Коэффициент разрыхления грунта: как пересчитать объем котлована в объем для вывоза
Коэффициент первоначального разрыхления показывает, насколько увеличивается объём грунта после разработки. Для предварительного расчёта используют формулу: Vрыхл = Vпроектный × Kр. Затем результат проверяют по вместимости кузова и грузоподъёмности самосвала, поскольку для плотного или влажного грунта ограничением часто становится масса. Такой пересчет выполняют до начала земляных работ: он помогает оценить объём для вывоза грунта, подобрать транспорт и согласовать темп работы экскаватора с количеством машин.
Что происходит с объемом грунта после разработки
В естественном залегании частицы грунта находятся в более плотном состоянии. После разработки экскаватором структура нарушается, между частицами появляются дополнительные пустоты, а занимаемый объём увеличивается. Это явление называют первоначальным разрыхлением.
При самой разработке масса грунта не увеличивается: меняются его объём и насыпная плотность. Поэтому количество самосвалов нельзя рассчитывать только по геометрическому объёму котлована.
Первоначальное и остаточное разрыхление
Для расчётов используют два показателя:
- Коэффициент первоначального разрыхления — показывает увеличение объёма сразу после выемки. Его применяют при расчёте объёма рыхлого грунта, временных отвалов и количества рейсов.
- Коэффициент остаточного разрыхления — показывает разницу объёма после укладки и уплотнения по сравнению с естественным состоянием. Его используют при обратной засыпке и планировке территории.
Для вывоза применяют коэффициент первоначального разрыхления. Остаточный показатель решает другую задачу и не используется при расчёте транспорта.
Значение коэффициентов разрыхления грунтов
Справочные диапазоны первоначального увеличения объёма взяты из приложения 2 ЕНиР Е2-1 «Земляные работы». Для рабочего или проектного расчёта тип грунта и значение коэффициента определяют по инженерно-геологическим данным и документации объекта.
| № | Наименование грунта | Первоначальное увеличение объёма, % | Коэффициент первоначального разрыхления |
|---|---|---|---|
| 1 | Глина ломовая | 28–32 | 1,28–1,32 |
| 2 | Глина мягкая жирная | 24–30 | 1,24–1,30 |
| 3 | Глина сланцевая | 28–32 | 1,28–1,32 |
| 4 | Гравийно-галечные грунты | 16–20 | 1,16–1,20 |
| 5 | Растительный грунт | 20–25 | 1,20–1,25 |
| 6 | Лесс мягкий | 18–24 | 1,18–1,24 |
| 7 | Лесс твёрдый | 24–30 | 1,24–1,30 |
| 8 | Мергель | 33–37 | 1,33–1,37 |
| 9 | Опока | 33–37 | 1,33–1,37 |
| 10 | Песок | 10–15 | 1,10–1,15 |
| 11 | Разборно-скальные грунты | 30–45 | 1,30–1,45 |
| 12 | Скальные грунты | 45–50 | 1,45–1,50 |
| 13 | Солончак и солонец мягкие | 20–26 | 1,20–1,26 |
| 14 | Солончак и солонец твёрдые | 28–32 | 1,28–1,32 |
| 15 | Суглинок лёгкий и лессовидный | 18–24 | 1,18–1,24 |
| 16 | Суглинок тяжёлый | 24–30 | 1,24–1,30 |
| 17 | Супесь | 12–17 | 1,12–1,17 |
| 18 | Торф | 24–30 | 1,24–1,30 |
| 19 | Чернозём и каштановый грунт | 22–28 | 1,22–1,28 |
| 20 | Шлак | 14–18 | 1,14–1,18 |
Источник справочных значений: приложение 2 ЕНиР Е2-1.
Как рассчитать объём грунта для вывоза
Объём рыхлого грунта рассчитывают по формуле:
Vрыхл = Vпроектный × Kр, где Vпроектный — объём грунта в естественном залегании, а Kр — коэффициент первоначального разрыхления.
Формула длина × ширина × глубина подходит только для прямоугольной выемки с вертикальными стенками и постоянной глубиной. Если котлован имеет откосы, уступы или переменную отметку дна, используют проектный объём или выполняют расчёт по отдельным геометрическим элементам.
Пример для прямоугольного котлована
Исходные данные:
- длина — 20 м;
- ширина — 15 м;
- глубина — 3 м;
- грунт — тяжёлый суглинок;
- для учебного примера принято значение Kр = 1,27 в пределах диапазона 1,24–1,30.
1. Геометрический объём:
Vпроектный = 20 × 15 × 3 = 900 м³.
2. Объём после разработки:
Vрыхл = 900 × 1,27 = 1143 м³.
Для предварительного расчёта вывоза принимают 1143 м³, а не 900 м³. Значение 1,27 приведено для примера: на практике коэффициент выбирают по категории грунта и принятой методике расчёта.
Как рассчитать количество рейсов самосвала
Количество рейсов определяют не только по геометрическому объёму кузова. Сначала рассчитывают полезный объём загрузки:
Vполезный = min (Vкузова; Gдопустимая / ρнасыпная), где Gдопустимая — грузоподъёмность машины в тоннах, а ρнасыпная — расчётная насыпная плотность разработанного грунта в т/м³.
При аренде самосвалов КамАЗ 6520 можно рассматривать для перевозки до 20 м³ материала при грузоподъёмности 20 тонн. Если допустимая масса достигается раньше, чем заполняется кузов, расчёт выполняют по меньшему показателю.
Расчет только по геометрии кузова:
1143 / 20 = 57,15, то есть не менее 58 рейсов.
