Stanovení objemů výkopových prací a vzdálenosti přepravy zeminy – Geodézie a projektování dálnic

Rozsah výkopových prací určují projektanti při zpracování projektu organizace výstavby (CPO). Objemy hliněných konstrukcí pravidelného geometrického tvaru lze určit pomocí geometrických vzorců. V podmínkách členitého terénu zemského povrchu se takové výpočty komplikují. Pro ty praktické. Pro tyto účely se používají metody výpočtu objemu zemních prací s různou mírou přesnosti a přiblížení skutečnosti.

Objem výkopových prací při hloubení jam nebo budování násypů s rovnoběžnými bázemi polygonálního obrysu je určen plochou příčného řezu (obr. 1.6) a vypočten pomocí Simpsonova vzorce

kde // je hloubka jámy nebo vzdálenost mezi základnami, m; F je plocha polygonu horní základny, m2; F% je plocha dolního základního mnohoúhelníku, mg;

F – plocha střední části prismatoidu, rovnoběžná s extrémními základnami, m2.

Pro výpočet objemu jámy s pravoúhlými základnami lze Simpsonův vzorec prezentovat následovně:

V = H |(afc-f cd+ajc) [b—d):Q, kde

Fi=ab-F,^cd F = (a+c):2(6+rf):2.

Objem výkopových prací na velkých plochách lze určit pomocí trojúhelníkových nebo čtyřbokých hranolů (střední značka čtverce).

Plánovaná plocha s vyznačenými vrstevnicemi je rozdělena na řadu čtverců o straně 10 až 100 m v závislosti na velikosti plánované plochy, terénu a požadované přesnosti výpočtů (obr. 1.7).

V rozích každého čtverce se interpolací podél vodorovných rovin určí značky zemského povrchu H (černé značky) a umístí se číselným indexem, kde první číslice znamená číslo vodorovné řady a druhá pořadové číslo bodu ve vodorovné řadě, například: Hts, H& atd. (viz obr. 1.7, a).

V případě, že je nastavena úroveň rozvržení místa, začnou vypočítat objemy hranolů ležících ve výkopu a v násypu, když předem určili pracovní úrovně. Hodnota pracovní značky je rozdíl mezi designovou a černou značkou.

Pracovní značky ležící nad rovinou projektové úrovně (výkopu) jsou považovány za kladné (+). a půdorysy (násypy) ležící pod návrhovou rovinou jsou negativní (—).

Objem výkopů a násypů se získá sečtením objemů jednotlivých hranolů.

Dochází k němu, když je při plánování území pod vodorovnou rovinou nutné určit úroveň dispozice na základě podmínky rovnováhy objemů výkopu a násypu, tedy nulové bilance zemních hmot.

Při plánování lokalit může dojít k přebytku (pozitivní bilance) nebo nedostatku (negativní bilance) půdy. Pro dosažení nulové rovnováhy je nutné, kdykoli je to možné, při distribuci nadměrného nebo nedostatečného objemu úroveň #0 v prvním případě zvýšit (+) a ve druhém případě snížit (—) o hodnotu v‘ /maz, distribuce přebytku nebo nedostatku půdy v‘ pro celou plánovanou oblast značky.

Pracovní značky +ft ve výkopu a -h v násypu jsou určeny černými značkami #černé a červené značky //0 plánovací roviny

Pro stanovení objemu práce pomocí čtvercové metody se objem čtyřbokých hranolů ležících zcela ve výkopu nebo násypu určuje průměrnou pracovní úrovní.

Čtverce protnuté linií nulových prací (obr. 1.7,6) a mající v jedné části vybrání a ve druhé násep, se vypočítají pomocí vzorců: v náspu (obr. 1.7, c)

ve výklenku nebo podle vzorců:

V=bc:2(hf:3); V = (a2 – bc): 2 (h.,

Pro správný výběr pracovních metod je vypracována půdní bilance, tj. je proveden výpočet, který stanoví vztah mezi objemy výkopů a násypů. Ke kontrole správnosti návrhových značek se používá bilance zemní hmoty. Při přemisťování zeminy na velké vzdálenosti z výkopu na násep může být vhodnější umístit tuto zeminu do kavalíra a násep vybudovat ze zásoby zeminy. V tomto případě by se měl člověk řídit poměrem

kde Cv jsou náklady na vývoj 1 m3 výkopu s pokládkou zeminy I Cavalier; Svr – náklady na vybudování 1 m3 náspu z rezervy;

Strana – náklady na výkop, dopravu a nasypání 1 m3 zeminy na vzdálenost L.

