Как определить длину трубы в насыпи

Если при возведении частного дома количество рабочих часов и объем вынутого грунта можно посчитать приблизительно, то крупное строительство требует точного расчета.

Чем сложнее архитектура, тем более тщательные вычисления необходимо сделать. Траншея под трубопровод на первый взгляд кажется простым объектом.

Из-за значительных размеров и разнообразия грунтов неточности в расчетах могут привести к серьезным ошибкам, завышению или занижению финансирования и снабжения рабочими ресурсами и механизмами.

Как рассчитать ширину траншеи под трубопровод, расскажем в статье.

Составные части расчета объема земляных работ при прокладке трубы

Планируя создание траншеи под трубопровод, необходимо рассчитать ее геометрические размеры. Для этого используют замеры геодезистов, съемки местности и планы строительства.

Расчеты производятся по геометрическим правилам определения объема фигуры. Для этого нужно знать несколько основных показателей. В первую очередь, форму траншеи.

В зависимости от характера грунта и особенностей трубопровода она может быть:

1. Правильным прямоугольником, если благодаря плотному грунту получаются вертикальные боковые стенки.
2. Трапецией при косых боковых стенках.

Для расчетов требуется узнать основные параметры траншеи:

• общую длину;
• высоту каждой из стенок;
• ширину по дну и верхней поверхности;
• кубатуру труб.

Используя замеры, определяется:

• объем объекта,
• периметр,
• площадь,
• количество вынутого грунта.

Если речь идет о траншее больших размеров или расположенной на пересеченной местности с различным уровнем поверхности, то площадь делится на несколько простых фигур. Все расчеты проводят как сумму параметров нескольких фигур.

Цели подсчета размеров

Расчет объема земляных работ необходим для того, чтобы определить:

1. Объем вынутого грунта.
2. Затраты рабочего времени для ручного труда и машино-часов (затраты могут считаться с учетом того, что после укладки трубопровода траншею понадобится закопать).
3. Грузоподъемность транспорта, необходимого для вывозки излишков грунта.

Конечная задача – расчет общей суммы затрат с учетом зарплаты рабочих и оплаты аренды механизмов.

При расчетах учитывают дополнительные работы, такие как:

• выгрузка грунта в транспорт и вывоз его,
• установка крепления вертикальных стенок,
• засыпку,
• приведение местности в первоначальное состояние.

Требования СП и СНиП

• Принципы и требования к расчетам изложены в нормативных актах по строительству (СП – сводах правил и СНИП – строительных нормах и правилах, ТТК – типовых технологических картах).
• Правила сооружения и нормативы земляных работ при устройстве траншей утверждены в:
• Требования могут отличаться для газовых трубопроводов, водоводов и других технологических объектов.

Данные и формулы

Прежде, чем производить расчеты по формулам, необходимо определить особенности участка и характеристики трубопровода, которые влияют на применяемые параметры.

От качества грунта зависит величина поправок для определения общего объема грунта, допустимой крутизны откосов. Различные проценты используются при работах в песчаных почвах, легких и тяжелых суглинках, глине мягкой или жирной с учетом примесей щебня.

Необходимо учитывать место проведения работ. Прокладка траншей в поле, на улице города или в жилом дворе определяет характеристики используемой техники и допустимую минимальную глубину.

Сначала рассчитывается необходимая глубина траншеи (Н). Она зависит от уровня допустимой минимальной глубины (Нмин) и диаметра трубопровода (диаметр трубы + толщина изоляции — Ø с изоляцией): Н= Нмин + Ø с изоляцией.

Следующий показатель – ширина траншеи (В), которая определяется исходя из диаметра труб и допусков. Величина допуска вокруг трубы зависит от характера укладки (отдельными трубами, секциями, плетями). Общая ширина не может быть меньше 0,7 м, а при наличии боковых креплений – 0,8 м: В = Ø с изоляцией + допуск.

Ширина траншеи по дну и по верху равна только в плотных грунтах, на песчаных и супесчаных почвах траншея будет иметь форму трапеции. В этих случаях нужно рассчитать крутизну откосов с учетом глубины и длины траншеи.

