Stanovení objemu výkopových prací. Hmotová bilance půdy
Výstavba vodních staveb se liší od výstavby jiných průmyslových staveb tím, že jsou vyžadovány velké objemy zemních prací, což zase určuje relativně vysoké náklady a dlouhé doby výstavby.
Stanovení objemu prací na konstrukcích se provádí jak ve fázi projektování, tak během procesu výstavby. Zdá se, že proces výpočtu objemu práce na různých strukturách je poměrně jednoduchý a nevyžaduje významné matematické školení. Zde se však hydrotechnici i stavitelé potýkají s různými obtížemi. Jednak je to dáno rozmanitostí architektonických forem různých struktur, mezi nimiž jsou zcela běžné zakřivené plochy netradičních tvarů. Zadruhé je třeba se vypořádat s různými přístupy a metodami při určování objemu výkopových prací pro různé stavby. Často může výběr metody výpočtu zabrat projektantovi poměrně hodně času. A konečně postup pro stanovení objemu samotné práce je poměrně pracný, vyžaduje značné detaily objektů a jejich pečlivé zpracování.
Je třeba poznamenat, že kvalitativní stanovení objemu zemních prací, zejména dočasných, uspořádaných v období stavebních a instalačních prací, je důležitým prvkem technologického návrhu. Spolehlivost výsledků výpočtů může významně ovlivnit volbu řešení ohledně způsobu výroby prací, složité mechanizace a organizace výkopových prací na různých stavbách, jinými slovy technicko-ekonomických ukazatelů výroby.
Výpočet objemu výkopových prací musí být proveden v souladu s pokyny regulačních dokumentů (SNiP) as přihlédnutím k klasifikaci zemin podle obtížnosti vývoje. Je třeba si uvědomit, že při výpočtu objemů zemních prací se objemy zeminy zjišťují vždy v hustém tělese, tzn. v hustotě jejich přirozeného výskytu. Celkový objem prací na stavbách je součtem objemů hlavních a doplňkových prací.
Objemy hlavních děl zahrnují všechny objemy prací určené řešením stavby a jejích jednotlivých částí. Další berou v úvahu objemy práce, bez kterých se proces výroby hlavních typů práce stává nemožným (vjezdy a výjezdy z jámy, rozšíření pro průjezd a otáčení vozidel, různé propojky, výplně atd.).
Metody stanovení objemu výkopových prací
Volba metody pro výpočet objemu výkopových prací závisí především na typu konstrukce, terénu a požadované přesnosti výpočtů Celá řada metod a způsobů výpočtu objemu práce předpokládá znalost hlavních plánovaných rozměrů konstrukcí, hloubky založení a strmosti svahů, jakož i rozhodnutí o metodách provádění hlavních výrobních procesů.
Pro stanovení objemu zemních prací existují různé metody – analytické, grafické a graficko-analytické (kombinované).
V případě použití analytické výpočetní metody je nutná znalost matematických závislostí pro stanovení objemů jednoduchých geometrických útvarů. V případě, že tvar předmětu je složitým obrysem povrchu jámy nebo násypu, tyto se rozloží na řadu jednodušších geometrických těles, určí se objemy výsledných obrazců a poté se sečtou.
Při použití grafické metody výpočtu objemu práce je nutné z různých hodnot navrhovaného objektu sestrojit různé grafické závislosti změny objemu práce a na jejich základě určit odpovídající objem práce.
V graficko-analytické metodě stanovení objemu práce se konstruují a analyticky zpracovávají grafické závislosti změny průřezové plochy objektu na lineárních veličinách.
Stanovení objemů výkopů (jám)
Výpočet objemu výkopových prací pro stavbu výkopů (jam, rýh) a násypů o známých rozměrech je zcela jednoduchý a provádí se podle známých matematických vztahů.
Velikost jam závisí na velikosti budovaných budov a staveb, jejich hloubce a také na přijatém konstrukčním schématu.
Ve stavební praxi se rozlišují tato konstrukční schémata:
— schéma 1 (kruh) — mechanismy pro dopravu materiálů a konstrukci konstrukce se pohybují kolem výkopové jámy podél bermy;
— diagram 2 — mechanismy se pohybují po dně jámy;
— diagram 3 — během hlavního stavebního procesu se mechanismy pohybují po dně jámy a finální instalační práce se provádějí venku;
— diagram 4 (kombinovaný) — mechanismy provádějící montážní práce se pohybují jak mimo jámu, tak po jejím dně.
