3. Физико-механические характеристики грунтов

Для правильного решения всех вопросов технологии производства земляных работ необходимо уточнить основные физико-механические характеристики залегающих на площадке грунтов.

1. Объемная масса грунта в плотном (естественном) состоянии, т/м³. Для различных грунтов объемная масса приведена в Единых нормах и расценках, Сборник 2, выпуск 1 [1].

2. Разрыхляемость грунтов. Характеризуется коэффициентом разрыхления, равным отношению объема разрыхленного грунта к его объему в естественном состоянии (К_р) или в %. Различают первоначально увеличение грунта после разработки и остаточное разрыхление после его уплотнения [1].

3. Устойчивость грунтов в откосах. Характеризуется углом откоса, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия. Различают угол естественного откоса, допускаемый угол откоса для постоянных земляных сооружений — котлованов, траншей.

4. Крутизна откосов выражается величиной угла между горизонтальной плоскостью и плоскостью откоса или отношением 1/т, где т - показатель откоса, равный отношению заложения откоса (а) к его высоте (Н)[1]:

(3.1)

В табл. 3.1 и 3.2 приведены для некоторых грунтов показатели естественного откоса и наибольшая допустимая крутизна откосов временных сооружений (котлованов и траншей). Откосы постоянных сооружений, например, откосы высотой до 3 м по периметру площадки можно применять: в насыпях от 1/1,5 до 1/2; в выемках от 1/1,25 до 1/1,75 в зависимости от вида грунта. В несвязных грунтах крутизна меньше, а показатель откоса больше, в связных грунтах - наоборот.

Значение углов естественного откоса

Таблица 3.1

	Состояние грунта
	сухой		влажный		мокрый
	градусы	Отношение	градусы	Отношение	градусы	Отношенш
Наименование фун­тов		высоты к заложению	'	высоты к заложению		высоты заложению
Глина	45	1/1	35	1/1,5	15	1/3,75
Суглинок:
средний	50	1/0,75	40	1/1,25	30	1/1,75
легкий	40	1/1,25	30	1/1,75 •	20	1/2,75 •
Песок:
Мелкозернистый Среднезернистый крупнозернистый	25 28 30	1/2,25 1/2 1/1,75	30 35 32	1/1,175 1/1,5 1/1,6	20 25 27	1/2,75 1/2,25 1/2

О\

Наибольшая крутизна откосов траншей и котлованов

Таблица 3.2

—	Наибольшая крутизна откосов при глубине выемки (м) до
	1,5		3		5
Грунты	Угол между	Отношение	Угол между	Отношение	Угол между	Отношение
	направлени-	высоты от-	направлени-	высоты от-	направлени-	высоты от-
	ем откоса и	коса к	ем откоса и	коса к	ем откоса и	коса к
	горизонта-	заложению	горизонта-	заложению	горизонта-	заложению
	лью, (град)		лью, (град)		лью, (град)
Насыпные	56	1/0,67	45	. 1/1	38	1/1,25
Песчаные и гравийные
влажные (ненасыщенные)	63	1/0,5	45	1/1	45	1/1
Глинистые:
Супесь	76	1/0,25	56	1/0,67	50	1/0,85
Суглинок	90	1/0	63	1/0,5	53	1/0,75
Глина	90	1/0	76	1/0,25	63	1/0,5
Лесс и лессовидные сухие	90	1/0	63	1/0,5	63	1/0,5

-J

8

Примечание:

1. При напластовании различных видов грунта крутизну для всех пластов назначать по более слабому виду грунта.

2. При глубине выемки более 5 м крутизну откосов назначать по расчету.

3. Группа грунтов в зависимости от трудности их разработки различными землеройными и транспортно-землеройными машинами, а также вручную устанавливается в соответствии с классификацией грунтов [1], кроме указанных характеристик грунта необходимо установить влажность, оптимальную влажность, коэффициент фильтрации, размываемость грунта и др.

4. Подсчет объемов земляных работ

4.1. Определение рабочих отметок планировки

Вертикальную планировку производят под заданную отметку с избыточным или недостаточным балансом земляных масс или под отметку, определяемую из условия нулевого баланса земляных масс, когда объемы грунта выемок и насыпей равны между собой.

В случае заданной отметки планировки площадку в зависимости от ее размеров и рельефа разбивают на квадраты со стороной от 50 до 100м.

Рис. 4.1. Схема для определения отметок рельефа: а ~ план; б ~ профиль.

