Расчет объемов земляных работ с защитой котлована от обводнения, обрушения откосов и устройству фундамента

Графическая часть.dwg

Расчет объемов земляных работ с защитой котлована от обводнения
обрушения откосов и устройству фундамента
НПИ.КИДиУ.08.03.01.115.КП.П
Расчетная схема (М 1:250)
Расчетная схема предварительных красных отметок (М 1:250)
Схема объема выемки(насыпки) грунта (М 1:250)
Линия нулевых работ (М 1:250)

Текстовая часть расчёт земляных работ.doc

Курсовой проект: пояснительная записка 27 с. 6 таблиц 5 источников иллюстративная часть 1 лист формата А1.
РАБОЧАЯ ОТМЕТКА ЧЕРНЫЕ ОТМЕТКИ ЛИНИЯ НУЛЕВЫХ РАБОТ ПЛАНИРОВОЧНАЯ ОТМЕТКА КРАСНЫЕ ОТМЕТКИ ОБЪЕМОВ ВЫЕМКИ (СРЕЗКИ) БУРОИНЪЕКЦИОННЫЕ СВАИ СТАЛЬНОЙ ШПУНТ.
Целью курсового проекта является расчет объемов земляных работ с защитой котлована от обводнения обрушения откосов и устройству фундамента.
В ходе выполнения курсового проекта были решены следующие задачи:
Определение существующих вершин квадратов в сетке.
Определение графоаналитически предварительных красных отметок.
Вычисление предварительных рабочих отметок.
Определение положения линии нулевых работ.
Расчет объемов выемки (срезки) и насыпи грунта.
Расчет объема работ по рытью котлована под здание.
Расчет объема земляных работ6
1 Формирование расчетной схемы6
2 Определение существующих т.е. черных отметок вершин квадратов в сетке7
3 Расчет предварительной средней планировочной отметки8
4 Корректировка предварительной средней планировочной отметки с учетом объема грунта изымаемого под фундамент здания8
5 Придание площадке заданного уклона9
6 Определение графоаналитически предварительных красных (проектные) отметок9
7 Вычисление предварительных рабочих отметок10
8 Корректировка предварительных красных и рабочих отметок с учетом остаточного разрыхления грунта11
9 Определение положения линии нулевых работ (ЛНР)12
10 Расчет объемов выемки (срезки) и насыпи12
11 Расчет объема работ по рытью котлована под здание14
Технология выполнения земляных работ16
1 Составление картограммы перемещения грунта16
2 Подбор землеройной техники17
3 Выбор бульдозера18
4 Выбор уплотнителя грунта18
Защита котлована от обводнения и укрепление откосов19
Устройство свайного основания под железобетонный фундамент22
Список используемой литературы27
Иллюстративная часть на листе формата А1
В данном курсовом проекте необходимо произвести расчет объемов земляных работ необходимых для выполнения защиты котлована от обводнения и обрушения откосов а также устройства фундамента.
В ходе выполнения курсового проекта были решены такие задачи как:
Определение черных отметок в сетке.
Определение красных отметок.
Нахождение линии нулевых работ.
Определение количества грунта необходимого для выравнивания площадки.
Необходимо описать выполнение таких работ как:
Укрепление откоса путем установки стального шпунта длиной 6 м.
Устройство буроинъекционных свай диаметром 06 м длиной 12 м.
В ходе выполнения расчетов необходимо произвести выбор специальной землеройной техники необходимой для разработки грунта.
Расчет объема земляных работ
1 Формирование расчетной схемы
Размеры площадки: сторона А – 60 м; сторона Б – 80 м.
Размеры дна котлована: сторона В – 30 м; сторона Г – 20 м.
Привязка дна котлована: Д = 25 м; Е = 20 м.
Глубина котлована: 2 м.
Вид грунта 2-й группы: песок.
Отметка самой нижней горизонтали: 05.00 м.
Шаг горизонталей: 02 м.
Ось наклона площадки к оси «Х»: 20 градусов.
Заданный уклон площадки: 30 %.
Объем вывозки грунта: 0 м3.
Расстояние вывозки грунта: 0 км.
Рисунок 1 – Расчетная схема
2 Определение существующих т.е. черных отметок вершин квадратов в сетке
Разделяем площадку размерами в плане 60х80 м на равные квадраты со стороной 20 м.
Определение черных отметок проводится графоаналитическим способом.
G – шаг горизонтали м;
L – расстояние между горизонталями м.
