Производство земляных работ по устройству котлована

Введение

В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняются при устройстве траншей и котлованов, при возведении земляного полотна дорог. А так же при устройстве спланированных площадок. Все эти земляные сооружения создаются путем образования выемок в грунте или возведения из его насыпей.

Выемка образуется в результате удаления излишков грунта за ее пределы, а насыпь - путем отсыпки грунта, внесенного извне, с его послойным уплотнением. По времени своего существования они делятся на постоянные и временные. Котлован под зданием с подвалом является постоянной выемкой, потому что будет существовать в течение всего времени эксплуатации сооружения.

В составе комплекса земляных работ различают две основные группы производственных процессов: основные (разработка и перемещение грунта) и сопутствующие (водоотлив, установка креплений и др.)

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами. Строительными нормами и правилами установлены величины откосов для постоянных и временных земляных сооружений в зависимости от их глубины или высоты.

В общем комплексе работ на строительном объекте земляные работы чаще всего выполняются раньше других. В этом случае им предшествует подготовка строительной площадки - удаление камней, срезка кустарника, корчевка пней, планировка и засыпка ям и т.п. К подготовительным работам относят также предшествующее разработке рыхление прочных и мерзлых грунтов.

1.      
Исходные данные

Целью курсового проекта является разработка технологической карты на производство работ по устройству котлована.

Место строительства - г. Курган

Начало работ - 17.08.2007 г.

Вид грунта - суглинок (плотность γ=1650 кг/м³)

Дальность транспортирования грунта - 8 км

Вид дорог - асфальт

2. Определение объемов работ

1) Объём котлована

Глубину котлована определяем по формуле

Н=Н_пл - Н_дк                                    (1)

Н_пл=SН/Sn                      (2)

экономический забой земляной

где Н_пл - средне-планировочная отметка

Н_дк=86,72 м - отметка дна котлована

SН - сумма отметок высот

n - число горизонталей

Н_пл =(93.5+94.00+94.50)/3=94 м

Н=94-91.80=2.20 м

В зависимости от вида грунта и глубины котлована выбираем угол откоса и крутизну.

Крутизна откоса 1:m=1:0.67 Угол откоса a=56^о, f=2 м, p= 0.5

Заложение откоса z равно

z= H^.m                             (3)

z =2.2^. 0.67=1.474 м

V=H/6^.[a^.b+c^.d+(a+c)^.(b+d)] м³                                                                               (4)

где а - длина подошвы котлована

a=А+f +2p=96+2+2^. 0.5=99 м                                                (5)

b - ширина подошвы котлована

b=Б+f+2p=30+2+1=33 м                                                        (6)

с - длина котлована поверху

с= a+2z=99+2^. 1.474=102 м                                                    (7)

d - ширина котлована поверху

d=b +2z=33+2^. 1.474=36 м                                                     (8)

V_к=(99^. 33+102^. 36+(99+102)^.(33+36))^.2.2/6=7629.6 м³

) Определение объёма въездной траншеи.

Одна односторонняя въездная траншея

V_въезд=(2K+k)·Н·l / 6   (9)

где К - ширина траншеи поверху K=k+2z

k=8 м - ширина траншеи понизу

K=8+2.2^. 1.474=11 м

i-уклон, принимаем равным 15%

V_въезд =(2^. 11+8)^. 2.2^. 20/6=220 м

) Разработка недобора грунта бульдозером.

V_ср.р=V_пл; V_ср.сл= V_недоб       (10)

V_недоб.=S·δ_нед.=a·b·δ_нед.         (11)

где S - площадь котлована понизу

δ_нед. - величина недобора грунта, принимаем равной 0,2 м_недоб.=99^. 0.2^. 33=653.3 м³

) Объём обратной засыпки.

