Производство земляных работ по сооружению железнодорожного земляного полотна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Железнодорожное строительство планомерно увеличивает основные фонды железнодорожного транспорта. Сфера ЖД строительства столь обширна, что её изучают постепенно в ряде курсов, к которым относится и дисциплина «Технология и механизация железнодорожного строительства». Технология - наука о способах и средствах рационального ведения производственного процесса - занимается изучением целесообразных отношений предмета труда (строительных материалов, изделий, конструкций и т.п.) с орудиями и средствами труда (машинами, оборудованием, приспособлениями, устройствами и т.д.), в результате чего достигается намеченный результат производственного процесса.

Задача технологии состоит в том, чтобы обеспечить наилучшее соответствие применяемой техники способу производства работ, что может быть достигнуто при детально отработанной, стабильной, определённой по времени, затратой ресурсов и достигаемому эффекту последовательности операций. Такие последовательности называют технологическими процессами.

Дисциплина «Технология и механизация железнодорожного строительства» освещает основные способы и средства производства массовых строительных работ, выполняемых при сооружении основных объектов железной дороги.

Железнодорожное земляное полотно - инженерное сооружение, состоящее из насыпей и выемок, со всеми относящимися к ним устройствами - резервами, канавами, кюветами, банкетами и пр.

Железнодорожное земляное полотно является одним из важнейших элементов ЖД пути и должно обладать прочностью и неизменяемостью формы под действием нагрузок, атмосферных явлений и происходящих в самом земполотне процессов.

Работы по сооружению земляного полотна должны быть комплексно механизированы и осуществляться на основе проектных документов.

Целью курсового проекта «Проект производства работ по сооружению земполотна» является закрепление теоретических знаний и их практическое применение в производстве работ по сооружению 3-х километров участка земполотна ЖД.

Проект производства работ (ППР) выполняется на основании рабочих чертежей - продольного профиля и типовых чертежей - поперечных профилей земполотна.

Для выполнения курсового проекта необходимо: подсчитать объёмы и определить трудоёмкость работ; проработать ряд вариантов производства работ и выбрать оптимальный; подобрать ведущие и комплектующие машины; разобрать технологическую карту; определить технико-экономические показатели; рассмотреть вопросы техники безопасности.

1. Определение объема земляных работ

1.1 Определение объёмов работ

В железнодорожном строительстве, в сооружении земполотна участвуют трудовые, технические и материальные ресурсы. Для определения трудозатрат, машинозатрат и количества строительного материала - грунта при сооружении заданного участка земполотна, необходимо знать объемы работ.

Подготовка исходных данных

Подготовка исходных данных заключается в выборе поперечных профилей и определения расстояния между ними. Поперечные профили выбираются в зависимости от заданной категории железнодорожной линии, вида грунта, рабочих отметок, наличия поперечного уклона местности в соответствии с СНиП 32-01-95 и альбома типовых поперечных профилей. Согласно с СНиП 32-01-95 и заданию, поперечники в моём курсовом проекте находятся на ПК 18980 и ПК 19050.

В данном курсовом проекте категория железнодорожной линии - I, согласно заданию определяем параметры поперечных профилей КМ 75 ПК 7 - насыпь и КМ 76 ПК 2 - выемка, расстояние между которыми 500 м.

Поперечный профиль выемки имеет ширину основной площадки понизу-16 м (рисунок 4.2). Эта величина складывается из ширины основной площадки поверху (так как у меня недреннирующий грунт, то значение принимается равным 7,6 м, рисунок 4.1) в соответствии со СНиП 32-01-95, ширина двух кюветов поверху равна 4,4 м, откосы которых имеют уклон 1:1,5 и ширина двух закюветных полок поверху равна 4 м. Выемка имеет глубину равную 7,0 м, откос имеет уклон 1:1,5. Слева на расстоянии 5 м устраивается типовая водоотводная канава с шириной поверху 2,4 м. Справа на расстоянии 1 м устраивается банкетный валик с уклоном 0,020-0,040, (я взял 0,020) равный 19,9 м. Сразу за ним устраивается типовая водоотводная канава, ширина поверху равна 2,4 м.

Поперечный профиль насыпи имеет основную площадку шириной 7,6 м (так же зависит от грунта), а высота насыпи 2,9 м. Откос с уклоном 1:1,5. С левой и правой стороны от подошвы насыпи располагается берма. С левой стороны она равна 8 метрам, так как в будущем, будет, строится второй путь. С правой стороны берма равна 3 метрам. С правой и левой стороны за бермой устраивается типовая водоотводная канава, глубиной 0,6 метра и шириной понизу 0,6 метра с уклоном 1:1,5.

