Как рассчитать ширину и другие размеры траншеи под трубопровод, для чего это необходимо?

На земляные работы на строительстве приходится значительная доля трудозатрат.

Если при возведении частного дома количество рабочих часов и объем вынутого грунта можно посчитать приблизительно, то крупное строительство требует точного расчета.

Чем сложнее архитектура, тем более тщательные вычисления необходимо сделать. Траншея под трубопровод на первый взгляд кажется простым объектом.

Из-за значительных размеров и разнообразия грунтов неточности в расчетах могут привести к серьезным ошибкам, завышению или занижению финансирования и снабжения рабочими ресурсами и механизмами.

Как рассчитать ширину траншеи под трубопровод, расскажем в статье.

Составные части расчета объема земляных работ при прокладке трубы

Планируя создание траншеи под трубопровод, необходимо рассчитать ее геометрические размеры. Для этого используют замеры геодезистов, съемки местности и планы строительства.

Расчеты производятся по геометрическим правилам определения объема фигуры. Для этого нужно знать несколько основных показателей. В первую очередь, форму траншеи.

В зависимости от характера грунта и особенностей трубопровода она может быть:

1. Правильным прямоугольником, если благодаря плотному грунту получаются вертикальные боковые стенки.
2. Трапецией при косых боковых стенках.

Для расчетов требуется узнать основные параметры траншеи:

• общую длину;
• высоту каждой из стенок;
• ширину по дну и верхней поверхности;
• кубатуру труб.

Используя замеры, определяется:

• объем объекта,
• периметр,
• площадь,
• количество вынутого грунта.

Если речь идет о траншее больших размеров или расположенной на пересеченной местности с различным уровнем поверхности, то площадь делится на несколько простых фигур. Все расчеты проводят как сумму параметров нескольких фигур.

Цели подсчета размеров

Создание траншеи под трубы – это трудовой процесс, который поддается измерению в различных единицах.

Расчет объема земляных работ необходим для того, чтобы определить:

1. Объем вынутого грунта.
2. Затраты рабочего времени для ручного труда и машино-часов (затраты могут считаться с учетом того, что после укладки трубопровода траншею понадобится закопать).
3. Грузоподъемность транспорта, необходимого для вывозки излишков грунта.

Конечная задача – расчет общей суммы затрат с учетом зарплаты рабочих и оплаты аренды механизмов.

При расчетах учитывают дополнительные работы, такие как:

• выгрузка грунта в транспорт и вывоз его,
• установка крепления вертикальных стенок,
• засыпку,
• приведение местности в первоначальное состояние.

Требования СП и СНиП

Принципы и требования к расчетам изложены в нормативных актах по строительству (СП – сводах правил и СНИП – строительных нормах и правилах, ТТК – типовых технологических картах).

Правила сооружения и нормативы земляных работ при устройстве траншей утверждены в:

• СП 45.13330.2012 о земляных сооружениях, в котором изложены основные требования к обустройству ширине траншей, высоте стенок, допустимых отклонениях;
• СП 104-34-96 о производстве земляных работ;
• СНиП 2.05.06-85 о подземной прокладке трубопроводов;
• СНиП III-42-80 о земляных работах.

Требования могут отличаться для газовых трубопроводов, водоводов и других технологических объектов.

Данные и формулы

Прежде, чем производить расчеты по формулам, необходимо определить особенности участка и характеристики трубопровода, которые влияют на применяемые параметры.

От качества грунта зависит величина поправок для определения общего объема грунта, допустимой крутизны откосов. Различные проценты используются при работах в песчаных почвах, легких и тяжелых суглинках, глине мягкой или жирной с учетом примесей щебня.

Необходимо учитывать место проведения работ. Прокладка траншей в поле, на улице города или в жилом дворе определяет характеристики используемой техники и допустимую минимальную глубину.

Сначала рассчитывается необходимая глубина траншеи (Н). Она зависит от уровня допустимой минимальной глубины (Нмин) и диаметра трубопровода (диаметр трубы + толщина изоляции Ø с изоляцией): Н= Нмин + Ø с изоляцией.

Следующий показатель – ширина траншеи (В), которая определяется исходя из диаметра труб и допусков. Величина допуска вокруг трубы зависит от характера укладки (отдельными трубами, секциями, плетями). Общая ширина не может быть меньше 0,7 м, а при наличии боковых креплений – 0,8 м: В = Ø с изоляцией + допуск.

Ширина траншеи по дну и по верху равна только в плотных грунтах, на песчаных и супесчаных почвах траншея будет иметь форму трапеции. В этих случаях нужно рассчитать крутизну откосов с учетом глубины и длины траншеи.

