Как определить объем грунта на земельном участке. План организации рельефа и план земляных масс

Как определить объем грунта на земельном участке. План организации рельефа и план земляных масс

18.5. СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

Разрабатывая план организации рельефа, составляют план земляных масс — проектный документ, определяющий объемы земляных масс, подлежащих перемещению.

План земляных масс представляет собой чертеж (рис. 18.6) в виде сетки квадратов со стороной 5, 10 или 20 м в зависимости от масштаба плана и требуемой точности подсчета объемов земляных работ. В углах каждого квадрата подписывают проектные отметки, отметки естественного рельефа с соответствующим знаком их разности, называемые рабочими отметками
. По рабочим отметкам и площадям квадратов (с учетом выемок и насыпей) подсчитывают объемы земляных работ.

Между углами квадратов с рабочими отметками разных знаков, как правило, интерполированием «на глаз» отыскивают точки нулевых работ. Соединяя точки нулевых работ, строят линию нулевых работ. В некоторых случаях план земляных масс иллюстрируют проведенными по всей ее площади линиями равных отметок насыпей и выемок.

В зависимости от места линии нулевых работ различают разные типы квадратов:

  • однородные, когда для всех углов квадратов знаки рабочих отметок совпадают (точек нулевых работ на сторонах квадрата нет), а по всему квадрату должна быть выполнена либо насыпь, либо выемка;
  • неоднородные, когда знаки рабочих отметок у различных вершин не совпадают и квадрат делится линией нулевых работ на участки выемки и насыпи.

Для отдельного однородного квадрата объем земляных масс V
0 можно определить как объем призмы, имеющей площадь основания Р
, равную площади квадрата, и высоту, равную среднему арифметическому из рабочих отметок h
всех четырех углов

V
0 = P

h
1 + h
2 + h
3 + h
4
4

.
(18.4)

Объемы земляных масс в неоднородных квадратах определяют после разделения их линией нулевых работ и вспомогательными линиями на отдельные фигуры — прямоугольные треугольники, прямоугольники, трапеции и т. п. Такой же порядок принимают и для неполных квадратов. Объем работ V r
в отдельных фигурах вычисляют по формуле

V r
= P r
h
ср,
(18.5)

где Р r
— площадь отдельной фигуры; h ср
— средняя рабочая отметка этой фигуры.

Вычисленные объемы в метрах кубических по каждому квадрату выписывают с соответствующим знаком в таблицу земляных масс. Суммарный объем подписывается внизу чертежа (см. рис. 18.6).

При резко пересеченной местности для подсчета объемов земляных масс применяют способ вертикальных профилей. Используют для этой же цели и план земляных работ.

Определив общие объемы выемок и насыпей, сводят баланс земляных масс, т. е. определяют, компенсируют ли друг друга выемки и насыпи. На практике предпочитают, чтобы объем выемок несколько превышал объем насыпей, так как вывезти лишний грунт легче, чем отыскать резервный грунт для насыпи.

Геодезические расчеты при вертикальной
планировке

Вертикальная
планировка-
комплекс
работ по преобразованию естественного рельефа в проектный в геодезии.

В состав проекта
вертикальной планировки входит план ор­ганизации рельефа и план земляных масс в строительстве.

2.1. Составление плана организации рельефа

Основой для
разработки плана организации рельефа служат то­пографические планы масштаба
1:500 — 1:5000, составленные по результатам нивелирования строительных площадок
по квадратам.

Проектный рельеф,
образуемый отдельными оформляющими плоскостями, задается проектными
горизонталями в сочетании с про­ектными отметками. Метод проектных горизонталей
заключается в том, что на топографическом плане выправляют натурные горизон­тали
в соответствии с техническими требованиями планировки. С помощью их составляют
схему планировки поверхностей, определяют отметки опорных точек, направление и
крутизну скатов. Проектные горизон­тали между линиями перегибов скатов
изображаются прямыми равно отстоящими друг от друга параллельными линиями
(рис.1). Сече­ние h


для проектных горизонталей в пределах 0,1- 0,5 м выбирают в зависимости
от характера естественного рельефа. Положение про­ектных горизонталей на плане
определяют по проектным отметкам точек пересечения осей проездов и точек
перегиба проектного рель­ефа. Расстояние d


(заложение) между смежными проектными гори­зонталями
на плане промышленного и гражданское строительство

Рис.
1. Построение проектных горизонталей на фрагменте автодороги

На границе двух
оформляющих плоскостей проектные гори­зонтали имеют излом (рис. 1).

