Проектирование котлована

Содержание

Проектирование котлована

Определение размеров котлована для здания

Расчет объемов грунта срезаемого растительного слоя при сооружении котлована

Расчет объемов грунта разрабатываемого в котловане экскаватором

Расчет объемов грунта при зачистке дна котлована

Расчет объемов грунта при выполнении траншей для въезда в котлован

Расчет объемов земельных работ по обратной засыпке выемок сбоку от периметра фундаментов

Составление калькуляции затрат труда

Список литературы

1. Проектирование котлована

1.1 Определение размеров котлована для здания

При проектировании котлованов, их размеры, определяют исходя из общих размеров (L и B) на плане (чертеже), требуемой глубины его заложения (Н), крутизны откосов (1 / m), принятых для выполнения производственных процессов, условий их безопасного выполнения, а также условий необходимых для обеспечения выполнения дальнейших работ: установка опалубки при изготовлении ростверка, гидроизоляция стен подпала, установка лесов или подмостей и т.д.

Для создания безопасных условий труда в котловане и предотвращения обрушения стенок котлована, его устраивают с откосами, или выполняют их крепление. Крутизна откоса - отношение его высоты к заложению (1 / m = Н / а). Крутизна откосов (1/m) зависит от вида грунта, глубины котлована ( Н ) и характеризуется коэффициентом заложения откоса (m), численные значения которого приведены в таблице 3.

Указанные параметры связаны между собой тождеством

1/m = Н/а,(1)

где:

1/m – крутизна (уклон) откоса

Н – высота откоса в котловане (глубина котлована), м

m – коэффициент заложения откоса котлована

а – заложение откоса, м.

Определяем заложение откоса путем преобразования тождества (1) в формулу

а = Н*m(2)

А= 2/0,25 = 8м

При глубине котлована Н=2 метра в грунте глина будет иметь коэффициент заложения откоса m = 0,25, и откос должен иметь угол предельного равновесия а, при основании откосов котлована не более 76°.

Рис.1

По конфигурации здания в плане и его размеров определяем необходимые размеры котлована. Длина (Lк, м) котлована по дну (по низу) определяется по формуле:

Lк = L + 2(c + d),(3)

где:

L – длина здания между координационных осей здания (пролет здания), м

с – расстояние, от боковых поверхностей ростверка до координационных осей здания, м

d – расстояние, от внешней наружной плоскости ростверка до подошвы откоса, м.

Lк = 45 + 2(0,3 + 0,7) = 47 м

Ширина котлована по дну (Вк, м), определяется по формуле:

Вк = В + 2(c + d),(4)

где:

В – размер по ширине здания между координационными осями здания, м

с – расстояние, от боковых поверхностей ростверка до координационных осей здания, м

d – расстояние, от внешней наружной плоскости ростверка до подошвы откоса, м.

Вк = 30 + 2(0,3 + 0,7) = 32 м

Длину котлована по верху (LВк, м), определяется по формуле:

LВк = Lк + 2а,(5)

где:

Lк – длина котлована по низу, м

а – заложение откоса котлована, м.

Используя формулу (2) преобразуем формулу (5), а после преобразования получаем формулу:

LВк = Lк + 2(Н *m)(6)

LВк = 47 + 2(2 * 0,25) = 48м

Ширину котлована по верху (ВВк, м) определяют по формуле:

ВВк = Вк + 2а = Вк + 2(Н *m)(7)

где:

m – коэффициент заложения откоса котлована.

ВВк = 32 + 2(2 * 0,25) = 34м

Вычерчиваем план котлована, сечения 1 – 1 и 2 – 2 по котловану и проставляем все условные обозначения с числовыми составляющими (рис. 2)

Рис. 2

1.2 Расчет объемов грунта срезаемого растительного слоя при сооружении котлована

Плодородный грунт растительного слоя при строительстве здания должен быть сохранен, поэтому его срезают и вывозят или складируют для последующего использования при благоустройстве территории по завершению строительства.

