ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Technologia i organizacja

robót budowlanych

„Roboty ziemne - wstęp”

prof. dr hab.

inż.

Włodzimierz
Martinek

dr inż. Paweł Nowak

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Roboty ziemne

Roboty ziemne - roboty wykonywane w gruncie
budowlanym

Grunt budowlany - część skorupy ziemskiej
znajdująca się bezpośrednio pod budową

Podział gruntów - X kategorii (stary) ze względu
na wartość oporu jaki stawia grunt przy odspajaniu

98% terenu kraju zalegają grunty I - IV kategorii

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Kate
-
gori
a
grun
-
tu

Charakterystyka i rodzaj

gruntu

Średnia

gęstość

objętościo
wa gruntu

[t/m

3

]

Narzędzia

do

odspajania

gruntu

Przeciętne

spulchniani

e

początkowe

S

s

, [%]

I

a. Piasek suchy bez spoiwa
b. Gleba uprawna zaorana lub ogrodowa
c. Torf bez korzeni

1,6
1,2
1,0

Szufle i
łopaty

5 – 15
5 – 15

20 – 30

II

a. Piasek wilgotny
b. Piasek gliniasty, pył i less wilgotne

(twardoplastyczne i plastyczne)

c. Żwir z ziarnami do 25 mm luźny lub

mało spoisty

d. Gleba uprawna z darnią lub z

korzeniami grubości do 30 mm

e. Nasyp z piasku oraz piasku mało

gliniastego z gruzem,
tłuczniem lub odpadkami drewna

f.

Torf z korzeniami grubości do 30 mm

1,7

1,8
1,7

1,3

1,7

1,1

Łopaty,
niekiedy
motyki
lub oskardy

15 – 25

20 – 30

III

a. Piasek gliniasty, pył i less, mało

wilgotne (półzwarte)

b. Rumosz skalny zwietrzelinowy i

otoczaki o wymiarach do

40 mm

c. Glina, glina ciężka i ił, wilgotne

(twardoplastyczne i plastyczne) bez
głazów

d. Nasyp zleżały z piasku gliniastego
e. Torf z korzeniami grubości ponad 30

mm

f.

Mady i namuły rzeczne gliniaste

1,9

1,8

2,0

1,9
1,4

1,8 – 2,0

Łopaty
i oskardy
z
częściowym
użyciem
drągów
stalowych

25 – 35

IV

a. Less suchy zwarty
b. Glina, glina b. ciężka i ił, mało wilgotne

(półzwarte i zwarte)

c. Glina zwałowa z głazami do 50 kg

stanowiącymi do 10% objętości gruntu

d. Iłołupek miękki
e. Nasyp zleżały z gliny lub iłu z gruzem,

tłuczniem i odpadkami drewna luz

z głazami o masie do 25 kg
stanowiącymi do 10% obj. gruntu.

1,9

2,1

2,1

2,0

2,0

Łopaty przy
stałym
używaniu
oskardów i
drągów
stalowych,
częściowo
kliny i młoty

25 – 35

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Według nowszego podziału ( norma PN-
B-1999: Roboty ziemne . Geotechnika.
Wymagania ogólne. Warszawa 1999)
grunty budowlane dzieli się na siedem
kategorii tak jak pokazano to w tablicy:

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Lp. Kateg

o-ria

Nazwa

Opis

1.

1

Gleba

Wierzchnia warstwa gruntu zawierająca
oprócz materiałów nieorganicznych: żwiru,
piasku, pyłu, iłu, również części organiczne:
próchnicę (humus) oraz organizmy żywe.

2.

2

Grunty

płynne

Grunty w stanie płynnym, trudno oddające
wodę.

3.

3

Grunty

łatwo

urabialne

a) grunty niespoiste i mało spoiste: grunty

frakcji żwirowej lub piaskowej oraz ich
mieszaniny, z domieszką do 15% cząstek
frakcji pyłowej i iłowej, zawierającej mniej niż
30% kamieni i głazów o objętości do 0.01 m

3

(co odpowiada kuli o średnicy około 0,3 m);

b) grunty organiczne o małej zawartości wody,

dobrze rozłożone, słabo skonsolidowane.

4.

