Производство земляных работ на строительной площадке

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Производство земляных работ на строительной площадке

1.1 Определение черных, красных и рабочих отметок

Черные отметки определяются в узлах координатной сетки интерполяцией и записываются с точностью до 0,01 м справа, внизу узла. Цифры черных отметок записываются черным цветом.

Красные отметки, т. е. отметки плоскости планировки, определяются, как и черные, в узлах координатной сетки, нанесенной на плане местности.

Существуют 4 методики определения красных отметок.

1. Положение плоскости планировки и её уклон заданы. Положение плоскости планировки задается координатами и отметкой одной из ее точек. Зная отметку одной из точек и уклон плоскости планировки, можно определить красные отметки всех точек площадки по формуле:

,

Где i- уклон;

li - расстояние от заданной точки до i - точки;

Hкр.дан - красная отметка данной точки.

2. Положение плоскости планировки заданно, уклон плоскости необходимо выбрать, исходя из минимума земляных работ. По линии наибольшего ската местности строится профиль участка, на который наносится указанная в задании фиксированная точка плоскости планировки. Уклон плоскости планировки увязывается с уклоном местности, с тем, чтобы получить минимальные отметки насыпи и выемки на участке. По известному положению и уклону плоскости планировки определяются отметки всех точек, как в пункте 1.

Линия наибольшего ската - это линия, проходящая перпендикулярно горизонталям (она должна разбивать участок на две, примерно равные, половины).

3. Положение плоскости планировки не заданно, его необходимо выбрать из условия нулевого баланса земляных масс; уклон плоскости планировки задан. При нулевом балансе земляных работ на участке, объем выемки равен объему насыпи. В этом случае, если плоскость планировки горизонтальна (i = 0,00), то красные отметки всех точек на участке равны средне взвешенной черной отметке. Нср.в всех элементарных фигур. Эта отметка в общем случае определяется по формуле:

где n - количество элементарных фигур на участке;

hср.i - средняя черная отметка в пределах отдельной элементарной фигуры участка (определяется по известным черным отметкам ее угловых точек);

- частотный коэффициент i-той фигуры. Частотный коэффициент пропорционален площади элементарной фигуры; для квадратов принимается равным 1.

Если плоскость планировки имеет уклон, то полученной черной отметке Нср.в равна красная отметка лишь в центре тяжести массива. Можно ориентировочно принять, что центр тяжести массива совпадает с центром тяжести горизонтальной проекции участка. Затем по известным красной отметке, ее положению и уклону плоскости планировки определяются все остальные красные отметки по формуле:

4. Положение и уклон плоскости планировки не заданы. В этом случае положение плоскости устанавливается из условия нулевого баланса земляных масс, а уклон - из условия минимума земляных работ.

В начале, как в предыдущем случае (пункт 3) устанавливается в пределах плоскости планировки средневзвешенная черная отметка, к ней приравнивается красная отметка, лежащая в центре тяжести этой же плоскости. Затем все действия пункта 2, т.е. строится профиль участка по линии наибольшего ската местности, при нескольких плоскостях устанавливается положение их линий пересечения и, наконец, по найденному положению плоскости планировки и ее уклону по методике приведенной выше, определяются красные отметки во всех узлах координатной сетки.

Красные отметки вычисляются с точностью 0,01м, записываются красным цветом над черными отметками. В нашем случае выполняем проектирование по 4-й методике.

и т.д.

Определим уклон:

.

где i - уклон плоскости планировки ( i = 0,0006);

l - расстояние, равное длине отрезка, полученного вследствие опускания перпендикуляров по л.н.с. из узла координатной сетки пример:

Нкр.1 = Hср.вкр - i l;

Нкр2 = Hср.вкр + i l.

с точностью до 0.01 м.

Рабочие отметки определяются во всех узлах координатной сетки вычитанием из красной отметки черной. В этом случае в районе выемки рабочая отметка будет отрицательной, а в районе насыпи положительной.

Полученные рабочие отметки со своими знаками записываются на плане участка левее соответствующих красных отметок. Цифры рабочих отметок записываются любым цветом, отличным от принятого для черных и красных отметок; записываем синим цветом.

1.2 Определение контура земляных работ

Контур земляных масс в курсовом проекте охватывает выемки и насыпи при планировки площадки, откосы насыпей и выемок на границах участка, котлована под здание и траншеи под коммуникации.

На границах насыпи с выемкой проходит линия нулевых работ, положение которой определяется по известным соседним рабочим отметкам насыпи и выемки (т.е. по отметкам, имеющим различные знаки). Линия нулевых работ проводится плавной кривой без изломов в месте пересечения линий координатной сетки. Заложение линии откосов определяется по контуру участка в узлах координатной сетки. Оно равно произведению рабочей отметки в данном узле на показатель крутизны откоса.

Ho = hp m

где m - крутизна откоса, принимается в зависимости от отношения высоты откоса к его заложению при заданной глубине выемки.

1.3 Подсчет объемов земляных работ при планировке площадки

Общий объем насыпи Vn и выемки при планировки площадки определяется суммированием соответствующих объемов по отдельным элементарным фигурам в пределах площадки, т.е.

Vn = Vo + Vg.

В общем случае объем земляных работ в пределах элементарной фигуры, условно называемой основной, равен:

V0 = hсрF,

где hср - средняя рабочая отметка в пределах элементарной фигуры;

F - площадь элементарной фигуры. В свою очередь:

,

где n - число вершин элементарной фигуры, занятых насыпью (выемкой). hi - отдельная рабочая отметка насыпи (выемки).

Для фигур, расположенных по контуру участка, к основному объему прибавляется дополнительный объем:

,

где - длина стороны элементарной фигуры, имеющей откос (40м);

m - показатель крутизны откоса; принимается равным в зависимости от высоты откоса.

и - рабочие отметки на концах сторон элементарной фигуры с откосом.

