Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование производства земляных работ

Введение

земляной кавальер грунт технологический

Курсовой проект по дисциплине «Технология, механизация и автоматизация железнодорожного строительства» выполнен на тему «Проектирование производства земляных работ по сооружению участка железнодорожного земляного полотна».

Курсовой проект состоит из следующих разделов:

подготовка исходных данных;

обработка продольного профиля и определение геометрических объемов выемок и насыпей;

распределение (баланс) земляных масс;

выбор на основе сравнения вариантов и формирование комплектов машин для производства земляных работ;

определение продолжительности работ и составление календарного графика сооружения земляного полотна.

1. Объемы работ и распределение земляных масс

1.1 Исходные данные

Исходные данные для выполнения курсового проекта приняты в соответствии с заданием, выданным кафедрой «Строительное производство».

1. Вариант продольного профиля, №3 км 0 - 3 (пикеты 0 - 30;)

2. Категория железной дороги - 2; 7,6 м

3. Вид грунта - глина мягкая жирная;

4. Участок дороги на кривой: пикеты 10-12;

а=0,4 м;

5. Участок дороги на косогоре: пикеты 4-6;

косогорность 1:7;

6. Число нерабочих дней по погодным условиям - 3;

7. Сроки производства работ - 5-9 месяцев.

В соответствии с указаниями СНиП 32-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования» [9] в зависимости от категории железной дороги, вида грунта, рабочих отметок выбраны типы поперечных профилей насыпей и выемок (рисунки 1.1 - 1.4).



Характеристика сооружений земляного полотна дана в виде таблицы (табл. 1.1).

Таблица 1.1. Характеристика земляных сооружений

Сооружение	Рабочая отметка (максимальная), м	Характеристика сооружения	Тип поперечного профиля
Насыпь 1	11,56	Высокая насыпь.	3-4
Выемка 1	6,99	Выемка.	2
Насыпь 2	9,15	Высокая насыпь.	3-4
Выемка 2	6,49	Выемка.	2
Насыпь 3	3,98	нормальная насыпь	3

Характеристика выбранных типов водопропускных труб через насыпи для заданного участка приведена в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Характеристика водопропускных труб на участке земляного полотна

Пикет	Тип трубы	Рабочая отметка насыпи, м	Отверстие трубы, м	Высота трубы, м	Толщина стенки звена, м
3	КЖБТ-2	11,56	2	2	0,2
15	КЖБТ-2	9,15	2	2	0,2

Окончательно приняты следующие исходные данные для разработки курсового проекта (табл. 1.3).

Таблица 1.3. Технические параметры участка земляного полотна

Наименование	Характеристика, значение
Вариант задания Категория железной дороги Число главных путей Ширина основной площадки, м Тип водопропускных сооружений: ПК 3 ПК 15 Вид грунта Группа грунта при разработке: одноковшовым экскаватором скрепером бульдозером автогрейдером	3 2 1 7,6 КЖБТ - 2,0 КЖБТ - 2,0 Супесь тяжелая 2 2 2 2

1.2 Обработка продольного профиля

Обработка продольного профиля участка земляного полотна заключается в определении протяженности и границ его частей, имеющих однотипные поперечные профили. Этими границами являются:

- нулевые места (нулевые точки),

- границы перехода нормальных насыпей в высокие,

- места начала и конца кривых участков пути и др.

1) Определение положения нулевых точек

Положение нулевой точки - места перехода насыпи в выемку (и наоборот) - на продольном профиле определяется расстоянием Х, м, от ближайшего пикета, находящегося слева от точки:

(1.1)

где H_л - рабочая отметка слева от нулевой точки, м; Н_пр-то же, справа от нулевой точки, м; L - расстояние между рабочими отметками Н_л и Н_пр, м.

Вычисления выполнены в табличной форме (табл. 1.4).

Таблица 1.4. Определение положения нулевых точек на продольном профиле

Номер точки	Рабочая отметка, м	Расстояние, Х, м	Пикет, плюс
	левая	правая
1	2,84	2,46	53,58	Пк5+54
2	3,64	1,32	73,39	Пк12+74
3	1,89	1,76	51,78	Пк16+52
4	2,04	1,36	60,00	Пк23+60

2) Определение положения высоких насыпей

Высокими принято называть насыпи с рабочими отметками более 6 м. Нижняя часть такой насыпи, ниже 6 м, имеет более пологие откосы с показателем крутизны m = 1,75 (1:1,75), что приводит к увеличению профильного объема земляного полотна. Положение начала высокой насыпи также определяется расстоянием Х, м, от ближайшего пикета (плюса) слева, которое находится из выражения:

, (1.2)

где Н_л - ближайшая слева рабочая отметка от точки начала высокой насыпи, м; Н_пр-то же, ближайшая справа, м; Н_о - высота нормальной насыпи, Н_о = 6 м; L - расстояние между рабочими отметками Н_л и Н_пр.

Аналогично определяется положение конца высокой насыпи:

, (1.3)

Вычисления оформлены в виде таблицы (табл. 1.5).