Крутизна откоса (Кот) или уклон определяется как отношение глубины выемки (Н) и заложения, например:

• Кот =Н/В = 1: 1 при откосе 45°;
• Кот =Н/В = 1: 0,5 при откосе 63°;
• Кот =Н/В = 1: 1,25 при откосе 38°.

Полученный коэффициент позволяет определить ширину траншеи в ее верхней части, для этого к параметрам основания прибавляется удвоенный размер откоса.

Объем работ (V) по выемке грунта рассчитывается отдельно для ручной и механизированной разработки. Исходя из практического опыта, соотношение (Кр) составляет 95 и 5%% за пределами населенного пункта и 85 и 15%% внутри города.

Для определения средней ширины (S) нужно сложить нижние и верхние размеры сложить и разделить пополам: W= (А+В) : 2.

Объем грунта, вынутый механизированным способом равен: Vэкс. = W х Н х L х (Крм/100) (м3), где Крм= 85 или 95.

Объем грунта, вынутый вручную равен: Vруч. = W х Н х L х (Крм/100) (м3), где Крм= 5 или 15.

Кроме основной траншеи правильной формы необходимо вырыть приямки, в которых устанавливаются сборники для конденсата и находятся места сварки стыков. Размеры приямков зависят от диаметра труб. Оптимальными считаются размеры:

• длина L = 1,5 метра;
• ширина (W) = Ø + 1,4 м;
• глубина (Н) = 0,7 м от нижней части трубы.

Общий объем приямков обычно составляет до 5% от общего размера всей траншеи.

С учетом этого определяется общий объем работ на первой стадии, который равен: Vобщ.разраб. = Vэкс. + V.руч. + 0,05 (Vэкс. + V.руч) (м3).

Вторая часть земляных работ начинается при засыпке траншеи. Эта процедура состоит из нескольких последовательных действий. Сначала проводится ручная засыпка труб. Высота равняется диаметру трубы с учетом изоляции и засыпке сверху не менее 20 см: h = Ø + 0,2 (м).

Чтобы определить общие объемы засыпки, нужно найти объем траншеи, который непосредственно занят трубопроводом. Для этого используем формулу площади круга и длину траншеи: V трубы = π Ø /4 х L (м3).

Для дальнейших расчетов нужно из общего объема вынутого грунта вычесть рассчитанные размеры трубы и добавить размеры насыпи, над поверхностью грунта, если она есть.

Другим способом объем засыпки считается как сумма работ, выполненных вручную и бульдозером:

1. Доля ручной работы составляет V руч. зас. = А х h х L — V трубы (м3).
2. Доля работы бульдозером: V мех.зас. = (А+В)/2 х (H – h) * L (м3).

Дополнительно прибавляется объем ранее выкопанных приямков за минусом размеров установленного в них оборудования.

Для проверки можно просчитать баланс земляной массы: V общей разработки = V присыпки вручную + V уложенной трубы + V механизированной засыпки.

Чтобы определить объем грунта, который необходимо вывезти, нужно учесть количество земли, которая не вернется в траншею. Для этого используются уже известные данные вынутого грунта и коэффициент по остаточному разрыхлению (Ко). Такая корректировка необходима потому, что существует разница в объемах между плотным вынимаемым грунтом и возвращаемой разрыхленной землей.

Оставшийся грунт будет разбросан по окружающей территории, если строительства идет в чистом поле. В городе или других стесненных условиях выкопанный и не возвращенный грунт необходимо вывезти.

Прежде чем заказывать транспортные средства для вывоза, нужно узнать объем грунта, который нужно загрузить в машины и вывезти. Для этого используется формула: V вывозки = V трубы + V остатка (м3). Исходя из объема, подбирают количество самосвалов с учетом их грузоподъемности.

Могут понадобиться дополнительные расчеты, например, для установки ограждения необходимо знать периметр траншеи. Для этого складывают длину и ширину (верхнюю), а затем умножают их в два раза: Р = (L + В) х 2 (м).

Если траншея имеет сложную форму, то расчеты производятся по каждому участку, а результаты суммируются.

Пример расчетов для траншеи при следующих данных:

• длина L = 100 м;
• ширина по дну А – 1 м;
• ширина по верху В -1,5 метра;
• диаметр трубы с с изоляцией Ø – 0,7 м;
• глубина укладки – 1 метр.

