Проектирование производства земляных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра «Технология, Организация и Экономика Строительства»

Курсовая работа на тему:

«Проектирование производства земляных работ»

Выполнил: Кирьянов В. О.

гр.3012/3

Проверил: Лисков А. А.

Содержание

1. Исходные данные

2. Определение объема котлована

3. Определение производительности выбранных механизмов

3.1 Снятие растительного слоя

3.2 Разработка грунта котлована

3.3 Разработка котлована экскаватором прямая лопата

3.4 Определение производительности экскаватора, подбор автосамосвалов

3.5 Планировка дна котлована

3.6 Уплотнение дна котлована

4. Разработка графика производства работ

Список литературы

1. Исходные данные

1. Размеры котлована (по дну)

Длина 400м

ширина 200м

глубина 10м

2. Грунт - песок крупный

3. Район строительства -

4. Растительный слой толщиной 0,29м

5. Мощность слоя вскрыши 2,0м

6. Расстояние до отвала грунта 1,9км

7. Ориентировочный срок выполнения работ -

8. Дополнительные сведения --

2. Определение объема котлована

Объём котлована найдем по формуле:

 (м³) (2.1)

Где V_k - объём котлована, м³;

Н - глубина котлована (по заданию 10 м), м;

а и b- размеры дна котлована (по заданию 400 м и 200 м), м;

а₁ и b₁ - размеры котлована по верху, м.

Определение размеров котлована по верху иллюстрирует Рис. 1

Рис. 1. К определению объема котлована

Получаем :

а₁=а+2mH (м)

b₁=b+2mH (м)

Величина заложения откоса m может быть принята из таблицы 1.

Таблица 1. Коэффициент заложения откоса в мягких необводненных грунтах

Для песка при глубине котлована H=10м, принимаем m=1,3.

Тогда:

b₁ = 400+2•1,3•10 = 426 (м)

a₁ = 200+2•1,3•10=226 (м)

Итак, объем котлована:

V_k=10/6(400•200+426•226+(400+426)•(200+226)) = 880253,33(м³).

Определение объёма растительного слоя.

(м³)

Где h_pc =0,29 - толщина растительного слоя, м. (по заданию)

V_pc=426•226•0,29=27920,04 (м³)

Определение объёма грунта, подлежащего обработке.

(м³)

Подставим полученные значения формулу для V_p, получим объём грунта, подлежащий обработке:

V_p =880253,33-27920,04=85233,29 (м³).

Округляем V_p в большую сторону до 85235 м³

3. Определение производительности выбранных механизмов

3.1 Снятие растительного слоя

При использовании экскаваторов для разработки грунта котлована снятие растительного слоя выполняют бульдозеры 10т тяги. Работа осуществляется по схеме, показанной на рис. 2.

Бульдозер разрабатывает грунт, передвигаясь челночно от продольной оси котлована до оси кавальера. После удаления растительного слоя с половины площади а₁•а₂ в кавальер он аналогичным способом разрабатывает вторую часть площади в другой кавальер.

Для этой работы подберем бульдозер ДЗ-18 со следующими характеристиками:

Таблица 1. Технические характеристики бульдозера ДЗ-18.

Показатели	ДЗ-18
Тяговый класс, тс	10
Продолжительность набора в призму грунта (песок) tкоп, с	9
Средний путь набора грунта в призму lкоп, м	4
Скорость перемещения бульдозера, км/ч -при копании-наборе грунта в призму Vкоп -при транспортировке и раскладке грунта Vтр и Vр -при порожнем пробеге Vпор	3,6 8,8 12,2
Масса, т	16,3
Объём грунтовой призмы (для несвязного грунта - песок) q, м3	1,4

Производительность бульдозера определяем по формуле:

(м³/ч)

Где q - объём грунтовой призмы перед отвалом бульдозера на конечной стадии копания, м³;

К_П - коэффициент потерь грунта при движении бульдозера;

K_П=1-0,005* l_тр

K_П=1-0,005*123=0,39

К_Р - коэффициент разрыхления грунта при разработке, для песка =1,15;

К_В - коэффициент использования рабочего времени смены(=0,80…0,90).

t_ц - длительность рабочего цикла, с;

Длительность рабочего цикла определим по формуле:

t_ц=t_коп+t_тр+t_р+t_пор+t_доп (с)

где t_коп - длительность операции копания-набора грунта в призму (по табл.1), с;

t_коп=9 с.

t_тр - длительность транспортировки грунтовой призмы, с;

t_тр=l_тр/V_тр (с) (3.3)

где l_тр - путь транспортировки грунтовой призмы, м;

l_тр=а₁/2+с (м) (3.4)

l_тр=226/2+10=123 м.

