Проектирование производства земляных работ при сооружении земляного полотна железной дороги

Проектирование производства земляных работ при сооружении земляного полотна железной дороги

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра: «Путь и железнодорожное строительство»

Курсовой проект

На тему: «Проектирование производства земляных работ при сооружении земляного полотна железной дороги»

Проверил: Выполнил:

преподаватель студент группы СЖДп - 311

Скутина О.Л. Островский Н.А.

Екатеринбург

Содержание

Введение

. Подготовка исходных данных

. Определение объемов земляных работ

.1 Определение основных объемов работ

. Линейное распределение земляных масс

. Определение параметров полосы отвода

. Технология и механизация производства работ

.1. Подготовительные работы

. Основные работы

. Отделочные работы

. Укрепительные работы

. Разработка календарного графика производства работ

. Технико-экономические показатели

. Требования техники безопасности

. Использованная литература

Введение

Железнодорожное земляное полотно - инженерное сооружение, состоящее из насыпей и выемок, со всеми относящимися к ним устройствами - резервами, канавами, кюветами, банкетами и др.

Земляное полотно является одним из важнейших элементов железнодорожного пути и должно обладать прочностью и неизменяемостью форм под действием нагрузок, атмосферных давлений и происходящих в самом земляном полотне процессов. Этим и определяются основные требования к земляному полотну.

Выполнение всех требований достигается правильным выбором грунтов для насыпи и их тщательным уплотнением при постройке, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надёжному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок, систематическим контролем и своевременным ремонтом земляного полотна.

Работы по сооружению земляного полотна должны быть комплексно механизированы и осуществляться на основе проектных документов.

Настоящий проект производства работ (ППР) разработан для сооружения однопутной железной дороги колеи 1520 мм на участок протяженностью 3 километра.

Проект выполнен на основании рабочих чертежей в соответствии с проектом организации строительства. В данном проекте выполнено: определение объёмов земляных работ, распределение земляных масс с использованием комплексной механизации, разработана технологическая схема производства работ, уточнены сроки строительства, разработан календарный план производства работ, посчитаны технико-экономические показатели, составлены мероприятия по технике безопасности.

Целью курсового проекта «Проект производства работ по сооружению земляного полотна» является закрепление теоретических знаний и их практическое применение в производстве работ по сооружению 3-х километров участка земляного полотна железной дороги.

В железнодорожном строительстве, в сооружении земляного полотна участвуют трудовые, технические и материальные ресурсы.

Для определения трудозатрат, машинозатрат и количества строительного материала - грунта при сооружении заданного участка земляного полотна необходимо знать объёмы работ.

1. Подготовка исходных данных

Подготовка исходных данных заключается в выборе поперечных профилей и определения расстояний между ними. Поперечные профили выбираются в зависимости от категории железнодорожной линии, вида грунта (дренирующий, недренирующий), рабочих отметок, наличия поперечного уклона местности в соответствии с СНиП 32-01-95.

В данном курсовом проекте категория железнодорожной линии - II, согласно заданию определяем параметры поперечных профилей км 2017 ПК 1 - насыпь и км 2017 ПК 9- выемка, расстояние между которыми 800 м.

Поперечный профиль насыпи имеет основную площадку шириной 7,6 м. Форма насыпи - трапецеидальная, т.к. участок - однопутный, грунт - недренирующий. Насыпь имеет высоту 8 м, уклон откосов насыпи 1:1,5. С левой и правой стороны от подошвы насыпи располагается берма с уклоном 0,02 для отвода воды с земляного полотна. С левой стороны она равна 8 метрам, так как в будущем будет строиться второй путь. С правой стороны берма равна 3 метрам. За бермой идет типовая водоотводная канава, глубиной 0,6 метра и шириной понизу 0,6 метра с уклоном откосов 1:1,5.

Поперечный профиль выемки имеет ширину основной площадки понизу 11 м. Эта величина складывается из ширины основной площадки поверху (B=6,6м), ширины двух кюветов поверху (2*2,2=4,4м). Размеры кювета: высота 0,6 м, ширина понизу 0,4 м, уклон откосов 1:1,5. Выемка имеет глубину равную 9,1 м, откос уклоном 1:1,5. Справа на расстоянии 5 м устраивается водоотводная канава глубиной 0,6 и шириной понизу 0,6 метра, уклоном откосов 1:1,5 и уклоном понизу 0,04 . Слева на расстоянии 1м устраивается банкетный валик с уклоном 0,02-0,04, сразу за ним устраивается забанкетная канава 0,6м глубиной и 0,6м шириной.

