Баланс земляных масс. Инженерная геодезия Грунт планировки 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
|
Наименование грунта |
Количество, м 3 |
|
|
Насыпь (+) |
Выемка (-) |
|
|
1. Грунт планировки территории | ||
|
2. Вытесненный грунт | ||
|
В том числе: | ||
|
а) при устройстве дорожных покрытий | ||
|
б) при замене грунта плодородной почвой на участках озеленения | ||
|
3. Поправка на уплотнение (остаточное разрыхление) | ||
|
Всего пригодного грунта | ||
|
4. Недостаток пригодного грунта | ||
|
5. Плодородный грунт, всего | ||
|
В том числе: | ||
|
а) используемый для озеленения территории | ||
|
б) недостаток плодородного грунта | ||
|
6. Итого переработанного грунта | ||
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
|
7. Укатка почвы катками в два подхода |
МТЗ-320 Каток КВГ-1,4 | |||||||
|
8. Посев трав сеялкой |
МТЗ-320 Cеялка «Egedal» мод.83 |
мятлик луговой, кг | ||||||
|
овсяница красная, кг | ||||||||
|
9. Засев газона вручную в местах, неудобных для прохода механизмов | ||||||||
|
райграс пастбищный, кг | ||||||||
|
11. Полив газона поливомоечной машиной |
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%.
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
Пример оформления ведомости объемов земляных масс
Пример оформления плана земляных масс
В проектных отметках
Пример оформления плана организации рельефа
Приложение К
(справочное)
Приложение Л
(справочное)
| Количество, м 3 | |||||
| Наименование грунта | Заводская территория | Предзаводская территория | Примеча-ние | ||
| Насыпь (+) | Выемка (–) | Насыпь (+) | Выемка (–) | ||
| 1. Грунт планировки территории | 150 000 | 96 480* | 61 240 | 56 660 | ГП (6) |
| 2. Вытесненный грунт, | 74 120 | 10 600 | |||
| в т. ч. при устройстве: | |||||
| а) подземных частей зданий (соору- | |||||
| жений) | (25 000) | КЖ (2, 4) | |||
| б) автодорожных покрытий | (46 000) | (10 420) | АД (2) | ||
| в) ж. д. путей | (1 500) | (40) | ПЖ (2) | ||
| г) подземных сетей | (300) | (40) | НВК (1, 2) | ||
| д) водоотводных сооружений | (460) | ГП (3) | |||
| е) плодородной почвы на участках | |||||
| озеленения | (860) | (140) | ГП (4) | ||
| 3. Грунт для устройства высоких по- | |||||
| лов зданий и обвалований соору- | |||||
| жений | 6 900 | АР (7) | |||
| 4. Поправка на уплотнение | 15 690 | 6 120 | Инж.-геол. изыск. | ||
| Всего пригодного грунта | 172 520 | 170 600 | 67 360 | 67 260 | |
| 5. Недостаток пригодного грунта | 1 990** | 100** | |||
| 6. Грунт непригодный для устройст- | |||||
| ва насыпи оснований зданий, со- | |||||
| оружений и подлежащий удалению | |||||
| с территории (торф) | 47 300*** | 47 300 | 7 140*** | 7 140 | ГП (5) |
| 7. Плодородный грунт, всего, | 44 500 | 7 340 | ГП (4) | ||
| в т. ч.: | |||||
| а) используемый для озеленения тер- | |||||
| ритории | |||||
| б) избыток плодородного грунта (ре- | |||||
| культивация земель) | 43 640 | 7 200 | |||
| 8. Итого перерабатываемого грунта | 264 390 | 264 390 | 81 840 | 81 840 | |
| Номер фигуры | Площадь фигуры S, м 2 | Средняя рабочая отметка, м | Объемы земляных масс, м 3 | |
| выемка (-) V В | насыпь (+)V H | |||
| … | ||||
| … | ||||
| n | ||||
| Итого | Σ | Σ | Σ |
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
