Расчет объемов откосов при земляных работах

Определение объемов земляных работ

Объемы земляных работ на объекте являются важным показателем, который определяет качество проекта вертикальной планировки. Подсчет объемов земляных работ необходимо делать, с целью определения стоимости земляных работ, выбора методов и средств производства работ, установления количества грунта для подсыпки или его излишки.

При организации производства работ решают вопрос подвоза грунта, которого не хватает для подсыпки или, наоборот, вывоз излишков. Подвозят грунт обычно из ближайших строительных объектов. Его используют или для засыпки ям, тальвегов, или для устройства горок, брустверов, валов. Излишки грунта при строительстве объектов образуются, обычно, за счет выкопки котлованов под водоемы, здания и сооружения; такие излишки используются с целью создания различных геопластических решений. Вывозить излишки грунта или же наоборот, ввозить не всегда выгодно для производственников, потому что это сопряжено с высокими транспортными, затратами. В ряде случаев, когда грунт необходим для подсыпки, а вблизи он отсутствуют, то приходится предусматривать его подвоз из карьеров, а излишки грунта, особенно, если они непригодны, сильно засорены или токсичные — отвозить на свалку.

При разработке проекта вертикальной планировки объекта озеленения следует стремиться к нулевому балансу земляных работ, с целью сведения транспортных расходов к нулю. При производстве земляных работ рекомендуется использовать землеройно-транспортные машины: бульдозеры, автогрейдеры, скреперы. Земляные работы не должны производиться с какими-либо перегрузочными операциями и использованием автотранспорта.

При проектировании вертикальной планировки методами проектных продольных и поперечных профилей объемы земляных работ определяют как суммы объемов работ /отдельно для выемок и отдельно для насыпей/, на участках между соседними и поперечными профилями. Степень точности подсчетов зависит от частоты расположения поперечных профилей, которые обычно проектируют во всех переломных точках продольного профиля, а также в интервалах между ними /по дорогам, через 20 м/ и в том числе в местах наибольших и наименьших отметок. Объем работ на каждом участке определяют по формуле:

где F1 и F2 — площади поперечных сечений насыпей или выемок рассмотренных поперечных профилей, а l — расстояние между этими профилями. На участках парковых дорог с дорожными одеждами рабочие отметки определяют по основанию дорожного корыта. Данные подсчета объемов земляных работ по профилям, на каких- то нелинейных участках /при больших размерах планируемых территорий/ подсчет ведут в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение из этих двух подсчетов.

Таблица 1. Ведомость подсчета земляных работ по профилям /форма/.

Для определения объемов земляных работ в проектах вертикальной планировки, выполненных методом проектных горизонталей, разрабатывают чертежи картограммы работ. Для этого план объекта разбивают на квадраты, т. е. на сетку квадратов, которая соответствует строительной координатной сетке (рис.1). Размер стороны квадрата зависит от сложности территории, ее величины и требуемой точности расчетов; обычно стороны квадрата назначаются 5, 10, 20, 25, 40, 50 м.

В плане объект, по своей конфигурации, может иметь различные очертания, поэтому по границам возможно образование фигур, отличных от квадрата (рис. 1).

Далее в вершинах квадрата нанесенной сетки вписывают существующие отметки /справа внизу/ и проектные отметки /справа, вверху/, рабочие отметки, как разница между «черными и красными» отметками, вписывается слева, вверху (рис. 1). Между вершинами с рабочими отметками разных знаков по сторонам квадрата находят нулевые отметки, т. е. места нулевых работ, и затем, соединив их линиями, отделяют участки насыпей от выемок. Линии нулевых работ показывают границы нулевых работ. Формы земляных тел в объеме насыпи или срезки грунта, что, в пределах квадрата определяют отсутствием или прохождением в пределах квадрата линии нулевых работ. В основании земляного тела может быть треугольник, трапеция, пятиугольник (рис. 1). В основании земляного тела, не пересекаемого линией нулевых работ, лежит квадрат.

Объем земляных работ в квадратах, не пересекающихся нулевой линией /полные квадраты/, определяются по формуле:

где h — рабочие отметки по углам квадрата; F – площадь квадрата.

При пересечении линией нулевых работ противоположных сторон квадрата объемы каждой из двух неправильных полупризм определяются по формуле:

Если нулевая линия проходит через соседние стороны квадратов, то земляные работа определяют в двух объемах — в теле пирамиды с основанием треугольника и в теле с основанием пятиугольника, объем такого сложного тела можно разделить на две призмы и пирамиды с основаниями треугольника. Объемы работ соответственно определяют по следующим формулам:

для пирамиды с треугольным основанием:

для земляного тела с пятиугольным основанием:

где Fl, Fll, Flll — площади оснований; hl, hll, hlll — рабочие отметки;

V — объем земляного тела.

