Проектирование технологии устройства котлована

Содержание

1.	Введение
2.	Исходные данные
3.	Проектирование технологии устройства котлована
3.1.	Обработка данных тахеометрической съемки
3.2.	Определение местоположения котлована
3.3.	Определение состава подготовительных работ
3.4.	Определение объема котлована, объемов растительного слоя и грунта, вывозимого в отвал.
3.5.	Подбор механизма для снятия растительного слоя. Определение производительности и схемы работы.
3.6.	Подбор механизма для разработки грунта котлована, расчет схемы работы в котловане, определение ее производительности. Выбор, определение производительности и количества самосвалов
3.7.	Подбор механизма для планировки дна котлована, определение производительности.
3.8.	Подбор механизма для уплотнения грунта дна котлована, определение производительности и схемы работы.
3.9	Составление календарного плана производительности работ и сметы на земельные работы
4.	Литература
5.	Приложение

 

 

Введение

В данной курсовой работе выполняется раздел «технологические решения» проекта промышленного здания.

Курсовая работа состоит из разработки технологических решений по устройству котлована.

 

Исходные данные

· Размеры котлована:

длина 100 м, ширина 60 м, глубина 5м

· Грунты:

Растительный слой – 0,3м, супесь – 2,0 м влажностью 15%, глина – 1м влажностью 14%, суглинок - ∞ влажностью 13%

· Расстояние до отвала грунта 0,8 км

Работы ведутся в летнее время, в течение двух смен продолжительностью по восемь часов, при пятидневной рабочей неделе. Ориентировочная продолжительность выполнения работ 1 месяц.

Строительство ведется в сельской местности.

 

Проектирование технологии устройства котлована

 

3.1. Обработка данных тахеометрической съемки

Обработка данных тахеометрической съемки ведется в программном комплексе GEO+CAD. Далее строится цифровая модель местности в программе Allplan (чертеж 1-4).

3.2. Определение местоположения котлована

 

Определяется местоположение котлована. Построение продольного профиля местности в створе котлована(чертеж 2,3).

 

3.3. Определение состава подготовительных работ

 

• Очистка территории от деревьев - ель Ø0,3 м - 13 шт;

• Корчевка пней - 13 шт;

• Очистка территории от кустарников - 40 м²;

• Вывоз спиленных деревьев, кустарников, пней - 30 м³;

• Ограждение территории строительства досчатым забором - 520 п.м.;

• Охрана строительной площадки - 6 м²;

• Прокладка кабеля на высоте 3,5 от ближайшей линии электропередачи - 230п.м.;

• Водоснабжение: подвод воды на строительную площадку осуществляется при помощи насосной установки, доставка питьевой воды 3 раза в неделю;

• Подъездной путь - временная насыпная дорога протяжённостью 700 м;

• Дренаж закрытый, водопонижающие установки (иглофильтры) с шагом 20 м для понижения уровня грунтовых вод;

• Бытовые помещения: прорабская - 15 м², помещения для мужчин - 10 м², помещения для женщин -10 м², складские помещения располагаются так, чтобы горючие материалы не находились вблизи от деревянных материалов.

 

3.4. Определение объема котлована, объемов растительного слоя и грунта, вывозимого в отвал. Составление ведомости баланса грунтовых масс

Разрабатываемый котлован в плане имеет трапецеидальную форму (чертеж 5).

Для определения объёма котлована воспользуемся формулой:

(1)

где - объём котлована, м³;

H – глубина котлована, м;

а и - размеры дна котлована, м;

и - размеры котлована поверху, м.

Зная коэффициент заложения откоса, мы можем определить размеры котлована поверху:

(2)

Тогда:

(3)

При напластовании различных видов грунтов коэффициент заложения откоса назначаем по самому слабому грунту, в данном проекте слабый грунт – супесь.