4

Grunty

średnio

urabialne

a) mieszaniny frakcji żwirowej, piaskowej,

pyłowej i iłowej zawierającej więcej niż 15%
cząstek frakcji pyłowej i iłowej,

b) grunty spoiste o wskaźniku plastyczności l

p

< 15%, w stanie od plastycznego do
półzwartego, zawierające nie więcej niż 30%
kamieni o objętości do 0.01 m

3

,

c) grunty organiczne skonsolidowane ze

szczątkami drzew.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

5.

5

Grunty

trudno

urabialne

a) grunty jak w kategorii 3 i 4, lecz zawierające

więcej niż 30% kamieni i głazów o objętości do
0.01 m

3

,

b) grunty niespoiste i spoiste zawierające mniej

niż 30% głazów o objętości od 0,01 m

3

do 0,1

m

3

(objętość 0,1 m

3

odpowiada kuli o średnicy

około 0,6 m

3

,

c) grunty bardzo spoiste (W

L

> 70%), w stanie

od plastycznego do półzwartego (0,5 m

3

> l

L

>

0).

6.

6

Skały
łatwo

urabialne

i

porównyw

alne

rodzaje

gruntu

a) skały mające wewnętrzną cementację ziaren,

lecz mocno spękane, łamliwe, kruche,
łupkowate, miękkie lub zwietrzałe,

) b porównywalne grunty zwięzłe lub zespolone

(np. przez wyschnięcie, zamrożenie, związanie
chemiczne) spoiste lub niespoiste,

c) grunty niespoiste i spoiste zawierające więcej

niż 30% głazów o objętości od 0,01 m

3

do 0,1

m

3

,

7.

7

Skały

trudno

urabialne

a) skały mające wewnętrzna cementację ziaren i

duża wytrzymałość strukturalną, lecz spękane
lub zwietrzałe,

b) zwięzłe, nie zwietrzałe łupki ilaste, warstwy

zlepieńców, hutnicze hałdy żużlowe,

c) głazy o objętości powyżej 0,1 m

3

.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Właściwości gruntów

 gęstość właściwa szkieletu gruntowego:
stosunek masy
wysuszonej próbki do jej objętości
 gęstość objętościowa: stosunek masy do
objętości gruntu
w stanie rodzimym
 porowatość gruntu: stosunek ilości porów do
objętości próbki
 współczynnik spulchnienia: przyrost objętości
gruntu w czasie
jego obróbki

V

s

- objętość gruntu po obróbce

V

r

- objętość gruntu w stanie rodzimym

r

r

s

sp

V

V

V

S





ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

 współczynnik spoistości: jest odwrotnością
współczynnika
spulchnienia
 wilgotność gruntu: stosunek masy wilgoci w
gruncie
do suchej masy gruntu

m

s

- masa gruntu w stanie suchym

m

w

- masa gruntu w stanie naturalnym

 kąt stoku naturalnego: kąt pod jakim układa się
grunt
po rozkruszeniu

%

100







s

s

w

m

m

m

W

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Kategorie

Gruntu

normalnej

wilgotności

Skarpy nieobciążone

Skarpy

obciążone

Szerokość na dnie

do 3 m

ponad 3 m

głębokość [m]

głębokość [m]

głębokość [m]

do 3

ponad 3

do 5

ponad 5

do 3

ponad 5

I

II

III

IV

V – XVI

1 : 1,25
1 : 1
1 : 0,67
1 : 0,5
1 : 0,1

1 : 1,5
1 : 1,25
1 : 0,75
1 : 0,67
1 : 0,2

1 : 1,25
1 : 1
1 : 0,5
1 : 0,35
1 : 0,1

1 : 1,5
1 : 1,25
1 : 0,67
1 : 0,5
1 : 0,2

1 : 1,25
1 : 1
1 : 0,67
1 : 0,5
1 : 0,2

1 : 1,5
1 : 1,25
1 : 0,75
1 : 0,67
1 : 0,35

 kąt stoku naturalnego: kąt pod jakim układa się
grunt
po rozkruszeniu

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Rodzaje budowli ziemnych

1. Obiekty stałe:

 nasypy drogowe i kolejowe
 wykopy drogowe i kolejowe
 teren wyrównany po makroniwelacji
 zapory wodne i ziemne
 wały przeciwpowodziowe

2. Obiekty tymczasowe:

 wykopy i nasypy tymczasowe
 wykopy pod fundamenty obiektów

budowlanych

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Definicje

NASYPY - budowle o określonym kształcie
wykonywane z gruntu
budowlanego (np. drogowe, kolejowe).