Po návrhu plánu, podélných a příčných profilů se určí objemy zemních prací, které se vypočítají pomocí příčných řezů na základě pracovních značek odebraných z podélného profilu. Krátký úsek násypu mezi dvěma sousedními zlomy podélného profilu při absenci příčného sklonu terénu lze považovat za pravidelné geometrické těleso – hranoloid s lichoběžníkovými základnami (obr. 7.14). S malým rozdílem sousedních značek Н a já₂ (méně než 1,0 m) pro určení zemních prací lze použít zjednodušený výraz, který je stejně vhodný pro určení objemů násypů i výkopů: Obr. 7.14. Schéma pro určení objemů násypů a výkopů s vodorovným povrchem zeminy:

kde F_h F₂ – plochy průřezu na začátku a na konci úseku vozovky; L – délka úseku vozovky; F₍._p — průměrná plocha průřezu. U moderních metod trasování silnic pomocí klotoidních křivek v půdorysu a svislých křivek v podélném profilu je však osa silnice křivočará. Zakřivení silnice v půdorysu v rovinatém terénu se neprojevuje v objemu výkopových prací. Zakřivení v podélném profilu je třeba zohlednit (obr. 7.15). Jeho ignorování při velké délce řezu mezi řezy může způsobit značné chyby. Proto je v místech, kde zakřivení může výrazně zkreslit výsledky výpočtu, vhodné brát délky řezů maximálně 50 m. Pro výpočet objemu výkopových prací lze použít speciální tabulky. V projekční praxi se výpočet objemu výkopových prací obvykle provádí na počítači na základě výsledků návrhu podélného profilu. Vzhledem k tomu, že příčný sklon terénu menší než 100 % má malý vliv na objem prací, ve výpočtu se s ním nezohledňuje. Pro výpočet objemu výkopových prací na svažitých plochách by se měly v charakteristických bodech vykreslit průřezy podloží vozovky (obr. 7.16). Plochy výkopů a zásypů Obr. 7.15. Objemy, které se nezohledňují při výpočtu zemních prací na úsecích svislých oblouků:1 — plocha v podélném profilu; 2 — plocha v příčném řezu Obr. 7.16. Příčné profily vozovky na svahu (F — plochy částí (nejjednodušších obrazců dělení) se měří rozdělením složitého úseku na nejjednodušší obrazce. Mosty s délkou menší než 4 m na mostovce a potrubí se obvykle při výpočtu objemu výkopových prací nezohledňují, tj. považují se za zasypané zeminou. Pro přesnější výpočet objemu výkopových prací, které je nutné provést během výstavby silnice, je nutné zavést korekce objemů vypočítaných pomocí vzorců, které zohledňují:

• vliv rozdílu mezi sousedními značkami, pokud přesáhne 1,0 m;
• dodatečné objemy výkopových prací k odstranění ornice a zasypání kuželů kolem umělých staveb;
• objemy zabírané v dokončené vozovce povrchem vozovky (tzv. korekce na strukturu povrchu vozovky);
• rozdíl ve stupni zhutnění půdy za přirozených podmínek a v náspech po umělém zhutnění; pokles náspů ve slabých základech (rašelina, sypké zeminy).

Dále se zavádí korekční faktor 1,05 pro dodatečné práce a ty, které nebyly v projektu zohledněny. Pro celkový objem výkopových prací se zavádí korekční faktor 1,10.

Při zavádění změny konstrukce vozovky se zohledňují způsoby zasypávání krajnic. Tato změna se při výpočtu objemu násypu zavádí se záporným znaménkem, protože zemní práce se snižují o objem zabraný vozovkou. U výkopů změna konstrukce vozovky naopak objem zemních prací zvyšuje, proto se zavádí se znaménkem kladným.

Zavedení korekcí pro umělé zhutnění zeminy v náspech souvisí se skutečností, že požadovaná hustota zeminy v podloží vozovky, zajišťující její pevnost a stabilitu, musí být větší než hustota zeminy v přirozených podmínkách. Objemy náspů jsou proto obvykle menší než objemy zásob, ze kterých se vylévají. Hodnotu korekčního faktoru lze stanovit porovnáním hustoty zeminy v přirozených podmínkách s hustotou zeminy, která musí být v podloží vozovky zajištěna.

Pokles násypů v oblastech nacházejících se na slabých půdách, které jsou pod násypem zhutněny nebo zpod něj vytlačeny, se vypočítává pomocí metod pro posouzení stability vozovky.

Pokud se zeminy na jednotlivých úsecích komunikace nebo i v rámci jednoho průřezu liší z hlediska obtížnosti vývoje, objemy výkopových prací se počítají zvlášť pro každou kategorii zemin. Totéž platí pro úseky s nepříznivými půdními a hydrologickými podmínkami, kde je horní část vozovky vyplněna dovezenými písčitými zeminami.