Так для фигуры 1, лежащей в выемке, основной, дополнительный и полный объемы соответственно составляют:

Для фигуры 30, лежащей в насыпи, соответственно:

Все объемы земляных работ подсчитываются с точностью до 1 м3.

Расчеты по определению земляных работ сводятся в таблицу 1

Таблица 1 Ведомость подсчета объемов земляных работ

фигуры	Рабочие отметки	Основной объем	Дополнительный объем	Полный объем
	h1	h2	h3	h4	Насыпь	Выемка	am/8	h1	h2	(h1+h2)2	V,м	Насыпь	Выемка
					hср	F,м	V,м	hср	F,м	V,м
1	2,14	1,4	1,83	1,29				1,665	1600	2664	10	2,14	1,4	12,5316	123		2944
									1600	0	10	2,14	1,83	15,7609	157
2	1,4	1,29	0,96	0,86				1,1275	1600	2044							2044
3	0,96	0,86	0,36	0,31				0,6225	1600	1008							1008
4	0,36	0,31	0,18	0,2	0,17	1445	282	0,07	155	9						282	9
5	0,18	0,71	0,75	0,2	0,332	1536	510	0,06	64	4						510	4
6	1,83	1,29	1,17	1,42				1,4275	1600	2284	10	1,83	1,42	10,5625	105		2284
7	1,29	1,17	0,67	0,86				0,9975	1600	1596							1596
8	0,86	0,31	0,2	0,67				0,51	1600	816							816
9	0,31	0,18	0,23	0,2	0,138	1380	189	0,08	220	18						189	18
10	0,18	0,71	0,73	0,23	0,06	64	4	0,334	1536	512						4	512
11	1,42	1,17	0,79	1,07				1,1125	1600	1780							1780
12	1,17	0,67	0,4	0,79				0,7575	1600	1212							1212
13	0,67	0,2	0,02	0,4				0,3225	1600	516							516
14	0,2	0,23	0,35	0,02	0,055	380	21	0,145	1220	177						21	177
15	0,23	0,73	0,82	0,35	0,5325	1600	852									852	852
16	1,07	0,79	0,39	0,57				0,705	1600	1128							1128
17	0,79	0,4	0,06	0,39				0,41	1600	656							656
18	0,4	0,02	0,22	0,06	0.096	1010	97	0,073	590	43						97	43
19	0,01	0,35	0,55	0,22				0,224	1599	358							358
20	0,35	0,82	1,06	0,55	0,695	1600	1112									1112
21	0,57	0,39	0,21	0,17	0,24	1080	259	0,095	520	49						259	49
22	0,39	0,06	0,35	0,21	0,1125	700	79	0,14	900	125						79	125
23	0,22	0,54	0,35	0.06	0,02	25	1	0,222	1575	348						1	348
24	0,22	0,55	0,54	0,91	0,555	1600	888									888
25	0,55	1,06	1,4	0,91	0,98	1600	1568									1568
26	0,17	0,21	0,8	0,75	0,4825	1600	772									772
27	0,21	0,35	0,85	0,75	0,54	1600	864									864
28	0,54	0,35	0,85	1,04	0,695	1600	1112									1112
29	0,54	0,91	1,42	1,04	0,9775	1600	1564									1564
30	0,91	1,4	1,8	1,42	1,3825	1600	2212				10	1,4	1,8	10,24	103	2419
											10	1,8	1,42	10,3684	104

Суммарный объем насыпи составляет Vн=13301 м3, выемки Vв=16625 м3

С учетом коэффициента остаточного разрыхления получаем:

Vов = Vв Кор = 166251,05 = 17456 м3;

Vв - Vн =17456-13301=4155 м3.

Где Кор - коэффициент остаточного разрыхления. Для суглинков принимаем равным 1,05.

1.4 Подсчет объемов земляных работ при отрывке котлованов и траншеи

Объем земляных работ при отрыве траншеи под здание:

В общем случае объем земляных работ при отрывке котлована будет:

,

где hср - средняя глубина котлована, м;

F1, F2, F0 - площадь котлована соответственно понизу, поверху и посередине, м2.

Необходимо иметь ввиду, что , по заданию hmin = 2м.



Необходимо разработать котлован под промышленное здание:

hmax = hmin + i L= 2.0 +0.0006 86=2.05 м

При заданной длине и ширине фундамента b, равных 2,4м и показателе крутизны откоса m=0,5м средний размер сторон котлована поверху:

b1 = 2,4

b2 = b1 +2hсрm = 2,4 + 2 2.05 0.5 = 4,45 м.

Средний размер сторон котлована посередине его глубины.

F1 = 2,42 = 5,76м2

F2 = 3,432 = 11,65 м2

F3 = 4,452 = 19,80 м2

Рисунок 3 Площадь котлована

Общий объем котлована:

Vк =

Общий объем грунта: 32,61 х 3= 782,54м3

Объем земляных работ при отрыве траншеи для водопровода:

где F1, F2 - площади поперечного сечения траншеи на её концах в м2, F1 = F2.

L - длина траншеи в м

Ширину траншеи по дну принимаем b1 = 1.8 м

Глубину принимаем равной 2,3 м.

b2 = b1 +2h = 1,8 + 2 2,30,5 = 4,1 м.

F1 = F2= F1

VТ = F1 L = 6,44 69 = 444,36м3.

1.5 Составление картограммы производства земляных работ. Решение транспортной задачи

земляной котлован траншея

Под балансом земляных масс понимается уравновешивание объемов вынутого грунта в районе выемок объемом засыпаемого грунта в районе насыпей.

Как правило, полного равенства этих объемов не бывает. Поэтому при составлении баланса земляных масс необходимо выделить участок на стройплощадке, на которых груз завозится извне или вывозится в отвал (если).

При сравнении объемов насыпей и выемок нужно общий объем выемок умножить на коэффициент остаточного разрыхления (для суглинков 1.05).

