Расчет траншеи с откосами под трубу

ПОДВОДНЫЕ НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДЫ

СТРОИТЕЛЬСТВО ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ

Расчет параметров траншеи

Проектный профиль траншеи принимается в виде трапеции. Наибольшую крутизну откосов обводненных береговых траншей принимают согласно расчетных данных.

Длина подводной траншеи, для которой принимается крутизна откосов, равна ширине русла водной преграды плюс длина разрабатываемых урезных участков водной преграды.

Расчетная ширина подводной траншеи по дну в мягких грунтах определяется по формуле:

Запас b_т, учитывающий отклонения продольной оси трубопровода при его укладке способом протаскивания по дну через водные преграды шириной менее 1000 м, принимают по формуле:

На переходах через водные преграды шириной более 1000 м запас b_т принимают:

Запас ширины траншеи на заносимость b_з учитывают обычно только для русловых участков перехода, где средние на вертикалях скорости течения равны 0,5 м/с и более. Величину b_з определяют по формуле:

Средние скорости на вертикалях

Средние скорости на вертикалях определяют на основе точечных измерений местных скоростей течения при уровнях воды, близких к среднему меженному уровню.

Измерения местных скоростей течения рекомендуется выполнять:

• при ширине реки до 150 м – на одной-двух вертикалях в двух точках (0,2 H и 0,8 H) или в одной точке (0,6 H);
• при ширине реки от 150 до 300 м – на двух-трех вертикалях не менее чем в трех точках (0,2 H; 0,6 H; 0,8 H);
• при ширине реки от 300 до 500 м – на пяти вертикалях в трех (0,2 H; 0,6 H, 0,8 H) или пяти точках (у поверхности, 0,2 H; 0.6 H; 0,8 H; у дна);
• при ширине реки более 500 м – не менее чем на пяти вертикалях, на расстоянии 0,1 – 0,15 В (В – ширина русла) в пяти точках.

Вертикали располагают в границах поперечного сечения русла с глубинами более 1/3 максимальной глубины в зоне наибольших скоростей течения наибольших глубин) и на переломах рельефа дна. При средних скоростях течения на стержне реки менее 0,7 м/с число вертикалей для рек шириной менее 500 м можно сократить до трех, а для рек шириной более 500 м ограничить пятью.

При поверхностных скоростях течения в реке менее 0,8 м/с средние на вертикалях скорости допускается определять расчетным путем по известным значениям среднего меженного расхода воды, соответствующего ему уровня и глубин в поперечном сечении русла.

Продолжительность занесения траншеи

Продолжительность поступления донных наносов в траншею на русловом участке со скоростями 0,5 м/с и больше для расчета запаса b_з определяют в зависимости от технологической схемы разработки подводной траншеи по двум возможным вариантам:

1. Отложение донных наносов в траншее за время ее разработки и последующей укладки трубопровода учитывают увеличением ширины траншеи по дну с запасом, достаточным для сохранения проектных отметок на оси укладки трубопровода; при этом варианте дополнительная подчистка траншеи от наносов не предусматривается.
2. Предусматривают подчистку траншеи от наносов, отложившихся за время ее разработки, путем повторной проходки грунторазрабатывающего снаряда вдоль траншеи непосредственно перед укладкой трубопровода; при этом варианте запас на заносимость принимают существенно меньше, чем в первом.

Первый вариант применяют для подводных траншей, разрабатываемых в грунтах I – II групп, при максимальном значении средних (на вертикалях) скоростей по всей ширине русла менее 0,7 м/с, а также в тех случаях, когда требуется увеличение ширины траншеи по дну сверх расчетной, исходя из конструктивных особенностей земснаряда.

Расчетную продолжительность t для определения запаса ширины траншеи b_з определяют по формуле:

Вторым вариантом пользуются для подводных траншей, разрабатываемых в грунтах I – II групп, при максимальном значении средних (на вертикалях) скоростей по всей ширине русла 0,7 м/с и более, а также для траншей, разрабатываемых в грунтах III группы и выше, подстилающих поверхностный слой донных наносов, не зависимо от скоростей течения.

Расчетную продолжительность t для определения запаса ширины траншеи b_з определяют по формуле:

Для расчета по обоим вариантам продолжительности занесения траншеи ее в границах, требующих учета заносимости, разбивают зону на два участка длиной L₁ и L₂, разделяемых вертикалью, соответствующей максимальному значению средней скорости или максимальной глубине (при ограниченном числе измерений скорости). Если на нескольких вертикалях средние скорости близки к максимальному значению, то границу между участками принимают по той из указанных вертикалей, которая наиболее удалена от крутого берегового склона. Участок меньшей длины L₂ принимают за расчетный и разрабатывают последним.