V_тр - скорость транспортировки грунтовой призмы (по табл.1), м/c;

V_тр=12.2*1000/3600=3.39 (м/c)

t_тр=123/3.39?37 с.

t_р - длительность раскладки грунтовой призмы слоем определённой толщины, при сосредоточенной разгрузке грунтовой призмы (в отвал, в кавальер, в обратную засыпку) t_р=0 (с).

t_пор - длительность порожнего хода бульдозера, с;

t_пор=(l_коп+l_тр+l_р)/V_тр (с) (3.5)

где l_коп - средний путь набора грунта в призму (по табл.1), м;

l_р - длина пути раскладки (при сосредоточенной разгрузке грунтовой призмы в кавальер) l_р=0, м

t_пор=(4+123+0)/3.39?38 с.

t_доп - дополнительное время на переключение передач, перестановку отвала и повороты, t_доп=10с.

t_ц=9+37+0+38+10=94 с.

П_э^ч= 1,4•39•0,39•0,87•0,9=16,67 ? 17 (м³/ч).

3.2 Разработка грунта котлована

Выбираем объем ковша экскаватора 1,6 м³. Разработка котлована под сооружение осуществляется в один ярус экскаватором прямая лопата.

Для разработки котлована выбираем экскаватор Volvo EC240 со следующими характеристиками:

Показатели	Volvo EC240B LR Prime
Объём ковша, м3	2,0
Наибольший радиус копания Rкоп.max, м	18,307
Наибольшая глубина копания Нкоп.max, м	14.347
Наибольшая высота выгрузки Нвыг.max, м	12.579
Радиус выгрузки при наибольшей высоте выгрузки, Rвыг, м	8,322
Продолжительность цикла, с	22
Масса, т	25.354

После удаления растительного слоя, расчетная глубина разрабатываемого грунта составляет:

H_р = H-h_рс =10-0,29=9,71 (м)

Определим глубину разработки котлована по формуле:

H_{коп макс} = H_р/в,

где в - коэффициент забоя экскаватора, для прямой лопаты и заданного грунта в=0,9

H_{коп макс} = 9,71/0,9= 10,79

Разработка котлована начинается с проходки пионерной (разрезной) траншеи лобовым забоем по длинной оси котлована (рис. 3). Последующая разработка осуществляется одинаковыми боковыми забоями в обе стороны от разрезной траншеи. Если при расчётах окажется, что количество боковых забоев нечётно, ось пионерной траншеи сместится в сторону от оси котлована.

Рис 3. Схема экскаваторных проходок при разработке котлована.

Наклонный въезд в котлован (обычно с уклоном i=10%)

Для прямой лопаты устройство наклонного входа в котлован является первой и обязательной стадией его разработки: экскаватор начинает разрабатывать грунт ниже отметки стояния, постепенно заглубляясь до отметки Hp в конце наклонного входа - на границе подошвы котлована. Очевидно, что разработка грунта должна быть начата от будущей подошвы котлована на расстоянии L=Hр/0,1. Учитывая трудность разработки грунта ниже уровня стояния (особенно грунта III группы), можно выполнить проходку въезда в котлован до глубины 6 м обратной лопатой, а дальнейшую проходку въезда и разработку инженерной траншеи необходимой ширины - основным экскаватором прямая лопата. При необходимости дополнительный объём разрабатываемого грунта легко определить, зная величины длины въезда Lв, его ширины (равной ширине пионерной траншеи понизу bпт), отметки дна котлована Hр и коэффициента заложения откоса “m”.

3.3 Разработка котлована экскаватором прямая лопата

Пионерную траншею, являющуюся продолжением наклонного входа в котлован, можно разрабатывать как узким (ширина забоя поверху BПТ < 1,5Rкоп max), так и нормальным (BПТ =[(1,6…1,9) Rкоп max) лобовым забоем. Обычно используют нормальный забой, при котором облегчается маневрирование и установка под нагрузку автосамосвалов, угол поворота при разгрузке ковша, как и при работе в боковом забое, равен 90°, что позволяет считать производительность экскаватора при разработке лобового и бокового забоев одинаковой. Ширину пионерной траншеи понизу принимают равной двум радиусам копания на уровне стояния BПТ = 2RСТ Расчёты показывают, что при выполнении изложенных выше рекомендаций по размерам пионерной траншеи мы получаем очень крутые откосы (m = 0,4…0,5), что недопустимо по условиям безопасности работ. Поэтому, принимая bПТ = 2RСТ, следует вместе с тем разрабатывать максимально широкую траншею поверху и принять BПТ = 2RСТ (для всех грунтов), допуская возможность оползня верхней части откоса в процессе разработки грунта.

Рис 6. Пионерная траншея и боковой забой прямой лопаты.