Рассчитаем объем грунта, вынутый механизированным и ручным способом, а также общую величину с учетом приямков:

1. Vэкс. = (1+1,5)/2 х 1 х 100 х (95/100) = 118,75 (м3), где Крм= 95%;
2. Vруч. = (1+1,5)/2 х 1 х 100 х (5/100) = 6,25 (м3), где Крм= 5 %.
3. Vобщ = Vэкс + Vруч + 0,05 (Vэкс + Vруч) = 118,75 + 6,25 + 0,05 (118,75 + 6,25) = 131,25(м3).

Аналогично можно сделать дальнейшие вычисления на стадии засыпки траншеи.

Где брать постоянные значения?

Существует ряд обязательных требований к проведению земляных работ, которые учитываются при проектировании строительства.

Все основные параметры приведены в отраслевых СНиПах и СП. Они разработаны с учетом требований безопасности строительства.

Например, в СП 45.13330.2012 по земляным сооружениям приводится таблица минимальной ширины траншей, рассчитанной с способа разработки грунта и способа соединения труб:

Способ укладки трубопровода	Ширина при сварном соединении	Ширина при муфтовом, фланцевом соединении
Отдельными секциями если наружный диаметр труб: меньше 0,7 м; больше 0,7 м.	Ø + 0,3, но не меньше 0,7 м; 1,5 Ø.
Тоже при узкотраншейном методе (Ø до 219 мм) без спуска людей в траншеи	Ø + 0,2
Отдельными трубами при диаметре: до 0,5 м; от 0,5 до 1,6 м.

Здесь же приведена таблица минимальных размеров приямков с учетом вида труб, способа соединений, уплотнителя, условного прохода трубопровода.

Как подсчитать объем грунта под разные виды трубопроводов?

Для различных видов трубопроводов предъявляются специальные требования. Например:

1. При укладке водопровода глубина траншеи должна быть больше чем глубина промерзания грунта, в разных местностях это может составлять от 1,5 до 3 метров;
2. Для канализационных трубопроводов необходимо обеспечить постоянный уклон траншеи, не менее 1% на 10 метров, чтобы обеспечить естественный отвод;
3. При возведении газопроводов обязательно на дно укладывается песчаная подушка.

Перечисленные особенности учитываются в расчетах. При определении глубины траншеи под водопровод учитывается не только диаметр трубы, но и глубина промерзания. В формулах участвует та величина, которая больше.

Глубина траншеи для канализационного трубопровода берется не в виде постоянной величины, а вычисляется как средний показатель: (Глубина в начале + Глубина в конце траншее) : 2. При укладке газопровода глубину траншеи изначально увеличивается на 10-15 см (толщину песчаной подушки).

Заказчики могут предъявлять дополнительные требования к прокладке траншей, если они не идут вразрез с установленными нормативами и правилами.

Расценки в смете при рытье траншей

При оформлении заказа на подготовку траншеи под трубопровод (газовый, водяной или канализационный) производят расчет стоимости работ с учетом особенностей каждого объекта.

За основу берутся начальные тарифы за 1 метр:

• кубический, т.е. с учетом глубины, ширины и длины траншеи;
• погонный, за длину траншеи.

Тарифы корректируются с учетом дополнительных условий:

• характеристики почвы (супеси, глиноземы, так далее);
• ландшафт территории (уклон местности, наличие возвышенностей, оврагов, асфальта, бетона, камней, деревьев);
• глубина промерзания;
• вид траншеи (с откосами, сложной формы);
• предварительная подготовка территории, например, снятие плодородного слоя почвы)
• тип механизации (экскаватор, траншеекопатель, землеройная машина) с учетом мощности, размера ковша;
• доля ручной работы;
• необходимость вывоза грунта;
• срочность выполнения заказа.

