Сегодняшний пост пополнит рубрику «Земляные массы» и затронет вопросы, которых я еще не касалась по этой теме. Я уже не раз рассказывала, как правильно заполнить ведомость земляных масс, но при этом почему-то не посчитала нужным рассказать, как выполнить сам план этих самых масс:).

Рассмотрим на конкретном примере пошаговое построение плана земляных масс. К работе над земляными массами переходят уже тогда, когда полностью отработан план организации рельефа.

Моя последовательность работ:

Шаг 1.

Копирую план организации рельефа с топосъемкой на отдельный лист, объединив их в блок. С блоком работать удобнее, так как строить картограмму мы будем поверх плана, заполненного горизонталями и существующими отметками рельефа местности. После определения «черных» и «красных» отметок мы наш блок успешно удалим, но об этом чуть позже, идем дальше.

Шаг 2.

Проектируемый участок я делю на квадраты, вычерчивая сетку 20х20 м поверх нашего «блока» — плана организации рельефа. Проектируемые и существующие здания под сетку не заносим – так, как показано на примере. Конечно, в зависимости от формы проектируемой территории, зданий и сооружений, ячейки сетки могут получится любой формы: прямоугольники, треугольники, трапеции и т.д.

Шаг 3.

Следующим шагом проставляю на всех пересечениях сетки существующие (черные) и проектируемые (красные) отметки рельефа местности. Для этого и нужен наш блок с планом организации рельефа и топосъемкой. По топосъемке я определяю существующую отметку, по плану организации рельефа – проектируемую отметку рельефа местности в местах пересечений сетки.

Проектируемая отметка ставиться над существующей отметкой на чертеже (так, как показано на картинке). Всё, дальше наш «блок» нам уже не нужен. Удаляем топосъемку с планом организации рельефа. У нас останется только сетка с отметками.

Шаг 4.

Следующая задача – подсчитать разницу между проектируемой и существующей отметкой. Тут все просто: от проектируемой (красной) отметки отнимаем существующую (черную) отметку и записываем результат слева от проектируемой отметки (смотрим на пример ниже). Результат может быть отрицательный (со знаком минус), положительный и равен нулю (в случае, если значения красной и черной отметок рельефа совпадают). Отрицательный результат означает «выемку», положительный — «насыпь».

По окончанию этой работы мы имеем набор геометрических фигур с высотами каждой ее вершины и можем переходить к следующему шагу.

Шаг 5.

После того, как мы определили высотные отметки на каждом пересечении сетки, самое время построить линию нулевых работ. Показывается она штрихпунктирной линией и располагается между выемкой и насыпью. Если все высотные отметки только положительные или только отрицательные, то линии нулевых работ на чертеже не будет (как раз мой случай). Это значит, что грунт всей проектируемой территории мы либо насыпаем, либо вынимаем.

Так как на моем плане земляных масс весь грунт насыпной (все высотные отметки со знаком «плюс» или равны нулю), я покажу как построить линию нулевых работ на примере отдельной квадратной ячейки. Предположим, что квадратная ячейка имеет длину стороны 20 м и высотные отметки +3,0; -2,0; -4,0; 0,0. Между отметкой насыпи +3,0 и выемки -2,0 пройдет линия нулевых работ. По рассматриваемой стороне ячейки перерабатывается 5 м грунта: 3 м насыпаем и 2 м срезаем. Делим длину стороны на 5 и определяем в какой точке проходит линия нулевых работ 20/5=4 м (4 м длины на 1 м высоты). Значит «ноль» расположен на расстоянии 8 м от отметки -2,0 или 12 м от отметки +3,0.

Наносим точку на стороне квадрата между отметками +3,0 и -2,0 и соединяем с отметкой 0,0. Продлеваем линию нулевых работ таким образом через все ячейки, имеющие отметки и выемки и насыпи. «Выемку» по проектируемому участку заштриховываем линиями под углом 45 градусов. Переходим к следующему шагу.

Шаг 6.

Теперь нам необходимо определить объем каждой ячейки. Тут вариантов не так уж и мало: можно вспомнить школьную математику или воспользоваться онлайн калькулятором (правда калькуляторы в основном придуманы только на подсчет котлованов с откосами или траншей). Я пользуюсь простой и удобной программкой ZEMMAS которую вы можете скачать на сайте в рубрике «Материалы для СКАЧИВАНИЯ». Правила пользования предельно просты: находите нужную вам фигуру (тип ячейки) и вводите необходимые данные для подсчета объема (например, для прямоугольной ячейки надо указать длины двух сторон в метрах (замеряем по плану) и высотные отметки вершин фигуры (это те отметки, которые мы получили путем отнимания существующей отметки от проектируемой (см. шаг 4).

