3. Технологическая карта на земляные работы.

3.1. Область применения.

Земляные работы выдуться в две смены.

Условия производства работ – летние.

Размещение здания – на свободной территории выбранной площадки.

Рельеф местности – спокойный, большого перепада высот нет.

Гидрогеологический режим – нормальный.

Применяемые машины - экскаватор, бульдозер, самоходный каток, автосамосвал, виброкаток.

Дальность возки грунта – 2 км.

3.2. Организация и технология строительного процесса.

Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ, выполняемых в сложных условиях и в значительной степени зависящих от климатических факторов.

Земляные работы относятся к комплексу работ нулевого цикла, в состав которых входит: отрывка котлована и траншей, устройство дренажей, усиление и подготовка оснований под здание, возведение фундаментов и стен, перекрытий, туннелей, выполнение обратной засыпки грунта в пазухи между фундаментами и откосами котлована. Земляные работы выполняют различными методами: механическими, гидравлическими, взрывными или в ручную.

Результатом разработки грунта являются инженерные сооружения, устраиваемые в грунтовом массиве или на поверхности грунта.

3.2.1. Подсчет объемов земляных работ.

В курсовом проекте включают общий объем экскавации грунта V_оо; объем срезанного растительного слоя грунта V_рс ; объем разработки недобранного грунта в котловане V_нг; объем экскавации грунта с погрузкой его в транспорт V_эт; объем экскавации грунта с выгрузкой в от вал V_эо; объем обратной засыпки и уплотняемого грунта V_оз.

Общий объем экскавации грунта V_оо включает объем котлована V_к и объем въезда в котлован V_в.

Объем котлована определяется по формулам [2], [3], [4] в зависимости от его формы: с прямоугольными основаниями и откосами с четырех сторон рассчитывается по формуле:

, (1)

где Н - глубина котлована (принимается по заданию), Н = 3.5 м;

S, L - ширина и длина котлована понизу, м;

S’, L’ - ширина и длина котлована поверху, м.

Ширина котлована по низу

, (2)

где l - расстояние между буквенными осями (принимается по заданию), м;

а - расстояние от буквенной оси до наружной боковой поверхности фундамента (принимается по заданию), а =1,5 м;

с - расстояние от наружной боковой поверхности фундамента до подошвы откоса [5],(принимается от 0,6 до 1,2м) с = 0,6 м.

S = 6*4+2*(1,5+0,6)=28,2 м

Длина котлована понизу рассчитывается аналогично, лишь вместо l принимается l₁ - расстояние между цифровыми осями, 6 м.

b - расстояние от цифровой оси до наружной боковой поверхности фундамента (принимается по заданию), b =1,2 м;

,

L = 6*14+2*(1,2+0,6)=87,6 м

Ширина котлована по верхуS'=S+2*Х, (3)

где X - проекция откоса: X=H*m, (4)

где m - коэффициент откоса, равный отношению заложения откоса к его высоте, принятой за единицу.

Значения коэффициента откоса приводятся в приложении 1 [1] или принимаются по [5], m=0,75.

Х=3,5*0,75=2,625 м

S’=28,2+2*2,625=33,45 м

Длина котлована поверху L рассчитывается аналогично.

L’=87,6+2*2,625=92,85 м

V_к=м³

Согласно СНиП расстояние от края основания котлована до основания фундамента должно быть 0,6-1,10 м. Принимаем расстояние от края фундамента до основания котлована 0,6 м.

Объем въезда в котлован определяется по формуле:

, (5)

где e - ширина въезда в котлован; e = 3,5 м - для спуска экскаватора, автосамосвалов и других средств механизации при одностороннем движении , e = 7 - 8 м – при двухстороннем движении; для спуска лишь бульдозера и малогабаритных средств механизации e равна ширине отвала бульдозера (приложение 5 [1]), принимаем равным 7,5 м;

m' - коэффициент заложения дна въезда: m' = 10 при спуске экскаватора и автосамосвалов;

m - коэффициент откоса котлована, m = 0,75

м³

Общий объем экскавации грунта составит V_oo = V_к + V_в (6)

V_оо=9742,2+516,6=10258,8 м³

Объем срезанного растительного слоя грунта (площадь участка расчистки) ориентировочно определяется площадью котлована поверху, увеличенной с каждой стороны на 7м. Поверхностным слоем данных грунтов является растительный слой грунта 1 группы толщиной 0,2 м, который срезается по площади его возможного повреждения, т.е. по размерам котлована и ширины площадки у котлована.

V_рс = (S’+7+7)( L’+7+7)*0,2= (33,45+7+7)(92,85+7+7)*0,2=1014 м³

1014/0,2=5070 м²

Объем разработки недобранного грунта в котловане равен произведению площади дна котлована на величину недобора, устанавливаемую в зависимости от вида рабочего оборудования и емкости ковша (приложение 2 [1]) или [5]. Объем разработки недобранного грунта рассчитывается ниже.