Таблица расчета цены за работу:

За 1 кубический метр	Вручную	Экскаватором
С учетом почвы: песчаная; суглинки; глина жирная.	Независимо от сложности 350
Сложный рельеф	+ 5%	—
Предварительные работы (подготовка местности)	480	—
Укрепление стенок траншеи	240	—
Использование экскаватора	350	150
Загрузка земли в машины	500	320
Засыпка траншеи	360	170
Вывоз грунта	450	250
Уборка территории	100	—

В таблице приведены минимальные тарифы. При расчете объем выполняемых работ и расценки согласуются с заказчиком

Если вас интересует, что собой представляет траншея в строительстве, каково ее устройство, методы разработки, загляните в этот раздел.

Заключение

Для определения стоимости земляных работ по обустройству траншей под трубопроводы различного назначения, необходимо провести расчет объемов грунта, вынутого из земли, засыпанного обратно и вывезенного за территорию строительства.

Такие вычисления необходимы также для определения необходимости в рабочей силе, землеройной технике и грузовом транспорте. Расчеты производятся на основании данных геодезической съемки, а если она не проводилась, то с привлечением плана местности.

Определение длины водопропускной трубы

• Диаметр трубы d=1,6 м,
• Ширина насыпи по верху зем. полотна Bзп=12,0 м,
• Проектная отметка Hпр=159,51 м,
• Отметка земли Hз=155,00 м,
• Уклон трубы i=7 ‰,
• Заложение откосов m=1,5
• Длина откосного крыла по типовому проекту Lотк.кр=2,13 м,
• Минимальная ширина полки bmin=0,8 м,
• Высота оголовка по типовому проекту hог=1,93 м.

Определяем длину трубы в первом приближении. Полная длина трубы принимается с учетом оголовков.

Lтр1=Внас+2·m·hнас-2·Lотк.кр=12,0+2*1,5(159,51-155,00)-2*2,13=21,27 м.

Lотк.кр по типовому проекту (d=1,4) принимаем 2.13 м.

1. Высота выходного отверстия трубы
2. Hвых=Hвх-Lтр1·i=155,00-21,27*0,007=154,85 м,
3. Отметка левой полки hпол.лев=Hвх+hог=155,00+1,93=156,93 м,
4. Отметка правой полки hпол.прав=Hвых+hог=154,85+1,93=156,78 м,

Отметка бровки Hбр=Hпр-Lпр.ч.*iпр.ч./2-Lобоч*iобоч=159,51-8,00*0,02/2-2,00*0,04=159,35 м,

Длина левого откоса Lотк.лев=2*m*(Hбр-hпол.лев)=2*1,5*(159,35-156,93)=7,26 м,

Длина правого откоса Lотк.пр=2*m*(Hбр-hпол.лев)=2*1,5*(159,35-156,78)=7,71 м.

Определяем длину трубы во втором приближении. Определяем минимальную длину водопропускной трубы.

Lтр2=Взп+Lотк.лев+ Lотк.пр+2·bmin=12,0+7,26+7,71+2*0,8=28,57 м,

Определяем длину трубы в третьем приближении. Длину трубы определяем с учетом длины применяемых звеньев.

δ — ширина стыка между звеньями (0.015м)

Определяем количество звеньев:

nзв=(Lтр2-2(0.35+0.01))/ Lзв = (28,57-2*(0,35+0,01))/5=5,6=6 звена.

Lтр3=2(0.35+0.01)+ nзв Lзв+ nст δ= 2(0.35+0.01)+6*5+5*0,015=30,80 м,

nст = nзв-1.

Определяем длину полки:

Lп=( Lтр3- Взп- Lотк.лев-Lотк.пр)/2=(30,80-12,0-7,26-7,71)/2=1,91 м,

• Lлев= Lп+ Lотк.лев+ Взп/2 =1,91+7,26+6,0=15,17 м,
• Lпр= Lп +Lотк.пр+ Взп/2 =1,91+7,71+6,0=15,62 м,
• Lлев+Lпр= Lтр
• 15,17+15,62=30,80 м,
• Определяем отметку лотка трубы по оси дороги с учетом строительного подъема
• hстр=hнас/50 – для трубы на бетонном фундаменте.
• hстр=4,51 /50=0,09 м.
• Hоси=Hз+hстр=155,00+0,09=155,09 м,
• Hоси.л=Hоси+Lлев*i=155,09+15,17*0,007=155,20 м,

Hоси.п=Hоси-Lпр*i=155,09-15,62*0,007=154,98 м.

