Производство земляных работ по вертикальной планировке площадки

Размещено на http://allbest.ru

Кафедра технологии строительного производства

Курсовая работа

«Производство земляных работ по вертикальной планировке площадки»

Волгоград 2015

Введение

Исходные данные: Подсчитать объемы насыпей и выемок при планировке площадки с уклоном i = 0,002 и нулевым балансом земляных масс. Подобрать комплект механизмов для вертикальной планировки площадки. Сделать технико-экономическое сравнение вариантов. Площадка 320 ? 320, грунт 1 группы

В состав земляных работ по вертикальной планировке площадки входят: разработка выемки, перемещение грунта из выемки в насыпь площадки, образование насыпи, транспортирование лишнего грунта в отвал или недостающего грунта из карьера, разравнивание грунта, доставленного из карьера, уплотнение грунта в насыпи, окончательная планировка площадки.

Для определения объемов работ по вертикальной планировке на чертеж площадки наносим планировочную сетку - площадку делим на равные квадраты или прямоугольники (рис.1.).

Рис. 1.План площадки с горизонталями.

Вертикальную планировку площадки можно производить под заданную отметку или под отметку, определяемую из условия нулевого баланса земляных масс, при котором объемы грунта выемок и насыпей равны между собой.

В последнем случае сначала определяют отметку планировки, а затем ведут подсчеты по той же методике, которая рекомендуется для площадок, планируемых под заданную отметку.

Рассмотрим порядок определения объемов насыпей и выемок

планировка земляной насыпь

1. Расчет черных отметок площадки

На чертеже плана площадки с горизонталями (рис.1) вычисляем черные отметки земли. Черные отметки находят по заданным отметкам горизонталей (при Г2>Г1)по следующим формулами (рис.2):

Рис.2. Определение черной отметки: а - план; б - профиль

В углах планировочной сетки проставляем черные отметки (рис.3)

Рис.3. Черные отметки площадки

2. Определение расчетной отметки площадки

Расчетную отметку площадки, планируемую с равенством объемов грунта выемок и насыпей, рассчитываем методом треугольных призм.

Для этого квадраты или прямоугольники планировочной сетки (рис.1) дополнительно разбиваем на равные треугольники (рис.4.) и расчетную отметку планировки определяют по формуле:

Рис.4. Схема деления планировочной сетки площадки по методу треугольных призм

Н0= (?Н1 + 2?Н2 + 3?Н3 + 6?Н6) / 3n,

где ?Н1, ?Н2, ?Н3, ?Н6- сумма черных отметок таких углов планировочной сетки, в которых соответственно сходятся 1, 2, 3,6 угла элементарной фигуры; n -количество треугольников, образованных на планировочной сетке.

Н0=[(65.92+62.75)+2(65.05+64.30)+3(64.57+64.07+63.20+63.23+63.72+64.00+64.80+65.40+65.69+65,68+65.47+65.23)+6(64.83+64.34+63.73+65.15+64.69+64.10+65.45+65.03+64.47)]/3*32=64,62

Н0 - эта отметка линии, проходящей посредине ширины площадки, вокруг которой будет повернута горизонтальная плоскость.

3. Определение красных (планировочных) отметок площадки

Определяем красные (планировочные) отметки площадки по формуле:

Н1 = Н0+ iL,

где Н0 - расчетная отметка, определенная ранее;

i - уклон площадки;

L - расстояние от линии поворота до точки, в которой определяется отметка Н1.

Н1 = 64.62 + 0,002 * 80 = 64.78;

Н2 = 64.62 + 0,002*160 = 64.94;

Н3 = 64.62 - 0,002 * 80 = 64.46;

Н4 = 64.62 - 0,002*160 = 64.30;

Красные отметки проставляют в чертеже (рис.5).



Рис.5. План участка с красными и черными отметками

4. Определение рабочих отметок площадки

Рабочие отметки вычисляются как разность между красной и черной отметкой по равенству:

Нкр. - Нчерн.=±hраб.

Рабочие отметки со знаком «плюс» - обозначают насыпь, то есть грунт на данный участок площадки необходимо завезти и досыпать до проектной красной отметки; рабочие отметки со знаком «минус» - обозначают выемку, то есть на данном участке площадки находятся излишки грунта, который необходимо разработать под планировочную красную отметку и вывезти.

Все отметки, необходимые для подсчета объемов насыпей и выемок, записываются в углах планировочной сетки с соответствующим знаком (+) или (-) .

