СТРОИТЕЛЬСТВО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

17 Составление ведомости объемов земляных работ с разработкой графика распределения земляных масс

Введение

Комплекс работ по сооружению земляного полотна регламентируется положениями ТКП 200-2009 «Автомобильные дороги. Земляное полотно. Правила проектирования» и ТКП 313-2011 «Автомобильные дороги. Земляное полотно. Правила устройства».

Автомобильная дорога состоит из таких основных компонентов, как дорожное полотно (земляное полотно), дорожная одежда и искусственные сооружения.

Земляное полотно — грунтовое сооружение в виде насыпи или выемки, включающее рабочий слой, ядро насыпи, обочины, откосные части, грунтовое основание, систему поверхностного водоотвода и различного типа специальные удерживающие и поддерживающие конструкции. С помощью земляного полотна создаются условия для укладки дорожной одежды, поддерживается определенный влажностный режим дороги, регулируется продольный и поперечный уклоны местности и обеспечивается безопасное движение транспортных средств.

Насыпь — инженерное земляное сооружение, устраиваемое из природных или техногенных грунтов, в пределах которых вся поверхность дорожного полотна расположена выше уровня земли.

Выемка — земляное сооружение, выполненное путем срезки естественного грунта по заданному профилю, при этом вся поверхность дорожного полотна расположена ниже уровня земли.

Земляное полотно включает следующие элементы:

• ? верхняя часть насыпи до глубины 1,5 м от поверхности покрытия (рабочий слой);
• ? нижняя часть насыпи — ядро насыпи (часть полотна, располагаемая ниже рабочего слоя);
• ? откосные части насыпи или выемки;
• ? основание насыпи (массив грунта, на поверхности которого возводится насыпь);
• ? основание выемки (массив грунта ниже границы рабочего слоя).

Дорожная одежда — многослойная конструкция, предназначенная для перераспределения давления на грунт от действия транспортной нагрузки, обеспечивающая повышение сроков службы и транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги.

Искусственные сооружения — инженерные конструкции, предназначенные для плавного пересечения проезжей частью дороги водных преград, пониженных мест, других коммуникационных сооружений, горных массивов (ТКП 45-3.03-192-2010 «Мосты и трубы. Правила устройства»).

К земляным работам относится сооружение присыпной обочины и кюветов.

Обочина — инженерное земляное сооружение между проезжей частью и бровкой дорожного полотна, предназначенное для вынужденной остановки транспортного средства.

Обочины могут быть грунтовые, с засевом трав, укрепленные местными материалами. Поперечный уклон обочины принимают на 20 %о больше поперечного уклона проезжей части.

Присыпная обочина — земляное сооружение из уплотненного местного или привозного грунта, устраиваемое после строительства дорожного покрытия для выравнивания поверхности дорожного полотна.

Кювет — боковая водоотводная канава, расположенная непосредственно вдоль подошвы земляного полотна.

На основании данных продольного профиля (рис. 17.1) по объемам насыпей, выемок и кюветов производится распределение земляных масс.

Профильный объем насыпей и выемок устанавливают на основании продольного и поперечного профилей автомобильной дороги. Для отсыпки насыпи определяют возможные источники получения грунта — грунтовые карьеры, выемки, боковые резервы. При этом необходимо принимать во внимание разницу в плотности грунта в условиях естественного залегания (в резерве) и в построенной насыпи. Для этого при распределении земляных работ в расчетах следует учитывать коэффициент относительного уплотнения, представляющий собой отношение плотности сухого грунта в насыпи к плотности сухого грунта в резерве:

а

Рис. 17.1. Типовые профили земляного полотна автомобильной дороги (продолжение и окончание см. на с. 181, 182): а — насыпь из привозных грунтов высотой до 1,5 м; б — насыпь высотой до 1,5 м в пригородных зонах и местах, подверженных снежным заносам; в — насыпь на устойчивых косогорах крутизной от 1,0: 1,5 до 1 :3; г — насыпь

высотой более 6 м

Рис. 17.1. Продолжение (начало см. на с. 180, окончание — на с. 182):

д — насыпь из боковых резервов; е — насыпь из бокового резерва на косогоре крутизной от 1 : 10 до 1 : 5; ж — раскрытая выемка глубиной до 1 м; з — выемка глубиной от 2 до 12 м в легко выветривающихся скальных грунтах, переувлажненных глинистых, пылеватых, лёссовидных грунтах и лёссах

