Технология строительства грунтовой плотины

 

 

 

 

 

Принятые в таблице  обозначения расчетных параметров:

Н_пi–проектная высота плотины в i-м сечении (согласно продольному профилю);

l_i–j – расстояние между сечениями i и j, м (согласно продольному профилю);

В_{п i} – ширина плотины по низу в i-м сечении, определяемая при по-стоянных коэффициентах заложениях откосов и отсутствии промежуточных берм по формуле

В_{п i} = В_г.п. + (m_в + m_н) · Н_{п i}=12+(3+1,75)*0=12 м.                                              (1)

При наличии промежуточных  берм и (или) непостоянных коэффи-циентах  заложения одного или обоих откосов  в сечениях до отметки берм ширина плотины по низу определяется по этой же формуле, при-нимая соответствующие  численные значения коэффициентов  заложе-ния откосов.

На отметке бермы ширина плотины по низу увеличивается на ши-рину берм:

В_п.б. = В_г.п. + (m_{в 1} + m_{н 1}) · Н_{п i} + В_б.н. + В_б.в., м,              (2)

В_п.б=12++(3+1,75)*8+2+2=54м

где m_в, m_н – коэффициенты заложения верхового и низового откосов выше отметки бермы;

   В_б.н., В_б.в. – ширина берм соответственно низовой и верховой, м.

На отметках ниже берм ширина по низу определяется по формуле

 

В_{п i} = В_п.б. + (m_{в 2} + m_{н 2}) · (Н_{п i} – Н_п.б.), м,                     (3)

В_{п i}=54+(3,5+2)*(9-8)=59,5м

где Н_п.б. – высота плотины на отметке берм, м.

Средняя ширина плотины по низу между сечениями i и j (рис. 1) определяется по формуле

 

а площадь элемента основания

 

 

 

                                Рис. 1. Элемент тела плотины

 

 

 

 

Ниже отметки берм площади  поперечных сечений определяются как  сумма постоянной f_i на отметке бермы (формула 6) и переменной

 

                          (7)

где – средняя площадь поперечного сечения плотины между сечениями i и j, м²;; -площадь в i-м сечении.

где – средняя площадь поперечного сечения плотины между сечениями i и j, м²; 

 

    – геометрический объем элемента тела плотины между сечениями i и j, м³;

 

Определив площадь основания  плотины  

  находят объем вскрыши основания плотины  
                         

где – планируемая толщина слоя вскрыши грунта с основания плотины, м (согласно геологическим условиям объекта строительства);

 – геометрический объем  тела плотины, м³.

Таким образом, профильный объем  тела плотины

 

 

                                 Расчет объемов рабочих операций, связанных с обустройством откосов плотины целесообразно выполнять в табличной форме (табл. 2).

