Téměř v každé navržené oblasti parku, náměstí, bulváru atd. je nutné provést výkopové práce, a to jak pro odtěžení zeminy, tak pro vybudování násypů, případně urovnání místa přemístěním odebrané zeminy do spodní části pozemku. Porovnání objemů zemních hmot výkopů s objemy násypů dává bilanci zemních hmot. Rovnováha se nazývá aktivní, kdy objem výkopů je větší než objem násypů a přebytečná zemina je odvážena na neužitečné výsypky (kavalír) a pasivníkdy objem zeminy z výkopů nestačí na vybudování náspů a k doplnění nedostatku se provádějí zbytečné výkopy.
Nejlepším řešením otázky umístění zemních hmot na staveništi je případ nulový zůstatek, ve kterém je objem zeminy z užitkových výkopů zcela využit a je dostatečný pro vybudování užitkových násypů.
Pro dosažení rovnosti v objemech výkopů a násypů je nutné určit úroveň uspořádání území, na kterém bude dosaženo nulové bilance zemních hmot.
Práce se provádějí v následujícím pořadí:
1. Staveniště, které musí být plánováno s podmínkou získání nulové bilance zemských hmot, je rozděleno na čtverce o stranách а rovná od 10 do 50 м (obrázek 2.1 ).
2. Ve vrcholech každého čtverce je vypočítána geodetická výška H reliéf terénu interpolací podél linie největšího sklonu mezi horizontálními liniemi.
Pomocí interpolační metody najdeme značky referenčních bodů mezi vodorovnými čarami.
3. Určete průměrnou nadmořskou výšku povrchu místa pomocí vzorce
kde a je součet černých vrcholových značek společných čtyřem a dvěma čtvercům;
– součet značek vrcholů patřících jednomu čtverci;
n – počet čtverců.
4. Označte Hženatý podmíněně brána jako nula a ve vztahu k ní jsou určeny pracovní známky h vybrání a násypy, které se píší ve vrcholech čtverců (trojúhelníků). Značky výšky pracovního násypu jsou obvykle označeny kladným znaménkem (+) a značky hloubky výkopu záporným znaménkem (-).
5. Na situačním plánu je nakreslena čára nulových prací s její polohou určenou pomocí vzorce
kde x – požadovaná vzdálenost mezi body umístění nulové čáry a bodem pracovní značky;
h1 h2 – pracovní značky, náspy a výkopy;
а – šířka čtverce.
6. V důsledku nakreslení čáry nulových prací na mřížce čtverců se odhalí geometrické tvary – „čtverec“, „lichoběžník“ a „trojúhelník“.
Vypočítejte plochu geometrických obrazců a najděte průměrnou pracovní značku na každém obrázku.
Plocha obrázku se vynásobí průměrnou pracovní nadmořskou výškou a získá se tak objem výkopových prací na tomto obrázku.
Pokud čtverec neprotíná nulová čára, pak všechny čtyři pracovní značky jeho vrcholů mají stejné znaménko a v jeho hranicích bude pouze výkop nebo pouze násep. Hmota půdy v takovém čtverci je čtyřboký hranol, jehož objem je roven
kde a je délka strany čtverce, m;
Objem zeminy ve čtverci protnutém nulovou čárou se bude skládat z řezu a výplně. V tomto případě existují dva typy takových přechodných (smíšených) čtverců:
– čtverce rozříznuté nulovou čarou na dva lichoběžníky (obrázek 2.1 а);
– čtverce rozložené nulovou čarou na trojúhelník a pětiúhelník (obrázek 2.1 б).
Obrázek 2.1 Typy přechodových čtverců řezaných nulovou čarou v:
a) dva lichoběžníky; b) trojúhelník a pětiúhelník
U prvního typu přechodového čtverce délky bočních segmentů protnutých nulovou čárou:
, Tudíž d = a – c; (dva)
, proto f = a – e. (2.5)
Objem půdy v lichoběžnících:
U druhého typu přechodového čtverce se délky bočních segmentů vypočítají pomocí vzorců:
Objemy půdy v trojúhelníku:
a uvnitř pětiúhelníku:
7. Výsledky výpočtů dílčích objemů výrubu a násypu podle čtverce jsou shrnuty v tabulkové formě (tab. 2.1). Příklad sestavení bilance zemských hmot v řezu zelené plochy je uveden na obrázku 2.2.