V_о.з=(V_к-V_п.ч.)/ K_о.р.          (12)

V_о.з.=[(V+V_въезд) - V_п.ч.]/K_о.р.                                                                                        (13)

где K_о.р=1,04 - коэффициент остаточного разрыхления

Объем подземной части здания определим по формуле

V _п.ч =а·b·Н                 (14)

V_п.ч =96^. 30^. 2.2=6336 м³

V_о.з.=(7629.6+220) -6336/1,04=1455.4 м³

) Объем транспортируемого грунта.

V_тр.= V+V_въезда - V_о.з       (15)

где V - объем котлована_въезд - объем въездной траншеи_о.з - объем обратной засыпки_тр.= 7629.6+220-1455.4=6393.6 м³

) Уплотнение грунта.

V_упл.=V_о.з./δ_упл                        (16)

где δ_упл.-величину уплотняемого слоя принимаем равной 0,2 м_упл.= 1455.4 /0.2=7277 м²

V=(с+25)^. (d+25)     (17)

V=(102+25)^. (36+25)=7747 м³

Таблица 1 - Ведомость объёмов работ

3. Предварительный выбор комплектов машин и механизмов и методов производства работ

Принимаем два вида экскаваторов (с обратной и прямой лопатой) со следующими характеристиками:

Марка экскаватора - ЭО-4123                            ЭО-652

Вид рабочего оборудования - обратная лопата прямая лопата

Вместимость ковша -            0.65 м³                   0.65 м³

Наибольшая высота выгрузки - 5.8 м                7.1 м

Наибольшая глубина копания - 6.2 м                 7.8 м

Наибольший радиус выгрузки - 5.6 м                4.5 м

Наибольший радиус резания - 9 м

Принимаем автосамосвал со следующими характеристиками:

Марка автосамосвала - МАЗ-503А

Грузоподъемность - 7 т

Вместимость кузова - 4 м³

Время маневров при погрузке - 1.33 мин.

Время маневров при разгрузке - 1.9 мин

Принимаем бульдозер со следующими характеристиками:

Марка бульдозера - Д-535

Тип базового трактора - Т-75

Длина отвала - 2.56 м

Высота отвала - 0.95 м

Высота подъема отвала - 0.6 м

Глубина опускания отвала - 0.2 м

Уплотнение грунта вблизи фундамента при обратной засыпке производим с помощью электротрамбовки ИЭ-4502, учитывая стесненные условия работы.

Техническая характеристика электротрамбовки ИЭ-4502

Глубина уплотнения за два прохода, см 30

Размеры трамбующего башмака, мм 350´450

Характеристика электродвигателя:

Мощность, кВт (л.с.) 0,4 (0,5)

Напряжение, В 220

Частота тока, Гц 50

Габариты, мм 970´475´960

Масса, кг 81,5

Состав звена:

Землекоп 3 разряда 1

Норма времени и расценка на 100 м³ уплотняемой поверхности: 1,9/ 1,33

Расчет требуемого количества транспортных средств.

N_авт=Т_цик / (t_погр+t_м.п)    (18)

где Т_цик ^авт - полное время цикла автосамосвала

t_погр - время погрузки одного самосвала

t_м.п. - время маневрирования и загрузки

Т_цик = t_погр+t_м.п +Т_.пути + t_разгр.+t_м.р.         (19)

где t_разгр.=2.15 мин; t_м.п =1.33 мин; t_м.р =1.9 мин

t_погр= t_ц· n_ков.                           (20)

где t_ц.1=24 сек_; t_ц.2=17 сек

t_ц. - время цикла экскавации

n_ков. - число ковшей в кузове одного экскаватора

n_ков.= Q/(q·γ· k_е.)          (21)

где Q - грузоподъемность самосвала- емкость ковша экскаватора

γ - объемная масса

k_е. - коэффициент использования ковша по емкости

k_е. = k_н. / k_п.р.                (22)

где k_н. - коэффициент наполнения, k_н. = 1

k_п.р. - коэффициент первоначального разрыхления равный 1.15

k_е.=1/1,15=0.87

T_пути = 120 l_тр / V           (23)

где L_тр - дальность транспортирования грунта

V - средняя скорость автосамосвала, км/ч

T_пути = 120·18/30=32 мин.

n_ков=Q/q^.g^. k_е.                            (24)

n_ков.1 = 7 / (0.65·1.65·0.87) =7 штук

n_ков.1 = 7 / (1.65·1.65·0.87) = 7 штук

t_погр.1=7^. 24/60=2.92 мин.

t_погр.2=7^. 24/60=2.1 мин.