Таблица 2. Определение объемов работ по обустройству плотины

Ном. Точки проф.	Отм. пов-сти	Hni м	Li-j м	Верховой откос			Низовой откос
				li,м	м	м2	li,м	,м	,м2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	83	0		0			0,00
			15		1,58	23,72		1,01	15,12
2	82	1		3,16			2,02
			40		4,74	189,74		3,02	120,93
3	81	2		6,32			4,03
			20		7,91	158,11		5,04	100,78
4	80	3		9,49			6,05
			30		11,07	332,04		7,05	211,63
5	79	4		12,65			8,06
			15		14,23	213,45		9,07	136,05
6	78	5		15,81			10,08
			35		17,39	608,74		11,09	388,00
7	77	6		18,97			12,09
			20		20,55	411,10		13,10	262,02
8	76	7		22,14			14,11
			30		24,72	741,51		16,12	483,50
9	75	8		27,30			18,12
			50		29,12	1455,91		19,24	962,13
10	74	9		30,94			20,36
			30		32,76	982,75		21,48	644,36
11	73	10		34,58			22,60
			40		36,40	1455,93		23,71	948,59
12	72	11		38,22			24,83
			50		40,04	2001,92		25,95	1297,54
13	71	12		41,86			27,07
			10		43,68	436,78		28,19	281,87
14	70	13		45,50			29,30
			5		47,32	236,59		30,42	152,11
15	69	14		49,14			31,54
			50		50,96	2547,93		32,66	1632,95
16	68	15		52,78			33,78
			80		50,96	4076,69		32,66	2612,72
16а	69	14		49,14			31,54
			20		47,32	946,37		30,42	608,46
16б	70	13		45,50			29,30
			45		41,86	1883,63		27,07	1218,10
16в	72	11		38,22			24,83
			25		41,86	1046,46		27,07	676,72
16г	70	13		45,50			29,30
			10		47,32	473,19		30,42	304,23
16д	69	14		49,14			31,54
			100		50,96	5095,86		32,66	3265,90
17	68	15		52,78			33,78
			55		50,96	2802,72		32,66	1796,24
18	69	14		49,14			31,54
			35		47,32	1656,15		30,42	1064,80
19	70	13		45,50			29,30
			30		43,68	1310,35		28,19	845,60
20	71	12		41,86			27,07
			20		40,04	800,77		25,95	519,02
21	72	11		38,22			24,83
			20		36,40	727,97		23,71	474,29
22	73	10		34,58			22,60
			35		32,76	1146,54		21,48	751,75
23	74	9		30,94			20,36
			10		29,12	291,18		19,24	192,43
24	75	8		27,30			18,12
			10		24,72	247,17		16,12	161,17
25	76	7		22,14			14,11
			30		20,55	616,64		13,10	393,04
26	77	6		18,97			12,09
			45		17,39	782,66		11,09	498,85
27	78	5		15,81			10,08
			10		14,23	142,30		9,07	90,70
28	79	4		12,65			8,06
			35		11,07	387,38		7,05	246,91
29	80	3		9,49			6,05
			35		7,91	276,70		5,04	176,36
30	81	2		6,32			4,03
			20		4,74	94,87		3,02	60,47
31	82	1		3,16			2,02
			55		1,58	86,96		1,01	55,43
32	83	0		0,00			0,00
∑						36688,79			23650,74

Принятые в таблице  обозначения расчетных параметров:

l_i – длина откоса плотины в i-м сечении профиля, м;

где m₀ – проектный коэффициент заложения рассматриваемого откоса плотины (проектный параметр).Данная формула применима при постоянном коэффициенте заложения откоса и отсутствии бермы, а также для определения длины верхней части откоса (выше бермы) Длина откоса на отметке бермы определяется по формуле

 

 м,                                (13)

а ниже бермы – как  сумма постоянной и переменной

 

 м

 – средняя длина откоса  элемента плотины между точками  i и j, м;

 – площадь откоса элемента  плотины между точками i и j, м²;

 

 – общая расчетная площадь рассматриваемого откоса плотины, подлежащая обустройству.

Среднюю длину каждого  откоса плотины можно вычислить  по формуле

 

 

 

 

где L_г.п. – проектная длина плотины по гребню, которая определяется по продольному профилю (последняя шкала оси абсцисс).

 

4.2. Определение  размеров карьера

При отсыпке профильных насыпей  наиболее целесообразно использовать грунт, разрабатываемый при устройстве профильных выемок (котлованы под водосбросные и водовыпускные сооружения, подводящие и отводящие каналы и др.). Недостающее количество грунта разрабатывается в карьере:

 

W_к = W_п · К_у · К_т.п. – W_п.в.=304246,7*1,02*1,02=316538,27 м³                           

где W_п.в. – объем грунта, используемого из профильных выемок, м³;

          К_у – коэффициент уплотнения, рассчитываемый по формуле

 

 

где γ_пр – проектная плотность грунта в теле плотины, т/м³ (согласно проектным параметрам);

         γ_е – естественная плотность грунта в карьере, т/м³ (согласно гео-логическим условиям);

      К_т.п. – коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортировании его из карьера в тело плотины (1,02…1,03).

