Баланс земляных масс как считать

Баланс земляных масс.

Плотность грунта, положенного в насыпь, не равняется плотности грунта на участке выемки. Поэтому нулевого баланса планировочных работ точно не получают даже при равенстве суммарных расчетных объемов насыпи и выемки. Вследствие невозможности уплотнения до естественной плотности грунта, который укладывается в насыпь, происходит увеличение объема грунта, который разрабатывается в выемке. Увеличение объема учитывается коэффициентом остаточного разрыхления К_ор, где К_ор вычисляется как отношение объема отсыпанного и уплотненного грунта к объему в естественном состоянии, зависит от вида грунта. Планировочная площадка может быть разбита на участки с эквивалентными объемами, исходя из условия рационального производства земляных робот соответствующими машинами с учетом величин рабочих отметок, средней дальности перемещения грунта, эффективности использования землеройных и землеройно-транспортных машин. Объемы земляных масс по участкам выемок (насыпей) подсчитываются суммированием объемов грунта в виде геометрических фигур на каждом участке. Следует стремиться к минимальным расстояниям перемещения грунта, чтобы сумма произведений объемов выемок на средние расстояния перемещения грунта на всех участках была наименьшей. На свободных площадках средним расстоянием перемещения грунта принято считать расстояние между центрами тяжести выемки и насыпи. Центры веса участков выемок и насыпей определяем графическим способом. Для эквивалентных участков с нанесенными квадратами, нулевой линией и объемом выемок и насыпей в каждой элементарной фигуре строим кривые объемов по нарастающим итогам. Для этого проводим базисные линии, перпендикулярно которым откладываем (в произвольном масштабе) величины суммы объемов выемок (насыпей) соответственно всех горизонтальных и вертикальных квадратов. Графически определяем центры веса выемки и насыпи. При равенстве объемов выемки и насыпи получают нулевой объем земляных масс. Определяем процент расхождения баланса земляных масс: Δ= Так как расхождение меньшее 5 %, корректирование объемов насыпи и выемки не делаем. Графически определим, что средняя дальность перемещения равняется 68,5 м.

1.4 Размеры котлована.

Размеры котлована определяем на основании размеров здания в плане и данных расчета фундаментов (глубина закладка подошвы фундамента, размеры подошвы фундамента). Вычисляем ширину и длину котлована. ; . где: В, L — соответственно ширина и длина дна котлована, В₀, L₀— расстояние между осями затронутых стен, м; в₁, в₂— расстояние от осей к внешним краям фундамента; 0,8 — расстояние от фундамента к началу откоса, м. Объем грунта определяется по формуле. Для нашего случая получаем результаты: ; .

2. Выбор машин для производства земляных работ.

2.1. Машины для планирования площадки.

Для разработки и транспортирования грунта, который при вертикальном планировании площадки под здание в зависимости от дальности перемещения как ведущую машину может быть принят скрепер или бульдозер. Путь перемещения грунта выбирается по кратчайшему расстоянию. Наиболее распространенная схема разработки грунта бульдозером челночная, при которой рабочий ход при движении вперед, холостой при движении назад. Соответственно этой схеме, грунт перемещают по прямой и по кривой. При выполнении работ бульдозером определяется его необходимая сменная производительность: где V — объем работы; n_c— принятая сменность работы; Т_дн— установленный срок производства планировочных работ. В технических расчетах используются, как правило, нормативная и эксплуатационная производительность машин. Нормативная производительность землеройной или землеройно-транспортной машины определяется по зависимости: где a_l— единица объема, для которой в ЕНиР приведенные нормы затрат машинного времени; с — продолжительность изменения; Н_н._д.— норма затрат машинного времени [2,& Э. 2-1-22]. Эксплуатационная производительность характеризует возможность машины, что она может достичь в конкретных условиях производства: для бульдозеров: где V_г— объем грунта (в плотном теле), что срезывается отвалом, м 3 ; где а — длина отвала, м; Н — высота отвала, м; φ — угол естественного откоса, град.; К_р— коэффициент первоначального разрыхления грунта (супеска К_р = 1,24); Кв. — коэффициент использования сменного времени бульдозером; К_у— коэффициент уклона местности; t_ц— продолжительность одного полного цикла работы бульдозера, с. где t_н— время, израсходованный на набор грунта; t_г— время перемещения грунта к месту насыпи; t_n— время, израсходованное на обратный путь; где — длина пути набора грунта и его перемещение; или пути движения порожняком; V_н(r.rn)— скорость резания грунта, передвижение нагруженной или пустой машины; где: h — толщина стружки срезаемой отвалом. Далее необходимо определить время работы бульдозера по планированию площадки. Работу бульдозера необходимо увязать с продолжительностью работ комплектующих машин. Для этой цели вычисляется эксплуатационная производительность отдельных машин и комплекса машин. Рассмотрим возможность использования для планировочных работ двух конкурентноспособных комплектов машин: бульдозера ДЗ-28 с катком ДУ-31А и бульдозераДЗ-42 с катком ДУ-29. Назначаем последовательность работ – грунт разрабатываем в зоне выемки и перемещаем в зону насыпи с заключением пластами толщиной до 30 см. Пласты укатываем с числом проходов 8 по одному следу до полного уплотнения. Таким образом, для бульдозера ДЗ-28: t_ц = t_п +t_r + t_н = 1.8 + 76 + 29 = 106.8с Для бульдозера ДЗ-42: t_ц = t_п +t_r + t_н = 1,39 + 45 + 22,1 = 68,49с Определяем продолжительность разработки и перемещение грунта: Для бульдозера ДЗ-28 Для бульдозера ДЗ-42 Устанавливаем продолжительность работы катка ДУ-31А и катка ДУ-29 Грунт уплотняем пластом 20 см, средняя длина перемещения грунта 83 м, число проходов по одному следу — 8. При таких условиях нормативная производительность составляет: Для котка ДУ-31А