По определенным проектным отметкам
внутри квартала проводят горизонтали с учетом возможности отвода воды на
внутриплощадных дорогах в сторону улиц. При этом преду­сматривается наименьший
объем земляных работ и равное со­отношение между объемом выемки грунта и его
засыпкой.

Переход проектного
рельефа в естественный осуществляется с помощью откосов. Их крутизну (отношение
высоты откоса к шири­не основания) принимают в зависимости от механического
состава грунтов и проектного назначения откосов. Так, на рис.2 крутизна откоса принята
1:10 и ширина основания 10
h

1
.Например, рабочая
отметка одной из его вершин составляет 0,19 м, что равно 1,9 м в масштабе плана
1:1000. Откосы изображаются в соответствии с условными обозначениями, как
«спланированные откосы», с чере­дованием
коротких и длинных штрихов через 2
мм и направлены от
бровки откоса к его подошве.

2.2.
Составление плана земляных масс

План земляных масс — это
чертеж (рис.3) в виде сетки квадра­тов со стороной 20 или 40 м в зависимости от масштаба
плана. В углу каждого квадрата подписывают рабочие отметки. По рабочим отметкам и площадям квадратов (с учетом выемок и
насыпей) под­
считывают объемы земляных масс.

Подсчет объемов земляных работ выполняется в процессе проектирования и при производстве работ.

Земляное сооружение — выемку или насыпь — можно представить в виде геометрического тела, объем которого подсчитывается по известным правилам геометрии. Формулы для подсчета характерных земляных сооружений приводятся в справочниках по земляным работам. При обсчете объема земляного сооружения сложной конфигурации прибегают к его членению на простые геометрические фигуры и суммированию их объемов, либо пользуются приближенными методами подсчетов.

В практике промышленного и гражданского строительства приходится главным образом рассчитывать объемы линейно-протяженных сооружений (траншей), котлованов и работ по вертикальной планировке площадок. Для определения объемов каждого вида земляных работ существуют различные методы и расчетные формулы. Целесообразность метода расчета выбирается в каждом конкретном случае с учетом рельефа местности, размеров, конфигурации и других особенностей сооружений, способов производства работ, а также исходя из требуемой точности подсчетов.

При производстве и подсчете объемов работ отметки поверхности имеют следующие наименования:

* красная — проектная отметка, под которую необходимо спланировать площадку или земляное сооружение;
* черная — фактическая отметка поверхности земли до начала производства работ;
* рабочая — это разность между красной отметкой (проектной) и отметкой поверхности земли, рабочие отметки определяют глубину выемки или насыпи.

Основными исходными документами для подсчета объемов земляных работ служат продольные и поперечные профили сооружений, расположение отдельных фундаментов и зданий на плане с горизонталями.

Подсчитывая объемы земляных работ при прорывке траншей и котлованов, необходимо правильно определить их размеры. Подсчет объемов сводится к определению объемов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом делается допущение, что объем земли ограничен плоскостями и отдельные неровности действительной поверхности грунта не влияют значительно на расчетный объем.

Объем протяженных земляных сооружений подсчитывается приближенным методом поперечных профилей, основанном на делении сооружения в характерных точках перелома продольного профиля или на пикетах вертикальными плоскостями на призматоиды. По площади поперечных сечений и расстоянию между ними определяются частные объемы каждого призматоида, которые затем суммируются. Для облегчения подсчетов существуют пособия, справочники, таблицы, номограммы.