Объем грунта подлежащий срезке срезают бульдозером с последующей погрузкой экскаватором или фронтальным погрузчиком в транспортные средства.

Объем (Vc, м) срезаемого грунта определяют по формуле:

Vc = VКс + VРс,(8)

где:

VКс – объем срезаемого грунта в пределах котлована, м 3

VРс – объем срезаемого грунта в пределах рабочей зоны, м 3

Слагаемые формулы (8) определяют по формуле:

VКс = ВВк * LВк * hc, (10)

где:

hc – толщина срезаемого слоя, м.

VКс = 34 * 48 * 0,15 = 245 м 3

VРс = F * hc(11)

где:

F – площадь рабочей зоны, прилегающей к котловану по его периметру, м 2.

F = 45 * 15 = 675 м2

VРс = 675 * 0,15 = 101 м3

1.3 Расчет объемов грунта разрабатываемого в котловане экскаватором

Объем работ (Vэ, м3) выполняют экскаватором и определяют по формуле:

Vэ = (F1 + F2) / 2(H – hc – δ)(12)

где:

F1 – площадь котлована по дну, м2

F2 – площадь котлована поверху, м2

Н – глубина котлована разрабатываемого экскаватором, м

δ = 0,15 величина недобора, м.

F1 = Lк * Вк(13)

F2 = ВВк * LВк(14)

F1 = 47 * 32 = 1504 м2

F2 = 48 * 34 = 1632 м2

Vэ = (1504 + 1632) / 2 (2 – 0,15 – 0,15) = 922 м3

1.4. Расчет объемов грунта при зачистке дна котлована

Объем грунта образующийся при зачистке дна котлована ( VКэ, м3) называют грунтом недобора и определяют по формуле:

VКэ = Lк * Вк * δ(15)

VКэ = 47 * 32 * 0,15 = 226 м3

1.5 Расчет объемов грунта при выполнении траншей для въезда в котлован

Для обеспечения въезда в котлован и выезда из него устраивают как минимум две траншеи (съезда-выезда). Ширина траншеи (Вr, м) принимается в зависимости от ширины планируемых для заезда в нее строительных и транспортных машин.

При одностороннем движении ширину траншеи по низу принимают равной Вт = Вт1 = 4,5 м, а при двухстороннем движении ширину траншеи по низу, принимают равной: Вт = ВТ2 =6 м.

Объем земляных работ (VТВ, м 3), при устройстве траншеи съезда определяют по формуле:

VТВ = (Н2 ( 3Вт + 2mН(m′ - m)/ m′) * (m′ - m) / 6(16)

где:

Н – глубина котлована, м

Вт – (Вт1 и Вт2) ширина траншеи по низу, м

m – коэффициент заложения откоса котлована

m′ - коэффициент заложения откоса траншеи.

VТВ = (4(3 * 6 + 2 * 0,98) * 9,75) / 6 = 130 м3

1.6 Расчет объемов земельных работ по обратной засыпке выемок сбоку от периметра фундаментов

Объем земляных работ по обратной засыпке выемок (засыпка пазух) при послойном уплотнении грунта равен геометрическому объему полостей засыпки. Геометрический объем определяется по формулам известным из геометрии. Объемы сложных геометрических фигур при расчетах разбивают на более простые, которые по окончанию вычислений суммируются в общий объем.

Рис.1. Схемы определения объемов земляных работ и расположения элементов строящегося здания в котловане

1- откос котлована, 2- дно котлована, 3- условная линия границы верхней плоскости грунта недобора, 4- свая, 5- монолитный ростверк, 6- стена подвала

В промышленном и гражданском строительстве приходится в основном рассчитывать объемы котлованов, траншей, выемок и насыпей при вертикальной планировке площадок.

Объёмы земляных масс подсчитывают многократно: в процессе проектирования – по чертежам, при выполнении строительных процессов – по натуральным замерам.

В состав земляных работ обычно входят: вертикальная планировка площадок;

Вертикальную планировку выполняют для выравнивания естественного рельефа площадок, отведённых под строительство различных зданий и сооружений, а также для благоустройства территорий. Земляные работы по вертикальной планировке включают выемку грунта на одних участках площадки, перемещение, отсыпку и уплотнение его на других участках (в зоне насыпи).

