Производство земляных работ

Производство земляных работ

Петрозаводский государственный университет

Факультет промышленного и гражданского строительства

Кафедра организации строительного производства

Курс: «технология строительного производства»

Пояснительная записка к курсовому проекту

Производство земляных работ

 

Содержание

Введение

Исходные данные

Расчет объемов земляных работ

Определение средней дальности перемещения грунта

Выбор способа производства работ и комплекса машин

Технико-экономическое сравнение вариантов использования прицепного и самоходного скреперов

Разработка котлована

Транспортировка грунта при экскаваторных работах

Уплотнение грунта

Борьба с грунтовыми водами

Составление календарного графика

Мероприятия по охране труда

Список использованной литературы

 

Введение

При строительстве любого здания или сооружения, а также планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грунта. Переработка включает следующие процессы: разработку грунта, его перемещение, укладку и уплотнение.

Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные или вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные – до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называется земляными работами.

При производстве земляных работ все подготовительные, вспомогательные (разработка земляных сооружений, водоотливов, рыхление плотных грунтов) и основные процессы выполняют комплектами машин, каждая из которых предназначена для определенного рабочего процесса или операции (разработка, транспортирование, разравнивание и уплотнение грунта, планировка откосов и т. д.). В общем случае одна и та же работа может сделана с большей или меньшей эффективностью различными комплектами машин. Способ и комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основании технико-экономических показателей, зависящих от основных факторов производства требуемых работ: объема, заданных сроков их выполнения, рельефа и гидрологии местности, видов и параметров земляных масс, минимальной стоимости и трудоемкости и др. Определяют количество земляных и землеройно-транспортных машин, устанавливают календарный график, содержащий информацию о последовательности и сроках производства работ.

 

Исходные данные

1. Уклон планируемой площадки – i = 0,001.

2. Род грунтовых напластований и мощность пластов:

растительный слой – 0,2 м

суглинок – 1,5 м

глина ломовая – 4,0 м.

3. Уровень грунтовых вод – 158,8 м.

4. Расстояние до места отвала – 3,0 км.

5. Скорость транспортировки – 40,0 км/час.

6. Район строительства – 2.

7. Срок продолжительности работ – 45,0 дней.

Площадка 600 * 400 м.

Проектная отметка – 160,6 м.

Расчет объемов земляных работ

При вертикальной планировке рекомендуется соблюдать нулевой баланс земляных работ на заданной площадке с учетом грунта из котлованов и траншей. В заданном варианте необходимо спланировать площадку под проектную отметку (Н_пр = 190,1 м), поэтому объем выемок неравен объему насыпи.

Площадка разбивается на квадраты со стороной 100 метров. «Черные» отметки квадратов (поверхности в вершинах квадратов) определяются методом линейной интерполяции между двумя смежными горизонтами.

Согласно заданному уклону поверхности площадки (i = 0,002) определяют проектные, т. е. «красные» отметки в вершинах квадратов способом поворота горизонтальной поверхности площадки вокруг оси с отметкой Н_пр = 190,1 м так, чтобы приняла заданный уклон.

Направление уклона выбирается по характеру естественной поверхности площадки так, чтобы обеспечивался беспрепятственный сток атмосферных вод с площадки после планировки.

Проектные («красные») отметки вершин квадратных призм при одностороннем уклоне определяется по формуле:

Н_к = Н_пр l_i…n * i

Н_к - красная отметка вершин квадратных призм,

Н_пр - проектная отметка планировки,

i - заданный уклон площадки после планировки,

l_i…n - расстояние от вершин квадратов до оси поворота с отметкой H перпендикулярной направлению уклона, м

Рабочие отметки со знаками, соответствующими (насыпи со знаком «+», выемки со знаком «-») наносятся у вершин квадратных призм, после чего вычисляются на сторонах квадратов точки нулевых рабочих отметок, при соединение определяется линия нулевых работ.

По рабочим отметкам вычисляют объемы работ в каждой квадратной призме и записывают их на плане в центре квадрата. Если знаки всех четырех рабочих отметок одноименные, то такие призмы называются целыми, их объем определяются по формуле:

q = a² / 4 * (h₁ + h₂ + h₃ + h₄)

a - сторона квадрата, м.

h_i - рабочие отметки, м.

q - объем призмы, м.

Квадратные призмы, пересеченные линией нулевых работ называется пересеченными. Если такая квадратная призма в плане разбита линией нулевых работ на две трапеции, объем каждой трапеции определяется по формуле:

q = a * P * h_ср

a - сторона квадрата, м.

P - средняя ширина трапеции, м.

h_ср - средняя рабочая отметка в пределах данной трапеции с соответствующим знаком, м.

