Подсчёт объёмов земляных масс является необходимым элементом принятия определенных технологических решений в процессе проектирования и реализации строительных работ, поскольку является основой для определения календарного плана строительства и служит отправной точкой для определения обеспечения необходимыми рабочими ресурсами, техническими средствами, стройматериалами и конструктивными элементами на данном этапе работ.
В случае масштабных проектов, отклонения результата от плана могут быть весьма значительными, в связи с чем данному этапу отводится особая роль. Расчет объемов земляных работ помогает правильно определить требуемые трудовые и технические ресурсы, составить календарный план и утвердить сметную стоимость.
В состав земляных работ входят:
-
вертикальная планировка площадок. Ее выполняют для выравнивания естественного рельефа поверхности грунта, отведённого под строительство различных зданий и сооружений, а также для благоустройства территорий. Земляные работы по вертикальной планировке включают в себя выемку грунта, перемещение, отсыпку и уплотнение его на других участках.
-
разработка котлованов и траншей.
На практике существуют разные способы расчета объема земляных работ, воспользовавшись которыми можно получить ту или иную степень точности.
Процесс подсчета объемов земляных масс сводится к определению объемов простых геометрических фигур, на которые разбивают объект подсчета. Чаще всего это - прямоугольники, квадраты и треугольники. Размеры этих фигур будут уменьшаться с увеличением неоднородности рельефа: чем сложнее рельеф - тем на более мелкие фигуры необходимо разбить объект подсчета. В случае же с простым (ровным рельефом) таких фигур будет меньше, и размер их будет больше, что значительно упростит расчет и повысит его точность. Соответственно качество (точность) результата будет напрямую зависеть от топографии рельефа.
Однако применение современных технологий, во многом, автоматизирует процесс подсчета земляных масс, что позволяет ускорить расчет и минимизировать количество ошибок в расчетах, связанных с человеческим фактором и математическими вычислениями в процессе расчета.
Специализированные программные комплексы позволяют перенести данные из геодезических приборов непосредственно в компьютер, построить цифровую модель рельефа, выполнить необходимый расчет объемов земляных масс и построить соответствующие графические данные.
Примеры ПО для обработки данных и построения ЦММ: Топоматик Robur, AutoCAD Civil 3D, CREDO ТОПОПЛАН, CREDO_DOS.
ЦММ представляет собой математическое представление участка местности, которое получается в результате обработки материалов топографической съемки. На сегодняшний день без цифровой 3D модели местности сложно представить себе работу проектных организаций, ведь именно на основе ЦММ составляются общие планировочные решения на большой территории. ЦММ характеризует ситуацию и рельеф местности. Она состоит из цифровой модели рельефа местности (ЦМРМ) и цифровой модели контуров (ситуации) местности (ЦМКМ).
Расчет объемов земляных масс при выполнении работ по вертикальной планировке местности требует изготовления такого документа, как картограмма земляных масс. Она представляет собой рабочий чертёж со специальной сеткой квадратов, в центре которых указан объем выемки-насыпи, а в вершинах квадратов отображены рабочие, фактические (черные) и проектные (красные) отметки, а также линия нулевых работ, то есть, отображена граница выемки и насыпи грунта. Изготовление такой картограммы требует выполнения комплекса геодезических работ с применением соответствующего оборудования и специализированного программного обеспечения и привлечением специалистов.
Планируемые объемы земляных работ
Объёмы земляных работ определяются по проектным данным с учётом классификации грунтов, крутизны откосов и глубины заложения подошвы фундамента. Глубина котлована или траншей для фундаментов стен, оборудования, колонн и т.д. должна приниматься по проектным отметкам от подошвы заложения фундамента (или подушки под фундамент) до чёрной отметки земли (чёрная отметка земли – отметка, существующая до начала работ; красная отметка земли – планировочная отметка).
Одна из часто встречаемых величин для расчета объемов земляных работ - крутизна откосов. Крутизна откоса — это отношение глубины котлована (траншеи или др. выемки) к его заложению (проекции откоса на горизонтальную плоскость). В нормативных документах приводятся значения крутизны, зависящие от глубины выемки и вида грунта. Так, угол естественного откоса котлована глубиной до 1,5 м в песчаном грунте составляет 63 градуса, а отношение высоты откоса к его заложению - 1:0,5. Располагая значением этой величины, а также размерами нижней части котлована и его глубиной, можно посчитать длину и ширину земляного сооружения сверху и объем грунта, подлежащего выемке.
Минимальную ширину траншей в проекте следует принимать наибольшей из значений, удовлетворяющих следующим требованиям:
-
под ленточные фундаменты и другие подземные конструкции - должна включать ширину конструкции с учетом опалубки, толщины изоляции и креплений с добавлением 0,2 м с каждой стороны;
-
разрабатываемых одноковшовыми экскаваторами - не менее ширины режущей кромки ковша с добавлением 0,15 м в песках и супесях, 0,1 м в глинистых грунтах, 0,4 м в разрыхленных скальных и мерзлых грунтах.
Также необходимо учитывать минимальные расстояния при укладке трубопроводов, при пересечении разрабатываемых траншей и котлованов с действующими коммуникациями, не защищенными от механических повреждений, при изготовлении вертикальной гидроизоляции фундаментов и т.п.
При необходимости передвижения людей в пазухе расстояние между поверхностью откоса и боковой поверхностью возводимого в выемке сооружения (кроме искусственных оснований трубопроводов, коллекторов и т.п.) должно быть в свету не менее 0,6 м.
А для того, чтобы исключить нарушение естественной структуры грунта, принято "недобирать" ковшом со дна 5-25 см (в зависимости от вида рабочего оборудования). При этом допустимое отклонение отметок дна выемок в местах устройства фундаментов и укладки конструкций при окончательной разработке или после доработки недоборов и восполнения переборов составляет +/-5 см.
Помимо объемов основных работ, принято производить расчет также для дополнительных земляных сооружений, таких как выезды из котлована, бермы, уширения для разворота транспорта и др. элементов, без которых реализация проекта невозможна.
Из общего объема котлована также выделяется объем земляных работ по срезке верхнего плодородного слоя.
Еще один момент, который следует учитывать, - то, что расчет объемов земляных работ производят при плотности естественного залегания ("в плотном теле"). При этом рабочую высоту насыпи следует задать больше проектной, так как впоследствии грунт может осесть. Пример: первоначальное увеличение объема песчаного грунта после разработки составляет 10-15%, остаточное разрыхление грунта (после его уплотнения атмосферными осадками, транспортом и т.д.) - 2-5%.