Подсчитаные объемы земляных работ по земляным телам в соответствии с чертежом картограммы записывают в ведомости объемов работ по приведенной ниже форме:

Таблица 2. Ведомость подсчета земляных работ по земляным телам /форма/.

Ориентировочный подсчет объемов земляных работ на большой по площади территории може быть определен по формуле:

где Нср. — средняя величина намечаемой подсыпки или срезки;

F — площадь территории, на которой осуществляется подсыпка или срезка грунта.

На линейных участках насыпей или выемок, в пределах которых высота или глубина приблизительно постоянные, объем работ определяется по формуле:

где F – площадь поперечного сечения проектируемых насыпи или выемки, а L — их длина.

При концентрированных работах, например, при выкопке котлованов под объемы или засыпка глубоких ям, объем земляных работ может быть определен, как объем фигуры, приближающейся по геометрической форме к образованной насыпи или выемки /параллелепипед, призма, пирамида прямой или усеченный, конус/.

При насыпи гор, брустверов, валов /кроме случаев гидронамыва /структура насыпного грунта нарушается, и объем его увеличивается по сравнению с естественным состоянием. Увеличение объемов при рыхлении почвы, степень разпушивания, следует учитывать непосредственно после его разработки и после оседания, т. е. уплотнения.

Так, увеличение объема песчаного грунта составляет: первоначальное — на 8 — 17%, остаточное — на 1 — 3%; торфа, соответственно — на 20 -30% и 3 — 4%; суглинка — на 14 — 28% и 1,5 — 5%; глины — на 24 — 30% и 4 — 7%; каменистой почвы — на 30 — 45 % и 10 -. 20%; скального грунта — на 45 — 50% и 20 — 30%.

Объемы земляных работ в проектах ландшафтных объектов определяются с учетом грунта, вытесняемого фундаментом какого-либо паркового дома /павильона, сооружения/, грунта из котлована под водоем, грунта под насыпь для устройства горки или вала, грунта, который вытесняется дорожными одеждами, подземными сетями.

Ориентировочные объемы работ определяются по формуле:

для фундаментов зданий:

где р – процент остаточного разрыхления грунта; b, l – ширина и длина фундамента, м; Н_ф — глубина заложения фундамента, м;

для котлованов под водоемы:

где F — площадь сечения котлована /усредненная/, м; H_b -средняя глубина котлована.

для конструкций парковых дорог, проездов, площадок:

где h – толщина дорожной одежды; В – ширина дороги, м; l – длина дороги в зоне выемки, м.

В рамках планируемой территории могут оказаться почвогрунты, которые подлежат замене на другие: например, может возникнуть необходимость удалить слой торфа из участков дороги или какого-либо сооружения или слой растительной земли. В этих случаях к разработке чертежа общей картограммы земляных работ необходимо разработать специальную картограмме в пределах территории, где залегают слои торфа или ценной растительной земли ее плодородного горизонта.

На объектах, где есть большие по площади участки насаждений с драгоценным травянистым покровом, который не затрагиваются проектом вертикальной планировки, картограмма земляных работ разрабатывается по отдельным элементам — по дорогам, площадкам, участкам под водоемы, физкультурные площадки площади и др.

Также на эту тему можно почитать:

Приблизительно прикинь

Именно с такого элементарного примерного подсчета – длину на ширину, на толщину, на удельный вес – начинают ориентировочное определение объема грунта, подлежащего перемещению при устройстве котлована или при подготовке планировочных работ. Аналогично рассчитывается классический строительный объект – траншея прямоугольного сечения с вертикальными стенками.

Объем выемки грунта при таких земляных работах равен площади поперечного сечения траншеи, умноженной на ее длину. Часто расчета этого типа бывает достаточно для определения объема предстоящих работ. Если устройство котлована или планировка продлятся несколько недель, то достаточно отказаться от нескольких рейсов или заказать дополнительные машины в последние дни перед завершением работ. Окончательное определение объема грунта совпадет с завершением работы.

Методика расчета вполне проста и доступна: достаточно просто аккуратно ежедневно протоколировать количество поступивших самосвалов, объем кузова каждого из которых известен и заказчику, и подрядчику.

Существующие методы расчетов земляных работ

Подготавливаемая строительная территория бывает горизонтальная или наклонная. Если она сложной формы, ее разбивают на несколько правильных геометрических тел, объемы которых суммируются. От того, какие фигуры используются, зависит выбор способа расчета.