Если пересеченная призма разбита линией нулевых работ на треугольную и пятиугольную, то объемы вычисляются по следующим формулам:

для треугольной призмы:

q = (d * l) / 2 * h_ср

d, l - катеты треугольника, м.

h_ср - средняя отметка, м.

q - объем треугольной призмы, м.

для пятиугольной призмы:

q = (a² – d * l / 2) * h^,_ср

a - сторона квадрата, м.

d, l - катеты треугольника, м.

h^,_ср - средняя рабочая отметка, м.

По вычисленным объемам земляных работ в целых и пересеченных призмах составляются ведомость, где указываются номера квадратных призм и объемы с соответствующими знаками, сумма которых дает основные объемы насыпей и выемок.

Кроме того, подсчитываются дополнительные объемы земляных работ в откосах по контуру площадки с соответствующими знаками по формуле:

q₀ = (L_n * m * h²_cр) / 2

L_n - длина по периметру выемки (насыпи), м.

m = 1 - коэффициент откоса.

h_cр - средняя рабочая отметка по периметру насыпи (выемки), м.

По окончании всех подсчетов объемов земляных работ составляется сводная ведомость баланса земляных масс, в которой указывается основные объемы выемок и насыпей в квадратных призмах, дополнительные объемы в откосах по контуру площадки с соответствующими знаками, объем выемки из котлована ниже планировочной отметки.

Объем котлована с откосами

Объем котлована с откосами рассчитывается по формуле:

Q = H/6 * ((2*a + a₁) * b + (2*a₁ + a) * b₁)

а и b – длина и ширина прямоугольного котлована по дну,

а₁ и b₁ – длина и ширина по верху котлована,

H – глубина котлована ниже среднепланировочной отметки.

Коэффициент откосов котлована определяется согласно СниП 111-4-80 «Техника безопасности в строительстве» по наиболее слабому грунту. Для глины i = 1: 0,5.

Q = 4/6 * ((2*60 + 64) * 12 + (2*64 + 60) * 16) = 3477,33 м³

 

Ведомость баланса земляных масс

Квадраты	«+» объем	«-» объем
1-1	400	810
1-2	30	2430
1-3	30	2700
1-4	300	1890
1-5	935	765
1-6	2275	54
2-1	4200
2-2	4000
2-3	3000
2-4	2700
2-5	3500
2-6	4000
3-1	3120	12,5
3-2	2497,5	422,5
3-3	1552,5	637,5
3-4	977,5	297,5
3-5	1360	60
3-6	2000
4-1		2500
4-2		4200
4-3		4700
4-4		3700
4-5		2700
4-6	7,5	1657,5
Итого	36945	29536,5
Дополнит. объем	69	222,7
Объем котлована		4438,8
Всего	37014	34198,7

Определение средней дальности перемещения грунта

Дальность перемещения грунта (возки) определяется графическим способом.

Вычерчивается участок с нанесенной сеткой квадратов, линией нулевых работ и объемами земляных масс по каждому квадрату отдельно для выемки и насыпи. Со стороны выемки и насыпи строим кривые объемов относительно осей X и Y следующим образом: откладываем последовательно ординаты, равные сумме, предшествующих объемов в квадратах, расположенных по горизонтали на оси X и по вертикале на оси Y. Концы ординат соединяем и получаем кривые объемов.

Масштаб для ординат произвольный. Наибольшую из ординат делим пополам и из середины восстанавливаем перпендикуляры, продолжая их до пересечения с кривой объемов. Из точек пересечения проводим под прямым углом линии. Точки их пересечений и есть искомые центры тяжести выемок и насыпей на данном участке. Расстояние между этими точками будет дальностью возки грунта, определяется в масштабе сетки квадратов.

l₁ = 120 м, l₂ = 140 м.

Средняя дальность возки грунта:

l_ср = (l₁ + l₂) / 2 = (120+ 140) / 2 = 130 м

Выбор способа производства работ и комплекса машин

Выбор способов производства работ заключается в принятии тех или иных типов наиболее эффективных современных землеройных машин для каждого из видов работ.

Рациональный выбор машин и механизмов должен быть сделан с учетом технико–экономических показателей, зависящих от основных факторов производства работ: объема, заданных сроков их выполнения, рельефа и гидрологии местности, видов и параметров земляных масс, минимальной стоимости, трудоемкости и др.

Данный участок запроектирован под проектную отметку и разница в объемах насыпей и выемок составляет менее 5%, следовательно нет необходимости вывозить грунт в отвал.

Так как средняя дальность возки грунта находится в интервале 150 – 500 м сравниваем самоходный и прицепной скреперы.

Для разработки котлована возьмем наиболее широко используемые экскаваторы с емкостью ковша 0,65 м³.

 

Технико–экономическое сравнение вариантов использования прицепного и самоходного скреперов

1. Прицепной скрепер ДЗ77А: вместимость ковша 8,8м³.

