Сооружение участка железнодорожного земляного полотна

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЪЕМЫ РАБОТ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1.2 ОБРАБОТКА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

1.3 ПРОФИЛЬНЫЕ ОБЪЕМЫ НАСЫПЕЙ И ВЫЕМОК

1.4 ОБЪЕМЫ ОТДЕЛОЧНЫХ И УКРЕПИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

1.5 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

1.5.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УЧАСТКОВ

1.5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДАЛЬНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУНТА

1.5.3 СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

2. ВЫБОР И ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКТОВ МАШИН

2.1 ВИДЫ КОМПЛЕКТОВ МАШИН ДЛЯ ОСНОВНЫХ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

2.2 НАЗНАЧЕНИЕ И ВЫБОР ВАРИАНТОВ КОМПЛЕКТОВ МАШИН

2.2.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.2.2 ПРИМЕР ВЫБОРА ВАРИАНТОВ КОМПЛЕКТОВ МАШИН ПО ВОЗВЕДЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

2.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВОВ КОМПЛЕКТОВ МАШИН

2.4 КОМПЛЕКТЫ МАШИН ДЛЯ ПЛАНИРОВОЧНЫХ И УКРЕПИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАЛЕНДАРНОГО ГРАФИКА ПРОИЗВОДСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

3.1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

3.2 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ ПО ВОЗВЕДЕНИЮ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ

3.3 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОСНОВНЫХ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

3.4 ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОТДЕЛОЧНЫХ И УКРЕПИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

3.5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

4. СОСТАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ СООРУЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

4.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА 1 - ВОЗВЕДЕНИЕ УЧАСТКА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА СКРЕПЕРНЫМ МОДУЛЬНЫМ КОМПЛЕКТОМ М1

4.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА 2 - ВОЗВЕДЕНИЕ УЧАСТКА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЭКСКАВАТОРНЫМ МОДУЛЕМ М2

4.4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА 3 - ПРОИЗВОДСТВО ПЛАНИРОВОЧНЫХ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ ВЫЕМОК И НАСЫПЕЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

При изучении дисциплины «Технология, механизация и автоматизация железнодорожного строительства» в соответствии с учебным планом студентами специальности 270204 «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» выполняется курсовой проект по сооружению участка железнодорожного земляного полотна.

В ходе курсового проектирования студенты решают комплекс взаимосвязанных инженерных вопросов, что позволяет им лучше усвоить наиболее трудные и важные разделы учебной программы. Работа над проектами расширяет технический кругозор студентов, приучает их творчески мыслить, самостоятельно комплексно решать технические, организационные, технологические, экономические, экологические и другие задачи, пользоваться учебной и технической литературой.

Выполненный в полном объеме курсовой проект предъявляется к защите в виде чертежей и пояснительной записки, в состав которой входят: титульный лист; задание на проектирование; введение; исходные данные; пояснения и обоснования принимаемых проектных решений; расчетные формулы и вычисления; таблицы, схемы, рисунки; список использованных литературных источников; оглавление (с указанием страниц разделов).

В настоящем пособии рассматривается методика разработки следующих разделов курсового проекта:

- подготовки исходных данных;

- обработки продольного профиля и определения геометрических объемов выемок и насыпей;

- распределения (баланс) земляных масс;

- выбора и формирования комплектов машин для производства земляных работ на основе сравнения вариантов;

- определения продолжительности работ и составления календарного графика сооружения земляного полотна;

- разработки технологических схем возведения выемок и насыпей.

В работе над курсовым проектом необходимо соблюдать определенный порядок: следует тщательно изучить состав задания, вместе с руководителем курсового проектирования составить график выполнения проекта, собрать всю рекомендуемую литературу. В прил. 1-4 даны нормативно-справочные материалы, необходимые для разработки учебного курсового проекта. При выполнении каждого раздела проекта вначале необходимо детально ознакомиться с соответствующими разделами данного учебного пособия и других литературных источников (см. библиографический список), подробно проработать примеры расчетов, приведенных в них.

По мере выполнения расчетов и чертежей пояснительную записку рекомендуется оформлять начисто, предъявляя выполненные разделы преподавателю для проверки на очередном занятии (консультации). Это в значительной степени сокращает общее время работы студента над проектом и повышает качество его работы.

железнодорожный земляной полотно насыпь

1. ОБЪЕМЫ РАБОТ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Для выполнения курсового проекта № 1 по дисциплине «Технология, механизация и автоматизация железнодорожного строительства» студенту выдается в виде приложения к заданию чертеж продольного профиля участка земляного полотна длиной 3 км (30 пикетов). На чертеже показаны: рабочие отметки насыпей и выемок, ситуация вдоль трассы участка, проектные отметки (красные), отметки земли (черные), проектные уклоны и другие данные.

По таблицам приложений к заданию самостоятельно по номеру зачетной книжки (дневное отделение) или по шифру (заочное отделение) студент определяет:

- категорию железной дороги;

- календарные сроки возведения земляного полотна;

- число дней с неблагоприятными погодными условиями и другие данные, если они не указаны на продольном профиле.

В соответствии с указаниями СНиП 32-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования» в зависимости от категории железной дороги, вида грунта, рабочих отметок выбирают типы поперечных профилей насыпей и выемок.

Типовые поперечные профили насыпей и выемок однопутной железной дороги в недренирующих грунтах с рабочими отметками до 12 м, рекомендуемые СНиП 32-01-95, приведены на рис. 1.1-1.4. Ширина основной площадки земляного полотна b принимается по табл. 1.1.

Характеристика сооружений земляного полотна в пояснительной записке приводится в виде таблицы (табл. 1.2).

Если в варианте задания на продольном профиле не показаны водопропускные сооружения, необходимо на участках насыпей разместить круглые или прямоугольные железобетонные трубы из расчета не менее одного сооружения на насыпь. Для определенности трубы можно условно разместить на пикете с наибольшей рабочей отметкой.

Сборные железобетонные трубы круглого и прямоугольного сечений получили широкое распространение на современных железных и автомобильных дорогах. Типовые размеры железобетонных труб приведены в табл. 1.3.

При выборе типа водопропускных труб учитывают правило унификации, в соответствии с которым следует принять один вариант формы отверстия (либо круглую, либо прямоугольную) и один размер отверстия. Применение принципа унификации способствует снижению затрат при изготовлении и монтаже конструкций.