Типовые поперечные профили приведены в приложении 1

Определение положения нулевых точек

Нулевая точка - это место перехода насыпи в выемку или выемки в насыпь. Объем земляных работ равен нулю.

Рис.1 Определение нулевой точки на продольном профиле

Нулевые точки рассчитываются по формуле

,

,

где и  - отметки высот;

L - длина пикета;

Х - расстояние от начало ПК до нулевой точки, м;

Y - расстояние от нулевой точки до конца ПК, м.

Таблица 1

Определение координат нулевых точек

Определение рабочих отметок в начале и конце кривой

Длины кривых и радиусы кривых принимаются по данным продольного профиля. Рабочие отметки в начале и конце кривой определяют в соответствии с образцом в табл.2

5 6 7 8 9

Рис.2 Определение начала и конца кривых участков пути

Определение координат точек начала кривых и рабочих отметок этих точек рассчитываем по формуле:

где l1 - расстояние до начала кривой, м;

х - координата точки начала или конца кривой, м;

Н - рабочая отметка точки начала или конца кривой, м;

Пикетаж Расстояния         

93,3

2. Определение объемов земляных работ

.1 Определение основных объемов работ

Объём работ подсчитывают для каждого отсека, начиная с подсчёта объема первого отсека, затем второго и т. п.

Существует несколько способов подсчета объема работ ( по номограммам, по графикам, таблицам, формулам). В данном курсовом проекте будем использовать метод С.П. Першина, основанный на применении формул. Расчет объемов производится по рабочим отметкам продольного профиля. В качестве расчетной схемы используем схему усеченного клина (трапецеидальной призмы рис. 3)

В качестве расчётного значения В - ширины сечения железнодорожного полотна, принимается размер меньшего основания трапеции, а именно:

для насыпей - ширина В0 основной площадки, рис.4;

для выемок - расстояние между откосами в уровне основной площадки бровок земляного полотна, к которому помимо В0 прибавляется ширина двух кюветов поверху, рис.5

В данном курсовом проекте при возведении земляного полотна используется песок, категория будущей линии - II. Следовательно, ширину основной площадки принимаем 6.6 м. Ширина кювета поверху принимается равной 2,2 м.

Земляное полотно на местности с относительно небольшим уклоном (1:10 и менее) имеет в сечении форму, близкую к трапецеидальной. На участках профиля с достаточно однообразным уклоном местности образуются клинообразные фигуры, объём которых вычисляется по следующей формуле:

где L - длина отсека;

m - крутизна откосов;

Н1 - рабочая отметка в начале отсека;

Н2 - рабочая отметка в конце отсека;

В - ширина насыпи поверху или выемки.

Рис. 3. Схема усеченного клина к определению объемов

Например: Рассчитаем объем работ на км 27 ПК 6-7

Рис. 4. Поперечный профиль насыпи Рис.5. Поперечный профиль выемки

Определение дополнительных объемов

Кроме основного объема отсеков необходимо учитывать дополнительные объемы,образованные различными элементами земляного полотна.

а) Дополнительный объем,образованный кривой.

Ширину земляного полотна на кривых участках пути необходимо увеличивать с наружной стороны кривой на величину . Для железнодорожной линии II категории, с радиусом кривой 1000 м, уширение Db составит 0,4 м с наружной стороны кривой.

Дополнительный объем может быть посчитан по формуле:

,

где - уширение земляного полотна=0,4м (зависит от радиуса),м;

 - длина кривой, м;

 - средняя рабочая отметка в пределах кривой,м.

Также дополнительный объем на кривой можно более точно определить, учитывая величину уширения при выполнении расчетов по формуле С.П. Першина:

Например: рассчитаем дополнительный объем работ на участке кривой км 28

ПК 9 - ПК 0

Рис.6. Схема уширения земляного полотна на кривом участке пути.

б) На косогорных местностях.

В данном курсовом проекте равномерный поперечный уклон местности между км 27 ПК 3 и км 27 ПК 4 равен 1:8

Рис.7. Схема поперечного профиля участка земляного полотна, имеющего поперечную косогорность

Для подсчета дополнительного объема, образованного косогорностью, необходимо определить коэффициент пропорциональности:

где  - уклон косогора;

 - крутизна откоса насыпи или выемки.

Дополнительный объем, образуемый косогорностью местности, определяется по формуле:

где  - основной объем,;

L - длина участка.