Таблица 1.5. Определение положения высоких насыпей на продольном профиле

Номер насыпи	Точка	Рабочая отметка, м	Расстояние, Х, м	Пикет, плюс
		левая, Нл	правая, Нпр
1	Начало	2,95	7,15	72,62	2+73
	Конец	6,99	2,84	23,86	4+24
2	Начало	1,32	8,16	68,42	13+69
	Конец	9,15	1,89	43,39	15+44

1.3 Профильные объемы насыпей и выемок

В дорожном строительстве объемы выемок и насыпей определяют попикетно с учетом типа и размеров соответствующих поперечных профилей и рабочих отметок на границах пикетов. Полученные в результате расчетов геометрические объемы земляных сооружений принято называть профильными.

Вычисления выполняются в два этапа:

- сначала определяются так называемые основные объемы сооружения (выемки, насыпи) по формуле

, (1.4)

где В-ширина выемки по низу, м, насыпи - по верху; L - длина расчетного участка, м; Н₁ и Н₂ - рабочие отметки на границах расчетного участка, м;

- затем подсчитываются поправки к основным объемам (дополнительные объемы).

1) объем сливной призмы в насыпях

V_сп= F_сп?L=0,075·(7,6+2,3)•L = 0,7425L м³ (1.5)

где b - ширина основной площадки земляного полотна, м; L - длина расчетного участка, м.

2) разность объемов кюветов и сливной призмы в выемках

V_спк=L·(2F_к-F_сп)=L·(1,56-0,075·(7,6+2,3))=L·0,8175м³ (1.6)

где F_к - площадь поперечного сечения кювета, равная при типовых размерах кюветов 1,56 м²; F_сп - площадь поперечного сечения сливной призмы, м².

3) поправка на уширение земляного полотна в кривых участках

V_КГ = 0,5 a L* (Н₁ + Н₂ 0,3), (1.8)

где a - нормативное значение уширения земляного полотна в кривых (табл. 1.1), м; L - длина расчетного участка в кривой, м; Н₁, Н₂ - рабочие отметки на границах участка, м; - знак «+» для насыпей, «-» для выемок.

Вычисления выполнены в таблице 1.7.

Таблица 1.7. Расчет поправки к объёму земляного полотна на участке с кривой

Пикет, плюс	Уширение земляного полотна, м, а	Длина L, м,	Рабочая отметка, м, Н1; Н2	Поправка, м3, Vкр
Участок кривой ПК10-ПК12
10			6,23
	0,5	100		308
11			5,77
	0,5	100		243
12			3,64

4) поправка к объему за счет косогорности местности круче 1:10

(1.9)

где V_o - основной объем, подсчитанный без учета косогорности;

где K_кг - коэффициент пропорциональности, определяемый из выражения

(1.10)

где m - показатель крутизны откосов земляного полотна; n - показатель косогорности местности. Для высоких насыпей m принимается по нижней части (т.е. m =1,75); S - дополнительная площадь поперечного сечения земляного полотна за счет косогорности местности, подсчитываемая по формулам:

- для насыпей

(1.11)

- для выемок

(1.12)

где b - ширина основной площадки земляного полотна, м; B - ширина выемки по низу, м; F_сп - площадь поперечного сечения сливной призмы, м²; F_к - площадь поперечного сечения кювета, м².

Вычисления выполнены в табличной форме (табл. 1.8).

Таблица 1.8. Расчет поправок к объёму земляного полотна на косогорность местности

Пикет	L, м	Коэффициент Ккг	S, М2	Vo, м3	VКГ, м3
		n	m	KКГ
ПК4-ПК5	100	1:7	1,75	0,0667	41,85	6406	706
ПК 5-ПК5+54	54	1:7	1,75	0,0667	41,85	1079	223
ПК5+54-ПК6	46	1:7	1,75	0,0667	8,89	368	52

6) объем, занимаемый телом водопропускной трубы

(1.13)

где F_тр - площадь сечения трубы по наружному обмеру, м²; L_тр - длина трубы в теле насыпи, м.

Расчетная длина трубы L_тр принимается:

- для нормальной насыпи (до 6 м)

(1.14)

- для высокой насыпи (более 6 м)

(1.15)

где Н - рабочая отметка в месте расположения трубы, м; d_н - наружный диаметр круглой трубы или высота прямоугольной, м; m =1,5 - показатель крутизны откоса высотой до 6 м; = 1,75 - показатель крутизны уположенного откоса насыпи.

Расчет объема грунта, занимаемого в насыпи телом трубы, приведен в таблице 1.9.

Таблица 1.9. Расчет объема водопропускной трубы в теле насыпи

Пикет	Тип трубы	Рабочая отметка насыпи, м	Длина трубы, м	Площадь поперечного сечения, м2	Объем трубы, м3
ПК3	КЖБТ - 2,0	11,56	40,86	4,52	185
ПК 15	КЖБТ - 2,0	9,15	31,95	4,52	144

Vтрпк6=40,86*4, 52=185 м³

Lтрпк6=7, 6+2*1, 5*6+2*1, 75*(11,56-6-0, 5*2,4)=40,86 м

Fтрпк6= ((2+0, 2*2)/2)²*3, 14=4, 52 м²

Vтрпк10=31,95*4, 52=142 м³

Lтрпк10=7, 6+2*1, 5*6+2*1, 75*(9,15-6-0, 5*2, 4) =31,95 м

Fтрпк10= ((2+0, 2*2)/2)² *3, 14=4, 52 м²

Объем, занимаемый трубой, вычитают; остальные дополнительные объемы прибавляют к основному объему земляного сооружения.

