3. Расчет объемов земляных работ

Для железнодорожного земляного полотна типична знакопеременность высотного размера с более или менее частыми переходами через нуль. Высота насыпей и глубина выемок в пересеченной местности меняются практически непрерывно, а поперечные сечения остаются в геометрическом отношении сравнительно однородными. Для этих условий более представительной и общей фигурой является трапецеидальный клин (см. рис.3.1).

Любой участок железнодорожного земляного полотна можно представить в виде полного или усеченного клина длиной L.

Объем земляных работ в этом случае может быть подсчитан по формуле, предложенной д.т.н., проф. Першиным С.П. Рабочая универсальная формула имеет вид

, (3.1)

где Н – максимальная отметка в граничном сечении рассматриваемого участка, м;

L – длина участка, м;

m – показатель крутизны откоса земляного полотна;

В – ширина меньшего основания рассматриваемой трапеции, м;

₁(), ₂() – некоторые функции, зависящие от , определяемые по [5].

(3.2)

где Н₁, Н₂ – рабочие отметки в начале и конце рассматриваемого участка, м, причем Н₁ – минимальная отметка, Н₂ – максимальная.

Данная формула положена в основу программы для расчета объемов земляных работ на ЭВМ.

3.1. Подготовка исходной информации, производство расчетов на эвм

Исходная информация для подсчета объемов земляного полотна должна содержать следующие данные:

В – ширину основной площадки земляного полотна (в кривых с учетом уширения),м;

Н₁ и Н₂ – рабочие отметки в начале и конце каждого элементарного участка, м, причем Н₁ – минимальная отметка, Н₂ – максимальная;

L – длину элементарного участка, м.

Кроме этого, перед началом производства расчетов необходимо указать тип профиля (насыпь или выемка), тип грунта (дренирующий или недренирующий), место производства работ (перегон, станция или разъезд).

Имя программы «Определение объемов земляных работ». Разработчик – Н.В. Волков.

Результатом выполнения работы является ведомость объемов земляных работ.

Рис. 3.1. Трапецеидальный клин

2. Определение общих объемов земляных масс с учетом необходимых поправок

В результаты машинных расчетов необходимо внести ряд поправок:

1. поправку на наличие косогорности (при показателе крутизны косогора n<10). Дополнительный объем земляных работ при сооружении насыпей или выемок на косогоре определяется по формуле

, (3.3)

где

, (3.4)

при этом F_кг – увеличение площади поперечного сечения насыпи или выемки на косогоре (см. рис.3.2) по сравнению с прямым участком пути, м²;

m – показатель крутизны откоса насыпи или выемки (при наличии перелома крутизны откоса необходимо находить средневзвешенное значение-m₀);

n - показатель крутизны косогора;

В – для насыпей принимается равной В₀ – ширине основной площадки, для выемок дополнительно учитывается ширина двух кюветов поверху и ширина закюветных полок (в кривых следует предусмотреть требуемую величину уширения);

Рис. 3.2. Поперечный профиль насыпи на косогоре

2. поправки за счет уменьшения объема насыпи, занимаемого трубами.

Объем насыпи занимаемый трубами определяется по формулам:

а) для круглых труб

; (3.5)

б) для прямоугольных труб

, (3.6)

D – внешний диаметр круглой трубы, м, определяемый по формуле

; ( 3.7)

l_отв – отверстие трубы, м;

_ст – толщина стенки круглой трубы (в расчетах можно принимать _ст = 15…18 см);

– отверстие и высота прямоугольной трубы, м;

, d – толщина боковых стенок и верхнего ригеля прямоугольной трубы (=11…30 см; d=11…40 см);

L_тр – длина трубы, м (для данного вида расчетов длину трубы можно ориентировочно принять равной ширине основания насыпи понизу);

3. поправку на дополнительный объем земляного полотна, связанный с уширением основной площадки при подходе к большим железнодорожным мостам

, (3.8)

где - уширение земляного полотна, принимаемое на основании [15], м;

Н₁ – высота насыпи в месте начала ее уширения, м;

Н₂ – высота насыпи у задней грани стенки устоя, м.

Запас на осадку и планировку насыпей учитывается введением коэффициента К₁ = 1,05…1,1; поправка на укладываемость грунта в теле насыпи – коэффициентом К₂, который в зависимости от вида грунта изменяется в пределах от 1 до 1,2.

Поправки на наличие сливной призмы, кюветов, недобор грунта в выемках учтены при составлении программы.

С учетом всех вышеприведенных поправок общие объемы земляного полотна будут определяться по формулам:

а) для насыпей

; (3.9)

б) для выемок

. (3.10)

На участках ломаного профиля подсчет объемов земляных работ ведется по формуле

, (3.11)

где F₁, F₂ – площади поперечных сечений выемки или насыпи соответственно в начале и конце участка длиной L, м².

Рис. 3.3. Поперечные профили земляного полотна на участке ломаного профиля:

а) для насыпи; б) для выемки

Для определения площадей поперечных сечений их следует вычертить в масштабе 1:100 или 1:50, разбить на простейшие геометрические фигуры, найти площади этих фигур и суммировать (рис. 3.3).

Таким образом, . (3.12)

Общие объемы земляных масс на участке ломаного профиля определяются по формулам:

а) для насыпей

; (3.13)

б) для выемок

, (3.14)

где V_{сл. пр.} – объем сливной призмы, м³, определяемый по формуле

; (3.15)

V_кюв. – объем кюветов, м³.

, (3.16)

где 1,56 – площадь двух кюветов, м²;

к₃ – коэффициент, учитывающий недобор грунта в выемке, к₃ = 0,9.

Следует учесть, что при необходимости в формулы (3.13) и (3.14) вводятся поправки, вошедшие в формулы (3.9), (3.10).

Результаты подсчета объемов с учетом всех поправок сводятся в ведомость попикетных объемов (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Ведомость попикетных объемов

пк-пк+	Насыпь (Н) Выемка (В)	Н1,м	Н2,м	L, м	м3	Поправки, м3					Vобщ, м3
						Vтр	Vдоп	Vкг	Vсл.пр	Vкюв
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Определенные таким образом общие объемы земляных масс используются в дальнейшем при определении категории сложности железнодорожной линии, установлении сроков строительства и решении вопроса рационального распределения земляных масс.