Объем котлована с прямоугольными основаниями, имеющего откосы со всех четырёх сторон, определяется, например, по преобразованной формуле:

V = (Н/6) (ab + cd + (а + с)(b + d))

где Н — глубина котлована; а и b — соответственно ширина и длина котлована по дну; с и d — то же, поверху.

При производстве подсчетов объемов земляных работ при отрывке траншей и котлованов необходимо правильно определить их размеры в зависимости от условий производства работ. При разработке траншей под ленточные фундаменты ширина дна траншеи принимается равной ширине подошвы фундамента плюс 0,2 м с каждой стороны для устройства песчаной или бетонной подготовки. Если разработка траншеи ведется с креплением, то для его установки необходимо ширину по дну увеличить на 0,1 м при глубине до 2 м и на 0,2 м — при глубине до 3 м. Для устройства шпунтового ограждения уширение составляет уже 0,4 м при глубине до 3 м с добавлением по 0,2 м на каждый метр глубины свыше 3 м. При необходимости устройства вертикальной гидроизоляции фундаментов и стен подвалов для удобства работ необходимо также уширить выемку.

Ширина траншей по дну для укладки трубопроводов определяется в зависимости от размеров труб и способа их укладки.

При разработке грунта землеройными машинами наименьшая ширина траншей по дну должна соответствовать ширине режущей кромки рабочего органа машины плюс 0,15 м в песчаных и супесчаных грунтах, 0,1 м — в глинистых и суглинках.

Рабочая глубина котлована под фундаменты определяется разницей черной и красной отметок. Для учета характера рельефа местности в практических подсчетах достаточно принять усредненную черную отметку, равную средней арифметической нескольких отметок.

С целью предотвращения нарушения естественной структуры грунта при работе экскаватора предусматривается недобор грунта в пределах от 5 до 20 см. Рабочую высоту насыпи протяженного сооружения задают больше проектной величины с учетом последующей осадки грунта.

Исходным документом для подсчета объемов земляных работ при вертикальной планировке является картограмма земляных масс, представляющая собой план участка, на котором рельеф изображен горизонталями, с нанесенной сеткой квадратов и указанием черных, красных и рабочих отметок вершин квадратов, а также с изображением линии нулевых работ. Картограмма составляется при проектировании генерального плана геодезической службой проектно-изыскательской организации, однако перед началом планировочных работ производственникам часто приходится уточнять ее.

Средняя отметка планировки может быть задана в соответствии с потребностями строительства, но чаще всего она определяется из условия нулевого баланса, т. е. равенства земляных масс выемки и насыпи в пределах планируемой площадки.

Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке на больших площадях может производиться по трехгранным или четырехгранным призмам. Для этого планируемый участок с нанесенными на нем горизонталями разбивают на ряд квадратов, которые затем разделяются диагоналями на прямоугольные треугольники. Сторона квадрата в зависимости от рельефа местности и точности подсчета принимается для пересеченного рельефа 10-50 м, а для спокойного рельефа — до 100 м. В углах каждого квадрата интерполяцией по горизонталям определяются и проставляются черные отметки — отметки от поверхности земли. Рабочие отметки со знаком (+) указывают на необходимость срезки грунта, т. е. на устройство выемки, а отметки со знаком (-) на необходимость устройства насыпи. Треугольники с рабочими отметками одинакового знака называют одноименными, а разных знаков — переходными.

Общий объем земляных работ при планировке площадок определяется как сумма всех частных объемов.

Объемы земляных работ
на объекте являются важным показателем, который определяет качество проекта вертикальной планировки. Подсчет объемов земляных работ
необходимо делать, с целью определения стоимости земляных работ, выбора методов и средств производства работ, установления количества грунта для подсыпки или его излишки.

При организации производства работ решают вопрос подвоза грунта, которого не хватает для подсыпки или, наоборот, вывоз излишков. Подвозят грунт обычно из ближайших строительных объектов. Его используют или для засыпки ям, тальвегов, или для устройства горок, брустверов, валов. Излишки грунта при строительстве объектов образуются, обычно, за счет выкопки котлованов под водоемы, здания и сооружения; такие излишки используются с целью создания различных геопластических решений.