64,30-65,03=-0,72	64,46-64,57=-0,11	64,62-64,07=0,55	64,78-63,20=1,58	64,94-62,75=2,19
64,30-65,23=-0,93	64,46-64,83=-0,37	64,62-64,34=0,28	64,78-63,73=1,05	64,94-63,23=1,71
64,30-65,47=-1,17	64,46-65,15=-0,69	64,62-64,69=-0,07	64,78-64,10=0,68	64,94-63,72=1,22
64,30-65,68=-1,38	46,46-65,45=-0,99	64,62-65,03=-0,41	64,78-64,47=0,31	64,94-64,00=0,94
64,30-65,92=-1,62	64,45-65,69=-1,23	64,62-65,40=-0,78	64,78-64,80=-0,02	64,94-64,30=0,64

5. Определение положения линии нулевых работ на площадке

Линия нулевых работ проходит через элементарные фигуры планировочной сетки, стороны которых имеют рабочие отметки разных знаков. Точки пересечения линии нулевых работ со сторонами фигур определяем графическим способом (рис.6.), на чертеже плана площадки проводим линию нулевых отметок 0 - 0 и пронумеруем образовавшиеся элементарные фигуры в насыпи и выемке (рис.7).

Рис.6. Графическое определение положения линии нулевых работ на планировочной сетке площадки.



Рис.7. План участка с рабочими отметками и линией нулевых работ

6. Определение объемов насыпи и выемки

Объемы насыпи и выемки в каждой отдельной фигуре планировочной сетки, имеющей отметки одного знака, подсчитывают по формуле:

V=h_срF,

где hср - средняя величина рабочих отметок углов элементарной фигуры; F - площадь данной элементарной фигуры (квадрат, прямоугольник, трапеция, треугольник).

В фигурах с отметками различного знака, так называемые фигуры со смешанными объемами, подсчитывают отдельно.

Объемы фигур для насыпи и выемки определяют по следующим формулам:

объем насыпи (фигура в виде треугольника)

Значение W в данной формуле со знаком (+) указывает, что в фигуре со смешанными объемами, объем насыпи больше объема выемки на величину - W и наоборот.

Рис.8. Схемы определения смешанных объемов по методу треугольных призм.

Затем определяют один из объемов V1 (рис.8): если элементарная фигура планировочной сетки имеет вид треугольника (рис.8),

где h1,h2,h3 - рабочие отметки в углах элементарной фигуры планировочной сетки, взятые в абсолютных значениях; а - длина катета прямоугольного треугольника(при подсчете объемов работ по методу треугольных призм).

Далее определяем объем V2 по формуле:

V₂=W±V₁

V1=(-0,72-0,11-0,37)/3*(80*80)/2=-0,40*3200=-1280

V2=(-0.72-0.37-0.93)/3*3200=-2154.67

V20=(0.55+1.58+1.05)/3*3200=3392

V21=(0.55+1.05+0.28)/3*3200=2 005,33

Объемы смешанных фигур

W9-10=(0,55+0,28-0,11)*3200=768

V9=6400/6*(-0,11³/(0,55+0,11)(0,28+0,11))=-5,52

V10=768-5,52=762,48

W11-12=(-0,11-0,37+0,28)*3200=-213,33

V12=6400/6(0,28³/(0,11+0,28)(0,28+0,37))=92,37

V11=-213.33-92.37=-305.70

7. Определение объемов откосов

Обеспечение устойчивости земляных сооружений является важнейшим требованием, предъявляемым к ним. Чтобы её обеспечить, земляные сооружения возводят с откосами необходимой крутизны.

Крутизна откоса выемки или насыпи зависит главным образом от угла естественного откоса грунта.

Её принимают в зависимости от глубины выемки или высоты насыпи, свойств грунта, их влажности, характера сооружений (постоянные или временные) и других факторов.

Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов и траншей глубиной до 5 м, отрываемых в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (УГВ) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, регламентируемого СНиП.

Крутизну откосов при планировке площадок принимают 1:2 или соответственно m = 2 согласно СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

При вертикальной планировке площадки откосы выемок и насыпей, примыкающие к линии нулевых работ, имеют форму трехгранной пирамиды, далее по периметру образуются неправильные трехгранные призмы (рис.9.)

