что такое нулевой баланс земляных работ

Подсчёт объёмов земляных работ

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.

5. На план мест­ности наносят линию нулевых работ с определением ее положения по формуле

(2.2)

где x – искомое расстояние между точками расположения нулевой линии и точкой рабочей отметки;

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;

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)

Объем грунта в пределах трапеций:

(2.6)

(2.7)

Для второго типа переходного квадрата длины отрезков сторон рассчитываются по формулам:

(2.8)

(2.9)

Объемы грунта в пределах треугольника:

(2.10)

а в пределах пятиугольника:

(2.11)

7. Результаты вычислений частных объемов выемки и насыпи по квадратам сводятся в табличную форму (таблица 1). Пример составления баланса земляных масс на участке озеленяемой территории представлен на рисунке 2.3.

Таблица 2.1 Ведомость подсчета объемов работ по квадратам

Рисунок 2.3 Пример чертежа картограммы земляных работ на участке

Источник

Что такое нулевой баланс земляных работ

Линия нулевых работ рассекает в этом случае прилегающие к ней фигуры на треугольники и четырехугольники. Объемы выемок или насыпей, заключенных в отдельных фигурах, определяют по формулам, приведенным в табл. V.3.

Баланс земляных масс и нулевой горизонт. Балансом грунта или земляных масс называют разность между итогами граф 4 и 7 табл. V.2. Эта величина может иметь положительное значение, если объемы выемки превышают объемы насыпи и избыточное количество грунта подлежит вывозке с площадки, и отрицательное, если объем насыпи превышает объем выемки и недостающее количество грунта следует завезти на площадку. Если весь грунт, добываемый при разработке выемки, может быть уложен без остатка в насыпь, возводимую на площадке, баланс называют нулевым. Такое равновесное состояние выемки и насыпи может быть достигнуто при отметке планировки, определить которую можно с помощью одного из нижеприведенных способов.

Способ статических моментов относительно нулевого горизонта применяют, когда площадка разбита на элементарные участки различной конфигурации и размера.

Подсчет в этом случае ведется по формуле:

Способ четырехгранных призм.

Если на рис. V.13 рассматривать Н₁ как h_ч1 в углу первого прямоугольника, то она войдет в расчет один раз при вычислении h_icр для этого прямоугольника.

Отметка Н₂ являющаяся общей для прямоугольников 1 и 2, войдет в расчет 2 раза при вычислении h_icр для обоих этих прямоугольников, а отметка Н₇ войдет в расчет уже 4 раза при вычислении h_icр для прямоугольников 1, 2, 6 и 7. Исходя из этого положения формула (V.9) примет следующий вид:

В зависимости от направления диагоналей, делящих прямоугольники на треугольники, в этой формуле могут быть представлены все или только часть из них.

Проектирование плоскости вертикальной планировки.

В практике строительства планировка площадки по горизонтальной плоскости встречается в редких случаях, так как из-за необходимости отвода атмосферных вод плоскости планировки придается уклон не менее 0,002. В зависимости от местных условий уклон этот может быть односкатным, направленным перпендикулярно одной из осей площадки (рис. V. 15,а), двускатным (рис. V.15,6) или же направленным под углом к оси площадки (рис. V.15,в). При планировке площадки по горизонтальной плоскости все красные отметки равняются h_icр.

При уклонах плоскости планировки отметку h_ср надо принимать для оси, перпендикулярной направлению заданного уклона. Проектные отметки вычисляют при этом по формуле

Равенство геометрических объемов планировочной выемки и насыпи не обеспечивает нулевого баланса земляных работ, так как разработанный в выемке грунт при укладке в насыпь не может быть уплотнен до первоначального объема, а следовательно, некоторое его количество останется в избытке. Избыток этот может быть вывезен за пределы площадки или распределен равномерным слоем по ее поверхности, за счет чего отметка планировки изменится на величину Δh.

Определение поправки к средней отметке планировки. В общем случае поправка Δh планировочной отметки приближенно будет:

где V_п.в — геометрический объем грунта выемки на планировочной площадке; К_о — остаточное разрыхление грунта, выраженное в десятичных дробях; V_B — геометрический объем грунта дополнительных выемок, выполняемых на площадке; V_H — геометрический объем грунта дополнительных насыпей, выполняемых на площадке; F_н — полная площадь планируемой площадки; F_пв— площадь участка, на котором устраивают выемку при планировке участка.