Рис. 17.1. Окончание (начало см. на с. 180-181): и — выемка в глинистых грунтах; к — насыпь с гидроизолирующей прослойкой; л — насыпь с капилляропрерывающей прослойкой; м — насыпь из глинистого переувлажненного грунта; 1,7 — гидроизолирующая прослойка; 2 — крупный гравий или щебень на выходе прослойки; 3 — капилляропрерывающий слой из гравия, щебня и т.п. толщиной 15...20 см; 4 — противозаиливающие слои; 5 — глинистый грунт; 6 — дренирующий грунт

При распределении земляных работ для отсыпки насыпей в первую очередь используют грунт выемок. Недостающий объем грунта берется из притрассового или сосредоточенного резерва. По результатам распределения земляных масс составляется график. Данная схема применяется в том случае, если грунт выемок пригоден для отсыпки насыпей.

График распределения земляных масс — определение объемов земляных работ для продольной и поперечной возки грунта из резерва и выемок в насыпь или отвал в пределах определенного строительного участка дороги. Он выполняется для каждого вида землеройных машин.

При составлении графика следует определить, как будет возводиться земляное полотно по длине трассы:

• ? в виде насыпей из сосредоточенных резервов (этот тип характерен для линейных работ);
• ? в виде чередующихся насыпей и выемок различной высоты, глубины и длины;
• ? в виде отдельных насыпей и выемок сравнительно большой высоты и глубины (сосредоточенные работы). Такие насыпи возводят из грунтов прилегающих к ним выемок или специальных резервов. Грунт при разработке выемок используется для возведения насыпей (непригодный грунт складывается в отвал или кавальер).

На графике распределения земляных масс указывают пикетные объемы насыпи, выемки и кювета, места получения грунта для возведения насыпи и способы ведения земляных работ. Объем работ по отсыпке насыпи распределяется с учетом коэффициента относительного уплотнения при помощи выбранных землеройных механизмов. На графике указывают участки, откуда берется грунт, и места его выгрузки.

Выбор землеройных машин с учетом модели и мощности производят на основании технико-экономических показателей отдельно для каждого объекта земляных работ. Производительность машины можно установить в зависимости от объема работ на участке и срока их выполнения. По результатам распределения земляных масс составляют ведомость объемов земляных работ.

Задание

• 1. Определить объем присыпных обочин.
• 2. Определить профильный объем с учетом коэффициента относительного уплотнения.
• 3. Определить объем недобора.
• 4. Определить распределение земляных масс с учетом направления транспортирования.
• 5. Определить объем удаленного растительного грунта.
• 6. Определить объем выторфовывания.
• 7. Определить объем планировочных работ.
• 8. Составить ведомость объемов работ.

Исходные данные приведены в табл. 17.1.

Пример расчета

Исхолные ланные

Вариант — 26.

Объемы насыпи (объемы на пикетах — светлые ячейки в табл. 17.1).

Объем выемки, кювета (объемы на пикетах — темные ячейки в табл. 17.1).

Категория дороги — II.

Толщина дорожной одежды — 0,43 м.

Средняя высота насыпи — 3,0 м.

Глубина болота — 2,5 м.

Расположение болота — ПК-3.

Расстояние от карьера — до 3 км.

Вид грунта — супесь легкая.

Порялок расчета

• 1. Составляют ведомость распределения земляных масс (ВРЗМ), включающую 39 позиций по вертикали; по горизонтали количество пикетов соответствует протяженности участка (табл. 17.2). Основными статьями ведомости распределения земляных масс являются:
  • ? профильный объем работ, м³;
  • ? профильный объем с учетом коэффициента уплотнения, м³;
  • ? распределение земляных масс, м³;
  • ? грунт (растительный), м³;
  • ? направление транспортировки и зоны обеспечения (график);
  • ? ситуационный план трассы и расположения резервов;
  • ? способы разработки и дальность транспортировки, м³;
  • ? выторфовывание экскаватором в отвал, м³;
  • ? всего оплачиваемых земляных работ, м³;
  • ? планировка, м².