Баланс земляных масс

Баланс земляных масс — это соотношение объемов выемок и насыпей. Он является документом, где устанавливают такой порядок распределения грунта, при котором исключаются его произвольная укладка в отвал или качественную насыпь, многократные перекладки, предусматривается перемещение грунта по кратчайшим расстояниям с учетом сроков и последовательности производства работ, осадок основания и насыпи и потерь грунта (0,5-1,5%) при транспортировке.

Условно различают частный, районный и сводный баланс. При частном балансе определяют соотношение объемов выемок и насыпей в пределах объекта, районный характеризует это соотношение в пределах нескольких сооружений, а сводный — в пределах строящегося комплекса.

При проектировании земляных сооружений и работ стремятся к равенству объемов выемки и насыпи, чтобы каждый кубометр грунта выемки был полностью использован в насыпи; в этом случае рабочая кубатура получается вдвое меньше профильной. Однако обеспечить это удастся не всегда.

Разбросанность земляных сооружений, разнородность грунтов выемок и непригодность их в ряде случаев для использования в насыпи, разновременность работ по выемке и насыпям приводят к тому, что иногда выгоднее брать грунт для насыпи из карьеров, а грунт из выемок укладывать в отвал. Карьеры создаются и в случаях, когда объем грунта выемок меньше, чем требуется для насыпей.

Размещение карьеров и отвалов согласовывают с заказчиком, если они создаются в пределах строительной площадки, и с местным исполнительным комитетом, если они создаются за ее пределами. Отвалы грунта, как правило, следует располагать в естественных понижениях рельефа, старых выработках, на болотах. Расположение и форма отвалов не должны препятствовать стоку поверхностных вод и нарушать экологические условия площадки, в частности не должны способствовать образованию песчаных и снежных заносов. По окончании работ поверхность отвала планируют и укрепляют, а в необходимых случаях рекультивируют. Во всех случаях отвалы не должны создавать затруднений при выполнении последующих работ по гидроузлу. Иногда грунт выемки может быть использован для насыпи не сразу. В этом случае организуют отвалы промежуточного хранения грунта, склады.

Распределение земляных масс на строительной площадке представляет собой решение транспортной задачи на оптимизацию по условию минимума затрат. На основании расчета составляют ведомость шахматного баланса земляных масс, в которой указывают все сооружения и размещение грунта.

Определение объема земляных работ	СЛЕДУЮЩАЯ ГЛАВА >> Подготовительные работы
>

Составление баланса земляных масс

Команда позволяет составить и рассчитать баланс земляных масс согласно межгосударственному стандарту ГОСТ 21.508-93 «Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов». Данный пункт также позволяет отредактировать и пересчитать ранее вставленный блок.

Используется диалоговое окно составления баланса земляных масс.

