3 Определение объемов земляных работ

При проектировании автомобильных дорог определяют объемы насыпей и выемок, резервов и кавальеров, кюветов, котлованов и других земляных работ.

Объем земляных работ необходимо знать для сравнения вариантов дорог, для проектирования продольного профиля (компенсации объемов насыпей и выемок), составления проекта организации работ.

Для определения объема земляного полотна, имеющего форму геометрической пространственной фигуры, необходимо знать длину земляного полотна и площадь поперечного сечения в конечных точках.

Рассматривая земляное полотно в форме насыпи, площадь его поперечного сечения можно представить в виде трапеции, опирающейся своим большим основанием на поверхность земли (предполагается, что она лишена значительного поперечного уклона); известны ширина трапеции по верху (по нормам СНиП для III категории дороги равная 12 м) и ее высота (рабочая отметка).

Этих данных не достаточно для определения площади трапеции. Необходимо дополнительно выяснить размер нижнего основания – ширину насыпи по низу. Она складывается из следующих частей: ширины насыпи по верху (нормативная величина В); горизонтального заложения откосов (левого и правого).

Горизонтальное заложение откоса в свою очередь зависит от высоты насыпи (рабочей отметки) и коэффициента крутизны откоса. Коэффициент крутизны указывает, во сколько раз горизонтальное заложение откоса больше его высоты.

Таким образом, когда установлен коэффициент крутизны откоса (он обычно задается одинаковым как для левого, так и для правого откосов) и известна рабочая отметка Н данной точки, можно вычислить горизонтальное заложение откоса – оно равно k*H, где k – коэффициент крутизны откоса.

После того как горизонтальное заложение откоса определено, можно рассчитать и всю ширину насыпи по низу:

В = а + 2 • h (3.1)

Отсюда искомая площадь поперечного сечения насыпи определяется как площадь трапеции, м³

S = (a + b) • h / 2 (3.2)

Чтобы определить объем некоторого элемента насыпи между отстоящими друг от друга на расстояние соседними точками трассы, для которых известны рабочие отметки Н₁ и Н₂, необходимо определить площади поперечных сечений S₁ и S₂ для каждой из этих точек. Результаты расчета площадей насыпи и выемки для каждого сечения продольного профиля приведены в табл. 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1 – Результаты расчетов площадей насыпи S_Н

Пикеты	а , м	в , м	h , м	SН , м
ПК 0
ПК 0 + 62.00
ПК 3
ПК 4
ПК 4 + 30.00
ПК 5
ПК 6
ПК 12
ПК 13
ПК 14
ПК 15
ПК 16
ПК 16 + 62.00

Таблица 3.2 – Результаты расчетов площадей выемки S_В

Пикеты	а , м	в , м	h , м	SВ , м
ПК 0 + 62.00
ПК 1
ПК 2
ПК 3
ПК 6
ПК 7
ПК 8
ПК 9
ПК 10
ПК 11
ПК16 + 62.00
ПК 17
ПК 18
ПК 19
ПК 20
ПК 21
ПК 22

Когда S₁ и S₂ определены, остается ввести в расчет длину L рассматриваемого отрезка насыпи, и искомый объем насыпи может быть приблизительно определен по формуле:

V = ( S₁ + S₂ ) • L / 2 (3.3)

Таким образом, объемы данного элемента земляного полотна в пределах между двумя смежными поперечными сечениями для точек с известными рабочими отметками приближенно равен произведению полусуммы площадей этих поперечных сечений на расстояние между ними.

Вычислив объемы земляного полотна в пределах между двумя точками трассы, определяют объем земляного полотна на следующем участке трассы и т.д. Расчет объема земляных работ по вышеприведенным формулам является приближенным и для уточнения нуждается во внесении поправок, которые описывают в специальных таблицах.

Результаты расчета объемов земляных работ для проектируемой автомобильной дороги III категории приведены в таблице 3.3 и 3.4:

Таблица 3.3 – Расчет объемов насыпи V_Н

Участок	S , м2	S , м2	L , м	V Н , м3
ПК 0– ПК 0 + 62.00	75	0	62	2325
ПК 3 – ПК 4
ПК 4 – ПК 4 + 30.00
ПК 4 + 30.00 – ПК 5
ПК 5 – ПК 6
ПК 12 – ПК 13
ПК 13 – ПК 14
ПК 14 – ПК 15
ПК 15 – ПК 16
ПК 16 – ПК 16 + 62.00
V Н , м3

Таблица 3.4 – Расчет объемов выемки V_В

Участок	S , м2	S , м2	L , м	V В , м3
ПК 0 + 62.00 – ПК 1
ПК 1 – ПК 2
ПК 2 – ПК 3
ПК 6 - ПК 7
ПК 7– ПК 8
ПК 8 – ПК 9
ПК 9 – ПК 10
ПК 10 – ПК 11
ПК 16 + 62.00 – ПК 17
ПК 17 – ПК 18
ПК 18 – ПК 19
ПК 19– ПК 20
ПК 20– ПК 21
ПК 21 – ПК 22
			V В , м3

V = V _Н + V _В