WYKOPY - przestrzeń o określonym kształcie i

wymiarach,
którą uzyskuje się po usunięciu z
danego miejsca
gruntu budowlanego. Dzielą się na:

 szerokoprzestrzenne - ich szerokość i długość

w znacznym

stopniu przekracza

głębokość,

 wąsko przestrzenne - szerokość ≤ 1,5m,

długość

i głębokość dowolna
 jamiste - długość i szerokość ≤ 1,5m.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

UKOP - objętość ziemi pozyskiwana (może być z
wykopu
pod budynek) potrzebna jako materiał
budowlany.

ODKŁAD - określona objętość gruntu budowlanego
przechowywana na placu budowy w
celu
wykorzystania w późniejszym okresie.

ZWAŁKA - zbędna na terenie budowy objętość

wydobytego
gruntu budowlanego, miejsce na które
wywozi się
niepotrzebny urobek z budowy.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Wykonywanie wykopów i nasypów

WYKOPY

 metoda warstwowa (od boku i od środka)


metoda

głębokiego

wcięcia

(roboty

komunikacyjne, zbocza)

 
NASYPY

 metoda warstw poziomych (dobre zagęszczenie
gruntu,
łatwa organizacja ruchu maszyn)
 metoda warstw ukośnych (trudna stabilizacja
nasypu,
brak możliwości mechanicznego zagęszczenia
gruntu)

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Klasyfikacja robót ziemnych

ROBOTY PRZYGOTOWAWCZE:

 oczyszczenie terenu (usunięcie krzewów i

drzew, rozbiórki obiektów do tego
przeznaczonych)

 pomiary geodezyjne (wyznaczenie

posadowienia budowli, nasypów, wykopów,
fundamentów)

 odwodnienie wykopów
 spulchnienie gruntu

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

ROBOTY PODSTAWOWE:

 zdjęcie ziemi roślinnej
 niwelacja terenu
 wykopy pod budynki i budowle
 obsypanie fundamentów i części

podziemnych obiektów

 rozłożenie ziemi roślinnej

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

ROBOTY WYKOŃCZENIOWE:

 wyrównanie

wykopów

szerokoprzestrzennych

 profilowanie nasypów i skarp
 zabezpieczenie skarp i nasypów
 mikroniwelacja
 ustawienie małej architektury
 układanie ziemi roślinnej i roślin, drzew i

krzewów

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Karczowanie drzew i krzewów

 ręczne lub

 mechaniczne

Karczowanie - cięcie drzew na wysokości ok. 30 cm

ponad terenem

Karpina - (pniak) do usunięcia zawsze gdy nasyp nad

pniakiem
jest niższy niż 2 m

Karczownica - spycharka opancerzona (3 ha lasu

dziennie)

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Wyznaczanie posadowienia

budowli

Ławy ciesielskie

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Utrwalenie wytyczenia kształtów nasypów i wykopów drogowych w terenie płaskim:

a) nasypów, b) wykopów

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Utrwalenie projektowanej wysokości nasypu za pomocą słupa w jego osi

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Odwodnienie wykopów

Zabezpieczenie przed wodą opadową i gruntową

a) wykop ponad wodą gruntową

zabezpieczenie przed zalaniem - rowki odwadniające
na dnie wykopu i odprowadzenie wody do
studzienek

b) wykop poniżej wody gruntowej

obniżenie

poziomu

wody

gruntowej

przy

zastosowaniu:

 igłofiltrów (45 - 65 mm)
 igłostudni (65 - 175 mm)
 studni (pow. 175 mm)
 drenaży

(sączki przy odpowiednim pochyleniu i

głębokości)

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

b)

a)

.

Odwodnienie, drenaż, a - z rowkami odwadniającymi, b - z rurami

odpływowymi,
(1 - poziom wód gruntowych, 2 - skarpa, 3 - rowki odwadniające,
4 - studzienka odwadniająca, 5 - zabezpieczenie rur odpływowych, 6 -
rury odpływowe).