Для вставки нового блока баланса на запрос: Выберите блок или Enter: – нажмите клавишу Enter, а затем укажите точку вставки для блока баланса. После этого необходимо заполнить появившееся диалоговое окно. Диалоговое окно соответствует верхней части таблицы баланса (стр. 31 ГОСТ 21.508-93). Оно содержит только те пункты, которые заполняются пользователем. Из-за нехватки места в диалоговом окне отсутствует шапка таблицы баланса, но имейте в виду, что значения и очередность следования колонок диалогового окна полностью соответствует значениям и очередности следования колонок в ГОСТе. В диалоговом окне опущена только колонка Примечание. Данные в эту колонку нужно вписывать самостоятельно командой _DTEXT после вставки блока баланса.

Программа не позволяет заполнять те графы верхней части баланса, которые заполнять нельзя, например, графу Насыпь для Вытесненного грунта, и т.д. Первая пара пустых колонок (насыпь и выемка) относится к первому балансу, вторая пара (насыпь и выемка) – ко второму. Если необходимо рассчитать только один баланс – заполняйте первую пару колонок.

Предусмотрены по две дополнительные строки для пункта 2 и пункта 3 баланса. Наименование этих дополнительных пунктов и все необходимые примечания необходимо вписать самостоятельно после вставки блока баланса. Для редактирования полей баланса без автоматического пересчета баланса пользуйтесь командой Автокада _DDATTE (следует помнить, что сначала будут идти пункты первого баланса, а затем второго, а символы (+) в наименовании атрибутов обозначают значения для насыпи, (-) – для выемки).

Предусмотрен дополнительный пункт Потери грунта при транспортировке . В диалоговом окне следует задавать только значения коэффициентов ( Поправка на уплотнение и Потери при транспортировке ), а абсолютные значения объемов грунта программа рассчитает самостоятельно. Можно задавать различные значения этих коэффициентов для первого и второго баланса. Если в проекте, например, потерь при транспортировке нет – установите значение данного коэффициента равным нулю или просто оставьте эту графу пустой . Программа автоматически очищает графы, значения которых равны нулю .

Методика заполнения граф диалогового окна баланса:

1. Грунт планировки территории

[Насыпь (+)] = Насыпь по картограмме + Объем плодородного грунта на участках насыпи (по картограмме снятия существующего растительного слоя) + Объем непригодного грунта на участках насыпи (по картограмме удаления непригодного грунта /соответствует графе [Насыпь (+)] пункта 6 баланса/).

[Выемка (-)] = Выемка по картограмме – (минус) Объем плодородного грунта на участках выемки (по картограмме снятия существующего растительного слоя).

2. Вытесненный грунт

[Насыпь (+)] = Графа не заполняется.

[Выемка (-)] = Заполняется общий объем вытесненного грунта, как сумма выемок всех подпунктов пункта 2: а) + б) + в) + г) + д) + е) + ж) + з). Программа автоматически откорректирует значение данной графы, если подпункты были заполнены, но их сумма не равна значению данной графы /будет проставлена правильная сумма подпунктов пункта 2/.

Подпункты Пункта 2 от а) до дополнительных ж) и з) заполняются в соответствии с индивидуальными особенностями конкретного проекта. Заполняются только графы [Выемка (-)], графы [Насыпь (+)] – остаются пустыми.

3а. Грунт для устройства высоких полов зданий и обвалований сооружений

[Насыпь (+)] = Объемы грунта берутся из проектов конкретных сооружений.

[Выемка (-)] = Графа не заполняется.

Пункты 3б и 3в – добавлены для повышения гибкости программы расчета баланса и являются равноценными пункту 3а. Общий объем дополнительной насыпи грунта рассчитывается программой как сумма пунктов: 3а + 3б + 3в.

6. Грунт, непригодный для устройства насыпи оснований зданий, сооружений, подлежащий удалению с территории (например, торф)

[Насыпь (+)] = Программа автоматически подставит в эту графу цифру из графы [Выемка (-)] этого же пункта.

[Выемка (-)] = Указывается общий объем заменяемого грунта, который берется из картограммы удаления непригодного грунта. Программа автоматически уравнивает значения граф [Насыпь (+)] и [Выемка (-)] для данного пункта.

7. Плодородный грунт, всего

[Насыпь (+)] = Графа не заполняется.

[Выемка (-)] = Указывается общий объем снимаемого растительного грунта (по картограмме снятия существующего растительного слоя).

Коэффициент поправки на уплотнение. Программа допускает действительные значения коэффициента в пределах от 0 до 1. Значение по умолчанию 0.10. Если значение коэффициента равно нулю или графа пустая – программа рассчитывает баланс без учета поправки на уплотнение.

