Объем выемки грунта

Любое строительство начинается с проведения земляных работ. Перед этим стараются определить объем выемки грунта, чтобы уложиться в сметную стоимость и вовремя завершить подготовительный этап. Если неправильно оценить сложность и продолжительность земляных работ, можно не успеть со сдачей всего проекта.  

О чем важно знать

Выемкой называют процесс извлечения земляных масс при создании углублений. Другими словами, так говорят о копке котлованов, траншей, каналов и других больших ям. В соответствии с СП 45.13330.2017, выделяют разные группы грунтов с ориентировкой на трудность работы с ними. 

Проектировщики принимают во внимание коэффициент разрыхления грунта. То есть, пропорцию между объемом вскопанных и еще не вскопанных земляных масс. Если в грунте много песка, этот показатель варьируется от 1,08 до 1,17. Если земляные массы перемешаны с глиной или состоят только из нее, коэффициент разрыхления становится больше: 1,24-1,30. Самый большой коэффициент характерен для скальных пород: около 1,45.

От чего зависит объем выемки грунта

На этот показатель влияет ряд факторов, которые принимают к сведению на этапе расчетов. Имеет значение глубина и размеры ямы, которую надо выкопать. Чтобы расчеты получились точными, строители выясняют размеры будущего углубления в земле: длину, ширину и глубину. От них зависит общий объем земли, которую предстоит вынуть. 

Еще один значимый фактор – тип грунта. Почвы на разных площадках значительно отличаются друг от друга, поэтому к ним применяются разные критерии расчета. Например, песчаники и супесчаники легче извлекать их земли, а массы глины и большие камни – гораздо сложнее. Это сказывается на том, какой объем будет фактически извлечен в процессе копки. Еще тип грунта сказывается на трудозатратности создания котлована.

Немаловажно знать состояние грунта, влажность и плотность. Если грунт содержит мало воды, копка котлована или траншеи пойдет быстро. Другое дело – работа с мокрыми и влажными земляными массами. Оба параметра влияют на объем грунта, который будет вынут, и на выбор способа механизации этого процесса. Влажные грунты имеют свойство слеживаться – это затрудняет выемку. 

Вот формула для расчета объема выемки грунта после копки:

Vp = Vпл / Kp 

Здесь Vпл – это объем грунта в плотном теле, а Кр – коэффициент его разрыхления.

Извлеченный из земли грунт можно представить в виде геометрической фигуры с простыми очертаниями. Это позволит использовать для расчета стандартные формулы.

• Объем параллелепипеда –  V = a х b ъ h, где a и b – длина и ширина основания, h – высота. Формула подходит для расчета выемок с ровными стенками. 
• Объем призмы – V = S х h, где S – площадь основания, h – высота. Формула используется для выемок с неизменным по длине поперечным сечением. 
• Объем усеченной пирамиды – V = (h/3) (S1 + S2 + (S1 S2)). Здесь S1 и S2 – площади верхнего и нижнего оснований, h – высота. Применяется к ямам с наклонными стенками.
• Объем цилиндра – V = r2 х h. Здесь r – радиус основания, h – высота. Используется для определения объема выемки грунта при создании колодцев.
• Объем усеченного конуса – V = ( h/3) (R2 + r2 + R r). Здесь где R и r – радиусы верхнего и нижнего оснований, h – высота. Подходит для определения объема больших ям с круглым сечением и наклонными стенками без углов.

Как рассчитать вынимаемую кубатуру грунта

Если планируется возведение фундамента на площадке сложной формы, применяют один из трех методов расчета: метод вертикальных сечений, метод квадратов или призм-трехгранников. Рассмотрим каждый из них.

Метод вертикальных сечений предполагает разделение площадки на поперечные сечения. Сначала рассчитывают площадь каждого из них, затем полученное значение перемножают с расстоянием между сечениями. Объем между парой сечений можно определить так: 

 V  = (S + S)/2 L. Здесь S, S – площади смежных сечений, L – расстояние между сечениями

Метод квадратов требует разделения площадки на одинаковые квадраты. В углах каждого из них ставятся отметки поверхности земли и планируемой поверхности. Объем извлеченного грунта в пределах одного квадрата считают так:

V = a (h + h + h + h)/4. Здесь a – сторона квадрата, h, h, h, h – глубины выемки в углах квадрата

Метод трехгранных призм похож на метод квадратов. Его преимущество – высокая точность значений. Стройплощадку разделяют на треугольники. Для каждого треугольника устанавливают отметки вершин. 

Расчет объема земляных работ на компьютере

Проектировщики и инженеры-сметчики обычно пользуются программными продуктами вроде AutoCAD Civil 3D, CREDO или Топоматик Robur. Каждая из программ работает на основе трехмерных моделей поверхностей. Автоматизированные расчеты всегда дают более точный результат, чем выполняемые вручную. 

Характеристики грунта и расчет объема выемки

Типы грунта различаются по плотности и структуре. Оба параметра сказываются на объеме выемки. Если грунт содержит преимущественно песок или глину, объем выемки превысит такой же показатель у других видов грунта, потому что песчаники и суглинки уплотняются или расширяются при копке. Чтобы точно определить объем выемки, принимают во внимание коэффициенты уплотнения или рыхления. 

Еще на расчеты влияет присутствие в земле водонасыщенных горизонтов. Земляные массы на таких участках рыхлые и сильно увеличивается в объеме в процессе копки, потому что влага в грунте сказывается на его структуре. Еще имеет значение наличие замерзших зон в толще почвы, из-за которых массы уплотняются, и вынимать их становится труднее. 

• Песчаники: вынимаются без проблем, но создают определенные сложности во влажном состоянии
• Суглинки: извлекаются из земли трудно, склонны слеживаться
• Скальные грунты: извлекаются из земли с применением спецтехники, увеличивают объем земляных работ.

Для расчета объема выемкки при работе со сложными грунтами проектировщики и сметчики принимают во внимание все перечисленные факторы. Они ориентируются на типы грунта и их напитанность водой. Такой подход сокращает количество ошибок и позволяет узнать точный объем выемки. 

Как учитывают грунтовые воды при определении объема

Напитанность земляных масс оказывает влияние на копку котлованов, траншей и шахт. Если грунтовые воды подходят близко к поверхности земли, проектировщики обустраивают дренаж, чтобы яму не заливало. Если приходится удалять воду или устанавливать насосы, объем выемки растет. При высоком залегании грунтовых вод грунт значительно разрыхляется – это снижает точность расчетов. 

Зачастую на площадках с высоким залеганием водоносных слоев ямы укрепляют арматурой или изолируют стенки и основание. При таком подходе стенки ям остаются целыми, а земляные работы пройдут безопасно.    

Если вам необходимо провести рытье котлована, подготовку площадки под строительство и прочие земляные работы – обращайтесь в ООО «ВТК» по контактному телефону.