Podle schématu 1 se zpravidla staví malé stavby, jejichž šířka (průměr) nepřesahuje 15 metrů (Всоор 15 m). V tomto případě musí rozměry výkopové jámy zajistit průchod mechanismů kolem budovaných konstrukcí.
Podle schémat 3 a 4 se staví zvláště velké stavby, jejichž rozměry jsou mnohonásobně větší než velikost 15 metrů (Всоор >> 15m).
V závislosti na velikosti budované stavby se šířka výkopové jámy podél dna Bk určí sečtením následujících hodnot: šířka samotné stavby, průjezd vozidel (pokud se pohybují po dně), šířka pásu pro umístění odvodňovacího zařízení (kanály, jímky, jehlové filtry atd.). Délka jámy podél dna LK se stanoví obdobně.
Hodnota strmosti svahů jámy (spádový faktor) m závisí na hloubce výkopu a pevnostních vlastnostech zemin. Strmost svahu lze předběžně přiřadit podle níže uvedené tabulky:
Na obrázku 6.5. Jsou uvedena schémata pro stanovení objemu výkopových prací pro jámy různých konfigurací.
Při znalosti rozměrů jámy na dně Bk a Lk, přiřazení strmosti svahů m a znalosti hloubky jámy H určete rozměry jámy na vrcholu Bkv, L a vypočítejte objem zeminy. Pokud je hloubka výkopu 5–8 m, instalují se mezilehlé zábrany široké 2,5 metru nebo více, v závislosti na podmínkách organizace a technologie práce.
Objem pravoúhlé jámy se sklony je určen vzorcem obráceného komolého jehlanu (prismatoid):
Výkopy pro konstrukce skládající se z válcových a kuželových částí (radiální usazovací nádrže, metanádrže apod.), které se staví zpravidla ve skupinách, tzn. několik v jedné jámě, jsou vykopány ve dvou fázích: nejprve je uspořádána běžná obdélníková jáma s rozměry Вк, LR dole a Вкв, Lra nahoře od značky založení jejich válcových částí a poté jsou vytvořeny vybrání pro kuželové části konstrukce. V souladu s tím se objem výkopových prací stanoví ve dvou fázích: nejprve se pomocí výše uvedených vzorců vypočítá objem obecné obdélníkové jámy a poté se pomocí uvedeného vzorce pro komolý kužel vypočítá objem kuželových prohlubní.
Při výpočtu objemu výkopových prací je třeba vzít v úvahu také objemy vstupních a výstupních (průkopnických) příkopů, které jsou určeny vzorcem:
Stanovení objemů násypů
Jak bylo uvedeno výše, při výpočtu objemů zemních prací jsou objemy zeminy vždy stanoveny v hustém tělese. V souvislosti s touto okolností se při výrobě násypů mění objem potřebné zeminy v hustém tělese konstrukce V v závislosti na poměru hustoty zeminy v lomu K a hustoty zeminy v násypu unas a je určen vzorcem.
Pokud hustota půdy v násypu překročí hodnoty přirozené hustoty půdy, bude mít koeficient kypření zápornou hodnotu (jev zhutnění).
Geometrické objemy násypů se určují pomocí přístupů a metod podobných těm, které se používají při výpočtu objemů výkopových prací popsaných výše.
Nejpoužívanější metodou je grafoanalytická metoda, která je uvedena níže.
1. Nakreslete podélný profil a příčný řez hrází s uvážením
2. Nakreslete grafy změny průřezové plochy hráze a případně jejích prvků (jádro, boční hranoly atd.) z výšky hráze w = f(h) (obr. 6.6.b). Výška hráze se bere jako vzdálenost od koruny hráze k její základně s přihlédnutím k výkopové jámě. Plocha průřezu se vypočítá analyticky ve vhodné tabulkové formě.
3. Pomocí podélného profilu hráze se sestrojí grafy závislosti změny plochy průřezu hráze a potřebných prvků na její délce W = f(L) (obr. 6.6.c).
Obdobným způsobem lze v případě potřeby stanovit objem prací na jakýchkoli dalších prvcích násypu nebo výkopu, včetně objemu odtěžení ornice nebo objemu zásypu. Vzhledem k jejich malým hodnotám ve vztahu k celkovému objemu přehrady a nízké grafické přesnosti je však vhodnější stanovit tyto hodnoty analyticky v tabulkové formě.
