2. Подсчет объемов земляных работ

Земляными называются работы по разработке грунта в выемках, его транспортированию и укладке в насыпи. Выемки и насыпи бывают временными и постоянными. Постоянные земляные сооружения – дамбы, водохранилища, каналы и т. п. – предназначены для длительной эксплуатации. Временные сооружения устраиваются на период строительно-монтажных работ (траншеи, котлованы и т. п.). Котлованы – выемки, ширина которых мало отличается от длины. Траншеи – выемки, длина которых намного больше ширины. Поперечное сечение траншеи представлено на рис. 2.1. Элементами земляных сооружений являются: откос – наклонная боковая поверхность выемки; бровка – верхняя кромка откоса; подошва – нижняя кромка откоса; дно выемки – нижняя горизонтальная земляная площадка выемки.

Подсчет объемов земляных работ необходим для обоснованного выбора методов и средств производства работ; установления необходимости отвозки или распределения разработанного грунта на территории, прилегающей к стройплощадке; определения стоимости производства работ. При подсчете объемов земляных работ следует выделить объем избыточного грунта, вытесняемого трубопроводами, колодцами, камерами, проходными и непроходными каналами, и объем грунта, образовавшегося за счет остаточного разрыхления, который равен объему засыпки, умноженному на коэффициент остаточного разрыхления грунта.

Первоначально определяют отметки дна траншеи (красные отметки).

Красная отметка в начальной точке линейного земляного сооружения (траншеи)

Н_ка=Н_ча(Н_з+ D_у), (м). (2.1)

Красная отметка в конечной точке траншеи

Н_кб=Н_кбLi, (м). (2.2)

Определяют рабочие отметки в начальной

, (м), (2.3)

и конечной точках сооружения

, (м). (2.4)

Согласно [1] в зависимости от типа грунта и глубины сооружения определяют коэффициент крутизны откосов траншей m, который представляет собой тангенс угла наклона откоса , т. е. отношение глубины выемки к горизонтальной проекции откоса (см. рис. 2.1).

Рис. 2.1. Поперечное сечение траншеи: В – ширина траншеи по низу; В_а (В_б) – ширина траншеи по верху в начальной точке (конечной точке); Н_р – рабочая отметка;  – угол наклона откоса к горизонтальной поверхности

При бесканальной прокладке трубопроводов ширину траншеи по низу определяют по [1] в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода. При прокладке трубопроводов в непроходных каналах ширина траншеи по низу определяется по формуле

В=В_н+0,2, (м), (2.5)

где В_н – ширина непроходного канала, м [2].

Ширина траншеи по дну при диаметре труб свыше 3,5 м, а также на кривых участках трассы устанавливается проектом. При устройстве креплений ширину траншеи увеличивают на их толщину. Если в траншеях с вертикальным стенками необходима работа людей, то наименьшее расстояние в свету между поверхностью трубопровода (коллектора) и стенками должно быть не менее 0,7 м.

Ширина траншеи по верху определяется крутизной ее откосов.

Затем определяют ширину траншеи по верху в начальной и конечной точках траншеи по формулам

В_а=В+2тН_ра, (м), (2.6)

В_б=В+2тН_рб, (м). (2.7)

Площадь поперечного сечения траншеи определяется как сумма простых объемов, занимающих тело выемки. Для упрощения расчетов принимаем, что траншея на всем протяжении сооружения не меняет своей формы, и площадь поперечного сечения в начальной и конечной точках траншеи вычисляется как площадь трапеции

, (м²), (2.8)

, (м²). (2.9)

Общий объем грунта, извлекаемого из траншеи с откосами, определяется по формуле Винклера

, (м³). (2.10)

При разработке грунта экскаватором у дна траншеи оставляют необходимый недобор, который затем зачищают вручную. Также на дне траншеи устраивают приямки для облегчения сварки оборотных неповоротных стыков соединяемых трубопроводов.

Объем грунтов, извлекаемый из приямков при бесканальной прокладке трубопроводов, определяется по формуле

, (м³), (2.11)

где – длина, высота и ширина приямка [1], м; – количество приямков; l_пл – длина одной плети трубопровода (плеть – несколько труб сваренных между собой, длина одной трубы принимается 8–20 м).

Объем земляных работ по зачистке дна траншеи

V_з.т=ВLh_н, (м³), (2.12)

где h_н – толщина недобора, м [7, табл. 2.5].

Объем грунта, разрабатываемого экскаватором, определяется по формуле

V_э=V_Т – (V_з.т+ В_maxLН_с), (м³), (2.13)

где В_max – большее из значений ширины траншеи по верху, м; Н_с – толщина растительного слоя, м (принимается равной 0,15–0,2 м).

Необходимая площадь срезки растительного слоя определяется по формуле

П=LB_р, (м²), (2.14)

где В_р – ширина рабочей зоны, м (рис. 2.2);

В_р=В_max+М+Б+1, (2.15)

где В_max – среднее значение ширины траншеи по верху, м; М – рабочая зона монтажного крана (трубоукладчика), м; Б – зона складирования грунта, м;

Б=2КрV_тр/h, (2.16)

где К_р – коэффициент первоначального разрыхления грунта [4]; V_тр – объем одного погонного метра траншеи, м³; h=1,5–2 – принимаемая высота отвала, м.

Рис. 2.2. Схема определения рабочей зоны В_р: М – рабочая зона монтажного крана; В_ср – среднее значение ширины траншеи по верху; Б – зона складирования грунта

Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обратной засыпки траншеи, определяется по формуле

, (м³), (2.17)

где К_ор – коэффициент остаточного разрыхления грунта, принимается по [4]; V – объем грунта, вытесняемый трубопроводом (непроходными каналами) и вывозимый за пределы площадки, м³.