3 Проектирование экскаваторного комплекта машин

3.1 Определение объемов земляных работ при разработке котлована и траншеи

В зависимости от места расположения котлована (траншеи) в выемке или насыпи существуют различные варианты подсчета объемов грунта.

При расположении котлована в планировочной выемке с целью уменьшения экскаваторных работ сначала выполняют планировочные работы до заданной отметки, а затем отрывают котлован на проектную глубину.

При расположении котлована в планировочной насыпи сначала определяют рабочую отметку центра котлована. Фактическая глубина отрывки котлована будет равна разности заданной глубины и рабочей отметки центра котлована.

В случае пересечения котлована линией нулевых работ определяют среднее значение рабочих отметок по углам котлована с их знаками. При отрицательной средней рабочей отметке котлован относят к выемке, а при положительной – к насыпи.

Если в задании указан наружный контур котлована на уровне низа фундамента, то размеры сооружения на этом же уровне следует принимать на 0,3 м с каждой стороны меньше указанных размеров. Размеры котлована на уровне плоскости планировки подсчитывают, учитывая допустимую крутизну откосов, которую определяют в зависимости от вида грунта (таблица 1).

Если в задании указаны размеры здания в осях, то для подсчета объема котлована, представляющего собой призматоид (рисунок 1а), вначале определяют его размеры следующим образом:

а = А + C+0,32; b = В + C+0,32; (1)

а₁ = а + 2Нm; b₁ = b + 2Нm (2)

где а и b – размеры сторон котлована понизу, м;

а₁ и b₁ – размеры сторон котлована поверху, м;

А и В – размеры здания в осях, м;

С – ширина выступающей части фундамента от крайних размерных осей здания;

0,3 – рабочий зазор от края фундамента до начала откоса, м;

Н – глубина котлована, вычисленная как разность между средней арифметической отметкой верха котлована по углам (черной – если котлован на планировочной насыпи и красной – на планировочной выемке) и отметкой дна котлована, м;

m – коэффициент откоса, нормируемый СНиПом [1](таблица 1).

а) объем котлована; б) обратной засыпки; в) траншеи; 1 – объем выемки, 2 – объем обратной засыпки

Рисунок 3 – Схемы для определения объемов котлована и траншеи

Таблица 1 - Наибольшие допустимые угол наклона откосов к горизонтали и крутизна откосов котлованов и траншей в грунтах естественной влажности

Наименование грунтов	Глубина выемки, м
	до 1,5 м		до 3 м		до 5м
	а	1:m	а	1:m	а	1:m
Насыпные	56	1:0,67	45	1:1	38	1:1,25
Песчаные и гравийные влажные (ненасыщенные)	63	1:0,50	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
Лёссовые сухие	90	1:0	63	1:0,5	63	1:0,5

Примечания: 1 При глубине выемки свыше 5 м крутизна откосов устанавливается расчетом. 2. Крутизну откосов котлованов и траншей в глинистых грунтах, переувлажненных дождевыми, снеговыми (талыми) и другими водами, следует уменьшать против табличной до крутизны 1:1.

Объем котлована рассчитывают по следующим формулам:

₍₃₎

(4)

(5)

где F_н, F_в, F_ср – соответственно площади котлована по низу, по верху и на уровне половины его глубины.

Величину заложения откоса l при определении объемов котлованов и траншей рассчитывают по формуле

(6)

где m – коэффициент заложения откоса (принимается по таблице 1).

Объем обратной засыпки пазух котлована определяют как разность объемов котлована и подземной части сооружения.

Если для разработки котлована применяется прямая лопата, то необходимо в объеме экскаваторных работ учитывать объем въездных и выездных траншей

₍₇₎

где Н – глубина котлована в местах устройства траншей, м;

b – ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 3-3,5 м и при двухстороннем – 7-7,5 м;

m – коэффициент заложения откоса котлована;

m – коэффициент откоса (уклон) въездных или выездных траншей

(от 1:10 до 1:15);

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей

₍₈₎

где V_к – объем собственного котлована, м³;

n – количество въездных и выездных траншей;

V_в.тр. – их объем, м³.

Для определения объема траншеи строят ее продольный профиль и поперечные сечения по торцам. В одном из торцов отметку дна траншеи принимают по заданию от плоскости планировки, а в другом торце подсчитывают в соответствии с заданным уклоном дна траншеи. По длине траншею разбивают на участки длиной до 100 м и для каждого участка определяют рабочие отметки на торцах. Ширину сооружения понизу определяют путем уменьшения ширины траншеи на 0.3 м с каждой стороны. Размер на уровне плоскости планировки определяют, учитывая допустимую крутизну откосов, по таблице 1.

Объем отдельных участков траншей подсчитывают по следующим формулам

или , (9)

где F₁ и F₂ – площади траншеи в ее двух крайних поперечных сечениях;

В_тр – ширина траншеи;

Н₁ и Н₂ – глубина ее в двух крайних поперечных сечениях.

Для подсчета объема траншеи с откосами (рисунок 1в) площади поперечного сечения определяют по формуле

₍₁₀₎

Точное значение объема траншеи определяют по формуле Мурзо

₍₁₁₎

где Н₁ и Н₂ – глубина в начале и в конце участка.

Общий объем грунта в траншее подсчитывают как сумму объемов отдельных участков.

Общий объем грунта в яме для отдельно стоящего фундамента

(12)

Общий объем грунта определяют умножением V₁ на количество ям для фундаментов.

Среднюю рабочую отметку заданного количества ям определяют по аналогии с определением средней рабочей отметки для котлована.

В случае пересечения откосов смежных ям в рядах, в этих рядах устраивают траншеи, а при пересечении откосов смежных ям в двух взаимно перпендикулярных направлениях устраивают общий котлован.

Объем сооружения определяют как произведение его площади на высоту. Высоту принимают как разность между отметками плоскости планировки и низа котлована. Объем отдельно стоящих фундаментов, труб и коллекторов подсчитывают в соответствии с их размерами в задании.

Объем обратной засыпки пазух котлована и траншеи определяют как разность объемов котлована (траншеи) и подземной части здания (сооружения), если разработка недобора грунта выполнена по всей площади выемки и грунт недобора перемещен за пределы выемки. В случае сохранения недобора в пределах обратной засыпки необходимо исключить объем этого грунта из объема обратной засыпки.

Применительно к условиям производства работ, предусмотренными заданием на курсовой проект, обратная засыпка пазух котлована выполняется вручную послойно. Обратная засыпка траншеи производится вручную или бульдозером.