Вывозить излишки грунта или же наоборот, ввозить не всегда выгодно для производственников, потому что это сопряжено с высокими транспортными, затратами. В ряде случаев, когда грунт необходим для подсыпки, а вблизи он отсутствуют, то приходится предусматривать его подвоз из карьеров, а излишки грунта, особенно, если они непригодны, сильно засорены или токсичные — отвозить на свалку.

При разработке проекта вертикальной планировки объекта озеленения следует стремиться к нулевому балансу земляных работ, с целью сведения транспортных расходов к нулю. При производстве земляных работ рекомендуется использовать землеройно-транспортные машины: бульдозеры, автогрейдеры, скреперы. Земляные работы не должны производиться с какими-либо перегрузочными операциями и использованием автотранспорта.

При проектировании вертикальной планировки методами проектных продольных и поперечных профилей объемы земляных работ определяют как суммы объемов работ отдельно для выемок и отдельно для насыпей, на участках между соседними и поперечными профилями. Степень точности подсчетов зависит от частоты расположения поперечных профилей, которые обычно проектируют во всех переломных точках продольного профиля, а также в интервалах между ними по дорогам, через 20 ми в том числе в местах наибольших и наименьших отметок. Объем работ на каждом участке определяют по формуле:

Где F1
и F2
— площади поперечных сечений насыпей или выемок рассмотренных поперечных профилей, аl
— расстояние между этими профилями. На участках парковых дорог с дорожными одеждами рабочие отметки определяют по основанию дорожного корыта. Данные подсчета объемов земляных работ по профилям, на каких- то нелинейных участках при больших размерах планируемых территорийподсчет ведут в двух взаимно перпендикулярных направлениях и берут среднее значение из этих двух подсчетов.

Таблица4. Ведомость подсчета земляных работ по профилям форма.

Для определения объемов земляных работ в проектах вертикальной планировки, выполненных методом проектных горизонталей, разрабатывают чертежи картограммы работ. Для этого план объекта разбивают на квадраты, т. е. на сетку квадратов, которая соответствует строительной координатной сетке (рис.1). Размер стороны квадрата зависит от сложности территории, ее величины и требуемой точности расчетов; обычно стороны квадрата назначаются 5, 10, 20, 25, 40, 50 м.

В плане объект, по своей конфигурации, может иметь различные очертания, поэтому по границам возможно образование фигур, отличных от квадрата (рис. 1).

Далее в вершинах квадрата нанесенной сетки вписывают существующие отметки справа внизуи проектные отметки справа, вверху, рабочие отметки, как разница между «черными и красными» отметками, вписывается слева, вверху (рис. 1). Между вершинами срабочими отметкамиразных знаков по сторонам квадрата находят нулевые отметки, т. е. места нулевых работ, и затем, соединив их линиями, отделяют участки насыпей от выемок.

Линии нулевых работ показывают границы нулевых работ. Формы земляных тел в объеме насыпи или срезки грунта, что, в пределах квадрата определяют отсутствием или прохождением в пределах квадрата линии нулевых работ. В основании земляного тела может быть треугольник, трапеция, пятиугольник (рис. 1). В основании земляного тела, не пересекаемого линией нулевых работ, лежит квадрат.

Объем земляных работ в квадратах, не пересекающихся нулевой линией полные квадраты, определяются по формуле:

где, h
— рабочие отметки по углам квадрата; F
— площадь квадрата.

При пересечении линией нулевых работ противоположных сторон квадрата объемы каждой из двух неправильных полупризм определяются по формуле:

где, h 1
і h 2
— рабочие отметки; F 1
— площадь трапеции.

Если нулевая линия проходит через соседние стороны квадратов, то земляные работа определяют в двух объемах — в теле пирамиды с основанием треугольника и в теле с основанием пятиугольника, объем такого сложного тела можно разделить на две призмы и пирамиды с основаниями треугольника. Объемы работ соответственно определяют по следующим формулам:

для пирамиды с треугольным основанием:

для земляного тела с пятиугольным основанием:

где, Fl, Fll, Flll
— площади оснований; hl, hll, hlll
— рабочие отметки;

V
— объем земляного тела.