Вертикальную планировку площадок на участке выемок осуществляют до устройства в них коммуникаций и фундаментов, а на участке насыпей – после устройства этих сооружений.

Объёмы работ по вертикальной планировке площадок измеряются квадратными метрами поверхности.

Подсчёт объёмов разрабатываемого грунта сводится к определению объёмов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом допускается, что объём грунта ограничен плоскостями, и отдельные неровности не влияют на точность расчёта.

Объём грунта измеряют кубическими метрами плотного тела.

Объём котлована вычисляют по формуле:

Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1],(17)

где Н – глубина котлована, м;

а, b – длины сторон котлована у основания, м;

а1, b1 – длины сторон котлована поверху (а1=а+2Нm; b1=b+2Нm);

m – коэффициент откоса.

а1 = а + 2Н ∙ m = 32 + 2∙2∙0,25 = 33 м

b1= b + 2Н ∙ m = 47 + 2∙2∙0,25 = 48 м

Vк = Н/6 ∙ [(2а + а1) ∙ b + (2a1 + а) ∙ b1] = 2/6 ∙ [(2∙32 + 33) ∙ 48 + (2∙33 + 32) ∙ 47] =2/6 ∙ [(64 + 33) ∙ 48 + (66 + 32) ∙47] = 2/6 ∙ [97 ∙ 48 + 98 ∙ 47] =

2/6 ∙ [4656 + 4606] =2/6 ∙ 9262 = 3056 м3

Рис.3 Геометрическая схема определения объёма котлована

При отрывке ям под отдельно стоящие фундаменты иногда используют формулу:

Vк = Н/3 (Fн + Fв + √Fн+Fв),(18)

где Fн и Fв – соответственно площади котлована по дну и поверху, м2.

При расчёте объёмов траншей и других линейно протяжённых сооружений их продольные профили делят на участки между точками перелома. Для каждого такого участка объём траншеи вычисляют отдельно, после чего их суммируют. Так, объём траншеи на участке между пунктами 1 и 2:

V1 – 2 = [Fср + m (H1 – H2)2/12] ∙ L1-2

Или (19)

V1 – 2 = [F1/2 + F2/2 – m ∙ (H1 – H2)2/6] ∙ L1-2

Рис.4 Геометрическая схема определения объёма траншеи

Рис.5 Разрез котлована: обратная засыпка грунта

С – сооружение, О – обратная засыпка

Для определения объёма обратной засыпки пазух котлована (траншеи), когда объём его (её) известен, нужно из объёма котлована (траншеи) вычесть объём подземной части сооружения (объём фундамента):

Vоб.з = Vк – а2 ∙ b2 ∙ H ,(20)

где а2 , b2 – размеры здания в плане.

Vоб.з = 2775- 45*30*2 = 75 м3

Земляные работы должны выполняться с комплексной механизацией всех процессов и применением рациональных способов производства работ. Выбор землеройных машин для производства земляных работ зависит от вида грунта, рельефа местности, объёма и глубины земляных выработок, условий выполнения работы (в отвал, на транспорт), транспортных средств и дальности перемещения грунтов.

К основным землеройным машинам относятся одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.

В строительстве благодаря высокой производительности при разработке грунтов различных категорий наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы. В зависимости от производственных условий в качестве сменного оборудования экскаваторов применяют прямые и обратные лопаты, драглайны, грейферы.