Характеристика выбранных типов труб для заданного участка земляного полотна приводится в виде таблицы (табл. 1.4).

Принятые исходные данные для разработки курсового проекта в пояснительной записке также представляют в виде таблицы (табл. 1.5).



Таблица 1.1 Поперечные размеры земляного полотна однопутных железных дорог

Ширина основной площадки земляного полотна в недренирующих грунтах b, м	Категория дороги
	1 и 2	3	4
	7,6	7,3	7,1
Уширение земляного полотна а, м, в кривых радиусом, м: 4000, 3000 2500, 2000, 1800 1500, 1200, 1000, 800, 700 600 и менее	0,2 0,3 0,4 0,5

Таблица 1.2 Характеристика земляных сооружений (по рис. 1.5)

Сооружение	Рабочая отметка (максимальная), м	Характеристика сооружения	Тип поперечного профиля
Выемка 1	5,61	косогорный участок ПК3-ПК4	2
Насыпь 1	9,13	участок высокой насыпи ПК9-ПК12; косогорный участок ПК12-ПК13	3; 4
Выемка 2	4,56	-	2
Насыпь 2	6,72	участок высокой насыпи ПК17-ПК19	3; 4
Выемка 3	6,01	участок на кривой ПК26-ПК28	2

Таблица 1.3 Характеристика сборных водопропускных труб

Показатель	Отверстие трубы, м
	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0	4,0
Высота трубы, м	круглой (КЖБТ)	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	-	-
	прямоугольной (ПЖБТ)	1,5	1,5	2,0	2,0	2,0	2,5	2,5
Толщина стенки звена, м	круглой	0,1-0,12	0,12-0,18	0,14-0,22	0,16-0,24	-	-	-
	прямоугольной	0,11	0,12	0,12-0,15	0,13-0,16	0,13-0,2	0,16-0,23	0,18-0,3

Таблица 1.4 Характеристика водопропускных труб на участке земляного полотна

Пикет	Тип трубы	Рабочая отметка насыпи, м	Отверстие трубы, м	Высота трубы, м	Толщина стенки звена, м
10	КЖБТ-2	9,13	2	2	0,2
18	КЖБТ-2	6,72	2	2	0,2

Таблица 1.5 Технические параметры участка земляного полотна (км 0-3)

Наименование	Характеристика, значение
Вариант задания Категория железной дороги Число главных путей Ширина основной площадки, м Тип водопропускных сооружений: ПК10 ПК18 Вид грунта Группа грунта при разработке: одноковшовым экскаватором скрепером бульдозером автогрейдером	№ 100 1 1 7,3 КЖБТ-2,0 КЖБТ-2,0 суглинок тяжелый 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 рекомендуется выполнять в табличной форме (табл. 1.6).

Таблица 1.6 Определение положения нулевых точек на продольном профиле

Номер точки	Рабочая отметка, м	Расстояние Х, м	Пикет, плюс
	левая	правая
1	1,28	1,29	49,80	ПК6+50
2	3,82	1,24	75,49	ПК13+75
3	4,56	2,83	61,71	ПК16+62
4	2,94	1,36	68,7	ПК20+69

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). Это 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 рабочая отметка, 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 также следует оформлять в виде таблицы (табл. 1.7).

Таблица 1.7Определение положения высоких насыпей на продольном профиле

Номер насыпи	Точка	Рабочая отметка, м	Расстояние Х, м	Пикет, плюс
		левая Нл	правая Нпр
1	Начало	5,46	9,13	14,71	ПК9+15
	Конец	6,28	5,16	25,00	ПК11+25
2	Начало	2,83	6,72	81,49	ПК17+81
	конец	6,72	3,43	21,88	ПК18+22

1.3 ПРОФИЛЬНЫЕ ОБЪЕМЫ НАСЫПЕЙ И ВЫЕМОК

В дорожном строительстве объемы выемок и насыпей определяют по- пикетно 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.

Теоретические положения подсчета профильных (геометрических) объемов железнодорожного земляного полотна приведены в [1-3]. В данном пособии использована методика проф. С.П. Першина, изложенная в [2]. Вычисления рекомендуется выполнять в два этапа:

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

, (1.4)

где В - ширина выемки по низу, насыпи - по верху, м; 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 определяется как

, (1.5)

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

Подставляя в формулу (1.5) значения b (табл. 1.1), получим:

- для дорог 1-й и 2-й категорий: V_сп = 0,075(7,6 + 2,3)L = 0,74L;

- для дорог 3-й категории: V_сп = 0,075(7,3 + 2,3)L = 0,72L;

- для дорог 4-й категории: V_сп = 0,075(7,1 + 2,3)L = 0,71L.

2. Разность объемов кюветов и сливной призмы в выемках определяется как

, (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.

Аналогично после подстановок значений b получим:

- для дорог 1-й и 2-й категорий: V_спк = 0,82L;

- для дорог 3-й категории: V_спк = 0,84 L;

- для дорог 4-й категории: V_cgr = 0,85L.

3. Поправка за счет уположения откосов высоких насыпей (в нижней части) до 1:1,75 определяется по формуле

, (1.7)

где H_o = 6 м - предельная высота нормальной насыпи; Н₁ и Н₂ - рабочие отметки на границах расчетного участка, м.

Расчет следует представлять в таблице (табл. 1.8).

Таблица 1.8 Расчет поправки к объему на участках высоких насыпей

Положение высокой насыпи	Пикет, плюс	Длина участка L, м	Рабочая отметка Н1; Н2, м	Поправка к объему Vувн, м3
ПК9 + 15-ПК11 + 25	9 + 15		6,0
		85		104
	10		9,13
		100		123
	11		6,28
		25		1,0
	11 + 25		6,0
	Итого: 228
ПК17 + 81-ПК18 + 22	17 + 81		6,0
		19		1,0
	18		6,72
		22		1,0
	18 + 22		6,0
	Итого: 2,0

4. Поправка на уширение земляного полотна в кривых участках определяется по формуле

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.

Пример вычислений показан в табл. 1.9.

Таблица 1.9 Расчет поправки к объёму земляного полотна на участке с кривой радиусом 1000 м

Пикет, плюс	Уширение земляного полотна а, м	Длина L, м	Рабочая отметка Н1; Н2, м	Поправка Vкр, м3
Участок кривой ПК26-ПК28
26			3,86
	0,4	100		147
27			3,18
	0,4	100		118
28			2,41

5. Поправка к объему за счет косогорности местности круче 1:10 определяется как

, (1.9)

где V_o - основной объем, подсчитанный без учета косогорности по формуле (1.4); 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. 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 представляют в табличной форме (табл. 1.10).