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Spulchnienie gruntów

 kultywatory
 brony

 zrywarki

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Zdejmowanie ziemi roślinnej

Ziemia roślinna (humus) - zawiera wysoki %
próchnicy oraz wysoki stopień porowatości,
odkłada się ok. 1 mm na rok - cenny grunt,
zdejmowany

pod

obiektami,

zachowywany,

składowany w pryzmach wysokości do 120 cm,
zdejmowany:

 ręcznie
 spycharkami
 zgarniarkami

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Wykonywanie wykopów i nasypów

WYKOPY

 metoda warstwowa (od boku i od środka)


metoda

głębokiego

wcięcia

(roboty

komunikacyjne, zbocza)

 
NASYPY

 metoda warstw poziomych (dobre zagęszczenie
gruntu,
łatwa organizacja ruchu maszyn)
 metoda warstw ukośnych (trudna stabilizacja
nasypu,
brak możliwości mechanicznego zagęszczenia
gruntu)

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Sposób podłużny wykonywania wykopów, a - przekrój podłużny, b - rozkład pionowy
rozkopów.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Czołowe wykonywanie wykopów koparkami: a) z osprzętem
przedsiębiernym- koparka i środki transportowe znajdują się w wykopie,
b) z osprzętem podsiębiernym-koparka i środki transportu znajdują się na
poziomie terenu

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

a)

b)

.

Wykonywanie nasypów (a - metodą

warstw poziomych; b - metodą warstw
ukośnych).

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

b

Poprzeczny sposób wykonywania wykopów (a - wykop i nasyp leżą
bezpośrednio przy sobie; b - z urobku tworzone są odkłady po obu stronach
wykopu).

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Technologia i organizacja

robót budowlanych

„Zasady określania ilości robót ziemnych”

„Bilans mas ziemnych”

Zasady przemieszczania mas ziemnych”

prof. dr hab.

inż.

Włodzimierz
Martinek

dr inż. Paweł Nowak

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Określenie ilości robót

budowlanych

/roboty ziemne/

Ilość robót ziemnych wynika z różnicy między
stanem istniejącym powierzchni terenu, a stanem
jaki przewidział projektant.

Dlatego potrzebny jest zapis powierzchni ziemi
przed robotami (plan warstwicowy lub zapis
rzędnych).
Objętość zdejmowanego humusu:
 

 

P - pole powierzchni na jakiej zalega humus
g - grubość warstwy humusu

g

P

V

h





ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Objętość ziemi przy niwelacji

Obliczeń dokonuje się na podstawie:

 metody pryzm o podstawie trójkątnej (duża
dokładność)

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

W przypadku trójkątów przeciętych niweletą:

Objętość graniastosłupa:

6

)

(

2

3

2

1

a

h

h

h

V









r

V

V 

6

/

1

)

(

)

/(

)

(

2

3

3

1

3

3

2













h

h

h

h

h

a

V

n

n

r

w

V

V

V





ora
z
ostatecz
nie

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

 metody pryzm o podstawie kwadratowej
(mniejsza dokładność)

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

b)

V

r

- jak w metodzie pryzm o podstawie trójkątnej

4

/

)

(

2

/

)

(

hB

hA

a

BF

AE

V

w











4

/

)

(

2

/

)

(

hD

hC

a

DF

CE

V

n











)

/(

hC

hA

hA

a

AE







AE

a

CE





)

/(

hD

hA

hB

a

BF







BF

a

DF





a)

gdzie:

hD

FD

ED

V

n











)

(

2

/

1

3

/

1

n

r

w

V

V

V





c)

kwadrat w nasypie lub w

wykopie

4

/

)

(

2

hD

hC

hB

hA

a

V

n











ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

N

r

Bok

a

Rzędna

środka

ciężkoś

ci

Rzędn

a

niwele

ty

a

2

H –

H

0

WYKOP

+

NASYP

-

1

2

3

...