Рис. 9. Схема расчета откосов: план площадки;

Геометрические объемы откосов определяем по формулам:

1) трехгранной пирамиды

2) неправильной трехгранной призмы

где:h1; h2 - значения рабочих отметок углов элементарной фигуры; L1и L2 - длины оснований откоса насыпи или выемки; m-показатель откоса.

Объемы грунта в откосах насыпи (с учетом коэффициента Кр) или выемки рассчитываем по формуле:

ь Определяем длины сторон откосов в фигурах со смешанными объемами

Таблица 1.

Подсчет длины сторон фигур со смешанными объемами

Отрезок	Формула расчета	Длина, м
L1	80*0,02/(0,02+0,64)	2,42
L2	80-L1	77,58
L3	80*0,11/(0,11+0,55)	13,33
L4	80-L3	66,67

ь Определяем объемы грунта в откосах выемки и насыпи:

Объем откосов выемки (м3):

Vв=(2,42*2*0,02²)/6+80*2*(0,78²+1,23²)/4+80*2*(1,23²+1,62²)/4+80*2*(1,62²+1,38²)/4+80*2*(1,38²+1,17²)/4+80*2*(1,17²+0,93²)/4+80*2*(0,93²+0,72²)+80*2*(0,72²+0,11²)+(13,33*2*0,11²)/6=763,33

Vн=(77,58*2*0,64²)/6+80*2*(0,64²+0,94²)/4+80*2*(0,94²+1,22²)/4+80*2*(1,22²+1,71²)/4+80*2*(1,71²+2,19²)/4+80*2*(2,19²+1,58²)/4+80*2*(1,58²+0,55²)+(66,67*0,55²*2)/6=1042,29

Объем откосов в насыпи с коэффициентом

Kо.р - Vн=1042,29/1,03=1011,94 м3

8. Определение общего объема земляных масс

Общий объем насыпи и выемки с откосами:

Vн=35572,44+1011,94=36584,38 м3

VВ=36346,75+763,33=37110,08 м3

Определяем разницу объемов грунта в насыпях и выемках:

Следовательно, расчетные отметки, по которым были произведены вычисления, могут быть приняты как отметки планировки.

9. Определение средней дальности перемещения грунта

Производительность землеройно-транспортных машин в значительной степени зависит от дальности перемещения грунта.

Дальность транспортировки грунта определяется по протяженности пути следования машины. В курсовом проекте эта величина определяется графоаналитическим и аналитическим методами.



Рис.10. Графическое определение центра тяжести элементарных фигур на планируемой площадке (ЦТ) и средней дальности перемещения грунта (Lср с координатами - ВН): нахождение центра тяжести прямоугольника (а); трапеции (б); треугольника (в).

Среднюю дальность перемещения грунта из выемки в насыпь при вертикальной планировке площадки определяем при помощи статических моментов объемов элементарных фигур по формуле:

M_х(у)=V*х(у)

где х и у - расстояния от центра тяжести каждой из элементарных фигур планировочной сетки до координатных осей, за которые принимаем линии х - х и у - у, представляющие собой границы площадки; V - объемы элементарных фигур (прямоугольник, трапеция, треугольник), на которые делим площадку планировки (см. пример, приведенный на рис.10).

Данные для определения средней дальности перемещения грунта заносим в таблицу табл. 2, используя рис.10

Таблица 2.

Данные для определения средней дальности перемещения грунта

№ фигуры	Объемы, V	Расстояния	Статические моменты
		х	у	Мх	Му
Выемка
1,2,3,4,5,6,7,8	23 701,33	40	160	948 053,33	3 792 213,33
11,9	311,22	94	270	29 254,46	84 028,78
14,15,24	1 480,32	116	190	171 716,99	281 260,59
16,17,18,19	9 002,67	120	80	1 080 320,00	720 213,33
25,27	298,76	174	110	51 984,47	32 863,75
30,31,40	1 552,45	196	26	304 279,75	40 363,64
ИТОГО	36 346,75			2 585 609,00	4 950 943,42
Насыпь
10,12	854,85	132	282	112 840,60	241 068,56
13	102,93	148	222	15 232,92	22 849,38
20,21,32,33	15 872,00	240	280	3 809 280,00	4 444 160,00
22,23	3 091,94	202	190	624 571,79	587 468,52
26,28	1 096,19	210	128	230 200,71	140 312,81
34,35,36,37	12 480,00	280	160	3 494 400,00	1 996 800,00
38,39	3 007,96	270	28	812 149,42	84 222,90
29	133,74	228	56	30 493,14	7 489,54
ИТОГО	36639,61			9 129 168,58	7 524 371,71