Полученный объем проставляем в центр ячейки сетки на плане. Важно не упускать знаки отметок. Если высотная отметка со знаком «минус», значит и в программу мы вписываем ее со знаком минус. Объем «выемки» на плане указывается со знаком «минус», «насыпи» — со знаком «плюс».

Отдельно расскажу про подсчет объемов по откосам, образованным насыпью. Уклон откоса принимается от вида грунта. Для примера обозначим уклон откоса 1:1,5 (наиболее часто применяемый уклон для Беларуси). Предположим, что высота насыпи – 1 м, тогда в ширину откос займет 1,5 м. В сечении наш откос будет выглядеть так:

Мы получили прямоугольный треугольник и знаем значения его катетов: 1 м и 1,5 м. Имея такие исходные данные, легко вычислить площадь прямоугольного треугольника по формуле ½*1*1,5 (вспоминаем школу и нашу уверенность в том, что эти дурацкие формулы из геометрии нам никогда в жизни не понадобяться, затем громко смеемся). Площадь нашего откоса в сечении = площади прямоугольного треугольника = 2,5 кв.м.

Зная длину откоса (а мы ее всегда знаем) не сложно вычислить объем, умножив площадь его сечения на длину. Кто не понял, длину замеряем по чертежу.

Шаг 7.

Выдохните, осталось совсем чуть-чуть. Под планом земляных масс приводим маленькую табличку, куда вносим все значения объемов ячеек со знаком «плюс» — строка «насыпь» и все объемы ячеек со знаком «минус» — строка «выемка». В конце каждой строки приводим итоговую цифру – сумму полученных объемов по «насыпи» и «выемки» соответственно.

Эти итоговые значения объемов насыпи и выемки заносятся в первую строку «Ведомости объемов земляных масс» — грунт планировки территории. Как заполнять ведомость подробно описано в соответствующих постах. Смотри рубрику;).

Погрешность решения задачи определяется формулами:

ΔV=V В -V H ; (ΔV/ΣV общ) 100% ≤ 5%.

Нулевая линия разделяет квадраты, на которые разбит участок, на различные геометрические фигуры: прямоугольники, треугольники, трапеции, площади которых можно определять по известным формулам. В целых квадратах, не пересекаемых линией нулевых работ, объем земляных масс V:

V=a 2 ((r 1 +r 2 +r 3 +r 4)/4)= a 2 r ср,

где a – сторона квадрата; r 1 ,r 2 ,r 3 ,r 4 – рабочие отметки в вершинах квадратов.

Квадраты, пересекаемые линией нулевых работ, целесообразно разделить на элементарные фигуры, предпочтительно на треугольники. Объем земляного тела, основанием которого является треугольник, вычисляют по формуле

V=S Δ ((r 1 +r 2 +r 3)/3)=S Δ r ср,

где S Δ – площадь треугольника: r 1 ,r 2 ,r 3 – рабочие отметки в вершинах треугольника. В подсчет средней рабочей отметки входят и точки с нулевой рабочей отметкой.

Подсчет площадей треугольников, на которые делят или разбивают квадраты, пересекаемые линией нулевых работ, целесообразно выполнять численным способом, используя данные определения величин X и Y положения точек линии нулевых работ на сторонах квадрата (см. рис. 5).

При этом фигуры, отличные от треугольников, целесообразно разбивать на треугольники из общей точки с нулевой рабочей отметкой. Пример такого разбиения с данными положениями линии нулевых работ и рабочими отметками приведен на рис. 7.

Для определения площади треугольников следует пользоваться формулой

где b – основание; h – высота. Для треугольника 1 площадь, составит S 1 = 0,5 13,08 15,00 = 98,1 м 2 ; для треугольника 2 : S 2 = 0,5 5,0 13,08 = 32,7 м 2 ; для треугольника 3 : S 3 = 0,5 20 20 = 200 м 2 ; для треугольника 4 : S 4 = 0,5 6,92 20 = 69,2 м 2 .

Рис. 7. Пример разбивки площади на треугольники.

Контролем правильности вычислений площадей треугольников служит их сумма, которая должна быть равна площади квадрата; в нашем случае S □ =ΣS Δ =400м 2 .