Т_цик.1 = 2.15+2.92+32+1.9+1.33 =40.3 мин.

Т_цик.2 = 2.1+1.9+1.33+32+2.15 =39.48 мин.

N_авт1 = 40.3/(2.92+1.33) =9 автосамосвалов

N_авт2 = 39.48/(2.1+1.33) =11 автосамосвалов

4. Технико-экономическое сравнение вариантов производства работ

) Определение сметной себестоимости.

Сменная себестоимость выполнения комплексного процесса земляных работ определяется как сумма прямых затрат и накладных расходов по формуле

С = [1,08 Σ (С_м.смⁱ ·nⁱ ·T_смⁱ)]/V                                                  (25)

где 1,08 - коэффициент накладных расходов на эксплуатацию машин

С_м.см.ⁱ - себестоимость i-той машины одной машиносмены

nⁱ - количество машин i-го вида

T_смⁱ - время работы машины i-го вида на объекте

Т_смⁱ = V / H_вырⁱ_.            (26)

Вариант №1

Экскаватор ЭО-4123

С_мсм - себестоимость машины

С_мсм=3560 руб.

Время работы экскаватора на объекте

Т_см^э=V_э.р./N_выр^см               (27)

где V_э.р.-объем экскаваторных работ

N _выр^см -сменная норма выработки экскаватора

N _выр1^см = 8·100/Н_вр^тр

N _выр1^см = 8·100/1.7= 470 м³/см

Т_см^э =7629/470=16 см

Автосамосвал МАЗ-503А

С_{м. см.}= 3112 руб.

N_авт1 = 9 автосамосвалов

Т_см^авт. =16 см

) Определение себестоимости, т.е. суммарных затрат при проведении работ по устройству котлована:

С₁=1,08 (3560·1·16+3112·9·8)= 545495 руб./м³

С_е1=545495/9084.4=60 руб.

Вариант №2

Экскаватор ЭО-652

С_мсм=3896 руб.

Время работы экскаватора на объекте

Т_см^э=V_э.р./N_выр^см                   (28)

где V_э.р. - объем экскаваторных работ

N _выр^см -сменная норма выработки экскаватора

N _выр1^см = 8·100/1.8= 444 м³/см

Т_см^э =7629/444= 17 см

С₂=1,08 (4896·1·17+3112·11·17)= 718390 руб./м³

С_е2=718390/9084.4=79 руб.

3) Определение удельных приведенных затрат.

П_е=С_е+Е_н^.К_уд                         (30)

где К_уд - удельные капитальные вложения на единицу продукции годового объема.

К_уд = Σ(М_оптⁱ·nⁱ)/П_год                                                                                                           (31)

где П_год - годовая производительность ведущей машины:

П_год = Н_выр^см·Т_год         (32)

П_год1 = 470·380 = 178600 м³/год

П_год2 = 444·380 = 168720 м³/год

М_опт1^э. = 1200000 руб. [2. прил. 2]

М_опт2^э = 1300000 руб. [2. прил. 2]

М_опт^а. = 1200000 руб. [2. прил. 2]

М_опт^г. = 1000000 руб. [2. прил. 2]

К_уд1 = (1200000·1+1200000·9) / 178600 = 67 руб.

К_уд2 = (1200000·1+1300000·11) / 168720 = 92 руб.

П_е1 =60+67·0,12 = 68 руб.

П_е2 =79+92·0,12 = 90 руб.

) Расчет трудоемкости экскаватора.