В курсовом проекте Vн = 13301 м3, в свою очередь Vв = 17456 м3, (с учетом Кор) т.е. объем сбалансированного грунта равен 174563, несбалансированного - 17456 - 13301 =4155 м3, который вывозится в отвал.

Задача распределения земляных масс является установление оптимального количества грунта, направленного из i-того элементарного участка выемки в j-тый элементарный участок насыпи.

Найти оптимальное решение данной задачи можно методом линейного программирования, в частности, методы транспортной задачи.

Математически транспортная задача формулируется так: мощность поставщика номер i и емкость потребителя номер j соответственно равны Ai и Bj. При этом общая мощность поставщиков должна равняться суммарной емкости потребителей, т.е:

.

Критерием целесообразности перевозки от i-того поставщика к j-тому потребителю могут быть затраты на перевозку единицы продукции, расстояние перевозок и т.д. этот критерий называется оценкой, коэффициентом цены и обозначается Cij.

Цель решения задачи - получение min значений целевой функции:

где xij - объем перевозимого груз, м3.

В рассматриваемом примере поставщиками будут выемки а потребителем - насыпи, продукцией является перевозимый грунт. Для упрощения задачи предполагая, что в районе линии нулевых работ планировку площадки будет осуществлять бульдозер. Поэтому исключаем из рассмотрения участки выемки и насыпи, лежащие в районе линии нулевых работ разрабатываемых бульдозером.

Сопоставим исходную матрицу, в верхних правых углах клеток указываем расстояние перевозок с точностью до 1м. Эти числа носят название оценки маршрутов.

Таблица 2 Ведомость перевозки сбалансированного грунта

Выемка	Насыпь
№ фигуры	Объем,м3	№ фигуры	Объем,м3
	исключенный	оставшийся		исключенный	оставшийся
3	219	839	-	-	-
4	296	0	4	9	0
5	4	0	5	510	0
Итого	519		Итого	519
8	328	529	-	-	-
9	199	0	9	19	0
10	4	0	10	512	0
Итого	531		Итого	531
13	542	0	-	-	-
14	22	0	14	177	0
-	-	-	15	387	852
Итого	564		Итого	564
17	372	317	-	-	-
18	102		18	43	0
-	-	-	19	291	67
-	-	-	24	140	748
Итого	474		Итого	474
17	317	0	-	-	-
22	83	0	22	126	0
-	-	-	23	220	128
-	-	-	27	54	810
Итого	400		Итого	400
16	549	635	-	-	-
21	272	0	21	49	0
-	-	-	26	772	0
Итого	821		Итого	821

Бульдозер используется также для вывоза в отвал несбалансированного грунта (табл. 3)

Таблица 3 Ведомость перевозки несбалансированного грунта

6	1639	869
11	1869	0
16	637	0
Итого	4155

Существует несколько методов построения начального плана: диагональный, минимальной стоимости, двойного предпочтения, аппроксимации Фогеля.

В курсовом проекте для решения транспортной задачи было использовано 2 метода: метод двойного предпочтения и метод аппроксимации Фогеля.

Метод двойного предпочтения

В каждой строке матрицы находим клетку с минимальной оценкой и отмечаем +, а затем столбцах. В первую очередь max загружаем клетки, отмеченные ++, затем +, затем все остальные. Преимущество отдаем клетке с минимальной оценкой.

После составления первоначального базисного плана проверяется условие m + n - 1 = k - by заполненных клеток. Если количество заполненных клеток меньше m + n, то такой план называется вырожденным, и он не подлежит оптимизации, для устранения врожденности в 1-й из свободных клеток (с min оценкой ) вводится нулевая постановка и клетка считается заполненной. После этого функции перемножением объема на оценку.

Таблица 4 Метод двойного предпочтения

	j	15	19	20	23	24	25	27	28	29	30
i	V,м3	465	67	1112	128	748	1568	810	1112	1564	2429	10003
1	3091		185	+	180		200		190		206		226		206		215		233		226
										662	4429
2	2146	+	150		152		170		177		185		200		202		204		216		233
							732		512	902
3	839	+	122		134		147		172		172		181		205		200		205		218
		3					836
6	869		175	+	163		184		164		183		207		178		189		210		239
								269	600
7	1256		133	+	124		144		138		151		170		162		165		179		200
				1112				144
8	529	+	101	++	100	+	117		133		134		147		166		160		166		181
		462	67
12	1273		127		103		121	++	100	+	120	+	144	+	122	+	126	+	144	+	169
					128	748		397
	10003

L = 1849656 у.е.

Метод аппроксимации Фогеля

Составляем исходную матрицу тем же способом, что и выше. В каждой строке находим min оценку и ближней к ней по величине. Разность между этими двумя значениями записывается справа в данной строчке. Аналогичные действия делаем и на столбце.

Полученные числа рассматриваются в совокупности, выделим из них max, в строке (столбце) отмеченные max числом, начинаем загружать клетку с min оценкой. При наличии двух или более одинаковых чисел max можно принять любое число. Если в двух клетках столбца или строках оценка одинакова, то разность между ними равна 0. проверяем условие m + n - 1 и если план подлежит оптимизации, подсчитываем целевую функцию.

Таблица 4 Метод аппроксимации Фогеля

	j	15	19	20	23	24	25	27	28	29	30
i	V,м3	465	67	1112	128	748	1568	810	1112	1564	2429	10003
1	3091		185		180		200		190		206		226		206		215		233		226
									649	13	2429
2	2146		150		152		170		177		185		200		202		204		216		233
				209		748	766			423
3	839		122		134		147		172		172		181		205		200		205		218
		465		374
6	869		175		163		184		164		183		207		178		189		210		239
			67				802
7	1256		133		124		144		138		151		170		162		165		179		200
					128					1128
8	529		101		100		117		133		134		147		166		160		166		181
				529
12	1273		127		103		121		100		120		144		122		126		144		169
								810	463
	10003

L = 1837266 у.е.