В ведомость подсчета объемов записывают номера фигур (квадратов или треугольников), средние рабочие отметки данной фигуры и площадь ее основания (см. табл.2). В ведомости и иногда на картограмме представляют объемы элементарных фигур.

Определив общие объёмы выемки и насыпи, сводят баланс земляных работ, т.е. определяют избыток или недостаток грунта. Если объём выемки отличается от объёма насыпи (за счет выемки грунта из котлована, изменения рельефа внутри квадрата) на величину ΔV, то вводится поправка ΔH в проектную отметку H 0 . Величина этой поправки ΔH=ΔV/S 0 , а уточненная отметка H y = H 0 ± ΔH, где S 0 – общая площадь участка.

1. Исходные данные: абрис, схема-журнал нивелирования, таблица с результатами нивелирования и вычисления фактических отметок связующих и плюсовых точек.

2. Топографический план стройплощадки в масштабе 1:500 и высотой сечения рельефа 0,25м.

3. Расчет проектной отметки площадки, средних рабочих отметок и площадей элементарных фигур. Ведомость вычисления объемов земляных работ.

4. Картограмма земляных работ.

Все материалы должны быть сброшюрованы и снабжены титульным листом.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ.

1. Каково назначение вертикальной планировки строительной площадки?

2. Какова сущность способа нивелирования поверхности с целью получения топографического плана?

3. Как вычисляют высоты связующих точек при нивелировании поверхности по квадратам?

4. Как определяют высоты вершин заполняющих квадратов и плюсовых точек?

5. Как выполняют интерполирование линий скатов с помощью палетки и проведение горизонталей?

6. Как определяют проектную отметку горизонтальной площадки с нулевым балансом земляных работ?

7. Как определяют проектные отметки наклонной площадки с нулевым балансом земляных работ?

8. Как определить точки линий нулевых работ?

9. Что такое рабочие отметки и как их вычисляют для вершин квадратов и плюсовых точек?

10. Как вычисляют средние рабочие отметки и объемы земляных работ для элементарных фигур?

11. Как перенести в натуру проектную плоскость при помощи нивелирной рейки?

ЛИТЕРАТУРА

1.Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Куштин И.Ф., Куштин В.И. - Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002. - 416 с.

2.Геодезия: Учебное пособие для вузов/ Г.Г. Поклад, С.П.Гриднев – М.: Академический Проект, 2007. – 592 с.

3.Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 / Гл. упр. геодезии и картографии при Совете Министров СССР. - М.: Недра, 2007. - 279 с., 2 табл.

Учебное издание

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКИ

СТРОЙПЛОЩАДКИ

Методические указания

к выполнению расчетно-графической работы

по дисциплине "Инженерная геодезия" для студентов, обучающихся по направлениям 271101.65 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и 271501.65 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Составили: Васильев Сергей Александрович

Лисничук Слава Афанасьевна

Прохоров Александр Владимирович

Изд. лиц………………

Подписано в печать ……….Формат 60*84/8. Усл. печ.л…..Уч.-изд.л…….Тираж……экз. Заказ……Цена…….

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова, 308012, Белгород, Костюкова, 46

На практике, даже очень точными вычислениями, обеспечить нулевой баланс трудно. Условно он считается обеспеченным, если необходимая величина корректировки проектных отметок из-за дисбаланса м, что согласуется с точностью в отметках, допустимых при приемке земляных работ по СНиП 3.02.01. Величину корректировки нужно определить по формуле:

где
и
– суммарные объемы выемки и насыпи с учетомК ор , м 3 ;

F пл и F ф – площади, соответственно, площадки и подземных сооружений (фундаментов), м 2 .

Возможный дисбаланс выявляют в ведомости баланса земляных масс (таблица 2.1), согласно которой, по примеру на площадке I (рисунок 1.2), дисбаланс объемов грунта проявился в избытке выемки в количестве 132 м 3 . При этом величина корректировки проектных отметок составляет:

Δh = (11407 – 11275)/(200×200 – 8×18) = +0,0033 м < 0,01 м.

Таблица 2.1 – Ведомость баланса земляных масс (объемов)

Следовательно, по приведенному примеру пересчета проектных, а также рабочих отметок не требуется. Но для обеспечения абсолютного нулевого баланса половину объема дисбаланса отнимаем из планировочной выемки, а другую половину прибавляем к планировочной насыпи. Объемы корректировки распределяют пропорционально площадям по призмам с достаточной степенью точности до 3…10 м 3 .