в) Компенсация растительного слоя и устройства сливной призмы

Растительный или плодородный слой грунта в основании насыпей и в выемках при сооружении земляного полотна железных дорог использовать нельзя, он должен быть удален заранее при проведении подготовительных работ. Толщина растительного слоя принимается по данным изысканий, в данном курсовом проекте она равна .

При устройстве насыпей и выемок в связных грунтах полагается выполнять сливную призму высотой 0,15 м, которая не учитывается при определении рабочих отметок на продольном профиле.

Сливная призма делается на связных, недренирующих и слабодренирующих грунтах для отвода воды из-под балластной призмы. В противном случае, зимой могут возникнуть пучинистые явления из-за скопившейся воды.

Рис. 8. Схема компенсации растительного слоя и сливной призмы.

Компенсация на срезку растительного слоя учитывается при уточнении рабочих отметок:

где  и  - уточнённые рабочие отметки насыпи и выемки,м;

 - рабочие отметки,м;

 - толщина растительного слоя,м;

 - высота сливной призмы,м.

г)Компенсация на уплотнение грунта в насыпях

Проектная плотность грунтов в насыпях, как правило, ниже естественной плотности выемок, резервов, карьеров. Доведение плотности грунта в насыпях до проектной требует укладки дополнительных объемов грунта. Это обстоятельство учитывают с помощью коэффициента Ку - коэффициента увеличения объема, который умножается на вычисленные объемы. В данном курсовом проекте коэффициент на доуплотнение грунта принимаем

Ку = 1,05.

д)Компенсация на технологические потери грунта

По условиям производства земляных работ не удается сразу чисто разработать выемки. Часть грунта с откосов и основания удаляется во время планировочных работ и не попадает в строящиеся смежные насыпи, кроме того, имеют место потери грунта при его транспортировании и выгрузке. Для компенсации потерь грунта вычисленный основной объем отсека умножают на поправочные коэффициенты технологических потерь грунта. В данном курсовом проекте принимаем эти коэффициенты равными:

В итоге определяются объемы грунта в каждом отсеке насыпи и выемки:

где  - коэффициент на доуплотнение грунта;

 - поправочные коэффициенты технологических потерь грунта.

где - основной объем;

- дополнительный объем на уширение земполотна (если есть);

- дополнительный объем на косогорность (если есть);

Суммарные объемы работ с учетом дополнительных объемов, компенсаций грунта посчитаны в таблице 3

3. Линейное распределение земляных масс

Распределение земляных масс- это определение объёмов грунта перемещаемого из выемок, карьеров и резервов в насыпи, кавальеры и отвалы и выбор средств механизации земляных работ обеспечивающих качественное сооружение земляного полотна на всём участке в заданный срок и с минимальными затратами.

Профильная кубатура- суммарный объём грунта всех насыпей и выемок. Рабочая кубатура- объём грунта, разработанного в выемках, резервах и карьерах.

Задача распределения земляных масс - рациональное использование грунта, имеющегося на трассе земляного полотна.

По данным приведённым в таблице 3 строим кумулятивную кривую. В ходе вычисления получили пять участков. Для удобства расчётов провели параллельную горизонтальную линию. В зависимости от дальности возки мы выбираем соответствующие машины: на первом участке в насыпь нужно привести 40070,93 м3 из карьера, используем экскаватор, на втором участке из выемки в насыпь привозим 27741,07 м3 ,дальность возки равна 500 м, с помощью самоходного скрепера, на третьем участке недостающие 7530,64 м3 насыпи привозим из выемки при этом дальность возки равна 330 м- используем самоходный скрепер, на четвёртом участке из выемки в насыпь привозим 26319,86 м3- с помощью самоходного скрепера,дальность возки равна 490 м, на пятом участке из карьера в насыпь необходимо привезти 7198,21 м3- с помощью экскаватора.

Степень полезного использования разработанного грунта характеризуется коэффициентом распределения грунта. Коэффициент находится в интервале , при этом необходимо стремиться к 0,5. Коэффициент рассчитывается по формуле:

где Р - рабочая кубатура (объем всех разрабатываемых выемок, карьеров и резервов),м3

П - профильная кубатура (суммарный объем всех насыпей и выемок на участке),м3

Результаты распределения сводим в таблицу 4

Распределение земляных масс и выбор способа производства ведется, соблюдая принцип равенства объемов, в следующей последовательности:

1.      Определяются рабочие участки.

Рабочий участок - это объект, состоящий из одного или нескольких земляных сооружений - насыпей, выемок, земляные работы на которых выполняются определенными комплектами машин. Ведущие машины на данном участке, как правило, одного типа.