...

w metodzie kwadratów należy posłużyć się tabelą:

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Objętość ziemi przy wykopie pod fundament

budynku

Wzór
Simpsona:

d

c

A





1

b

a

A





2

2

/

)

(

2

/

)

(

0

d

b

c

a

A









6

/

)

4

(

0

2

1

h

A

A

A

V









6

/

]

)

2

(

)

2

[(

h

d

a

c

b

c

a

V















prawdą jest, że;

ostatecznie, po podstawieniu;

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Po obliczeniu wszystkich składowych sporządza się
tablicę bilansu mas ziemnych.
 

BILANS:

0





n

w

V

V

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Lp

.

Rodzaj

roboty

WYKO

P

UKOP

NASYP

ODKŁA

D

ZWAŁKA

ETAP I

1

Zdjęcie

humusu

V

r

V

r

2

Niwelacja

V

nw

V

nw

3

Wywóz ziemi

V

wz

V

wz

4

Wykop pod

obiekt

V

b

V

f

V

zb

ETAP II

5

Obsypanie

fundamentów

V

f

V

f

6

Rozłożenie

ziemi

roślinnej

V

r

V

r

Wariant z wywozem ziemi czyli V

w

> V

n

f

zb

b

V

V

V





ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Lp

.

Rodzaj

roboty

WYKO

P

UKOP

NASYP

ODKŁA

D

ZWAŁKA

ETAP I

1

Zdjęcie

humusu

V

r

V

r

2

Niwelacja

V

nw

V

nw

3

Dowóz ziemi

V

nu

V

nu

4

Wykop pod

obiekt

V

b

V

nb

V

f

ETAP II

5

Obsypanie

fundamentów

V

f

V

f

6

Rozłożenie

ziemi

roślinnej

V

r

V

r

Wariant z dowozem ziemi czyli V

w

< V

n

nb

nu

nw

n

V

V

V

V







f

nb

b

V

V

V





ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Objętość budowli ziemnych liniowych
oblicza się na podstawie profilu
podłużnego trasy i przekrojów
poprzecznych wykonywanych
zazwyczaj w odstępach
hektometrowych oraz w miejscach
charakterystycznych.
Cała trasa jest więc zbiorem odcinków
wykopów i nasypów ograniczonych
płaszczyznami pionowymi. Sumując
objętości tych brył otrzymuje się
objętość wykopów i nasypów.
Przybliżona objętość bryły odcinaka
trasy wyraża się wzorem

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

V=

l

A

A

V

2

2

1





gdzie: A

1

, A

2

–powierzchnie skrajnych pól, (m

2

),

l–odległość pomiędzy powierzchniami skrajnych pół (m).

Z tego wzoru uzyskuje się wyniki większe od rzeczywistych,
a błąd rośnie wraz ze wzrostem różnicy między polami

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

V =

A

o

∙l, m

2

Drugi wzór przybliżony, do określenia objętości
bryły odcinka, dający z kolei wyniki nieco
mniejsze, ma postać

gdzie: A

0

–powierzchnia środkowego przekroju,

równoległego do przekrojów skrajnych, (m

2

),

l–odległość między przekrojami
skrajnymi, (m).
Najdokładniejsze wyniki otrzymuje się stosując
wzór Simpsona

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Wykresy pomocne przy rozdziale mas ziemnych w
robotach liniowych,
a) wykres przekroju podłużnego trasy, b)wykres pól
c) wykres mas

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Rozdział mas ziemnych
Rozdział mas ziemnych to działania projektowe i
wykonawcze, które mają na celu wykonanie robót
ziemnych przy minimalnych kosztach,
z zachowaniem wymaganych projektem terminów i
właściwej jakości robót.
Dokonuje się tego na podstawie projektu
technicznego budowli i obliczenia objętości mas
ziemnych.

