р_k-вес k — й вершины сетки квадратов. Это число указывает сколько раз отметка данной вершины участвует в вычислении Н_о; Нк — отметка земли к-й вершины сетки квадратов.

Рабочие отметки вычисляют по формуле.

h_pk = H₀ -H_k

Составление картограммы и расчет объема земляных работ.

Для того чтобы иметь представление о расположении на проектируемой площадке насыпей и выемок грунта, составляется на кальке картограмма земляных работ. Она служит для определения границ между выемками и насыпями с помощью рабочих отметок вершин сетки квадратов, значения которых записывают на картограмме у каждой ее вершины. Используя рабочие отметки рассчитывают и наносят на кальку точки нулевых работ, в которых пересекаются проектируемая плоскость и земная поверхность. Они располагаются между смежными точками, рабочие отметки которых имеют противоположные знаки. Их положение на линиях сетки квадратов вычисляют по формулам.

где (х, у)_о -расстояния до точки нулевых работ от смежных вершин сетки квадратов подписывают на картограмме вдоль сетки, на которой располагается указанная точка h_р1 и h_P2 — рабочие отметки смежных вершин сетки квадратов; dрасстояние между вершинами сетки квадратов.

Определив положение всех точек нулевых работ, соединяют смежные друг с другом, формируя тем самым изображение линии нулевых работ на картограмме.

Объем земляных работ в квадратах, через которые не проходит линия нулевых работ, вычисляют по формуле.

где S-площадь квадрата, м²; -сумма рабочих отметок вершин данного квадрата, м.

В случае, если линия нулевых работ пересекает квадрат, образуя при этом треугольник, то объем земляных работ вычисляют по формуле.

где Sплощадь треугольника, сумма рабочих отметок вершин данного треугольника, м ³.

Если же, линия нулевых работ пересекая квадрат и образует при этом пятиугольник, то для определения объема земляных работ его разбивают на прямоугольник и трапецию. В результате образуется дополнительная точка, рабочую отметку которой необходимо для вычисления объемов перемещаемого грунта в прямоугольнике и трапеции.

где (h)_{р1 pi} — рабочие отметки вершин сетки квадратов, между которыми находится точка с определяемой рабочей отметкой. Вычисленные объемы земляных работ на каждом элементарном участке площадки записывают в ведомость. Допустимые расхождения объемов насыпи и выемки не должны превышать 3% от общего объема земляных работ.

Обычно проектируют наклонные плоскости, которые являются сглаживающими и называются его оформляющими плоскостями рельефа. Они рассчитываются под условием соблюдения минимума или баланса объемов насыпей и выемок грунта.

Определение параметров наклонной плоскости, сглаживающей рельеф.

Параметрами наклонной плоскости, сглаживающей рельеф, являются уклоны i_x и i_r по двум её осям, а также (H₀, X₀, Y₀) пространственные координаты центра тяжести площадки. Для определения указанных выше параметров выбирают на участке проектирования правую систему координат.

Отметка центра тяжести вычисляется по следующей формуле.

.

а координаты центра тяжести находят с помощью зависимостей.

;

где (X, Y) kпрямоугольные координаты k-й вершины сетки квадратов; p_k — вес данной вершины — число, указывающее сколько раз данная вершина участвовала в определении центра тяжести данного участка проектирования.

Для нахождения положения в пространстве проектируемой наклонной плоскости вычисляют i_x и i_r— ее уклоны в выбранной произвольно системе координат. Эту процедуру выполняют на каждом элементарном участке проектирования (между смежными вершинами) с помощью зависимостей.

где (H_k, H_k+1)_x;y — значения отметок смежных вершин сетки вдоль осей соответственно абсцисс и ординат; D_k;_k+1 -расстояние между смежными вершинами сетки квадратов вдоль соответствующих осей.

Суммируя найденные значения элементарных уклонов, определяют интегральные уклоны по каждой оси системы координат по формулам.

где п и lчисло элементарных уклонов соответственно вдоль осей абсцисс и ординат.

Величины i_x и i_r— позволяют вычислить i — суммарный уклон площадки и дирекционный угол направления этого уклона — а.

Значение вычисляют по формуле.

Дирекционный угол суммарного направления уклона на площадке вычисляют по формуле.

Составление картограммы и расчет объемов перемещаемого грунта на плоскости, сглаживающей рельеф.

Для составления картограммы вычисляют проектные отметки вершин сетки квадратов по формуле.

;

где (X, Y)_j -соответственно абсцисса и ордината j-й вершины в выбранной системе координат на площадке.

Проектные отметки записывают у каждой вершины сетки квадратов, а h_pj— рабочие отметки вершин вычисляют по формуле.

h_pk = H₀ -H_k

и записывают у каждой вершины на картограмме.