Делаем вывод, что вторая схема перевозки предпочтительнее, т.к. ее стоимость меньше.

1.6 Определение средневзвешенной дальности возки сбалансированного грунта на площадке

По способам перемещения грунта планируемую площадку можно разделить на сбалансированную часть, где грунт выемки направляется в насыпь в пределах площадки, и не сбалансированную, излишний грунт из которой вывозится за пределы строительной площадки или недостающий грунт завозится на площадку из карьера.

Чтобы правильно выбрать тип машины для разработки и транспортировки сбалансированной части грунта, необходимо определить средневзвешенное расстояние (в м) его транспортировки lср по формуле:

где n - количество отдельных участков на площадке;

qi - объем перемещенного грунта из выемки в насыпь;

li - среднее расстояние перемещения (ориентировочно принимается равным расстоянию между центрами тяжести указанных участков).

Значения q берутся из ведомости баланса земляных масс, значение l - из схемы направлений транспортировки грунта .определение средневзвешенного расстояния сводим в таблицу 6.

Определение средневзвешенных расстояний транспортировки грунта.

Таблица 5 Определение средневзвешенных расстояний транспортировки грунта

№ фигуры	q,м3	l,м	ql	Принятая землеройно-транспортная машина
Выемка	Насыпь
1	2	100	44	4400	Бульдозер
2	6	3	32	96	Бульдозер
2	7	36	57	2052	Бульдозер
2	6	15	37	555	Бульдозер
5	7	71	68	4828	Бульдозер
6	11	28	59	1652	Бульдозер
7	11	4	35	140	Бульдозер
7	11	1	30	30	Бульдозер
11	11	2	20	40	Бульдозер
10	11	56	42	2352	Бульдозер
10	12	110	74	8140	Бульдозер
14	11	42	48	2016	Бульдозер
14	15	6	42	252	Бульдозер
15	15	15	22	330	Бульдозер
15	16	34	47	1598	Бульдозер
20	20	28	19	532	Бульдозер
16	20	2	32	64	Бульдозер
19	16	59	51	3009	Бульдозер
5	3	70	75	5250	Скрепер
9	2	7	110	770	Скрепер
9	3	56	105	5880	Скрепер
9	7	104	100	10400	Скрепер
13	2	5	150	750	Скрепер
13	8	300	40	12000	Скрепер
13	12	1	135	135	Скрепер
14	12	48	110	5280	Скрепер
17	12	33	140	4620	Скрепер
18	12	28	115	3220	Скрепер
Итого:	612		32086	Бульдозерный комплект
	652		48305	Скреперный комплект

1.7 Выбор средств механизации производства земляных работ, установление основных параметров машин

Вследствие средних объемов работ (7136 м3) и среднего перемещения грунта (60 м) и с учетом того, что грунт - суглинок, в качестве техники для производства работ принят бульдозер ДЗ-109. Основные характеристики бульдозера ДЗ-109 приведены в таблице 6.

Таблица 6 Характеристика бульдозера ДЗ-109. Приняты из § Е2-1-22 [4]

Показатели	Марка бульдозера
	ДЗ - 109
Марка трактора	Т-130
Мощность, кВт	118
Длина отвала, м	4,12
Масса, т	2,64
Высота отвала, м	1,18
Тип отвала	Поворотный
Марка трактора	Т-130
Мощность, кВт	118

Для скреперного комплекта при объеме работ 10007 м3 и средневзвешенном расстоянии перемещения грунта, равном 184 м можно принять скрепер с емкостью ковша 7м3. Скрепер выбираем марки ДЗ-12.

Таблица 7 Характеристика скрепера марки ДЗ-12 приняты по § Е2-1-11[4]

Показатели	Марка скрепера
	ДЗ-12
Емкость ковша, м3	7
Ширина захвата, м	2,62
Max глубина резания, м	0,32
Mакс. слой отсыпки, м	0,50
Габаритная длина, м	13
Масса скрепера, т	17
Управление	Гидравлическое
Марка трактора тягача	Т-100

Экскаваторный комплект выбираем для рытья траншеи под здание, а также для прокладки трубопровода. Экскаватор выбираем с учетом того, что разработанный грунт необходимо помещать в транспортное средство, а также того, что разработка грунта производится ниже уровня стоянки. С учетом этого, выбираем одноковшовый экскаватор с оборудованием обратная лопата ЭО-3311. Основные характеристики экскаватора приведены в таблице 8.

Таблица 8 Характеристика экскаватора ЭО - 3311 приняты по § Е2-1-11[4]

Показатели	Марка экскаватора
	ЭО - 3311
Вместимость ковша, м3	0,4
Длина стрелы А, м	4,9
Длина рукояти Б,м	2,3
Тип привода	Гидропривод
Наибольший радиус копания,м	7,8
Наибольшая глубина копания,м	2,6
Конечный радиус разгрузки R р.к. ,м	6,8
Начальная высота разгрузки H р.н.,м	3,1
Конечная высота разгрузки Н р.к. ,м	5,6
Начальный радиус разгрузки R р.н.,м	4,1

1.8 Определение расчетной траектории движения землеройно-транспортных машин

Траектория движения бульдозеров и скреперов зависит от расстояния перемещения грунта, характера и взаимного расположения выемки и насыпи. Бульдозер может иметь две разновидности траектории движения: без поворотов и с поворотом.

В курсовом проекте схему движения бульдозеров решено было взять с поворотами, так как средневзвешенная дальность возки составляет более 50м, и эта схема движения является оптимальной в даннои случае.