Определяем количество боковых забоев

Небольшой остаток можно распределить и на

пионерную траншею B_ПТ, сделав более пологими откосы несвязного грунта, и на боковые забои, увеличив размер B1. Если остаток велик и до целой величины Bл не хватает 1…3 м, целесообразно уменьшить пропорционально размер B1 всех боковых забоев и получить в результате количество боковых забоев n_БЗ+1.

a1 = 226м

H_{коп макс} = 10,79м

Определим размеры пионерной траншеи

b_пт = 2*8,3 = 16,6 м

B_пт = 2*18,3 = 36,6 м

Определим размеры бокового забоя

B₁ = R_{коп max} (для несвязного грунта); B₁ =18,3м

B₂ = 0,7 R_{коп max} (для всех грунтов); B₁ =18,3*0,7=12,81м

B₁ + B₂ = 18,3м+12,8м=31,1м

B_л = B₁ + B₂ - mHр = 31,1 -1,3*9,71 = 18,5м

n_бз=(226-36,6)/18,5=10,7

Очевидно, что следует принять 11 забоев, при этом ширина забоя поверху Bл будет меньше расчётной на 1,3 м.

Bл = (226-36,6)/18,5=1,3

Определим толщину “ленты” понизу B_л^н без учёта заложения откоса бокового забоя mH_р.

B_л^н =( a-b_пт )/n_бз =(200-16,6)/11 =16,7м

Разница на каждом боковом забое поверху и понизу 1,8 м и, соответственно, невязка в

1,8*11 = 19,8 м показывает, что в верхней части котлована мы будем иметь недоборы грунта по 9,9м с каждой стороны. Следует также иметь в виду, что при определении размера котлована поверху a1 мы приняли коэффициент заложения откоса (борта) котлована m = 1,3 м, реальная же крутизна временных откосов забоев может отличаться от расчётной.

3.4 Определение производительности экскаватора, подбор автосамосвалов

Производительность экскаватора определяют по формуле

П_ч^э =q*3600/t_ц *K_н *1/K_р *K_в

где q - объём ковша, м³;

t_ц - длительность цикла экскаватора, с;

K_Н - коэффициент наполнения ковша;

K_Р - коэффициент разрыхления грунта;

K_В - коэффициент использования рабочего времени.

Тогда П_ч^э =2*3600/22 *1 *1/1,3 *0,8 = 201,4 (м³/ч)

В данной работе применяем автосамосвал марки КрАЗ-256Б, с грузоподъемностью 12 т.

Характеристики данного автосамосвала приведены в таблице.

Грузоподъемность, т	12,0
Погрузочная высота, м	2.4
Габариты, м
- длина	8.1
- ширина	2.7
- высота	2.9
Полная масса, т	23.2

Производительность автосамосвала определяется по формуле:

Пчэ=q*60*Кв/tц

где q - объем грунта в кузове, перевозимый за один рейс, м³;

tц - длительность рейса, мин;

Кв - коэффициент использования рабочего времени Кв=0.85.

В данном проекте для грунта II категории (суглинок) и автосамосвала грузоподъемностью 12 тонн принимаем q_ц=8.9 м³ .

Длительность цикла определяют по формуле:

t_ц=t_м+t_з+t_р+t_гх+t_пх

где t_м, t_з, t_р, t_гх и t_пх - соответственно продолжительности операций маневрирования при погрузке, загрузке, разгрузке и соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода.

Продолжительность маневрирования при погрузке и продолжительность разгрузки с соответствующим маневрированием (t_м+t_р) принимаем 2 мин [1, стр.38].

Длительность погрузки грунта (tз) II категории в автосамосвал КрАЗ-256Б грузоподъемностью 12 тонн с использованием экскаватора

Volvo EC240B LR Prime, объем ковша которого равен 2 м3 составляет 1,9 мин. Продолжительность соответствующего маневрирования, груженого хода, порожнего хода (t_гх, t_пх, м) при движении автосамосвалов туда и обратно по одной трассе, принимаем:

t_{гх +} t_пх = 2*L/V_ср

где L=1.9 км - расстояние между пунктами погрузки и разгрузки;

V_ср - средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов.

Для грунтовых дорог при дальности перевозки равной 1.9 км, средняя расчетная скорость передвижения автосамосвалов V_ср принимаем равной 25 км/ч [1,табл. 16].

t_{гх +} t_пх = 2*1,9/25 = 0,15ч=9мин

t_ц = 2+1,9+9 = 12,9 мин.

Тогда, часовая производительность автосамосвала:

П_ч = 8.9·60·0.85/12,9 = 35,2 м³/ч

Число автосамосвалов, обслуживающих один экскаватор:

N_ас = П_ч ^экс/П_час (3.4.13)

N_ас = 201,4/35,2 = 6 ед.