Коэффициент потерь грунта при транспортировке. Программа допускает действительные значения коэффициента в пределах от 0 до 1. Значение по умолчанию 0.02. Если значение коэффициента равно нулю или графа пустая, программа рассчитывает баланс без учета потерь грунта при транспортировке.

Заполните необходимые графы, нажмите OK. Программа автоматически рассчитает и заполнит остальные графы баланса согласно требованиям ГОСТа.

При необходимости отредактировать полученный баланс (с автоматическим пересчетом) выберите повторно данный пункт меню и на запрос: Выберите блок или Enter: – выберите блок баланса и отредактируйте значения граф в появившемся диалоговом окне, затем щелкните «OK». Баланс будет пересчитан.

Блок баланса размещается на слое V_BALANS.

Размеры столбцов блока-таблицы расчета картограммы и баланса земляных масс приведены в соответствие с ГОСТ 21.508-93.

Примечание. Поправка считается только для насыпи, для которой нужно привозить землю, но если выемка дает необходимый грунт – зачем тогда его привозить и считать потери на транспортировку.

В работе – реализация баланса с помощью связанной таблицы Excel.

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Определение объемов земляных работ. Баланс грунтовых масс

Строительство гидротехнических сооружений отличается по сравнению со строительством других промышленных сооружений выполнением больших объемов земляных работ, которые в свою очередь определяют достаточно высокую стоимость и длительные сроки строительства.

Определение объемов работ по сооружениям выполняется как на стадии проектирования, так и в процессе строительства. Казалось бы, процесс подсчета объемов работ по различным сооружением довольно прост и не требует значительной математической подготовки. Однако, как проектировщики-гидротехники, так и строители сталкиваются здесь с различными трудностями. Во-первых, это связано с многообразием архитектурных форм различных сооружений, среди которых довольно часто встречаются криволинейные поверхности нетрадиционной формы. Во-вторых, приходится сталкиваться с различными подходами и методами при определении объёмов земляных работ для различных сооружений. Зачастую, выбор метода расчета может занять у проектировщика достаточно много времени. И, наконец, сама процедура определения объёмов работ достаточно трудоёмкая, требует существенной деталировки объектов и кропотливой их обработки.

Необходимо отметить, что качественное определение объёмов земляных работ, особенно временных, устраиваемых в период выполнения строительно-монтажных работ, является важным элементом технологического проектирования. Достоверность результатов расчета может существенно повлиять на выбор решения о способах производства работ, комплексной механизации и организации земляных работ по различным сооружениям, другими словами — на технико-экономические показатели производства.

Подсчёт объёмов земляных работ должен производиться в соответствии с указаниями нормативных документов (СНиПов) и с учётом классификации грунтов по трудности разработке. Следует отметить, что при расчете объёмов земляных работ объёмы грунтов всегда определяются в плотном теле, т.е. при плотности их естественного залегания. Общий объём работ по сооружениям представляет собой сумму из объемов основных и дополнительных работ.

В состав объемов основных работ включаются все объёмы работ, определяемые конструкцией сооружения и его отдельных частей. В дополнительных — учитываются объёмы работ, без выполнения которых процесс производства основных видов работ становится невозможным (съезды и выезды из котлована, уширения для проезда и разворота транспорта, различные перемычки, подсыпки и т.д.).

Способы определения объемов земляных работ

Выбор способа подсчета объемов земляных работ зависит в основном от вида сооружения, рельефа местности и требуемой точности расчетов.Всё многообразие методов и способов расчёта объемов работ предполагает знание основных плановых размеров сооружений, глубину заложения и крутизну откосов, а также принятые решения о методах выполнения основных производственных процессов.

Существуют различные способы определения объёмов земляных работ — аналитический, графический и графоаналитический (комбинированный).

В случае применения аналитического способа расчёта необходимо знание математических зависимостей по определению объёмов простых геометрических фигур. В том случае, когда форма объекта представляет собой сложное очертание поверхности выемки или насыпи, последние разбивают на ряд более простых геометрических тел, определяют объёмы полученных фигур и затем суммируют их.

При использовании графического способа расчёта объёмов работ необходимо построить различные графические зависимости изменения объёма работ от различных величин проектируемого объекта и на их основании определить соответствующий объём работ.

При графоаналитическом способе определения объёма работ строят графические зависимости изменения площади поперечного сечения объекта от линейных величин и затем обрабатывают их аналитическим способом.