Координаты точек центров тяжести выемки (В) и насыпи (Н) определяем по формулам:

,,

где V1, V2…Vn - объемы грунта в элементарных фигурах №1,2,...n; x1,x2…xn, y1,y2…yn - расстояние до координатных осей от центра тяжести фигуры соответствующего номера (соответствующих номеров); ?Мх, ?Му - сумма статических моментов объемов всех фигур относительно осей х и у; ?V - сумма объемов грунта во всех фигурах планировочной сетки насыпи или выемки.

L_х(В)= 2 585 609,00/36 346,75=71,14

L_у(В)= 4 950 943,42/36346,75=136,21

L_х(Н)= 9 129 168,58/36639,61=249,16

L_у(Н)= 7 524 371,71/36639,61=205,36

Определив координаты Lх(В) и Lу(В) точки «B», центра тяжести выемки, и координаты Lх(Н) и Lу(Н) точки «Н», центра тяжести насыпи, среднее расстояние перемещения грунта (Lср.) получим графически, соединив точки «B» и «Н» или аналитически по формуле:

=190,98м

10. Технология ведения работ и выбор комплектов машин при вертикальной планировке площадки

При производстве земляных работ по вертикальной планировке площадки представляется право выбора марок и видов машин и механизмов в зависимости от условий работ, категорий грунтов и наличия машин в управлениях механизации.

Планировочные работы на площадках, имеющих срезку и подсыпку, выполняют комплектом машин, который обеспечивает их технологическую связь и осуществление работ в заданные сроки с наименьшими материальными затратами .

Механизмы для производства земляных работ подбираются по техническим характеристикам и группе грунта (согласно ЕниР, сб.2, вып.1, табл.1) для двух вариантов. Из них принимается комплект машин с наименьшей стоимостью разработки 1м3 грунта.

В состав работ по вертикальной планировке площадки включают следующие процессы:

1. Срезка растительного слоя бульдозером: Для расчета применяем: ЕНиР, сб.2. Земляные работы, §Е2-1-5. СНиП 4.03.91. Сборник сметных цен эксплуатации строительных машин. Площадь участка планировки - S=320*320=102400 м2, группа грунта - 1.

Срезка растительного слоя проводится параллельными проходками бульдозера от середины очищаемого участка к краям. Срезанный грунт в конце каждого прохода бульдозера укладывается вдоль расчищаемого участка за его пределами. В табличной форме приводятся следующие данные:

Технические характеристики бульдозеров	1 вариант	2 вариант
Марка бульдозера	ДЗ-8	ДЗ-28
Тип отвала	неповоротный	поворотный
Длина отвала, м	3.03	3.94
Марка трактора	Т-100	Т-130
Управление	канатное	гидравлическое
Норма времени на 1000 м2, маш.-ч	0.84	0.66
Цена маш.-ч, руб.	3.35	4.57
Сменная производительность Псм = 8,2 * 1000 / Нвр, м2/см	9762	12424
Трудоемкость производства работ Т = S / Псм, см	10,49	8,24
Стоимость машино-смены бульдозера Смаш.-см.= Смаш.-ч ·* 8,2, руб.	27.47	37.47

2. Разработка и перемещение грунта скрепером: Движение скрепера в процессе производства работ по планировке площадки осуществляется по эллиптической схеме.

Наполнение ковша скрепера следует производить на прямолинейном участке пути при движении под уклон.

Для расчета применяем:

ЕНиР, сб. 2, Е2-1-21; СНиП 4.03.91.

Среднюю длину перемещения грунта скрепером (для расчета нормы времени) - 190,98 м.

Объем разработки (выемки) грунта - VВ=37110,08м3

Технические характеристики скреперов	1 вариант	2 вариант
Марка скрепера	ДЗ-30	ДЗ-20
Тип скрепера	прицепной	прицепной
Вместимость ковша,м3	3	6.7
Ширина захвата,м	1.9	2.59
Мощность скрепера л.с.	75	108
Норма времени на 100 м3, маш.-ч.	2.6+9*0.14=3.86	1.5+9*0.09=2.31
Цена маш.-часа, руб.	3.67	4.85
Сменная производительность Псм = 8,2*100 / Нвр, м3/см	8,2*100/3,86=212	8,2*100/2,31=355
Трудоемкость производства работ Т = VВ / Псм, см	37110,08/212=175,05	37110,08/355=104,53
Стоимость машино - смены скрепера Смаш.-см. = Смаш.-ч.·* 8,2, руб.	30.09	39.77

3. Уплотнение грунта в насыпях катками: В основе технологии уплотнения грунтов в насыпях лежит разбивка насыпи на карты-участки небольшой длины, на которых производят уплотнение.