По приложению 3 [1], емкость ковша равняется 0,8 м³, ковш берем со сплошной режущей кромкой.

По приложению 2 [1], величина недобора грунта при отрывке котлована под фундаменты одноковшовыми экскаваторами:

Прямая лопата лопата: 10 см

Обратная лопата:20 см

Драглайн:25 см

Объем ручной разработки грунта (в местах устройства фундаментов) определяется как произведение числа фундаментов на площадь фундамента и толщину зачистки [5]:

В нашем случае фундаментов типа Ф1 - 56 штук; типа Ф2 – 5 штук.

S_1ф*56=56*b₃*a₃=56*2,4*3=403,2 м².

S_2ф*5=5*b₆*a₃=5*3,3*3=49,5 м².

Толщина зачистки в ручную – 5 см (СНиП 3.02.01-87)

V_{ручн разраб}=(403,2+49,5)*0,05=22,6 м³.

Объем экскавации грунта с погрузкой в транспортV_эт определяется суммой объема части здания, находящейся ниже поверхности земли, и объема фундаментов. Объем части здания, находящейся ниже поверхности земли, равен произведению площади здания на разницу между глубиной котлована и высотой фундамента.

Площадь здания определяется произведением сторон прямоугольника, проходящих по наружным поверхностям подколонников:

S_зд=(24+a₁)*(84+b₁)=(24+1,2)*(84+1,2)=2147,04 м²

3,5-1,5=2 м

V_зд=2147,04*2=4294,08 м³

V_ф1=h₁*a₃*b₃+ h₂*a₂*b₂+ h₃*a₁*b₁=0,3*3*2,4+0,3*2,4*1,8+0,9*1,2*1,2=4,752 м³

V_ф1*56=4,752*56=266,1 м³

V_ф2=h₁*a₃*b₆+ h₂*a₂*b₅+ h₃*a₁*b₄=0,3*3*3,3+0,3*2,4*2,7+0,9*1,2*2,1=7,182 м³

V_ф2*5=7,182*5=35,91 м³

V_эт=V_зд+V_ф

V_эт = 4294,08+266,1+35,91=4596,1 м³

Объем экскавации грунта в отвал V_эо равен разности между общим объемом экскавации грунта V_оо и объемом экскавации грунта в транспорт V_эт. Весь грунт, разрабатываемый в отвал, перемещается бульдозером на расстояние равное 7 м(см. задание).

V_эо =(V_оо - V_эт) х к_{разрыхл}

V_эо = (10258,8-4596,1)х1,27=7191,6 м³

Для суглинка тяжелого коэффициент первоначального разрыхления 1,24-1,30. Примем для проекта 1,27.

Определяем объем обратной засыпки пазух:

Объем обратной засыпки пазух равен объему экскавации грунта в отвал

V_эо = V_оз =7191,6 м³

С учетом коэффициента остаточного разрыхления для суглинков тяжелых 1,05-1,08:

V_оз =7191,6*1,06=7623,1 м³

Сводим подсчитанные объемы разработки грунта в таблицу.

Таблица 1. Ведомость подсчета объемов земляных работ.

Общий объем экскавации грунта Vоо , м3	Объем котлована Vк , м3	Объем недобора грунта Vнг , м3	Объем ручной разработки грунта Vруч , м3	Объем грунта обратной засыпки (отвал) Vэо , м3	Объем грунта с погрузкой в транспорт Vэт , м3
10258,8	9742,2	247	22,6	7191,6	4596,1

Объем грунта, подлежащего уплотнению грунтоуплотняющими машинами или трамбовками.

Равен объему обратной засыпки на первой стадии, т.е. объему засыпки грунтом котлована на уровне обреза фундаментов после монтажа подземной части здания (на уровне 1,5 м от дна котлована). Уплотнение ведется послойно.

Принимаем толщину уплотняемого слоя h=0,3 м, всего слоев получается:

1,5м/0,3м=5

Тогда площадь каждых из уплотняемых слоев определится по формуле:

S_i =(S+2K_i)х(L+2K_i)-F_ф1i-F_ф1i , где

S и L – ширина и длина котлована по низу;

K_i - величина, на которую увеличивается ширина и длина котлована по мере засыпки слоев;

K_i = m* h* i , где

m =0,75 – коэффициент откоса котлована;

h = 0,3 м – толщина уплотняемого слоя;

i = 1…5 – номер уплотняемого слоя.