Отметку рельефа в углах разбивочной сетки находят методом линейной интерполяции между двумя смежными горизонталями (рис. 4.1).

9

(4.1) (4.2)

где Г,, Г₂ - горизонтали.

Определяют отметки планировки в тех же вершинах квадратов с учётом уклона.

Рабочую отметку вычисляют как разность между отметкой планировки и отметкой рельефа по формуле:

(4.3)

где Н^, Н _м - отметки земли планировочные и реальные.

При этом знаком плюс обозначают насыпь, а знаком минус -выемку. Вычисленные значения рабочих отметок записывают в точках пересечения разбивочной сетки. При нулевом балансе земляных масс среднюю отметку планировки определяют по формуле (м):

(4.4)

где SH₂, SH₄ - сумма отметок рельефа вершин, общих соответственно для двух и четырех квадратов; ЕН, - сумма отметок рельефа вершин, принадлежащих одному квадрату; п - количество квадратов.

Линию нулевых работ на площадке определяют методом обратной интерполяции.

Для обеспечения стока воды площадки проектируют с односторонним уклоном. Красные планировочные отметки вершин:

(4.5)

где i"- заданный уклон площадки; 1 - расстояние на заданной площадке от нулевой линии до точки определения отметки (с учетом масштаба).

Черные и красные отметки вершин всех квадратов наносят на план площадки возле каждой вершины в виде дроби, указывая в числителе красные, а в знаменателе черные отметки.

Рабочие отметки вычисляют как разность между красными и черными отметками:

(4.6)

10

11

Отметки площадки, на которой грунт укладывают в насыпь, принимают со знаком «плюс», а площадка, где грунт берут из выемки - с минусом. Квадраты с рабочими отметками, имеющими один и тот же знак, называют одноименными, если у рабочих отметок знаки разные -переходными. Рабочие отметки записывают в углах квадратов, против дробного числа:

( 4.7)

По рабочим отметкам вычисляют объем работ для каждой призмы квадрата или фигуры:

( 4.8)

где h, - средняя рабочая отметка квадрата или фигуры (треугольника, трапеции, пятиугольника); F— площадь квадрата или фигуры. Средняя рабочая отметка квадрата или фигуры:

(4.9)

где h1 h_n - рабочие отметки вершин квадрата или фигуры; п - количество отметок в квадрате или фигуре.

Расчет объемов работ заносят в ведомость объемов работ по вертикальной планировке табл. 4.1.

Таблица 4.1

Ведомость объемов работ по вертикальной планировке площадки

Уча­стки	Выемка				Насыпь
	(h,+ h2+...hn) /п	ЬСР	F	VB	(h,+ h2+...hn) /n	ьср	f	VH	VH/k0
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

При планировке площадки с нулевым балансом земляных масс нулевая планировочная отметка показывает, что объемы насыпи и выемки равны.

Учитывая неточности при вычислении черных отметок методом интерполяции, расхождения в объемах насыпи и выемки считают допустимыми в пределах 5 %:

(4.10)

Если расхождения в объемах насыпи и выемки более 5 %, делается поправка к планировочной отметке.

Уточненная нулевая планировочная отметка:

( 4.11)

где Н - нулевая планировочная отметка, определенная по формуле (2);

V - избыточный или недостающий объем грунта; 2F - площадь

g планируемой площадки.

Если преобладает насыпь, то V_q берут со знаком «минус», а если выемка - со знаком «плюс».

Определив уточненную планировочную отметку, считывают рабочие отметки и объемы грунта повторно.

Для расчета объемов грунта в откосах насыпи и выемки по периметру планируемой, площадки в углах квадратов представляют рабочие отметки и, используя коэффициент естественного откоса для данного грунта, определяют очертания откосов насыпи и выемки. Величина заложения откоса:

(4-12)

где т- коэффициент откоса для данного грунта; 1 - величина заложения откоса насыпи или выемки; h - глубина выемки или высота насыпи.

Суммарный объем грунта в откосах насыпи или выемки, расположенных по периметру планируемой площадки, приближенно рассчитать по средней рабочей отметке:

(4.13)

где V^B-^H - суммарный объем грунта в откосах насыпи или выемки; Eh -сумма всех рабочих отметок, расположенных по периметру -насыпи или выемки; п - количество отметок; S1 - длина основания по периметру всех откосов'насьши или выемки; m - коэффициент откоса для данного грунта. Результаты расчетов сводят в табл. 4.1.