Подсчитаные объемы земляных работ по земляным телам в соответствии с чертежом картограммы записывают в ведомости объемов работ по приведенной ниже форме:

Таблица 2. Ведомость подсчета земляных работ по земляным телам форма.

Ориентировочный подсчет объемов земляных работ на большой по площади территории може быть определен по формуле
:

где, Нср
. — средняя величина намечаемой подсыпки или срезки;

F
— площадь территории, на которой осуществляется подсыпка или срезка грунта.

На линейных участках насыпей или выемок, в пределах которых высота или глубина приблизительно постоянные, объем работ определяется по формуле:

где, F
— площадь поперечного сечения проектируемых насыпи или выемки, аL
— их длина.

При концентрированных работах, например, при выкопке котлованов под объемы или засыпка глубоких ям, объем земляных работ может быть определен, как объем фигуры, приближающейся по геометрической форме к образованной насыпи или выемки параллелепипед, призма, пирамида прямой или усеченный, конус.

При насыпи гор, брустверов, валов кроме случаев гидронамыва структура насыпного грунта нарушается, и объем его увеличивается по сравнению с естественным состоянием. Увеличение объемов при рыхлении почвы, степень разпушивания, следует учитывать непосредственно после его разработки и после оседания, т. е. уплотнения.

Так, увеличение объема песчаного грунта составляет: первоначальное — на 8 — 17%, остаточное — на 1 — 3%; торфа, соответственно — на 20 -30% и 3 — 4%; суглинка — на 14 — 28% и 1,5 — 5%; глины — на 24 — 30% и 4 — 7%; каменистой почвы — на 30 — 45 % и 10 -. 20%; скального грунта — на 45 — 50% и 20 — 30%.

Объемы земляных работ в проектах ландшафтных объектов определяются с учетом грунта, вытесняемого фундаментом какого-либо паркового дома павильона, сооружения, грунта из котлована под водоем, грунта под насыпь для устройства горки или вала, грунта, который вытесняется дорожными одеждами, подземными сетями.

Ориентировочные объемы работ определяются по формуле:

для фундаментов зданий:

где, р
— процент остаточного разрыхления грунта; b, l
— ширина и длина фундамента, м; Н ф
— глубина заложения фундамента, м;

для котлованов под водоемы:

где, F
— площадь сечения котлована усредненная, м; H b
— средняя глубина котлована.

для конструкций парковых дорог, проездов, площадок:

где, h
— толщина дорожной одежды; В
— ширина дороги, м; l
— длина дороги в зоне выемки, м.

В рамках планируемой территории могут оказаться почвогрунты, которые подлежат замене на другие: например, может возникнуть необходимость удалить слой торфа из участков дороги или какого-либо сооружения или слой растительной земли. В этих случаях к разработке чертежа общей картограммы земляных работ необходимо разработать специальную картограмме в пределах территории, где залегают слои торфа или ценной растительной земли ее плодородного горизонта.

На объектах, где есть большие по площади участки насаждений с драгоценным травянистым покровом, который не затрагиваются проектом вертикальной планировки, картограмма земляных работ разрабатывается по отдельным элементам — по дорогам, площадкам, участкам под водоемы, физкультурные площадки площади и др.

Завершающим этапом вертикальной планировки является расчет объемов земляных работ, который определяется отдельно для внутриквартальной территории на плане земляных масс и для улиц. В первом случае применяется способ квадратов, во втором — поперечных профилей.

Картограмма земляных работ — рабочий чертёж, составляемый на основе проекта вертикальной планировки. Он служит для определения границ между выемками и насыпями с помощью рабочих отметок вершин сетки квадратов, а также для расчёта объема земляных работ.

Работа выполняется по плану:

1. В качестве исходного материала используется проект вертикальной планировки объекта проектирования.