Таблица 1.10 Расчет поправки к объёму земляного полотна на косогорность местности

Пикет	L, м	Коэффициент Ккг	S, м2	Vo, м3	VКГ, м3
		n	m	Kкг
ПК3-ПК4	100	10	1,5	0,023	40,24	11664	361
ПК12-ПК13	100	3	1,5	0,3333	8,16	6324	2380

6. Объем, занимаемый телом водопропускной трубы, определяется как

, (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; mґ = 1,75 - показатель крутизны уположенного откоса насыпи.

Толщина стенок сборных железобетонных звеньев круглых и прямоугольных железнодорожных труб приведена в табл. 1.2.

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

В табл. 1.11 показан пример расчета объема грунта, занимаемого в насыпи телом трубы.

Таблица 1.11 Расчет объема водопропускной трубы в теле насыпи

Пикет	Тип трубы	Рабочая отметка насыпи, м	Длина трубы, м	Площадь поперечного сечения, м2	Объем трубы, м3
ПК10	КЖБТ-2,0	9,13	32,23	4,52	146
ПК18	КЖБТ-2,0	6,72	24	4,52	108

Таким образом, геометрический объем выемки

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)

В примере использованы рабочие отметки по продольному профилю, приведенному на рис. 1.5. Пример вычисления геометрических (профильных) объемов выемок и насыпей показан в табл. 1.12.



Рис. 1.5. Продольный профиль участка земляного полотна, км 0-3

Таблица 1.12 Ведомость подсчета профильных объемов выемок и насыпей

ПК, +	L, м	B, м	H, м	Vo, м3	Поправки, м3	Объем, м3	Пикетные объемы, м3
					Vсп,Vспк	Vувн	Vкг	Vкр	Vтр	насыпи	выемки
0			0,66									3799
	100	15,7		3715	84						3799
1			3,24
	100	15,7		7455	84						7539	7539
2			3,85
	100	15,7		10821	84						10905	10905
3			5,61
	100	15,7		11664	84		361				12109	12109
4			4,42
	100	15,7		8526	84						8610	8610
5			3,46
	100	15,7		4623	84						4707	4707
6			1,28
	50	15,7		543	42						585	585
+			0								48254
	50	7,3		277	36					313		313
7			1,29
	100	7,3		2344	72					2416		2416
8			3,07
	100	7,3		5913	72					5985		5985
9			5,46
	15	7,3		1367	11					1378		13492
+			6
	85	7,3		12095	61	104			146	12114
10			9,13
	100	7,3		14631	72	123				14826		14826
11			6,28
	25	7,3		2535	18	1				2554		9173
+			6
	75	7,3		6565	54					6619
12			5,16
	100	7,3		6324	72		2377			8773		8773
13			3,82
	75	7,3		1593	54					1647		1647
+			0							56624
	25	15,7		263	21						284	284
14			1,24
	100	15,7		5139	84						5223	5223
15			3,92
	100	15,7		9359	84						9443	9443
16			4,56
	62	15,7		2864	52						2916	2916
+			0								17865
	38	7,3		545	27					572		572
17			2,83
	81	7,3		5081	58					5139		7082
+			6
	19	7,3		2036	14	1			108	1943
18			6,72
	22	7,3		2358	16	1				2375		7781
+			6
	78	7,3		5350	56					5406
19			3,43
	100	7,3		3850	72					3922		3922
20			2,94
	69	7,3		1039	50					1089		1089
+			0							20445
	31	15,7		360	26						386	386
21			1,36
	100	15,7		4891	84						4975	4975
22			3,61
	100	15,7		11094	84						11178	11178
23			6,01
	100	15,7		13537	84						13621	13621
24			5,21
	100	15,7		11344	84						11428	11428
25			4,62
	100	15,7		9361	84						9445	9445
26			3,86
	100	15,7		7391	84			147			7622	7622
27			3,18
	100	15,7		5567	84			118			5769	5769
28			2,41
	100	15,7		3823	84						3907	3907
29			1,66
	100	15,7		2263	84						2347	2347
30			0,9								70677
										77069	136796	213865

Профильный объем земляного полотна на 1 км дороги равен: 213865/3 = 71288 м³/км.

1.4 ОБЪЕМЫ ОТДЕЛОЧНЫХ И УКРЕПИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

Отделочные (профилировочные и планировочные) работы производятся сразу же после окончания основных земляных работ без перерывов во времени. К началу отделочных работ выемки и насыпи на участке должны быть доведены до проектных отметок с запасом грунта на откосах и по высоте не менее 10 см, чтобы при профилировании и планировке сооружений производить срезку, а не досыпку грунта.

В курсовом проекте определяют 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 FСП однопутного земляного полотна, возводимого из недренирующего грунта, можно определить по формуле

F_СП = L (b + 0,08), (1.18)

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

Площадь планировки откосов выемок и насыпей приближенно находят из выражения

F_OT = 3,6 H_CP L, (1.19)

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 можно подсчитать по формуле

(1.20)

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

 (1.21)

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 составит:

F_A = F_OT - F_Э, (1.22)

где F_от - общая площадь двух откосов выемки (насыпи), м²; F_А - площадь двух откосов сооружения, планировку которой можно выполнить автогрейдером, м; 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 кубических метрах вынутого грунта:

V_K = 1,56 L, (1.23)

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

Вычисления объемов отделочных работ следует выполнять в табличной форме (табл. 1.13).

Таблица 1.13 Объемы отделочных работ

Сооружение	Длина L, м	Рабочая отметка, м	Сливная призма FСП, м2	Откосы, м2	Кюветы VK, м3
		HCP	Hmax		FOT	FA	FЭ
Выемка 1	650	3,53	5,61	4797	8260	7403	857	1014
Насыпь 1	725	5,18	9,13	5350	13519	11954	1565	-
Выемка 2	287	3,07	4,56	2118	3172	2938	234	448
Насыпь 2	407	3,84	6,72	3004	5626	4943	683	-
Выемка 3	931	3,6	6,01	6871	12066	10705	1361	1452
Итого:	3000			22140	42643	37943	4700	2914

После окончания отделочных работ также без перерывов во времени должны быть выполнены работы по укреплению откосов земляных сооружений. Назначение этих работ - предохранить откосы земляного полотна от разрушающего действия дождевых и талых вод, ветра и температурных воздействий. Основным способом укрепления откосов является посев многолетних трав.