Výpočet objemů výkopů pro stavbu výkopů (jam, příkopů) a náspů se známými rozměry je zcela jednoduché. Pro složité tvary výkopů a násypů se dělí na řadu jednodušších geometrických těles, která se následně sečtou. Výpočet objemu výkopových prací je nezbytný pro rozumnou volbu metod a prostředků pro jejich provedení, zjištění potřeby dopravy nebo možnosti rozmístění zeminy vyvezené z jám nebo příkopů v přilehlém území a jejího následného využití pro zásypy a stanovení náklady a trvání výkopových prací.
Stanovení objemů jámy. Po zadání rozměrů jámy na dně Bk a Lk pomocí výše uvedených vzorců, přiřazení strmosti svahů m a znalosti hloubky jámy H určete rozměry jámy na vrcholu Bkv, Lkv a poté vypočítejte objem půdy, který má být vyvinut při stavbě jámy.
| Rýže. 11.4 Schéma pro stanovení objemu výkopových prací při výstavbě jam různých tvarů, příkopů, násypů: a, b, c – pravoúhlé, polygonální, kruhové jámy; d – příkop se svahy; d – nábřeží |
Objem jámy Vk obdélníkového tvaru se sklony (obr. 11.4, a) je určen vzorcem převráceného komolého jehlanu (prismatoid):
kde Bk a Lk jsou šířka a délka jámy podél dna, m; B do a L do – totéž, nahoře; H – hloubka jámy, m.
Objem jámy, která má tvar mnohoúhelníku se sklony (obr. 11.4, b),
Vk = H/6*(F 1 + F 2 + 4F prům),
kde F 1 a F 2 jsou plochy dna a vrcholu jámy, m; F av – plocha průřezu uprostřed své výšky, m2.
Objem čtvercové jámy se sklony je určen vzorcem obráceného prismatoidu:
Objem kruhové jámy se sklony (obr. 11.4, c) je určen vzorcem obráceného komolého kužele:
kde R a r jsou poloměry horních a spodních základů jámy.
Jímky pro konstrukce skládající se z válcových a kuželových částí (radiální usazovací nádrže, vyhnívací nádrže apod.), které se staví obvykle ve skupinách, tzn. několik v jedné jámě se odtrhávají ve dvou fázích: nejprve udělají společnou pravoúhlou jámu o rozměrech B až, L až dole a B až až L až nahoře od značky umístění jejich válcových částí a poté vytvořte vybrání pro kónické části konstrukce. V souladu s tím je objem výkopových prací stanoven ve dvou fázích: nejprve se pomocí výše uvedených vzorců vypočítá objem obecné pravoúhlé jámy a poté objem kuželových výklenků pomocí daného vzorce komolého kužele.
Při výpočtu objemu výkopových prací je třeba vzít v úvahu také objemy vstupních a výstupních příkopů:
kde H je hloubka jámy v místech, kde jsou instalovány příkopy, m; b – jejich šířka dole, rovná se 4,5 m pro jednosměrný provoz a 6 m pro obousměrný provoz; m – součinitel sklonu (sklonu) vstupního nebo výstupního příkopu (od 1:10 do 1:15).
Celkový objem jámy s přihlédnutím ke vstupním a výstupním rýhám: V celkem = V až + nV in.tr. ,
kde Vk je objem samotné jámy, m3; n – počet vstupních a výstupních tranší; V v.tr. – jejich objem, m3.
Z celkového objemu jámy je třeba vyzdvihnout objem práce na odřezání vegetační vrstvy, která se obvykle provádí buldozerem nebo škrabákem, a také objem práce na odřezání výpadku, který je ponechán při dno jámy, vyvinuté bagrem, aby nenarušilo celistvost a pevnost zeminy na základně, na které spočívá.stavba.
