Расчет объемов земляных работ при строительстве инженерных сетей

Глава 1.

  Анализ  исходных проектных материалов.

1.1.Характеристика района проектирования.

     Калужская область — субъект Российской Федерации, расположенный в центральной европейской части страны. Входит в состав Центрального федерального округа. Граничит с Брянской, Смоленской, Московской, Тульской, Орловской областями.

     Территория составляет 29,8 тыс. км².  Численность населения области - 1002,9 тыс. человек (2009), плотность населения 33,5 чел/км² (2009). Основные транспортные узлы региона — Калуга, Обнинск и Сухиничи.

     Основной  автомобильной магистралью является М3 «Украина», с интенсивностью движения до 13800 авт./сутки, проходящая через  города Балабаново, Обнинск, вблизи Малоярославца, Калуги, Сухиничи и города Жиздра. Важное значение имеет и федеральная  автодорога A101 Москва — Варшава («Старая  Польская», «Варшавка»), с интенсивностью движения до 11 500 авт./сутки, проходящая через Белоусово, Обнинск, Малоярославец, Медынь, Юхнов, около Спас-Деменска. Кроме того региональное значение имеет  автодорога Р132 Вязьма — Калуга —  Тула — Рязань с интенсивностью движения до 6750 авт./сутки, и участок  А108 «МБК» проходящий через город  Балабаново. Протяжённость автомобильных  дорог с твердым покрытием  составляет 6564 км. Плотность автодорог  общего пользования с твердым  покрытием — 165 км на 1000 км².

     Основная  железнодорожная магистраль — Москва — Киев, проходящая через Балабаново, Обнинск, Малоярославец, Сухиничи. Кроме  того важны однопутные тепловозные  линии Вязьма — Калуга — Тула (через Мятлево, Полотняный Завод, Пятовский  и Калугу), Сухиничи — Смоленск (через  Спас-Деменск), Сухиничи — Рославль (через Киров), Сухиничи — Тула (через  Козельск), Козельск — Белёв, Вязьма — Брянск (через Киров и Людиново) а также ветка Брянск — Дудоровский. В Калуге размещено крупное локомотивное и моторвагонное депо. Протяжённость  железных дорог общего пользования  составляет 872 км. Плотность железных дорог общего пользования — 29 км на 1000 км².

     В перечень внутренних водных путей России включён участок течения Оки  от Калуги, по реке осуществляются туристические  поездки, организованы экскурсионные  линии Серпухов — Таруса, Серпухов — Велегож, кроме того двумя теплоходами «Луч» организована линия Калуга — Алексин. Протяжённость судоходных и условно судоходных внутренних водных путей составляет 101 км.

     В межобластном пассажирском сообщении  особое значение имеет железнодорожный  экспресс Москва — Калуга (три отправления  в сутки, время в пути 2 часа 40 минут).

     Боровск - город в России, административный центр Боровского района Калужской области.  

1.2.Параметры и назначение частей улицы.

     Необходимо использование СНиПа 2.07.01-89 для того, чтобы определить все показатели улицы.

   Протяженность улицы – 0,75 км.

   Районная магистраль задана, как категория улицы.

   Для неё допустимо избрать количество полос движения проезжей части –  по 2 в каждую сторону.

   Ширина  одной полосы движения – 3,5м.

   Расчетная скорость – 70 км/ч.

   Наименьший  радиус кривых в плане – 250м.

   Наибольший продольный уклон – 60‰.

   Ширина  пешеходной части тротуара – 2,25м.

   1.3. Климатические характеристики.

   Калужская область находится во II дорожно-климатической зоне. Климат области умеренно-континентальный, зима снежная и умеренно-холодная, лето тёплое и дождливое. Средняя температура января составляет от -9 до -10 С, июля: +17 - +18 С. Среднегодовое количество осадков — 680 мм.Глубина промерзания грунта (в зимний период времени) составляет 1,3 м.

   Общая продолжительность строительного  сезона – 180 дней. Начало сезона – 24.04, конец сезона – 20.10. Количество нерабочих  дней по климатическим условиям составляет 13 дней.

   1.4. Грунтово-гидрологические условия.