Rozdział mas ziemnych sprowadza się
zasadniczo do ustalenia sposobu wykonania
wykopów i nasypów, ilości mas ziemnych do
przemieszczenia oraz kierunków i odległości ich
przemieszczania, a także rodzaju niezbędnego
sprzętu.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Rozdział mas ziemnych w robotach liniowych wykonuje się
zgodnie ze schematem Brucknera. Elementem wyjściowym
jest przekrój podłużny trasy. Na podstawie tego przekroju
wykonuje się wykres pól, w którym dla każdego punktu
charakterystycznego profilu podłużnego nanosi się we
właściwej skali wielkość powierzchni przekroju
poprzecznego. Powierzchnie tego wykresu zawarte pomiędzy
dwoma dowolnymi przekrojami pionowymi, przedstawiają
objętość robót ziemnych zawartych miedzy tymi przekrojami.
Trzecim wykresem jest wykres mas ziemnych, którego rzędne
przedstawiają sumę objętości gruntu w wymaganych
odcinkach, licząc od początku do końca przekroju
podłużnego. Przy sumowaniu nasypy traktuje się jako
wielkości dodatnie, a wykopy jako ujemne.
Na podstawie wykresu mas ziemnych dokonuje się ich
właściwego rozdziału linią rozdzielczą, stosując zasadę, że
masy po obu stronach linii rozdziału powinny się bilansować,
co oznacza, że ilość nasypów powinna pokrywać się z ilością
wykopów. Po wykreśleniu linii rozdzielczej określa się
powierzchnię pod tą linią ( lub nad nią) i określa średnią
odległość przewozową na tym odcinku

.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Wycinek wykresu rozdziału mas ziemnych. 1-pionowa granica podziału,
2linia odniesienia,
3- linia rozdzielcza, 4- wykres rozdziału mas, 5- objętość robót ziemnych
do wykonania.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Przy powszechnym stosowaniu mechanizacji robót
ziemnych klasyczna metoda Brucknera
opracowana dla ręcznego sposobu prowadzenia
robót nie w pełni nadaje się do wykorzystania.
Wpływają na to następujące fakty: nie zawsze
przewożenie mas ziemnych wzdłuż będzie
ekonomicznie uzasadnione, np. w porównaniu z
pobieraniem gruntu z ukopów obok budowli, w
czasie pracy maszyny muszą mieć odpowiednie
warunki do nawracania i skrętu, a także muszą
swą pracę dowiązywać do istniejącej sieci dróg
dojazdowych. Rodzaj zastosowanych maszyn
decyduje w znacznym stopniu o zakresie robót i
kierunkach przemieszczania ziemi. Nie można
więc podejmować decyzji o sposobie rozwiązania
wykonania robót ziemnych bez uwzględnienia
możliwości roboczych maszyn będących do
dyspozycji.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

Wykonywane w metodzie klasycznej wykresy
rozdziału mas nie służą obecnie do
ostatecznego zaprojektowania robót
ziemnych, ale do zorientowania się w
objętościach i rozłożeniu przeznaczonych do
przemieszczenia mas ziemnych. W
warunkach mechanizacji robót ustalenie
właściwego rozdziału mas ziemnych wymaga
w oparciu o wykresy objętości wykopów i
nasypów opracowania kilku wersji
rozwiązania. Rozwiązania te powinny
uwzględniać rodzaje gruntu, warunki
miejscowe, specyfikę możliwych do
zastosowania maszyn, odległości przewozu
oraz terminy wykonania. Na podstawie
analizy tak opracowanych wariantów można
dla każdego odcinka wybrać najlepsze
rozwiązanie.

ZAKŁAD INŻYNIERII PRODUKCJI I ZARZĄDZANIA W BUDOWNICTWIE

WYDZIAŁ INŻYNIERII LĄDOWEJ POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYKŁADY TECHNOLOGIA ROBÓT BUDOWLANYCH

RA 2010/2011

W robotach powierzchniowych występujących np.
powierzchnie pod osiedla, miejsca obsługi
pasażerów czy stacje tankowania paliwa,
projektowanie rozdziału mas ziemnych należy
opierać na objętości wykopów i nasypów
wyliczonych jedną z omówionych wcześniej
metod. Należy przyporządkować poszczególne
kwadraty (lub trójkąty ) wykopów do
poszczególnych kwadratów (lub trójkątów )
nasypów zwracając uwagę, aby odległości
transportowania były jak najmniejsze, a kierunki
przewozu jak najwygodniejsze. Jeżeli objętości
wykopów i nasypów nie bilansują się to trzeba
wyznaczyć tzw. linię zerową, na której nastąpi
zbilansowanie się i zaproponować wykonanie
robót poza tą linią. W poszukiwaniu optymalnego
rozwiązania wykorzystuje się badania operacyjne.