Результаты расчета черных точек приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Расчет черных точек
3 Расчет предварительной средней планировочной отметки
Рассчитываем предварительную среднюю планировочную отметку
где n - количество квадратов (квадратных в основании призм);
Н1 Н2 Н3 - отметки точек на сетке квадратов в которых сходятся одна две и четыре вершины квадратов (призм) м.
4 Корректировка предварительной средней планировочной отметки с учетом объема грунта изымаемого под фундамент здания
Корректировка предварительной средней планировочной отметки
где Fпл - площадь всей площадки м2;
Fф - площадь фундамента (пятна застройки) здания м2;
Vв - объем грунта подлежащий вывозу за пределы площадки м3;
Vф - объем грунта изымаемого под фундамент здания м3;
где Н - глубина котлована м.
5 Придание площадке заданного уклона
Рисунок 2 – Расчетная схема предварительных красных отметок
Ось наклона площадки перпендикулярна углу наклона вниз (вправо) от оси Х. Проводим ось наклона площадки перпендикулярно к заданному углу наклона в виде штрихпунктирной линии через геометрический центр площадки.
Заданное направление наклона площадки от оси «Х» 200.
Проводим осевую линию через геометрический центр площадки.
6 Определение графоаналитически предварительных красных (проектные) отметок
Расчет предварительных красных отметок
Lj - кратчайшие расстояние от оси наклона площадки до вершины квадрата j.
Расчет предварительных красных точек приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Расчет предварительных красных точек
7 Вычисление предварительных рабочих отметок
Вычисляем предварительные рабочие отметки вершин квадратов по формуле:
где Нкрj – предварительные красные отметки м;
Нчернj – черные отметки м.
Результаты расчета предварительных рабочих отметок приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Расчет предварительных рабочих отметок
Записываем их величины в левом верхнем углу квадратов.
8 Корректировка предварительных красных и рабочих отметок с учетом остаточного разрыхления грунта
Расчет прироста отметок от остаточного разрыхления
где Кор - коэффициент остаточного разрыхления грунта для песка Кор=102;
h1 h2 h4 - абсолютные величины рабочих отметок в узлах принадлежащих соответственно одной двум и четырем квадратным призмам сетки квадратов площадки.
Полученная величина прироста отметок менее 001 что позволяет ею пренебречь.
9 Определение положения линии нулевых работ (ЛНР)
Точки пересечения ЛНР с сеткой квадратов рассчитывается графоаналитическим методом на основе правила подобия треугольников.
L – длина стороны сетки квадрата м;
h – величина рабочих отметок с разными знаками м
Рисунок 3 – Положение линии нулевых работ
10 Расчет объемов выемки (срезки) и насыпи
Расчет объемов работ при вертикальной планировке:
где F - площадь основания призмы м2;
H - высота граней призмы (рабочие отметки вершин квадратов) м.
В результате расчетов получим 11 однородных призм (все вершины одного знака) из которых две - с отрицательным знаком (срезка грунта). На территории шести квадратов находится котлован. Одна неоднородная призма состоит из элементарных фигур которые имеют в основании:
- треугольник (4а);
Специальным порядком рассчитываем объемы в тех квадратах на которые приходится котлован.
где Vф – объем фигуры м3;
Sф – площадь фигуры м2;
Sкот – площадь котлована м2.
Результаты расчета объемов работ сводим в таблицу 4.
Таблица 4 – Расчет объемов перемещения грунта при планировке
Площадь основания F м2
не учитывать в сумме
Таким образом результирующий объем выемки (срезки) составляет 559 м3 а насыпи – 111752 м3.
11 Расчет объема работ по рытью котлована под здание
Коэффициент заложения откоса
где Н – глубина котлована м;
А – заложение откоса м
где i – крутизна откоса
При глубине выемки Н=20 м для песка коэффициент заложения откоса равен m = 1.
Следовательно крутизна откоса равна
Отсюда заложение откоса будет равно
Расчет объема котлована с откосами
где а в – стороны дна котлована а = 20 м в = 30 м
а1 в1 – стороны вершины котлована
Таким образом в результате расчетов графоаналитическим методом в нашем примере получены следующие данные:
- объем работ по отрывке котлована – 141067 м3;
- срезка (выемка) грунта – 559 м3;
- распределение грунта по площадке – 111752 м3.