Продолжительность цикла:

Т = l₁/v₁ + l₂/v₂ + l₃/v₃ + l₄/v₄ + t₅ + t₆

Пути:

l₁ = 45 м – путь набора грунта ковшом,

l₂ = 350 м – перемещение груженого скрепера,

l₃ = 9 м – путь разгрузки (толщина слоя отсыпки 0,35м)

l₄ = 350 м – путь перемещения порожнего скрепера.

Скорости:

v₁ = 2,38 км/ч = 39,67 м/мин

v₂ = 9,19 км/ч = 153,17 м/мин

v₃ = 5,79 км/ч = 96,5 м/мин

v₄ = 12,6 км/ч = 210 м/мин

t₅ = 1 мин – время на переключение скоростей

t₆ = 1 мин – время на повороты

Т = 45/39,67 + 350/153,17 + 9/96,5 + 350/210 + 1 + 1 = 7,2 мин.

Производительность:

 

П_см = 60/T * q * t_см * к_н / к_р * к_в

к_в = 0,75, к_н = 1, к_р = 1,15

П_см = 60/7,2 * 8,8 * 8 * 1/1,15 * 0,75 = 382,614 м³/смена

Продолжительность работ:

N = V_{срез.гр.} / (n * П_см)

N = 28116 / (2 * 382,614) = 4 дня = 4*2 = 8 смен

Себестоимость единицы продукции:

С_е = с * t_см * n * N

С_е = 4,51 * 8 * 2 * 8 = 577,3 руб.

Трудоемкость:

Т_е = 8/2 *8 = 32 чел.-час

2. Самоходный скрепер Д-567: вместимость ковша 10 м³.

Продолжительность цикла:

Пути: Скорости:

l₁ = 60 м. v₁ = 4 км/ч = 66,7 м/мин

l₂ = 350 м. v₂ = 30 км/ч = 500 м/мин

l₃ = 9 м. v₃ = 15 км/ч = 250 м/мин

l₄ = 350 м. v₄ = 40 км/ч = 667 м/мин

Т = 60/66,7 + 350/500 + 9/250 + 350/667 + 1 + 1 = 4,16 мин.

Производительность:

П_см = 60/4,16 * 10 * 8 * 1/1,15 * 0,75 = 752,5 м³/см

к_р = 1,15, к_н = 1, к_в = 0,75

 

Продолжительность работ:

N = 2816 / (2 * 752,5) = 2 дня = 2*2 = 4 смены

Себестоимость единицы продукции:

С_е = 6,05 * 8 * 2 * 4 = 387,2 руб.

Трудоемкость:

Т_е = 4 /2 * 8 = 16 чел.-час

Показатель	Прицепной	Самоходный
Стоимость	577,3 руб.	387,2 руб
Трудоемкость	32 чел.-час	16 чел.-час
Продолжительность	8 смены	4 смен
Производительность	382,614 м3/см	752,5 м3/см

Из таблицы видно, что, как более экономичный вариант, можно принять самоходный скрепер Д-567.

Технические характеристики скрепера:

Объем ковша, м3:
- геометрический	10
- номинальный	11
Максимальная скорость снаряженного скрепера, км/ч	40
Глубина резания, м	0,3
Максимальная мощность двигателя, л.с	240
Максимальная толщина слоя отсыпки, м	0,55
Ширина резания, м	2,75

 

Разработка котлована

Для разработки котлована выбираем одноковшовый экскаватор ЭО – 4121А с обратной лопатой, с жесткой подвеской рабочего оборудования. Емкость ковша 1,25 м³.

Производительность:

П_см = 3600 * (t_см * q * k_н)/(t_ц * k_р) * k_в =

3600 * (8 * 1,25 * 1)/(25 * 1,3) * 0,65 = 720 м³/см.

Продолжительность работ:

N = V_котл / (П_см * n) = 4438,8 / (720 * 2) = 3 дня = 6 смен.

Технические характеристики экскаватора:

Вместимость ковша, м3	1,25
Радиус копания, м	9
Глубина копания котлованов, м	5,8
Высота выгрузки, м	5
Продолжительность цикла, с	25
Конструктивная масса экскаватора, т	17,8

Рыхление грунта

Скрепер не может срезать грунт в природном состоянии. Грунт должен быть подвергнут предварительному рыхлению. В этих целях подбираем навесное оборудование – рыхлитель на трактор.

Максимальная рабочая отметка в зоне рыхления 0,6, поэтому принимаю рыхлитель ДП-15 с глубиной рыхления до 0,4, следовательно, рыхление будет осуществляться в два слоя.

Норма времени на 4923 м³⁼ см. Объем разрыхляемого грунта 37014 м³.

 

Время на разрыхление грунта составит = 7,5 смены = 3,5 дня.