Рассмотренные выше рекомендации по технологической последовательности разработки подводной траншеи сводятся, по существу, к предложению разрабатывать в первую очередь участки подводной траншеи с меньшей интенсивностью отложения донных наносов, а во вторую очередь – с большей интенсивностью.

Эти рекомендации являются обоснованными для траншей с постоянными по длине геометрическими размерами поперечного сечения и инженерно-геологическими характеристиками грунтов. В этом случае участки одинаковой длины разрабатываются земснарядом практически с одинаковыми затратами времени и объемы донных наносов, поступающих в траншею на этих участках в процессе разработки, пропорциональны интенсивности отложения донных наносов.

Правильное рытьё траншеи под водопровод: советы специалистов

При прокладке водопроводных труб на даче или в частном доме не обойтись без рытья траншеи – глубокого узкого окопа, в котором спрячется система водоснабжения. От того, насколько тщательно проведены земляные работы, будет во многом зависеть комфорт проживания после завершения строительства и отделки.

При разработке водопроводной траншеи следует учитывать следующие параметры:

• свойства грунта;
• глубина промерзания почвы;
• особенности системы водоснабжения;
• наличие на участке действующих коммуникаций и глубина их залегания.

Общие земляные работы при прокладке водопровода регламентированы СНиП 2.04.02-84 с уточнениями для систем, выполненных из полимерных материалов, отраженными в СП 40-102-2000.

Планирование и расчет траншеи под систему водоснабжения

Перед тем, как выкопать траншею под водопровод, необходимо провести ряд подготовительных мероприятий, важнейшими из которых являются планирование и расчет.

На этом этапе следует тщательно продумать маршрут прокладки трубы на участке, учитывая его особенности и возможность наличия на нем других коммуникаций – газопровода, канализации, электрических кабелей и сетей связи.

Совет: Даже если вы уверены в отсутствии на участке каких-либо коммуникаций, лучше удостовериться в этом факте. Если это выяснится в процессе разработки траншеи, придется прокладывать ее в другом месте, что увеличит срок и стоимость выполнения работ.

Если выяснилось, что на участке заложены сети других коммуникаций, необходимо выкопать траншею для трубы на безопасном расстоянии от них. Приведем стандартные величины отступа:

• от газопровода – на 1 м;
• от канализации – на 0,2 м;
• от сетей теплоснабжения – на 1,5 м;
• от силовых электрических кабелей – на 0,5 м.

Выбор оптимальной формы сечения траншеи под водопровод

Геометрия сечения выбирается в зависимости от типа грунта, глубины и ширины траншеи. Она бывает трех видов:

• Прямоугольная. Самая простая и низкозатратная форма. Востребована при небольшой ширине выемки и глубине копания до 1,5 м. Эффективна на плотных грунтах, когда не требуется укреплять стенки.
• Трапециевидная. Более трудоемкая форма траншеи. Однако не требует укрепления стенок и в целом более удобна при прокладке труб. Эффективна при заглублении траншеи ниже, чем 1,5 м.
• Смешанная. Применяется в случаях, когда заглубление достигает уровня залегания грунтовых вод.

Выбор ширины траншеи под систему водоснабжения

Ширина канала для прокладки водопроводной трубы при ее закладке на глубину не менее 3 м регламентирована требованиями СНиП 2.04.02-84. В остальных случаях она выбирается произвольно и зависит от ширины лопаты (при ручной копке) или ковша (при разработке траншеи экскаватором). Здесь важным показателем является удобство извлечения грунта. Поэтому ширина траншеи варьируется от 0,5 м до 0,8 м в зависимости от заглубления.

Оптимальная глубина траншеи под прокладку водопровода

Руководящие документы настаивают, что глубина траншеи под водопровод была как минимум на 0,5 метров ниже среднего уровня промерзания грунта, который в центральных регионах России составляет 1,6 м. Соответственно глубина траншеи в Москве и Московской области должна быть не менее 2,1 м.

Совет: Если условия земельного участка и структура грунта не позволяют достичь оптимальной глубины, необходимо спрятать трубу в термозащитный кожух и дополнительно проложить разогревающий кабель.

Организация работы по разметке траншеи под водопроводные трубы

Для разметки траншеи применяются деревянные или металлические колья, которые вбиваются в землю с допуском по 0,1 м от предполагаемой ширины выемки грунта. Между кольями натягивается леска или бечевка, которые задают направление копки.

Помните о том, что при наличии других коммуникаций на объекте, необходимо отступить от них на безопасное расстояние.

