Подсчет объемов земляных работ котлована. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

Липецкий колледж строительства, архитектуры и отраслевых технологий

Практическая работа №1 «Подсчёт объёмов земляных работ и трудоёмкости их выполнения»

По дисциплине: «Технология и организация строительного производства»

Для специальности 270103

Строительство и эксплуатация зданий и сооружений

Преподаватель Н.И. Крыгина

Липецк - 2009

Цель работы: целью выполнения практической работы является овладение студентом основами проектирования технологии разработки грунта при отрывке котлована под сооружение; кроме того, студент должен познакомиться с методикой разработки основного документа проекта производства работ – элементов технологической карты на отрывку котлована под сооружение.

Общая часть

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.

разработка котлованов и траншей;

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],

где Н – глубина котлована, м;

а, b – длины сторон котлована у основания, м;

а 1 , b 1 – длины сторон котлована поверху (а 1 =а+2Н m ; b 1 =b+2Нm );

m – коэффициент откоса.

Рис.1 Геометрическая схема определения объёма котлована

При отрывке ям под отдельно стоящие фундаменты иногда используют формулу:

Vк = н/3 (Fн + Fв + √Fн+Fв),

где F н и F в – соответственно площади котлована по дну и поверху, м 2 .

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 = ∙ l1-2

V1 – 2 = ∙ l1-2

Рис.2 Геометрическая схема определения объёма траншеи

Рис.3 Разрез котлована:

С – сооружение, О – обратная засыпка

обратная засыпка грунта;

Объем работ по рыхлению и срезке растительного слоя грунта.

Рыхление и снятие растительного слоя грунта осуществляется в целях рекультивации земель, осуществляется бульдозером. Работы проводятся в летнее время, грунт суглинок легкий, следовательно, рыхление грунта не требуется. Объем работ по срезке растительного слоя грунта определяется по формуле:

где – площадь котлована по верху;

=b2+d=36-18+0,375=18+0,375=18,375 м

=48,15*39,15-18,375*18,375=1547,35

– толщина срезаемого слоя растительного грунта ( м);

– коэффициент первоначального разрыхления.

· Подсчет объема котлована, разрабатываемого экскаватором, определяется по формуле:

,

где – площадь котлована по низу,

– площадь котлована по верху, ;

– глубина котлована, равная 1,5 ;

– величина недобора, равная 0,1 .

· Объем работ по зачистке дна котлована определяется по формуле:

,

где – площадь ручной зачистки под один фундамент, ;

– количество фундаментов.

Подсчет объема работ по обратной засыпке и уплотнения грунта.

· Объем грунта, подлежащего обратной засыпке, можно определить по формуле:

,

где – объем котлована, ;

– объем пандуса, ;

– объем работ по зачистке дна котлована, ;

– суммарный объем фундаментов, (1,8*1,8*0,3+1,396)*26=61,57

;

– объем подвала, ;

– коэффициент остаточного разрыхления,

· Объем грунта, подлежащего уплотнению, равен объему грунта обратной засыпки:

.

Объем работ по рыхлению грунта определяется следующей формулой:

,

где – площадь котлована по верху, ;

– толщина растительного слоя,

● Расчет кавальера.

,

где – коэффициент первичного разрыхления, .

Так как отсыпка кавальера будет осуществляться только вдоль двух продольных сторон здания, определим площадь поперечного сечения каждого из этих кавальеров.

,

где – длина кавальера, .

Уклон откоса кавальера принимается 1:1,5 (откос насыпного грунта), отсюда ширина основания кавальера , где – высота кавальера, определяемая по формуле:

,

Размеры кавальера.

● Объем грунта, который необходимо отвезти в отвал, можно определить по формуле:

Сводная ведомость объема земляных работ.

Таблица 2

2.5. Выбор комплекта машин для производства земляных работ. Технико-экономическое сравнение вариантов.

Выбор и технико-экономическое обоснование

Выбора машин

В составе комплекта различают ведущие машины, которые выполняют основные работы (разработку грунта в котловане), вспомогательные предназначенные для обслуживания ведущих машин и выполнения других работ (рыхление грунта, зачистка дна котлована, обратная засыпка пазух котлована и уплотнение грунта засыпки).