таблица 1

№	Наименование объема земельных работ	Обозначение	Количество (м3)
1	2	3	4
1	Объем грунта плодородного слоя срезаемого бульдозером в пределах котлована	VКс	245
2	Объем грунта плодородного слоя срезаемого бульдозером в пределах зоны работ	VРс	101
3	Итого срезаемого плодородного слоя	Vc	346
4	Объем нижних слоев грунта извлекаемого из котлована экскаватором	Vэ	922
5	Объем грунта извлекаемого из котлована вручную	VКэ	226
6	И того извлечено из котлована (стр.4+стр.5)	VКизв	1148
7	Объем первой траншеи (въезда)	Vт1	130
8	Объем второй траншеи (выезда)	Vт2	130
9	Итого объем двух траншей (стр.7+стр.8)	Vт	260
10	Геометрический объем подземной части здания в котловане	Vкпчз	2700
11	Объем грунта требуемого для благоустройства	Vбл	202
12	Объем грунта подлежащего к сдаче в тепличное хозяйство (стр.3-стр.11)	Vсд	144
13	Объем грунта требуемого для обратной засыпки пазух котлована и траншей	Vоз	356
14	Объем грунта подлежащего вывозу со стройплощадки самосвалами (стр.6-стр.13)	Vвыв	792
	Всего земельных работ	V

2. Составление калькуляции затрат труда

Извлечение из калькуляции затрат труда, стоимости работ и продолжительности их выполнения.