В курсовом проекте рассматривается технология укрепления откосов гидропосевом многолетних трав. Этот способ применяется для укрепления неподтопляемого земляного полотна и водоотводных канав с откосами не круче 1:1,5 практически во всех районах РФ. В районах с суровым климатом при применении гидропосева трав необходимо учитывать рекомендации местных сельскохозяйственных организаций.

Объем работ по укреплению откосов измеряется площадью поверхности откосов F_OT (табл. 1.13).

1.5 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

1.5.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УЧАСТКОВ

Эффективность производства земляных работ в значительной степени зависит от качества решения задачи распределения земляных масс, т. е. выбора рациональной схемы перемещения и использования грунта, разрабатываемого в процессе возведения земляного полотна.

До последнего времени в курсовом проектировании по дисциплине «Технология, механизация и автоматизация железнодорожного строительства» распределение земляных масс выполняли достаточно сложным графоаналитическим способом на основе построения так называемой кривой объемов [3-5]. Однако использование этого метода при решении задачи на персональном компьютере значительно усложняется. В этом случае более удобным является предложенный проф. С.П. Першиным [1] балансовый метод распределения земляных масс.

Преимущество этого метода заключается в том, что распределение земляных масс можно выполнить без графических построений по ведомости балансовых (распределяемых) пикетных объемов грунта.

При определении распределяемых пикетных объемов учитывают, что объем грунта, перемещаемый в насыпь из выемки, будет несколько больше геометрического объема последней за счет остаточного разрыхления грунта, величина которого устанавливается по [6]. С другой стороны, из объема выемки необходимо вычесть объем срезки растительного и другого непригодного к отсыпке насыпей грунта, а также неизбежные потери грунта в процессе планировочных работ и при его транспортировании. По мнению проф. С.П. Першина, по этим и ряду других причин доля «потерь грунта» в этом случае может составлять до 14 % ее профильного объема [1].

В свою очередь, для возведения насыпи требуется грунта заметно больше ее геометрического объема, так как для удобства уплотнения откосов и производства планировочных работ насыпи отсыпают с запасом грунта по высоте и ширине, а затем лишний грунт срезают и, как правило, укладывают у основания насыпи в виде берм. Определенный объем грунта используется для устройства съездов и въездов на насыпи. За счет этих и ряда других факторов реально для отсыпки насыпи грунта требуется до 22 % больше ее профильного объема [ 1 ].

В производственных проектах все эти дополнительные объемы по возможности точно рассчитывают и учитывают при составлении баланса 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 (табл. 1.14).

Таблица 1.14 Распределяемые объемы выемок и насыпей

Пикет, плюс	Геометрические объемы, м3	Балансовые объемы, м3
	выемка	насыпь	выемка	насыпь
0
	3799		3419
1
	7539		6785
2
	10905		9815
3
	12109		10898
4
	8610		7749
5
	4707		4236
6
	585		527
+50	48254		43429
		313		344
7
		2416		2658
8
		5985		6584
9
		13492		14841
10
		14826		16309
11
		9173		10090
12
		8773		9650
13
		1647		1812
+75		56625		62288
	284		256
14
	5223		4701
15
	9443		8499
16
	2916		2624
+62	17865		16080
		572		629
17
		7082		7790
18
		7781		8559
19
		3922		4314
20
		1089		1198
+69		20445		22490
	386		347
21
	4975		4478
22
	11178		10060
23
	13621		12259
24
	11428		10285
25
	9445		8501
26
	7622		6860
27
	5769		5192
28
	3907		3516
29
	2347		2112
30	70677		63610
	136796	77069	123119	84778
Итого:	213865	207897

В процессе распределения объемов грунта земляное полотно разбивают на ряд производственных (рабочих) участков. Выделение рабочих участков осуществляется на основе максимального использования продольной возки грунта из выемок для отсыпки насыпей. В случаях, когда общий объем грунта в выемках не равен объему насыпей, выделяются участки с поперечной схемой работ, к которым относятся:

- возведение насыпей из боковых резервов;

- разработка выемок с перемещением грунта в кавальеры;

- возведение насыпей из грунтовых карьеров;

- перемещение грунта из выемок в отвалы, расположенные за пределами полосы отвода земель под железную дорогу.

В связи с тем, что проектирование резервов и кавальеров является достаточно сложной инженерной задачей, в курсовом проекте следует планировать перемещение излишнего грунта из выемок в отвалы, а также получение дополнительных объемов грунта за счет уширения выемок и, в крайнем случае, - использования грунтовых карьеров. Вопросы проектирования кавальеров и резервов рассматриваются в [2, 5, 7-9].

В результате решения задачи распределения земляных масс по каждому участку определяют:

- схему производства работ (продольная, поперечная);

- источники получения грунта (выемки, резервы и карьеры);

- места укладки грунта (насыпи, кавальеры и отвалы);

- длину (границы) участка;

- объемы разработки грунта (рабочий объем).

При этом общий объем распределяемого грунта, получаемого из выемок, резервов, карьеров (а также канав и котлованов), принято называть рабочей кубатурой (рабочим объемом) V_P, в отличие от профильной кубатуры (геометрического объема сооружений) V_пр.

Отношение профильной кубатуры земляных сооружений к рабочей называют коэффициентом распределения земляных масс К:

, (1.24)

где V_пр - профильный объем грунта на участке, м³; V_р - рабочий объем грунта на участке, м³.

Профильный объем при известном рабочем объеме грунта на участке может быть подсчитан по формулам:

* для участков с продольным перемещением грунта:

, (1.25)

* для участков с поперечным перемещением грунта:

из резервов (карьеров) в насыпь

; (1.26)

из выемок в кавальеры (отвалы)

. (1.27)

Основным приемом выделения рабочих участков является уравнивание балансовых объемов грунта насыпей и выемок, т. е. установление границ участков с продольной возкой грунта.

Задача решается путем заполнения ведомости распределения объемов земляных работ (табл. 1.15). Расчеты ведут в такой последовательности.

1. Сравниваются объемы смежных выемки и насыпи. Если они равны (что бывает крайне редко), участок продольной возки будет иметь длину, равную сумме длины выемки и насыпи. Рабочий объем равен балансовому объему грунта в выемке.