Objem řezu rostlinné vrstvy lze určit podle vzorce:
V с = V с к + V с р,
kde V c k je objem zeminy posekané v jámě, m 3; V с р – stejně, v rámci pracovní plochy, m 3.
V c k = B c c L c c ,
kde B do, L do – šířka a délka jámy nahoře, m; t с – tloušťka řezané vrstvy rovná 0,15-0,20 m.
kde B je šířka pracovní plochy na jámě, nezbytná pro skladování materiálů, konstrukcí a pohyb stavebních vozidel, rovná se 15-20 m; l – délka pracovní plochy, m.
Objem práce na odstranění nedostatku podél dna jámy se rovná:
V z.k = B až L až h n,
kde Bk, Lk – šířka a délka jámy na dně, m; h n – tloušťka podřezu, m.
Tloušťka úbytku při hloubení jam jednolopatovými rypadly se určuje v závislosti na typu pracovního zařízení rypadla a kapacitě jeho lopaty dle tabulky. 11.5.
Tabulka 11.5 PŘÍPUSTNÉ NEDOSTATKY PŮDY NA DNE JEM A PŘÍKOHOV
Pro stanovení objemu příkopů se podélný profil příkopu rozdělí na úseky se stejnými sklony, objemy zeminy pro každý z nich se vypočítají a poté sečtou.
Objem příkopu se svislými stěnami
Vtr = Btr (H1 + H2)L/2 nebo Vtr = (F1 + F2)L/2,
kde Btr je šířka příkopu; H 1 a H 2 – její hloubka ve dvou krajních příčných řezech; F 1 a F 2 – plochy těchto úseků; L – vzdálenost mezi sekcemi.
Objem příkopu se sklony (obr. 11.3, e) lze určit pomocí výše uvedeného vzorce, zatímco plochy příčných řezů
F 1,2 = (Btr + mH 1,2) H 1,2.
Přesněji lze objem příkopu se sklony určit pomocí Winklerova vzorce:
Pro stanovení objemu rýh určených pro kombinovanou instalaci sítí (viz obr. 11.3, e) se jejich průřezová plocha vypočítá jako součet ploch rýhy plného průřezu pro hlubinné potrubí a přídavné rýhy pro mělčí potrubí. se základnou B tr1 rovnou B tr1 = D n + 2 * 0,2 m (kde D n je vnější průměr potrubí).
Pro usnadnění výpočtu objemu výkopových prací je trasa potrubí rozdělena v určitých vzdálenostech (každých 100-200 m) na úseky (pickety) a nejprve určit objem práce v úsecích a poté je sečíst a určit objem výkopových prací. V tomto případě je vhodné použít tzv. tabulkovou metodu výpočtu zemních prací. Za tímto účelem, po určení šířky příkopu podél dna (Btr), rozdělením trasy na tyče každých l m a určením hloubek příkopů (H) na každé tyči (sestavením podélného profilu potrubí) a určením koeficienty strmosti svahů (průřezy u každého z nich (m), při znalosti typu podložní zeminy a hloubky výkopu jsou údaje zaznamenány do tabulky (tab. 11.6).
Objem výkopových prací na každém místě ve sloupci 8 se určí vynásobením údajů ve sloupci 6 údaji ve sloupci 7 a následným sečtením.
Při hloubení rýh bagry na dně zanechávají i nutný nedostatek zeminy, která se čistí hlavně ručně. Kromě toho jsou na dně výkopů instalovány jámy, které usnadňují práci při utěsnění spojů potrubí. Jámy se také nejčastěji trhají ručně.
Objem výkopových prací na vyčištění dna výkopu je určen vzorcem: V w.t. = B tr Lh n,
kde Btr je šířka příkopu podél dna, m; L – celková délka příkopu, m; h n – tloušťka zářezu (viz tab. 11.5).
Rozsah prací při stavbě jam na dně výkopu
kde a, b, c – rozměry, m (akceptováno podle SNiP); L – délka potrubí, m; l – délka potrubí nebo potrubního úseku, m.