   Тип и состояние грунта и наличие  грунтовых вод характеризует  условия строительства инженерных подземных сетей. Задан суглинок легкий.

1. Режим колебания уровня грунтовых вод

Зона  умеренного питания.

∆H = УГВ (по заданию) – УГВ (на указанную дату пографику) =

= 3,0 – 1,95 = 1,05м.

Расчетный уровень  грунтовых вод:

РУГВ = УГВ (на дату начала строительства) - ∆H =

= 1,5 – 1,05 = 0,45м

2. Высота капиллярного поднятия воды

h = 1,0 – 2,5 м.

3. Плотность сухого грунта (ρ_ск), кг/м³:

• естественного сложения 1560-1690 (1620);
• насыпного 1390-1480 (1440);
• при стандартном уплотнении 1600-1800 (1700);
• удельная плотность частиц 2690-2720 (2710).

4. Оптимальная влажность (массовая доля) 14-17% (16).

5. Плотность влажного грунта

ρ_W = ρ_сх (1 + W/100), где

W – влажность грунта в прцентах.

• для грунта естественного сложения

ρ_W1 = 1560

(1 + 0,16) = 1809,6 кг/м³;

• для насыпного грунта

ρ_W2 = 1440

(1 + 0,16) = 1670,4 кг/м³;

• для грунта при стандартом уплотнении

ρ_W3 = 1700

(1 + 0,16) = 1972 кг/м³.

6. Крутизна откосов траншеи:

• в сухих грунтах - 
• в водонасыщенных -

 
 

Глава 2.

Разработка  поперечного профиля.

2.1.Разработка  поперечного профиля  правой траншеи.

       Водосток. Для водостока выбираем безнапорные железобетонные трубы круглого поперечного сечения со следующими техническими характеристиками: 

 

1. Расчет  глубины заложения  сети.

     H_л = Z_пр + ∆_л , где

     H_л – глубина лотка;

     Z_пр – глубина промерзания грунта;

     ∆_л – запас, определяемый по СНиПу 2.07.01-89.

      Т.к. для водостока мы подбираем смотровой колодец в соответствии со СНиПом 2.07.01-89, глубина заложения водостока будет определятся высотой рабочей камеры колодца (H_кам.к.) и высотой люка (h). Высота смотрового колодца значительно больше глубины промерзания данной области, поэтому все требования по глубине заложения инженерных сетей будут соблюдены.

H_л = H_кам.к.+ h = 1,8 + 0,5 = 2,3 (м)

2. Линия поверхности основания.

H_тр = H_л + δ = 2,3 + 0,05 = 2,35 (м), где

δ = 0,05м – толщина одной стенки трубы.

4. Определение ширины траншеи по низу.

B_низ= D + ∆= 0,7 + 1,0 = 1,7 (м), где

D = d+2δ = 0,6 + 2·0,05 = 0,7 (м) – наружный диаметр трубы.

∆ = 1,0 – величина, определяемая по СНиПу 2.07.01-89 в зависимости от наружного диаметра трубы и вида стыкового соединения сети. 

     

Газопровод. Для газопровода выбираю стальные трубы со сварными стыками со следующими техническими характеристиками: 

 

1. Расчет  глубины заложения  сети.

Для газопровода подбираем смотровой  колодец в соответствии со  СНиПом 2.07.01-89.

     H_л = H_кам.к.+ h = 2,0 + 0,5 = 2,5 (м)

2. Линия поверхности основания.

H_тр = H_л + δ = 2,5 + 0,05 = 2,55 (м), где

3. 4. Определение ширины траншеи по низу.

   B_низ= D + ∆= 0,7 + 0,8 = 1,5 (м), где

   D = d+2δ = 0,6 + 2·0,05 = 0,7 (м); 
   

   2.2.Разработка  поперечного профиля  левой траншеи.

   Коллектор. Тип коллектора – проходной (теплопровод, водопровод, телефонный кабель)

   1. Высота рабочей камеры.

   H_кол= 2d + 4δ + ∆_т + 2∆_к, где

   ∆_т= 0,2м – расстояние между поверхностями изоляции теплопроводов;

   ∆_к = 0,2м – расстояние от поверхности изоляции теплопроводов до стенки и пола коллектора.