2.      Определяют способ производства, ведущую машину и в каких объемах, откуда и куда транспортируют грунт.

3.      Определяют расстояние.

На основании приведенных общих рекомендаций с учетом характера местности, объемов и стоимости работ, дальности возки принимаем оптимальный вариант распределения земляных масс и способа производства земляных работ.

Схема распределения грунта представлена в приложении (кумулятивная кривая).

4. Определение параметров полосы отвода

Полоса отвода - территория, на которой располагается земляное полотно и все сооружения, необходимые для его возведения и эксплуатации.

Ширина полосы отвода устанавливается с учётом максимальных рабочих отметок земляного полотна, необходимости устройства резервов, кавальеров, при трассовых дорог, водоотводных и других сооружений. Границы полосы определяются для каждого пикетажного положения насыпи и выемки, форма полосы в плане будет иметь вид прямоугольников с небольшой разницей по ширине, их следует группировать, принимая ширину полосы по наибольшей ширине отдельных прямоугольников.

Схемы поперечных профилей для определения ширины полосы отвода изображены на рис.9 и рис.10:

Рис. 9. Поперечный профиль насыпи

- предохранительная полоса;

- водоотводная канава;

- автодорога.

Для насыпей, длина полосы отвода левой и правой части пути считается по формулам:

Рис.10. Поперечный профиль выемки

Для выемок, расстояние а определяется:

Для выемок, длина полосы отвода левой и правой части пути считается по формулам:

На криволинейных участках пути, ширина а будет увеличиваться на величину  = 0,4 м с внешней стороны кривой, но уширение можно не учитывать.

По завершению расчета полосы отвода, вычерчиваем ситуационный план, который будет находиться в приложении 2

Для дальнейших вычислений необходимо знать площадь полосы отвода в пределах каждого километра:

Площадь занимаемая лугом S1 ,м2 (45480)

Площадь занимаемая кустарником S2 ,м2 (49210)

Площадь занимаемая редким крупным лесом S3 ,м2 (50815)

. Технология и механизация производства работ

Полоса отвода, на которой должны быть размещены различные сооружения, в том числе земляное полотно, редко бывает пригодна для выполнения земляных работ, т.к зачастую на ней растет лес, кустарник, имеются различные другие препятствия - пни, камни, строения и т. п.

Для строительства земляного полотна железной дороги проектно-изыскательская организация выполняет геодезические работы по выносу трассы (оси земляного полотна) в натуру. Затем заказчик совместно с представителем проектно-изыскательской организации сдают строительной организации по акту трассу - ось земляного полотна.

Трасса должна быть закреплена в натуре на местности знаками и привязана к реперам. Получив ось земляного полотна, строительная организация в соответствии с рабочими чертежами, отмеряет в натуре от оси земляного полотна ширину полосы отвода и приступают к:

подготовительным работам;

основным работам;

отделочным работам;

укрепительным работам.

.1 Подготовительные работы

Подготовительные работы обычно составляют 10-15% от общего объёма работ.

К подготовительным работам относятся:

)        расчистка трассы от леса:

-         валка леса,

-        трелевка,

         корчёвка пней,

         засыпка подкоренных ям.

) срезка кустарников,

) сгребание кустарников;

) срезка растительного слоя,

) нарезка водоотводных канав,

) устройство землевозных работ,

) геодезические работы.

Выполнение всех этих работ не обязательно - все зависит от конкретных условий.

Некоторых работ может не быть, т.к. в некоторых ситуациях может отсутствовать лес, можно использовать существующие дороги для перемещения грунта. Это значительно сокращает сроки возведения земляного полотна. После установления состава подготовительных работ, следует определить объемы работ и подробно описать технологию выполнения этих работ (строительных процессов) в том числе: характер работ, объемы работ, технологию (методы и способы), состав бригад и организацию труда, а так же применяемые машины и механизмы.

В данном курсовом проекте будем проводить срезку кустарника на 1 км, удаление леса на 2 км и срезку растительного слоя на всем протяжении трассы.

. Расчистка трассы от леса

Для расчетов необходимо знать расчищаемую площадь, которая определяется по размерам полосы отвода ( ). Определив площадь занятую лесом, по таблице приведённой в ЕНиР №13 определяют норму - количество деревьев на 1 га. В результате находят количество деревьев на расчищаемом участке. Валку леса выполняется только в светлое время суток.

В данном курсовом проекте лес расположен на третьем километре, лес среденей крупности средней густоты . В результате находят количество деревьев на расчищаемом участке:

где  - общее количество деревьев на первом километре.

