Введение

Виды земляных сооружений и работ

Земляные сооружения широко применяются в строительстве. Основная их форма — насыпи и выемки. Земляные сооружения бывают постоянные и вре­менные.

К постоянным земляным сооружениям относятся: земляное полотно же­лезных и автомобильных дорог с водотоками, укрепительными и защитными сооружениями, станционными площадками, регуляционными сооружениями у мостов и труб. Земляные работы по возведению железнодорожного полотна являются наиболее трудоемкими и затраты на них составляют значительную часть от полной стоимости постройки железной дороги.

К временным земляным сооружениям относятся: засыпаемые в дальней­шем (частично или полностью) котлованы для фундаментов зданий, искусст­венных и других сооружений, траншеи для водопровода, канализации, силовых, осветительных, телефонных кабелей, газопроводов и других коммуникаций, а также временные насыпи и выемки, устанавливаемые в период строительства. Временные узкие выемки с длиной, значительно превышающей ширину, называ­ются траншеями. Временные выемки шириной более 2-3 метров называются котлованами.

Объем работ по сооружению земляного полотна составляет почти 90% от полного объема земляных работ по постройке железной дороги. Работы по сооружению земляного полотна разделяются на подготовительные, вспомога­тельные, основные и укрепительные.

Подготовительные работы предшествуют основным земляным работам по разработке выемок и возведению насыпей. К ним относятся: осушение забо­лоченных участков, устройство водотока, землевозных дорог, разбивка земля­ных сооружений, подготовка оснований под насыпи. Подготовительные рабо­ты выполняются до начала основных работ в строгом соответствии с графи­ком,

согласованным с выполнением основных работ. К вспомогательным работам относятся: устройство временных жилых, служебных и складских помещений и ремонтных мастерских, доставка и мон­таж машин и механизмов, их ремонт, содержание в исправном состоянии дорог.

Основные работы включают в себя: рыхление грунтов при разработке вы­емок, карьеров и резервов, экскаватацию грунта в отвал или с погрузкой на транспортные средства, перемещение грунта различными транспортными средствами из выемок резервов и карьеров и отсылка их в насыпи, кавальеры или отвалы, послойное разравнивание и уплотнение грунтов в насыпях, устрой­ство кюветов.

К отделочным и укрепительным работам относятся: планировка основной площадки земляного полотна с устройством сливной призмы, откосов насыпей и выемок, кавальеров и других земляных сооружений, укрепление откосов земля­ного полотна, устройство регуляционных сооружений. Отделочные работы выполняются вслед за основными работами. Разрыв между основными и укрепительными работами не должен превышать двух – трех недель.

1 Определение объемов земляных работ

Объемы земляных работ, независимо от принятого способа, определяются в следующем порядке: трасса дороги разбивается на элементарные участки с однотипными поперечными профилями земляного полотна. Границами участков, на которые разбивается трасса, являются: пикеты, плюсовые точки, нулевые места; места где изменяется в поперечном профиле земляное полотно, например: начало кривых, начало станционных площадок, места перехода насыпей нормального профиля (высотой до 6 м) в высокие с уположенными откосами и других случаях изменения форм поперечного профиля земляного полотна; на каждом элементарном участке объем работ рассчитывается по формулам Винклера и Мурзо:

Для насыпи:

Для выемки:

где m = 1,5 – крутизна откоса, если Н < 6м, m = 1,75 если Н> 6м

Н₁; Н₂ – высота участка в начале и в конце;

в – ширина основной площадки земляного полотна;

Участок 1-путный, категория – II; в = 7,6м.

В – ширина выемки поверху, В = 16м;

W₁ = 0,61м² – площадь поперечного сечения сливной призмы;

W₂ = 1,38м² – площадь 2-х кюветов;

L – длина участка.

Таблица 1

Виды грунтов	Высота откосов	Крутизна откосов
Скальные слабовыветривающиеся	12	1:0,2
Скальные выветривающиеся	12	1:1
Скальные легковыветривающиеся	12	1:1,5
Крупнообломочные, песчаные, глинистые(в том числе лессовидные), твердой, тугопластической консистенции	12	1:1,5
Глинистые и пылеватые грунты в районах избыточного увлажнения	6	1:2
Пески мелкие бархатистые в засушливых районах	12	1:1.75-1:2
Лессы на неорошаемых участках в районах с засушливым климатом	12	1:0,1-1:1,1,5
Виды грунтов	12	1:0,5-1:1,1,5

Таблица 2

Виды используемых грунтов	Крутизна откосов при высоте до 12м
	до 6 м	в верхней части высотой 6 м	в нижней части высотой до 12 м
Раздробленные скальные слабовыветривающиеся и выветривающиеся, крупнообломо­чные и крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые крупные и средней крупности, металлургические шлаки.	1:1,5	1:1,5	1: 1,75
Глинистые грунты тугопластичной кон­систенции и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем такой же кон­систенции.	1:2	По индивидуально­му проекту

Продолжение таблицы 2

Виды используемых грунтов	Крутизна откосов при высоте до 12м
	до 6 м	в верхней части высотой 6 м	в нижней части высотой до 12 м
Глинистые и пылеватые грунты (в том числе лессовидные) в районах с избы­точным увлажнением, а также пески од­нородные, мелкие и пылеватые.	1: 1,75	1: 1,75	1: 1,75
Пески мелкие барханные в районах с за­сушливым климатом.	1:2	1:2	1:2

m = 1,5 при высоте насыпи (глубине выемки) до 6 м, m = 1,75 при высоте насыпи (глубине выемки) более 6 м.