Рисунок 4 Схема движения бульдозера

где lср - среднее расстояние транспортирования грунта;

lр, lн - длинна пути набора и разгрузки грунта;

lг.х., lп.х. - длина груженого и порожнего хода

Скрепер имеет три разновидности траектории движения: по эллипсу, по двухсторонней петле и челночную. Чаще всего применяется траектория движения по эллипсу. Примем схему движения скрепера по эллипсу.



Рисунок 5 Схема движения скрепера

Длина отдельных элементов траектории движения бульдозера или скрепера зависит от среднего расстояния транспортировки грунта. Определим длину груженого lг.х. и порожнего lп.х. хода по формулам:

Для бульдозера:

где hот - высота отвала бульдозера, м (берется из технических характеристик машин); hот = 1,18м.

hс - толщина стружки грунта, м; hс = 0,2 (суглинок).

kр - коэффициент первоначального разрыхления грунта,

;

где n - первоначальное разрыхления грунта, в %., n = 5.

;

где kпр - коэффициент, зависящий от грунта, kпр = 0,8.

hр - толщина слоя разгружаемого грунта, м, (для бульдозера 0,2-0,5), hр = 0,3м.

- коэффициент потерь грунта при перемещении бульдозером

= 1 - 0,0051 - 0,005 60= 0,7;

;

м;

Следовательно,

Для скрепера:

где q - паспортная емкость ковша, м3, q = 7 м3;

kн - коэффициент наполнения ковша скрепера грунтом, kн = 1,1;

kп - коэффициент, учитывающий потери при образовании призм волочения, kп = 1,3;

b - ширина ковша скрепера, м, b =2,62 м;

hс - толщина стружки грунта, hс = 0,32 м;

lc - длина тягача со скрепером, lc = 13 м.

Следовательно: lг.х. = 184 - м;

lп.х. = 184 + м.

1.9 Определение количества ведущих машин для земляных работ по планировке площадки

В соответствии с рассматриваемым примером следующие условия работы строительных машин.

Для скреперных работ: (скрепер марки ДЗ-12)

Продолжительность цикла рассчитана по формуле:

где Vн, Vг.х., Vр, Vп.х. - скорости передвижения землеройно-транспортных машин, м/с, соответственно при наборе, груженом ходе, разгрузке и порожнем ходе;

tп - время на переключение передач, tп = 6 сек;

tпов - время на один поворот, tпов = 15 сек;

Vн = 0,61 м/с

Vр = 1,83 м/с

Vг.х. = 1,83 м/с

Vп.х. = 3,17 м / с;

;

Тц - продолжительность цикла машины.

Сменная эксплуатационная производительность (м3 / смену) рассчитана по формуле:

Пс = 8 Пч,

где 8 - продолжительность рабочей смены, ч;

Пч - часовая эксплуатационная производительность машины, м3 / ч:

где q - количество грунта в плотном теле, перемещаемое машиной к месту разгрузки за один цикл, м3. q = 7 м3;

kн - коэффициент наполнения ковша скрепера грунтом, kн = 1,1;

kр - коэффициент, учитывающий потери при образовании призм волочения, kп = 1,3;

kв - коэффициент пользования рабочего времени, kв = 0,8;

Пс = 8 Пч = 8 71,7 = 569 м3 / смену.

Для экскаваторных работ: (экскаватор марки ЭО-3211обратная лопата)

Тц =27 с; kн = 1,3; kр = 1,1; kв = 0,67; q = 0.4 м3;

Пс = 8 П4 = 8 32 = 256 м3 / смену.

Для бульдозерных работ: (бульдозер марки ДЗ-109)

где q - количество грунта в плотном теле, перемещаемое машиной к месту разгрузки за один цикл;

b - длина отвала бульдозера, b = 4,12м

,

где t0 - время опускания отвала, t0 = 1 сек;

Vг.х. = Vр = Vп.х = Vн = 4,06 км / ч = 1,13 м / с;

tп - время на переключение передач, tп = 4 сек;

tпов - время на один поворот, tпов = 7 сек;

kв - коэффициент пользования рабочего времени, kв = 0,8;

Пс = 8 П4 = 8 50,72 = 406 м3 / смену

По известным объемам V, срокам производства работ на строительной площадке Т, а также сменной производительности Пс и сменности k, землеройно-транспортных машин определяется их необходимое количество в комплекте N по формуле:

.

Срок производства земляных работ указывается в задании в рабочих сутках при двухсменной работе.

После округления количества машин до целых значений уточняется срок производства земляных работ решением формулы

относительно Т.

Получаем:

Скреперные работы :

Vк = 10007 м3, k = 2 смены, Пс = 569 м3 / смену;

Бульдозерные работы:

V = 7136 м3, k = 2 смены, Пс = 406 м3 / смену;

Экскаваторные работы:

V = 1228,9 м3, k = 2 смены, Пс = 256 м3 / смену;

Срок производства земляных работ Т задан 10,причем нельзя вести экскаваторные работы вместе со скреперными и бульдозерными, тогда необходимое их количество в комплектах составит:

Скреперный комплект -

Бульдозерный комплект -

Экскаваторный комплект -

Срок производства работ комплектами механизмов составит:

Скреперный комплект -

Бульдозерный комплекс -

Экскаваторный комплект -

В связи с тем, что нельзя вести экскаваторные работы вместе со бульдозерными и скреперными, необходимо увеличить их количество в комплектах до 2 машин:

Срок производства работ комплектами механизмов составит:

Скреперный комплект -

Бульдозерный комплекс -

Экскаваторный комплект -

1.10 Определение количества вспомогательных машин и состава бригад для земляных работ при планировке площадки

При разработке грунтов скреперами в состав комплекса машин необходимо вводить я рыхлитель и трактор-толкач, вследствие того, что грунт на котором ведется планировка площадки - суглинок (II группа).