1. Продольный водоотвод (водоотводные канавы – кюветы)
2. Для обеспечения устойчивости земляного полотна от воздействия поверхностных вод на автомобильных дорогах предусматривают различные водоотводные сооружения.
3. При проектировании водоотводных сооружений независимо от схемы организации поверхностного водоотвода должны выполнятся следующие работы:
4. разработка общей схемы поверхностного водоотвода;
5. выбор и назначение основных элементов и конструкций водоотводных сооружений;
6. размещение водоотводных сооружений в плане, продольном и поперечном сечениях;
7. определение границ водосборов и их основных характеристик;
8. определение расчётных расходов воды и объёмов стока;
9. выбор и назначение типов укреплений водоотводных сооружений.

• Водоотводные сооружения должны иметь:
• поперечное сечение, достаточное для пропуска расчётного расхода воды;
• продольный уклон и скорости течения воды, исключающие возможность заиливания или размыва отводящих русел.
• Отвод поверхностных вод следует предусматривать: от насыпей водоотводными канавами, кюветами, резервами; от откосов выемок и прилегающих к ним склонов – канавами; непосредственно от выемок кюветами.

Кюветы (боковые канавы) устраивают в выемках и у насыпей высотой до 1 – 1,2 м. Эти канавы служат для отвода воды, стекающей во время дождя и таяния снега с поверхности дороги и прилегающей к ней местности.

Боковые канавы способствуют также осушению верхней части земляного полотна в связи с испарением влаги с внутренних откосов боковых канав.

Однако положительное действие боковых канав сказывается лишь при быстром отводе из них воды.

1. Проектирование кюветов
2. При проектировании автомобильных дорог наименьший продольный уклон водоотводных канав (кюветов) назначают не менее 3‰.
3. В нормативных документах для мелиоративного строительства продольный уклон принимают ≥ 1‰.

При водонепроницаемых грунтах и малоудовлетворительных условиях поверхностного стока боковым канавам придают трапе­цеидальное сечение с шириной по дну 0,4 м и глубиной обычно 0,7—0,8 м (до 1—1,2 м как максимум), считая от бровки насыпи. Откосам канав в выемках придают крутизну 1:1,5, а у насыпей внутренний откос канав имеет крутизну 1:3.

Если земляное полотно возводят в сухих местах с обеспечен­ным быстрым стоком поверхностных вод, а грунтовые воды распо­ложены глубоко, боковые канавы устраивают треугольного сече­ния глубиной не менее 0,3 м от поверхности земли.

Крутизна откосов таких канав 1:3 и менее обеспечивает автомо­билям возможность безопасного съезда с насыпи.

В водопроница­емых песчаных, щебенистых и гравелистых грунтах, обеспечиваю­щих быстрое впитывание воды в любое время года, канавы не де­лают.

В выемках, расположенных в гравелистых, щебенистых грунтах или легковыветривающихся скальных породах, устраивают трапе­цеидальные канавы глубиной не менее 0,3 м с откосами 1:1. В прочном скальном грунте делают треугольные лотки глубиной не менее 0,3 м с внутренним откосом 1:3 и внешним 1:1—1:0,5

Глубину канав в равнинной местности назначают по опыту экс­плуатации в указанных выше пределах, проверяя в случаях необ­ходимости при значительном притоке воды с окружающей местно­сти достаточность пропускной способности канав гидравлическими расчетами. При этом глубину канав назначают так, чтобы низ вы­хода дренажного слоя дорожной одежды на откос (или дренажных воронок) возвышался над дном канавы не менее чем на 20 см.

Укрепление кюветов

Как правило, укрепление кюветов назначают с учетом следующих условий: продольных уклонов, площади водосбора, опыта работы существующих кюветов. При слишком большой скорости течения грунт начинает размываться, в связи с чем дно и откосы кюветов необходимо укреплять против размыва. В зависимости от продольного уклона укрепление кюветов принимают следующее:

• 3 – 20 ‰ – одерновка, засев трав;
• 20 – 40 ‰ – укрепление щебнем;
• 40 – 80 ‰ – укрепление монолитным бетоном;

>80 ‰ – лотки, быстротоки и т.д.