2. При неравенстве объемов выемки и насыпи определяется длина части сооружения с большим объемом, в пределах которой обеспечивается равенство балансовых объемов. Для этого из меньшего объема последовательно вычитаются пикетные объемы V_i второго сооружения. (В примере, рассматриваемом в табл. 1.15, из объема выемки 1 вычитаются пикетные объемы насыпи 1). Вычитание ведется до тех пор, пока очередной остаток последовательного вычитания Y_k не окажется меньше очередного вычитаемого пикетного объема. В примере в результате последовательного вычитания из объема выемки 43429 м³ значений пикетных объемов насыпи были получены (показаны курсивом): Y₁ = 43085 > 2658; Y₂ = 40427 > 6584;

Y₃= 33843 > 14841; Y₄ = 19002 > 16309; Y₅ = 2693 < 10090. Следовательно, на этом пикете (ПК 11-12) находится граница 1-го участка со сбалансированными объемами выемки и насыпи.

3. Для определения расстояния X_i до этой границы (точки на продольном профиле) условно будем считать, что в пределах пикета объем грунта распределен равномерно, и тогда

(1.28)

В примере: X_11-12 = 100(2693/10090) = 26,7 27 м.

Таким образом, длина части насыпи 1, на которой уравнивается балансовый объем выемки 1, равна: 50 + 100 + 100 + 100 + 100 + 27 = 477 м.

4. Устанавливается рабочий объем и длина 1-го рабочего участка.

В табл. 1.15 это соответственно 43429 м³ (т. е. балансовый объем выемки 1) и 1127 м (т. е. сумма длины выемки 1 - 650 м и длины участка насыпи 1 - 477 м).

5. Для полной отсыпки насыпи 1 еще требуется: 62288 - 43429 = 18859 м³, что на 18859 - 16080 = 2779 м³ меньше объема выемки 2.

Принимается решение - расширить выемку 2 с целью получения из нее недостающего объема грунта. Относительное увеличение объема выемки 2 составит: 18859/16080 = 1,173. Следовательно, каждый пикетный объем выемки 2 за счет ее уширения увеличится в 1,173 раза, что и показано в табл. 1.15. Соответственно длина участка 2 будет равна сумме оставшейся длины насыпи 1 (725 - 477 = 248 м) и длины выемки 2 (287 м), т. е. 535 м. Рабочий объем грунта на участке 2 составляет 18859 м³ (т. е. балансовый объем выемки 2 с учетом ее уширения).

6. Для отсыпки насыпи 2 (ее длина 407 м) берется часть объема грунта выемки 3. Длина части выемки 3 (293 м), соответствующая объему грунта, достаточного для отсыпки насыпи 2, найдена по правилам, рассмотренным выше. Таким образом, рабочий объем грунта на участке 3 составляет 22490 м³, а его длина (407 + 293) - 700 м.

7. Участок 4 представляет собой разработку 41120 м³ грунта в оставшейся части выемки 3 (638 м) с перемещением его в отвал (табл. 1.15).

Таблица 1.15 Ведомость распределения балансовых объемов грунта

Отсек	Балансовые объемы, м3	Длина, м	Из выемки в насыпь	Из выемки в отвал	Из карьера в насыпь	Участок
	выемка	насыпь	выемка	насыпь
01	3419		100		3419			1 1127м
1-2	6785		100		6785
2-3	9815		100		9815
3-4	10898		100		10898
4-5	7749		100		7749
5-6	4236		100		4236
6-6+50	527		50		527
	43429		650		43429
6+50-7	43429 -344 = =43085	344		50
7-8	40427	2658		100
8-9	33843	6584		100
9-10	19002	14841		100
10-11	2693	16309		100
11-11+27		2693		27
		43429		477
11+27-12	18859 - 7397=11462	7397		73				2 535 м
12-13	-9650 = 1812	9650		100
13-13+75		1812		75
		18859		248
13+75-14	300		25		300
14-15	5513		100		5513
15-16	9968		100		9968
16-16+62	3078		62		3078
	18859		287		18859
16+62-17	22490 - 629 = 21861	629		38				3 700 м
17-18	14071	7790		100
18-19	5512	8559		100
19-20	1198	4314		100
20-20+69		1198		69
		22490		407
20+69-21	347		31		347
21-22	4478		100		4478
22-23	10060		100		10060
23-23+62	7605		62		7605
	22490		293		22490
23+62-24	4654		38			4654		4 638 м
24-25	10285		100			10285
25-26	8501		100			8501
26-27	6860		100			6860
27-28	5192		100			5192
28-29	3516		100			3516
29-30	2112		100			2112
	41120		638			41120
Итого: 123119 84776 84776 41120
Всего: 207897 125896

Результаты балансового распределения объемов грунта представлены в табл. 1.16.

Таблица 1.16 Структура участков по производству земляных работ

Участок	Длина, м	Схема работ	Объем, м3
			рабочий	профильный
1	1127	Из выемки 1 в насыпь 1	43429	87735
2	450	Из выемки 2 в насыпь 1	18859	38099
3	700	Из выемки 3 в насыпь 2	22490	45434
4	638	Из выемки 3 в отвал	41120	45688
Всего:	125898	216956

Коэффициент распределения земляных масс составляет:

К = 216956/125898 = 1,72.

1.5.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ ДАЛЬНОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУНТА

Средняя дальность перемещения грунта из выемки в насыпь определяется с учетом расстояний между центрами тяжести соответствующих грунтовых массивов (рис. 1.6). Эти расстояния L_ц вычисляются относительно нулевой точки, разделяющей смежные выемку и насыпь, по формуле

(1.29)

где L_ц - расстояние от нулевой точки до центра тяжести массива грунта (выемки, насыпи), м; V_i - объем грунта i-го пикета, м³; X_i - расстояние от нулевой точки до середины i-го пикета (участка), м.



Рис. 1.6. Схема к определению средней дальности продольной возки грунта (из выемки в насыпь)

Среднее расстояние перемещения грунта из выемки в насыпь

, (1.30)

где - расстояние от нулевой точки до центра тяжести массива грунта выемки, м; - то же насыпи, определяемые по формуле (1.29).