В рассматриваемом примере из выемки призмы № 1, площадь которой составляет примерно половину площади всей выемки, отнимаем половину из запланированного корректировочного объема – 33 м 3 (3905 – 33 = 3872), а остальные 33 м 3 – из призм номеров 2 и 3. Насыпная часть призмы №1 составляет примерно 6 % площади всей насыпи, поэтому к объему насыпи – 229 м 3 прибавляем лишь 2 м 3 (229 + 2 = 231). По тем же принципам к призме номер 4 прибавляем около половины корректировочного объема. Обведенные рамками скорректированные объемы следует использовать в дальнейших расчетах (см. таблицы 1.6 и 2.1).

Почти на каждом проектируемом участке парка, сквера, бульвара и т.п. приходится выполнять земляные работы, как по выемке грунта, так и по устройству насыпей или делать планировку участка с перемещением снятого грунта на пониженную часть участка. Сравнение объемов земляных масс выемок с объемом насыпей дает баланс земляных масс. Баланс называют актив­ным, когда объем выемок больше объема насыпей и лишний грунт вывозят в бесполезные отвалы (кавальеры), и пассивным , когда объема грунта из выемок не хватает на устройство насыпей и для восполнения недостатка делают бесполезные выемки.

Лучшим решением вопроса размещения земляных масс на строи­тельной площадке является случай нулевого баланса , при ко­тором объем грунта из полезных выемок используется полностью и является достаточным для устройства полезных насыпей.

Для получения равенства объемов выемок и насыпей нужно определить отметку планировки площади, при которой будет по­лучен нулевой баланс земляных масс.

Работа ведется в следующем порядке:

1. Строительную площадку, которая должна быть спланирована с условием получения нулевого баланса земляных масс, разби­вают на квадраты со сторонами а равной от 10 до 50 м (рисунок 2.1 а).

2. У вершин каждого квадрата вычисляют геодезическую отметку H рельефа местности интерполяцией по линии наибольшего ската между горизонталями.

Рисунок 2.1 Разбивка рельефа местности на квадраты при определении средней (планировочной) отметки территории

3. Определяют среднюю отметку поверхности площадки по формуле

, м (2.1)

где и – сумма черных отметок вершин, общих соответственно для четырех и двух квадратов;

– сумма отметок вершин принадлежащих одному квадрату;

n – количество квадратов.

4. Отметку H ср условно принимают за нуль и по отно­шению к ней определяют рабочие отметки h выемок и насыпей, которые выписывают в вершинах квадратов (треугольников). Рабочие отметки высоты насыпи принято обозначать положи­тельным знаком (+), а отметки глубины выемки - отрицатель­ным (-).

5. На план мест­ности наносят линию нулевых работ с определением ее положения по формуле

где x – искомое расстояние между точками расположения нулевой линии и точкой рабочей отметки;

h 1 h 2 - рабочие отметки, соответственно насыпи и выемки;

а – ширина квадрата.

6. В результате проведения линии нулевых работ на сетке квадратов выявляют геометрические фигуры – «квадрат», «трапеция» и «треугольник».

Подсчитывают площадь геометрических фигур и находят среднюю рабочую отметку в каждой фигуре.

Площадь фигуры умножают на среднюю рабочую отметку и таким образом получают объём земляных работ в данной фигуре.

Если квадрат не пересекается нулевой линией, то все четыре рабочих отметки его вершин имеют одинаковый знак и в его пределах будет только выемка или только насыпь. Массив грунта в таком квадрате представляет собой четырехгранную призму, объем которой равен

(2.3)

где а – длина стороны квадрата, м;

h 1, h 2 , h 3 , h 4 – рабочие отметки его вершин, м.

Объем грунта в квадрате, пересекаемом нулевой линией, будет состоять из выемки и насыпи. При этом встречается два типа таких переходных (смешанных) квадратов:

Квадраты, рассекаемые нулевой линией на две трапеции (рисунок 2.2 а );

Квадраты, рассекаемые нулевой линией на треугольник и пятиугольник (рисунок 2.2 б ).

Рисунок 2.2 Типы переходных квадратов рассекаемых нулевой линией на:

а) две трапеции; б) треугольник и пятиугольник

Для первого типа переходного квадрата длины отрезков сторон, пересекаемых нулевой линией:

Следовательно d = a – c ; (2.4)

Следовательно f = a – e. (2.5)

Рисунок 2.3 Пример чертежа картограммы земляных работ на участке

озеленяемой территории

В данном разделе рассчитывается общий объем перерабатываемого в процессе строительства объекта грунта, подводится итог по его перемещению, срезке и досыпке. При данном расчете необходимо учесть грунт, перерабатываемый при вертикальной планировке территории, грунт, вытесняемый при устройстве покрытий дорожек и площадок, а также при замене грунта плодородной почвой на участках озеленения, плодородный грунт.