Коэффициент заложения откоса котлована в мягких грунтах

Таблица 1

грунты	Н, м
5,0
Супесь	0,9
Суглинок	0,7
Глина	0,5

 

Следовательно, принимаем коэффициент заложения откоса

m=0,9.

Определим размеры котлована поверху по формулам (3):

Подставим численные значения в формулу (1) и получим:

(м³).

Объём растительного слоя определяется по формуле:

, (4)

где - толщина растительного слоя, м.

Объём грунта, вывозимого в отвал:

. (5)

Подставим численные значения в формулы (4) и (5), получим:

(м³),

(м³).

 

3.5. Подбор механизма для снятия растительного слоя. Определение производительности и схемы работы

Принимаем бульдозер для снятия растительного слоя из таблицы 4[2]. Выбран бульдозер ДЗ-28, технические характеристики которого приведены в таблице 2, т.к. транспортировка растительного слоя (длина транспортировки 44,5 м) не превышает 120 м.

 

Технические характеристики бульдозера ДЗ-28

Таблица 2

Показатель	ДЗ-28
Наибольшее тяговое усилие, тс
Размеры отвала, м - длина -высота	3,9 1,0
Наибольший подъем отвала над опорной поверхностью гусениц, м	1,05
Скорость перемещения, км/ч - при копании грунта -при транспортировке и раскладке грунта -при холостом пробеге	2,4 6,6 10,0
Масса.т	13,8

Снятие растительного слоя осуществляется по схеме, приведенной на чертеже №5.

Первое стояние бульдозера должно быть расположено так, чтобы край отвала заходил за край котлована на 20 см.

Производительность бульдозера определяем по формуле:

, (6)

где q - объём грунтовой призмы, м³;

t_Ц – длительность цикла, с;

K_П – коэффициент потерь грунта;

K_Р– коэффициент разрыхления грунта;

K_В– коэффициент использования рабочего времени.

Объем грунтовой призмы определяется по следующей формуле:

(7)

где В – длина отвала, м;

Н – высота отвала, м;

К_пр– коэффициент геометрического объема грунтовой призмы, определяемый по таблице 22 [1].

Коэффициент К_прзависит от отношения Н/В, вданномслучае

, следовательно К_пр= 0,7 (табл. 22 [1]).

Подставим численные значения в формулу (7) и получим:

Коэффициент потери грунта определяется по формуле:

, (8)

где l_тр– расстояние перемещения грунта, м:

Коэффициент разрыхления грунта K_Р принимаем равным 1,1 по таблице 7[1].

Коэффициент использования рабочего времени K_В принимаем равным 0,85.

Длительность цикла определяется по следующей формуле:

, (9)

где - длительность копания, которая определяется по формуле:

где V_k – скорость бульдозера при копании, V_k = 2,4 км/ч = 0,67 м/с – по таблице 4 [2];

l_k – длина пути копания,

(10)

где с – толщина стружки,

t_тр= l_тр/V_тр– длительность транспортировки грунтовой призмы.

V_тр– скорость бульдозера при транспортировке грунта, V_k = 6,4 км/ч = 1,78 м/с – по таблице 4 [2].

t_р= 0 – длительность раскладки грунта, принимается равной нулю при сосредоточенной разгрузке призмы.

t_п–длительность порожнего хода, определяется по формуле:

(11)

V_п – скорость бульдозера при холостом пробеге, V_п = 10 км/ч = 2,78 м/с – по таблице 4 [2].

t_доп–дополнительное время, которое определяется по формуле:

(12)

где - время на переключение передач, =5с[1, стр. 52];

- время на установку отвала, [1, стр. 52];

t₃ – время на повороты бульдозера,

Подставим полученные результаты в формулу (9) и получим длительность рабочего цикла бульдозера:

Подставим найденные значения в формулу (6) и получим производительность бульдозера:

 

3.6. Подбор механизма для разработки грунта котлована, расчет схемы работы в котловане, определение ее производительности. Выбор, определение производительности и количества самосвалов

 

Подбор экскаватора

Объём ковша в первом приближении определяется по интенсивности ведения земляных работ:

(13)

где I – интенсивность ведения земляных работ, м³/мес;

V – объем разработки котлована, м³;

Т – время разработки котлована, мес.