В плане карьер целесообразно  располагать в зоне залегания природных грунтов в верхнем бьефе плотины не ближе 50 м от подошвы верхового откоса. При проектировании карьера в вертикальной плоскости необходимо придерживаться следующих рекомендаций. Верхняя граница карьера (на пойме) должна располагаться ниже НПУ, дно (во избежание подтопления) – выше уровня воды в реке на период производства работ (ориентировочно 1 м), коэффициент заложения откосов – не менее 1,0

С учетом изложенных выше рекомендаций необходимо на плане нанести предполагаемый контур карьера, построить профиль  местности на расстоянии 200…300 м  от створа плотины и определить площадь  поперечного сечения карьера (рис. 2) по формуле

 

 

 где Н_к – наибольшая глубина карьера (разность отметок верхней границы и дна карьера);

       m_е– коэффициент заложения естественного рельефа местности, равный

 

где В_к – ширина карьера на поверхности, м;

  Н_к – максимальная глубина карьера, м.

Значения В_к и Н_к снимаются с продольного профиля местности (рис. 2).

 

Рис. 2. Продольный профиль  местности в сечении на середине карьера по длине.

Необходимая протяженность (длина) карьера вдоль водотока определяется по формуле

  

Руководствуясь найденными значениями размеров карьера на поверхности и изложенными выше рекомендациями по его расположению, следует нанести контуры карьера на план стройплощадки, верхнюю и нижнюю границы при этом целесообразно ориентировать по соответствующим горизонталям местности. Определив проектные параметры карьера, находят расчетный объем его вскрыши по формуле

м³,                             

где – мощность слоя вскрыши карьера, м.

 

5. ВЫБОР МАШИН  ДЛЯ РАЗРАБОТКИ 

И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ  ГРУНТА

При выборе типов и марок  машин необходимо руководствоваться  следующими требованиями:

1. Для выполнения рассматриваемых  рабочих операций следует принимать  лишь те типы и марки машин,  которые имеются в парке подрядной  строительной организации.

2. Условия выполнения  рабочей операции должны соответствовать  условиям применения принимаемых  типов машин.

3. Технологические параметры  принимаемых машин должны соответствовать проектным параметрам возводимого сооружения.

4. Для выполнения рассматриваемой  рабочей операции следует принимать  те типы и марки машины, которые обеспечивают минимальные стоимость и трудоемкость единицы объема работ либо минимальные затраты топлива.

Кроме указанных принципов выбора необходимо руководствоваться чисто практическими рекомендациями, согласно которым число типов и марок машин, работающих на данном объекте, должно быть минимальным. Это положение позволяет значительно сократить расходы, связанные с доставкой требуемых машин на объект. В случае использования для устройства насыпных сооружений грунта из карьера разработку и транспортирование грунта осуществляют обычно скреперами или одноковшовыми экскаваторами с цикличными транспортными средствами, ориентируясь, прежде всего на наличие соответствующей техники в подрядной строительной организации.

Если для разработки грунта в карьере используются одноковшовые экскаваторы их комплектование с  транспортными средствами целесообразно  осуществлять с учетом того, что  для загрузки требуется 5…8 циклов работы (черпаний) экскаватора.

Требуемое для загрузки количество циклов (черпаний) экскаватора определяется по формуле

 

где Q_к – объемная грузоподъемность транспортного средства, равная

   q – объем загружаемого грунта за один цикл экскаватора, определяемый по формуле

 

где q_к – вместимость ковша экскаватора, м³;

   К_н – коэффициент наполнения ковша, принимаемый на этапе предварительных расчетов равным 1;

     К_р =1.14 – коэффициент разрыхления грунта.

Вместимость ковшей экскаваторов с различным рабочим оборудованием  и грузоподъемностью автомобилей  приведена в приложении 9.

Марки ЭО и qк Марка автомобиля и Qк	ЭО-3211 0,4 м3	ЭО-4112		ЭО-3322 (0,63)м3	ЭО-4121
		0,65 м3	0,8 м3		1,25 м3	1,0 м3
ЗиЛ-4505 (Qк =3.43м3)	11	7	5	7	3	4
МАЗ-5510(Qк =5.14 м3)	16	10	8	10	5	7
КаМАЗ-5551 (Qк =5.71 м3)	18	11	9	11	6	7
КрАЗ-6510 (Qк=7.71м3)	24	15	12	15	8	10

Таблица 3. Количество циклов экскаватора для загрузки автомобилей

В клетках таблицы следует  выделить (кружками или звездочкой) варианты сочетаний ЭО и автомобилей (где m = 5…8), принятые для дальнейшего сравнения их по технико-экономическим показателям и окончательного выбора наиболее выгодного варианта.