Метод квадратных призм заключается в том, что земляная площадь разбивается на целые квадраты и квадраты, где линия нулевых работ формирует другие фигуры – многоугольники. В основе этого способа находятся формулы разных ученых: Ньютона-Котеса, Симпсона, Франка. Есть способ разделения квадратов на призмы и определение центра тяжести фигуры путем суммирования рабочих отметок.

Метод треугольных призм определяет объем земляных работ по площадям оснований треугольников и рабочим отметкам цельной фигуры. Для расчета объемов по призмам нужны знания формул.

Еще один — метод горизонтальных пластов, при котором земляное тело делится на пласты с горизонтальными сечениями.

Способ изораб такой же, как предыдущий, только вместо горизонтальных линий используются линии равных рабочих отметок через каждые 10 см.

Метод вертикальных профилей применяется при наличии небольшого уклона.

На чертеже указываются:

• нулевой баланс;
• котлованы и насыпи;
• объем земляных работ;
• направление перемещения почвы.

Каждый вид рабочих отметок определяется по специальной формуле.

План земляных масс, или еще его называют картограммой, входит в состав основного комплекта чертежей марки ГП. Разработка картограммы не вызывает затруднений, а вот о подсчетах в ведомости объемов земляных масс стоит остановиться подробнее. Обо всем по порядку.

При разработке плана выполняют деление участка на квадраты. Сторона квадратов принимается около 20 м. В зависимости от существующего и проектируемого рельефа местности она может быть больше или меньше. При необходимости для расчетов также используются и другие фигуры, отличные от квадрата. Под сеткой квадратов должна быть таблица нормируемых размеров согласно СТБ 2073-2010, в которой суммируются объемы насыпи и выемки.

Если на проектируемой территории имеются грунты, которые необходимо удалить, то разрабатывается план удаления грунтов. И только потом выполняется план земляных масс для всего участка. Оформление планов удаления грунтов осуществляется аналогично плану земляных масс всего участка.

На плане удаления грунтов проектными отметками являются отметки низа снимаемого слоя грунта или покрытия, которые при разработке плана земляных масс принимают существующими (фактическими). Если удаляемый слой одной мощности, то план его удаления допускается не делать.

Суммарные объемы земляных масс, вычисленные по картограмме, вносятся в ведомость объемов земляных масс по форме согласно СТБ 2073-2010.

Пример плана земляных масс и картограммы приведен ниже на схеме 2. На чертеже приводятся текстовые указания, а также ведомость объемов земляных масс и ведомость объемов работ по вертикальной планировке. Для лучшего восприятия эти данные разбиты на несколько схем. Вся, приведенная на схемах 2-5 ниже информация, оформляется на чертеже «План земляных масс. М 1:500). Масштаб плана земляных масс равен масштабу разрабатываемого генплана, как правило, М 1:500.

С таблицей под картограммой все понятно. О том, как заполняются оставшиеся две ведомости, представлено описание ниже.

Исходными данными для расчетов являются таблицы плана благоустройства и ТЭП генплана (схема 1), а также конструкции дорожных одежд (схема 6).

Итак, схема 4, ведомость объемов земляных масс.

1. Пункт 1 ведомости: данные переносятся из таблицы под картограммой.
2. Пункт 2а ведомости. Исходные данные на схемах 1 и 6. Вычисление:

Плитка на усиленном основании: 2151.32+2.99=2154.31 м2, «пирог» дорожной одежды: 0.54 м, корыто: 2154.31х0.54=1163.3 м3

Тротуарная плитка: 553.44+14.87+76=644.31 м2, «пирог» дорожной одежды: 0.39 м, корыто:644.31х0.39=251.3 м3

Суммарный объем грунта: 1163.3+251.3=1415 м3

В зависимости от величины насыпи и выемки разделяем эту цифру на 42+995=1415 м3

Пункт 2б ведомости. Площадь озеленения 3055 м2. Объем вытесненного грунта для устройства плодородного слоя почвы: 3055х0.15=458 м3 Данный объем распределяется аналогично: 320+138=458 м3

Пункты 2в и 2г: объемы выдаются специалистами смежных отделов по инженерным сетям, конструктивным решениям или специалистом по сметам.

Поправка на уплотнение насыпи, Ку=1.08…1.1

Далее выполняется суммирование всех объемов.

Отдельно выполняется расчет растительного грунта. Объем срезаемого плодородного слоя почвы был подсчитан ранее при разработке таксационного плана. Место его удаления также представлено там же. Этот объем равен 475 м3 Для озеленения требуется 458 м3 (пункт 2б ведомости). Избыток плодородного грунта: 475-458=17 м3 Далее суммируется обычный грунт и плодородный грунт. В итоге получается цифра 1804 м3 перерабатываемого грунта.