Q_е = ΣQ/V   (33)

ΣQ_м = Q_экс. + Q_авт.             (34)

где Q_экс - затраты на использование экскаватора;

Q_авт - затраты на использование автосамосвалов;

Q_м = Q_экск+Q_авт    (35)

Q_экск1 = n_зв·Т_экск·8 =1·16·8 = 128 ч·час (36)

Q_экск2 = n_зв·Т_экск·8 =1·17·8 = 136 ч·час (37)

Q_авт1 = n_зв·Т_авт·n_м·8 = 1·16·9·8= 1152 ч·час час (38)

Q_авт1 = n_зв·Т_авт·n_м·8 = 1·17·11·8= 1496 ч·час (39)

Q_м1 = 128+1152 = 1280 ч·час

Q_м2 = 136+1496 = 1632 ч·час

Q_е1 =1280/9084.4 = 0.14 ч·час/м³

Q_е2 = 1632/9084.4 = 0.17 ч·час/м³

5) Продолжительность выполнения работ

Т₁= Т_эк1=16 смен

Т₂= Т_эк1=17 смен

Таблица 2 - Технико-экономические показатели

Для данного технологического проектирования применим 1 вариант комплектов машин:

Экскаватор одноковшовый, оборудованный обратной лопатой ЭО-4123 с гидравлическим приводом с емкостью ковша q=0.65 м³.

В комплект машин для транспортирования груза выбираем автосамосвал по емкости ковша экскаватора - МАЗ-503А с грузоподъемностью Q = 7 тонн и вместимостью кузова 4 м³

Уплотнение грунта вблизи фундамента при обратной засыпке производим с помощью электротрамбовки ИЭ-4502, учитывая стесненные условия работы.

. Расчет экономической эффективности

Общий экономический эффект при производстве работ по 1 варианту

Э =Э₁±Э₂                                  (40)

где Э₁ - экономический эффект от уменьшения себестоимости

Э₂ - экономический эффект от уменьшения продолжительности

Э₁ = (С₂-С₁)+Е_н(К₂-К₁)                                                            (41)

где С₁, С₂ - полная себестоимость

К= (М_оптⁱ·nⁱ·Tⁱ)/T_год      (42)

Э₂ = 0,5Н_расх(1-Т₁/Т₂)     (43)

где Т₂ > Т₁

,5 - коэффициент условно-постоянной части накладных расходов

Н_расх - накладные расходы

Н_расх = 0,08C₂/1,08        (44)

где С₂ - большая себестоимость

Н_расх =718390·0,08/1,08 = 53214 руб.

К₁= (1500000·1·36+1150000·36·8+950000·1·11+1000000·1·109)/380= 1328026 руб.

К₂= (1200000·1·43+1150000·43·8+950000·1·11+1000000·1·109)/380= 1491184 руб.

Э₁ = (718390-545495)+0,12 (880357-107143) = 265681 руб.

Э₂ = 0,5·53214 (1-16/17) = 1570 руб.

Экономический эффект

Э = 265681+1570 = 267251 руб.

Из результата экономического сравнения следует, что наиболее эффективно использование комплекта машин по I варианту.

. Описание принятых методов производства работ. Расчет забоя

1. Геодезическая разбивка земляных сооружений заключается в обозначении их положения на местности. Разбивку здания начинают с главных осей сооружения (осей наружных стен). В натуру выносят одну из осей, затем путем промеров некоторую точку. Установив теодолит в этой точке, строят два прямых угла и получают заданное направление, главные оси котлована закрепляют на местности с помощью постоянных знаков. После закрепления знаков в грунте вокруг здания параллельно наружным стенам, на расстоянии 3-4 м устраивают обноску. На досках обноски с помощью мерной рулетки размечают осевые линии фундаментов, стен, бровки котлована и траншей, фиксируют их гвоздями и соответствующими надписями. Чтобы перенести разметку с обноски на поверхность земли, между противоположными досками обноски протягивают проволоку, а точке пересечения опускают отвес.

2. Разработка котлована.

Разработка грунта ведется экскаватором ЭО-4123, оборудованным обратной лопатой и емкостью ковша 0.65 м³.