Таким образом, геометрический объем выемки равен:

V_B= V_O+ V_СПК+ V_КР+ V_КГ. (1.16)

Соответственно геометрический объем насыпи -

V_H = V_O+V_СП+ V_УВН + V_КР+ V_КГ - V_ТР. (1.17)

Вычисления геометрических (профильных) объемов выемок и насыпей выполнены таблице 1.10.

Таблица 1.10. Ведомость подсчета профильных объемов выемок и насыпей

ПК/+	L, м	B, м	H, м	V0, м^3	ПОПРАВКИ, м^3	Объем, м^3	Пикетные объемы, м^3
					Vсп, Vспк	Vувн	Vкг	Vкр	Vтр	насыпи	выемки
0		1,50
	100	7,6		2460	74					2534		2534
1		2,95
	100	7,6		7884	74	133				8091		8091
2		7,15
	100	7,6		20480	74	403				20957		20957
3		11,56
	100	7,6		20214	74	399			185	20502		20502
4		6,99
	100	7,6		7574	74	137	706			8491		8491
5		2,84
	54	7,6		801	40		223			1063		1063
+		0,00
	46	16		1044	34		52				1131	1131
6		2,46
	100	16		8121	74						8195	8195
7		4,99
	100	16		13533	74	13					13620	13620
8		6,12
	100	16		16943	82	12					17037	17037
9		6,99
	100	16		17137	82	13					17232	17232
10		6,23
	100	16		15003	82	1		308			15394	15394
11		5,77
	100	16		10905	82			243			11230	11230
12		3,64
	74	16		2645	61						2706	2706
+		0,00
	26	7,6		153	21					174		174
13		1,32
	100	7,6		7557	82					7639		7639
14		8,16
	100	7,6		17826	82					17908		17908
15		9,15
	100	7,6		9425	82				144	9363		9363
16		1,89
	52	7,6		466	38					505		505
+		0,00
	48	16		750	36						786	786
17		1,76
	100	16		5495	74						5569	5569
18		3,67
	100	16		11326	74						11400	11400
19		6,01
	100	16		15810	74						15884	15884
20		6,46
	100	16		16017	74						16091	16091
21		6,13
	100	16		13230	74						13304	13304
22		4,79
	100	16		7308	74						7382	7382
23		2,04
	60	16		1104	49						1153	1153
+		0,00
	40	7,6		244	33					277		277
24		1,36
	100	7,6		2517	82					2599		2599
25		3,15
	100	7,6		4624	82					4706		4706
26		3,98
	100	7,6		4869	82					4951		4951
27		3,42
	100	7,6		3761	82					3843		3843
28		2,73
	100	7,6		2467	74					2541		2541
29		1,75
	100	7,6		818	74					892		892
30		0,00
	105383	158114	263497

Профильный объем земляного полотна на 1 км дороги равен:

275152 /3= 91717,17772 м³/км.

График попикетных объемов

1.4 Объемы отделочных и укрепительных работ

В курсовом проекте определяются следующие объемы отделочных работ:

- по нарезке сливной призмы в выемках и насыпях;

- по планировке откосов выемок и насыпей;

- по устройству кюветов в выемках.

Площадь поверхности сливной призмы F_СП однопутного земляного полотна, возводимого из не дренирующего грунта, можно определить по формуле

F_СП = L (b + 0,08), (1.17)

где L - длина участка земляного полотна, м; b - ширина основной площадки земляного полотна, м.

Площадь планировки откосов выемок и насыпей приближенно равна

F_OT = 3,6 H_CP L, (1.18)

где F_OT - площадь двух откосов земляного сооружения, м²; H_CP - средняя рабочая отметка сооружения, м; L - длина участка, м.

Среднюю рабочую отметку выемок и насыпей подсчитана по формуле

(1.19)

где В-ширина выемок по низу, насыпей - по верху, м; L - длина сооружения, на которой определяется средняя рабочая отметка, м.

При высоте откосов до 3,5 м планировочные работы выполняют автогрейдерами или бульдозерами, оборудованными откосниками. При большей высоте откосов применяют экскаваторы-планировщики или драглайны с планировочным оборудованием. В связи с этим необходимо определять площадь поверхности откосов высотой до 3,5 м и, соответственно, более 3,5 м.

Приближенно часть поверхности двух откосов сооружения с рабочими отметками более 3,5 м составит

(1.20)

где F_Э - поверхность откосов высотой более 3,5 м, планировку которых выполняют с помощью экскаваторов, м²; L - общая длина земляного сооружения, м; H_MAX - максимальная рабочая отметка земляного сооружения, м.

Соответственно, площадь планировки откосов с рабочими отметками до 3,5 м будет равна:

F_A = F_OT - F_Э, (1.21)

где F_от - общая площадь двух откосов выемки (насыпи); F_А - площадь двух откосов сооружения, планировку которой можно выполнить автогрейдером; F_Э - объем работ по планировке откосов сооружения, выполняемый экскаватором.