1 слой: K₁ = 0,75*0,3=0,225 м;

2 слой: K₂ = 0,75*0,3*2=0,45 м;

3 слой: K₃ = 0,75*0,3*3=0,675 м;

4 слой: K₄ = 0,75*0,3*4=0,9 м;

5 слой: K₅ = 0,75*0,3*5=1,125 м;

F_ф1i и F_ф1i - площади поперечных сечений фундаментов Ф-1 и Ф-2 по мере засыпки слоев (уменьшаются при каждом последующем слое);

1 слой: F_{ф1 1}=(a₃ x b₃) x n =(3 x 2,4) x 56 =403,2 м²;

F_{ф2 1}=(a₃ x b₆) x n =(3 x 3,3) x 5 =49,5 м²;

2 слой: F_{ф1 2}=(a₂ x b₂) x n =(2,4 x 1,8) x 56 =241,9 м²;

F_{ф2 2}=(a₂ x b₅) x n =(2,4 x 2,7) x 5 =32,4 м²;

3-5 слой: F_{ф1 3-5} =(a₁ x b₁) x n =(1,2 x 1,2) x 56 =80,6 м²;

F_{ф2 3-5}=(a₁ x b₁) x n =(1,2 x 1,2) x 5 =7,2 м²;

Итак, площадь слоев, подлежащих уплотнению:

1 слой: S₁ = (28,2+2*0,225) х (87,6+2*0,225) - 403,2 - 49,5 = 2069,9 м²;

2 слой: S ₂ = (28,2+2*0,45) х (87,6+2*0,45) – 241,9 - 32,4 = 2301,05 м²;

3 слой: S ₃ = (28,2+2*0,675) х (87,6+2*0,675) – 80,6 - 7,20 = 2540,67 м²;

4 слой: S ₄ = (28,2+2*0,9) х (87,6+2*0,9) – 80,6 - 7,20 = 2594,2м²;

5 слой: S ₅ = (28,2+2*1,125) х (87,6+2*1,125) – 80,6 - 7,20 = 2648,13 м²;

Суммарная площадь послойной обратной засыпки:

ƩS_i = S₁+S ₂ + S ₃+ S ₄+ S ₅ ;

ƩS_i = 2069,9+2301,05+2540,67+2594,2+2648,13=12153,95 м²;

Тогда объем грунта, подлежащего уплотнению, определится по формуле:

V_y = ƩS_i x h= 12153,95 x 0,3 =3646,2 м³

В стесненных условиях и на расстоянии 0,8м от фундаментов уплотнение ведется ручными трамбовками.

Определяем площади грунта, подлежащего уплотнению ручными трамбовками:

Вокруг Ф-1:

1 слой: S₁ =(а₃+2*0,8)x(b₃+2*0,8)-а₃xb₃ =(3+2*0,8)х(2,4+2*0,8)-3,0x2,4=11,2 м²

2 слой:S ₂ =(а₂+2*0,8)х(b₂+2*0,8)-а₂xb₂=(2,4+2*0,8)х(1,8+2*0,8)-2,4x1,8=9,28 м²

3-5слои:S_3-5=(а₁+2*0,8)х(b₁+2*0,8)-а₁xb₁=(1,2+2*0,8)х(1,2+2*0,8)-1,2x1,2=6,4 м²

Суммарная площадь уплотнения вокруг Ф-1:

ƩS_i= (11.2+9.28+3*6.4)х56=2222,1 м²

Вокруг Ф-2:

1 слой: S₁ =(а₃+2*0,8)x(b₆+2*0,8)-а₃xb₆ =(3+2*0,8)х(3,3+2*0,8)-3,0x3,3=12,4 м²

2 слой:S ₂ =(а₂+2*0,8)х(b₅+2*0,8)-а₂xb₅=(2,4+2*0,8)х(2,7+2*0,8)-2,4x2,7=10,72м²

3-5слои:S_3-5=(а₁+2*0,8)х(b₄+2*0,8)-а₁xb₄=(1,2+2*0,8)х(2,1+2*0,8)-1,2x2,1=7,84м²

Суммарная площадь уплотнения вокруг Ф-2:

ƩS_i= (12,64+10,72+3*7,84)х5=234,4 м²

Итак, общая площадь грунта, подлежащего уплотнению ручными трамбовками ИЭ-4502 :

Ʃ _у^ручн =234,4+2222,1=2456,5 м²

Тогда площадь грунта, подлежащего уплотнению самоходными катками ДУ-36 при толщине слоя 0,3 м равна:

Ʃ _у^кат =12153,95-2456,5=9697,45 м²

Рисунок 3. Схема послойного уплотнения грунта.

Таблица 2. Ведомость подсчета площадей уплотнения грунта.

Общая площадь грунта, подлежащего уплотнению Sу, м2	Площадь грунта, подлежащего уплотнению ручными трамбовками Sуручн, , м2	Площадь грунта, подлежащего уплотнению самоходными катками Sукат, м2
12153,95	2456,5	9697,45