Министерство образования Новосибирской области

Искитимский филиал ГБПОУ СПО «Новосибирский строительно-монтажный колледж»

«

Определение размеров котлована и траншей, подсчет

объемов земляных работ.

»

МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

для выполнения практической работы по дисциплине

ПМ02«

Организация и выполнение работ по

строительству и монтажу систем газораспределения и

газопотребления

»

Специальности 08.02.08

«

Монтаж и эксплуатация оборудования

и систем газоснабжения»

1

г.Искитим 2016г.

Парфенова Л..А. «Определение размеров котлована и

траншей, подсчет объемов земляных работ»: методический

комплекс для выполнения практической работы по ПМ02

«Организация

и

выполнение

работ

по

строительству

и

монтажу

систем

газораспределения

и

газопотребления»

специальности

02.08.08_«Монтаж

и

эксплуатация

оборудования и систем газоснабжения»

Искитимский

филиал

ГБПОУ

СПО

«Новосибирский

строительно-монтажный колледж»

Методический комплекс включает в себя

теоретическое

обоснование

и

методику

расчета

при

определении размеров траншей и котлованов, определения

объемов земляных работ, разобранный пример выполнения

расчетов,

компьютерную

программу

«Определение

размеров котлована и траншей, подсчет объемов земляных

работ»

и

руководство

к

ней.

Может

быть

использован

пр е под а ват е л я м и

и

с туд е нт а м и

с п е ц и а л ь н о с т и

02.08.08«Монтаж

и

эксплуатация

оборудования

и

систем

газоснабжения»на

практических

занятиях

и

при

выполнении дипломного проекта.

@

И с к и т и м с к и й

Ф и л и а л

Н о в о с и б и р с ко г о

строительно-монтажного колледжа 2016г.

2

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

В

ходе

изучения

ПМ02

«Организация

и

выполнение

работ

по

строительству и монтажу систем газораспределения и газопотребления »

значительная часть учебного времени отводится на проведение практических

занятий. Одно из занятий «Определение

размеров котлована и траншей,

подсчет объемов земляных работ»,

является частью раздела «Земляные

работы», ему уделяется особое внимание, т.к.данные расчеты должны быть

использованы студентами при выполнении

дипломного проекта и как

наиболее

часто

встречающиеся

при

дальнейшей

производственной

деятельности.

Практическое

занятие

проходит

в

форме

учебной

самостоятельной

работы,

при

подготовке

к

которой

студентами

изучается

теория

данного

вопроса с использованием лекций преподавателя. Преподаватель руководит

работой студентов, выполняющих задание по имеющимся рекомендациям,

оказывая

необходимую

помощь

слабым

уч-ся.

Представленные

ниже

методические рекомендации являются образцом руководства для студентов.

Они также могут быть использованы при домашней подготовке студентов к

занятию, выполнению практической работы студентами заочного отделения и

при выполнении дипломного проекта.

После

освоения

методики

определения

объема

земляных

работ

студентами не целесообразно проведение трудоемких и громоздких расчетов

в выпускной квалификационной работе, т.к. они являются лишь составной

частью

проекта

производства

работ

и

поэтому

можно

использовать

разработанную

в

ИФНСМК

компьютерную

программу

«Определение

размеров

котлована

и

траншей,

подсчет

объемов

земляных

работ

.

»,

представленную в данном комплексе. Кроме того, она значительно облегчает

работу

преподавателя

по

проверке

отчетов

по

практическому

занятию

и

курсовому проекту.

Предложенное

учебное

пособие

включает

в

себя

теоретическое

обоснование

и

методику

определения

поперечного

профиля

траншей

котлованов,

разобранный

пример

выполнения

расчетов,

компьютерную

программу «Определение размеров котлована и траншей, подсчет объемов

земляных работ» и руководство к ней.

3

Практическая работа №1

Определение размеров котлована и траншей, подсчет объемов

земляных работ»

Цель: Научиться, используя нормативную литературу (СНиП

3.02.01-87*

),

определять поперечный профиль траншей и котлованов, производить

подсчет их объемов.

Для выполнения вышеназванной практической работы, студент должен

знать: грунты и их основные свойства, технологию производства земляных

работ, марки и типы землеройно-транспортных машин. Уметь в зависимости

от

грунта выбрать поперечный профиль траншеи и марку экскаватора,

произвести

подсчет

объемов

земляных

работ,

рассчитать

необходимые

транспортные средства для вывозки излишков грунта.

Знания, которыми владеют студенты для работы:

грунты и их основные свойства, технология производства земляных работ, марки и типы

землеройно-транспортных машин.