Определение объёмов выемок (котлованов)

Подсчёт объёмов земляных работ по устройству выемок (котлованов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост и производится по известным математическим зависимостям.

Размеры котлованов зависят от размеров строящихся зданий и сооружений, глубины их заложения, а также от принятой схемы возведения.

В строительной практике выделяют следующие схемы возведения сооружения:

— схема 1 (кольцевая) — механизмы по транспортировке материалов и возведению сооружения перемещаются вокруг котлована по берме;

— схема 2 — механизмы перемещаются по дну котлована;

— схема 3 — механизмы в процессе основного строительства перемещаются по дну котлована, а заключительные монтажные работы осуществляют снаружи;

— схема 4 (комбинированная) — механизмы, выполняющие монтажные работы передвигаются как снаружи котлована, так и по его дну.

По схеме 1 как правило возводят небольшие сооружения, ширина (диаметр) которых не превышает 15 метров (Всоор 15м). При этом размеры котлована должны обеспечивать проезд механизмов вокруг возводимых сооружений.

По схеме 3 и 4 строят особо крупные сооружения, размеры которых многократно превышают размер в 15 метров (Всоор >> 15м).

В зависимости от размеров возводимого сооружения ширина котлована по дну Вк определяется путём суммирования следующих величин: ширины собственно сооружения, проезда транспортных средств (в случае их перемещения по дну), ширины полосы для размещения водоотливных средств (канав, приямков, иглофильтров и т.д.). Длина котлована по дну LK определяется аналогично.

Значение крутизны откосов котлованов (коэффициент заложения откосов) m зависит от глубины выемки и прочностных свойств грунтов. Предварительно крутизну откосов можно назначить по нижеприведенной таблице:

На рисунке 6.5. представлены схемы для определения объемов земляных работ котлованов различной конфигурации.

Зная размеры котлована понизу Вк и Lk, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована H, определяют размеры котлована поверху Вкв, L и вычисляют объём грунта. При глубине котлована 5 — 8 м устраивают промежуточные бермы шириной 2,5 и более метров в зависимости от условий организации и технологии работ.

Объём котлована прямоугольной формы с откосами определяют по формуле опрокинутой усечённой пирамиды (призматоида):

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и конической частей (радиальные отстойники, метатенки и др.), которые обычно возводятся группами, т.е. по несколько в одном котловане, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами Вк, LR понизу и Вкв, Lra поверху от отметки заложения их цилиндрической частей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соответственно и объёмы земляных работ определяют в два этапа: вначале рассчитывают объём общего прямоугольного котлована по приведённым выше формулам, а затем объём конических углублений с использованием приведённой формулы усечённого конуса.

При расчётах объёмов земляных работ следует также учитывать объёмы, въездных и выездных (пионерных) траншей, которые определяются по формуле:

Определение объёмов насыпей

Как было отмечено выше, при расчете объёмов земляных работ объёмы грунтов всегда определяются в плотном теле. В связи с этим обстоятельством, при производстве насыпей объём необходимого грунта в плотном теле сооружения V изменяется в зависимости от соотношения плотности грунта в карьере К и плотности грунта в насыпи унас и определяется по формуле

В том случае, если плотность грунта в насыпи превышает значения естественной плотности грунта, то коэффициент разрыхления будет иметь отрицательное значение (явление уплотнения).

Геометрические объёмы насыпей определяют, используя подходы и способы аналогичные при расчётах объёмов работ по выемкам, описанным выше.

Наибольшее распространение имеет графоаналитический способ, который приведен ниже.

1. Вычерчивают продольный профиль и поперечное сечение плотины с учетом

2. Строят графики изменения площади поперечного сечения плотины и, в случае необходимости, её элементов (ядра, боковых призм и т.д.) от высоты плотины w = f(h) (рис. 6.6.б). За высоту плотины принимают расстояние от гребня плотины до ее основания с учетом врезки котлована. Площадь поперечных сечений рассчитывается аналитическим способом в удобной табличной форме.

3. Используя продольный профиль плотины, строят графики зависимости изменения площади поперечного сечения плотины и необходимых элементов от её длины W = f(L) (рис. 6.6.в).

Подобным образом можно определить при необходимости объёмы работ по любым другим элементам насыпи или выемки, в том числе и объём снятия растительного слоя или объём обратной засыпки. Однако последние ввиду их малых величин по отношению к общему объёму плотины и малой графической точности целесообразнее определять аналитическим путём в табличной форме.