Исходные данные к практической работе № 17

Таблица 17.1

17. Составление ведомости объемов земляных работ 185

Окончание табл. 1 7.1

• * Светлые ячейки — насыпь, темные — выемка.
• 186 Строительство земляного полотна
• ** ГР — гравий; ПГ — песок гравелистый; ПК — песок крупный; ПС — песок средний; ПМ — песок мелкий; СЛК — супесь легкая крупная; СЛ — супесь легкая; СТ — супесь тяжелая; СГЛ — суглинок легкий; СГТ — суглинок тяжелый.
• 2. Заполняют ведомость распределения земляных работ (последовательность выполнения работ см. в п. 1).
• 3. Определяют профильный объем работ.
• 3.1. Определяют объем насыпи (строка 1 табл. 17.2) на основании данных продольного профиля (черных и красных отметок), а также ширины дорожного полотна в зависимости от категории дороги. При решении данной задачи объем насыпи переносится из исходных данных. В конце строки выставляют суммарную Цифру.
• 3.2. Определяют объем грунта, необходимый для устройства присыпных обочин (рис. 17.2):

где 2 — количество обочин с обеих сторон дороги; 100 — из расчета на один пикет; b — ширина обочины, м (зависит от категории дороги, принимается по табл. 17.3); h — толщина дорожной одежды, м (принимается из задания как суммарная величина до слоя песка); 1,5 — заложение откоса.

Рис. 17.2. Конструкция дорожной одежды

График распределения

Таблица 17.2

земляных масс

3.3. На пикете, где имеется одновременно выемка и насыпь, присыпную обочину для насыпи рассчитывают по формуле

Полученный результат записывают в строку 2 табл. 17.2. В конце строки выставляют суммарную цифру.

• 3.4. Определяют профильный объем выемки (строка 3) и кювета (строка 4) на основании данных продольного профиля и ширины дорожного полотна с учетом категории дороги. При решении данной задачи объем выемки и кювета переносят из исходных данных. Объем кювета вносят только на тех пикетах, где имеется выемка. В конце строк выставляют суммарную цифру.
• 3.5. Определяют профильный объем с учетом коэффициента уплотнения.

Таблица 17.3

Параметры поперечного профиля автомобильных дорог

• * s — ширина барьерного ограждения, устанавливаемого на разделительной полосе.
• 3.5.1. Определяют коэффициент относительного уплотнения грунта (табл. 17.4) для заданного вида грунта и требуемого коэффициента уплотнения (принимают равным 1). В данном случае необходимо учитывать, что одна и та же масса грунта в резерве (карьере) (характеризуется меньшим коэффициентом уплотнения) имеет больший объем, чем та же масса, уложенная в насыпь и уплотненная высокоэффективной техникой (больший коэффициент уплотнения). Это неравенство регулирует коэффициент относительного уплотнения.

Таблица 17.4

Значения коэффициента относительного уплотнения

Для песчаного грунта и требуемого коэффициента уплотнения, равного единице, коэффициент относительного уплотнения равен 1,1. Это значение записывают в строку 5 табл. 17.2.

• 3.5.2. Определяют профильный объем насыпи и присыпной обочины с учетом коэффициента уплотнения:
  • а) для насыпи по каждому пикету: строка 1 (табл. 17.2) х 1,1. Результат записывают в строку 6. В конце строки выставляют суммарную цифру;
  • б) для присыпной обочины: строка 2 х 1,1. Результат записывают в строку 7. В конце строки выставляют суммарную цифру.
  • в) для выемки: значения, стоящие в строке 3, переносят в строку 8 без изменения. В конце строки выставляют суммарную цифру.
• 3.5.3. Определяют недобор. При разработке выемки экскаватором на откосе всегда остается часть грунта в виде порогов, получаемых от ковша. Кроме того, выработка грунта по дну выемки осуществляется не до конечной отметки, чтобы не нарушить естественное залегание грунта в основании выемки. При окончательной планировке откосов выемки пороги срезают и автогрейдером снимают слой грунта с основания выемки. Срезанный грунт, если он удовлетворяет требованиям, перевозят либо для отсыпки насыпи, либо для устройства присыпных обочин.

Недобор определяют из расчета 2 % от объема выемки, следовательно:

Полученные значения записывают в строку 9 на тех пикетах, где имеется выемка. В конце строки выставляют суммарную цифру.