   H_кол= 2·0,5 + 4·0,05 + 0,2 + 2·0,2 = 1,8 (м) 
   

   2. Ширина  рабочей камеры.

   B_кол= d_в + 2δ + d_т + 2δ + B_прох +2∆_к, где

   d_в – диаметр водопровода;

   d_т – диаметр теплопровода;

   B_прох= 0,8 м – ширина прохода, определяемая по СНиПу 2.07.01-89.

   B_кол= 0,5 + 2·0,05 + 0,5 + 2·0,05 + 0,8 +2·0,2 = 2,4 (м) 
   

   3. Подбор  коллектора. Полученные значения высоты и ширины рабочей камеры  доводим до ближайших нормированных в большую сторону в соответствии со СНиПом 2.07.01-89 и выбираем коллектор со следующими техническими характеристиками:
   • высота – 2,2 м;
   • ширина – 2,4 м;
   • длина монтажного элемента – 2,7 м;
   • наибольшая масса монтажного элемента – 2,8 т.
   4. Расчет глубины заложения.

   H_л= Н_кол+ ∆_в = 2,2 + 0,5 = 2,7 (м)_, где

   ∆_в= 0,5 м – расстояние от верха коллектора до поверхности земли.

   5. Расчет ширины траншеи по низу.

   B_низ= B_кол+2δ + ∆ = 2,4 +2·0,15 + 1,4 = 4,1 (м)

    δ = 0,15 м  – толщина стенки коллектора.

     Канализация. Для канализации выбираю безнапорные железобетонные трубы круглого поперечного сечения со следующими техническими характеристиками:

   Область применения	Внутренний  диаметр, мм	Длина трубы, м	Масса трубы, т
   Канализация	300	5,10	0,73

   1. Расчет  глубины заложения  сети.

   Для канализации подбираем смотровой колодец в соответствии со  СНиПом 2.07.01-89.

   H_л = H_кам.к.+ h = 2,4 + 0,5 = 2,9 (м)

   2. Линия поверхности основания.

   H_тр = H_л + δ = 2,9 + 0,05 = 2,95 (м), где

   3. 4. Определение ширины траншеи по низу.

      B_низ= D + ∆= 0,4 + 0,6 = 1,0 (м), где

      D = d+2δ = 0,3 + 2·0,05 = 0,4 (м); 
      

      2.3. Кабели наружного освещения.

           

      Для прокладки  кабелей выбираю полипропиленовые трубы со следующими техническими характеристиками: 
      

      Область применения	Внутренний  диаметр, мм	Длина трубы, м	Масса трубы, т
      Кабели	50	10	0,5

      Глубина заложения – 0,7 м, ширина траншеи по низу – 0,5 м. 
      

      Глава 3.

      Расчет  объемов материалов.

      3.1.Инженерные  сети и их характеристики.

      Область применения	Характеристики  трубопровода	Внутренний  диаметр трубы, м	Длина трубы, м	Масса одного метра трубы, т	Длина улицы, м	Кол-во труб, шт.	Общая масса трубо- провода, т
      1	2	3	4	5	6	7	8
      водопровод		0,5			750
      водосток	Железнобетонные безнапорные круглые трубы с  раструбными соединениями	0,6	5,10	0,73	750	147	107,31
      канализация	Железнобетонные безнапорные круглые трубы с  раструбными соединениями	0,3	5,10	1,65	750	147	242,55
      теплопровод		0,5			750
      газопровод	Стальные трубы  со сварными швами	0,6		0,1529	750
      кабели  освещения	Полипропиле- новые трубы  со  сварными  швами	0,05	10	0,0005	750	75
      телефонный  кабель	Полипропиле- новые трубы  со сврными швами	0,05	10	0,0005	750	75
      Область применения	Ширина, м	Высота, м	Длина одного эл-та, м	Масса одного эл-та, т	Длина улицы, м	Кол-во эл-тов, шт.	Общая масса кол- лектора, м
      коллектор	2,4	2,2	2,7	2,8	750	278	778,4

       
      

      Область применения	Внутренний  диаметр, м	Высота  рабочей камеры без  люка, м	Масса монтажного элемента, м	Расстояние  между колодцами, м	Кол-во	Длина улицы, м
      1	2	3	4	5	6	7
      водосток	1,0	1,8	1,5	75	10	750
      канализация	1,0	2,4	2,1	50	15	750
      газопровод	1,2	2,0	2,1	75	10	750

      3.2.Смотровые колодцы. 
      