В состав работ заключительного периода сооружения земляного полотна также входит нарезка кюветов в выемках. Объем этих работ измеряется в м³ вынутого грунта:

V_K = 1.56 L, (1.22)

где 1,56 - площадь поперечного сечения двух кюветов, м²; L - длина выемки, м.

Вычисления объемов отделочных работ выполнены в табличной форме (табл. 1.11).

Таблица 1.11. Объемы отделочных земляных работ

	Длина, L, м	Рабочая отметка, м	Сливная призма, FСП, м2	Откосы, м2	Кюветы, VK, м3
		HCP	HMAX		FOT	FA	FЭ
Насыпь 1	554	6,44	6,85	4255	12852	12852	948	-
Выемка 1	720	5,09	5,84	5530	13185	13185	1010	1123
Насыпь 2	378	5,78	5,82	3003	7872	7872	527	-
Выемка 2	708	4,46	5,13	5437	11358	11358	787	1104
Насыпь 3	640	2,67	4,32	4915	6147	6147	425	-
Итого	3000		23140	51413	47715	47715	2228	-

Объем работ по укреплению откосов измеряется площадью поверхности откосов F_OT.

1.5 Распределение земляных масс

В курсовом проектировании распределение земляных масс выполняют графо-аналитическим способом на основе построения так называемой кривой объемов.

Проф. С.П. Першиным балансовый метод распределения земляных масс.

В курсовом проекте можно ограничиться 10%-й поправкой к профильным объемам выемок и насыпей, т.е. профильные объемы выемок следует брать с коэффициентом 0,9; профильные объемы насыпей - с коэффициентом 1,1



Пикет, плюсы	Профильные объёмы, м^3	Ординаты кривой	Коптроль вычислений
	Насыпи	Выемки	+	-
0				0
	2534
1				-2787,4
	8091
2				-11687,5
	20957
3				-34740,2
	20502
4				-57292,4
	8491				61638*1,1=
5				-66632,5	=67801,8
	1063
5+54				-67801,8
	61638	1131
6				-66783,9
		8195
7				-59408,4
		13620
8				-47150,4
		17037
9				-31817,1
		17232
10				-16308,3
		15394
11				-2453,7	61638*1,1-
		11230			-86545*0,9
12			7653,3		=10088,7
		2706
12+74			10088,7
	174	86545
13			9897,3
	7639
14			1494,4
	17908				1,1*(61638+35589)
15				-18204,4	-0,9*86545
	9363				=29059,2
16				-28503,7
	505
16+52				-29059,2
	35589	786
17				-28351,8
		5569
18				-23339,7
		11400
19				-13079,7	1,1*(61638+35589)
		15884			-0,9*(86545+71569)
20			1215,9		=35352,9
		16091
21			15697,8
		13304
22			27671,4
		7382
23			34315,2
		1153
23+60			35352,9
	277	71569
24			35048,2
	2599				1,1*(61638+35589+
25			32189,3		+19809)
	4706				-0,9*(86545+71569
26			27012,7		=13563
	4951
27			21566,6
	3843
28			17339,3		0,9*(61367+43108)-
	2541				-1,1*(20249+40536)
29			14544,2		=27164
	892
30	19809		13563

Кривая объемов земляных работ (кривая распределения земляных масс) обладает следующими свойствами:

1) значение ординаты любой точки кривой представляет собой алгебраическую сумму объемов выемок и насыпей, расположенных от начала кривой до данной точки. При этом объемы выемок принимаются со знаком

«плюс», объемы насыпей - со знаком «минус». Таким образом, знак и величина ординаты дают представление о балансе земляных масс: знак «плюс» означает избыток рабочей кубатуры, знак «минус» - дефицит ее;

2) восходящие ветви кривой соответствуют положению выемок на продольном профиле, нисходящие ветви - положению насыпей;

3) вершины кривой (точки перегиба) соответствуют нулевым точкам на продольном профиле;

4) любая горизонтальная прямая, пересекающая восходящую и нисходящую ветви кривой, отсекает на ней участок, в пределах которого объем выемки равен объему насыпи (участок равных объемов). Такую прямую называют распределительной линией. Расстояние от распределительной линии до соответствующей вершины кривой равно объему рабочей кубатуры на этом участке;

5) площадь сегмента, ограниченного кривой объемов и распределительной линией, равна произведению рабочей кубатуры на среднюю дальность перемещения грунта из выемки в насыпь на данном участке.

Перечисленные свойства кривой позволяют решать на ее основе задачи распределения земляных масс:

- наиболее рационально распределить земляные массы с преимущественным использованием продольной возки грунта с учетом условий транспортирования;

- установить границы рабочих участков с продольным и поперечным перемещением грунта;

- определить средние дальности возки грунта по каждому рабочему участку;

- определить рабочую, профильную кубатуру и коэффициент использования рабочей кубатуры на каждом участке и по всей линии.