Длины отсеков при наличии нулевых точек (мест перехода из насыпи в выемку или из выемки в насыпь) определяется следующим образом: по рисунку 1.

Определение положения точек нулевых работ

Рис. 1 Определение нулевой точки на продольном профиле

Нулевые точки рассчитываются по формуле

, , где

и - отметки высот,

L - длина пикета.

Расчёт положения точек нулевых работ.

КМ 73 ПК 5-6 ;

КМ 74 ПК 0-1 ;

КМ 74 ПК 4-5 ;

КМ 75 ПК 1-2 ;

КМ 75 ПК 4-5 ;

КМ 75 ПК 9-0 .

Данные по расчёту положения точек нулевых работ представлены в таблице 1

Таблица 1

КМ ПК	СХЕМА	X	Y
73 5 - 6		52,63	47,37
74 0 - 1		44,45	55,55
74 4 - 5		62,75	37,25
75 1 - 2		39,82	60,18
75 4 - 5		18,37	81,63
75 9 - 0		41,54	58,46

Определение отметок в начале и конце кривой



Рис. 2.1	Рис. 2.2
Ннк=Н1 + X	Нкк=Н1 - X Таблица 2

КМ ПК	СХЕМА	X	НК или КК
73 7 - 8		0,06	4,24
74 3 - 4		3,35	3,45

КМ 73 ПК 7-8

КМ 73 ПК 7-8

Определение места изменения крутизны откоса



Рис. 3.1 Y=L-X	Рис. 3.2 X=L-Y

Таблица 3

КМ ПК	СХЕМА	X	Y
75 6 - 7			25,65
75 7 - 8			20,41

КМ 75 ПК 6-7

КМ 75 ПК 7-8

Подсчёт основных объёмов земляных сооружений

Объем работ подсчитывают для каждого отсека, начиная с подсчета первого отсека, затем второго и т.п.

Подсчет объемов земляных масс производится по рабочим отметкам продольного профиля.

В качестве расчетного значения В-ширины сечения железнодорожного полотна, принимается размер меньшего основания трапеции, а именно:

для насыпей - ширина В основной площадки;

для выемок - расстояние между откосами в уровне основной площадки бровок земляного полотна, к которому помимо В₀ прибавляется ширина двух кюветов поверху и ширина закюветных полок.

Ширина основной площадки земляного полотна В₀ принимается в зависимости от категории линии и вида грунта. В данном курсовом проекте при возведении земляного полотна используется супесь, категория будущей линии - I. Ширину основной площадки принимаем 7,6 м. Ширину кювета поверху принимаем равной 2,2 м., закюветной полки 2 м.

Рис. 4.1 Схема насыпи

Рис. 4.2 Схема выемки

земляной отвод линейный распределение

Земляное полотно на местности с относительно небольшим уклоном (1:8 и менее) имеет в сечении форму, близкую к трапецеидальной. На участках профиля с достаточно однообразным уклоном местности образуются клинообразные фигуры, объем которых вычисляется по следующей формуле:

, где

L - длина отсека;

b - ширина основной площадки земполотна;

m - знаменатель крутизны откоса;

H₁, H₂ - рабочая отметка соответственно в начале и конце отсека.

Определение дополнительных объёмов земляных сооружений

Кроме основного объема отсеков необходимо определять дополнительные объемы, которые образуются:

а) При высоте насыпи более 6 м, когда имеет место перелом в крутизне откоса, то пользуются той же методикой расчёта, но ведут его по частям: сначала для верхней части насыпи высотой до 6 метров, а затем для нижней.

Рис. 5.1 Схема усеченного клина к определению объемов



Рис. 5.2 Схема насыпи с высотой больше 6 м

Рис. 5.3 Схема продольного разреза насыпи c H > 6	V1 - объём грунта в насыпи, где H<6; V2 - объём верхней части грунта, где H>6; V3 - объём нижней части грунта, где H>6.

,

,

.

в) На криволинейных участках пути. Необходимо увеличивать ширину земляного полотна на величину поправки. Для железнодорожной линии I категории, с радиусом кривой 2000 м, уширение b составит 0,3 м с наружной стороны кривой.

Дополнительный объем может быть посчитан по формуле:

, где

- уширение земполотна (зависит от радиуса),

- длина участка (отсека),

- средняя высота участка.

Или учитывая величину поправки при вычислении объёмов отсеков по основной формуле в пределах кривой:

Рис. 6. Схема уширения земляного полотна на кривом участке пути

г) На косогорных местностях.

В данном курсовом проекте равномерный поперечный уклон местности между ПК-736 и ПК-737 равен 1:6

Рис. 5. Схема поперечного профиля участка земполотна, имеющего поперечный уклон местности превышающий 1:8

Дополнительный объем, образуемый косогорностью местности, определяется по формуле:

, ,

где - переводной коэффициент,

V₀ - основной объем отсека;

L - длина отсека;

В-ширина основной площадки земполотна (7,6 м);

m - крутизна откоса насыпи (1,5);

m_k - крутизна местности (6).