Nosnost trubek do značné míry závisí na charakteru jejich podepření na podložce. Takže například trubky uložené v půdním loži s úhlem pokrytí 120 stupňů vydrží zatížení o 30-40% větší než trubky položené na rovném podkladu. Proto je na dně výkopu před pokládkou potrubí vhodné jej uspořádat ručně nebo mechanicky, tzn. vyřízněte speciální oválné vybrání (lůžko) s úhlem pokrytí trubky až 120 stupňů.
Objem výkopových prací na vybudování lůžka nebo zaoblení na dně výkopu pro pokládku potrubí lze určit podle vzorce:
kde – F l – plocha průřezu lůžka (filé), m 2 ; L – délka příkopu, m.
Plocha průřezu lůžka (filé) může být určena geometrickým vzorcem pro plochu segmentu, což je ve skutečnosti zemní lůžko. Na základě toho
kde r je poloměr potrubí, tzn. D/2, m; Phi – úhel pokrytí potrubí, stupně.
Objem zeminy z prořezání vegetační vrstvy podél trasy potrubí je určen vzorcem:
V c = V c t + V c r,
kde – V c t – objem práce na prořezání vegetační vrstvy uvnitř příkopu, m 3; V с р – stejně, v rámci pracovní plochy, m 3.
kde Fci je plocha řezu rostlinné vrstvy uvnitř obrysu příkopu mezi tyčemi, m 2 ; H с – tloušťka vrstvy rostliny, m (předpokládá se 0,15-0,2 m).
kde Btr, m – stejné jako v předchozích vzorcích; H 1, H 2 – hloubka příkopů na sousedních piketech, m; li – vzdálenost mezi pikety, m.
kde B je šířka pracovní plochy, m (předpokládaná 15-25 m); Hс – tloušťka vrstvy rostliny, m; L – celková délka potrubí, m.
Objem zeminy vytěžené bagrem je určen vzorcem
V e = V tr – (V s t + V s)
Objem zeminy potřebný pro částečné zasypání potrubí a zasypání rýh (V o ) s přihlédnutím ke koeficientu zbytkového kypření (Kor) je určeno vzorcem
kde K nebo je stanoveno podle ENiR Sb.E2, adj. 2; V t – objem zeminy přemístěné potrubím a přepravené mimo lokalitu,
kde Dn, L – vnější průměr potrubí a celková délka potrubí, m; 1,05 – koeficient zvýšení objemu vytlačené zeminy v důsledku hrdel (zohledněno při pokládce hrdlových trubek).
Objem násypů (viz obr. 11.4, e) lze vypočítat pomocí stejných vzorců jako výkopy s přihlédnutím k tvaru násypu (prizmatoid, komolý kužel atd.). Potřebné množství zeminy pro vybudování násypu v hustém tělese se stanoví s přihlédnutím ke koeficientu zbytkového kypření. Při velkých sklonech, výrazných terénních nerovnostech a zejména při výstavbě násypů ve svazích se objem výkopových prací počítá rozdělením násypů na úseky jednoduššího geometrického tvaru.
Pro výpočet objemu práce pro vertikální plánování se používají metody příčných řezů, čtyřbokých a trojúhelníkových hranolů. Plánovaná lokalita je rozdělena na základní části na plánu s vrstevnicemi, jejichž objemy jsou shrnuty. Pro rovinatý terén a pro přibližné výpočty se používá metoda příčných řezů (průměrů). V charakteristických úsecích reliéfu jsou nakresleny příčné profily (ve vzdálenosti nejvýše 100 m od sebe) a poté jsou určeny plochy každého z nich a také objemy zeminy mezi nimi.
b – poloha letadel při plánování;
c – půdorys jámy a její podélný řez pro stanovení objemu zásypu a obsypu po vybudování konstrukcí bez zásypů;
Metoda tetraedrického hranolu zahrnuje rozdělení místa na obdélníky nebo čtverce (obr. 11.5, a, b) se stranami a (20-100 m). Objemy výkopů nebo násypů, uzavřené v samostatných pravoúhlých hranolech,
kde a je strana čtverce; h 1, h 2, h 3, h 4 – značky v rozích čtverců.
