3 Практическое занятие № 3. Определение объемов земляных работ при устройстве котлованов и траншей – 4 часа

Размеры котлованов определяют по рабочим чертежам сооружений, для возведения которых производятся земляные работы.

Глубину котлованов или траншей для фундаментов под стены оборудования, колонны, а также глубину котлованов под здания и сооружения с подвальными помещениями и техническими подпольями принимают по проектным данным от черной отметки до отметки заложения фундаментов.

Ширина по дну котлованов и траншей для фундаментов при рытье с откосами должна приниматься равной ширине фундамента с добавлением 0,3 м с каждой стороны. При необходимости передвижения людей в пазухе расстояние между поверхностью откоса и боковой поверхностью возводимого сооружения (кроме искусственных оснований трубопроводов, коллекторов и т. п.) должно быть в свету не менее 0,6 м (рисунок 3.1).

Наибольшую ширину откосов траншей, котлованов и других временных выемок, устраиваемых без крепления в грунтах, находящихся выше уровня подземных вод, в том числе в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, следует принимать по таблице 5.1 ТКП 45-1.03-44-2006 Безопасность труда в строительстве. Строительное производство, данные которой приведены в таблице 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема расположения конструкции фундамента в котловане

Таблица 3.1 – Значения коэффициентов углов естественных откосов выемок

Вид грунта	Крутизна откоса tgα (отношение его высоты 1 к заложению m) при глубине выемки h, м, не более
	1,5	3	5
Насыпные неуплотненные	1:0,67	1:1	1:1,25
Песчаные и гравийные	1:0,5	1:1	1:1
Супесь	1:0,25	1:0,67	1:0,85
Суглинок	1:0	1:0,5	1:0,75
Глина	1:0	1:0,25	1:0,5
Лессы и лессовидные	1:0	1:0,5	1:0,5

Ширину котлованов и траншей по верху (рисунок 3.2) устанавливают из выражения

B = в + 2 m h, (3.1)

где В – ширина котлована по верху, м;

в – ширина котлована по низу, м;

m – коэффициент заложения откосов;

h – глубина котлована, м.

Для определения объемов грунта в котловане его рассекают параллельными плоскостями (поперечниками) на отдельные участки.

Плоскости проводят в торцах котлована и в точках пересекания горизонталей с продольной осью (рисунок 3.3).

Рисунок 3.2 – Линейные параметры котлована

а) б)

а – план котлована; б – разрез; 1 – характерные точки; 2 – поперечники; I–I, …, IV–IV – сечения котлована поперечниками в характерных точках

Рисунок 3.3 – Определение размеров котлована

Объем грунта в отдельных участках между секущими плоскостями (поперечниками)

, (3.2)

где F₁, F₂ – площади соответственно первого и второго профилей, м;

l_n – расстояние между профилями;

h₁, h₂ – рабочие отметки соответственно первого и второго сечений, м;

m – коэффициент заложения откосов.

Площадь поперечного профиля

F_1,2 = (в + h_1,2m) h_1,2, (3.3)

где в – ширина котлована по дну, м;

h_1,2 – рабочая отметка по оси котлована в данном сечении, м.

Откосы в торцах котлована разбивают на призматоиды и угловые пирамиды. Объем грунта в призматоиде

(3.4)

где F_n1, F_n2 – площадь сечений призматоидов, м;

l₁ – длина призматоидов, равная ширине котлована по дну, м.

Площадь сечений F_n1 и F_n2 призматоида можно вычислить по формуле

(3.5)

где h₁₍₂₎ – рабочая отметка в соответствующем торце призматоида, м.

При вычислении объемов глубоких котлованов сложной конфигурации и их поперечных сечений (рисунок 3.4) объем призматоидов можно определить по формуле

V^с_пр = (F₁ + F₂ + F₃), (3.6)

где F₁, F₂ – площадь крайних оснований, м²;

F₃ – площадь призматоида, взятая по середине сечения, м²;

H – высота призматоида, м.

Объем грунта в угловых пирамидах

V_у.п. = h·m²/6, (3.7)

где h – значение рабочей отметки углов котлована, м.

Объем земляных работ для устройства въездной траншеи (рисунок 3.4, б)

, (3.8)

где h – глубина котлована в месте примыкания траншеи, м;

в – ширина въездной траншеи по дну, м;

m – коэффициент заложения откосов в соответствии дна траншеи и котлована.

Переборы грунта при разработке котлованов и траншей не допускаются. Предельные недоборы в зависимости от применяемых механизмов, см:

– экскаватор одноковшовый с механическим приводом с рабочим оборудованием:

а) драглайн – 25;

б) прямого копания – 10;

в) обратная лопата – 15;

– экскаватор с гидравлическим приводом – 10;

– экскаватор одноковшовый, оснащенный зачистным оборудованием – 5;

– бульдозер – 10;

– скрепер – 10;

– траншейный экскаватор – 10.

а) б)

в)

Рисунок 3.4 – Определение объема глубоких котлованов (а), въездной (б) и обычной (в) траншей

Ширина проезжей части подъездных путей (въездных траншей) в пределах разрабатываемых выемок и грунтовых карьеров должна быть для самосвалов грузоподъемностью до 12 т при двухстороннем движении – 7 м, при одностороннем – 3,5 м. Уклоны въездных траншей должны быть в пределах 1:7–1:10.

Объем одиночных выемок (для отдельных фундаментов) определяют по формуле

V₀ = [a·b + c·d + (a + c)(b + d)], (3.9)

где H – глубина котлована, м;

a, b – ширина и длина котлована по дну, м, соответственно;

b, d – ширина и длина котлована по верху, м, соответственно.

Все подсчеты по определению объемов грунта при разработке котлована целесообразно выполнять в табличной форме (таблицы 3.2–3.4). Сумма итогов по каждой из таблиц даст общий объем земляных работ в котловане.

Таблица 3.2 – Объем котлована между сечениями

Сечение	Рабочая отметка по оси h, м	Ширина котлована по дну b, м	Площадь поперечного сечения (b + hm)h, м	Полусумма площадей , м2	Расстояние между поперечниками L, м	Объем грунта, м3
1	2	3	4	5	6	7

Таблица 3.3 – Объем грунта в призматоидах

Грань	Сечение	Рабочие отметки h, м	Площадь поперечного сечения , м2	Полусумма площадей ,м2	Расстояние между поперечниками l1, м	Объем грунта, м3
1	2	3	4	5	6	7

Таблица 3.4 – Объем грунта в угловых пирамидах

Угол	Рабочая отметка h, м	, м2
1	2	3

Котлованы разрабатывают с недобором Δh, величину которого устанавливает проектная организация. Он может колебаться от 5 до 20 см и его значение зависит от способа разработки грунта, вида грунта, рабочих органов применяемых механизмов и др. При разработке грунта экскаватором, оборудованным прямой лопатой, недобор грунта составляет 10 см, обратной лопатой – 15 см, драглайн – 20 см. Недобор грунта защищает основания фундаментов от атмосферных и механических воздействий. Этот объем грунта разрабатывают вручную либо механизированным способом не раньше одних суток до начала устройства фундаментов.

Исходные данные для проектирования котлована и подсчета объемов работ приведены в приложении В.