2. На план накладывается калька и наносится сетка квадратов со сторонами 20м×20м в масштабе 1:500.

3. Методом интерполяции определяются черные отметки в углах квадратов (под линией сетки справа); красные отметки (над линией сетки справа); рабочие отметки (над линией сетки слева).

4. На сторонах квадратов, имеющих смежные рабочие отметки с разными знаками, определяются точки нулевых работ:

где х — искомое расстояние между точками расположения нулевой линии и точкой рабочей отметки; h 1 и h 2 — рабочие отметки; L — расстояние между рабочими отметками.

Полученное расстояние откладывается от рабочей отметки h 1 в сторону h 2 .

4. Вычисленные точки нулевых работ соединяются прямыми линиями — линиями нулевых работ (линии пересечения проектируемой плоскости с плоскостью земли).

5. В каждом квадрате определяется объем выемки и насыпи.

6. Если линия нулевых работ пересекает квадрат, то объем земляных работ определяется через площади полученных фигур. Для нахождения суммы отметок берут отметки по вершинам каждой отдельной фигуры.

Используются следующие формулы:

Для участков с четырёхугольным основанием и двумя рабочими отметками (А):

где h 1 и h 2 — рабочие отметки, S 1 — площадь основания фигуры.

Для участков с треугольным основанием (В):

где h — рабочая отметка, S 2 — площадь основания фигуры.

Рисунок 8. Расчет объемов земляных работ.

Для участков, с квадратным основанием и четырьмя рабочими отметками (В):

где S — площадь квадрата, м 2 ; — сумма рабочих отметок вершин данного квадрата, м.

Для участков с пятиугольным основанием:

Линия нулевых работ проходит через точки нулевых работ, которые находятся между вершинами квадрата, имеющими рабочие отметки разного знака. Положение точки нулевых работ (рис. 13) находится по формуле:

(10)

где h 1 , h 2 — рабочие отметки; а — длина стороны квадрата;

Рис. 13. Схема определения положения точки нулевых работ

где h 1 , h 2 — рабочие отметки;

а — длина стороны квадрата;

X — расстояние между точкой нулевых работ и вершиной квадрата, рабочая отметка которой равна h 1 .

Объем земляных масс вычисляется отдельно для каждого квадрата. Если рабочие отметки вершин квадрата имеют один знак, то объем определяют по формуле

(11)

где h i — рабочая отметка вершины квадрата; S кв. — площадь квадрата.

Для случая, когда квадрат разделен линией нулевых работ на выемки и насыпи, объем земляных работ вычисляется отдельно для каждой фигуры по формуле

(12)

где n — число рабочих отметок (вершин фигуры), включая точки нулевых работ;
S фиг. — площадь фигуры.

Поясним это на следующем примере (рис. 14).


Рис. 14. Схема определения объема земляных работ

Находим положение точек нулевых работ (при a = 30 м):

Линия нулевых работ делит квадрат на две трапеции: насыпь (+) и выемка (-). Находим объем земляных масс для каждой из них по формуле (12).

Под каждой колонкой квадратов плана земляных масс приводят таблицу по форме № 6 , в соответствующих графах которой указывают суммарные объемы насыпи и выемки по колонке квадратов, а в строках суммарных объемов справа — общие объемы насыпи и выемки по всей планируемой территории (рис. 15).


Рис. 15. Форма №6

По результатам работы на кальке в масштабе плана должна быть вычерчена картограмма земляных работ. Результаты расчета объемов земляных работ записываются в ведомость подсчета ОЗР и оформляются в виде пояснительной записки.

Приложения

Приложения содержат информацию о проектируемых малых архитектурных формах (МАФ) и другом оборудовании. Для получения полной информации здесь размещают рисунки, чертежи, сведения о производителе выбранных типовых конструкций и эскизные чертежи общих видов нетиповых МАФ и оборудования. Обязательный перечень проектируемого оборудования должен включать скамьи, урны, детское игровое оборудование. В дополнительный перечень могут быть включены: перголы, трельяжи, фонтаны, беседки и т.д.