Среднюю дальность возки грунта из выемки в насыпь получают, умножая расстояние L_CP на так называемый коэффициент развития дороги К_Д, учитывающий удлинение транспортных путей за счет неровностей рельефа, поворотов дороги, кривых участков, объездов препятствий, заездов на земляные сооружения и т. д.

. (1.31)

Значение К_Д принимают в зависимости от характера рельефа местности, влияющего на величину профильного объема земляного полотна (табл. 1.17).

Определение средней дальности возки грунта из выемок в насыпи производится в табличной форме (табл. 1.18).

Таблица 1.17 Значения коэффициента развития землевозной дороги

Рельеф местности	Профильный объем грунта, тыс. м3/км	Коэффициент развития дороги КД
Равнинный	До 30	1,1
Холмистый	30-50	1,2
Горный	Более 50	1,3

Таблица 1.18 Определение средней дальности возки грунта по участкам работ

Участок	Отсек	Объем отсека Vi, м	Расстояние, м
		выемка	насыпь	Xi	LЦ	LCP	LB
1	0-1	3419		600	336,8	655,7	852
	1-2	6785		500
	2-3	9815		400
	3-4	10898		300
	4-5	7749		200
	5-6	4236		100
	6-6+50	727		25
	=14625875
	6+50-7		344	25	318,9
	7-8		2658	100
	8-9		6584	200
	9-10		14841	300
	10-11		16309	400
	11-11+27		2693	463,5
	= 13813662
2	11+27-12		7397	211,5	150,5	306,9	400
	12-13		9650	125
	13-13+75		1812	37,5
	= 2838280
	13+75-14	300		12,5	156,4
	14-15	5513		75
	15-16	9968		175
	16-16+62	3078		256
	= 2949593
3	16+62-17		629	388	247,3	436	567
	17-18		7790	319
	18-19		8559	219
	19-20		4314	119
	20-20+69		1198	34,5
	= 5666053
	20+69-21	347		15,5	188,7
	21-22	4478		81
	22-23	10060		181
	23-23+62	7605		264
	= 4324330

Полученные значения дальности возки грунта по каждому рабочему участку приводят на чертеже схемы распределения земляных масс.

Проектирование карьеров. Наряду с выемками и резервами источниками получения грунта являются также карьеры. Все вопросы, связанные с использованием карьеров для возведения земляного полотна, решаются на стадии проектно-изыскательских работ. В курсовом и дипломном проектировании эти вопросы рассматриваются ориентировочно на основе общих положений, приведенных ниже.

Карьеры отличаются длительностью действия, разрабатываются как летом, так и зимой. При проектировании размещения карьеров необходимо выявить область действия каждого источника грунта (границы отсыпки земляного полотна из одного карьера). Исходя из ограничения по дальности перемещения грунта автотранспортом (до 5 км), наиболее типичным объёмом грунтового карьера при строительстве новых железных дорог считается объём до 200 тыс. м³.

При разведке карьеров стремятся изыскать грунты высокого качества, по возможности дренирующие. Обычно карьеры закладывают в повышенных местах вблизи трассы строящейся дороги, учитывая в первую очередь условия транспортирования грунта. Дальность возки грунта из карьера в насыпь устанавливают на основе трассирования землевозной дороги.

В курсовом проекте можно самостоятельно (или по согласованию с руководителем курсового проектирования) назначать среднее расстояние перевозки грунта из карьеров в насыпи и из выемок в отвалы в пределах не более 2-3 км.

Строительные нормы и правила [10] также рекомендуют в качестве дополнительного источника получения грунта использовать проектируемые выемки с учетом их уширения. Величину уширения выемки для получения дополнительного объема грунта можно приближенно подсчитать по формуле

, (1.32)

где V_пр - профильный объём уширяемой выемки, м³; V_Д - дополнительный профильный объём, который необходимо получить из уширяемой выемки, м³; L - длина уширяемой выемки, м; Н_СР - средняя рабочая отметка уширяемой выемки, определенная по V_ПР по формуле (1.23).

Пример. Определить величину уширения выемки 2 с целью получения из неё дополнительного объёма грунта, равного 2779 м³ рабочей кубатуры, для уравнивания балансовых объёмов насыпи 1 и выемок 1 и 2 в рассмотренном выше примере.

Решение. Дополнительный профильный объём при уширении выемки 2 для получения из неё 2779 м³ рабочего объема грунта составит:

V_Д = 2779/0,9 = 3086 м³.

Средняя рабочая отметка выемки 2, вычисленная по формуле (1.13), равна 3,07 м. В соответствии с табл. 1.12 профильный объем выемки V_ПР равен 17866 м³; длина L - 287 м.

Следовательно, нижнее основание уширенной выемки 2:

В_У = (17866 + 3086)/287 • 3,07 - 1,5 • 3,07 = 19,2 м.

Таким образом, выемку необходимо разрабатывать на 3,5 м шире ее проектного размера (19,2 - 15,7 = 3,5).

1.5.3 СХЕМА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ МАСС

Полученный вариант распределения земляных масс требует дополнительного анализа, цель которого сократить число рабочих участков там, где это возможно и целесообразно. В частности, можно объединить в пределах одной выемки участки с продольной возкой, полученные при распределении земляных масс. При этом на объединенном участке рабочая кубатура будет равна сумме всех частных объемов V_i, а дальность возки грунта определяется как средневзвешенная всех частных расстояний l_i:

. (1.33)

Окончательно структура производственных участков по возведению земляного полотна представляется на схеме (см. рис. 1.7) с указанием по каждому рабочему участку объема профильной и рабочей кубатуры, длины участка, направления и дальности перемещения грунта.

2. ВЫБОР И ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКТОВ МАШИН

2.1 ВИДЫ КОМПЛЕКТОВ МАШИН ДЛЯ ОСНОВНЫХ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

При комплексной механизации строительства работы выполняют специально подобранными комплектами (комплексами) машин. Комплекты машин для производства земляных работ называют по типу ведущей машины: бульдозерный, скреперный, экскаваторный и т. д.

Кроме ведущих машин, в комплекты входят вспомогательные (комплектующие) машины. Количество комплектующих машин должно соответствовать виду, объему, темпу и фронту выполняемых работ. При этом все машины используются по своему функциональному назначению при наиболее рациональных режимах работы.

Чтобы гарантировать непрерывность работы ведущей машины, необходимо соблюдать условие:

П_к > П_в, (2.1)

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

В курсовом проектировании для упрощения и ускорения расчетов при подборе машин по их параметрам можно пользоваться типовыми составами комплектов машин для производства земляных работ, разработанными на основе модульного принципа (табл. 2.1-2.5).