Чертеж укрепления кювета

Рис 7.2.2. Укрепление щебнем

Рис 7.2.3. Укрепление бетоном

2.5 Определение длины трубы

В курсовой работе
проектируют круглые безоголовочные
трубы. Предварительно проверяют
достаточность заданной насыпи по двум
условиям: по засыпке над трубой; по
возвышению над уровнем воды перед трубой
в расчетный паводок.

где d,
t
– диаметр и толщина стенки круглой
трубы (таблица 2.5.1);

• hqm
  – толщина монолитных слоев дорожной
  одежды, (по заданию);
• iп,
  iо
  – поперечный уклон проезжей части,
  обочин;
• с
  – ширина укрепленной или остановочной
  полосы;
• а
  – ширина обочины;
• b
  – ширина проезжей части двухполосной
  дороги или одного направления дороги
  I
  категории;

Н
– глубина воды перед трубой, определяется
по заданному расходу и заданному
отверстию трубы по таблице 2.4.

Если окажется, что
полученная по формуле (2.5.1) высота насыпи
больше, чем по заданию, то для дальнейших
расчетов принимают большую высоту.

Высота откоса
насыпи:

Длина трубы зависит
от ширины дорожного полотна, высоты hон
и заложения откосов m
насыпи.

По ТКП [ ] заложение
откоса принимается 1:4 для дороги категории
I-а,
1:3 для категорий I-б,
I-в,
II,
III,
IV
при высоте насыпи до 3м на дорогах I
и II
категорий и до 2м на дорогах III,
IV
категорий.

При большей высоте насыпи
(до 6м) заложение откоса принимается
равным m=1,5
при мелких и пылеватых песках и m=1,75
при супесях, суглинках.

При высоте откоса
насыпи более 6м заложение откоса в нижней
части принимается 1:2 при суглинках и
супесях и не изменяется (m=1,5)
при мелких и пылеватых песках.

1. При применении
   звеньев труб длиной 2,5м необходимо
   обеспечить засыпку стыка крайних звеньев
   грунтом насыпи.
2. В связи с этим для
   труб с отверстием 1,6 и 1,4м заложение
   откоса на входе и выходе трубы должно
   быть 1:1,5.
3. Для труб с отверстием
   1,0м заложение откоса на входе или на
   выходе может быть принято не круче
   1:2,1, для труб с отверстием 1,2м не круче
   1:1,8.

2.5.1 Определение
длины трубы при заложении откоса насыпи
m=1,5

Рисунок 2.5.1 Схема
к определению длины трубы при заложении
откоса m=1,5:
а) теоретической; б) фактической: 1 –
звено трубы; 2 – противофильтрационный
экран

Теоретическая
длина трубы (рис.2.5.1) с откосом насыпи
1:1,5 вычисляется по формуле:

hон
– высота откоса насыпи, определятся по
формуле (2.5.2);

Длина трубы
определяется по формуле:

где n
– число звеньев трубы.

n	4	5	6	7	8	9	10
Lтр	10,12	12,62	15,12	17,62	20,12	22,02	25,12

Число звеньев
трубы назначается из условия, чтобы
фактическая длина трубы была равна или
больше теоретической.

Если Lтр
>LT,
то принимают длину трубы равной
фактической Lтр,
полученной по формуле (2.5.4), отодвигая
противофильтрационный экран от подошвы
насыпи на входе на величину (рисунок 2.5.1), равную

Если полученное
значение больше 1,5м, то целесообразно вход и выход
трубы отодвинуть от подошвы насыпи на
расстояние:

Вычислим верховую
и низовую часть трубы. При смещении
трубы на входе длина трубы от оси дороги
до входа определяется по формуле (2.5.7),
а до выхода по формуле (2.5.8) с учетом
продольного уклона трубы i
и заложения откосов.

• где i
  – продольный уклон трубы (по заданию);
• m
  – заложение откоса насыпи у трубы.
• При смещении трубы
  от подошвы на входе и на выходе верховая
  и низовая части трубы вычисляются по
  формулам:

Пример 2.5.1

Исходные данные:
дорога III
технической категории (=12,0м).
Высота насыпи 4,16м. Заложение откоса
1:1,5. Уклон трубы 0,010.