Технология выполнения земляных работ
1 Составление картограммы перемещения грунта
На основе расчетных данных (таблица 4) составляем картограмму распределения земляных масс на участке: проставляя в картах соответствующих элементарным полям сетки квадратов (квадратах трапециях треугольниках многоугольниках) объемы выемки (со знаком минус) и объемы насыпи (со знаком плюс) рисунок 4.
Рисунок 4 – Схема объемов выемки и насыпи грунта
На основе минимизации расстояний перемещения грунта составляем картограмму перемещения грунта таблица 5.
Для распределения (подсыпки) грунта из котлована в квадраты имеется 141067 м3 грунта. Всего требуется 111752 м3 грунта. Лишние 29315 м3 необходимо равномерно распределить по всему участку сделать подсыпку высотой 006 м.
Таблица 5 - Картограмма перемещения грунта
Общий объем в карте м3
Среднее расстояние м
2 Подбор землеройной техники
Выбираем экскаватор марки Э-651 с обратной лопатой и емкостью ковша - 065 м3.
Экскаватором разрабатывается 141067 м3 грунта навымет норма времени составит для экскаватора Э-651 – 18 часа.
Расчет суммарного время затраченного на разработку грунта
где tавт – норма времени на погрузку в автотранспорт час;
tвым – норма времени навымет час;
Vавт – объем вывозимого грунта м3;
Vвым – объем перемещаемого грунта м3
Текущая стоимость работ составит
где Ц – стоимость одного часа работы руб.
Стоимость одного часа работ для экскаватора Ц = 75680 руб.
Текущая стоимость экскаваторных работ составит
На основе плана распределения грунтовых масс на площадке и картограммы перемещения грунта определим объемы и расстояния перемещения грунтовых масс.
Выбираем бульдозер марки ДЗ-18 мощностью 79 кВт (108 л.с.) и длиной отвала 397 м.
Таблица 6 – Объем работ по перемещению грунта по площадке
Расстояние перемещаемого грунта
Норма времени на 100 м3 машчас
Стоимость одного часа работ для бульдозера Ц = 69183 руб.
Текущая стоимость бульдозерных работ составит
4 Выбор уплотнителя грунта
При общем объеме уплотняемого грунта 111752 м3 и длине до 100 м время на уплотнение грунта равно 03·111752=335 часа.
Защита котлована от обводнения и укрепление откосов
Шпунтовая стена- это гибкий вид крепления и поэтому целесообразнее использовать ее при полном отсутствии значительных нагрузок вблизи бровки 7-8 метрового котлована и по грунтовым условиям при отсутствии песка и глинистого грунта и в том числе насыщенных водой не содержащих крупных включений.
Согласно применяемым материалам шпунта различают различные шпунтовые ограждения: железобетонные; деревянные; стальные.
Стальные шпунты бывают различного типоразмеров.
Для ограждения котлованов чаще всего используется:
Шпунт Ларсена- корытообразный металлопрокат оборудованный пазовыми замками по торцевому контуру которые позволяют создать монолитную влагонепроницаемую стену в грунте.
Металлические трубы круглого сечения- обладают высокой устойчивостью в грунте за счет большого диаметра (от 219 до 530 мм) используются при необходимости ограждения котлованов на участках с несвязной склонной к сдвигам почвой.
Плоский шпунт – применяется при обустройстве ограждений котлованов на участках где глубинный слой грунта представлен горными породами.
В зависимости от способа фиксации в грунтешпунтовые ограждения котлованов могут бытьсвободностоящимиизаанкерованными.
Существуют два способа погружения шпунта: ударная забивка; вибропогружение.
Наиболее распространенным методом является ударная забивка. При ударном погружении шпунта не происходит разуплотнение грунта возле места забивки которым сопровождается процесс вибропогружения.
Ударный способ обладает рядом ограничений по применению - из-за деструктивных воздействий на фундаменты близстоящих зданий он не может реализовываться в густо застроенной черте города вблизи архитектурных памятников и исторических зданий.
Вибрационный метод таких ограничений не имеет однако данный способ эффективен при погружениях лишь при работе на несвязных грунтах - песчаной почве супесях и слабовлажной глине.
Погружение шпунтов производится при помощи копровых установок. В зависимости от применяемой технологии копровые установки комплектуются навесными дизель молотами либо вибропогружателями.При работе дизель молота шпунты погружаются в грунт в результате ударных динамических воздействий которые передаются на закрепленную в наголовнике молота конструкцию. Существует два типа дизель-молотов - трубчатые и штанговые.