Značky se znaménkem „-“ označují potřebu násepu a značky se znaménkem „+“ označují výkop. Celkový objem násypu (výkopu) se stanoví jako součet dílčích objemů hranolů a jejich částí ležících v prostoru násypu (výkopu).
Pro nerovný terén (s uzavřenými horizontálními liniemi) se používá metoda trojbokého hranolu. Množství práce se vypočítá rozdělením obdélníků nebo čtverců s úhlopříčkami na trojúhelníky. Touto metodou je dosaženo největší přesnosti výpočtů.
Po vybudování stavební jámy musí být dutiny na jejích stranách (sinusy), včetně vstupních a výstupních rýh, zasypány zeminou. Objem plnění sinus jámy Vzas.k je určen rozdílem mezi celkovým objemem jámy V total a objemem zasypané části konstrukce V zch tzn. V z.k = Vtot – V z.h Pokud konstrukce vyčnívá nad terén o 0,8. 1 m, kolem nich jsou posypány zeminou. Objem kropení V obs se vypočítá jako objem komolého jehlanu V u.p mínus objem sypané části konstrukce V obs.h v rámci výšky h obs (obr. 11.5, c), tzn. V obs = V u.p. – V obs.ch . Nad konstrukcemi se stropy (nádrže, horizontální usazovací nádrže atd.) jsou umístěny násypy. Objem násypu nad konstrukcemi se vypočítá jako objem komolého jehlanu násypu mínus objem části konstrukce, která spadá do tělesa násypu (obr. 11.5, d).
Celkový objem zeminy uložené v rezervě na barm jámy musí zahrnovat objem zeminy pro zasypání sinusů, kropení konstrukcí a vybudování náspu nad nimi. Přebytečná zemina musí být odstraněna.
Rozdělení půdy na základě bilance zemské hmoty. Porovnání objemu výkopových prací pro výstavbu výkopů a násypů na staveništi je bilance hmoty zeměcož může být aktivní, pokud objem výkopů převyšuje objem násypů, a pasivní, je-li objem výkopů menší než objem násypů. V prvním případě se přebytečná zemina ze stavby odváží na skládky, ve druhém se zemina chybějící pro stavbu násypů dováží zvenčí.
Vzhledem k tomu, že transport zeminy mimo staveniště je nežádoucí, protože to prodlužuje dobu a náklady výstavby, je třeba usilovat o to, aby veškerá zemina z výkopů byla umístěna beze zbytku do násypu, tzn. aby bylo na místě dodržováno nulový zůstatek. Pro získání takové rovnosti je nutné určit optimální nadmořskou výšku uspořádání lokality, při které bude dosaženo nulové rovnováhy zemských hmot.
Optimální úroveň plánování, na jejichž obou stranách (nahoře a dole) budou stejné objemy výkopu a výplně při výpočtu objemů podle čtverců (viz obr. 11.5, a, b), je určena vzorcem
kde H 1 , H 2 , H 3 , H 4 – značky přirozeného povrchu lokality ve vrcholech společných pro jeden, dva, tři a čtyři čtverce, v tomto pořadí, m; n – počet čtverců v rámci lokality.
Při plánování lokality komplexu staveb je třeba upravit optimální úroveň plánování s ohledem na dodatečné objemy zeminy potřebné pro instalaci trvalých staveb a objemy zeminy vytlačené podzemními částmi staveb a komunikací, které jsou vztyčený. Změna této značky může být určena vzorcem
kde Vi je dodatečný objem půdy (uvažovaný s plusem, když je nadbytek, a s mínusem, když je zeminy), m 3; F – plocha plánovaného pozemku, m2.
Po dokončení výpočtu jsou všechny objemy zemních prací shrnuty do zvláštního výkazu nazvaného souhrnná bilance zemních hmot a sestávajícího ze dvou částí: levé – přítok zeminy (P) a pravé – spotřeba zeminy (R). Když P>P je zůstatek kladný, tzn. aktivní, u P