Основные способы копки водопроводных траншей

В зависимости от ландшафта и типа грунта, разработка траншеи производится двумя способами:

• Ручной. Применяется там, где нет достаточного места для работы спецоборудования, например, в тесной городской застройке. Самый трудоемкий и дорогой способ рытья траншеи под водопровод, эффективность которого напрямую зависит от качества грунта. Стоимость работ колеблется от 1000 до 2000 за м 3 в зависимости от погоды и сложности грунта.
• Механизированный. Выкапывание траншеи под водопровод экскаватором актуально при условии свободного доступа спецтехники на объект, а также при существенных объемах земляных работ. Этот способ разработки траншей под водопровод гораздо эффективнее ручного, а его стоимость зависит лишь от времени, затраченного на работу. Она составляет в среднем 300-400 рублей за м 3 . Это 2,5-3,3 раза дешевле, чем ручной труд.

Совет: Применение ручного траншеекопателя существенно снижает трудозатраты. С его помощью можно снизить стоимость ручного труда на 15-20%, одновременно повысив его эффективность.

Вы можете вырыть траншею для водопровода своими руками или обратиться к услугам гастарбайтеров. Но помните, что земляные работы и прокладка инженерных коммуникаций относятся к строительству и требуют профессиональных знаний, навыков и умений. Нарушение строительных норм и правил ведет к авариям, переделкам, а иногда и судебным издержкам, которые стоят в разы дороже, чем помощь профессиональных строителей, работающих на современном оборудовании.

Если вы сомневаетесь в своих возможностях, обратитесь к специалистам. В нашей компании есть все необходимое, чтобы недорого и быстро выкопать траншею под водопровод с соблюдением строительных норм и правил. Звоните по телефону +7 495 775 33 33, чтобы заказать услугу «под ключ» или получить бесплатную консультацию по выбору спецтехники для рытья траншеи под водопровод.

Указания к решению задачи 1

Параметры земляных сооружений, применяемых при сооружении ГНП (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна её откосов и др.), устанавливают в зависимости от диаметра (D_н) трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и диаметра трубопровода, характеристики грунтов, гидрогеологических условий.

Минимальная ширина траншеи по дну устанавливается СП 36.13330.2012 и принимается равной D +300 мм для трубопроводов диаметром до 700 мм (где D – условный диаметр трубопровода) и 1,5D для трубопроводов диаметром 700 мм и более с учётом следующих дополнительных требований:

– для трубопроводов D_н = 1200 и 1400 мм при рытьё траншей с откосами не круче 1 : 0,5 ширину траншеи по дну уменьшают до величины D +500 мм;

– допускается принимать ширину траншей равной ширине рабочего органа землеройной машины, но не менее указанной;

– ширина траншеи по дну на кривых участках под гнутые или сварные отводы равна двукратной величине по отношению к ширине на прямолинейных участках для обеспечения вписания трубопровода в кривую траншею;

– ширина траншеи по дну под балластными грузами или анкерными установками должна быть не менее 2,2D, на участках трубопровода балластируемого грунтом с использованием нетканого синтетического материала, 1,6D.

Рисунок 14. Параметры траншеи

Крутизна откосов траншей под трубопровод и котлованов под трубопроводную арматуру принимается по СП.

Крутизна откоса – отношение глубины (Н_тр) траншеи к проекции образующей стенки на горизонтальную плоскость.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин и назначают равной: для трубопроводов диаметром D_у до 1000 м – D_у + 0,8 м; для трубопроводов диаметром 1000 м и более D_у+1м; для болотистых грунтов, подлежащих осушению, D_у+1,1 м; для песчано-барханных грунтов D_у+1 м от нижних межбарханных оснований; для скальных и болотистых грунтов при отсутствии проезда автотранспорта, строительных машин Д+ (0,6-0,8) м.

Методы разработки грунтов определяют в зависимости от параметров земляного сооружения и объёмов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строительства, наличия землеройных машин в строительных организациях. При разработке траншей с откосами объём земляных работ V_тр определяется:

1) Ширину траншеи по низу В н _тр следует назначать по СП 36.13330.2012:

— В н _тр= 2,2 D_н·– для трубопроводов диаметром до 700 мм;

— В н _тр= 1,5 D_н·– для трубопроводов диаметром 700 мм и более;

— В н _тр= D_н+(2·0,3) – для трубопроводов на обводненных и заболоченных участках;

2) Глубину траншеи Н_тр следует назначать по СП 36.13330.2012:

— Н_тр= D_н+0,8 м – для трубопроводов диаметром до 700 мм;