Разработка котлована подсооружение осуществляется обратной лопатой (т. к. глубина котлована составляет 5,0 м).

После удаления растительного слоя расчетная глубина разрабатываемого грунта (Н_р, м) составит:

(14)

Определим глубину разработки котлована по формуле:

 

H_копmax = H_р/β, (15)

 

где β – коэффициент высоты забоя экскаватора, для обратной лопаты при указанном в задани и грунте по [2] принимаем β = 0,7.

H_копmax = 4,7/0,7 = 6,7 м.

Для разработки котлована принимаем экскаватор ЭО-4125 [2, табл.1].Технические характеристики приведены в Таблице 3.

 

Таблица3

Объем ковша, м3	1,0
Наибольший радиус копания Rкопmax, м	9,7
Наибольшая глубина копания Hкопmax, м	6,7
Наибольшая висота выгрузки Нвыг мах, м	5,8
Радиус выгрузки при наибольшей всоте выгрузки Rвыг, м	4,8
Продолжительность цикла, с
Масса, т

 

Разработка котлована начинается проходкой пионерной траншеи. Дальнейшая разработка котлована осуществляется боковыми забоями в обе стороны от пионерной траншеи. Схему разработки котлована см. на чертеже 6.

Определим размеры и объем пионерной траншеи.

Ширина пионерной траншеи по низу:

 

b_пт = 2 м. (16)

 

Ширина пионерной траншеи поверху:

 

B_пт = b_пт +2mH_р, (17)

 

B_пт = 2+2∙0,9∙4,7 = 10,46 м

Определим размеры бокових забоев.

B_бз =1,3·R_копmax, (18)

 

B_бз =1,3^.9,7= 12,61 м.

Объем пионерной траншеи определяется по формуле:

, (19)

где - длина въезда, м:

(20)

Объем растительного слоя при разработке въезда в котлован определяется по формуле:

, (21)

 

 

Определим количество забоев (n):

(22)

 

забоя +8,1 м.

Остаток 8,1м > 0,5 B_бз(8,1м >6,3м), поэтому увеличиваем количество боковых забоев на один, что занизит ширину бокового забоя:

 

Bбз= (a1– Bпт)/n,

Bбз= (69– 10,46)/5 = 11,7м.   Ось пионерной траншеи будет сдвинута относительно оси котлована на расстояние:

c=30-24,4=5,6 м.

 

Принимаем 5 забоев по 11,7 м.

Таким образом, разработка котлована будет осуществляться пионерной траншеей с размерами поверху B_пт =10,5 м и понизу 2 м, и пятью боковыми забоями с размерами поверху и понизу B_бз = 11,7 м (чертеж 7).

Эксплуатационная производительность экскаватора (П_чэ,) определяется по формуле:

(23)

где – объем ковша, = 1,0 м³;

t_ц – продолжительность цикла экскаватора, t_ц = 20 с; [1, табл. 5];

К_н – коэффициент наполнения ковша, К_н = 1,2; [1, табл.6];

К_р – коэффициент разрыхления грунта, К_р = 1,15, [1, табл.7];

К_в – коэффициент использования рабочего времени, К_в = 0,80 при работе на транспорт; [1, стр.32].

.

Выбор самосвалов

При использовании экскаватора с вместимостью ковша q=1,0 м³ и при расстоянии транспортировки грунта L=0,8 км на основании [1, стр.40, табл.17] принимаем грузоподъемность автосамосвала G_с=10 т.

В данной работе применяем автосамосвал марки КаМАЗ-5511 [2, табл. 3], с грузоподъемностью10 т. Характеристики данного автосамосвала приведены в таблице 4.