Принцип работы вибропогружателей кардинально отличается. Такие устройства оборудованы неотцентрированными дебалансами которые в процессе разнонаправленного вращения генерируют высокочастотные вибрационные колебания. Колебания передаются на шпунт жестко закрепленный в наголовнике агрегата далее вибрация по шпунту переходит на контактирующие с ним слои почвы которые разуплотняются и под весом конструкции вибропогружателя шпунт опускается в грунт.
Технология обустройства шпунтового ограждения котлована практически не имеет отличий при реализации ударного либо вибрационного метода погружения. Разница заключается лишь в принципе работы навесного оборудования копровой установки тогда как подготовительные работы стропирование и последовательность погружения полностью одинаковы.
Основные этапы монтажашпунтового ограждения котлована:
Производится поставка шпунта на объект. При длине металлопроката до 10 метров для этого используются тягачи с низкорамными полуприцепами.
С помощью стрелового крана шпунт разгружается и складируется по периметру котлована так чтобы обеспечивался максимально оптимизированный режим работы копровой установки.
Выполняется разметка контура ограждения после чего начинает работать сваебойный агрегат.
С помощью установленной на копр лебедки оборудованной стальными тросами производится стропирование шпунта и его перемещение к месту забивки.
На шпунт одевается наголовник дизель молота либо вибропогружателя и шпунтина устанавливается на месте забивки.
Выверяется положение шпунта относительно вертикали и производится направляющее погружение на несколько десятков сантиметров.
Выполняется демонтаж строповки и шпунтина забивается на проектную глубину.
Аналогичным образом погружается весь последующий шпунт до тех пор пока не будет сформировано замкнутое ограждение опоясывающее весь периметр котлована.
Проектный расчет шпунтов производят по специальной формуле которая учитывает такие показатели как:
- проектируемую глубину котлована;
- силу активного давления грунта на стенки шпунтового ограждения;
- силу пассивного давления;
- силу вертикального давления грунта на глубине погружения шпунта.
Глубина погружения шпунтового ограждения для:
- текучих глин супесей илов мелких песков и суглинков не менее 2 метров.
- более плотных грунтов не менее 1 метра.
- сооружения водозащитной подушки – не менее 1 метра для любого грунта.
Устройство свайного основания под железобетонный фундамент
Буроинъекционные сваи являются одной из разновидностей набивных свай.
Существует несколько видов свай отличающихся по конструкции и способу изготовления:
изготавливаемые вытеснением бурового бентонитового раствора с опрессовкой давлением 02-04 МПа; изготавливаемые под защитой обсадных труб с опрессовкой 02-04 МПа; изготавливаемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины; изготавливаемые путем сброса бетона в пробитые скважины; винтонабивные.
В зависимости от свойств грунтов залегающих под нижним концом буроинъекционные сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. К сваям- стойкам относятся сваи которые опираются нижними концами на скалу. Висячие сваи изготавливаются в сжимаемых грунтах и передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.
Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в сведущих случаях: - усиление перегруженных оснований;
- усиление оснований в связи с повышением или изменением характера эксплуатационных нагрузок;
- строительство новых объектов рядом с существующими;
- строительство в стесненных условиях внутри действующих предприятий;
- исправление крена здания или отдельного фундамента;
- усиление фундаментов;
- решение сложных задач при реконструкции фундаментов;
- строительство новых объектов в сложных грунтовых условиях.
Усиление оснований существующих зданий и сооружений производится обычно в следующих случаях:
- при недопустимых по величине или неравномерных осадках сооружения или его части вызванных уплотнением под нагрузкой сильно сжимаемых грунтов замачиванием просадочных грунтов гниением деревянных свай перегруженностью оснований и пр.;
- при увеличении эксплуатационных нагрузок (замена оборудования более тяжелым увеличение этажности зданий расширение проезжей части мостов эстакад и пр.).
Применение буроинъекционных свай в этих случаях допускается в любых грунтовых условиях.
Строительство новых объектов над под рядом с существующими или внутри их вызывает необходимость в усилении оснований последних для предотвращения их деформаций как при производстве работ так и во время эксплуатации. Применение буроинъекционных свай в этих случаях позволяет предотвратить подвижки и утечки грунта вибрации удары и шумы при производстве работ. Кроме того использование буроинъекционных свай позволяет исключить влияние рядом сооруженных объектов на существующие и выполнять работы в стесненных условиях.