Работа экскаватора имеет циклический характер. Рабочий цикл состоит из следующих операций: набор грунта ковшом, подъем ковша и поворот на выгрузку, поворот в забой и опускание ковша.

Разработка ведется одной лобовой проходкой с отгрузкой грунта в транспортные средства - автосамосвалы МАЗ-503А, и тремя боковыми проходками с отгрузкой грунта в транспорт.

3. Срезка недобора грунта

После отрывки котлована проводят срезку недобора толщиной d = 0,2 м бульдозером Д-535 на базе трактора Т-75. Срезанный грунт вынимается из котлована и отгружается в транспорт (МАЗ-503А).

4. Засыпка котлована.

После устройства фундамента необходимо произвести обратную засыпку, которая проводится бульдозером Д-535 послойно (толщина слоя 0,2 м). Параллельно засыпке производятся работы по уплотнению грунта электротрамбовкой ИЭ-4502.

Расчет забоя.

Применяем разработку котлована прямолинейными лобовыми проходками.

Так как выполняется соответствие

b/R_p=60/9=6.7 м

Ширина проходки

В=2 (45)

где l_n - длина передвижки

R_р.о - оптимальный радиус резания

l_n = R _рез^.max - R _выг.             (46)

R_р.о= 0,9 R _рез^.max                 (47)

l_n = 9-5.8=3.2 м

R_р.о= 0,9 × 9 = 8.1 м

В=2= 7.5 м

Принимаем В=8 м.

Число проходок:

n= b/В                                 (48)

n=60/8=8 шт.

7. Мероприятия по технике безопасности

Одним из важных мероприятий профилактики травматизма является подготовка рабочих к безопасному выполнению земляных работ и пропаганда знаний по технике безопасности.

Перед допуском к работе вновь принятых в организацию рабочих, а также в процессе выполнения ими работ руководитель организации обязан обеспечить их обучение и проведение первичного на рабочем месте инструктажей по безопасности труда в соответствии с требованиями СНиП 12-04-2002.

Для предотвращения воздействия на рабочих всех возможных опасностей при производстве земляных работ разработаны следующие мероприятия, обеспечивающие безопасность при их выполнении:

Земляные работы в местах расположения действующих подземных коммуникаций допускаются только после принятия мер, исключающих повреждение коммуникаций, и при наличии письменного разрешения организации, ответственной за их эксплуатацию.

Разработка грунта в местах расположения действующих электрических кабелей и газопроводов допускается только в присутствии представителей организации, эксплуатирующих сети. До начала механизированной разработки устанавливают точное их залегание путем прозвонки или отрывки шурфов. В местах обнаружения действующих коммуникаций и иных сооружений, не указанных в проекте, земляные работы должны быть приостановлены и приглашены представители организаций, эксплуатирующие эти коммуникации.

Работа экскаваторов и других строительно-дорожных машин непосредственно под проводами действующих линий электропередачи любого напряжения запрещается. В случае необходимости выполнения этих работ по согласованию с соответствующими организациями обесточивают линию и принимают меры, исключающие повреждение линий электропередачи работающими механизмами.

Основной причиной травматизма на земляных работах является обрушение грунтовых масс при их разработке вследствие повышения допускаемой высоты вертикальных стенок грунта и крутизны откосов, недостаточного крепления стенок грунта, неправильной разборке креплений. Поэтому при проведении работ следует учитывать следующие показатели: допустимая высота вертикальных стенок в глинах; допустимая крутизна откосов.

Для крепления вертикальных стенок котлована применять следующие крепления: горизонтальное крепление с прозорами через одну доску.

Основные требования к безопасной эксплуатации машин и механизмов следующие: исправное состояние машины, применение только безопасных методов работы машин, достаточное освещение рабочих мест, наличие сигнализации.