В целях применения наиболее оптимальной схемы комплексной механизации работ необходимо рассматривать несколько комплектов машин, кото­рые сравниваются по техническим показателям.

Количество самосвалов, бульдозеров и др. вспомогательных машин определяется из условия бесперебойной работы ведущей машины.

Окончательный выбор оптимального комплекта машин производится на основании технико-экономического сравнения вариантов. Сравнение производится по удельным приведенным затратам для каждого комплекта машин.

Ёмкость ковша экскаватора принимаем, исходя из объёма разрабатываемого грунта – м 3 , м 3 .

Вариант 1 : Одноковшовый экскаватор “обратная лопата” ЭО- 4121А, емкостью ковша 0,65м 3 и самосвал КамАЗ-5510 грузоподъемностью 7т. Бульдозер марки ДЗ-24А

Вариант 2 : Одноковшовый экскаватор “обратная лопата” Э-5015А, емкостью ковша 0,5м 3 и КРАЗ- 256Б грузоподъемностью 12,5т. Бульдозер марки ДЗ-24А.

Таблица 3

Характеристики выбранной техники

Техника	Норма времени	Средняя стоимость машино-смены
ЭО-4121А	2,1	31,08
Э-5015А	2,8	26,20
КРАЗ-256Б	2,6	34,64
КамАЗ-5510	3,1	25,96
Д3-24А	2,9	37,73
ДУ-12Б	1,7	30,59

Укажите обязательные размеры L - Общая длина траншеи или канавы.
A - Ширина в верхней части.
B - Ширина дна.
H - Глубина траншеи.

Программа посчитает объем и площадь поверхности траншеи.
Если ширина верха и дна траншеи разные, то будет дополнительно рассчитаны полезный объем C и объем откосов D.

Расчет объема траншеи

Для прокладки коммуникаций, теплопроводов, канализации или установки ленточного фундамента на вашем участке может возникнуть необходимость в рытье траншеи. Можно пригласить для этого специалистов, а можно выполнить эту работу самостоятельно. Но и в том, и в другом случаях вам нужно будет знать некоторые характеристики траншеи. Рассчитать их вам поможет наша программа. На основании длины, ширины и глубины траншеи она определит ее объем и площадь поверхности. В том случае если ширина верха и дна траншеи различаются, будет рассчитан также и полезный объем откосов. Расчет объема траншеи поможет вам не только облегчить себе работу, но так же вычислить стоимость земельных работ, если вы все же решите воспользоваться услугами специалистов.

Прокладка траншеи

Существует три способа рытья траншей. Это рытье траншей вручную, при помощи ручного траншеекопателя или траншейного экскаватора.
К первому случаю обычно прибегают там, куда нет доступа специальному оборудованию. Это довольно трудоемкий способ рытья траншей, на который сильно влияет качество грунта.
Ручные траншеекопатели сокращают время проведения подобных работ. Его можно купить, либо взять в аренду. Можно также заказать рытье траншеи в специализированной фирме. Тогда его выполнит профессионал.
Экскаватор используется там, где на участок может проехать строительная техника, а также там, где имеет место большой объем работ. Прежде чем арендовать такой экскаватор следует выяснить ширину дна траншеи, чтобы подобрать машину с размером ковша, который ей соответствует.
Если вы решили рыть траншею самостоятельно, прежде всего вам следует знать, что для разного типа работ требуются траншеи определенной глубины. Так, например, для прокладки кабелей, как правило, роются траншеи глубиной порядка 70 см. А для канализации требуются более глубокие траншеи. При этом желательно, чтобы глубина эта была на полметра больше глубины промерзания почвы.
На ширину траншеи так же влияет тип проводимых работ. Наименьшая ширина траншеи измеряется по дну и должен соответствовать типу и размеру укладываемых в нее труб.

Подсчету объемов подлежат все виды разработки грунта в котлованах и траншеях, включая срезку растительного слоя грунта, разработку грунта в котлованах и траншеях и зачистку дна котлована. До подсчета объемов раз-работки грунта принимается решение, как будет выполняться отрывка тран-шей и котлованов - с креплением стенок или с откосами.