где  - расчищаемая от леса площадь второго километра.

·        Валку леса выполняется в 2 смены. Выполняем в следующем порядке:

Вручную убираем сухостой, зависшие и подгнившие деревья. Убираем кустарник и мелколесье в пределах лесного массива;

Прорубаем трелёвочный волок - полосу, шириной 3-4 метра, по которой будет осуществляться перемещение деревьев (трелёвка);

Существует два способа валки леса:

)с кроной и корнями;

)бензомоторными пилами или валочно-пакетирующими машинами;

Мы выбираем второй способ, т.к. его можно выполнять в любое время года, деревья могут быть диаметром более 40 см.( В данном курсовом проекте диаметр до 34 см, согласно ЕНиР13-2)

Объем работ по валке леса равен площади участка, на котором ее выполняют. В данном курсовом проекте - 4,92 Га. Согласно ЕНиР 13-2 расчистка трассы от леса проводится валочно-пакетирующей машиной ЛП-19.

Схема работы предоставлена на рис 11

Рис 11. Валка леса

После валки леса остаются пни, которые нужно убирать. Для этого выполняют трелевку леса.

Трелевка -транспортная операция. По ЕНиР 13-4 выбираем машину для бесчокерной трелевки. Принимаем ЛТ-154. Трелёвку осуществляем вывозом поваленных деревьев за пределы полосы отвода (около 300 м). Объем работ находят по формуле:

где  - объем бревна.

Разделку древесины условно не выполняют. Расчистка трассы ограничивается вывозкой поваленных деревьев за пределы полосы отвода.

·        Корчёвка пней выполняется на месте выемок, резервов, карьеров и под насыпями высотой до 1 метра, которые разрабатываются автогрейдерами, экскаваторами-драглайнами и скреперами. Пни могут не корчеваться под насыпями высотой более 1 м, в этом случае высота пня не должна превышать 20 см, а так же на месте выемок и карьеров, разрабатываемых прямыми лопатами.

Корчевка пней осуществляется корчевателями и корчевателями- собирателями. В нашем проекте пни корчуем корчевателем-собирателем на базе трактора Т-180, т.к. диаметр пней - 34 см, то каждый пень необходимо корчевать отдельно. Машину выбираем из ЕНиР 13-8.

Объем работ находим по формуле:

После корчевки остаются ямы, которые подлежат засыпке. Их засыпают однородным грунтом насыпи с послойным уплотнением.

·        Засыпка ям

После корчёвки пней остаются подкоренные ямы до 1 м, которые засыпаются местным грунтом послойно с обязательным уплотнением каждого слоя. Объем работ считают по формуле:

Кустарник срезается кусторезами на базе трактора Т-180. Машина выбирается по СНиП 4.02-91 § 1-203. В данном проекте, кустарник располагается на 1-м км. Объем работ будет равен площади участка на котором выполняем срезку кустарника:

Рис. 12. Выкорчёвка и послойное Рис. 13. Схема движения кустореза при                            засыпание подкоренных ям           срезке. 1 - бульдозер,

- нерасчищенная площадь, 3 - отвал.

Кусторез движется от середины просеки к ее краю под углом 45 градусов.

После этого необходимо выполнить сгребание срезанного кустарника. Эта работа будет выполняться трактором на гусеничном ходу.

. Срезка растительного слоя

Растительный слой удаляют сплошь: под насыпями, бермами, канавами, землевозными дорогами, резервами, кавальерами и выемками для последующего использования при укрепительных работах, рекультивации земель или для передачи сельхозпредприятиям.

Срезка растительного слоя осуществляется бульдозерами ДЗ-25. Бульдозер срезает растительный слой поперечными проходами, перемещая грунт от середины основания насыпи к краям.

Рис. 13. Срезка растительного слоя

Объём работ по срезке растительного слоя:

. Нарезка водоотводных канав

В данной работе используются экскаватор ТЭ-3 с профилировочным ковшом , так как он имеет большую вместимость ковша(0,5 м3). Работы производятся в следующем порядке:

         планируется площадка шириной не менее 3 м, по которой перемещается экскаватор;

         разбивают ось канавы колышками через каждые 20 м, а так же через каждые 10 м забивают колышки по краю следа колеса или гусеницы экскаватора;

         по оси устанавливают визирки, определяющие глубину канавы;

Разработка канавы ведется сверху вниз с нагорной стороны.