• 4. Определяют распределение земляных масс в кубических метрах с учетом направления транспортировки и зоны обеспечения. Для этого вначале строят график распределения земляных масс (строка 17).
• 4.1. Построение графика начинают с выемки. Для этого выписывают из строки 8 объемы выемки по пикетам и записывают в строку 17. Полученные объемы грунта должны быть перемещены в насыпь из близлежащих пикетов.
• 4.2. Объем насыпи выписывают из строки 6 и переносят в строку 17. Эти объемы должны быть отсыпаны из грунта выемок, сосредоточенных резервов или кюветов. Перераспределение грунта обозначают стрелками.
• 4.3. Если грунта из выемки на пикете больше, чем необходимо для отсыпки насыпи на соседнем пикете, то излишек грунта перемещается на следующий пикет. Если грунта из выемки недостаточно для возведения насыпи, то в него добавляется грунт из другого пикета выемки.

Данная технология иллюстрируется рис. 17.3.

Рис. 17.3. Направление транспортировки грунта в насыпь

• 4.4. После распределения грунта из выемки недостающий для возведения насыпей грунт доставляют из сосредоточенных резервов (карьеров), притрассовых резервов, кюветов и недобора.
• 4.5. Грунт для устройства присыпных обочин доставляют из сосредоточенных резервов или кюветов, если грунт соответствует предъявляемым требованиям.

Объем грунта, доставленный для отсыпки насыпи из выемки, кювета, притрассовых резервов, сосредоточенных резервов и недобора, записывают в строки 10, 11, 13и 14 по каждому пикету. Причем суммарное значение объемов, записанных на данном пикете (строки 10, 11, 14), должно равняться профильному объему насыпи (строка 6), а объем присыпной обочины (строка 7) — объему, записанному в строке 13.

В конце строк записывают суммарную цифру каждого объема.

• 5. Определяют количество растительного грунта, удаляемого на ширину подошвы насыпи.
• 5.1. Определяют ширину подошвы насыпи с учетом ширины дорожного полотна, высоты насыпи, заложения откоса:

где В — ширина дорожного полотна, м (принимают по табл. 17.3); Н — средняя высота насыпи, м (по исходным данным Н = 3,0 м); т — заложение откоса (принимают 1:1,5).

Ширину полосы для удаления растительного слоя определяют с учетом запаса (1 м с каждой стороны от подошвы насыпи):

5.2. Определяют площадь, с которой удаляется растительный грунт:

где L_pacT-rp — длина полосы, с которой снимается растительный грунт, м;

где L — длина всего участка, м (принимают 1000 м); .^болота — длина заболоченного участка, м (принимают 100 м).

Как правило, растительный грунт снимается с полосы, которая проходит по пашне, выгону, лугу, неудобию. В нашей задаче участок не разбит по ситуационным характеристикам, поэтому расчет его длины производится только с учетом расположения болота, на котором растительный слой не снимается из-за полного выторфовывания.

5.3. Определяют объем удаляемого растительного слоя. Растительный грунт удаляют на глубину 0,12...0,25 м. Принимают толщину снимаемого слоя 0,2 м. Объем удаляемого грунта определяют по формуле

Объем удаляемого растительного грунта из расчета на 1 пикет

Объем растительного грунта записывают в строку 15 табл. 17.2 для каждого пикета, кроме заболоченного участка.

5.4. Определяют количество болотного грунта, удаляемого с участка, на котором отсыпается насыпь дорожного полотна. Объем удаляемого грунта зависит от глубины болота и протяженности участка. Ширина полосы выторфовывания зависит от ширины насыпи понизу. Объем торфа определяют по формуле

где В" — ширина подошвы насыпи, м; ^болота — глубина болота, м (исходные данные); L_6ojIOTa — протяженность болота (100 м).

Результаты расчета заносят в строку 16. В конце строки выставляют суммарную цифру.

• 6. На график распределения земляных масс наносят ситуационный план трассы и расположения карьеров. Ситуация переносится из продольного профиля. В случае отсутствия данных о ситуации строка 18 заполняется произвольно по расположению леса, кустарника, пашни. Расположение болота указано в исходных данных.
• 7. Распределяют объемы земляных работ с учетом транспортировки грунта землеройными машинами или автомобилями-самосвалами и предварительного выбора ведущей машины.