1.6 Определение границ производственных участков

Результаты балансового распределения объемов грунта представлены в виде структуры участков по производству земляных работ в таблице 1.13. В таблице 1.13 по каждому участку даны рабочий и профильный объемы грунта. Профильный объем при известном рабочем объеме грунта на участке подсчитан по формулам:

для участков с продольным перемещением грунта

для участков с поперечным перемещением грунта:

- из резервов (карьеров) в насыпь

;

- из выемок в кавальеры (отвалы)

;

Результаты балансового распределения объемов грунта представлены в таблице

Структура участков по производству земляных работ

Участок	Длина, м	Схема работ	Объем, м3
			Рабочий	Профильный
1	1120	Продольное перемещение грунта	67801,8	136973,196
2	290	Продольное перемещение грунта	10088,7	20381,19
3	590	Продольным перемещением грунта	23339,7	47150,86
4	80	Из выемок в кавальер	13563	15070
5	920	Продольным перемещением грунта	21789,9	44019,96
Сумма	3000		136583,1	263595,2

Коэффициент распределения земляных масс равен:

К = 136583,1/263595,21=0,518.

1.7 Определение средней дальности перемещения грунта

Среднее расстояние перемещения грунта на участках с продольной схемой работ определяется с помощью кривой распределения земляных масс. Для этого на сегментах равных объемов строят равновеликие им прямоугольники. Сторона такого прямоугольника, параллельная распределительной линии, представляет собой расстояние между центрами тяжести соответствующих земляных массивов. Это расстояние с учетом коэффициента развития землевозной дороги К_Д, равного 1,15…1,2, является средней дальностью возки грунта на данном продольном участке L_в:

где L_ср - расстояние между центрами тяжести массивов грунта, м, определяемое графически, - К_д - коэффициент, учитывающий развитие землевозной дороги, равный 1.2;

L_в¹=1,2*1120=1344 м

L_в²=1,2*290=348 м

L_в³=1,2*590=708 м

L_в⁵=1,2*920=1104 м

На участках с поперечной схемой работ среднее расстояние перемещения грунта определяется с учетом поперечных размеров земляных сооружений (выемок и кавальеров, насыпей и резервов). Размещение и размеры кавальеров и резервов регламентируются указаниями СНиП (4) и СН (5).

1.7 Проектирование кавальеров.

Кавальеры служат для размещения в них излишнего грунта из выемки. Размеры кавальера назначают с учетом разрыхления грунта при разработке. Поэтому площадь поперечного сечения кавальера рассчитывают по формуле:

где: F₁ - площадь поперечного сечения кавальера при одностороннем расположении, м²;

F₂ - площадь поперечного сечения кавальера при двустороннем расположении, м²;

K_р. - коэффициент первоначального рыхления грунта;

L - длина расчетного участка, м.;

V_пр. - профильная кубатура, подлежащая перемещению в кавальер, м.

Приняв некоторую высоту кавальера h_k, определяем ширину его основания а₁ и а₂

В курсовом проекта геометрические размеры кавальеров и резервов принимаю по средней рабочей отметке соответственно выемки или насыпи, величину которой для участка длиной L и профильной кубатурой V_пр подсчитывают по формуле:

237,35 м²;

74,61 м;

83,61 м;

=60,9 м;

=7,07;

Структура производственных участков по возведению земляного полотна

Номер участка	Границы участка	Схема работ	Кубатура, мі	Дальность возки, м
			Рабочая	Профильная
1	ПК0 - ПК11+20	Продольное перемещение грунта	67801,8	136973,196	1344
2	ПК11+20-ПК14+10	Продольное перемещение грунта	10088,7	20381,19	348
3	ПК14+10-ПК20	Продольное перемещение грунта	23339,7	47150,86	708
4	ПК20-ПК20+80	Из выемок в кавальер	13563	15070	60,9
5	ПК20+80-ПК3	Продольное перемещение грунта	21789,9	44019,96	1104

2. Выбор и формирование комплектов машин

Выбор способов производства работ является главной задачей технологического проектирования. Целью является достижение экстремума определенного технического или экономического показателя - показателя эффективности, называемого критерием оптимальности, который принимается за меру оценки качества всей системы или ее отдельных элементов. Результаты организационно-технологического проектирования представляют собой технологические нормали строительных процессов, технологические схемы комплексно-механизированных строительных процессов, технологические карты и так далее.

Существует несколько видов комплектов машин для основных земляных работ.

Бульдозерными комплектами можно возводить насыпи из боковых резервов, разрабатывать короткие выемки с перемещением грунта в насыпи. При этом область эффективного использования бульдозерных комплектов ограничена. При поперечной схеме работ в грунтах I, II групп высота насыпи должна быть не более 1 м, в грунтах III группы - не более 1,5 м.

При продольной схеме работ область эффективного применения бульдозерного комплекта ограничивается дальностью возки 50…100 м (под уклон до 100…150 м).

Скреперными комплектами возводят насыпи из резервов и разрабатывают выемки, перемещая грунт в кавальеры при рабочих отметках до 6 м. выемки с перемещением грунта в насыпь (продольная схема работ) разрабатывают при любых рабочих отметках. целесообразная дальность транспортирования грунта прицепными скреперами до 500 м, самоходными (полуприцепными) - до 3000 м.

Экскаваторные комплекты могут быть двух типов: экскаваторно-отвальные и экскаваторно-транспортные. Этими комплектами разрабатывают выемки, карьеры, резервы с перевозкой грунта в насыпи при любых рабочих отметках и дальности возки до 5 км, а при отсутствии местных грунтов и на более дальние расстояния.