Подбор рыхлителя

Рыхлителем для скрепера ДЗ-12 с емкостью ковша 7 м3 , выбираем ДЭ-250М, с тракторным оборудованием ДЭ-250М. (табл. 10)

Таблица 10 Характеристика рыхлителя ДЭ - 250М.Принят по приложению И [2]

Показатель
Тип трактора	ДЭ-250М
Наибольшая глубина рыхления,мм	700
Число зубьев,шт	3
Ширина рыхления,м	1,9
Управление	Гидравлическое

Часовая производительность рыхлителя:

где VP - расчетная скорость движения рыхлителя, км\ч;

VP = 0.8 V1 =0,8

=1.8 36 =1.89 км/ч;

V1 - скорость тягача рыхлителя на первой передаче;

В - ширина захвата рыхлителя; b=1.9м;

hр - расчетная глубина рыхления, м;

КВ - коэффициент использования рабочего времени рыхлителя;

К1 - коэффициент, учитывающий характер проходов;

К2 - число проходов по одному и тому же резу.

Пс = 8226 = 1848 м3/смену

Занятость рыхлителя Зр определится, как отношение суточной производительности скреперного комплекта к производительности рыхлителя.

При работе в две смены:

Зр=

Подбор толкача

Толкачом для скрепера марки ДЗ-12 с вместимостью ковша7м3 является трактор марки Т-100, (рекомендуется, как тягач для данного скрепера)с бульдозерным оборудованием ДЗ-271. (табл. 11)

Таблица 11 Характеристика толкача Т - 130. Принят по табл.2 § Е2-1-22 [4]

Показатели	Марка толкача
	Т-100
Мощность двигателя,л.с.	100
Расчетная скорость движения,км/ч	4,56-17,95
Тяговые усилия,кг	9000-1530
Вес тягача,т	11,7

Количество скреперов N, обслуживаемых одним толкачом, определяется по формуле

Где - продолжительность цикла соответственно скрепера и толкача, с

Где - скорость обратного хода толкача, м\с

=14,07 км\ч=3,9 м\с

- время, затрачиваемое толкачем на маневры и ожидание скрепера

=20 сек

сек

Подбор марки автосамосвала

Для принятого экскаватора ЭО-3311 с емкостью ковша 0,4 м3 требуемая минимальная грузоподъемность автосамосвала:

где р - минимальное количество ковшей, вмещаемых в кузов автосамосвала:

р = 5,q=0,4

Принят самосвал с грузоподъемностью 4,5 тонны ЗИЛ-555.

Таблица 12 Характеристика автосамосвала ЗИЛ-555. По приложению М [2]

Показатели	Марка автосамосвала
	ЗИЛ-555
Грузоподъемность,т	4,5
Разгрузка	Назад
Длина,м	5,47
Ширина по кузову,м	2,42
Высота общая,м	2,51
Погрузочная высота,м	1,91
Радиус поворота наружный	8,8
Ширина колеи,м	2,3
Мощность двигателя, л.с.	150

Количество ковшей грунта, загружаемого в ЗИЛ-555:

=ковша.

Принято 5 ковшей.

Количество циклов экскаватора в одну минуту:

цикла/мин.

Продолжительность погрузки равна:

где Кт - коэффициент использования транспорта по времени, принимаем Кт= 0,9

мин.

Количество автосамосвалов, необходимое для обеспечения непрерывной работы экскаватора, определяем по формуле

,

где Тцт - продолжительность цикла работы транспортной единицы, мин. tц - время погрузки автосамосвала, мин.

Тц = tyn + tn+60

Где V- средняя расчетная скорость движения автосамосвала, км/ч;

tр - расчетная продолжительность разгрузки автосамосвала, мин;

tyn,typ - соответственно расчетная продолжительность установки автосамосвала под погрузку и разгрузку, мин;

tт.п,,tтр соответственно продолжительность маневров автосамосвала на погрузке и разгрузке, мин;

tпс - время на пропускание встречного автосамосвала (при одностороннем движении равно1 мин).

l=0.5 км; V=10 км\ч; =0,3 мин; мин; tпс =0; tр =0,83 мин мин; мин;0,5 мин.

Тогда

мин.,

автосамосвалов.

Таблица 13 Состав машин и количество людей в комплектах при планировке площадки

Наименование комплекта	Машины	Люди
	Наименование	Кол-во	Профессия	Разряд	Количество
Бульдозерный	Бульдозер ДЗ-109	2	Машинист бульдозера	6	На машине	Всего
					2	2
	Итого	2
Скреперный	Скрепер ДЗ-12	2	Машинист скрепера	6	2	1
	Передвижная эл. станция ЖЭС-4	1	Машинист - телефонист	4	1	1
	Толкач	1	Тракторист	5	1	1
	Рыхлитель	1	Тракторист	5	1	1
	Итого	5		-	-	4
Экскаваторный	Экскаватор Э0-3311	1	Машинист экскаватора	6	1	1
	Автосамосвал ЗИЛ-555	5	Шофер	-	1	5
	Итого	6		-	-	6

Экскаватор, независимо от вида рабочего оборудования, осуществляет разработку котлованов или траншей при непрерывном передвижении вдоль продольной оси. Вырытая за один проход экскаватора траншея называется проходкой, а рабочая зона экскаватора- забоем. В зависимости от вида забоя проходка бывает лобовая, торцевая, боковая и т.д. Вид проходки зависит от направления разгрузки грунта экскаватором, размеров выемки и параметров рабочего оборудования экскаватора.

Задачей является выбрать вид проходки, рассчитать размеры забоев и определить количество проходок при разработке котлована экскаватором с оборудованием обратной лопаты. Размеры котлована в плане по низу 2,4х2,4 м, глубина котлована 2 м, грунт - суглинок тяжёлый.

Принят для разработки экскаватор ЭО-3311. Указанный грунт относится ко II группе грунта.