Таблица 2

№ п/п	Наименование работ	Обоснование ЕНиР	Единицы измерения	Объем работ	Норма времени на ед. измерения чел-ч. маш-ч.	Затраты труда на весь объем работ чел-ч. Маш-ч.	Расценка на ед. измерения р.-к.	Стоимость затрат труда на весь объем работ р.к.	Состав звена профессия, разряд, количество	Продолжительность работ смен
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Разработка грунта в котловане одноковшовым экскаватором, оборудованным обратной лопатой, с гидравлическим приводом, марки ЭО-3322, с вместимостью ковша 0,5м3, при способе разработки грунта, с погрузкой в транспортное средство, в группе 1	Е2-1-11 табл. 7 №3а	100м3	10,0	2,8 (2,8)	28 (28)	2-97	29,7	Машинист 6р - 1	3,5
2	Разработка грунта в котловане одноковшовым экскаватором, оборудованным обратной лопатой, с гидравлическим приводом, марки ЭО-3322, с вместимостью ковша 0,5м3, при способе разработки грунта навымет, в группе 1	Е2-1-11 табл. 7 №3з	100м3	4	2,2 (2,2)	8,8 (8,8)	2,33	9,32	Машинист 6р - 1	1,1
3	Свайные работы Перемещение и складирование железобетонных свай автомобильным краном	Е12-83	100 шт.	4	22,2 (7,4)	88,8 (29,6)	17-09	68,36	Машинист крана 5р -1 Такелажники на монтаже 3р-2	11,1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
4	Разметка свай краской по длине через 0,5 или 1м	Е12-97	100 м	1,3	1,2	1,56	0,84	1,09	Крановщик 3р	0,2
5	Вертикальное погружение одиночных свай, (штук) навесным копром марки КН-2-12 на базе гусеничного трактора, оборудованными дизельным молотом марки МД-1800, при длительности погружения 15 мин	Е12-28- табл. 2 №5д	шт	400	1,23 (0,41)	492 (164)	1,16	464	Машинист копра 6р-1	61,5
6	Срубка голов одиночных бетонных свай(штук) из бетона В 22,5-30 (М300-М400) с восьмью стержнями продольной арматуры, длину 0,1м участка вырубаемого бетона на свае с сечение 0,25 х0,25	Е12-39 табл. 2 №1б	Шт.	400	0,18	72	0,126	50,4	Бетонщики 3р-2	11,34
7	Опалубочные работы Разборка деревянной опалубки для ростверков ленточных фундаментов, площадь щитов 1м2, (площадь поверхности опалубки ,контактирующей с бетоном),	ЕНиР Е4-1 Е4-1-34 Табл. 2 №1б	М2	400	0,15	60	0,101	40,4	Плотник 3 и 2р-1	7,5
8	Установка деревянной опалубки для ростверков ленточных фундаментов, площадь щитов 1м2, (площадь поверхности опалубки ,контактирующей с бетоном),	Е4-1-34 Табл. 2 №1а	М2	400	0,62	248	0,443	173,20	Плотник 6 и 5р -1	31
9	Установка арматурных каркасов (штук) , краном, в проектное положение в ростверке, при положении каркасов: А) горизонтальное (верхнее и нижнее) при диаметре арматурных стержней 16мм и массе 0,3т арматурных каркасов,	Е4-1-44 табл. 1 №1а	Шт.	350	0,42	147	0,285	99,75	Арматурщик 4р-1 арматурщик 2р-3	18,38
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
10	Б) вертикальное при диаметре 16мм и массе сеток арматурных каркасов 0,3т	Е4-1-44 табл. 1 №2а	Шт.	400	0,79	316	0,535	214	Арматурщик 4р-1 арматурщик 2р-3	39,5
11	Установка и вязка арматурных каркасов из стержней в ленточных фундаментах при диаметре 5 мм арматурных стержней	Е4-1-46 табл. 1 №3а	т	30	28	840	21-70	651	Арматурщик 5р-1	10,5
12	Установка бетонной смеси бадьей, подаваемой грузоподъемным краном, при бетонировании отдельно расположенных фундаментов, для создания общей бетонной конструкции сооружения объемом до 10м3	Е4-1-49 табл. 1 №3	М3	400	0,33	132	0,236	94,40	Бетонщик 4р-1 бетонщик 2р-1	16,5
12	Монтажные работы Установка фундаментных блоков (штук) массой 0,5т	ЕНиР Е4-1 Е4-1-3 табл. 2 №1а и б	Шт.	400	0,33 0,11	132 44	0,234 0,117	93,60 46,80	Монтажник конструкций 4,3,2р-1 машинист крана 6р-1	16,5 5,5
13	Укладка плит перекрытий: А) площадью 5м2	Е4-1-7 табл. 1 № 2 а и б	Шт.	200	0,56 0,14	112 28	0,396 0,148	79,20 29,60	Монтажник конструкций 4 и 2р-1, 3р-2 машинист крана 6р-1	14 3,5
14	Б) площадью 12,5м2	Е4-1-7 табл. 1 №4 а и б	Шт.	200	0,88 0,22	176 44	0,623 0,233	124,60 46,60	Монтажник конструкций 4 и 2р-1, 3р-2 машинист крана 6р-1	22 5,5
15	Заливка швов пустотных плит перекрытий вручную без устройства опалубки	Е4-1-26 табл. 1 № 4б	100м	13	2,1	27,3	1,56	20,28	Монтажник конструкций 4 и 3р-1	3,4
16	Изоляция фундаментов рулонными материалами в два слоя	Е3-2 табл. 1 №2	100м2	5	8,3	41,5	5,81	29,05	Каменщик 3р	5,2
17	Кладочные работы Кладка сложных стен из кирпича при кладке с совмещенными вертикальными швами толщиной стены 3 кирпича	ЕНиР Е3 Е3-3 табл. 4 № 5в	М3	80	4,4	352	3,54	283,2	Каменщик 3р	44
18	Механизированное приготовление цементного раствора м3, в электрорастворосмесителе вместимостью 80 литров	Е3-22 табл. 1 № 3а	М3	3300	0,6	1980	0,42	1386	Машинист автоматического дозатора 3р-1 транспортировщик 3и 2р-1 подсобный рабочий 2р-1	247,5
19	Устройство глухих перегородок из кирпича толщиной в ½ кирпича	Е3-12 табл. 1 №2	М2	250	0,66	165	0,472	118	Каменьщик4 и2р-1	20,6
	ИТОГО					5535,96 (230,4)		4073,35		599,82

Список литературы

Технология строительного производства. Методические указания по выполнению курсового проекта «Производство земляных работ» для студентов спец.2903. Сост. Ю.С. Кузнецов. Петрозаводск: ПетрГУ, 1991.

Единые нормы времени и расценки. ЕниР-2-1. «Земляные работы». Сборник 2. М., 1988.

Строительные нормы и правила. СниП 1V-3-82 «Определение сметной стоимости эксплуатации строительных машин».

С.С. Добронанравов. Строительные машины и оборудование: справочник. М., 1991.