Рис.14. Нарезка канав

Грунт из водоотводных канав можно использовать для возведения насыпи. Объём работ рассчитываем по всей длине трассы(L=3000 м), учитывая то, что канавы устраиваются с двух сторон от трассы :

где  - площадь поперечного сечения канавы;

 - длина трассы.

4. Устройство землевозных дорог

Грунты в естественном состоянии не могут длительное время выдержать нагрузки от колес транспортных средств, поэтому, если нет существующей сети дорог, то необходимо предусматривать строительство землевозных дорог. Землевозная дорога - расчищенный и спланированный участок земли достаточной ширины с поперечным одно- или двухсторонним уклоном для стока воды, боковыми водоотводами, дорожной одеждой и укреплением на слабых и труднопроходимых участках. В курсовом проекте принимают грунтовые землевозные дороги низшего типа. (рис.15). При проектировании ширина проезжей для проезда в обоих направлениях принята 7 м. Дороги прокладывают по поверхности земли, избегая выемок. Строительство дорог ведется автогрейдерами ДЗ-31-1 за три прохода по одному следу при глубине залегания до 20 см. Дороги прокладываем по поверхности земли в следующем порядке:

после срезки растительного слоя, производится разбивка оси дороги;

нарезка кюветов автогрейдером. Грунт из кюветов попадает на основную площадку;

разравнивание грунта на сливной призме, заглаживание и уплотнение.

При возведении землевозных дорог устраивается дорожная одежда - это грунт такого гранулометрического состава, при уплотнении которого достигается такая плотность частиц, что деформации незначительны.

Объем работ определяется по формуле:

где  - ширина землевозной дороги;

 - длина трассы.

Рис. 15. Устройство землевозных дорог

. Геодезические работы

После расчистки территории от леса, кустарника, пней, камней и т. п. многие знаки разбивки трассы после этих работ оказались уничтоженными и для их восстановления, а также для разбивки элементов земляного полотна (основания насыпи, резервов, кавальеров, канав) выполняются эти работы.

При восстановлении и закреплении трассы необходимо:

         Закрепить пикеты и плюсы;

         Закрепить вершины углов;

         Детально разбить круговые и переходные кривые;

         Закрепить оси ИССО;

         Проверить отметки существующих реперов;

Разбивочные работы выполняются всегда в светлое время суток. Бригада работает на всём участке строительства работ, на протяжении всего срока подготовительных работ. Объем работ равен 3 км.

6. Основные работы

По окончании подготовительных работ по всей трассе, приступают к выполнению основных работ - земляным работам для сооружения земляного полотна.

На протяжении всей трассы запроектировано 3 насыпи и 2 выемки. Вся трасса разбита на 5 участков. Каждый участок делится на захватки, на каждой из которых работает определённый тип техники. Грунт - песок. Этот грунт малосвязанный, свободно пропускает воду и почти не всасывает ее. Согласно ЕНиР : группа сложности грунта для разработки грунта экскаваторами I, для разработки грунта скреперами и бульдозерами II. Удельный вес грунта составляет 1600кг/м3.

На первом и пятом участке работает экскаваторно-самосвальный комплект. Ведущей машиной является экскаватор, который разрабатывает грунт в карьере с последующей загрузкой его в автосамосвалы (КРАЗ-256Б), которые привозят грунт в насыпь, далее привезенный грунт разравнивают бульдозеры и уплотняют пневмокатки. Чтобы процесс работы был непрерывным, и не было простоев в работе, необходимо рассчитать правильное количество автосамосвалов, которые будут возить грунт. К ведущим машинам подбираем комплект машин для выполнения сопутствующих процессов. Ведущими машинами в данном проекте являются: скрепер прицепной ДЗ-26, скрепер самоходный ДЗ-32 и экскаватор ЭО-5122. Подбираем комплект машин:

·        на 2-м, 3-м, 4-м участках ведущей машиной был выбран самоходный скрепер . Для работы на 2-м 4-м участках необходимо: 4 самоходных скрепера ДЗ-32 (ёмкость ковша 10 м3), один бульдозер ДЗ-25 для разравнивания разработанного грунта и один каток Д-480 для уплотнения разровненного грунта (на 2-м участке) и два катка на 4-м участке . На 3-м участке необходимо: 2 самоходных скрепера и один каток.

·        На 1-м, 5-м, участках ведущей машиной был выбран экскаватор Э-5122. Для работы на этих участках также необходимо: 9 автосамосвалов КрАЗ 256Б (расчеты ниже), бульдозер ДЗ-25 для разравнивания грунта и один каток Д-480 для разравнивания грунта.

