Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра "Управление и технология строительства"

Ю.А. Верженский, Д.А. Басовский , М.С. Ватутина

Проектирование производства земляных работ

Часть III

Учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию

для студентов специальности ПГС, СЖД, ВиВ

Санкт-Петербург

2010

Учебное пособие рассчитано на студентов специальностей ПГС, СЖД, ВиВ, изучающих дисциплины «Технология строительных процессов» и «Технология возведения зданий и сооружений».

В учебном пособии приводится методика разработки проектов производства работ и технологических карт при планировке площадок и разработке котлованов.

Задание на курсовое проектирование для студентов специальности ПГС приведено в приложении 1. В пособии материал изложен применительно к этому заданию.

В соответствии с заданием на курсовое проектирование выполняются следующие две части: I- проектирование производства земляных работ при планировке площадки и II – проектирование технологических карт на отрывку котлована.

1.Проектирование производства земляных работ при планировке площадки

1.1. Способы задания площадок.

Под планировкой площадки понимаем придание поверхности земли в границах площадки плоской формы без уклонов, либо с уклонами односторонними, или многосторонними. Проектная отметка планировки может устанавливаться проектировщиками в соответствии с технологическими требованиями функционирования объекта, для которого и проектируется площадка, т.е проектная отметка для проектирования работ по планировке – задана, либо отметка площадки строго не регламентируется, только обуславливается форма площадки, с уклонами, или без. В последнем случае возникает возможность задать такую проектную отметку площадки, при которой объем срезки грунта был бы равен требуемому объему подсыпки. (Нулевой баланс). Проектные или «красные» отметки и отметки земли могут использоваться как абсолютные, так и относительные. Отметки земли («черные отметки») могут быть заданы цифровой моделью местности, картой в горизонталях, либо получены в результате собственной геодезической съемки.

Рабочая отметка: величина срезки, или подсыпки грунта определяется как разница между «черными» и «красными» отметками:

h = H_ч – H_кр , (1)

где H_ч - отметка земли («черная»),

H_кр - проектная отметка («красная»)

При этом, следовательно, рабочие отметки насыпей имеют знак минус (-), а выемок - знак плюс (+).

С

уществует несколько методов определения объемов земляных работ при планировке площадки. Чаще всего используется метод квадратных призм. Сущность метода такова: площадка делится на квадраты (со стороной «a»); в пределах квадрата рассматривается призма, образованная вертикально проектирующими плоскостями, проходящими через стороны квадрата, проектной поверхностью и поверхностью земли, которая в пределах призмы считается плоской. Следовательно, назначаемая величина стороны квадрата зависит от рельефа местности. Обычно при спокойном рельефе «a» принимается 40 – 100 и более метров, в более изменчивом рельефе – это будет 20 – 50 метров, а при изменчивом, горном рельефе – 10 – 30 метров. В задании на курсовое проектирование (приложение I), длина стороны квадрата задана.

Для каждой вершины квадрата находятся рабочие отметки. Столкнемся с такими возможными ситуациями: 1.- в пределах квадратной призмы все они имеют одинаковый знак ( знак «+» - выемка, или знак «-» - насыпь); 2. – в пределах квадратной призмы рабочие отметки имеют разные знаки – см. рис. 1.

Рис. 1. План площадки с линией нулевых работ и контурами откосов насыпей и выемок.

При разных знаках рабочих отметок, как видно из рис.1, может быть два варианта: В пределах квадрата два элемента, в основании которых трапеции (квадраты № 14), либо одна трехгранная прямоугольная пирамида и элемент, в основании которого – пятиугольник (квадраты № 15).

Между вершинами квадратов с разными знаками высот – на стороне квадрата есть точки перехода от выемки к насыпи – нулевая точка. Нулевые точки в пределах квадрата образуют нулевую линию.

Для сопряжения проектной площадки с поверхностью земли производится подсыпка, или срезка грунта с устройством откосов с крутизной в зависимости от группы грунта (в курсовом проекте принимаем уклон 1:1,5).

Объем квадратной призмы, или ее элемента с отметками одного знака - в пределах квадрата, в общем случае определяется как произведение площади основания элемента на среднюю высоту элемента:

V = F . h _ср, (2)

где F - площадь основания элемента,

h _ср - средняя работая отметка элемента.

h _ср находится, как средняя арифметическая всех высот элемента.

Рис. 2. Схема нахождения нулевых точек

Положение нулевых точек легко найти (рис.1, 2), если в вершинах квадратов в выбранном масштабе отложить с учетом знака, значения рабочих отметок (векторы) и соединить концы векторов, либо по формуле:

, (3)

где а - сторона квадрата, м;

h₁, h₂ - рабочие отметки;

Далее можно подсчитать объемы земляных работ по всем элементам: насыпей и выемок.

Для полных квадратов (рис.1. № 1÷12; 18, 21÷28) объем (м³) определяется по формуле: , (4)

где а - размер стороны квадрата, м;

h₁, h₂, h₃, h₄ - рабочие отметки в углах квадрата.

Для трехгранной пирамиды (рис. 1.квадраты № 13,15):

, (5)

Для элемента, в основании которого трапеция (рис.1. квадрат № 14):

, (6)

Для элемента, в основании которого пятиугольник (рис.1.квадраты № 13):

, (7)

Для откосов:

Угловой, типа четырехгранной прямоугольной пирамиды (см. рис.1 откосы напротив угловых квадратов 1, 3):

, (8)

Боковой типа призматоида (см.рис.1 откосы по бокам квадратов):

, (9)

Откосы в угловых квадратах 25, 28 (см.рис.1):

, (10)

здесь m – коэффициент заложения откосов.

Далее, используя приведенные формулы, подсчитываются объемы земляных работ, которые нужно выполнить для планировки площадки. Это можно сделать «вручную», однако, для уменьшения трудоемкости, на кафедре УТС ПГУПС создана компьютерная программа «Площадка».