Рабочие параметры экскаватора: А=4,9; B=2,3; Rmax = 7,8м; Hmax =2,6м; Rр.к. = 6,8;

Hр.н=3,1м; Нр.к.= 5,6; Rр.н.=4,1

Глубина котлована, равная 2,3м больше минимальной глубины и меньше максимальной глубины Hmax =2,6м,поэтому экскаватор ЭО-3311 будет эффективно работать в данном котловане. Проходка торцевая.

При первой проходке:

Rк.пр.=0,8 Rmax=0,8 7,8=6,24м

Lп =0,75B= 0,752,3=1,73

Количество стоянок N, необходимых для разработки котлованов, определится по формуле:

где L - длина котлована поверху в направлении движения экскаватора,L=7,8м

1.11 Разработка технологической карты ведения земляных работ

Подготовительные работы занимают 15% (1день).

Бульдозерные работы ведутся двумя бульдозерами марки ДЗ-109 в течении 5 дней(10 смен). Скреперные работы ведутся двумя скреперами марки ДЗ-12 в течении 5 дней(10 смен). Экскаваторные работы ведутся одним экскаватором марки ЭО-3311 в течении 2 дней (4 смены). Отделочные работы составляют 15%(1 день)

1.12 Технико-экономические показатели производства работ

В качестве основного технико-экономического показателя в курсовом проекте определяется себестоимость земляных работ при рытье котлованов и траншей без учета возможных затрат на водоотлив, водопонижение и крепление разработки.

Себестоимость работ в общем виде подсчитывается по формуле:

,

где - стоимость машино-смен всех машин комплекта;

- затраты денежных средств на заработную плату рабочих, не связанных с управлением машины;

- затраты денежных средств на вспомогательные материалы;

1.1; 1.65 - коэффициенты, учитывающие накладные расходы, связанные с использованием машин, вспомогательных рабочих и материалов.

Стоимость машино-смены комплекта машин определяется из выражения:

,

где - стоимость одной машино-смены данного типа машины в комплекте, определяемая по ценнику.

- число затрачиваемых машино-смен данного типа, определяемое по расчету.

Затраты на зарплату рабочих определяется по [4]. Затратами на вспомогательные материалы в курсовой работе пренебрегают .

Экскаватор

Стоимость машино - смены экскаватора Сэ = 11,41 у.е.., автосамосвала - Са = 19,7 у.е.[4]

nэ=

На каждую машино - смену экскаватора требуется 5 машино - смен автосамосвалов, тогда nэ = 4,8· 4 = 24 м · см.

Заработная плата рабочих, не связанных с управлением машин на 1000 м3 грунта составит 5,75 руб. [4].

Себестоимость экскаваторных работ:

Сэ=1,1(11,41 · 4,8 + 19,7 · 24) + 1,65 · 1.3 · 5,75 =592 у.е.

Скрепер

Стоимость машино-смены скрепера Сс = 15,607 у.е., трактора-толкача - Ст = 9,7 у.е.

nэ=.

На каждую машино - смену скрепера требуется 0,25 машино- смен трактора-толкача, тогда nэ = 17,58· 0,5 = 8,79 м · см.

Заработная плата рабочих, не связанных с управлением машин на 1000 м3 грунта составит 10,3 руб. [4].

Себестоимость скреперных. работ:

Сэ=1,1(15,607 · 17,58 + 9,7 · 8,79) + 1,65 · 10 · 10,3 = 412,59 руб. у.е.

Бульдозер

Стоимость машино-смены бульдозера Сб = 11,12 у.е.

nэ=.

Заработная плата рабочих, не связанных с управлением машин на 1000 м3 грунта составит 12,3 руб. [4].

Себестоимость бульдозерных работ работ:

Сэ=1,1(11,12 · 17,56) + 1,65 · 4 · 12,3 = 295,97 у.е.

Далее расчёты сводим в таблицу.

Таблица 14 Технико-экономические показатели строительных машин. Приняты из

Наименование машин	Стоимость эксплуатации	Число смен
	1маш/см,у.е.	Всех маш.см., у.е.
Скрепер ДЗ-109	15,607	412,59	18
Бульдозер ДЗ-12	11,12	592	18
Экскаватор ЭО-3311	11,41	261,8	5
Всего:	38,137	1266,39

Составление календарного графика производства земляных работ

Перед ведением земляных работ производятся подготовительные работы, которые занимают 15% продолжительности ведения всех основных работ.(1 день)

К числу подготовительных работ при планировке площадки относятся: расчистка строительной площадки от леса, пней, кустарника, валка деревьев вывозка леса, срезка кустарника и мелкого леса, раскорчевка пней, камней и корней и их уборка, расчистка от валунов, удаление растительного слоя и рыхление грунта.

Основные работы включают в себя бульдозерные, скреперные и экскаваторные работы, которые в сумме длятся 8 суток, в той последовательности, которая показана на графике (см. лист А1).

После основных, проводится заключительный этап работ по благоустройству (отделке) территории, на которой были произведены земляные работы. Этот этап занимает 15% продолжительности ведения всех основных работ.(1 день)

1.13 Основные правила по технике безопасности при производстве земляных работ

В курсовом проекте необходимо предусмотреть меры, обеспечивающие устойчивость откосов разрабатываемых котлованов и траншей.

Отрывка котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений разрешается только в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой и при отсутствии грунтовых вод. Допускаемая глубина не более 1,5м в суглинках

В местах траншеи, где требуется пребывание рабочих, необходимо устраивать местные откосы или крепления. Грунт вынутый из траншей или котлована, следует разгружать на расстоянии не менее 0,5м от бровки при высоте отвала не более 2м.

При разработке грунта экскаваторами рабочим запрещается проходить под ковшом или стрелкой и работать со стороны забоя. Посторонние лица могут находится на расстоянии не менее 5м от радиуса действия экскаватора. Экскаватор может перемещаться только по ровной поверхности, а при слабых грунтах - по настилу из шпал или щитов.

