На практике, даже очень точными вычислениями, обеспечить нулевой баланс трудно. Условно он считается обеспеченным, если необходимая величина корректировки проектных отметок из-за дисбаланса м, что согласуется с точностью в отметках, допустимых при приемке земляных работ по СНиП 3.02.01. Величину корректировки нужно определить по формуле:

где
и
– суммарные объемы выемки и насыпи с учетомК ор , м 3 ;

F пл и F ф – площади, соответственно, площадки и подземных сооружений (фундаментов), м 2 .

Возможный дисбаланс выявляют в ведомости баланса земляных масс (таблица 2.1), согласно которой, по примеру на площадке I (рисунок 1.2), дисбаланс объемов грунта проявился в избытке выемки в количестве 132 м 3 . При этом величина корректировки проектных отметок составляет:

Δh = (11407 – 11275)/(200×200 – 8×18) = +0,0033 м < 0,01 м.

Таблица 2.1 – Ведомость баланса земляных масс (объемов)

Характер земляных работ	Объемы грунта, м 3
	геометрические		с учетом К ор =1,05
1 Вертикальная планировка: До корректировки объемов После корректировки объемов
2 Разработка котлованов (траншей)
3 Засыпка пазух
Итого, до корректировки
Избыток грунта (дисбаланс) Корректировка объемов
Баланс после корректировки
*Объем засыпки пазух – это разность объемов котлованов и фундаментов

Следовательно, по приведенному примеру пересчета проектных, а также рабочих отметок не требуется. Но для обеспечения абсолютного нулевого баланса половину объема дисбаланса отнимаем из планировочной выемки, а другую половину прибавляем к планировочной насыпи. Объемы корректировки распределяют пропорционально площадям по призмам с достаточной степенью точности до 3…10 м 3 .

В рассматриваемом примере из выемки призмы № 1, площадь которой составляет примерно половину площади всей выемки, отнимаем половину из запланированного корректировочного объема – 33 м 3 (3905 – 33 = 3872), а остальные 33 м 3 – из призм номеров 2 и 3. Насыпная часть призмы №1 составляет примерно 6 % площади всей насыпи, поэтому к объему насыпи – 229 м 3 прибавляем лишь 2 м 3 (229 + 2 = 231). По тем же принципам к призме номер 4 прибавляем около половины корректировочного объема. Обведенные рамками скорректированные объемы следует использовать в дальнейших расчетах (см. таблицы 1.6 и 2.1).

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.

4. Отметку H ср условно принимают за нуль и по отно­шению к ней определяют рабочие отметки h выемок и насыпей, которые выписывают в вершинах квадратов (треугольников). Рабочие отметки высоты насыпи принято обозначать положи­тельным знаком (+), а отметки глубины выемки - отрицатель­ным (-).

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

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

h 1 h 2 - рабочие отметки, соответственно насыпи и выемки;

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;

h 1, h 2 , h 3 , h 4 – рабочие отметки его вершин, 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)

Рисунок 2.3 Пример чертежа картограммы земляных работ на участке

озеленяемой территории

Ведомость объема земляных масс

Наименование грунта	Количество, м 3	Примечание
1. Грунт планировки территории
1.1. Снятие растительного грунта
2. Вытесненный грунт, в т.ч. при устройстве:
дорожек, площадок, набережной
плодородной почвы на участках озеленения
3. Поправка на уплотнение, K=0.10
3а) Потери при транспортировке, K=0.025
Всего грунта
4. Избыток грунта
5. Плодородный грунт, всего, в т.ч.
a) используемый для озеленения территории		h газ.=0.20м
б) недостаток плодородного грунта
6. Итого перерабатываемого грунта

Расчет ведомости земляных масс

• 1. Грунт планировки территории - см. план земляных масс
• 1.1. Снятие растительного грунта = Sсада Ч 0.12, где Sсада - площадь территории сада; 0,12 м - толщина растительного грунта

Снятие растительного грунта =49437,5 Ч 0.15= 7415.625 м 3

2. Вытесненный грунт, в т.ч. при устройстве дорожек, площадок, набережных = S Ч 0.28, где S - площадь дорожек, площадок, набережных; 0.3=0.45-0.15

Вытесненный грунт, в т.ч. при устройстве дорожек, площадок, набережных = 23681,5Ч 0.30= 7104,45 м 3

Вытесненный грунт, в т.ч. при устройстве плодородной почвы на участках озеленения = Sп/п Ч 0.05, где Sп/п - площадь насаждений сада, 0.05=0.20-0.15

Вытесненный грунт, в т.ч. при устройстве плодородной почвы на участках озеленения =20625,5 Ч 0.05=1031,3 м 3

Вытесненный грунт = 7104,45 м 3 + 1031,3 м 3 = 8135,75 м 3

3. Поправка на уплотнение = (Грунт планировки территории + Снятие растительного грунта) Ч 0.1