Для решения задачи необходимо вначале вычислить V_п.в и F_пв, приняв за отметку планировки (с учетом заданного уклона) найденную ранее отметку h_ср. Эти величины вычисляют по графам 4 и 7 табл. V.2.

Значения V_в и V_н определяют по приведенным выше формулам. Величину К_о принимают по примечанию 2 ЕНиР (Сб. 2, вып. 1) с переводом процентов в десятичную дробь. Положительный знак при А к указывает на повышение ранее вычисленной средней планировочной отметки, а отрицательный — на ее понижение.

После изменения величины средней планировочной отметки на Δh корректируют все проектные и рабочие отметки планировки. Скорректированные значения планировочных и рабочих отметок выписывают на плане под первоначальными значениями. Затем по скорректированным отметкам определяют новое положение линии нулевых работ, после чего пересчитывают все объемы.

Сводный баланс. После окончательного подсчета все объемы земляных работ сводят в ведомость, которая называется сводным балансом земляных масс (табл. V.4). Между суммарными значениями прихода и расхода грунта при нулевом балансе может образоваться разрыв, величина которого не должна превышать 5%. На плане площадки в этом случае выделяют участок, объем работ на котором соответствует вычисленному избытку или недостатку грунта. Такой участок целесообразно выделять в месте, наиболее удаленном от линии нулевых работ.

Источник

Пошаговое построение плана земляных масс

Сегодняшний пост пополнит рубрику «Земляные массы» и затронет вопросы, которых я еще не касалась по этой теме. Я уже не раз рассказывала, как правильно заполнить ведомость земляных масс, но при этом почему-то не посчитала нужным рассказать, как выполнить сам план этих самых масс :).

Рассмотрим на конкретном примере пошаговое построение плана земляных масс. К работе над земляными массами переходят уже тогда, когда полностью отработан план организации рельефа.

Моя последовательность работ:

Шаг 1.

Копирую план организации рельефа с топосъемкой на отдельный лист, объединив их в блок. С блоком работать удобнее, так как строить картограмму мы будем поверх плана, заполненного горизонталями и существующими отметками рельефа местности. После определения «черных» и «красных» отметок мы наш блок успешно удалим, но об этом чуть позже, идем дальше.

Шаг 2.

Проектируемый участок я делю на квадраты, вычерчивая сетку 20х20 м поверх нашего «блока» — плана организации рельефа. Проектируемые и существующие здания под сетку не заносим – так, как показано на примере. Конечно, в зависимости от формы проектируемой территории, зданий и сооружений, ячейки сетки могут получится любой формы: прямоугольники, треугольники, трапеции и т.д.

Шаг 3.

Следующим шагом проставляю на всех пересечениях сетки существующие (черные) и проектируемые (красные) отметки рельефа местности. Для этого и нужен наш блок с планом организации рельефа и топосъемкой. По топосъемке я определяю существующую отметку, по плану организации рельефа – проектируемую отметку рельефа местности в местах пересечений сетки.

Проектируемая отметка ставиться над существующей отметкой на чертеже (так, как показано на картинке). Всё, дальше наш «блок» нам уже не нужен. Удаляем топосъемку с планом организации рельефа. У нас останется только сетка с отметками.

Шаг 4.

Следующая задача – подсчитать разницу между проектируемой и существующей отметкой. Тут все просто: от проектируемой (красной) отметки отнимаем существующую (черную) отметку и записываем результат слева от проектируемой отметки (смотрим на пример ниже). Результат может быть отрицательный (со знаком минус), положительный и равен нулю (в случае, если значения красной и черной отметок рельефа совпадают). Отрицательный результат означает «выемку», положительный — «насыпь».

По окончанию этой работы мы имеем набор геометрических фигур с высотами каждой ее вершины и можем переходить к следующему шагу.

Шаг 5.

После того, как мы определили высотные отметки на каждом пересечении сетки, самое время построить линию нулевых работ. Показывается она штрихпунктирной линией и располагается между выемкой и насыпью. Если все высотные отметки только положительные или только отрицательные, то линии нулевых работ на чертеже не будет (как раз мой случай). Это значит, что грунт всей проектируемой территории мы либо насыпаем, либо вынимаем.