Рассчитаем два комплекта машин для возведения земляного полотна.

Комплект скреперов:

ѕ 1 участок: скрепер самоходный q=25 м³;

ѕ 2 участок: скрепер прицепной q=8 м³;

ѕ 3 участок: скрепер самоходный q=15 м³;

ѕ 4 участок: скрепер прицепной q=8 м³;

ѕ 5 участок: скрепер прицепной q=8 м³;

Комплект экскаваторов:

ѕ 1 участок: одноковшовый экскаватор лопата q=2,5 м³;

ѕ 2 участок: одноковшовый экскаватор драглайн q=0,65 м³;

ѕ 3 участок: одноковшовый экскаватор лопата q=1,6 м³;

ѕ 4 участок: одноковшовый экскаватор драглайн q=0,65 м³;

ѕ 5 участок: одноковшовый экскаватор лопата q=1,25 м³;

2.1 Формирование комплектов машин

Тип ведущей машины определяется по ведущему процессу, которым при возведении земляного полотна является разработка грунта в выемке, резерве или карьере с перемещением его в тело насыпи, кавальер или отвал. Кроме ведущих машин, в комплекты входят вспомогательные или комплектующие машины. Их количество должно соответствовать номенклатуре, объему, темпу, фронту работ. Чтобы гарантировать непрерывность работы ведущей машины, необходимо соблюдать условие:

П_К>П_В,

где П_В - сменная эксплуатационная производительность всех ведущих машин комплекта; П_К-то же комплектующих машин, выполняющих определенный технологический процесс.

Таблица 6. Типовые модули комплекта машин для производства земляных работ комплектом скреперов

Комплектующие машины	№ участка	Модуль машины
назначение	тип
Транспортирование грунта	Автосамосвалы грузоподъемностью, т Бульдозеры на тракторе типа	1	-
		2	-
		3	-
		4	-
		5	-
Разравнивание грунта	Бульдозеры на тракторе типа	1	Т-130
		2	Т-100
		3	Т-130
		4	Т-100
		5	Т-130
Уплотнение грунта	Катки прицепные и самоходные, т	1	40
		2	15
		3	25
		4	15
		5	40
Рыхление плотных грунтов	Рыхлители навесные на тракторе типа	1	ДЭТ-250
		2	Т-100
		3	ДЭТ-250
		4	ДЭТ-250
		5	Т-100
Толкание скрепером	Тракторы с оборудованием толкача	1	Т-180
		2	Т-100
		3	Т-180
		4	Т-180
		5	Т-100

Таблица 7. Типовые модули комплекта машин для производства земляных работ комплектом экскаваторов

Комплектующие машины	№ участка	Модуль машины
назначение	тип
Транспортирование грунта	Автосамосвалы грузоподъемностью, т	1	25
		2	5
		3	12
		4	5
		5	25
Разравнивание грунта	Бульдозеры на тракторе типа	1	25
		2	5
		3	12
		4	5
		5	25
Уплотнение грунта	Катки прицепные и самоходные, т	1	Т-130
		2	Т-100
		3	Т-100
		4	Т-100
		5	Т-130

2.2 Определение сменной производительности машин и комплектов

При выборе машин, формировании комплектов и комплексов машин, используется показатель «эксплуатационная производительность» - это нормативная сменная выработка машин и комплектов.

Нормативную сменную выработку машин вычисляют на основе действующих производительных норм:

П_СМ=Т_СМ*Е*К_В/Н_ВР,

где Т_СМ - число часов работы машины в смену, Т_СМ = 8 часов; Е - измеритель по ЕНиР, Е=100 м³ грунта; К_В - коэффициент, учитывающий внутрисменное использование рабочего времени, принимается по ЕНиР; Н_ВР - техническая норма времени работы машины на измеритель объема работ, принятый по ЕНиР, машино-часов.

Сменная производительность бульдозеров и скреперов зависит от дальности перемещения грунта:

П_СМ=А - В*l_В + С*l_В²,

где ПСМ - сменная эксплуатационная производительность бульдозера или скрепера, м³/см; l_В - средняя дальность возки грунта на участке, м; А, В, С - коэффициенты уравнения.

Таблица 8 Сменная эксплуатационная производительность одноковшовых экскаваторов

Прямая лопата, м3, работа на транспортные средства
Группа грунта	II
Вместимость ковша, м3	2,5
Сменная эксплуатационная производительность	625
Драглайн, м3, работа на транспортные средства
Группа грунта	II
Вместимость ковша, м3	0,65
Сменная эксплуатационная производительность	187
Прямая лопата, м3, работа на транспортные средства
Группа грунта	II
Вместимость ковша, м3	1,6
Сменная эксплуатационная производительность	417
Драглайн, м3, работа на транспортные средства
Группа грунта	II
Вместимость ковша, м3	0,65
Сменная эксплуатационная производительность	187
Прямая лопата, м3, работа на транспортные средства
Группа грунта	II
Вместимость ковша, м3	2,5
Сменная эксплуатационная производительность	625

Сменная эксплуатационная производительность СКРЕПЕРОВ:

