Выделение карты, отсыпаемой грунтом из котлована (К-Н)

Эту карту целесообразно выделить на границе площадки, чтобы не препятствовать перемещению грунта из планировочных выемок в планировочные насыпи, зачастую с применением землеройно-транспортных машин. Объем грунта, направляемого на эту карту, равен разнице объемов котлована и засыпки пазух. По рассматриваемому примеру (таблица 4.1) это: 453 – 157 = 296 м³.

При расположении котлованов на планировочных выемках целесообразно выделять эти карты подальше от ЛНР, так как работа в котлованах относительно небольших размеров наиболее эффективна с применением экскаваторов и в особенности при глубинах не менее 1,5…3 м, обеспечивающих достаточную заполняемость ковшей грунтом за один цикл (таблица 5.1), с перемещением разработанного в них грунта - автосамосвалами, обладающими бόльшими скоростями движения, чем землеройно-транспортные машины и производительность которых меньше зависит от дальности перемещения грунта. Поэтому в примере (см. рисунок 3.2) выделяем ее в призме № 4*.

____________________________

*При расположении котлованов на планировочных насыпях эти карты можно планировать вблизи котлованов и у границ площадки с перемещением грунта на них бульдозерами.

Т а б л и ц а 5.1 – Наименьшая высота забоя для заполнения ковша

Рабочее оборудование экскаватора	Группа грунта	Вместимость ковша экскаватора, м3
0,25	0,5	0,75	1,0	1,5	2,0
Прямая лопата	I,II III IV	1,5 2,5 3,0	1,5 2,5 3,5	2,5 4,5 5,5	3,0 4,5 6,0	3,0 4,5 6,0	2,5 4,0 6,0
Обратная лопата	I,II III	1,2 1,8	1,5 2,0	1,8 2,0	2,2 3,0	≈2,5 ≈3,5	≈3,0 ≈4,0

Желательно, чтобы границы этой карты (наряду с другими картами) в большей части совпадали с границами квадратных призм. При проведении же линии границы через призму, расстояние от ее углов до стороны квадрата можно принимать вначале ориентировочно пропорционально объёмам в её частях, а затем уточнять по установленным интерполяцией рабочим отметкам в её углах по следующему примеру:

Пример по площадке I: карта с объемом 296 м³ займет лишь часть призмы № 4. Длину карты примем а = 100 м между углами VIII и IX.

1 – линии определения величин рабочих отметок вдоль стороны квадрата; 2 – карта, отсыпаемая грунтом из котлована (К-Н)

Рисунок 5.1 – Определение промежуточных рабочих отметок графически

Ориентировочно ширину примем по доле ее объема в призме № 4 по формуле

Ш_ок= V_К-Н ∙ a/V₄, (5.1)

где V_К-Н – объем грунта, перемещаемого из котлована, м³;

V₄ – объем грунта в призме № 4, м³;

Ш_ок = 296 ∙100/7065 = 4,2 м. Принимаем Ш_ок= 4 м.

Промежуточные рабочие отметки в углах VIII' и IX' определяем аналитическим или графическим методами (рисунок 5.1) и устанавливаем их: +1,08 (VIII') и +1,06 (IX'). Уточненную ширину определяем по формуле

Ш_У = V_К-Н ∙ К_ор/(a ∙ ), (5.2)

где – сумма рабочих отметок в углах карты, м;

К_ор – см. формулу (3.9). Ш_У = 296 ∙ 1,05/(100(1,10 + 1,10 + 1,06 + + 1,08)/4) = 2,86 м.

Принимаем Ш_У = 3 м.

5.3 Разработка плана перемещения грунта землеройно-транспортными машинами

5.3.1Разработка плана работ по вертикальной планировке предусматривает установление трасс перемещения грунта из призм выем-

ки в призмы насыпи. В КП следует рассчитать средневзвешенное расстояние перемещения грунта – l_ср по оптимальному плану транспортных трасс, когда трассы не пересекаются. Причем длины трасс следует определять между центрами тяжести тел (ЦТТ) призм [5].

5.3.2 ЦТТ однородной призмы находится на пересечении прямых, проведенных между центрами тяжести (ЦТ) противоположных боковых граней (Приложение В).

5.3.3В переходной призме ЦТТ должны быть установлены по выемке и по насыпи. Для этого необходимо определять положения ЦТТ пирамид, а затем – по части выемки и по части насыпи аналитически или графически, по выбору студента. Известно, что ЦТТ пирамиды располагается на прямой, проведенной из вершины к ЦТ ее основания и на уровне 0,25 высоты от основания.

5.3.4 В пирамиде с одной нулевой точкой эта точка принимается за вершину, а за основание – противолежащая боковая грань призмы (рисунок 5.2). В пирамиде с двумя нулевыми точками за основание целесообразно принять ее горизонтальную проекцию, за высоту – боковое ребро призмы с соответствующей рабочей отметкой (отличной от нуля), и за вершину – крайнюю точку ребра, противолежащую основанию.