;

.

Прежде, чем приступать к полному расчету объемов земляных работ, необходимо компенсировать толщину растительного слоя, сливной призмы, грунт для доуплотнения насыпей и для возмещения технологических потерь.

Компенсация растительного слоя и сливной призмы

Растительный грунт в основании насыпей в самих насыпях использовать нельзя, он убирается из земляных сооружений, учитывая это, его следует возместить, а так же толщину сливной призмы, тем более что их общий объём довольно значительный и может составить 7 - 10% от общего объема сооружения.

Эта компенсация учитывается при уточнении рабочих отметок:

, где

и - уточненные рабочие отметки насыпи и выемки соответственно,

- рабочие отметки (берутся с профиля),

- толщина сливной призмы (0,15 м),

- толщина растительного слоя (0,20 м).

Компенсация на уплотнение грунта в насыпях

Проектная плотность грунтов в насыпях, как правило, выше естественной плотности выемок, резервов, карьеров. Доведение плотности грунта в насыпях до проектной требует укладки дополнительных объемов грунта. Это обстоятельство учитывают с помощью коэффициента k_у - коэффициента увеличения объема, который умножается на вычисленные объемы. В данном курсовом проекте коэффициент на доуплотнение грунта принимаем k_у = 1,13.

Компенсация на технологические потери грунта

По условиям производства земляных работ не удается сразу чисто разработать выемки. Часть грунта с откосов и основания удаляется во время планировочных работ и не попадает в строящиеся смежные насыпи, кроме того, имеют место потери грунта при его транспортировании и выгрузке. Для компенсации потерь грунта вычисленный основной объем отсека умножают на поправочные коэффициенты технологических потерь грунта. В данном курсовом проекте принимаем эти коэффициенты равными: ; .

В итоге определяются объемы грунта в каждом отсеке насыпи и выемки:

, где

Суммарные объемы работ с учетом дополнительных объемов, компенсаций грунта посчитаны в таблице, приложении 1 (см. приложение 1).

Определение объёмов земляных работ

Данные по расчёту объёмов земляных работ представлены в таблице №4

2. Линейное распределение земляных масс, выбор способа производства

Железнодорожное земляное полотно представляет собой ряд чередующихся насыпей и выемок. Профильная кубатура - суммарный объем грунта всех насыпей и выемок. Рабочая кубатура - объем грунта, разработанного в выемках, резервах и карьерах.

Задача распределения земляных масс состоит в том, чтобы рационально использовать имеющийся на трассе земляного полотна рабочий объем (выемки, резервы, карьеры).

Критерий оптимальности: выполнение земполотна в заданный срок при минимуме затрат. Этот критерий, может быть, достигнут при совмещении работ и при применении высокопроизводительных машин. Учитывая эти требования - распределение земляных масс и выбор способа производства земляных работ - обе эти задачи решаются одновременно.

При распределении земляных масс должны выполняться условия, способствующие рациональному решению задачи:

1. Грунты выемок должны максимально использоваться для отсыпки насыпей.

2. Дальность перемещения грунта должна быть минимальной.

3. Количество штук и типов ведущих машин должно быть минимальным.

При выборе ведущих технологических машин необходимо учитывать:

- Вид грунта;

- Объем работ и сроки их выполнения;

- Рабочие отметки насыпей и выемок;

- Дальность возки грунта;

- Климатические и топографические условия района;

- Время года.

При распределении земляных масс необходимо стремиться весь грунт выемок, пригодный для этой цели, укладывать в насыпи при экономической целесообразности.

Насыпи могут быть отсыпаны из резервов. Резервы закладывают в непосредственной близости от насыпи и отделяются от насыпи полосой ненарушенного основания - бермой, и разрабатывают вдоль насыпи на всей или значительной части её протяжённости. Резервы не устраивают в пределах станционных площадок, на территориях застройки, в местах, неблагоприятных в геологическом и гидрологическом отношении (например, на поймах рек).

При избытке грунта в выемках грунт перемещают в кавальеры или в отвал. Кавальеры открывают на некотором удалении от железной дороги (за пределами полосы отвода).

Степень полезного использования разработанного грунта характеризуется коэффициентом распределения грунта. И рассчитывается по формуле:

где

Р - рабочий объем (всех разрабатываемых выемок, карьеров, резервов);

П - профильный объем (всех насыпей и выемок).

Результаты распределения сводим в таблицу 5.