Таблица 2.1 Типовые модули экскаваторно-транспортных комплектов машин для разработки выемок, карьеров, резервов

Показатель	Количество машин на 1 модуль и грузоподъемность самосвала, т
	М1	М2	М3	М4
Экскаватор прямая (обратная) лопата с ковшом, м3: 0,65 1,0-1,25 1,6 2,5	2 - - -	- 2 - -	- - 2 -	- - - 1
Бульдозер на тракторе: Т-100 Т-130	1	1	1	1
Каток массой, т: 20 30 40	1 - -	1 - -	- 1 -	- - 1
Автомобили-самосвалы грузоподъемностью, т:	5 7 -	7 10 12	10 12 16	- 16 25

Примечание. количество автомобилей-самосвалов назначается в зависимости от дальности возки грунта по расчету [8] либо по табл. 2.2.

Таблица 2.2 Количество автомобилей-самосвалов в комплекте (на 1 экскаватор)

Емкость ковша экскаватора, м3	Грузоподъемность самосвала, т	Дальность возки грунта, км
		0,25	0,5	1,0	2,0	3,0
0,65	5 7	4 -	5 3	6 4	7 5	8 7
1,0…1,25	7 10 12	- - -	5 3 3	6 4 4	7 5 5	8 6 6
1,6	10 12 16	- - -	4 4 3	5 5 4	6 6 5	7 7 6
2,5	16 25	- -	6 5	7 6	8 7	9 8

Таблица 2.3 Типовые модули экскаваторно-отвальных комплектов машин для возведения насыпей из резервов и разработки выемок в кавальеры

Показатель	Количество машин на 1 модуль типа
	М5	М6	М7
Экскаватор-драглайн с ковшом, м 3: 1,0 1,25-1,6 2,5	2 - -	- 2 -	- - 1
Бульдозер на тракторе: Т-100 Т-130	1 -	1 -	- 1
Каток массой, т: 25 30 40	1 - -	- 1 -	- - 1
Объем работ на объекте, тыс. м3	< 40	40-80	>80

Примечание. при разработке выемок в кавальеры грунтоуплотняющие машины в комплекты не включаются.

Таблица 2.4 Типовые модули землеройно-транспортных комплектов машин для разработки выемок и возведения насыпей

Показатель	Количество машин на 1 модуль типа
	М8	М9	М10	М11	М12	М13
Скрепер прицепной с ковшом, м3: 10 15	2-6	- 2-6	- -	- -	- -	- -
Скрепер самоходный с ковшом, м3: 10 15	- -	- -	3-9 -	- 3-9	- -	- -
Бульдозер-толкач на тракторе: Т-130 Т-180	- -	- -	1 -	- 1	- -	- -
Бульдозер-рыхлитель на тракторе: Т-130 Т-180	1 -	- 1	1 -	- 1	1 -	- 1
Бульдозер на тракторе: Т-100 Т-130	1 -	1 -	1 -	1 -	1 -	- 1
Каток прицепной, т: 20 30 40	- 1 -	- - 1	- 1 -	- - 1	1 - -	- 1 -
Объем работ на объекте, тыс. м3	<80	>80	<80	>80	<30	>30

Бульдозер-рыхлитель включается в комплект для рыхления грунта 2-й группы и выше (например, глины ломовой и глины сланцевой). Разрыхленный тяжелый грунт при разработке скрепером относят ко 2-й группе.

Самоходные скреперы при наборе грунта в ковш должны обязательно подталкиваться толкачом. Обычно в комплект включают такое число самоходных скреперов, чтобы они могли обслуживаться одним толкачом (табл. 2.5).

Таблица 2.5 Количество самоходных скреперов, обслуживаемых одним толкачом

Расстояние перемещения грунта, м	Количество скреперов на один толкач
	емкость ковша, м3
	10	15
300 500 750 1000 1500 2000 3000	3 4 5 6 9 11 16	2 2 3 3 5 6 9

Кроме основных землеройных и землеройно-транспортных машин, в строительных организациях по производству земляных работ (механизированных колоннах) используется так называемое технологическое оборудование, примерный состав которого на одну мехколонну приведен в табл. 2.6.

Таблица 2.6 Технологическое оборудование механизированной колонны по производству земляных работ

Наименование	Количество
Передвижная ремонтная мастерская на автомобиле Передвижная мастерская техобслуживания на автомобиле Топливозаправщик (МАЗ-5334) Маслозаправщик (ЗИЛ-130) Автомобильный кран грузоподъемностью 10 т Грунтовая лаборатория Автобус Автомобиль бортовой Автомобиль-фургон	1 1 1 1 1 1 5 10 2
Автомобиль легковой Машина вакуумная (КО-503) Автотягач седельный (КрАЗ-258) Автомобиль-фургон с изотермическим кузовом Автоцистерна для воды Прицеп-цистерна для питьевой воды Котельная передвижная Автопогрузчик Тягач (КрАЗ-255) Электростанция передвижная 100 кВт Сварочный агрегат (АДД-305)	2 2 3 1 2 1 3 1 2 2 1

В табл. 2.7 показаны области эффективного применения типовых комплектов (модулей) землеройных и землеройно-транспортных машин при возведении железнодорожного земляного полотна.

Таблица 2.7 Рекомендации по использованию комплектов землеройных и землеройно-транспортных машин при возведении железнодорожного земляного полотна

Виды земляных работ и сооружений	Рабочая отметка, м	Дальность возки грунта, м	Объем работ на участке, тыс. м3	Тип модуля комплекта
Разработка грунта в выемках и карьерах экскаваторами-прямая (обратная) лопата с перемещением его в насыпи автосамосвалами	-	не ограничена	до 20	М1
			20-40	М2
			40-80	М3
			более 80	М4
Разработка грунта в выемках и карьерах скреперными комплектами с перемещением его в насыпи	-	до 500	до 80	М8
		до 500	более 80	М9
		до 3000	до 80	М10
		до 5000	более 80	М11
Разработка грунта в боковых резервах драглайнами с перемещением его в насыпи	до 2,5	-	до 40	М5
	до 3,5		40-80	М6
	до 4,8		более 80	М7
Разработка грунта в боковых резервах прицепными скреперами с перемещением его в насыпи	до 6,0	-	до 80	М8
			более 80	М9
Разработка грунта в боковых резервах бульдозерами с перемещением его в насыпи	до 1,5	-	до 30	М12
	до 2,0		более 30	М13
Разработка грунта в выемках драглайнами с перемещением его в кавальеры	до 10	-	до 40	М5
	до 15		40-80	М6
	до 20		более 80	М7
Разработка грунта в выемках прицепными скреперами с перемещением его в кавальеры	до 5,0	-	до 80	М8
	до 6,0		более 80	М9

2.2 НАЗНАЧЕНИЕ И ВЫБОР ВАРИАНТОВ КОМПЛЕКТОВ МАШИН

2.2.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Комплекты машин для комплексной механизации строительно-монтажных работ подбирают в два этапа. На первом этапе по методике, изложенной выше, на основе анализа производственных условий по каждому рабочему участку назначают несколько вариантов комплектов машин (в курсовом проекте назначается не менее двух вариантов).