До начала работ по отрывке котлованов производят срезку растительного слоя грунта на площади, равной размерам котлована по верху + 10 м с каж-дой стороны.

Для того чтобы найти значение S - площади срезки растительного слоя грунта - необходимо выполнить следующие действия:

1. Найти размеры между крайними осями здания X и Y (рис. 11). Для при-мера возьмем X = 36, Y = 12, глубина котлована H к =2,825.

Рис. 11. Схема котлована с нанесенными

горизонталями: А - номер горизонтали

2. Затем по чертежу плана фундамента определить f - расстояние от

крайней оси до наружной грани фундамента (в данном случае зададим шири-ну фундамента 1 м) и l 1 - расстояние между крайней гранью фундамента и линией основания откоса, которая принимается в интервале 0,8…1 м (рис. 12) .

3. Определить значения a и b - соответственно длины и ширины котло-вана по низу (рис. 12, 13) по формулам

a = X +2 f +2l 1 , b = Y +2 f +2l 1 ,

где X и Y - расстояния между крайними осями здания.

Рис. 12. Определение размеров котлована по низу

Производство земляных работ

Рис. 13. Определение параметров котлована

с = a +2mH к, d = b +2mH к,

где H к - глубина котлована; m - показатель откоса котлована, выбирается по табл. 1 прил. в зависимости от категории грунта.

a =36+2(0,5+0,5)+2⋅0,8=39,6м;

b =12+2(0,5+0,5)+2⋅0,8=15,6м;

с =39,6+2⋅0,5⋅2,825=42,425м; d =15,6+2⋅0,5⋅2,825=18,425м.

5. Подсчет площади срезки растительного грунта, м 2 , производится по формуле

S =( c +10⋅2)(d +10⋅2) ,

S =(42,425+10⋅2)(18,425+10⋅2)=2398,7.

Площадь срезки равна 2398,7м 2 .

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

6. При расположении котлована в зоне насыпи со сложным рельефом ме-стности его объем определяют методом поперечных профилей (рис. 14). Кот-лован разбивают на ряд участков вертикальными плоскостями. Подсчитыва-ются объемы простых фигур, составляющих весь объем, после чего находит-ся полный объем котлована путем их складывания по формуле

V к = V 1 + V 2 + V 3 +...+V n .

7. Для ввода экскаватора в котлован, а также въезда и выезда автосамо-свалов в торце (с наименьшими рабочими отметками) котлована устраивают въездную траншею (рис. 14). Уклон траншеи принимается 1:8…1:12 в зави-симости от вида грунта.

Рис. 14. Расчетная схема

8. При экскавации котлована для подсчета объемов земляных работ весь котлован для упрощения расчетов разбивается на элементарные фигуры, а также на поперечные сечения длиной не более 20 м (1-1 , 2-2 , 3-3 ) (рис. 15).

Рис. 15. Разбивка котлована на сечения 1-1, 2-2, 3-3

Производство земляных работ

9. После разбивки на сечения необходимо определить черные отметки и глубину заложения котлована в точках пересечения с линией основания от-коса котлована (рис. 15-17).

где F i и F i +1 - площади поперечного сечения в начале и конце рассматри-ваемого участка; L - расстояние между сечениями.

В рассматриваемом примере F i - это F 1 , а F i +1 - это F 2 (см. рис. 16).

Рис. 17. Схема котлована с горизонталями и найденными отметками

10. Объем грунта въездной траншеи определяется по :

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

где Н к - глубина котлована; b тр - ширина въездной траншеи по дну, при-нимается 3,5…7 м; m - коэффициент откоса; m т - уклон въездной траншеи, m т = 1/8 = 0,125.

11. По формуле (1), подставляя в нее F 1 и F 2 , получим формулу:

V 1 = F 1 + 2 F 2 L ,

где L - длина участка, м; F 1 , F 2 - площади начального и конечного попе-речных сечений, м 2 (рис. 18).

Рис. 18. Нахождение площади сечения трапеции F 1 и F 2

Площадь трапеции находится по формуле

F =(b + mH )H .