Грунт, перемещаемый при вертикальной планировке территории, рассчитан в подразделе 1.6 таблица 1.1. Объемы грунта, вытесненного при устройстве дорожек и площадок, рассчитаны в подразделе 2.2 таблица 2.4, а грунта, вытесненного при замене плодородной почвой на участках озеленения, в подразделе 2.1 таблица 2.3. Количество вынутого грунта в связи с разрыхлением превысит расчетное количество на величину коэффициента разрыхления. Коэффициент разрыхления мы принимаем равным 10%. Следовательно, общее количество вытесненного грунта увеличится на 10%.

Плодородный грунт – это грунт, который предварительно срезается на участках вертикальной планировки, а также на участках строительства различных сооружений, не подвергающихся вертикальной планировке. Общий объем плодородного грунта рассчитывается исходя из площади, на которой проводится вертикальная планировка, площади дорожек и площадок, проектируемых зданий и сооружений на участках, не подвергающихся вертикальной планировке, и толщины плодородного слоя. В нашем случае, объем плодородного (V пл ) грунта мы не рассчитываем, так как предварительная срезка плодородного грунта не предусматривается (IVкатегория грунта).

Количество плодородного грунта, используемого для озеленения территории, составляют объем плодородного грунта, необходимый для устройства газона, цветников, а также количество плодородного грунта, вносимого в ямы при посадке деревьев и кустарников. Общий объем необходимого для озеленения грунта рассчитан в подразделе 3.1 (таблица 3.3).

Результаты расчета работ с различными видами грунтов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Ведомость объемов земляных масс

Из данной ведомости видно, что при проведении работ с землей (при проведении вертикальной планировки территории, при устройстве дорожек и площадок, при озеленении) вытесняется 7477 м 3 грунта (с учетом поправки на уплотнение). В результате наблюдается избыток пригодного грунта. Плодородного же грунта не хватает: требуется 379 м 3 . Требуется подвозка 379 м 3 плодородного грунта на обустраиваемую территорию.

Продолжение таблицы 5.1

5.1.1 Рыхление основания газона. Устройство газона начинается с рыхления основания на глубину до 20 см, в зависимости от условий. Благодаря этой операции основание приобретает пористую структуру, что обеспечивает хороший водо- и воздухообмен.

5.1.2 Разравнивание земли. Операция проводится с целью создания ровной поверхности без понижений и повышений. Разравнивание проводится механизированным способом и вручную на недоступных для механизмов участках газона. В этом случае используют грабли, тщательно выбирают из верхнего слоя камни, корни сорняков, мусор. Количество растительной земли определяется толщиной корнеобитаемого слоя, который принимается 15 см, следовательно на 100 м 2 необходимо 15 м 3 растительной земли.

5.1.3 Разбрасывание вручную растительной земли. Данная операция осуществляется перекидыванием земли в тех местах, где не проходят механизмы. Ручные работы в местах планируются на 10 % площади.

5.1.4 Внесение минеральных удобрений. Внесение минеральных удобрений способствует лучшему и быстрому прорастанию семян. Используемые виды удобрений приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 – Минеральные удобрения

5.1.5 Боронование почвы в два прохода. После внесения удобрений и разравнивания растительной земли проводят боронование бороной ЗБС-1 на базе МТЗ-82 для заделки удобрений на глубину 3-5 см и разрыхления почвы для получения мелко комковатой структуры.

5.1.6 Разравнивание почвы граблями. Разравнивание проводят с выборкой камней и корней в местах, неудобных для механизмов и их подхода на средних почвах.

5.1.7 Укатка почвы катками. Прикатывание почвы производится катком КВГ-1,4 на базе МТЗ-320, что позволяет опустить грунт перед посевом, а также раздавить камни. Прикатывание проводится в два прохода катком.

5.1.8 Посев семян газонных трав. Посев семян осуществляет механизмом Egedal на базе МТЗ-320, а также вручную. На данном участке почвы плодородные свежие супесчаные; место хорошо освещенное, поэтому использована следующая травосмесь: мятлик луговой – 30%, овсяница красная – 50%, райграс пастбищный – 20%.