Поправка на уплотнение = (605.04+7415.625) Ч0.1=802,0665 м 3

3а) Потери при транспортировке = (Грунт планировки территории + Снятие растительного грунта + Поправка на уплотнение) Ч 0.025

Потери при транспортировке = (605.04+7415.625+802,0665) Ч 0.025=220,56828 м 3

Всего грунта = Грунт планировки территории + Снятие растительного грунта + Вытесненный грунт + Поправка на уплотнение + Потери при транспортировке (в зависимости от вида работ насыпь/выемка)

Всего грунта (насыпь)= 605.04+7415.625+ 802,0665 +220,56828 = 9263,868 м 3

Всего грунта (выемка)= 1097.86+ 415.625 + 8135,75 = 16649,235 м 3

4. Избыток грунта = Всего грунта (выемка) - Всего грунта (насыпь)

Избыток грунта = 16649,235 м 3 - 9263,868 м 3 = 7385,367 м 3

• 5. Плодородный грунт, всего = Снятие растительного грунта (выемка) = 7415.625 м3
• 5а) Плодородный грунт, в т.ч. используемый для озеленения территории =

Плодородный грунт, в т.ч. используемый для озеленения территории =

• 20625,5Ч0.20 = 4125,2 м 3
• 5б) Недостаток плодородного грунта = Плодородный грунт, в т.ч. используемый для озеленения территории - Плодородный грунт, всего

Недостаток плодородного грунта = 4125,2 м 3 - 7415.625 м 3 = -3290.43 м 3

6. Итого перерабатываемого грунта (насыпь) = Всего грунта + Избыток грунта + Плодородный грунт, в т.ч. используемый для озеленения территории

Итого перерабатываемого грунта (насыпь) = 9263,868+ 7385,367+ 4125,2= 20774,43 м 3

Итого перерабатываемого грунта (выемка) = Всего грунта + Плодородный грунт, всего + Недостаток плодородного грунта

Итого перерабатываемого грунта (выемка) = 16649,235+ 7415.625-3290.43 = 20774,43 м 3

Пояснение к организации рельефа детали

Деталь проекта выполнена в масштабе 1:200. Высота сечения горизонталей равна 0.05 м (рис. 13)

Для нанесения горизонталей использовался метод линий наибольшего уклона.

На детали показано превышения уровня дорожки над газоном. Оно равно 0.02 м.

Пример оформления ведомости объемов земляных масс

Пример оформления плана земляных масс

В проектных отметках

Пример оформления плана организации рельефа

Приложение К

(справочное)

Приложение Л

(справочное)

	Количество, м 3
Наименование грунта	Заводская территория	Предзаводская территория	Примеча-ние
	Насыпь (+)	Выемка (–)	Насыпь (+)	Выемка (–)
1. Грунт планировки территории	150 000	96 480*	61 240	56 660	ГП (6)
2. Вытесненный грунт,		74 120		10 600
в т. ч. при устройстве:
а) подземных частей зданий (соору-
жений)		(25 000)			КЖ (2, 4)
б) автодорожных покрытий		(46 000)		(10 420)	АД (2)
в) ж. д. путей		(1 500)		(40)	ПЖ (2)
г) подземных сетей		(300)		(40)	НВК (1, 2)
д) водоотводных сооружений		(460)			ГП (3)
е) плодородной почвы на участках
озелœенения		(860)		(140)	ГП (4)
3. Грунт для устройства высоких по-
лов зданий и обвалований соору-
жений	6 900				АР (7)
4. Поправка на уплотнение	15 690		6 120		Инж.-геол. изыск.
Всего пригодного грунта	172 520	170 600	67 360	67 260
5. Недостаток пригодного грунта		1 990**		100**
6. Грунт непригодный для устройст-
ва насыпи оснований зданий, со-
оружений и подлежащий удалению
с территории (торф)	47 300***	47 300	7 140***	7 140	ГП (5)
7. Плодородный грунт, всœего,		44 500		7 340	ГП (4)
в т. ч.:
а) используемый для озелœенения тер-
ритории
б) избыток плодородного грунта (ре-
культивация земель)	43 640		7 200
8. Итого перерабатываемого грунта	264 390	264 390	81 840	81 840

Номер фигуры	Площадь фигуры S, м 2	Средняя рабочая отметка, м	Объемы земляных масс, м 3
выемка (-) V В	насыпь (+)V H
…
…
n
Итого	Σ		Σ	Σ

Погрешность решения задачи определяется формулами:

ΔV=V В -V H ; (ΔV/ΣV общ) 100% ≤ 5%.

Нулевая линия разделяет квадраты, на которые разбит участок, на различные геометрические фигуры: прямоугольники, треугольники, трапеции, площади которых можно определять по известным формулам. В целых квадратах, не пересекаемых линией нулевых работ, объем земляных масс V:

V=a 2 ((r 1 +r 2 +r 3 +r 4)/4)= a 2 r ср,

где a – сторона квадрата; r 1 ,r 2 ,r 3 ,r 4 – рабочие отметки в вершинах квадратов.