 

Таблица4

Грузоподъемность, т	10,0
Погрузочнаявысота, м	2,2
Габариты, м
- длина	7,1
- ширина	2,5
- высота	2,7
Полнаямасса, т	18,9

 

Производительность автосамосвала определяется по формуле:

(24)

где - объем грунта в кузове, перевозимый за один рейс, м³;

- длительность рейса, мин;

К_в – коэффициент использования рабочего времениК_в=0,95 [1, стр.40].

В данном проекте для грунта I и II категории (супесь, глина, суглинок) и автосамосвала грузоподъемностью 10 тонн принимаем q_ц=7,4 м³ [1, табл. 13 ]

Длительность цикла определяют по формуле:

(25)

гдеt_м, t_з, t_гх и t_пх – соответственно продолжительности операций маневрирования при погрузке, загрузке, разгрузке и соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода.

Продолжительность маневрирования при погрузке и продолжительность разгрузки с соответствующим маневрированием t_мпринимаем 1,5мин [1, стр.38].

Длительность погрузки грунта (t_з) II категории в автосамосвал КаМАЗ-5511 грузоподъемностью 10 тонн с использованием экскаватора ЭО-4125 объем ковша которого равен 1,0 м³ составляет 3,8 мин [1, табл.15]. Продолжительность соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода (t_гх, t_пх) при движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе, принимаем:

(26)

где L=0,8 км – расстояние между пунктами погрузки и разгрузки;

V_ср – средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов.

Для грунтовых дорог при дальности перевозки равной 0,8 км, средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов V_ср принимаем равной 16 км/ч [1,табл. 16].

Тогда, часовая производительность автосамосвала:

Число автосамосвалов, обслуживающих один экскаватор:

(27)

Принимаем 5 автосамосвалов КаМАЗ-5511 грузоподъемностью10 тонн.

 

3.7. Подбор механизма для планировки дна котлована, определение производительности

 

Недобор после экскавации для суглинка составляет 0,7 см.

Планировка дна котлована выполняется бульдозером, который применялся для снятия растительного слоя - ДЗ-28, с тяговым усилием 10 тс. Характеристики данного бульдозера приведены в Таблице 2.

Производительность бульдозера при планировочных работах определяется по формуле:

(28)

где F – площадь, планируемая за один проход бульдозером, м²;

t_ц – длительность цикла, с;

К_в – коэффициент использования рабочего времени, который должен учесть потери на повороты и холостой ходК_в=0,8 [1, стр.54].

Площадь, планируемая за 1 проход бульдозером, определяем по формуле:

(29)

где b – длина дна котлована, b =100 м;

B – длина отвала бульдозера, B=3,9 м;

0,5 м – перекрытие захваток и уменьшение ширины хода из-за перекоса отвала.

Длительность рабочего цикла бульдозера (t_ц, м) определяем по формуле:

(30)

где V_тр= 6,4 км/ч – скорость бульдозера при транспортировке грунта;

L= b =100м – длина захватки.

Тогда эксплуатационная часовая производительность бульдозера (П_ч^э) составит:

3.8. Подбор механизма для уплотнения грунта дна котлована, определение производительности и схемы работы

Заключительным этапом работ по устройству котлована является уплотнение его дна.

Карьерная влажность грунта - суглинок (13%) соответствует оптимальной (12-15%) [1, табл.36], потому не требуется проведение дополнительных технологических мероприятий перед уплотнением.

В данной работе уплотнение грунта котлована производится с применением самоходного пневмошинного катка марки ДУ-31А. Характеристики данного катка приведены в таблице 5.