При распределении объемов необходимо учитывать расстояние перемещения грунта, которое принимается с учетом технических возможностей и производительности ведущей машины.

• 7.1. Автогрейдер применяют для отсыпки насыпи на дорогах низких технических категорий и при небольших объемах работ (высота насыпи до 0,8 м). В нашем примере автогрейдер применяют при устройстве кювета. Поэтому объем грунта из строки 4 табл. 17.2 переносят на соответствующие пикеты строки 19. Все объемы грунта, перемещенные с помощью автогрейдера, складывают и определяют общий объем автогрейдерных работ.
• 7.2. Бульдозер в качестве ведущей машины применяют при сооружении земляного полотна из выемок в насыпь и из боковых резервов в насыпь (высота насыпи до 1,5 м; расстояние перемещения грунта до 100 м). Поэтому в строку 23 переносят объемы из крайних пикетов выемки (строка 8). Все объемы складывают и определяют общий объем бульдозерных работ.
• 7.3. Скрепер в качестве ведущей машины применяют при высоте насыпи более 1,5 м и расстоянии перемещения от 100 до 600 м. В данном примере скрепер применяют на работах по перемещению грунта из выемки в насыпь, когда расстояние транспортирования грунта превышает 100 м. Объемы грунта записывают в строки 24-28. Все объемы складывают и определяют общий объем скреперных работ.
• 7.4. При транспортировании грунта на расстояние более 1 км в качестве ведущей машины применяют экскаватор. Грунт погружают в кузов автомобиля-самосвала и перевозят на любое расстояние.

В ситуационном плане трассы должны быть указаны места расположения карьеров и расстояние от них до строящейся дороги. С учетом этого расстояния переносят объемы грунта из сосредоточенных карьеров (строка 13) в строки 29-32.

Недобор перевозится автомобилями-самосвалами, поэтому объемы из строки 14 переносят в строку 33.

Суммарные значения всех объемов грунта, записанные в строках 19-33, помещают в конце каждой строки. Все объемы складывают и определяют общий объем экскаваторных работ.

• 8. Определяют объемы торфа, удаляемого с участка в отвал при посадке основания насыпи на минеральное дно. Объемы болотного грунта переносят из строки 16 в строку 34. В конце строки выставляют суммарную цифру.
• 9. Определяют объем оплачиваемых земляных работ. Для этого складывают суммарные объемы, вычисленные для автогрей- дерных, бульдозерных, скреперных и экскаваторных работ.
• 10. Определяют объем планировочных работ.
• 10.1. Вычерчивают схему дорожного полотна с дорожной одеждой (рис. 17.4).

10.2. Определяют ширину подошвы дорожной одежды из выражения

где В — ширина дорожного полотна, м; h — толщина дорожной одежды, см (по исходным данным h = 43 см).

Например, дорожная одежда, изображенная на рис. 17.2, включает:

• ? верхний слой покрытия толщиной 7 см;
• ? нижний слой покрытия толщиной 8 см;

Рас. 17.4. Расчетная схема подошвы дорожного полотна

• ? верхний слой основания толщиной 12 см;
• ? нижний слой основания толщиной 16 см.
• 10.3. Определяют площадь планировки верха дорожного полотна по формуле

где L_nK — длина пикета, м.

Полученное значение записывают в каждом пикете строки 36 (см. табл. 17.2). В конце строки ставят сумму.

10.4. Определяют длину откоса по формуле

где Н' — высота насыпи без дорожной одежды, м;

10.4. Определяют площадь планировки откоса по формуле

Площадь планировки откоса заносят в строку 37 табл. 17.2 для каждого пикета. В конце строки проставляют сумму.

11. Составляют ведомость объемов работ по форме, представленной в табл. 17.5.

Таблица 17.5

Заключение

Определен объем присыпной обочины: 284 м³ на одном пикете.

Профильный объем определен с учетом коэффициента относительного уплотнения, равного 1,1.

Определен объем недобора из расчета 0,02 от объема выемки.

Составлен график распределения земляных масс.

Объем удаляемого растительного слоя составляет 4320 м³.

Объем выторфовывания составляет 5500 м³.

Объем планировочных работ для верха дорожного полотна равен 14 290 м³, для откоса — 9260 м³. Составлена ведомость объемов работ.