3.5 Планировка дна котлована

Планировка дна котлована необходима для устранения недобора грунта после экскавации и выравнивания слоя грунта перед уплотнением. После планировки бульдозер должен оставить такой слой грунта, который после уплотнения обеспечил бы получение проектной отметки дна котлована.

Планировка дна котлована выполняется бульдозером, который применялся для снятия растительного слоя - ДЗ-18, с тяговым усилием 10 тс. Характеристики данного бульдозера приведены в таблице 1.

Производительность бульдозера при планировочных работах определяется по формуле:

П_ч^э = 3600/t_ц *F*K_в

где F - площадь, планируемая за один проход бульдозером, м²;

tц - длительность цикла, с;

Кв - коэффициент использования рабочего времени, который должен учесть потери на повороты и холостой ход Кв=0,85

Площадь, планируемая за 1 проход бульдозером, определяем по формуле:

F= b (L-0.5)

где b - длина гона (захватки) - длина дна котлована, b =400 м;

L - длина отвала бульдозера, L=3.9 м;

0.5 м - перекрытие захваток и уменьшение ширины хода из-за перекоса отвала

F = 400·(3.9-0.5) = 1360 м² .

Длительность рабочего цикла бульдозера (tц, м) определяем по формуле:

t_ц=2*b/V_тр

где V_тр= 6,4 км/ч - скорость бульдозера при транспортировке грунта;

b =400 м - длина захватки.

t_ц=2*400*3600/6.4/1000=450c

Тогда эксплуатационная часовая производительность бульдозера (П_ч^э) составит: котлован грунт экскаватор автосамосвал

П_ч^э = 3600/450 *1360*0,85=9248 (м³/ч)

3.6 Уплотнение дна котлована

В данной работе уплотнение грунта котлована производится с применением самоходного пневмошинного катка марки ДУ-29. Характеристики данного катка приведены в таблице

Тип катка	Самох.
Толщина уплотняемого слоя, м	0,35
Ширина уплотняемой полосы, м 2,22
Скорость движения, км/ч	До 23
Количество проходов по одному следу	4…8
масса, т	30

Производительность катка определяется по формуле:

П_ч^э=h*(B-b)*v_cр*K_в /n

где v_cр - средняя скорость движения катка при уплотнении, vcр = 23 км/ч;

h - толщина уплотняемого слоя, h = 0.35 м;

B - ширина полосы уплотнения, B = 2.22 м;

b - перекрытие полос при уплотнении, принимаем b = 0,2 м;

n - количество проходов по одному следу;

Kв - коэффициент использования рабочего времени Kв=0.85

Часовая производительность катка составляет:

П_ч^э=1000*0.35(2.22-0.35)*23*0.85/8=1728 (м³/ч)

4. Разработка графика производства работ

При разработке календарного графика следует исходить из заданных сроков сооружения котлована.

Сменная производительность техники определяется по формуле:

П_см^э=8П_ч^э (4.1)

Зная объем работ, число машино-смен определяем по формуле:

N_маш.см=V/П_см^э (4.2)

Снятие растительного слоя:

Сменная производительность бульдозера:

П_см^э = 8·17 = 136 м³/смену;

Число машино-смен:

N_маш.см = 27920/136 = 206 смен

Разработка грунта экскаватором:

Сменная производительность экскаватора:

П_см^э = 8П^э_ч = 8·201,4 = 1611 м³/смену;

Число машино-смен: N_маш.см = 880253/1416 = 622 смены

Транспортировка грунта автосамосвалами:

Т.к. для беспрерывной работы одного экскаватора требуется 6 автосамосвалов, то число машино-смен:

N_маш.см= 6N_{маш.смен}

N_маш.см = 6·622 = 3732 смены

Планировка дна котлована:

Сменная производительность бульдозера:

П_см^э = 8·9248 = 73984 м²/смену;

Площадь дна котлована:

S = 200*400 = 80000 м²;

Число машино-смен:

N_маш.см = S/П_см^э (4.4)

N_маш.см = 80000/73984 = 2 смены

Уплотнение дна котлована:

Сменная производительность катка:

П_см^э = 8·1728 = 13824 м³/смену;

Объем уплотняемого грунта:

V = a*b*h (4.5)

V = 200·400·0.35 = 28000 м³;

Число машино-смен:

N_маш._см = V/П_см^э (4.6)

N_маш._см = 28000/13824 = 2 смены

Список литературы

1. Галузин В.М., Телешев В.И. Выбор строительных машин для производства земляных работ. Учебное пособие. ЛПИ. 1987г.

2. Галузин В.М. Технология строительных процессов. Разработка котлованов в мягких грунтах. Методические указания. СПбГПУ. 2007г.

Размещено на Allbest.ru