Разработка грунта экскаваторами из карьера в насыпь

Расчёт необходимого количества автосамосвалов:

На первом участке работает экскаватор с автосамосвалами. Объем работ составляет 40070,93 м3. Чтобы рассчитать необходимое количество автосамосвалов, нужно знать производительность экскаватора и производительность автосамосвала. Производительность экскаватора ЭО - 5122 (q=1,6м3) определяется по формуле:

где q - емкость ковша экскаватора ; q = 1,6 м3

Кн - коэффициент наполнения ковша экскаватора,           Кн =1,18

Кв - коэффициент использования машины по времени;    Кв=0,71

Краз - коэффициент разрыхления грунта в ковше;                    Краз =1,2

 - продолжительность цикла работы экскаватора          = 27 сек

 м3/час

Количество ковшей экскаватора, необходимое для загрузки кузова автосамосвала можно определить по формуле:

где  - грузоподъемность самосвала, равна 11 ;

 - объемная масса грунта, равна 1,6 ;

Производительность автосамосвала определяется по формуле:

где  - коэффициент использования автосамосвала по времени, равен 0,85;

 - объем кузова автосамосвала, равен 6,5 ;

 - время цикла.

где  - время погрузки, равно 1,8 мин;

 - время ожидания у экскаватора и на пропуск встречного автосамосвала, равно 1,3 мин;

 - время груженого и холостого хода, равно 13,6 мин;

 - время разгрузки, равно 1,4 мин;

 - время маневров, равно 0,9 мин.

Потребное количество автосамосвалов определяется по формуле:

Схема работы экскаватора в карьере показана на рис.16.

Рис 16. Лобовая проходка прямой лопатой.

Ширина траншеи при проходке экскаватора определяется по формуле:

кр - рабочий радиус копания, равен 0.85Rкн.

Наибольший радиус копания экскаватора указан в технической характеристике экскаватора. Rкн = 9,7 м.

Rкр = 0.85·9,7 = 4,85 м.

Lпэ - шаг передвижки экскаватора, равен

Таким образом, ширина траншеи равна:

Полный угол фронта экскавации при этом составляет около 160о.Средний угол поворота на разгрузку, измеряемый между лучами, соединяющими ось поворота с центрами масс разрабатываемого слоя и грунта в зоне разгрузки, не должен превышать 135о. Поворот экскаватора на разгрузку является наиболее продолжительной операцией цикла и в нормальных условиях составляет почти 2/3 его общего времени. Следовательно, угол поворота надо стремиться уменьшать. Поэтому разработку правой и левой частей лобовой стенки ведут с поворотом в разные стороны. Автомобили подают к экскаватору с разных сторон: при разработке левой части забоя - с левой; правой части - с правой. Автомобили подают под разгрузку задним ходом с разворотом в два приёма и останавливают как можно ближе к экскаватору, но так, чтобы между контуром автомобиля и окружностью, описываемой хвостовой частью экскаватора оставался свободный промежуток не менее 0.5 м. Следовательно, чтобы установить место остановки автомобилей необходимо знать радиус Rх окружности, в пределах которой перемещается при поворотах хвостовая часть экскаватора.

Объём работ (общий) экскаватора равен 47269,14 м3 .

Далее, автосамосвалы привозят грунт из карьера в насыпь. Происходит укладка грунта. Отсыпка насыпи происходит при кольцевой езде автосамосвалов со съездом на притрассовую дорогу.

Рис. 16.1. Схема отсыпки насыпи.

Автомобили движутся по отсыпанному слою только в одном направлении: от карьера, а обратно проходят за пределами насыпи, съезжая с неё в определённом месте. Для этого отсыпают временный съезд. Насыпь делят на захватки не только по длине, но и по ширине. Одну половину полосы используют для проезда, на второй половине ведут отсыпку. Объём работ автосамосвала равен объёму работ ведущей машины (экскаватора).

Разработка грунта самоходными скреперами с транспортировкой в насыпь

На 2-м, 4-м участках работают 4 самоходных скреперов. Объем работ на 2-м участке составляет 27741,07 ,дальность возки - 500 м, на 4-м участке - 26319,86 , дальность возки -490 метров. На 3-м участке работают 2 скрепера. Объем работ на участке составляет 7530,64 , дальность возки - 330 м. Технологическая схема производства работ представлена в приложении

7. Отделочные работы

К отделочным работам относится:

·   планировка основной площадки;

·   нарезка сливной призмы;

·   планировка откосов;

·   планировка берм в насыпях;

·   нарезка кюветов в выемках.