      Область применения	Внутренний  диаметр, м	Высота  рабочей камеры без  люка, м	Масса монтажного элемента, м	Расстояние  между колодцами, м	Кол-во	Длина улицы, м
      1	2	3	4	5	6	7
      водосток	0,8	1,55	0,95	60	12	750

      3.3.Водоприемные колодцы. 
      

      3.4.Определение объемов инженерных сетей левой траншеи.

      ,

      где

      D_к-ции – наружный диаметр трубопровода канализации;

      d_к.о. – диаметр труб для кабелей освещения;

      B_к-ра – наружная ширина коллектора;

      H_к-ра – наружная высота коллектора;

      L_ул – длина улицы;

      D_эл.к. – диаметр смотрового колодца для канализации;

      H_кам.к. – высота рабочей камеры смотрового колодца канализации;

      N_кол.к. – количество смотровых колодцев канализации. 
      

      3.5.Определение объема инженерных сетей в правой траншее.

      , где

      D_г – наружный диаметр трубопровода газопровода;

      D_в-ка – наружный диаметр водостока;

      d_к.о. – диаметр труб для кабелей освещения;

      L_ул – длина улицы; 

      D_{эл.в-ка.} – диаметр смотрового колодца для водостока; 

      H_{кам.в-ка.} – высота рабочей камеры смотрового  колодца водостока;

      N_кол.в – количество смотровых колодцев водостока;

      D_эл.г – диаметр смотрового колодца для газопровода;

      H_кам.г – высота рабочей камеры смотрового  колодца газопровода;

      N_кол.г – количество смотровых колодцев газопровода. 
      

      3.6.Объем  инженерных сетей  водостока.

      , где

      D_в-ка – наружный диаметр водостока;

      L_ул – длина улицы; 

      D_{эл.в-ка.} – диаметр смотрового колодца для водостока; 

      H_{кам.в-ка.} – высота рабочей камеры смотрового  колодца водостока;

      N_кол.в – количество смотровых колодцев водостока. 
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
      

      Глава 4.

      Расчет  объемов земляных работ при строительстве  инженерных сетей.

      4.1.Определен

      ие  объема грунта траншеи.

      ⁼ ·L_ул,

      = ·L_ул = 14,177·750 = 10 632,75 (м³),

      = ·L_ул, где

      V_тр – объем грунта траншеи, соответственно левой, правой и траншеи для водостока;

      S_тр – площадь траншеи, соответственно левой, правой и траншеи для водостока;

      L_ул – длина улицы.

      4.2.Определение  коэффициента разрыхления.

      , где

      - плотность  сухого грунта естественного  сложения, кг/м³;

      - плотность  насыпного сухого грунта, кг/м³.

      4.3.Определение  объема земляных  работ  при разработке  грунта. 
       
       
      

      4.4.Определение  коэффициента относительного  уплотнения.

      где

      K_ст.у.=1 – коэффициент стандартного уплотнения;

      - плотность  сухого грунта естественного  сложения, кг/м³;

      - плотность  сухого грунта при стандартном  уплотнении, кг/м³.

      4.5.Определение  объема грунта  для обратной засыпки. 
       
       
      

      4.6.Определение  объема грунта  на вывоз. 
       
       
      

      4.7.Определение  объема на снятие  растительного грунта.

      ^. 
      

      ,где

      B_{тр.верх} – ширина траншеи по верху, соответственно левой, правой и траншеи для водостока;

      L_ул – длина улицы;

      h_р.сл – толщина растительного слоя, для II дорожной климатической зоны h_р.сл=0,20 м³.

      4.8.Определение  объема на вывоз  растительного грунта. 
       
       
      

      4.9.Определение  объема песка под  основание трубопровода. 
      

      4.10.Определение  объема монолитного  бетона на устройство  основания.