Требуется определить
общую длину трубы и ее составляющие
(верховую и низовую).

По формуле (2.5.2)
вычислим высоту откоса насыпи:

Теоретическую
длину трубы по формуле (2.5.3):

Из формулы (2.5.4)
следует, что при 9 звеньях длина трубы
Lтр
= 22,02м , что
недостаточно.

При n=10
длина трубы Lтр
= 25,12м, что
больше теоретической на .

Сместим начало трубы от подошвы насыпи
на.
Тогда длина верховой части трубыL1
и низовой L2:

2.5.2 Определение
длины трубы при заложении откоса m>1,5

Заложение откосов
низких насыпей принимают по безопасности
движения m=3
или m=4,
высоких насыпей по устойчивости откосов
при глинистых грунтах m=1,75
при высоте насыпи до 6м и m=2
при высоких насыпях (нижняя часть).

Предельная крутизна
укрепленного откоса m=1,5,
поэтому для уменьшения длины трубы
перемещаем ее начало и конец от подошвы
насыпи к оси дороги (рис. 2.5.2), принимая
откос насыпи у трубы с заложением 1:1,5.

Рисунок 2.5.2 Схема
к определению длины трубы при m>1,5

Высота укрепления
откоса насыпи у трубы на выходе:

где d,
t
– внутренний диаметр трубы, толщина
стенки, определяется по таблице 2.5.1.

Таблица 2.5.1

Диаметр звена, м	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0
Толщина стенки, см	13	14	15	16	15
Толщина раструба, см	23	23	23	21	22

Если глубина воды
перед трубой ,
то и на входе высота укрепления откоса
определяется по формуле (2.5.10). Если же,
то высота укрепленного откоса на входе
определяется по формуле:

При вычислении
теоретической длины трубы примем .
Назначим сопряжение откосов с заложением
1:m
и 1:1,5 (точка А
на рис.2.5.2) на высоте укрепления откоса
с заложением 1:1,5. Тогда теоретическая
длина трубы при высоте откоса насыпи
до 6м определяется по формуле:

где Вдп
– ширина дорожного полотна, зависит от
категории дорог;

hон
– по формуле (2.5.2);

hy,1
– высота укрепления откоса ().

Если высота откоса
насыпи у трубыhон>6м,
,
то теоретическая длина трубы:

где m,
m1
– заложение откоса верхней части насыпи
и нижней (m1=1,75,
m2=2,0).

Если высота откоса
насыпи и,
то теоретическая длина трубы:

Фактическую длину
трубы вычислим по формуле:

где n
– число звеньев, определяется подбором.

При подборе числа
звеньев возможны два варианта, отличающиеся
по длине трубы на 2,5м (на одно звено).

Вариант 1. Длина
трубы меньше теоретической .
Смещаем точку пересечения откосов вверх
(рис. 2.5.3) на величину.

Проверяют
достаточность высоты откоса для
размещения точки сопряжения А:

Длина верховой
части трубы (до оси дороги) и низовой
вычисляется по формулам:

; , (2.5.18)

Если условие
(2.5.17) не выполнено, то рассматривают
вариант 2,
когда длина
трубы больше теоретической, определенной
по формуле (2.5.12) .

В случае отверстия
1,0 и 1,2м уполаживают откос от точки А
(рис. 2.5.2) до начала (конца) трубы.

Пример 2.5.2

Исходные данные:
дорога II
технической категории. Высота откоса
насыпи 3,0м. заложение откоса 1:3. отверстие
трубы 1,2м, глубина воды перед трубой
1,2м.

1. Требуется определить
   длину трубы.
2. Высота укрепления
   откоса насыпи на входе:
3. ; .

• На выходе ,.
• Примем заложение
  откоса на высоту укрепления 1:1,5, а на
  остальной части 1:3.
• Теоретическая
  длина трубы:

Если принять 10
звеньев, то длина трубы 25,12м. что меньше
теоретической на величину.
Примем длину трубы 25,12м, придвинув откос
с заложением 1:1,5 на величину.