5.3.5 Пример установления положения ЦТТ выемки в призме № 1 по рисунку 3.2 приведен на рисунке 5.2. Применяя аналитический метод, располагаем призму в осях координат «х» и «у». В пирамиде за вершину принимаем нулевую точку, а за основание – противолежащую грань призмы – трапецию с основаниями «h», равными 0,40 и 0,90 и высотой а = 40 м. По отношению рабочих отметок [5] h^м/h^б = 0,40/0,90 = = 0,44, находится ЦТ основания пирамиды на расстоянии 44 м от угла с большей рабочей отметкой. Из вершины к ЦТ основания пирамиды проводим прямую. Так как высота пирамиды – 40 м, координата по оси x – = 40 ∙ 0,25 = 10 м, координата по оси y – = 42 м (по графическому построению или по расчету).

В пирамиде за высоту принимается вертикаль (ребро призмы), с соответствующей «рабочей отметкой» h = – 0,90, на которой располагается вершина пирамиды – А. За основание принимается ее горизонтальная проекция с ЦТ в точке Б (пересечение медиан). Несложно доказать, что ЦТТ пирамиды (точка В) будет проецироваться на середину медианы, проведенной из точки А к отрезку ЛНР, так как БВ = 0,25АБ. В пирамиде ЦТТ находится по аналогии с пирамидой .

Рисунок 5.2 – Схема для определения положения ЦТТ выемки в переходной призме ( )

5.3.6Координаты ЦТТ призм вычисляем по формулам:

, (5.3)

, (5.4)

где , , – объемы грунта выемки (насыпи) в соответствующих пирамидах α-ой призмы, м³;

, , , , , – координаты ЦТТ соответствующих пирамид α-ой призмы, м;

– объем грунта в α-ой выемке (насыпи), м³.

Для облегчения самоконтроля при выполнении вычислений, рекомендуем отражать результаты в таблице (таблица 5.1) с примером по призме V₁ (площадка I) по рисункам 3.2 и 5.2.

Т а б л и ц а 5.1 – Определение координат ЦТТ переходных призм

Пирамиды	«Статические» моменты, м3 м	Координаты ЦТТ призм, м
шифры	объемы, м3	координаты ЦТТ, м
		∙ ∙	∙ ∙
		62,5
						42,2	67,7
				-	-

5.3.7 Примеры нахождения положений ЦТТ в неоднородных призмах графоаналитическим методом приведены на рисунке 5.3. В пятиугольной части призмы, разделенной на три пирамиды с объемами 2, 10 и 6 м³, ЦТТ пирамид находятся в точках «ж», «и» и «л» (рисунок 5.3 а).

Вначале определяем общий ЦТТ двух пирамид на прямой ЖИ на расстояниях от ЦТТ обратно пропорциональных их объемам. Соотношение объемов 2 : 10 = 1 : 5, поэтому общий ЦТТ располагается ближе в 5 раз к точке «и», чем к «ж».

Общий ЦТТ всех трех пирамид располагается на прямой между ЦТТ третьей пирамиды (точка «л») и общим ЦТТ двух ранее упомянутых пирамид. Соотношение объемов 6 : (2 + 10) = 1 : 2, поэтому общий ЦТТ трех пирамид располагается в два раза ближе к общему ЦТТ двух пирамид, чем к третьему (в точке «л»).

В четырехугольной части неоднородной призмы (рисунок 5.3 б) прямыми соединяем ЦТТ двух пирамид и центры тяжести треугольных боковых граней призмы (между нулевыми точками и углами призмы). Общий ЦТТ части призмы находится на пересечении указанных прямых.

а) б)

а) пятиугольная часть неоднородной призмы; б) четырехугольная часть неоднородной призмы; 1 – общий ЦТТ двух пирамид; 2 – общий ЦТТ неоднородной призмы по насыпи или выемке; 3 – штрихи разделения отрезков прямых на расчетные доли; 4 –линии границ пирамид.

Рисунок 5.3 – Определение положений ЦТТ в неоднородных призмах графоаналитическим методом

5.3.8 Между ЦТТ призм определяются длины всевозможных трасс и методом потенциалов устанавливается оптимальный план трасс. При решении задачи без использования компьютерной программы и для возможной ревизии полученного плана, средневзвешенную дальность перемещения грунта определяют по формуле [5]

l_ср = (l₁ ∙ V₁ + l₂ ∙ V₂ + … + l_q ∙V_q)/V , (5.5)

где l₁, l₂,…, l_q – длины планируемых трасс, м. Нанесение на рабочий план положений ЦТТ призм и определение длин трасс должно быть выполнено с точностью до 1…2 м в натуре (0,5…1 мм – в масштабе);

V₁, V₂,…, V_q – объемы перемещаемого грунта по соответствующим трассам, м³;

V – объем планировочной выемки на площадке, м³.