Вычисленные рабочие отметки вершин сетки квадратов позволяют подсчитать объемы земляных работ. Для этого определяют на картограмме положение точек нулевых работ, используя формулы:

Вычисленные значения x_oj и у_oj подписывают на картограмме у соответствующих ее линий. Соединяя точки нулевых работ между собой образуют линии, ограничивающие участки насыпей и выемок.

Затем квадраты, пересекаемые линией нулевых работ, разбивают на элементарные участки, если это необходимо, и подсчитывают их площади. Недостающие рабочие отметки вновь образованных точек вычисляют линейным интерполированием между рабочими отметками смежных вершин по формуле.

Расхождения в объемах земляных работ выемок и насыпей не должны превышать, 3% от их общего объема.

Используя значения рабочих отметок вычисляют средние отметки каждой элементарной фигуры, а затем и объемы насыпей или выемок грунта по формулам.

и .

После этого интерполированием определяют положение проектных горизонталей на сторонах площадки и рисуют их с выбранным шагом. При этом проектные горизонтали должны быть перпендикулярны направлению главного уклона.

При проектировании вертикальной планировки методами проектных профилей объемы земляных работ определяют как суммы объемов работ (отдельно для выемок и отдельно для насыпей) на участках между соседними поперечными профилями.

Степень точности подсчетов зависит от частоты расположения поперечных профилей, которые обычно проектируются в точках перегиба продольного профиля, а также между ними (обычно, по дорогам, через 20 м) и в том числе в местах наибольших и наименьших отметок. Объем земляных работ на каждом участке определяют по формуле:

Где .F₁ и F₂ — площади сечений поперечных профилей соответственно насыпей или выемок;

L — расстояния между линией контура профилей.

На участках парковых дорог с дорожными одеждами рабочие отметки определяют по основанию дорожного корыта. Данные подсчета объемов земляных работ по участкам заносят в ведомости с суммированием частных объемов отдельно для насыпей и отдельно для выемок.

Определение объемов земляных работ на нелинейных участках выполняют методом профилей (при больших размерах планируемых территорий) и подсчет ведут в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Объем земляных работ в данном случае будет равен среднему значению из двух подсчетов.

Объем земляных работ при выкопке котлованов под водоемы или засыпке глубоких ям, может определяться как объем фигуры, приближающейся по геометрической форме к образуемой насыпи или выемке (параллелепипед, призма, пирамида прямая или усеченная, конус).

При насыпке гор, брустверов валов (исключая случаи гидронамыва) структура насыпного грунта нарушается и объем его увеличивается по сравнению с естественным состоянием. Приращение, т. е. увеличение объемов при разрыхлении грунта, следует учитывать степень его разрыхляемости непосредственно после его разработки и после его оседания, уплотнения.

Так, увеличение объема песчаного грунта составляет: первоначальноена 8…17%, остаточное — на 1…3%, торфа, соответственно — на 20…30%; суглинка — на 14…28% и 1,5…5.%; глины — на 24…30% и 4…7 каменистого фунтана 30… 45% и 10…20%; скального грунта — на 45… 50 и 20…30%.

Объемы земляных работ в проекте объекта озеленения определяются учетом грунта, вытесняемого фундаментом какого-либо паркового здании; (павильона, сооружения), грунта из котлована под водоем, грунта под насыпи для устройства горки или вала, грунта, вытесняемого дорожными одеждами и подземными сетями.

Ориентировочные объемы работ определяются по формулам: для фундаментов зданий :

где Рпроцент остаточного разрыхления фунта; b, l — ширина и длин фундамента, м; H_F— глубина заложения фундамента, м. Для котлованов под водоемы:

Где F — средняя площадь сечения котлована, в м; Н_b — средняя глубина котлована. Для конструкций парковых дорог, проездов, площадок.

где h-толщина дорожной одежды, м;

Bширина дороги, м; l_n — протяженность дороги в зоне выемки, м.

В пределах планируемой территории могут оказаться почвофунты которые подлежат замене на другие; например, может возникнут необходимость удалить слой торфа с участка дороги или какого-либ о сооружения или слой растительной земли. В этих случаях до разработки чертежа общей картограммы земляных работ необходимо разработать специальную картограмму в пределах территории, где залегают пласты торфа или ценной растительной земли, её плодородного горизонта.

На объектах, где имеются крупные по площади участки насаждений ценным травянистым покровом и которые не затрагиваются проектом вертикальной планировки, картограмма земляных работ разрабатывается по отдельным элементам — по дорогам, площадкам, участкам под водоемы физкультурные площадки, площади и др.