Ведомость объемов работ по вертикальной планировке. Эта таблица не является нормативной. Это объемы земляных работ, оформленные проектировщиком в произвольной форме. Они должны быть понятны всем: проектировщикам, сметчикам и подрядчикам.

1. Срезка плодородного слоя почвы. Этот объем подсчитан ранее при проектировании таксационного плана. Толщина слоя 10 см согласно инженерно-геологическим изысканиям.
2. Объемы насыпи и выемки берутся из предыдущей ведомости. Из объемов выемки вычитается грунт из-под инженерных сетей и конструкций зданий и фундаментов. Так как этот грунт, его разработка учитывается в соответствующих разделах проекта, сметах. Здесь он учтен лишь для расчета избытка или недостатка общего объема грунта по строительной площадке. То есть Разработка выемки равна: 1329-35-110=1184 м3
3. Избыток грунта берется из предыдущей ведомости.
4. Планировка площадей – это сумма всех дорожных покрытий, где будут земляные работы. Ремонт асфальтобетона не учитывается. Для ручного метода берется 10%. То есть 100 % — механизированным способом и еще + 10% ручным способом. Сумма:110%. Это классический, типовой случай. Может быть иначе.
5. Планировка растительного грунта на участках озеленения и откосов – это суммарная площадь озеленения: 3031+24=3055 м2

В данном примере картограммы, чертежа плана земляных масс, а также расчета ведомости объемов земляных масс представлен типовой вариант. В зависимости от исходных данных, рельефа и других характеристик расчет и оформление таблиц и ведомостей могут немного отличаться.

Выполнение вертикальной планировки

В состав подготовительных мероприятий входят работы по очистке строительной площади от деревьев, кустов, пней, валунов и прочего.

Кроме того, отвод поверхностных вод, осушение территории, разбивка строительной территории для производства планировочных мероприятий, срезка растительного слоя почвы.
Основные работы:

• Разработка грунта в местах, где его необходимо срезать с перемещением в места, где его нужно подсыпать;
• Разравнивание, уплотнение его в насыпях;
• Вывоз или завоз земляных масс на стройплощадку в случае необходимости;
• Заключительной является планировка площадки.

Вертикальная планировка осуществляется при помощи землеройных машин. При небольших объемах работ используют бульдозеры малой и средней мощности.

При перемещении грунта на расстояние 80-100метров – бульдозеры большой мощности либо небольшие скреперы с емкостью ковша до 3м3.

При перемещении земляных масс на расстояние свыше 120метров наиболее целесообразно применять скреперы с емкостью ковша 10м3 и более.

В отдельных случаях вместо скреперов целесообразней может быть применение экскаваторов в паре с транспортными единицами.

При расчетах объемов разработанного грунта следует знать, что разработанный (разрыхленный) грунт увеличивается в объеме. Разница колеблется в пределах 30% против объема в плотном состоянии.

Приемка выполненных земляных работ, производится геодезической службой генерального подрядчика от исполнителя. В необходимых случаях ( оговаривается проектом) исполнитель представляет результаты анализов уплотнения грунтов. Вертикальная планировка строительной площадки является важным подготовительным этапом для возведения объекта.

Понятие

Земляные работы считаются наиболее трудоемким и тяжелым трудом. В строительной отрасли доля таких работ составляет до 10% от общего объема строительства.

К земляным работам можно отнести:

1. Рыхление твердого и скального грунта.
2. Копание траншей для фундаментов, каналов для прокладки инженерных сетей, котлованов для возведения сооружений.
3. Транспортировка грунта в отвал.
4. Строительство насыпей путем уплотнения земли.
5. Расчистка днища котлованов и откосов при строительстве.
6. Монтаж труб в траншеях.
7. Планировка поверхности и т.д.

Кто и кому выдает?

В большинстве своем земляными разработками занимаются подрядные строительные организации. При назначении подрядными компаниями работников для исполнения подобных работ, разрешение на их выполнение выдают уполномоченные сотрудники, выдавая наряд-допуск. В наряде расписывается ответственное должностное лицо учреждения, в ведомстве которого обязаны осуществить опасную работу.

При осуществлении внутренних работ допуск выписывается начальниками филиалов или их заместителями.

За безопасность труда по таким разрешениям отвечает лицо, выписавшее наряд-допуск. Это может быть:

1. Сотрудник, выписавший документ.
2. Руководитель работы.
3. Наблюдающее лицо за строительством.
4. Член бригады.

Допуск может выписываться двумя вариантами:

• На одну смену.
• На все время исполнения земляных работ.