Крутизна откоса (Кот) или уклон определяется как отношение глубины выемки (Н) и заложения, например:

• Кот =Н/В = 1: 1 при откосе 45°;
• Кот =Н/В = 1: 0,5 при откосе 63°;
• Кот =Н/В = 1: 1,25 при откосе 38°.

Полученный коэффициент позволяет определить ширину траншеи в ее верхней части, для этого к параметрам основания прибавляется удвоенный размер откоса.

Объем работ (V) по выемке грунта рассчитывается отдельно для ручной и механизированной разработки. Исходя из практического опыта, соотношение (Кр) составляет 95 и 5%% за пределами населенного пункта и 85 и 15%% внутри города.

Для определения средней ширины (S) нужно сложить нижние и верхние размеры сложить и разделить пополам: W= (А+В) : 2.

Объем грунта, вынутый механизированным способом равен: Vэкс. = W х Н х L х (Крм/100) (м3), где Крм= 85 или 95.

Объем грунта, вынутый вручную равен: Vруч. = W х Н х L х (Крм/100) (м3), где Крм= 5 или 15. Кроме основной траншеи правильной формы необходимо вырыть приямки, в которых устанавливаются сборники для конденсата и находятся места сварки стыков. Размеры приямков зависят от диаметра труб. Оптимальными считаются размеры:

• длина L = 1,5 метра;
• ширина (W) = Ø + 1,4 м;
• глубина (Н) = 0,7 м от нижней части трубы.

Общий объем приямков обычно составляет до 5% от общего размера всей траншеи.

С учетом этого определяется общий объем работ на первой стадии, который равен: Vобщ.разраб. = Vэкс. + V.руч. + 0,05 (Vэкс. + V.руч) (м3).

Вторая часть земляных работ начинается при засыпке траншеи. Эта процедура состоит из нескольких последовательных действий. Сначала проводится ручная засыпка труб. Высота равняется диаметру трубы с учетом изоляции и засыпке сверху не менее 20 см: h = Ø + 0,2 (м).

Чтобы определить общие объемы засыпки, нужно найти объем траншеи, который непосредственно занят трубопроводом. Для этого используем формулу площади круга и длину траншеи: V трубы = π Ø /4 х L (м3).

Для дальнейших расчетов нужно из общего объема вынутого грунта вычесть рассчитанные размеры трубы и добавить размеры насыпи, над поверхностью грунта, если она есть.

Другим способом объем засыпки считается как сумма работ, выполненных вручную и бульдозером:

1. Доля ручной работы составляет V руч. зас. = А х h х L V трубы (м3).
2. Доля работы бульдозером: V мех.зас. = (А+В)/2 х (H – h) * L (м3).

Дополнительно прибавляется объем ранее выкопанных приямков за минусом размеров установленного в них оборудования.

Для проверки можно просчитать баланс земляной массы: V общей разработки = V присыпки вручную + V уложенной трубы + V механизированной засыпки.

Чтобы определить объем грунта, который необходимо вывезти, нужно учесть количество земли, которая не вернется в траншею. Для этого используются уже известные данные вынутого грунта и коэффициент по остаточному разрыхлению (Ко). Такая корректировка необходима потому, что существует разница в объемах между плотным вынимаемым грунтом и возвращаемой разрыхленной землей.

Показатель остатка исчисляется в процентах и берется в методических рекомендациях: V остатка = V общей разработки х (Ко/100) (м 3).

Оставшийся грунт будет разбросан по окружающей территории, если строительства идет в чистом поле. В городе или других стесненных условиях выкопанный и не возвращенный грунт необходимо вывезти.

Прежде чем заказывать транспортные средства для вывоза, нужно узнать объем грунта, который нужно загрузить в машины и вывезти. Для этого используется формула: V вывозки = V трубы + V остатка (м3). Исходя из объема, подбирают количество самосвалов с учетом их грузоподъемности.

Могут понадобиться дополнительные расчеты, например, для установки ограждения необходимо знать периметр траншеи. Для этого складывают длину и ширину (верхнюю), а затем умножают их в два раза: Р = (L + В) х 2 (м).

Если траншея имеет сложную форму, то расчеты производятся по каждому участку, а результаты суммируются.

Пример расчетов для траншеи при следующих данных:

• длина L = 100 м;
• ширина по дну А – 1 м;
• ширина по верху В -1,5 метра;
• диаметр трубы с с изоляцией Ø – 0,7 м;
• глубина укладки – 1 метр.

Рассчитаем объем грунта, вынутый механизированным и ручным способом, а также общую величину с учетом приямков:

1. Vэкс. = (1+1,5)/2 х 1 х 100 х (95/100) = 118,75 (м3), где Крм= 95%;
2. Vруч. = (1+1,5)/2 х 1 х 100 х (5/100) = 6,25 (м3), где Крм= 5 %.
3. Vобщ = Vэкс + Vруч + 0,05 (Vэкс + Vруч) = 118,75 + 6,25 + 0,05 (118,75 + 6,25) = 131,25(м3).