Умения, полученные студентами после выполнения практической

работы.

Уметь

в

зависимости

от

типа

грунта

выбрать

поперечный

профиль

траншеи

определять их размеры и объем, выбрать марку экскаватора.

Теория, методика и пример выполнения расчетов ….

Исходные данные:

Диаметр трубопровода -219мм

Размеры сооружений: В

к

=36м. L

к

=15

Грунт:

глина

мягкая

Глубина заложения трубопровода в начале трассы Н= 2м

Глубина заложения трубопровода в конце трассы Н= 1,98м

Длина трубопровода: 100м.

Способ укладки трубопровода: секциями.

Материал труб: сталь(сварка)

1.Определяем размеры траншеи.

Наименьшую ширину траншей по дну следует принимать в зависимости от типа и

диаметра прокладываемых труб, способа их укладки.

1.1 Согласно СНиП 3.02.01-87* находим ширину траншеи по низу.

В

н

=Д

.

+ (берем из табл. №1,согласно заданным условиям.)

Где Д-диаметр трубопровода

В

н=.

0.219+0,3= 0,519м т.к согласно табл.№1 п.1 ширина траншей не менее 0.7м

4

принимаем ширину траншеи по низу: В

н

= 0.7м

Табл.№1.

Способ укладки трубопроводов

Ширина траншей, м, без учета креплений при

стыковом соединении

сварном

раструбном

муфтовом,

фланцевом,

фальцевом для всех

труб и раструбном

для керамических

труб

1. Плетями или отдельными секциями при наружном

диаметре труб, D, м:

до 0,7 включ.

D + 0,3, но не

менее 0,7

-

-

св. 0,7

1,5D

-

-

2. То же на участках, разрабатываемых траншейными

экскаваторами под трубопроводы диаметром до 219

мм,

укладываемые

без

спуска

людей

в

траншеи

(узкотраншейный метод)

D + 0,2

-

-

3. То же на участках трубопровода, пригружаемого

железобетонными

пригрузами

или

анкерными

устройствами

2,2D

-

-

4. То же на участках трубопровода, пригружаемого с

помощью нетканых синтетических материалов

1,5D

-

-

5.

Отдельными

трубами

при

наружном

диаметре

труб D, м, включ.:

до 0,5

D + 0,5

D + 0,6

D + 0,8

от 0,5 до 1,6

D + 0,8

D + 1,0

D + 1,2

« 1,6 « 3,5

D + 1,4

D + 1,4

D + 1,4

1.2 Если предполагается разработка грунта одноковшовым экскаватором, проверяем

ширину траншеи по дну на ширину ковша принятого экскаватора

b

ковша

= 1.2 *

3

g +запас

где: g - вместимость ковша выбранного экскаватора

запас - 0.15 в песках и супесях, 0.1 в глинах и суглинках.

Если В

н

меньше величины( b

к

+ запас), то либо принимаем экскаватор с меньшей

шириной ковша, либо увеличиваем ширину траншеи.

Проверяем ширину траншеи по дну на ширину режущей кромки ковша принятого

экскаватора:

Принимаем одноковшовый экскаватор с емкостью ковша =0,25м

3

bковша = 1.2*

3

0,25 +0.1=0.85м.

т.к bковша > В

н

0.85м > 0.7м

делаем выбор:

либо принимаем экскаватор с меньшей шириной ковша, либо увеличиваем ширину

траншеи. В данном случае, учитывая небольшую протяженность трубопровода и т.к.

увеличение ширины траншеи ведет к увеличению объема земляных работ, а

следовательно к их удорожанию, выбираем ширину траншеи по дну В

н

= 0.7м

табл.№2

Допустимые недоборы грунта(h

н

) см при отрывке

одноковшовым экскаватором с емкостью ковша,м

5

Рабочее оборудование

экскаватора

0.25-0.4

0.5-0.65

0.8-1.25

1.5-2.5

3-5

Прямая

лопата

5

10

10

15

20

Обратная

лопата

10

15

20

Драглайн

15

20

25

30

30

1.3 В зависимости от глубины траншеи и грунта, в котором идет разработка

траншеи, определяем поперечный профиль траншеи. При необходимости нахождения

крутизны откоса пользуемся табл.№3

Табл.№3

Грунт.

.

Угол между

направлением

откоса и

горизонталью,град.

Крутизна

откоса

Угол между

направлением

откоса и

горизонталью,град.

Крутизна

откоса

Угол между

направлением

откоса и

горизонталью,град.

Крутизна откоса.