Уплотнение грунта производится послойно, начиная от краев участка к середине (по спирали). Каждый последующий проход катка должен перекрывать предыдущий на ширину 0,2-0,3 м.

Для расчета принимаем: ЕНиР, сб.2; Е2-1-29; Е2-1-31; СНиП 4.03.91.

Объем насыпи грунта - VН=36584,38

Технические характеристики катков	1 вариант	2 вариант
Марка катка	ДУ-39 А	ДУ-31 А
Тип катка	прицепной	самоходный
Ширина уплотняемой полосы,м	2.6	1.9
Мощность двигателя, л.с.	108	90
Масса катка, т	25	16
Норма времени на 100м3, маш.-ч	0.34	0.41
Цена маш.-часа, руб.	3.02+0.94=3.96	5.58
Сменная производительность Псм = 8,2*100 / Нвр, м3/см	8,2*100/0,34=2411	8,2*100/0,41=2000
Трудоемкость производства работ Т = VН / Псм, см	36584,38/2411=15,17	36584,38/2000=18,29
Стоимость машино - смены бульдозера Смаш.-см. = Смаш.-ч*8,2, руб.	32.47	45.76

4. Окончательная планировка площадки бульдозером: Для окончательной планировки площадки примем те же марки бульдозеров, что и для срезки растительного слоя.

Схема движения бульдозеров по площадке - параллельными проводками.

Для расчета применяем: ЕНиР сб. 2 Е2-1-36; СНиП 4.03.91. Площадь участка планировки - S=102400.

Технические характеристики бульдозеров	1 вариант	2 вариант
Марка бульдозера	ДЗ-8	ДЗ-28
Тип отвала	неповоротный	поворотный
Длина отвала, м	3.03	3.94
Марка трактора	Т-100	Т-130
Управление	канатное	гидравлическое
Норма времени на 1000 м2, маш.-ч	0.38	0.27
Цена маш.-ч, руб.	3.35	4.57
Сменная производительность Псм = 8,2 * 1000 / Нвр, м2/см	8,2*100/0,38=21578,95	8,2*1000/0,27=30370,37
Трудоемкость производства работ Т = S / Псм, см	102400/21578,95=4,75	102400/30370,37=3,37
Стоимость машино-смены бульдозера Смаш.-см.= Смаш.-ч ·* 8,2, руб.	27.47	37.47

5. Технико-экономические показатели планировки площадки

Для выбора более экономичного комплекта машин делаем сравнение двух вариантов.

а) Подсчитываем себестоимость разработки 1м3 грунта. Расчет производим для ведущего процесса

где 1,08 - показатель накладных расходов;

Смаш.-см. - усредненная стоимость машино - смены;

Т - трудоемкость производства работ;

V - объем работ ведущего процесса (VВ).

Сед I = 1.08 (27.47 * 10.49 + 30.09 * 175.05 +32.47 *15.17 +27.47 * 4.75 ) / 37110.08 = 0.18 руб/м3

Сед II = 1.08 (37.47 *8.24 + 39.77 * 104.53 + 45.76 * 18.29 + 37.47 * 3.37 ) / 37110.08 =0.16 руб/м3

б) Затраты труда на выполнение единицы работы полностью механизированных процессов.

где Р - количество рабочих, занятых на обслуживании машины и на вспомогательных работах (для ведущего процесса);

Псм - производительность машины в смену(для ведущего процесса).

Технико-экономические показатели по вариантам сводим в таблицу

Технико-экономические показатели

Показатели	Вариант
	I	II
1. Стоимость разработки 1м3 грунта, руб./м3	0.18	0.16
2. Трудоемкость разработки 1м3 грунта, чел.дн/ м3	4.7*10-3	2.8*10-3
3. Продолжительность основных работ, маш.-см.	175,05	104,53

Выбираем 2 вариант, как наиболее экономичный комплект механизмов для вертикальной планировки площадки

Размещено на Allbest.ru