1 участок: 684-0,4372*1344+0.0001056*1344²=287,1523;

2 участок: 537,8-1,177*348+0.0007*348²=128,4476;

3 участок: 684-0,4372*708+0.0001056*708²=427,3959;

4 участок: 537,8-1,177*60,9+0.0007*60,9²=466,1633;

5 участок: 684-0,4372*1104+0.0001056*1104²=330,0382;

2.3 Оценка и сравнение вариантов комплектов машин

Экономическая целесообразность применения того или иного комплекта машин устанавливается на основе сравнения технико-экономических показателей, которые в зависимости от их значимости подразделяются на основные и дополнительные. К основным относятся себестоимость, трудоемкость единицы продукции механизированного процесса, продолжительность производства работ, срок окупаемости капиталовложений на приобретение машин; к дополнительным, число и состав которых строго не регламентируется, чаще всего относятся удельные показатели массы, металлоемкости и энергоемкости, рассчитанные на единицу часовой производительности комплекта машин, или другой параметр, эксплутационная надежность, мобильность машин и другие показатели.

Показатель выработки на одного рабочего в смену определяется по формуле:

В=П_СМ/R_б,

где П_СМ - расчетная сменная производительность комплекта, м³/см; R_б - число рабочих бригады, сформированных в составе комплекта, чел.

Энергоемкость единицы объема работ, выполняемых машинным комплектом подсчитывается по формуле:

Э=К_ПР*W_О/П_ЭЧ,

где К_ПР - коэффициент приведения размерностей, К_ПР=3,6; W_О - суммарная мощность всех энергоустановок машин комплекта, кВт; П_ЭЧ - часовая эксплуатационная производительность комплекта, м³/ч. Энергоемкость работ выражается в МДж/м³.

Таблица 8. Сравнение вариантов комплектов машин

Участок	Группа грунта	Индекс машины, количество, шт.	ПСМ, м3/см	W0, кВТ	Rб, чел.	Э, МДж/м3	В, м3/см.
1	II	1 вариант: ДЗ-107 2 ДЗ-35 1 Т-130 1	287,15*2	810*2 133 118	1*2 1 1	-	-
	Итого:	574,3	1871	4	143,57	187,67
	II	2 вариант: ЭО-5111 1 КамАЗ-55102 4	625	79.5 154*4	2 1*4	-	-
	Итого:	625	1411	6	104,16	36,69
2	II	1 вариант: ДЗ-115А 2 ДЗ-35 1 Т-180 1	128,45*2	530 133 132	1*2 1 1	-	-
	Итого:	256,9	795	4	64,23	24,84
	II	2 вариант: ЭО-6111 1 КамАЗ-5511 4	187	110 154*4	2 1*4	-	-
	Итого:	187	736	6	31,16	14,17
3	II	1 вариант: ДЗ-77А 2 ДЗ-35 1 Т-100 1	427,39*2	121*2 133 80	1*2 1 1	-	-
	Итого:	854,78	455	4	213,69	1,916
	II	2 вариант: ЭО-4112 1 КамАЗ-5511 4	417	60 154	2 1*4	-	-
	Итого:	417	214	6	14,8	69,5
4	II	1 вариант: ДЗ-115А 2 ДЗ-35 1 Т-180 1	466,16*2	530 133 132	1*2 1 1	-	-
	Итого:	932,32	795	4	49,34	116,54
	II	2 вариант: ЭО-6111 1 КамАЗ-5511 4	187	110 154*4	2 1*4	-	-
	Итого:	187	736	6	31,16	14,17
5	II	1 вариант: ДЗ-107 2 ДЗ-35 1 Т-130 1	330,03*2	810*2 133 118	1*2 1 1	-	-
	Итого:	660,06	1871	4	81,64	165,01
	II	2 вариант: ЭО-6111 1 КамАЗ-5511 4	625	79.5 154*4	2 1*4	-	-
	Итого:	625	1411	6	104,16	36,69

ВЫВОД: Было произведено сравнение комплектов машин. По полученным данным можно сделать вывод, что в работе будут использоваться следующие комплекты:

1 участок: ЭО-5111, КамАЗ-55102;

2 участок: ДЗ-115А, ДЗ-35 и Т-180;

3 участок: ДЗ-77А, ДЗ-35 и Т-100;

4 участок: ДЗ-115А, ДЗ-35 и Т-180;

5 участок: ДЗ-107, ДЗ-35, Т-130;

3. Проектирование календарного графика производства земляных работ

Календарный график - один из основных документов организации строительства и производства работ. В нем устанавливается технологическая последовательность работ, их взаимная увязка во времени, сроки выполнения отдельных процессов и всего комплекса работ, потребность в ресурсах.

Разработка календарного графика производства работ включает установление номенклатуры работ, подбор состава исполнителей по каждой работе, определение продолжительности работ, установление сроков начала и окончания работ (привязка к календарю), подсчет потребности в ресурсах.

3.1 Определение продолжительности работ

Продолжительность комплексного механизированного процесса определяется продолжительностью основного ведущего процесса. При возведении насыпей и выемок ведущим является процесс разработки грунта. Продолжительность выполнения ведущего процесса можно подсчитать по формуле:

t=V/(П_СМ*N*)

где t - продолжительность процесса, рабочие дни; V - объем работ по выполнению процесса; N - число машин, занятых на выполнение данного процесса; - сменность работ.