Так как высоты трапеции неодинаковы, находим их среднее значение по формуле

H ср = H 1 + 2 H 2 ,

где Н ср - средняя глубина котлована в данном сечении.

Сечение 1-1 :

F 1 =(15,6+0,5⋅3,75)3,75=65,53м 2 .

Производство земляных работ

Сечение 2-2 :

F 2 =(15,6+0,5⋅2,7)2,7=45,76м 2 .

V 1 = (65,53+45,76) 20 = 1112,9 м 3 . 2

Здесь L = 20 м (см. рис. 15).

Сечение 3-3 :

F 3 =(15,6+0,5⋅1,9)1,9=31,445м 2 .

Зная площади второй F 2 и третьей F 3 трапеций и расстояние L =19,6 м (см. рис. 15), определяем объем второй фигуры V 2:

V 2 = (45,76+31,445) 19,6 = 756,61 м 3 . 2

12. Объем грунта в торцовых откосах определяется по формулам: 1) для угловых прямоугольных пирамид (рис. 19):

V пир = m 3 3 H к 3 ;

V 3 = 0,5 3 3 ⋅4,5 3 = 3,8 м 3 .

Здесь 4,5 - глубина котлована по рис. 17;

Рис. 19. Угловая прямоугольная пирамида

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

2) для треугольных призм (рис. 20):

V призм = mb 4 (H 1 2 + H 2 2);

V 4= 0,5 ⋅ 15,6 (4,5 2 +3 2)=57,04м 3 .4

Рис. 20. Треугольная призма

V 5 = 0,5 3 ⋅3 3 = 1,125 м 3 . 3

V 6 = 0,5 3 ⋅1,3 3 = 0,091 м 3 . 3

V 7= 0,5 ⋅ 15,6 (2,5 2 +1,3 2)=15,483м 3 .4

V 8 = 0,5 3 ⋅2,5 3 = 0,65 м 3 . 3

13. V к = V 1 + V 2 + V 3 + .... +V 8 = 1947,7 м 3 .

Объем разрабатываемого грунта V к = 1947,7м 3 .

Объем работ по зачистке и уплотнению грунта равен площади дна котло-вана S = ab , где a и b - размеры котлована по дну. Площадь дна равна

617,76 м 2 .

Производство земляных работ

3.1. Подбор ведущей машины для разработки котлованов и траншей

Для того чтобы правильно подобрать экскаватор, необходимо учитывать:

Объем земляных работ;

Размеры котлована (ширину, глубину, площадь);

Геологические условия строительной площадки (типы грунтов, наличие грунтовых вод и т. п.);

Иметь данные о том, как будет производиться выгрузка грунта (в транс-портные средства или «навымет»).

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт I-II групп в сухом

забое выше уровня стоянки с погрузкой в транспортные средства или «навы-мет». Емкость ковша от 0,15 до 5 м 3 , высота забоя 10 м.

Экскаватор с обратной лопатой разрабатывает грунт I-VI групп ниже уровня стоянки. Емкость ковша от 0,15 до 1,25 м 3 , глубина копания тран-шей - до 5,8 и котлованов до 4 м. Экскаватор с обратной лопатой рекомен-дуется для разработки узких траншей и небольших котлованов «навымет» и с погрузкой в транспортные средства .

Главные показатели, по которым определяется эффективность примене-ния экскаватора, следующие:

1) размер земляной призмы, отрываемой экскаватором с одной стоянки (шаг передвижки L п) (рис. 21);

2) угол поворота экскаватора должен быть не менее 70…90 о и не более

Рис. 21. Параметры экскаватора

3. Расчет объема земляных работ при экскавации котлована

Приведем необходимые характеристики экскаватора для выполнения кур-совой работы:

вместимость ковша в к, м 3 ; группы разрабатываемого грунта; глубина копания H коп;

радиус копания R к н;

расстояние от оси стрелы до оси вращения r ш; высота оси пяты стрелы h ш;

расстояние от оси вращения до опоры l o ; расстояние от опоры до откоса (минимальное) l п;

минимальная величина шага передвижки экскаватора L п min .