При проведении работ по отрывке котлована должны быть также проведены следующие мероприятия: грунт, выброшенный из котлована, разместить на расстоянии 1 м от бровки; устройство для безопасного спуска людей в котлован; обеспечение отсутствия людей в зоне действия рабочих органов землеройных машин (находиться под ковшом или стрелой). Запретить пребывать посторонним людям в радиусе действия экскаватора 5,5 м; производить какие-либо работы со стороны забоя

Несмотря на то, что строительная площадка, на которой производятся земляные работы, носит временный характер, инженерно-технические работники и механизаторы не должны снижать требования по охране труда.

При разработке грунта экскаватором необходимо руководствоваться СниП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве».

В процессе производства земляных работ необходимо организовывать систематический технический контроль их качества. Систематические контрольные наблюдения ведут строительная организация, представители технического надзора заказчика и инспектирующие строительство.

Контроль качества работ заключается в установлении соответствия земляных сооружений проекту производства работ и другой технической документации.

В процессе выполнения работ необходимо организовывать контроль за их качеством, который должен заключаться в систематическом наблюдении за работами с проверкой соответствия выполненных работ проектной документации и соблюдения требований СНиП, а также действующих инструкций и конструктивных указаний.

Операции, подлежащие обязательному контролю мастера: разбивочные работы, разработка грунта, зачистка дна. Приемка выполненных земляных работ производится после их окончания заказчиком.

Оси котлована должны соответствовать разбивочной схеме, контуры проверять натяжением осей по обноске. Контроль отметки дна с учетом недобора осуществляется с применением нивелира, мерной ленты и шаблона, отклонения отметок дна котлована от проектных допускается не более чем на 5 см при условии, если эти отклонения не будут превышать толщины отсыпанного подстилающего слоя.

Основания земляного сооружения следует принимать с участием геолога. В акте приемке должны быть зафиксированы геологические данные о земляном сооружении, а также их отклонения от принятых в проекте. К акту приложить результаты лабораторных исследований основных характеристик грунтов.

Документация, предъявляемая заказчику при технической приемке законченных работ, должна содержать:

журналы работ; акты на скрытые работы (несущая способность естественных оснований, замена грунтов и плотность после их уплотнения и т.д.); ведомость постоянных реперов и акты геодезической разбивки сооружений; акты лабораторных исследований грунтов.

Непосредственный контроль за плотностью и влажностью грунта, увлажненного в земляное сооружение, возлагается на полевую грунтовую лабораторию.

В результате наблюдений устанавливают соответствие проводимых работ проектной документации и соблюдение требований технических условий, а также действующих нормативных документов.

Кроме технического контроля качества работ, выполняемого строительной организацией, необходимо освидетельствовать скрытые работы и осуществлять промежуточную приемку законченных частей земляного сооружения представителями технического надзора заказчика. При освидетельствовании скрытых работ определяют их объем и качество, а также соответствие проекту и техническим условиям или действующим нормативным документам.

Контроль качества земляного сооружения должен включать:

проверку соответствия основания земляного сооружения требованиям проектов технического или производства работ;

предварительное обследование грунтов, предназначенных для отсыпки насыпей;

текущее наблюдение за качеством работ по укладке и уплотнению грунтов.

Общее число проб грунта, отбираемых в карьерах, выемках, резервах и насыпях, должно обеспечивать полноту контроля. Необходимо брать не менее одной пробы на каждые 100 м³ разработанного или уложенного в насыпь грунта.

Список литературы

2. СНиП 12-01-2004 Организация строительства. / Госстрой России - М: ГУПИПП, 2005

3. СНиП 3-02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Госстрой СССР.

4. СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Строительное производство/ Госстрой России - М: ГУПИПП, 2002

5. ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып.1. Механизированные и ручные земляные работы / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1989. - 224 с.

6. ЕниР. Общая часть / Госстрой СССР. - М.: Прейскурантиздат, 1987. - 38 с.

7. Земляные работы. Л.В Гришунин и др. Стройиздат, 1990

8. Расчеты экономической эффективности применяемых машин в строительстве, Канторер С.Е. 1972 г.

9. «Земляные работы». справочник строителя / А.К. Рейш, С.М. Борисов.