При глубине выемки ,м ,до

1.5

3

5

Насыпной

56

1:0,67

45

1:1

38

1:1,25

Песчаный и гравийный

влажный(ненасыщенный)

63

1:0.5

45

1:1

45

Глинистый: Супесь

суглинок

76

90

1:0,25

1:0

56

63

1:0,67

1:0.5

50

53

1:0.85

1:0.75

Глина

90

1:0

76

1:0.25

63

1:0.5

Лесс и лессовидный

90

1:0

63

1:0.5

63

1:0.5

Моренный: песчаный

супесчаный

суглинистый

76

78

1:0.25

1:0.2

60

63

1:0.57

1:0.5

53

57

1:0.75

1:0.65.

Грунт глина. Глубина заложения трубопровода 2м. Находим в табл.№3

Угол между направлением откоса и горизонталью,град.=76град

Следовательно, поперечный профиль траншеи с откосами.

2.Находим размеры котлована

Определяем ширину В

к

и длину L

к

котлована по дну:

В

к

= В

сооруж.+

2b

1;

6

L

к

=L

сооруж.

+2b

1

Где:

Всооруж., L

сооруж.

- ширина и длина сооружения по наружному периметру.

b

1

–ширина свободного пространства между подошвой откоса выемки и выступающей

частью днища сооружения.(принимается не менее 0,5м)

длина

котлована В

к

=36+2*0.5=37м

ширина котлована L

к

=15+2*0.5=16м

Зная глубину котлована, (по проекту) и назначив крутизну откосов (табл.№3)

определяем размер котлована поверху В

кв,

,L

кв

Размеры котлована поверху определяем исходя из размеров понизу, глубины

выемки и принятого коэффициента заложения откоса m(табл.3) для соответствующих

грунтов и глубин котлована.

Коэф. Заложения откоса m регламентируется СНиП. 3.02.01-87 (в нескальных грунтах

искусственно осушенных выше УГВ)

В

кв =

В

к +

2 mН L

кв =

2 mH+ L

к

Угол между направлением откоса и горизонталью,град.=76град

Следовательно, поперечный профиль котлована с откосами

длина

котлована поверху В

кв =

37+2*2*0.25=38м.

ширина котлована поверху L

кв =

2*2*0.25 +16=17 м

Расчет объемов работ и последовательность выполнения работ.

Исходя из поперечного профиля траншеи, выбираем формулу и подсчитываем:

Объем траншеи.

Для определения объемов продольный профиль делят на участки с одинаковыми

уклонами, подсчитывают объемы каждого из них, а затем суммируют.

1.Объем траншеи с вертикальными стенками:

V

тр.

=В

тр.

* Н *L

,

где

В

тр,

L, Н –соответственно ширина, длина, глубина траншеи.

2Объем траншеи с откосами определяем по формуле Винклера.

F

1 +

F

2

( m(H

1-

H

2

)

2

V

тр

= ( ----------- -

.

---------------) *L

2 6

где

F

1,2

=(В

тр

+ mН

1,2

) *Н

!,2

Так как выбранный поперечный профиль траншеи с откосами

7

следовательно, подсчет объема траншеи ведем по формуле Винклера

Площадь поперечного сечения

F

1

=(0.7+0.25*2)*2=2.4м

2

F

2

=(0.7+0.25*2)*1.98=2.38м

2

2.4+2.38 ( 0.25(2

-1.98)

2

V

тр

= ( ----------- -

.

---------------) *100=173м

3

2 6

Объем котлована

Объем котлована прямоугольной, квадратной формы с откосами определяют по формуле

опрокинутой усеченной пирамиды (призматоида)

V

к

= H/6(B

к

*L

к

+B

к.в

*L

к.в

+ (B

к

+B

.кв.

)(L

к

+L

.кв

))

V

к

=2/6(37*16+38*17+(37+38)(16+17)=1225,3м

3

Результат работы:

Исходя из заданных условий, глубины заложения трубопровода и типа грунта, выбираем

поперечный профиль траншеи с откосами. Размеры траншеи определены на основании

СНиП

3.02.01-87*

),

Объем траншеи равен 173м

3

Размеры котлована рассчитаны исходя из размеров сооружения и глубины их

заложения. Поперечный профиль выбран в соответствии с типом грунта и глубины

заложения сооружения, с откосами.

Объем котлована равен 1225,3м

3

Контрольные вопросы:

1.Отчего зависит выбор поперечного профиля траншеи?

2.От чего зависит коэф. заложения откоса (m) траншей, котлованов?

3.Допустим ли перебор грунта при разработке земляных выемок под трубопроводы,

сооружения?