— Н_тр= D_н+1 м – для трубопроводов диаметром 700 мм и более;

— Н_тр= D_н+1,1 м – для трубопроводов на обводненных и заболоченных участках;

3) Ширину траншеи по верху В в _тр определяем:

По таблице 8 определяем коэффициент откоса n = 1:0,5

Определяем объём земляных работ при разработке траншей с откосами по формуле: = 6621,12м 3

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Назовите способы разработки траншей на болотах всех типов для прокладки МТ;

2. Как называются участки грунты которых имеют значительные водонасыщения и торфяной покров менее 1 м;

3. В чем заключается рекультивация земель при строительстве газонефтепроводов;

4. Назовите технические средства для разработки земляных сооружений;

5. Обратная засыпка земляных сооружений. Технология. Требования нормативных документов к обратной засыпке;

6. Назовите земляные сооружения. Дайте их классификацию.

7. Земляные работы. Технологии разработки грунтов. Ресурсы.

8. Траншея. Определение.

9. Насыпь. Определение.

10. Назовите строительные процессы определяющие земляные работы.

2.2 ВЫБОР ЗЕМЛЕРОЙНОЙ ТЕХНИКИ И КОМПЛЕКТА МАШИН
ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУНТА

Условие задачи 2

Определить установочную мощность роторного экскаватора для рытья траншеи под трубопровод диаметром D мм в заданном типе и категории грунта со скоростью V м/ч.

Как рассчитать объем землеройных работ при дорожном строительстве

Что входит в земляные работы

Земляные работы – один из этапов прокладки новой дороги. В них входит выравнивание рельефа поверхности и разработка котлованов. При выравнивании рельефа поверхности экскаваторы выполняют выемку грунта, его отсыпку и перемещение, а выполненную работу считают в м2. При разработке котлованов выполняют землеройные работы, а расчеты выполняют в м3. В рамках данной статьи мы рассмотрим только разработку котлованов при дорожном строительстве.

Как рассчитать объем землеройных работ

Любой котлован – это геометрическая фигура определенной формы. Для расчета объема грунта, требующего выемки, необходимо вычислить объем этой фигуры.

Котлован прямоугольной формы

Котлован прямоугольной формы с вертикальными стенками – это самый простой вариант. Его объем вычисляют по формуле:

V – объем котлована в м3,

b – ширина котлована в м,

L – длина котлована в м,

h – высота котлована в м.

Котлован прямоугольной формы с разной высотой стенок

Если котлован разрабатывать на склоне, то его стенки будут иметь разную высоту. В этом случае объем получившейся фигуры считают по формуле:

V = b × h + b × H 2 × L, где

h – высота меньшей стенки,

H – высота большей стенки,

b – ширина котлована,

L – длина котлована.

Котлован прямоугольной формы с откосами

Сечение такого котлована – трапеция. Самый простой способ высчитать его объем – использовать формулу площади трапеции:

a и b – основания трапеции, а h – ее высота. Тогда объем котлована вычисляют по формуле:

V = a+b2 × h × L, где

a – ширина котлована по дну,

b – ширина котлована по верху,

h – высота котлована,

L – длина котлована.

Котлован в форме многоугольника с откосами

Чтобы вычислить объем такой сложной фигуры, ее можно разбить на несколько простых, а затем просуммировать результат. Но общая формула есть и для этого случая:

V = (F1 + F2 + Fср) × h6, где

F1 – площадь дна котлована,

F2 – площадь котлована по верху,

Fср – площадь котлована на середине его высоты,

h – высота котлована.

Н3: Круглый котлован без откосов

Посчитать объем такого котлована достаточно просто, используя формулу площади круга:

V = Sкр × h = × r2 × h, где

r – радиус котлована,

h – высота котлована,

– постоянная величина, равная 3,14.

Н3: Круглый котлован с откосами

В этом случае объем получившейся фигуры считают по следующей формуле:

V = (R2 + r2 + R × r) × h3, где

R – радиус котлована по верху,

r – радиус котлована по низу,

h – высота котлована.

Мы привели наиболее распространенные ситуации и формулы для расчета землеройных работ. Но при строительстве дорог встречаются и более сложные случаи. Например, на участках кривых малого радиуса с устройством виражей. Для них точные расчеты выполняют по более сложным и специфичным формулам.

Если работы выполняются с помощью техники с установленной системой нивелирования, задача во многом упрощается: инженеры рассчитывают точные размеры выемки, а техника практически в режиме «беспилотника» выполняет нужные операции.

Подробнее об этой технологии читайте в статье «Система нивелирования в спецтехнике: будущее уже здесь?»