Исправление крена может осуществляться двумя способами:
- усиление основания фундаментов в зоне максимальных осадок с последующим (с разрывом во времени до нескольких лет) усилением оснований фундаментов оседающих под нагрузкой до необходимой отметки;
- подведение свай под просевшую часть фундаментов с последующей принудительной посадкой остальных путем ослабления их основания временно используя буроинъекционные сваи как анкер).
Для ослабления оснований применяют замачивание вибрацию направленную выборку грунта и другие способы.
Условия при которых применение буроинъекционных свай для вновь сооружаемых объектов может оказаться эффективным:
- наличие крупнообломочного материала в слабых грунтах; наличие плотных слоев грунта ограниченной толщины;
- фундирование малонагруженных сооружений в грунтовых условиях II типа по просадочности.
Буроинъекционные сваи используются также в качестве элемента "сетчатых стен в грунте" применяемых как подпорные стены в том числе для противооползневой защиты.
Технологическая последовательность изготовления буроинъекционных свай следующая:
- установка арматурного каркаса;
- инъекция цементно-песчаного раствора.
В зависимости от грунтовых условий а также от области применения рекомендуются следующие технологические схемы изготовления буроинъекционных свай:
а) в маловлажных глинистых грунтах (обычно I или II тип грунтовых условий по просадочности) наиболее целесообразно применять технологию. Скважина диаметром 13-18 см бурится установкой шнекового бурения. При этом необходимо чтобы диаметр бурового долота превышал диаметр шнека не более чем на 06-10 см. Это обеспечивает затирание стенок скважины более влажным грунтом поднимающимся по шнеку из забоя и препятствует осыпанию грунта после извлечения бурового инструмента из скважины. Скважины могут также пробиваться станком БС-1М или пневмопробойниками. В готовую скважину опускается каркас затем производится инъекция цементно-песчаного раствора через шланг или бетонолитную трубу опущенные в забой скважины;
б) в грунтовых условиях при диаметре вертикальной скважины более 18 см целесообразно бетонировать скважину свободным сбрасыванием раствора с осадкой конуса 13-18 см. При этом каркасы длиной до 5 м можно устанавливать в свежеуложенный раствор;
в) в слабых оплывающих грунтах необходимы специальные меры по укреплению скважин. Станком вращательного или ударно-вращательного бурения бурится скважина обсаженная трубами. После извлечения бурового инструмента и установки каркаса обсаженная скважина заполняется раствором через инъекционную трубу или гибкий шланг. После заполнения скважины раствором инъекционная труба извлекается на верхнюю секцию обсадных труб навинчивается крышка со штуцером для шланга к растворонасосу или компрессору через который свежеуложенный раствор опрессовывается по мере извлечения обсадных труб. Регулируя давление и расход раствора можно получить уширение в свае на необходимом уровне.
В результате разбивки участка на квадраты получилось 12 квадрата с 20 вершинами призм.
Котлован расположился на 2 участках.
Объем грунта котлована составил 141067 м3.
Для разработки котлована 20 м х 30 м требуется экскаватора Э-651 который в течении 4 смен (8 часов смена) будет извлекать грунт под котлован. А также бульдозер марки ДЗ-18 который разровняет грунт в объеме 1118 м3 на площадке 60 м х 80 м.
Среднее расстояние перемещение грунта на заданном участке составила 40 м.
Стоимость затрат на использование техники составила:
- экскаваторных работ 1921515 руб.;
- бульдозерных работ 1610158 руб.;
- на уплотнение грунта 231763 руб.
Список используемой литературы
СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения основания и фундаменты. – М.: Стройиздат 1998.
СНиП 3.01.01–85. Организация строительного производства. М.: Стройиздат 1995.
Сборник средних сметных цен. №1 (2013). Перевозка грузов для строительства и капитального ремонта зданий и сооружений. Эксплуатация строительных машин и механизмов.- Краснодар: Государственное бюджетное учреждение Краснодарского края «Управление ценообразования в строительстве» (Руководитель – В.В. Тимошенко: исполнитель Л.В. Шмалько) 2013.
Бадьин Г.М. Справочник Технолога-строителя.- Санкт-Петербург: БВХ – Петербург 2010. – 210 с.
Технология строительных процессов: Учебное. Пособ. для вузов под ред. Н.Н. Данилова О.М. Терентьева. Изд. 2-е перераб.-М.: «Высшая школа» 2000.- 464 с. ил.