Рисунок 2.5.3 Схема
к примеру 2.5.2

Откос с заложением
1:1,5 к оси на величину (рис. 2.5.2). Точка сопряжения откосов с
заложением 1:3 и 1:1,5 поднимется на величину:

Она находится ниже
бровки обочины, так как выполняется
условие:

,
т.е. 3,0 >
1,96м

Определение размеров котлованов и траншей

Для расчета строительных работ при разработке котло­ванов и траншей, необходимо знать их основные размеры: глубину (Н), ширину (В) и длину (L).

Глубина разработки котлованов и траншей принимается по проек­тным данным: от «черной» отметки поверхности земли до отметки за­ложения основания под фундаменты или подстилающего слоя под полы и уменьшается на толщину срезки растительного грунта, если объем среза подсчитывается отдельно.

• При определении размеров в плане (ширины и длины) котлована или траншеи с вертикальными стенками учитывают размеры подвала и фундаментов, включая толщину гидроизоляции, толщину опалубки и креплений, расстояния со всех сторон между сооружением и стенкой котлована (траншеи) — 0,2 м, а при необходимости спуска людей в котлован — не менее 0,7 м.
• Для котлована, с откосами определяются размеры котлована понизу и поверху: ширина (В) и длина (L).
• Размеры понизу (В , L ) определяются габаритами сооружения с учетом расстояния между сооружением и подошвой откоса (не менее 3 м). Размеры поверху определяются с учетом крутизны откосов:

Вв = Вн + 2Вотк

1. где:
2. Вотк — ширина (заложение) откоса, м.
3. Крутизна откоса характеризуется коэффициентом откоса- отно­шением глубины выемки к заложению откоса:

kотк = H/ Вотк

Отсюда:

Вотк = H / kотк

Или:

Вв = Вн + 2 H / kотк

Объем земляных работ (V) при разработке котлованов с откосами определяется по формулам: для котлована прямоугольной формы

Vк = H /6 * ( Sн + Sв + ( Bн + Bв )*( Lн + Lв ))

• где:
• Sн и Sв — площадь котлована соответственно понизу и поверху, м2;
• для котлована квадратной формы

Vк = H /3 * ( Sн + Sв + ( Sн * Sв) * 0,5)

для котлована круглого в плане

Vк = πH / 3 * (R2 + r2 + Rr)

1. где:
2. R и r — радиусы верхнего и нижнего основания котлована;
3. для котлована, имеющего форму многоугольника

Vк = H /6 * ( Sн + Sв + 4 Sср )

где:

S ср — площадь сечения по середине его высоты, м2. Приведенные формулы пригодны для определения объемов небольших котлованов (шириной менее 15 м). В этом случае они могут разрабатываться экскаватором, находящимся на поверхности земли (типа «драглайн» и «обратная лопата»).

При ширине котлована более 15 м земляные работы выполняются экскаватором типа «прямая лопата», который требуется опустить на дно котлована. Если котлован разрабатывается экскаватором с прямой лопатой, то, к объему котлована необходимо прибавить объем земляных работ для устройства въездов в него.

Число въездов должно быть предусмотрено проектом организации строительства, а объем одного въезда подсчитывается по формуле:

Vв = (6 + 1,5 H) ∙ 4 H2

• где:
• Н— глубина котлована.

В случаях, когда котлован разрабатывается сверху (экскаватором-драглайном или обратной лопатой), а зачищают котлован бульдозером, следует к объему котлована прибавить объем земляных работ для уст­ройства въезда бульдозера. Число въездов определяется проектом орга­низации строительства, а объем въезда подсчитывается по формуле:

Vв = (4 + H) * 2 H2

Размеры траншей определяются в зависимости от размеров фундаментов, диаметра прокладываемых труб, способа производства работ. Расстояния между конструкциями и стенками траншей понизу принимаются в том же порядке, что и для котлованов.

Наименьшая ширина траншей по дну при разработке грунта одноковшовыми экскаваторами соответствует ширине режущей кромки ковша с добавлением 0,15м- в песках и супесях; 0,1м- в глинистых грунтах; 0,4м- в разрыхленных скальных и мерзлых грунтах.

Ширина режущей кромки ковша, м.

Ширина по дну траншей с вертикальными стенками для прокладки трубопроводов принимается по следующей таблице.

Определение ширины траншей для прокладки трубопроводов.