Сроки начала и окончания работ устанавливают по календарной продолжительности работ:

t_k=k₁*k₂*k₃*t

где k₁ - коэффициент, учитывающий соотношение в течение года рабочих и нерабочих дней и равен 1,4; k₂ - коэффициент, учитывающий целодневные перерывы в работе из-за неблагоприятных метеорологических условий; k₃ - коэффициент, учитывающий затраты времени на профилактические осмотры и техническое обслуживание машин принимается равным 1,03; t - продолжительность в рабочих днях. Величину к₂ подсчитывают по формуле:

к₂=1+

где - доля дней с неблагоприятными метеоусловиями за период производства земляных работ.

Таблица 9. Продолжительность основных земляных работ

Участок	Рабочая кубатура, м3	Сменная производительность комплекса, м3/см.	Продолжительность работы, дней
			рабочих	календарных
1	67801,8	625	13,6	26
2	31784,9	256,9	15,47	29
3	10088,7	854,78	1,48	4
4	23339,7	932,32	3,23	7
5	21789,9	660,06	4,13	8

3.2 Технико-экономические показатели календарного графика

Эффективность плана производства работ оценивают на основе расчета технико-экономических показателей, состав которых установлен нормами.

В курсовом проекте рекомендуется определять следующие показатели:

- продолжительность выполнения работ на объекте;

- трудоемкость единицы продукции;

- выработку на одного рабочего в смену.

Продолжительность производства работ на объекте (выполнения заданного объема работ) принимается по календарному графику в календарных днях (месяцах).

Трудоемкость единицы продукции (на конечный измеритель объема работ) определяется по формуле:

где Q_i - трудоемкость отдельного i - го процесса, ч.-дн.; V_ПР - профильный объем грунта на заданном участке земляного полотна, м³. Выработка на одного рабочего в смену (на 1 ч.-д.) по смыслу есть величина, обратная трудоемкости единицы работ:

Таблица 3.6 Расчет трудоемкости земляных работ

Наименование работы	Звено, человек	Продолжительность, рабочих дней	Сменность	Трудоемкость работы, чел.-дн.
Лесорасчистительные работы	10	11	1	110
Срезка растительного слоя грунта	1	12	1	12
Разработка выемки в насыпь.	4	16	2	128
Разработка выемки в кавальер.	4	4	2	32
Разработка выемки в насыпь.	4	5	2	40
Планировочные и отделочные работы	5	15	1	75
Итого	28	63	9	397

Таблица 3.7. Технико-экономические показатели земляных работ

Показатель	Единица измерения	Количество
1. Профильный объем грунта 2. Рабочий объем грунта 3. Коэффициент распределения земляных масс 4. Трудоёмкость работ на весь объём 5. Удельная трудоёмкость работ: - на 1000м3 профильного объема - на 1000м3 рабочего объема 6. Выработка на одного рабочего в день: - профильного объема грунта - рабочего объема грунта Продолжительность работ	м3 м3 - ч.-дн. ч.-дн./1000 м3 ч.-дн./1000м3 м3/ч.-дн. м3/ч.-дн. рабочих дней	44019,96 21789,9 0,518 397 1,18 2,15 1572 778 63

Список литературы

1. Автоматизированное проектирование организации строительства железных дорог / С.П. Першин, М.И. Иванов, А.Ф. Аккуратов и др. - М.: Транспорт, 1991.

2. Железнодорожное строительство. Технология и механизация: Учебник для вузов ж.д. трансп./ Под ред. С.П. Першина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1991.

3. ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы. - М.: Стройиздат, 1988.

4. Полевиченко А.Г. Правила оформления курсовых и дипломных проектов. Методические указания. - ДВГУПС, 2000.

5. Пособие по технологии сооружения земляного полотна железных дорог (в развитие СНиП 3.06.02-86). - М.: ПКТИ Трансстрой, 1993.

6. Свод правил СП 12-131-95. «Безопасность труда в строительстве». - М.: Госстрой России, 1996.

7. Свод правил СП 32-104-98. «Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм (в развитие СНиП 32-01-95)». - М.: Госстрой России, 1998.

8. Строительные машины. Справочник. В 2-х томах. - Т. 1. Машины для строительства промышленных, гражданских зданий и дорог/ Под общ. ред. Э.Н. Кузина. - 5-е изд. - М.: Машиностроение, 1991.

9. Строительные нормы СНиП 32-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования». - М.: Госстрой России, 1996.

10. Строительные нормы СНиП 3.06.02-86 «Железные дороги. Правила производства и приемки работ». - М.: Стройиздат, 1986.

11. Технология железнодорожного строительства: Учебник для вузов/ Под ред. А.М. Призмазонова, Э.С. Спиридонова.-М.: Желдориздат, 2002.

12. Шалягин Г.Л., Клыков М.С., Э.С. Спиридонов, Полоз В.Н., Сульдин А.Н. Проектирование работ по возведению железнодорожного земляного полотна. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2002.

Размещено на Allbest.ru