Условная проверка по массе:
если в расчётном примере принять насыпную плотность 1,4–1,6 т/м³, допустимые 20 тонн соответствуют примерно 12,5–14,3 м³ грунта. При таких исходных данных потребуется ориентировочно 80–92 рейса.
Диапазон показывает влияние массы, но не заменяет фактические данные объекта. Для окончательного расчёта используют подтверждённую плотность грунта, характеристики машины и условия перевозки. Загрузка должна соответствовать допустимой массе и габаритам.
Как тип грунта влияет на выбор техники
Коэффициент разрыхления помогает определить объём вывоза, но не является единственным критерием при выборе экскаватора. Также учитывают плотность и связность грунта, сопротивление копанию, глубину разработки, необходимый радиус работы и состояние площадки.
| Тип грунта | Коэффициент разрыхления | Факторы выбора техники |
|---|---|---|
| Песок, супесь | 1,10–1,17 | Текучесть и влажность влияют на устойчивость откосов и массу. Для перемещения уже разработанного грунта могут использоваться фронтальные погрузчики. |
| Суглинок лёгкий, лесс | 1,18–1,24 | Подходят универсальные экскаваторы с учётом глубины и объёма работ. Дополнительно оценивают устойчивость стенок и наличие воды. |
| Суглинок тяжёлый, мягкая глина | 1,24–1,30 | Учитывают усилие копания, форму ковша и склонность грунта к налипанию. Повышенная влажность уменьшает полезную загрузку самосвала по массе. |
| Твёрдая глина, разборно-скальные и скальные грунты | 1,28–1,50 | Может потребоваться предварительное рыхление или гидромолот. Производительность зависит от структуры грунта и условий разработки. |
Для погрузки рыхлого материала фронтальные погрузчики Hyundai 740 и SDLG L956FH используют после разработки грунта экскаватором. При аренде экскаваторов учитывают глубину, требуемый вылет, объём ковша и свойства грунта, поэтому коэффициент разрыхления остаётся одним из нескольких исходных параметров.
Ошибки, которые искажают расчёт
Неверно определён тип грунта
Лёгкий и тяжёлый суглинок имеют разные диапазоны коэффициентов. При наличии инженерно-геологических данных следует опираться на них, а не только на визуальную оценку.
Не учтена форма котлована
Формула «длина × ширина × глубина» не подходит для выемок с откосами или сложной геометрией. Ошибка в исходном объёме сохраняется после применения коэффициента.
Расчёт выполнен только по объёму кузова
Плотный или влажный грунт может достигнуть ограничения по массе раньше, чем заполнится кузов. В результате фактическое количество рейсов будет выше расчёта по кубометрам.
Влажность принята как универсальная прибавка к объёму
Влажность влияет на массу, налипание и производительность, но не даёт универсальной прибавки к объёму без расчётных данных.
Коэффициент смешан с резервом
Коэффициент выбирают по типу грунта. Организационные риски и возможные отклонения учитывают отдельно, а не за счёт произвольного увеличения справочного значения.
Расчетный сценарий: как ошибка влияет на объем
Предположим, проектный объём выемки составляет 4200 м³. Если для тяжёлого суглинка ошибочно применить коэффициент 1,18 вместо принятого в примере значения 1,27, получатся следующие результаты:
- 4200 × 1,18 = 4956 м³;
- 4200 × 1,27 = 5334 м³;
- разница составляет 378 м³.
Количество дополнительных рейсов зависит от полезной загрузки самосвала. Стоимость перевозки определяется маршрутом, тарифом и временем цикла, поэтому её рассчитывают отдельно.
Практический порядок расчёта
- Определите проектный объём. Для сложной формы используют данные проекта или расчёт по отдельным элементам.
- Установите тип грунта. Основой служат инженерно-геологические данные и документация объекта.
- Выберите коэффициент. Используют значение, соответствующее категории грунта и принятой методике.
- Рассчитайте рыхлый объём. Проектный объём умножают на коэффициент первоначального разрыхления.
- Проверьте загрузку самосвала. Вместимость кузова сопоставляют с грузоподъёмностью и насыпной плотностью.
- Оцените транспортный цикл. Учитывают погрузку, маршрут, разгрузку и возвращение машины.
- Учтите резерв отдельно. Организационные риски не включают в коэффициент разрыхления.
Что коэффициент разрыхления не определяет
Коэффициент не заменяет инженерно-геологические изыскания, не определяет модель экскаватора и не показывает допустимую загрузку самосвала. Он также не учитывает строительный мусор, корни, крупные включения, загрязнение грунта и ограничения точки приёма.
Если планируется разработка котлована, исходный объём, форму откосов, глубину и порядок вывоза согласовывают до подачи техники, чтобы связать производительность экскаватора с транспортным циклом.
Итог
Для предварительного расчёта объёма вывоза определяют проектный объём, выбирают коэффициент первоначального разрыхления и проверяют самосвалы одновременно по вместимости и грузоподъёмности. Формула Vрыхл = Vпроектный × Kр показывает объём рыхлого грунта, но количество рейсов зависит от полезной загрузки машины.
Расчет объема и подбор техники в Ковш-Строй
Специалисты Ковш-Строй помогут выполнить предварительный расчёт объёма грунта, сопоставить его с характеристиками экскаваторов и самосвалов и составить рабочую схему перевозок. Для расчёта потребуются размеры или проектный объём выемки, тип грунта, адрес объекта, точка выгрузки и условия подъезда. Чтобы уточнить состав техники и стоимость работ, позвоните по телефону +7 (495) 119-74-21 или оставьте заявку на сайте.
и наличный расчет
или эвакуатором