4.Как определяется глубина траншей, котлованов?

5.

От чего зависит ширина траншеи по дну?

6. Как выбрать землеройно-транспортные механизмы?

Размеры котлована рассчитаны исходя из размеров сооружения и глубины

их заложения. Поперечный профиль выбран в соответствии с типом грунта и

глубины заложения сооружения, с откосами.

Объем котлована равен 1225,3м

3

8

Практическая работа №2

Подсчет объемов работ. Баланс земляных масс.

Цель: Определить объем предполагаемых земляных работ. Составить баланс земляных

масс. Определить объем излишков грунта отвозимого за пределы строительной

площадки.

Ход работы:

В предыдущей практической работе№1

«Определение размеров, профиля и объемов

котлована и траншей» мы нашли объем траншеи, котлована.

При подсчете объемов работ необходимо помнить: траншеи и котлованы в нескальных

грунтах должны разрабатываться без нарушения естественной структуры грунта в

основании с недобором, не превышающим величин, приводимых в табл.№1

табл.№1

Тип экскаватора

Допустимые величины недобора (см) при емкости ковша

0.25-0.4

0.5-0.65

0.8-1.25

1.5-2.5

3-5

Прямая лопата

5

10

10

15

20

Обратная лопата

10

15

20

Драглайн

15

20

25

30

30

Многоковшовые

экскаваторы.

Не более 10 см

Следовательно глубина копания траншеи экскаватором должна быть уменьшена на

величину недобора указанного в табл№1.

1.Объем работ по зачистке недобора равен:

Vз =L x B

н

x h

н,

Где:

LB - ширина и длина по низу,

h

н -

- толщина недобора, м. (табл.№1)

2 Объем грунта по срезке растительного слоя на трассе трубопровода определяется по

формуле:

V

с

=Vтс +Vрс

Где:

V

с

-объем срезки растительного слоя на трассе трубопровода

Vтс объем срезки растительного слоя в пределах траншеи м

3

Vрс объем срезки растительного слоя в пределах рабочей зоны м

3

9

h

Vтс=(ΣFс)Нс

1

Где:

Fс –площадь срезки растительного слоя в пределах контура траншей между пикетами,м

3

Нс –толщина растительного слоя .м(принимается равной 0.15-0.2м)

Fс =(В

н

+m(Н

1

+Н

2

))l

Где:

В

н

-ширина траншеи

Н

1

Н

2

-глубины траншей на смежных пикетах. м

l - расстояние между пикетами, м

Vрс = ВН

с

L

Где:

В –ширина рабочей зоны, м (принимается 20-25 м)

Н

с

-

толщина растительного слоя .м(принимается равной 0.15-0.2м)

L -общая длина трубопровода, м

3. Объем грунта, разрабатываемого экскаватором

V

экск.

=

V

тр

-(Vтс

+

Vз

)

Где:

V

экск.

- Объем грунта разрабатываемого экскаватором

Vтс - объем срезки растительного слоя в пределах траншеи м

3

Vз - объем работ по зачистке недобора

4 . Подсчет объема грунта при разработке приямка. (Сварка неповоротных

стыков.)

V

пр

=абсL/ l

Где:

а,б,с - размеры приямков в метрах, м (принимаются по СНиПУ 3.02.01-87* )табл.№2

L - протяженность трубопровода, м

l - длина трубы или трубной секции

Т а б л и ц а 2

Трубы

Стыковое

соединение

Уплотнитель

Условный

проход

трубопровода,

мм

Размеры приямков, м

длина

а

ширина

б

глубина

с

Стальные

Сварное

-

Д л я

в с е х

диаметров

1,0

D + 1,2

0,7

Чугунные

Раструбное

Резиновая

манжетка

До 300 включ.

0,5

D + 0,2

0,1

Пеньковая прядь

До 300 включ.

0,55

D + 0,5

0,3

Св. 300

1,0

D + 0,7

0,4

Герметики

До 300 включ.

0,5

D + 0,5

0,2

Св. 300

1,0

D + 0,7

0,3

Асбестоцементные

До 300 включ.

0,7

D + 0,2

0,2

10

Трубы

Стыковое

соединение

Уплотнитель

Условный

проход

трубопровода,

мм

Размеры приямков, м

длина

а

ширина

б

глубина

с

М у ф т а

т и п а

САМ

Резиновое

кольцо

фигурного сечения

Св. 300

0,7

D + 0,5

0,2

Чугунная

фланцевая муфта

Резиновое

кольцо

круглого сечения и

типа КЧМ

До 300 включ.