По данным приведённым в таблице 4 строим кумулятивную кривую (Рис. 6). По ходу построения получаем 7 участков. В зависимости от дальности возки мы выбираем соответствующие машины: на первом участке (1) необходимо перевезти 7689,08 м³ грунта на расстояние 184 м., следовательно выбираем скрепер самоходный, по аналогии подбираем необходимые машины на остальные участки и получаем: (2) СП, (3) СП, (4) СП, (5) СП, (6) СП, (7) Э, а\с, (8) СП. Зависимости по которым подбиралась техника, представлены в таблице ниже.

Бульдозер (Б)	Скрепер прицепной (СП)	Скрепер самоходный (СС)	Экскаваторно авто самосвальный комплект (Э, а\с)
? 100 м	100 - 500 м	500 - 1500 м	> 1500 м

Таблица 5 Распределение земляных масс

№№ участков	Пикетаж	Профильная кубатура	Рабочая кубатура	?	Средства механизации
			в Отвал	в Кавальер	в Насыпь
	Начало	Конец				из выемки	из резерва	из карьера
			Насыпь	Выемка	?							Э	С	Б
1	4	7+03	7689,08	7689,08	15378,16			7689,08			7689,08		7689,08
2	7+03	13+12	19311,11	19311,11	38622,22			19311,11			19311,11		19311,11
3	13+12	17+63	6795,9	6795,9	13591,8			6795,9			6795,9		6795,9
4	17+63	23+10	17251,94	17251,94	34503,88			17251,94			17251,94		17251,94
5	23+10	25+35	4827,91	4827,91	9655,82			4827,91			4827,91		4827,91
6	25+35	26+30	6823,89		6823,89					6823,89	6823,89	6823,89
7	26+30	34	27762,32	27762,32	55524,64			27762,32			27762,32		27762,32
?					174100,41						90462,15

График кумулятивной кривой



Рис. 6. Схема кумулятивной кривой с вариантом распределения земляных масс №№ рабочих участков

3. Определение размеров полосы отвода

Полоса отвода - территория, предназначенная для размещения на ней земляного полотна и других объектов железной дороги.

Ширина полосы отвода устанавливается с учетом максимальных рабочих отметок земляного полотна, необходимости устройства резервов, кавальеров, притрассовых дорог, водоотводных и других сооружений. Границы полосы определяются для каждой насыпи и выемки, форма полосы в плане будет иметь вид прямоугольников с небольшой разницей по ширине, их следует группировать, принимая ширину полосы по наибольшей ширине отдельных прямоугольников.

Схемы поперечных профилей для определения ширины полосы отвода:

Рис. 7. Поперечный профиль насыпи

справа для насыпи < 6	справа для насыпи > 6	слева для насыпи

Рис. 8. Поперечный профиль выемки



справа для выемки	слева для выемки

Для получения окончательной ширины полосы отвода к найденным отметкам прибавляется 7 м на автодорогу.

Расчёты площади полосы отвода представлены в таблице 6

Таблица 6

ПК	Насыпь	Выемка	S (1 пк)	S (1 км)
	Дп	Дл	Д	Дп	Дл	Д
0				32	24	56	5390		50290
1				29,9	21,9	51,8		4765
2	23,25	20,25	43,5				4590
3	25,65	22,65	48,3					4800
4	25,35	22,35	47,7				4620
5	23,85	20,85	44,7					4365
6	22,8	19,8	42,6				4720
7				29,9	21,9	51,8		5345
8				31,55	23,55	55,1	5915
9				35,6	27,6	63,2		5780
0				30,2	22,2	52,4	4675
1	22,05	19,05	41,1					4080	46875
2	21,75	18,75	40,5				3975
3	21	18	39					3975
4	21,75	18,75	40,5				4065
5	21,9	18,9	40,8					4395
6	25,05	22,05	47,1				4800
7	25,95	22,95	48,9					5605
8				35,6	27,6	63,2	6095
9				33,35	25,35	58,7		5210
0				26,75	18,75	45,5	4645
1	25,2	22,2	47,4					4605	50835
2	23,85	20,85	44,7				5080
3	29,95	26,95	56,9					4930
4	22,35	19,35	41,7				4665
5	27,3	24,3	51,6					5860
6				36,8	28,8	65,6	6035
7				31,55	23,55	55,1		5330
8				29,75	21,75	51,5	4955
9				27,8	19,8	47,6		4730
0				27,5	19,5	47
	?	148000

По завершению расчета полосы отвода, вычерчиваем ситуационный план.

Для дальнейших вычислений необходимо знать площадь полосы отвода в пределах каждого километра:

Площадь занимаемая лугом S_1,м² (50290)

Площадь занимаемая крупным лесом средней густоты S_2,м² (46875)

Площадь занимаемая кустарником S_3,м² (50835).

Размещено на Allbest.ru