Шаг 6.

Теперь нам необходимо определить объем каждой ячейки. Тут вариантов не так уж и мало: можно вспомнить школьную математику или воспользоваться онлайн калькулятором (правда калькуляторы в основном придуманы только на подсчет котлованов с откосами или траншей). Я пользуюсь простой и удобной программкой ZEMMAS которую вы можете скачать на сайте в рубрике «Материалы для СКАЧИВАНИЯ». Правила пользования предельно просты: находите нужную вам фигуру (тип ячейки) и вводите необходимые данные для подсчета объема (например, для прямоугольной ячейки надо указать длины двух сторон в метрах (замеряем по плану) и высотные отметки вершин фигуры (это те отметки, которые мы получили путем отнимания существующей отметки от проектируемой (см. шаг 4).

Полученный объем проставляем в центр ячейки сетки на плане. Важно не упускать знаки отметок. Если высотная отметка со знаком «минус», значит и в программу мы вписываем ее со знаком минус. Объем «выемки» на плане указывается со знаком «минус», «насыпи» — со знаком «плюс».

Отдельно расскажу про подсчет объемов по откосам, образованным насыпью. Уклон откоса принимается от вида грунта. Для примера обозначим уклон откоса 1:1,5 (наиболее часто применяемый уклон для Беларуси). Предположим, что высота насыпи – 1 м, тогда в ширину откос займет 1,5 м. В сечении наш откос будет выглядеть так:

Мы получили прямоугольный треугольник и знаем значения его катетов: 1 м и 1,5 м. Имея такие исходные данные, легко вычислить площадь прямоугольного треугольника по формуле ½*1*1,5 (вспоминаем школу и нашу уверенность в том, что эти дурацкие формулы из геометрии нам никогда в жизни не понадобяться, затем громко смеемся). Площадь нашего откоса в сечении = площади прямоугольного треугольника = 2,5 кв.м.

Зная длину откоса (а мы ее всегда знаем) не сложно вычислить объем, умножив площадь его сечения на длину. Кто не понял, длину замеряем по чертежу.

Шаг 7.

Выдохните, осталось совсем чуть-чуть. Под планом земляных масс приводим маленькую табличку, куда вносим все значения объемов ячеек со знаком «плюс» — строка «насыпь» и все объемы ячеек со знаком «минус» — строка «выемка». В конце каждой строки приводим итоговую цифру – сумму полученных объемов по «насыпи» и «выемки» соответственно.

Эти итоговые значения объемов насыпи и выемки заносятся в первую строку «Ведомости объемов земляных масс» — грунт планировки территории. Как заполнять ведомость подробно описано в соответствующих постах. Смотри рубрику ;).

Источник

Подсчет объемов земляных масс

Вы будете перенаправлены на Автор24

Определение объема котлована

Объем земляных работ – это суммарный объем котлованов, въездных и выездных траншей.

После уточнения размеров котлована понизу (Bк и Lк), назначения крутизны откосов (m) и глубины котлована (H), определяют размеры котлована поверху (Bкв и Lкв). Далее вычисляют объем грунта, который необходимо разработать для устройства котлована.

Объем котлована прямоугольной формы с откосами следует определять по формуле опрокинутой усеченной пирамиды:

Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Что касается котлованов для сооружений, состоящих из конической и цилиндрической частей (например, радиальные отстойники, метантенки и пр.), то такие объекты, как правило, возводятся группами (по несколько сооружений в одном котловане). Такие котлованы разрабатываются в два этапа: вначале устраивается общий прямоугольный котлован, а затем делают углубления для конических частей сооружений.

Разумеется, объемы земляных работ в данном случае будут вычисляться в два этапа: сначала определяют объем общего прямоугольного котлована, а затем объем конических углублений с использованием формулы объема усеченного конуса.

Как уже отмечалось выше, при определении объемов земляных работ следует учитывать объем въездных и выездных траншей, формула определения которых будет зависеть от конфигурации и вида этих траншей.