Второй вариант является непрерывным, предполагающим ежесменной продление, с выдачей допуска на одного работника или на члена бригады. Продолжение разрешения осуществляется вначале каждой смены.

Если, на опасных работах участвуют на одном рабочем месте несколько бригад, то наряд-допуск выдается каждой бригаде.

Выдавая разрешение на работы с землей требуется организовать меры по охране труда (ОТ) с учетом выполнения совместных действий.

«Как померить кучу» или геодезия сегодня

Вы когда-нибудь задумывались, как подсчитать количество материала? При производстве любых строительных работ приходится сталкиваться с проблемами при подсчёте объёмов, будь-то дорогостоящий асфальт, либо куча строительного мусора со стройплощадки. Достаточно легко прикинуть в уме несколько кубических метров материала — весь расчёт сводиться к определению количества кубиков.

А вот что делать, когда перед вами несколько тысяч кубических метров грунта, раскинутого хаотично, на большой площади? Не так давно такие задачи пугали многих геодезистов из-за трудоёмкости процесса, и высокой возможности допустить ошибку. Сейчас, слава богу, век высоких технологий, а способ быстрого и точного подсчёта существует уже много лет.

На самом деле, квалифицированному работнику, сделать это очень просто. Геодезист, занимающийся расчётом объема, выполняет работу в несколько основных этапов, которые, в свою очередь, позволяют в разы быстрей справиться с поставленной задачей и с большей точностью, чем было возможно раньше.

Этап 1

На первом этапе важно максимально точно выполнить тахеометрическую съёмку и внимательно обрабатывать данные. При изысканиях не лениться переставлять прибор для лучшего видения объекта. Результат будет достаточно точным, спустя несколько часов. Погрешность, при выводе данных о таких работах находится в пределах 5%. Такое значение достигается точным соблюдением геометрических параметров измеренного тела. В то время, как предыдущие способы расчёта занимали несколько дней и имели более значительную погрешность.

Этап 2

Обработка данных и расчёт объёма являются вторым этапом. Имея опыт работы с геодезическими приборами и программами, предназначенными для подсчета объемов, перестаешь удивляться возможностям современного софта. Благодаря работе с ними, достигается максимальная точность, и ошибки человека практически исключены, т. к. ручной расчёт в этом методе не используется.

Этап 3

На третьем, и заключительном этапе, мы выводим результат в виде картограммы. Картограмма является наглядной демонстрацией распределения земляных масс в заданном контуре. Также на чертеже выведены ещё несколько показателей, помогающих понять полную картину. Вместе с объёмом можно найти информацию о рабочей отметке, локальной величине слоя и отметке чёрной земли в заданном участке. Все значения этих показателей считаются автоматически, что очень ускоряет процесс подсчёта.

Факторы, обеспечивающие высокую точность работ

Одним, не менее важным фактором, является обработка полученной информации. При обработке данных пользуемся программным комплексом Topomatic Robur, разработанным специально для решения проблем, с которыми сталкиваются инженеры при проектировании и строительстве автомобильных дорог.

Вся суть работы в этой программе сводится к тому, чтобы в электронном виде задать две поверхности (верх и низ), и рассчитать объём, заключённый между этими двумя поверхностями. Главное — очень внимательно задать все параметры расчёта картограммы, и если всё будет сделано правильно, то результат будет выведен в чертёж. При необходимости дальнейшего использования и редактирования картограммы, подходит множество программных комплексов. Таким образом, результат можно вывести в наиболее удобной и простой форме для каждого пользователя.

Торжество инженерной мысли

И вот, картограмма уже готова. На ней указаны все необходимые данные для дальнейшей работы учетчиков и проектировщиков. Вся эта работа сейчас занимает совсем не много времени, не считая времени, потраченного на тахеометрическую съёмку, а при острой необходимости результат можно получить и на месте.

Таким образом, то, что в недавнем прошлом занимало у геодезистов несколько дней работы, и не могло достаточно точно показать действительный объём, к тому же и стоило не малых денег, теперь стало не сложнее, чем разбить фундамент, соответственно и значительно дешевле. Ещё одним плюсом является возможность расчёта куч абсолютно любых геометрических форм и размеров.

p.s. Спасибо ребятам, занимающимся строительной геодезией, которые предоставили этот материал.

На этом всё, об ошибках и неточностях, найденных в тексте лучше писать в ЛС. C вами был простой сервис для выбора сложной техники Dronk.Ru. Не забывайте подписываться на наш блог, будет ещё много интересного.

P. S. S. А ещё у нас прямо сейчас проходит розыгрыш умного браслета от Xiaomi.