Квадраты, пересекаемые линией нулевых работ, целесообразно разделить на элементарные фигуры, предпочтительно на треугольники. Объем земляного тела, основанием которого является треугольник, вычисляют по формуле

V=S Δ ((r 1 +r 2 +r 3)/3)=S Δ r ср,

где S Δ – площадь треугольника: r 1 ,r 2 ,r 3 – рабочие отметки в вершинах треугольника. В подсчет средней рабочей отметки входят и точки с нулевой рабочей отметкой.

Подсчет площадей треугольников, на которые делят или разбивают квадраты, пересекаемые линией нулевых работ, целесообразно выполнять численным способом, используя данные определения величин X и Y положения точек линии нулевых работ на сторонах квадрата (см. рис. 5).

При этом фигуры, отличные от треугольников, целесообразно разбивать на треугольники из общей точки с нулевой рабочей отметкой. Пример такого разбиения с данными положениями линии нулевых работ и рабочими отметками приведен на рис. 7.

Для определения площади треугольников следует пользоваться формулой

где b – основание; h – высота. Для треугольника 1 площадь, составит S 1 = 0,5 13,08 15,00 = 98,1 м 2 ; для треугольника 2 : S 2 = 0,5 5,0 13,08 = 32,7 м 2 ; для треугольника 3 : S 3 = 0,5 20 20 = 200 м 2 ; для треугольника 4 : S 4 = 0,5 6,92 20 = 69,2 м 2 .

Рис. 7. Пример разбивки площади на треугольники.

Контролем правильности вычислений площадей треугольников служит их сумма, которая должна быть равна площади квадрата; в нашем случае S □ =ΣS Δ =400м 2 .

В ведомость подсчета объемов записывают номера фигур (квадратов или треугольников), средние рабочие отметки данной фигуры и площадь ее основания (см. табл.2). В ведомости и иногда на картограмме представляют объемы элементарных фигур.

Определив общие объёмы выемки и насыпи, сводят баланс земляных работ, т.е. определяют избыток или недостаток грунта. Если объём выемки отличается от объёма насыпи (за счет выемки грунта из котлована, изменения рельефа внутри квадрата) на величину ΔV, то вводится поправка ΔH в проектную отметку H 0 . Величина этой поправки ΔH=ΔV/S 0 , а уточненная отметка H y = H 0 ± ΔH, где S 0 – общая площадь участка.

1. Исходные данные: абрис, схема-журнал нивелирования, таблица с результатами нивелирования и вычисления фактических отметок связующих и плюсовых точек.

2. Топографический план стройплощадки в масштабе 1:500 и высотой сечения рельефа 0,25м.

3. Расчет проектной отметки площадки, средних рабочих отметок и площадей элементарных фигур. Ведомость вычисления объемов земляных работ.

4. Картограмма земляных работ.

Все материалы должны быть сброшюрованы и снабжены титульным листом.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ.

1. Каково назначение вертикальной планировки строительной площадки?

2. Какова сущность способа нивелирования поверхности с целью получения топографического плана?

3. Как вычисляют высоты связующих точек при нивелировании поверхности по квадратам?

4. Как определяют высоты вершин заполняющих квадратов и плюсовых точек?

5. Как выполняют интерполирование линий скатов с помощью палетки и проведение горизонталей?

6. Как определяют проектную отметку горизонтальной площадки с нулевым балансом земляных работ?

7. Как определяют проектные отметки наклонной площадки с нулевым балансом земляных работ?

8. Как определить точки линий нулевых работ?

9. Что такое рабочие отметки и как их вычисляют для вершин квадратов и плюсовых точек?

10. Как вычисляют средние рабочие отметки и объемы земляных работ для элементарных фигур?

11. Как перенести в натуру проектную плоскость при помощи нивелирной рейки?

ЛИТЕРАТУРА

1.Инженерная геодезия: Учебник для вузов / Куштин И.Ф., Куштин В.И. - Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002. - 416 с.

2.Геодезия: Учебное пособие для вузов/ Г.Г. Поклад, С.П.Гриднев – М.: Академический Проект, 2007. – 592 с.

3.Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500 / Гл. упр. геодезии и картографии при Совете Министров СССР. - М.: Недра, 2007. - 279 с., 2 табл.

Учебное издание

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКИ

СТРОЙПЛОЩАДКИ

Методические указания

к выполнению расчетно-графической работы

по дисциплине "Инженерная геодезия" для студентов, обучающихся по направлениям 271101.65 «Строительство уникальных зданий и сооружений» и 271501.65 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Составили: Васильев Сергей Александрович

Лисничук Слава Афанасьевна

Прохоров Александр Владимирович

Изд. лиц………………

Подписано в печать ……….Формат 60*84/8. Усл. печ.л…..Уч.-изд.л…….Тираж……экз. Заказ……Цена…….

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова, 308012, Белгород, Костюкова, 46