Подсчет объемов земляных масс ведется в соответствии с требованиями нормативной литературы (СП и ГОСТов), а также с учетом классификации грунтов по сложности разработки. Примечательно, что при подсчете объемов земляных масс объем грунта должен определяться в плотном теле (при плотности естественного залегания грунтов). Общий же объем работ по сооружениям представляет собой суммарный объем основных и дополнительных работ.

Готовые работы на аналогичную тему

Существует ряд способов определения объемов земляных работ:

Аналитический метод предполагает применение математических зависимостей для определения объемов простейших геометрических фигур. Для использования графического метода необходимо построить различные графические зависимости, иллюстрирующие изменения объемов. При графоаналитическом методе строятся графические зависимости изменения площади сечений от линейных величин.

Баланс земляных масс

Процесс подсчета баланса земляных масс – это процесс сравнения объемов земляных работ по устройству насыпей и выемок на строительной площадке.

Баланс земляных масс разделяют на активный и пассивный.

Активным называют такой баланс, при котором объем выемок грунта превышает объем насыпей. Пассивным же, напротив, называют такой баланс, при котором объем выемок больше объема насыпей.

План организации земельных работ будет зависеть от вида баланса земляных масс. В первом случае излишки грунта со строительной площадки вывозят в отвалы, во втором – недостающий грунт для устройства насыпей завозится из резерва.

В связи с тем, что вывозка грунта за пределы строительной площадки крайне нежелательна (она значительно увеличивает расходы и сроки строительства), при организации работ нулевого цикла следует стремиться к тому, чтобы весь грунт с минимальным количеством излишек укладывался в насыпи. Иными словами, следует следить за тем, чтобы на строительной площадке соблюдался нулевой баланс.

В этой связи можно сделать вывод, что оптимальная отметка планировки должна определяться таким образом, чтобы по обе стороны от нее (сверху и снизу) находились равные объемы выемок и насыпей. Данный метод актуален для системы подсчета объемов по квадратам.

После окончания подсчета все объемы земляных работ сводятся в специальную ведомость, называемую сводным балансом земляных масс. Данная ведомость состоит из двух частей: прихода (П) и расхода (Р) грунта. При П > Р баланс будет положительным (активным), а при П

Источник

Проектирование горизонтальной строительной площадки с нулевым балансом земляных работ

Цель:Освоить геодезические расчеты при проектировании горизонтальной строительной площадки нефтегазопровода.

Теоретический материал

В зависимости от назначения участка местности вид его проектной поверхности определяется конкретными техническими требованиями.

Предварительно, на участке местности производят съемку естественного рельефа с высокой степенью детальности и точности методом геометрического нивелирования по квадратам. В результате съемки, в вершине каждого квадрата получаем абсолютную высоту (На), называемую в дальнейшем черной отметкой или отметкой земли. Для проектирования и расчетов используем съемочную сетку квадратов размером 20х20 м

Обычно, естественный рельеф на участке строительства преобразуется путем выполнения земляных работ по специальному проекту вертикальной планировки. Такое преобразование осуществляется оформляющими плоскостями, в частном случае, в виде горизонтальной плоскости.

Проектный рельеф может быть задан в виде профилей, проектными горизонталями в сочетании с проектными отметками, либо только проектными отметками. Метод профилей трудоемкий, поэтому применяется редко.

При выполнении данной расчетно-графической работы применяется метод отметок, рельеф строительной площадки преобразуется в горизонтальную плоскость.

При проектировании горизонтальной плоскости ее проектную отметку (Н_пр) задают или вычисляют, исходя из баланса земляных работ. В последнем случае Н_пр определяют по формуле:

, (1)

где ΣН_1…. ΣН₄ – суммы черных отметок вершин, относящихся, соответственно, к одному, двум, трем и четырем квадратам нивелировочной сетки; n_1….. n₄ – число вершин, относящихся, соответственно, к одному, двум, трем и четырем квадратам. Так, на рис. 9.1 вершина квадрата Б/4 с отметкой Н₂ =150,25 м относится к одному квадрату. Вершина В/3 с отметкой Н₂=150,53м относится к двум квадратам, Б/3 – к трем и Б/2 к четырем квадратам.