Таблица5

Тип катка	Самох.
Толщинауплотняемогослоя, м	0,25
Ширина уплотняемойполосы, м	1,9
Скоростьдвижения, км/ч	До 20
Количествопроходов по одному следу	4 … 8
Масса, т

 

Производительность катка определяется по формуле:

 

(31)

 

где v_cр – средняя скорость движения катка при уплотнении, v_cр = 12 км/ч;

h – товщина недобора, для суглинка h = 0,07 м;

B – ширина полосы уплотнения, B = 1,9 м;

b – перекрытие полос при уплотнении, принимаем b = 0,2 м;

n – количество проходов по одному следу;

K_в – коэффициент использования рабочего времени K_в=0,8 [1, стр.73].

Часовая производительность катка составляет:

 

3.9. Составление календарного плана производства работ и сметы на земляные работы

Ведомость баланса грунтовых масс

Таблица 6

Выемка	Насыпь
№	Наименование работы	Ед. изм.	Объем	№	Наименование работы	Ед. изм.	Объем
	Снятие растительного слоя грунта (котлован)	м3			Кавальер	м3
	Выемка грунта (котлован)	м3			Отвал	м3
	Снятие растительного слоя (въезд в котлован)	м3			В кавальер от въезда в котлован	м3
	Выемка грунта (въезд в котлован)	м3			В отвал от въезда в котлован	м3
		∑= 41258м3			∑=41258 м3

 

Коэффициентбалансагрунтовыхмасс:

(32)

ГдеV_в – объемвыемки;

V_н– объемнасыпи;

Таким образом:

Работы ведутся в летнее время в 2 смены продолжительностью восемь часов при пятидневной раб очей неделе. Ориентировочная продолжительность выполнения работ 1 месяц (22 рабочих дня).

Длительность подготовительных работ (T₀) принимаем 3 рабочих дня.

Длительность каждой отдельной операции он пределяется по формуле:

, (33)

где V_работ,i – объем производимых работ,

П_ч,i^э – производительность работающего при этом оборудования.

1. Снятиерастительногослоя бульдозером ДЗ-28:

V₁=V_рс+V_р.с._п.т. (34)

где: V_рс – объем растительного слоя котлована, м³;

V_р.с.п.т. – объем растительного слоя при въезде в котлован, м³;

V_рс=2260 м³;

V_р.с.п.т.=88 м³;

V₁=2260+88=2348 м3.

2. Разработкагрунтакотлованаэкскаватором ЭО-4125:

V₂=V_k+V_п.т. (35)

где:V_k – объем выемки грунта из котлована, м³;

V_п.т. – объем выемки грунта при въезде в котлован, м³;

V_k=38220м³;

V_п.т.=690м³;

V₂=38220+690=38910м³.

3. ТранспортировкагрунтаавтосамосваломКаМАЗ-5511:

Осуществляется одновременно с разработкой грунта котлована экскаватором ЭО-4121 и составляет T₃=16,2 рабочих дня.

 

4. Планировка дна котлована бульдозером ДЗ-28:

(36)

где: а и b – размеры дна котлована, м.

5. Уплотнение дна котлована с применением самоходного пневмошинного катка марки ДУ-31А:

(37)

где: а и b – размеры дна котлована, м;

h – товщина уплотняемого слоя, м.

Общее время выполнения работ по устройству котлована составляет:

T= T₀+T₁+T₂+T₄+T₅ (38)

T=3+1,7+16,2+0,04+0,7=21,64 рабочих дней.

Календарный план работ представлен в Приложении.

Литература

1. Галузин В.М., Телешев В.И. Выбор строительных машин для производства земляных работ. Учебное пособие, СПбГПУ,1987

2. Галузин В.М. Разработка котлована в мяких грунтах. Методические указания, СПбГПУ, 2001

 

 

 

Приложение

Ведомость чертежей

Лист	Наименование	Примечание
	Аксонометрия котлована
	Цифровая модель местности
	Разрез в створе котлована 1-1
	Разрез в створе котлована 2-2
	Схема снятия растительного слоя бульдозером
	Схема экскаваторных проходок при разработке котлована
	Разбивка котлована на забои обратной лопаты
	Пионерная траншея и боковой забой обратной лопаты
	Календарный график работ

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: