2.3 Расчет объемов земляных работ

Для расчета объема грунта для возведения насыпи рассчитывают геометрический объем насыпи. Для этого определяют среднюю площадь поперечного сечения насыпи на участках между пикетами и умножают ее на длину участка. Аналогично рассчитывают профильный объем грунта в выемке (при наличии участка дороги, проходящего в выемке). Для расчета поправки на снятие растительного слоя грунта необходимо рассчитать ширину основания земляного полотна и умножить её на толщину основания растительного слоя грунта, которая зависит от месторасположения участка (лес, пашня, луг).

Площадь сечения насыпи может быть рассчитана по формуле:

, где

(5)

B – ширина основания насыпи, м;

B – ширина гребня насыпи, м, определяется по таблице 9;

H_ср – высота насыпи, м.

Таблица 9 – Параметры элементов поперечного профиля проезжей части и земляного полотна автомобильных дорог

Параметры элементов дорог	Автомаги-страль	Скоро-стная дорога	Автомобильные дороги обычного типа (нескоростная дорога) категории
	IA	IБ	IВ	II			III		IV		V
Общее число полос движения, шт	4 и более	4 и более	4 и более	4	2		2		2		1
Ширина полосы движения, м	3,75	3,75	3,75	3,5	3,75		3,5		3,0		4,5
Ширина обочины, м	3,75	3,75	3,75	3,0	3,0		2,5		2,0		1,75
Ширина краевой полосы у обочины, м	0,75	0,75	0,75	0,5	0,5		0,5		0,5		-
Ширина укрепленной части обочины, м	2,5	2,5	2,5	2,0	2,0		1,5		1,0		-
Наименьшая ширина центральной разделительной полосы без дорожных ограждений, м	6,0	6,0	5,0	5,0
Наименьшая ширина центральной разделительной полосы с ограждением по оси дороги, м	2 м + ширина ограждения
Ширина краевой полосы безопасности у разделительной полосы, м	1,0
Примечания 1 Ширина полосы безопасности входит в ширину разделительной полосы, а ширина краевой полосы - в обочину.

Ширина земляного полотна может быть рассчитана по формуле:

, где

(6)

m – коэффициент заложения откоса насыпи, определяется по таблице 10

Таблица 10 - Наибольшая крутизна откосов при высоте откоса насыпи

Грунты насыпи	Наибольшая крутизна откосов при высоте откоса насыпи, м
	До 6	До 12
		в нижней части (0-6)	в верхней части (6-12)
Глыбы из слабовыветривающихся пород	1:1 - 1:1,3	1:1,3 - 1:1,5	1:1,3 - 1:1,5
Крупнообломочные и песчаные за исключением мелких и пылеватых песков)	1:1,5	1:1,5	1:1,5
Песчаные мелкие и пылеватые, глинистые и лессовые	1:1,5 1:1,75	1:1,75 1:2	1:1,5 1:1,75

Объем насыпи:

Fl , где l – протяженность участка, м. Расчетный объем насыпи:	(7)
.		(8)

Расчетный объем насыпи с учетом коэффициента уплотнения:

, где Kу – коэффициент уплотнения по таблице 11. Таблица 11 – Значение коэффициента уплотнения Требуемый коэффициент Значение коэффициентов относительного уплотнения для грунтов Пески, супеси, суглинки пылеватые Суглинки, глины Лессы и лессовидные Скальные разрабатываемые грунты при плотности, г/см3 Шлаки, отвалы перерабатывающей промышленности 1,9 – 2,2 2,2 – 2,4 2,4 – 2,7 1,00 0,95 0,90 1,10 1,05 1,00 1,05 1,00 0,95 1,30 1,15 1,10 0,95 0,90 0,85 0,89 0,85 0,80 0,84 0,80 0,76 1,26 – 1,47 1,20 – 1,40 1,13 – 1,33 Для расчета требуемого объема грунта при возведении насыпи необходимо к рассчитанному профильному объему грунта добавить поправку на снятие растительного слоя грунта и полученное значение умножить на коэффициент уплотнения грунта в насыпи. Расчеты сводят в таблицу таблица 12. Таблица 12 – Ведомость объемов работ при отсыпке земляного полотна км Рабочая отметка, м Длина, м Поправка на снятие растит. слоя, м3 Профильный объем насыпи, м3 Объем с учетом ко- эффициента уплотнения Kу=1,1, м3 0 1,50 1000 2050 29425 32368 1 1,55 1000 2065 30469 33516 2 1,45 1000 2035 28389 31228 3 1,40 1000 2020 27360 30096 4 1,60 1000 4160 33600 36960 5 1,75 1000 3825 36419 40061 6 1,80 1000 4280 37940 41734 7 1,87 1000 4322 39487 43436 8 1,62 1000 2086 31943 35137 9 1,65 1000 2095 32579 35837 10 1,93 1000 2179 38646 42511 11 1,72 1000 2116 34074 37481 12 1,53 1000 4118 32109 35320 13 1,47 1000 4082 30843 33928 14 1,45 1000 4070 30424 33466 15 1,90 1000 4340 40155 44171 16 1,71 1000 4226 35972 39569 17 1,82 1000 4292 38381 42219 18 1,58 1000 4148 33173 36490 19 1,53 1000 4118 32109 35320 20 2,02 1000 3971 42411 46653 21 1,80 1000 3852 37512 41263 22 1,74 1000 3820 36021 39821 23 1,57 1000 4142 32959 36255 24 1,61 1000 4166 33814 37196 25 1,69 1000 4214 35538 39092 26 1,74 1000 4244 36625 40288 27 1,56 1000 4136 32746 36021 28 1,68 1000 4208 35322 38854 29 1,84 1000 2152 36670 40337 30 1,74 1000 2122 34503 37954 31 1,69 1000 2107 33431 36774 32 1,57 1000 2071 30888 33377 33 1,74 1000 2122 34503 37954 34 1,80 1000 2140 35800 39380 35 1,90 1000 2170 37985 41784 36 1,82 1000 2146 36235 39858 37 1,75 1000 2125 34719 38191 38 1,68 1000 2104 33218 36539 39 1,65 1000 2095 32579 35837 40

(9)

Объём работ по уплотнению земляного полотна равен объёму с учётом коэффициента уплотнения. Для повышения качества уплотнения земляного полотна необходимо уплотнение производить при влажности, близкой к оптимальному значению. Так для песчаных грунтов оптимальное значение влажности равно 7-10 %, для супесчаных грунтов 9-14 %, для суглинистых фунтов 13-21 % и для глинистых грунтов 20-24 %. Для доувлажнения используют поливомоечные машины или производят орошение поверхности из шлангов с насадками.

Объём воды V_B (м³) при доувлажнении 1 м³ грунта может быть рассчитан по формуле:

, где

(9)

– объем грунта, м³, определяется по таблице 12;

– значение оптимальной влажности грунта, %;

– значение естественной влажности грунта, %;

=1-2 % – значение потерь влажности при транспортировании и разравнивании грунта;

- естественная плотность грунта в карьере, ;

– плотность воды, .

Допускается объём воды для доувлажнения принимать равным 5 % от объёма уплотняемого грунта.

(10)

В том случае, если влажность грунта выше оптимального значе­ния, производят подсушивание грунта рыхлением или добавкой сухих инертных материалов - песка, золы уноса, шлака.

Для придания земляному полотну правильной формы, отвечаю­щей техническим и эстетическим требованиям и для улучшения усло­вий водоотвода и повышения устойчивости откосов производят пла­нировку поверхности земляного полотна.

Объём планировки откосов земляного полотна определяют по формуле:

, где

(11)

– длина откоса земляного полотна, м, определяется по формуле 12.

Длина откоса насыпи:

, где

(12)

– высота насыпи, м;

m = 1,5 – коэффициент заложения откоса, определяется по таблице 10.

Расчёты сводятся в таблицу ведомости планировки откосов зем­ляного полотна (таблица 13).

Таблица 13 – Ведомость объёмов работ по планировке откосов земляного полотна

Расстояние, км			Протяженность участка, м		Длина откоса, м		Объем работ, м3
От	До
0	1	1000		2,704		5408
1	2	1000		2,794		5588
2	3	1000		2,614		5228
3	4	1000		2,524		5048
4	5	1000		2,884		5768
5	6	1000		3,155		6310
6	7	1000		3,245		6490
7	8	1000		3,371		6742
8	9	1000		2,92		5840
9	10	1000		2,975		5950
10	11	1000		3,479		6958
11	12	1000		3,101		6202
12	13	1000		2,758		5516
13	14	1000		2,65		5300
14	15	1000		2,614		5228
15	16	1000		3,425		6850
16	17	1000		3,083		6166
17	18	1000		3,281		6562
18	19	1000		2,848		5696
19	20	1000		2,758		5516
20	21	1000		3,642		7284
21	22	1000		3,245		6490
22	23	1000		3,137		6274
23	24	1000		2,83		5660
24	25	1000		2,902		5804
25	26	1000		3,047		6094
26	27	1000		3,137		6274
27	28	1000		2,812		5624
28	29	1000		3,029		6058
29	30	1000		3,317		6634
30	31	1000		3,137		6274
31	32	1000		3,047		6094
32	33	1000		2,83		5660
33	34	1000		3,137		6274
34	35	1000		3,245		6490
35	36	1000		3,425		6850
36	37	1000		3,281		6562
37	38	1000		3,155		6310
38	39	1000		3,029		6058
39	40	1000		2,975		5950
Итого			40000		121,542		243084

Объём планировки гребня земляного полотна рассчитывают по формуле:

, где

(12)

b – ширина гребня насыпи, м, определяется по таблице 9;

= 1000 – протяженность участка, м.

3 Расчет средней дальности перемещения грунта

3.1 Расчет средней дальности перемещения грунта из боковых резервов

Для возведения земляного полотна грунт берется их резервов или карьеров, Забор грунта из резервов более предпочтителен вследствие небольшого расстояния его транспортирования. По ситуационному плану автомобильной дороги необходимо проанализировать возможность устройства боковых резервов. Как правило, боковые резервы и карьеры устраивают на участках местности не относящихся к землям сельскохозяйственного назначения. В случае отсутствия такой возможности, грунт для возведения насыпи берется из карьеров. К размещению карьеров грунта предъявляются следующие требования:

-карьер по возможности должен находиться на возвышенных участках местности и не затапливаться поверхностными и грунтовыми водами;

-груженый ход автосамосвалов должен производиться под уклоном местности.

В зависимости от поперечного уклона местности и высоты насыпи боковые резервы могут быть как с одной стороны земляного полотна – односторонние, так и с двух – двусторонние.

Для расчета расстояния перемещения грунта из двусторонних резервов

необходимо рассчитать средневзвешенную площадь поперечных сечений резервов по формуле.

, где

(13)

Q_i – требуемый объем грунта для разработки в резервах;

l_i – длина резерва.

Рисунок 7 – положение боковых резервов на лугу

На участке от 8 до 12 км:

На участке от 29 до 40 км:

Площадь поперечного сечения одного резерва может быть рассчитана по формуле:

(14)

На участке от 8 до 12 км:

На участке от 29 до 40 км:

Расстояние поперечного перемещения грунта при возведении земляного полотна из резервов определяется по формуле 15:

(15)

m_р – коэффициент заложения откоса резерва(по таблице 10);

h²_рез – глубина резерва( принимаем 1 м).

На участке от 8 до 12 км:

На участке от 29 до 40 км:

3.1Определение средней дальности транспортирования грунта из карьера

Рисунок 8 – схема транспортирования грунта из карьера

Среднюю дальность транспортирования грунта из карьера можно рассчитать по формуле:

(16)

Q_i – объем грунта для строительства i – го участка земляного полотна;

L_i – расстояние от карьера до середины i – го участка земляного полотна.

15,65 км

4 Разбивка трассы дороги на характерные участки

Трасса автомобильной дороги может проходить по землям сельскохозяйственного назначения и по землям, не относящимся к землям сельскохозяйственного назначения, и, кроме того, может меняться тип поперечного профиля земляного полотна, грунтово-гидрологические условия и др.

Технология производства работ на этих участках может сущест­венно отличаться. Поэтому трассу дороги целесообразно разбивать на характерные участки. Для курсового проекта возможна разбивка на следующие характерные участки:

- характерный участок 1: возведение земляного полотна из при­возного грунта для леса;

- характерный участок 2: возведение земляного полотна из при­возного грунта для пашни;

- характерный участок 3: возведение земляного полотна из боко­вых резервов для луга.