На втором этапе производится сравнение технико-экономических показателей вариантов.

Оценку и сравнение вариантов комплексной механизации работ производят на основе следующих основных показателей:

- сменной эксплуатационной производительности комплекта (комплекса);

- трудоемкости единицы работ на конечный измеритель продукции;

- выработки на одного рабочего в смену;

- приведенной стоимости производства работ.

В курсовом проекте можно ограничиться сравнением вариантов по производительности комплектов машин (продолжительности разработки грунта) и выработке на одного рабочего комплексной бригады.

Сменная производительность комплекта машин постоянного состава определяется по производительности ведущей машины с учетом числа ведущих машин в комплекте и измеряется в единицах конечной продукции. Нормативную сменную производительность отдельной машины можно определять на основе действующих производственных норм [3]:

, (2.2)

где Т_см - число часов работы машины в смену, Т_см = 8 ч; Е - измеритель (единица объёма работ), по ЕНиР-88 (сб. 2, вып. 1) Е = 100 м³ грунта;

К_ф - средний коэффициент к нормам времени, учитывающий отклонение фактических затрат времени от нормативных (для механизированных земляных работ К_ф = 1,2); Н_вр - техническая норма времени машины, маш.-ч, по ЕНиР [6].

Продолжительность механизированного процесса разработки грунта комплектом машин рекомендуется определять в сменах по формуле

, (2.3)

где Т_м - продолжительность механизированного процесса, смен; V_p - рабочий объём грунта на участке, м³; П_см - сменная производительность комплекта, м³/см.

Показатель выработки на одного рабочего определяется по формуле

, (2.4)

где П_см - расчетная сменная производительность комплекта (модуля) машин, м³/см; R_б - численность бригады рабочих, управляющих соответствующим комплектом машин, чел.

2.2.2 ПРИМЕР ВЫБОРА ВАРИАНТОВ КОМПЛЕКТОВ МАШИН ПО ВОЗВЕДЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Варианты комплектов машин назначаются на основании приведенных выше рекомендаций по использованию типовых модулей комплектов землеройных и землеройно-транспортных машин (табл. 2.6) в соответствии с условиями производства работ по каждому рабочему участку (см. рис. 1.6).

На первом этапе с учетом рекомендаций, приведенных в табл. 2.6, в зависимости от схемы производства работ, величины рабочей кубатуры и дальности возки грунта по каждому участку выбираются по два-три равнозначных варианта комплектов машин, отвечающих указанным требованиям. Для удобства решение следует оформлять в виде таблицы (табл. 2.8).

Таблица 2.8 Варианты комплектов машин по участкам

Участок	Схема работ	Дальность возки грунта, м	Рабочий объём, м3	Вариант	Модуль
1	Из выемки в насыпь	852	43429	1 2	М2 М10
2	Из выемки в насыпь	400	18859	1 2	М1 М8
3	Из выемки в насыпь	567	22490	1 2	М2 М10
4	Из выемки в отвал	1500	41120	1 2	М2 М10

Окончательный выбор комплекта производят, сравнивая технико-экономические показатели, подсчитанные для каждого из вариантов: сменную производительность комплекта и продолжительность выполнения работ.

Предварительно должна быть установлена группа грунта по трудности разработки (категория грунта). Следует иметь в виду, что один и тот же грунт может быть отнесен к разным группам в зависимости от типа применяемой машины. Производственная классификация грунтов приведена в ЕНиР [6]. Для перечня грунтов, используемых в курсовом проектировании, эти данные приведены в приложении к заданию.

Примечание. тяжелые грунты (глина ломовая, глина сланцевая и др.) могут разрабатываться скреперами только после их рыхления бульдозерами-рыхлителями. Разрыхленный грунт при его разработке скреперами относится ко 2-й группе. В рассматриваемом примере на всем протяжении участка земляного полотна залегает тяжелый суглинок с примесью каменных частиц до 10 %. Согласно классификации ЕНиР [6] этот грунт при разработке его бульдозером, скрепером, одноковшовым экскаватором и автогрейдером отнесен ко 2-й группе. При разработке грунта 2-й группы и выше скрепером в комплект машин следует включать бульдозер-рыхлитель.

Сменная производительность ведущих машин комплектов в соответствии с рекомендациями (подразд. 2.2) определяется на основании норм ЕНиР [6]. В прил. 3 пособия приведены нормы затрат труда и машинного времени по ЕНиР [6] для основных видов землеройных, землеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин. Расчеты рекомендуется выполнять в табличной форме (табл. 2.9).

Таблица 2.9 Расчет сменной производительности комплектов машин

Модуль	Участок	Ведущая машина	Шифр нормы	НВР, чел.-ч (маш.-ч)	ПСМ, м3/ч
		q, м3	кол.			машины	комплекта
М2	1; 3; 4	ПЛ-1,25	2	Е2-1-8, т. 3; 7б	2,2 (1,1)	606	1212
М10	1	СС-10	5 4 6	Е2-1-21, т. 3; е:1,4	3,71 (3,71)	180	900
	3				2,83 (2,83)	235	940
	4				5,72 (5,72)	117	702
М1	2	ПЛ-0,65	2	Е2-1-8, т. 3; 4б	2,1 (2,1)	317	634
М8	2	СП-10	2		2,9 (2,9)	230	460

По полученной сменной производительности комплектов машин по формуле (2.3) для каждого варианта определяется продолжительность выполнения работ на участке (табл. 2.10).