Значение b определяется по таблице 3.

Таблица 3 – Определение ширины земляного полотна в зависимости от категории железных дорог.

Категория железнодо­рожной линии	Число главных путей	Ширина земляного полотна, м при использо­вании грунтов
		глинистых, крупнооб­ломочных с глинистым заполнителем, скаль­ных легковыветри-вающихся и выветри­вающихся песков и дренирующих мелких и пылеватых	скальных слабовы-ветривающихся, крупнообломочных с песчаным запол­нителем песков, дренирующих (кроме мелких и пылеватых)
I скорост­ные и особо грузона-пряженные	2	11,7	10,7
I и II	1	7,6	6,6
III	1	7.3	6.4
IV	1	7,1	6,2

Для линий II категории на однопутном участке принимается b = 7,6 м. Разбивается трасса протяженностью 3 км на пикеты, для каждого определяются объемы земляных работ.

1.1 Расчет объемов земляных работ по формуле Мурзо и Винклера

1.V_в =

2. V_в =

3. V_в =

4. V_в =

5. V_в =

6. V_в =

7. V_в =

8. V_в =

9. V_в =

10. V_в =

11. V_в =

12. V_в =

13. V_в =

14. V_в =

15. V_в =

16. V_н =

17. V_н =

18. V_н =

19. V_н =

20. V_н =

21. V_н =

22. V_H =

23. V_H =

24. V_Н =

25. V_Н =

26. V_Н =

27. V_Н =

28.V_Н =

29. V_Н =

30-31. V_Н =

После выполнения расчетов по формулам необходимо составить сводную ведомость объемов земляных работ.

Таблица 4 – Сводная ведомость

Пикет и "+" начала, пикет и кон­ца	Протяжен-ность участка, м	Объемы земляных работ, м3	Дополнительные объемы, м3	Объемы работ, м3
		насыпь	выемка	в кривой	занимаемые трубой	насыпь	выемка
ПК 00+00 ПК 00+100	100
ПК 01+00 ПК 01+100	100
ПК 02+00 ПК 02+100	100
ПК 03+00 ПК 03+100	100
ПК 04+00 ПК 04+100	100
ПК 05+00 ПК 05+100	100
ПК 06+00 ПК 06+100	100			52,5			7559,5
ПК 07+00 ПК 07+100	100			75			5082
ПК 08+00 ПК 08+100	100			45			2852
ПК 09+00 ПК 09+40	40			75			437,8
ПК 09+00 ПК 09+100	60			165		1473,6
ПК 11+00 ПК 11+100	100			180		9711

Продолжение таблицы 4

Пикет и "+" начала, пикет и кон­ца	Протяжен-ность участка, м	Объемы земляных работ, м3	Дополнительные объемы, м3	Объемы работ, м3
		насыпь	выемка	в кривой	занимаемые трубой	насыпь	выемка
ПК 12+00 ПК 12+100	100			105		11026
ПК 13+00 ПК 13+100	100			60		4611
ПК 14+00 ПК 14+100	100			60		2241
ПК 15+0 ПК 15+100	100			60		2241
ПК 16+00 ПК 16+40	100
ПК 16+40 ПК 16+100	100
ПК 17+00 ПК 17+100	100
ПК 18+00 ПК 18+100	100
ПК 19+00 ПК 19+100	100
ПК 20+00 ПК 20+100	100
ПК 21+00 ПК 21+100	100
ПК 22+00 ПК 22+100	100
ПК 23+00 ПК 23+100	100
ПК 24+00 ПК 24+100	100
ПК 25+00 ПК 25+100	100
ПК 26+00 ПК 26+100	100
ПК 27+00 ПК 27+100	100
ПК 28+00 ПК 28+100	100

Продолжение таблицы 4

ПК 29+00 ПК 29+100	100
Итого						48195	99438

Кроме того, в сводную ведомость объемов земляных работ вносится до­полнительный объем земляных работ при уширении в кривой, на косогорах и за­нимаемый трубами. На данном участке нет труб, нет кривых.

Объем, занимаемый трубой, определяется по формуле:

V_Т=F_Т•L_Т,

где F_T – площадь поперечного сечения трубы, м ;

Lт – длина трубы, м.