Расчетная формула для данного строительного участки будет:

(2)

Имея черные отметки вершин квадратов и их проектные отметки (при горизонтальной площадке Н_пр – постоянная величина для всего участка), вычисляют рабочие отметки:

. (3)

При этом h_раб со знаком плюс будет определять подсыпку, минус – выемку грунта. Рабочие отметки выписывают на картограмме земляных работ (рис. 9.1).

После вычисления рабочих отметок выделяют контуры подсыпок и выемок построением линий нулевых работ, определяют объемы земляных работ в пределах каждого квадрата.

Рис. 9.1. Схема нивелирования по квадратам строительной площадки

Линию нулевых работ определяют точки нулевых работ на тех сторонах квадратов, вершины которых имеют рабочие отметки с противоположными знаками (линии В/2-В/3; А/1-Б/1 и т.д.) Положение точки нулевых работ на стороне квадрата определяется величиной отрезка ℓ (рис. 9.2):

, (4)

где α – длина стороны квадрата.

Рис. 9.2. Расчет положения линии нулевых работ по сторонам квадрата

Так, например, по линии А/2-Б/2 при длине стороны квадрата=20 м и рабочих отметках +0,47м и –0,25м (рис. 9.3):

.

Рис. 9.3. Расчет площади секторов квадратов

Определив местоположение точек нулевых работ, прямолинейными отрезками пунктирной линии обозначают на картограмме линию нулевых работ (рис. 9.1).

Объемы земляных работ подсчитывают раздельно для выемки и насыпи грунта. В различных условиях пользуются различными методами: при относительно спокойном рельефе – методом квадратов; при более пересеченной местности – методом треугольных призм: при сильно пересеченной местности – методом поперечников. Подсчет объемов земляных работ по методу квадратов производят для каждого квадрата или части его как объем призмы:

, (5)

где S – площадь квадрата или части его, h_{раб (ср)} – среднее значение рабочих отметок.

Так, для полного квадрата Б/1-В/1-В/2-Б/2 объем выемки будет:

Для переходного квадрата (рис. 3) Б/1-Б/2-А/2-А/1 объем выемки будет:

Полученные объемы земляных работ выписывают на картограмме (рис. 9.1), под картограммой приводятся частные значения объемов по вертикали, вычисляют раздельно суммарные значения объемов выемок и подсыпок, при необходимости решение корректируется (уточняется проектная отметка горизонтальной плоскости).

Рельеф постройте по отметкам вершин квадратов методом графического или аналитического интерполирования. Горизонтали подпишите согласно направлению скатов.

Задание

По результатам нивелирования по квадратам участка местности (рис. 9.4) составьте проект строительной площадки с нулевым балансом земляных работ. Съемка проведена по системе квадратов 20*20м.

Рис. 9.4. Журнал нивелирования по квадратам строительной площадки

Для выполнения задания необходимо преобразовать исходные черные отметки (отметки земли), увеличивая каждую отметку на число метров, равное своему номеру варианта. Например, вариант № 2: к исходному значению отметки земли 147,13 прибавляем 2,2 метра, к исходному значению земляной отметки 147,58 прибавляем 2,2 метра и.т.д.

Порядок выполнения работы

1. Рассчитайте дирекционный угол вертикальной линии сетки по ее магнитному азимуту ( , с учетом того, что магнитное склонение δ восточное 6°12′, сближение меридианов γ восточное 2°23′.

2. Запроектируйте горизонтальную промплощадку, исходя из нулевого баланса земляных работ.

3. Постройте картограмму земляных работ (пример на рис. 9.5) в масштабе 1:500.

4. Вычислите объемы перемещаемых земляных масс и представьте их в виде таблицы (табл. 9.1.).

5. Постройте рельеф земной поверхности промплощадки в масштабе 1:500. Вынесите на рельеф линию нулевых работ.

Таблица баланса земляных работ

6. Расчитайте погрешность баланса земляных работ[1]:

(6)

Например:

7. Сделайте выводы по работе.

Рис. 9.5. Пример картограммы земляных работ (схема уменьшена)

На защиту представьте

1. титульный лист (прил. 1);

2. пояснительную записку, в начале которой поместите исходные данные по варианту задания;

3. картограмму земляных работ;

4. план рельефа земной поверхности промплощадки;

5. выводы поместите в конце пояснительной записки.

Источник