При работе бульдозера запрещается во избежание поломки или опрокидывания поворачивать его с заглубленным или с загруженным в грунт отвалом. Запрещается перемещать бульдозером грунт на подъем не более и под уклоном не более , а также выдвигать отвал за бровку откоса выемки. На пересеченной местности и по плохой дороге бульдозер должен перемещаться только при низких передачах.

Также необходимо обеспечить безопасность движения всех транспортных средств, что бы маршрут их движения не пересекался.

2. Природоохранительные мероприятия

Строительству объекта предшествует инженерная подготовка площадки. При этом состав процессов может быть различен и зависит от местных условий строительной площадки и ее положения. В состав этих процессов в общем случае входят расчистка территории площадки, отвод поверхностных и грунтовых вод, создание геодезической разбивочной основы.

При расчистке территории пересаживаем зеленые насаждения, если их используем в дальнейшем, защищаем их от повреждений, корчуем пни, очищаем площадку от кустарника, сносим или разбираем ненужные строения, снимаем плодородный слой почвы.

Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обносят общей оградой. Стволы отдельно стоящих деревьев, попадающих в зону производства работ, предохраняем от повреждений, покрывая их отходами пиломатериалов. Отдельно стоящие кусты пересаживаем. Деревья и кустарники, пригодные для озеленения, выкапываем или пересаживаем в специально отведенную охранную зону.

Кусторезами расчищаем территорию от кустарника. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубьями-рыхлителями на отвале, корчеватели-собиратели. Кусторезы являются сменным оборудованием к гусеничному трактору.

Сразу же после уборки территории от пней и стволов деревьев выбираем обрывки корней из растительного слоя параллельными переходами корчевателей с уширенными отвалами. Изъятые корни и остатки от разделки деревьев удаляем с расчищаемой территории в специально отведенные места для последующего вывоза или сжигания.

Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с площадки, срезаем и перемещаем в специально выделенные места, где складируем для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки для озеленения. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем, от загрязнения, размыва и выветривания.

Строительные площадки огораживаем либо обозначаем соответствующими знаками и надписями.

2.1 Производство земляных работ в особых условиях

Мерзлые грунты обладают следующими основными свойствами: повышенной механической прочностью, пластическими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением. Проявление этих свойств зависит от вида грунта, его влажности и температуры. Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты, залегающие мощным слоем, как правило, содержат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются, поэтому их зимняя разработка почти не отличается от летней. При разработке зимой котлованов и траншей в сухих сыпучих грунтах они не образуют вертикальных откосов, не пучинятся и не дают просадок весной. Пылеватые, глинистые и влажные грунты при замерзании значительно меняют свои свойства. Глубина и скорость промерзания зависит от степени влажности грунта. Земляные работы зимой осуществляются следующими методами.

Предварительная подготовка грунта для разработки зимой заключается в предохранении его от промерзания, оттаивании мерзлого грунта и предварительном рыхлении мерзлого грунта. Наиболее простой способ защиты поверхности грунта от промерзания состоит в утеплении его термоизоляционными материалами; для этого используются торфяная мелочь, стружки и опилки, шлак, соломенные маты и т. п., которые укладываются слоем 20-40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.

Для утепления значительных по площади участков применяется механическое рыхление, при котором грунт вспахивается тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20-35 см с последующим боронованием на глубину 15-20 см.

Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м производится тяжелыми рыхлителями. При промерзании до 0,6-0,7 м при отрывке небольших котлованов и траншей применяют так называемое рыхление раскалыванием. Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара. Для рыхления грунта при большой глубине промерзания (до 1,3 м) используется дизель-молот с клином. Разработка мерзлого грунта резанием заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 глубины промерзания. Размер блока должен быть на 10-15% меньше размера ковша экскаватора.

Оттаивание мерзлого грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Оттаивание является наиболее сложным, трудоемким и дорогим способом, поэтому к нему прибегают в исключительных случаях, например, при проведении аварийных работ.

2.2 Метод разработки мерзлого грунта. Электрооттаивание. Схема

Из всех способов оттаивания грунта самым эффективным способом является электрооттаивание мерзлого грунта глубинными электродами, при наличии дешевой электроэнергии.

При наличии дешевой электроэнергии для оттаивания грунтов могут быть применены горизонтальные электроды или вертикальные глубинные электроды. Горизонтальные электроды изготовляют из полосовой стали 50ґ5мм длиной 2...3 м. В качестве вертикальных электродов применяют круглую арматурную сталь диаметром 12...20 мм и длиной 1,5...2,0 м. Горизонтальные электроды укладывают на очищенную от снега поверхность и засыпают слоем утрамбованных опилок, смоченных 1...2 % раствором поваренной соли. Вертикальные поверхностные электроды забивают в слой опилок толщиной 20...25 см, обработанных солью. Вертикальные глубинные электроды забивают на расстоянии0,4...0,7 м друг от друга на всю толщину мерзлого грунта так, чтобы на 8...10см электроды вошли в незамерзший грунт. Сущность электрооттаивания грунта заключается в том, что при замыкании электрической цепи ток проходит по слою опилок или талому грунту (мерзлый грунт не пропускает электрический ток),выделяемое тепло будет оттаивать мерзлый грунт, который по мере оттаивания становится проводником электричества и сам начинает выделять тепло.. Продолжительность электрооттаивания грунта при глубине промерзания 0,75 м составляет от 10 до 15 ч.

Способ оттаивания очень энергоемок. В практике дорожного строительства подготовку резервов оттаиванием осуществляют лишь в исключительных случаях, при малых объемах грунта, при производстве работ в населенных пунктах, в непосредственной близости к трубопроводам, кабелям и другим подземным коммуникациям, когда нельзя рыхлить грунты механическим и взрывным способами. Применение данного способа возможно в данном проекте только при технико-экономическом обосновании.



Размещено на Allbest.ru