0,7

D + 0,5

0,3

Св. 300

0,9

D + 0,7

0,3

Л ю б о е

д л я

безнапорных

труб

Любой

До 400 включ.

0,7

D + 0,5

0,2

Б е т о н н ы е

и

железобетонные

Раструбное,

муфтовое

и

с

бетонным

пояском

Резиновое

кольцо

круглого сечения

До 600 включ.

0,5

D + 0,5

0,2

От 600 до 3500

1,0

D + 0,5

0,3

Пластмассовые

В с е

в и д ы

стыковых

соединений

-

Д л я

в с е х

диаметров

0,6

D + 0,5

0,2

Керамические

Раструбное

Асфальтобитум,

герметик и др.

То же

0,5

D + 0,6

0,3

Обозначение, принятое в табл. 3: D - наружный диаметр трубопровода в стыке.

5. Определяем объем грунта, вытесненного трубой.

Из табл.№3 по диаметру труб(исходные данные) находим объем вытесненного грунта.

табл.№3

Диаметр трубы в мм

Объем

вытесненного

грунта м

3

Диаметр трубы,мм

Объем вытесненного

грунта м

3

Ду

Диз

Ду

Диз

50

65

80

100

125

150

200

250

75

94

107

126

151

177

237

291

0.004

0.007

0.009

0.012

0.018

0.025

0.044

\0.067

300

350

400

500

600

343

395

444

548

638

0.092

0.126

0.155

0.236.

0.32

Или по формуле:

V

т

=



Д

2

L/4

6. Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обратной засыпки

траншеи с учетом коэффициента остаточного разрыхления определяется по формуле:

V

о

=( V

тр

-V

т

)100 / (100 +К

ор )

Где:

V

о

- Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обратной засыпки

траншеи с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

К

ор

-коэффициент остаточного разрыхления.(табл.№4)

V

тр.

- Объем траншеи

V

т

- Объем грунта, вытесненного трубой.

Показатели разрыхления грунтов.

Табл.4

Наименование грунтов

Первоначальное увеличение К

1

в %

Остаточное увеличение К

2

в %

11

Глина:

Мягкая жирная

Ломовая и сланцевая

Грунт растительный

Лёсс:

Мягкий

Отвердевший

Песок:

Суглинок:

Легкий

тяжелый

Супесок

Торф

Чернозем

24-30

28-32

20-25

18-24

24-30

10-15

18-24

24-30

12-17

24-30

22-28

4-7

6-9

3-4

3-6

3-6

6-9

3-6

5-8

3-5

8-10

5-7

7.Объем избыточного грунта, транспортируемого за пределы площадки.

V

иг.

= V

тр

- V

о

Где:

V

иг

- Объем избыточного грунта, транспортируемого за пределы площадки.

V

тр.

- Объем траншеи.

V

о

- Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обратной засыпки

траншеи с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

8. Составим баланс земляных масс.

Сравнение объемов земляных работ по устройству выемок и насыпей представляет собой

баланс земляных масс, который может быть активным, если объем выемок превышает

объем насыпей и пассивным, если объем выемок меньше объема насыпей.

Объемы работ сведем в табл.

Объем

траншеи

Объем грунта, необходимый для

частичной засыпки труб и

обратной засыпки траншеи с

учетом коэффициента остаточного

разрыхления.

Объем избыточного грунта,

транспортируемого за

пределы площадки.

Vтр

Vо

V

иг

После подведения итога произвести подсчет погрешности по формуле:

V

тр.

-

(

V

о

+ V

иг

)

*100

≤

5% 10

V

тр

Результат работы:

Исходя из полученных данных делаем вывод:

1.Баланс земляных масс в пределах допустимой погрешности.

12

2.Общий объем разработки грунта составил:

3. Объем обратной засыпки составил:

4. Объем избыточного грунта, транспортируемого за пределы площадки, составил:

Контрольные вопросы:

1.

Баланс земляных масс- это…..

2.

Размеры приямка определяем согласно…

3.

Что такое коэффициент первоначального разрыхления грунта?

4.

Что такое коэффициент остаточного разрыхления грунта?

5.

Почему при разработке траншеи одноковшовым экскаватором оставляют недобор?

6.

Отчего зависит выбор поперечного профиля траншеи?

7.

От чего зависит коэф. заложения откоса (m) траншей, котлованов?

8.

Допустим ли перебор грунта при разработке земляных выемок под трубопроводы,

сооружения?

9.

Как определяется глубина траншей, котлованов?

10. .От чего зависит ширина траншеи по дну?

11. Как выбрать землеройно-транспортные механизмы

13

14