Если h до 6м, то L_T =в + m • h,

если h больше 6 м, то L_T = в +12 • т₁+ т₂ • (h - 6),

где b – ширина основной площадки земляного полотна, b = 7,6 м;

т – заложение откосов, m - 1,5;

h – высота насыпи.

Дополнительный объем в кривых определяется:

V_уш=а • Hср • L

где а – уширение земляного полотна, м;

Н_ср – средняя рабочая отметка на участке, м;

L – протяженность участка, м.

Уширение земляного полотна применяется при следующих значениях R:

Таблица 5

Радиусы кривых, м	Уширение, м
3000 и более 2500 -1800 1500-700 600 и менее	0,20 0,30 0,40 0,50

18. V_уш= 0,3 · 0,4 · 100=120

19. V_уш= 0,3 · 4,5 · 100=135

20. V_уш= 0,3 · 5,5 · 100=165

21. V_уш= 0,3 · 6,5 · 100=195

22. V_уш= 0,3 · 7,5 · 100=225

23. V_уш= 0,3 · 8 · 100=240

24. V_уш= 0,3 · 7,5 · 100=225

25. V_уш= 0,3 · 7 · 100=210

26. V_уш= 0,3 · 7 · 100=210

27. V_уш= 0,3 · 7,5 · 100=225

2 Распределение земляных масс

Для выбора способа производства работ по содержанию земляного полот­на необходимо вычертить продольный профиль по исходным данным в мас­штабах: горизонтальный 1:10000, вертикальный 1:1000.

Под профилем по сводной ведомости вычерчивается график попикетных и помассивных объемов земляных масс вдоль участка. Сумма насыпей и выемок в пределах участка железнодорожной линии называется профильной кубатурой земляных работ. Объем грунта, разрабатываемого в выемках, резервах и карь­ерах для образования земляного полотна, называется рабочим объемом (куба­турой). Для уменьшения рабочей кубатуры необходимо максимально использо­вать грунт из выемок для отсыпки насыпей. Эта основная задача, решаемая при распределении земляных масс. Поэтому я стремился грунт из выемки ис­пользовать для сооружения насыпи. Этот способ сооружения земляного по­лотна называется продольной возкой. Недостающий грунт для сооружения на­сыпи беру из резервов. Такой способ называется поперечной возкой.

При распределении земляных масс устанавливается: из каких выемок и в каком количестве грунт выгодно использовать для сооружения прилегающих участков насыпи, какой объем грунта надо вывозить в кавальеры и какая часть насыпи будет возводиться из грунта, взятого из карьеров и резервов. Для этого строим график помассивных объемов работ.

Анализируя график помассивных объемов, сначала необходимо определить, можно ли возить грунт из выемок в прилегающие к ним насыпи, и выделить ра­бочие участки продольной возки. Места устройства кавальеров, резервов и за­кладки карьеров наношу на продольном профиле, где указывается средняя даль­ность возки.

Рассматриваемый участок разделяется на 2 рабочих участка. На РУ №1 объем грунта в количестве 145516м³ вывозится из выемки в насыпь. На РУ №2 происходит вывоз грунта из карьера в количестве 40256м³ в насыпь.

Поперечная дальность возки определяется с учетом поперечных сечений резерва и насыпи, кавальера и выемки.

Lср=A+l,

где А – расстояние между выездами на насыпи и съездами в резерв или выезда­ми из выемки и въездами на кавальер.

I – расстояние между осями выемки и кавальера или насыпи и резерва, м.

Для скреперов въезды и съезды устраиваются через 50-130 м при рабочих отметках до 6 м; для транспортных средств - примерно через 50-60 м при ра­бочих отметках до 2 м через 100-120 м при рабочих отметках от 2 до 6 м.

Для выемки расстояние I находится по формуле:

,

где В – ширина выемки, м;

т – коэффициент крутизны откоса выемки,

Н_в – глубина выемки, м;

l1 – ширина бермы, м;

п – коэффициент крутизны откоса кавальера;

h_k – высота кавальера, м;

d – ширина кавальера по верху, м.

Для насыпи расстояние I находится по формуле:

,

где b – ширина основной площадки земляного полотна, b = 7,6 м;

т – коэффициент крутизны откоса насыпи, т = 1,5;

l_i – ширина бермы, li = 10 м;

п – коэффициент крутизны откоса резерва, n = 1,5;

h_p - глубина резерва, h_p = 3м;

d- Ширина резерва по низу, d = 5 м.

Таблица 6 – Ведомость распределения земляных масс

Участок пикет и «+» начала пикет и «+» конца	Профильный объем, тыс. м3			Рабочий объем, тыс. м3					Ведущая машина
				насыпь		выемка
	насыпь	выемка	всего	из выемки	из резерва	В насыпь	В отвал	Всего	Экскаватор	Скрепер	Бульдозер
РУ №1 ПК00+00 ПК25+10	145,516	145,516	145,516	-	-	-	-	-	145,516	-	-
РУ №2 ПК25+10 ПК30+00	-	-	-	-	40,256	-	-	40,256		40,256	-