Аналогично можно сделать дальнейшие вычисления на стадии засыпки траншеи.

Где брать постоянные значения?

Существует ряд обязательных требований к проведению земляных работ, которые учитываются при проектировании строительства.

Все основные параметры приведены в отраслевых СНиПах и СП. Они разработаны с учетом требований безопасности строительства.

Например, в СП 45.13330.2012 по земляным сооружениям приводится таблица минимальной ширины траншей, рассчитанной с способа разработки грунта и способа соединения труб:

Способ укладки трубопровода	Ширина при сварном соединении	Ширина при муфтовом, фланцевом соединении
Отдельными секциями если наружный диаметр труб: меньше 0,7 м; больше 0,7 м.	Ø + 0,3, но не меньше 0,7 м; 1,5 Ø.
Тоже при узкотраншейном методе (Ø до 219 мм) без спуска людей в траншеи	Ø + 0,2
Отдельными трубами при диаметре: до 0,5 м; от 0,5 до 1,6 м.	Ø + 0,5; Ø + 0,8.	Ø + 0,8; Ø + 1,2.

Здесь же приведена таблица минимальных размеров приямков с учетом вида труб, способа соединений, уплотнителя, условного прохода трубопровода.

Как подсчитать объем грунта под разные виды трубопроводов?

Для различных видов трубопроводов предъявляются специальные требования. Например:

1. 

   При укладке водопровода глубина траншеи должна быть больше чем глубина промерзания грунта, в разных местностях это может составлять от 1,5 до 3 метров;

2. Для канализационных трубопроводов необходимо обеспечить постоянный уклон траншеи, не менее 1% на 10 метров, чтобы обеспечить естественный отвод;
3. При возведении газопроводов обязательно на дно укладывается песчаная подушка.

Перечисленные особенности учитываются в расчетах. При определении глубины траншеи под водопровод учитывается не только диаметр трубы, но и глубина промерзания. В формулах участвует та величина, которая больше.

Глубина траншеи для канализационного трубопровода берется не в виде постоянной величины, а вычисляется как средний показатель: (Глубина в начале + Глубина в конце траншее) : 2. При укладке газопровода глубину траншеи изначально увеличивается на 10-15 см (толщину песчаной подушки).

Заказчики могут предъявлять дополнительные требования к прокладке траншей, если они не идут вразрез с установленными нормативами и правилами.

Расценки в смете при рытье траншей

При оформлении заказа на подготовку траншеи под трубопровод (газовый, водяной или канализационный) производят расчет стоимости работ с учетом особенностей каждого объекта.

За основу берутся начальные тарифы за 1 метр:

• кубический, т.е. с учетом глубины, ширины и длины траншеи;
• погонный, за длину траншеи.

Тарифы корректируются с учетом дополнительных условий:

• характеристики почвы (супеси, глиноземы, так далее);
• ландшафт территории (уклон местности, наличие возвышенностей, оврагов, асфальта, бетона, камней, деревьев);
• глубина промерзания;
• вид траншеи (с откосами, сложной формы);
• предварительная подготовка территории, например, снятие плодородного слоя почвы)
• тип механизации (экскаватор, траншеекопатель, землеройная машина) с учетом мощности, размера ковша;
• доля ручной работы;
• необходимость вывоза грунта;
• срочность выполнения заказа.

Таблица расчета цены за работу:

За 1 кубический метр	Вручную	Экскаватором
С учетом почвы: песчаная; суглинки; глина жирная.	500; 1000; 1300.	Независимо от сложности 350
Сложный рельеф	+ 5%
Предварительные работы (подготовка местности)	480
Укрепление стенок траншеи	240
Использование экскаватора	350	150
Загрузка земли в машины	500	320
Засыпка траншеи	360	170
Вывоз грунта	450	250
Уборка территории	100

В таблице приведены минимальные тарифы. При расчете объем выполняемых работ и расценки согласуются с заказчиком

Если вас интересует, что собой представляет траншея в строительстве, каково ее устройство, методы разработки, загляните в этот раздел.

Заключение

Для определения стоимости земляных работ по обустройству траншей под трубопроводы различного назначения, необходимо провести расчет объемов грунта, вынутого из земли, засыпанного обратно и вывезенного за территорию строительства.

Такие вычисления необходимы также для определения необходимости в рабочей силе, землеройной технике и грузовом транспорте. Расчеты производятся на основании данных геодезической съемки, а если она не проводилась, то с привлечением плана местности.