Т.к. в данном курсовом проекте разрабатывается возведение земляного полотна на песчаном грунте, нарезки сливной призмы не будет.

В насыпях должна выдерживаться следующая последовательность работ: планировка основной площадки плюс нарезка сливной призмы, планировка откосов насыпи, планирование берм. В выемках, последовательность отличная от насыпи: планировка откосов выемки, планировка основной площадки плюс нарезка сливной призмы, нарезка кюветов.

Рис. 17. Порядок проведения отделочных работ насыпи и выемки

.1 Планировка основной площадки и нарезка сливной призмы

Работу необходимо выполнять при рабочем ходе в двух направлениях, поэтому выбираем - автогрейдер ДЗ-31-1. Планировку основной площадки выполняют по этапам:

. Производят геодезическую разбивку. На кольях, устанавливаемых через 20 метров на откосах насыпи, закрепляют переносные визирки, фиксирующие уровень верхней площадки сливной призмы.

Рис. 18. Геодезическая разбивка основной площадки.

2.Автогрейдер одним или несколькими проходами выполняет планировку всей основной площадки.

Объем работ на планировку основной площадки вычисляется по формуле:

где  - ширина основной площадки;

 - длина участка.

Объем работ на нарезку сливной призмы вычисляется по формуле:

.2 Планировка откосов

Планировку откосов осуществляет экскаватор Э-4010.

Планировка выполняется не вдоль насыпи, а поперёк, на участках длиной 1,8-2 м. При этом, сначала ведут планировку с верхней стоянки, когда экскаватор располагают на основной площадке насыпи или обрезе откоса выемки, а затем с нижней стоянки, то есть с бермы или с основной площадки выемки. Планировку производят циклично: экскаватор отрабатывает часть откоса, а затем, перемещаясь на 2 метра, планирует следующий участок площади откоса с перекрытием прежнего на 0,3-0,5 м.

Расчет площади откоса:

где  - протяженность массива земляного полотна;

 - длина откоса;

 - средняя отметка каждой насыпи и выемки;

 - отметки насыпи и выемки;

 - количество отметок в массиве земляного полотна.

Рис. 19. Планировка откосов насыпи

Расчет площади откоса насыпи:

Средние помассивные отметки:

Длины массивов:

Площадь откосов:

Рис. 20. Планировка откосов выемки

Расчет площади откоса выемки:

Средние помассивные отметки:

Длины массивов:

Площадь откосов:

7.3 Планировка берм

Выполняется бульдозером ДЗ-25(с поворотным отвалом). Берма формируется из откосов, сливной призмы (если есть) и т.д.

Объем работ определяется по формуле:

где  - длина насыпи;

 - суммарная ширина берм справа и слева от насыпи, равна 11 м.

Длина насыпи:

Объем работ по планировки берм:

7.4 Нарезка кюветов

Нарезка кюветов производится экскаватором ТЭ-3 с профилировочным ковшом с зубьями объемом 0,5 м3. Объем работ по нарезке кюветов определяется по формуле:

где  - площадь поперечного сечения кювета;

 - длина выемки.

Длина выемок

Объем кюветов:

После завершения отделочным работ, приступаем к укрепительным работам.

8. Укрепительные работы

Осуществляются с целью защиты откосов земляного полотна от воздействия воды, льда, ветров, других природных факторов, а также механических повреждений. Укрепление откосов сводится к устройству разнообразных покрытий: посевом трав, дерновкой, мощением камнем, железобетонными плитами, битумной эмульсией.

Укрепление откосов земляного полотна осуществляем с помощью гидропосева многолетних трав гидросеялкой, смонтированной на базе поливомоечной машины ПМ - 130Б. Гидросеялку заправляют на специально организованной базе. Для этого в цистерну закачивают воду, загружают мульчирующие материалы, удобрения, семена и пленкообразующих латексных материалов в определенном соотношении. После загрузки всех материалов рабочую смесь тщательно перемешивают, выключают мешалку и отправляют на место посева.

После того как произведены все расчеты по технологии и механизации производства работ, все данные расчеты сводим в таблицу

9. Разработка календарного графика производства работ

После составления ведомости трудо- и машинозатрат разрабатываем календарный график производства работ.

Календарный график разрабатывается на подготовительные, основные, отделочные и укрепительные работы с учетом расчетных сроков производства и последовательности работ на каждом участке. При планировании необходимо применить поточный метод - метод максимального совмещения работ. Пользуясь этим графиком, можно подсчитать общее количество трудозатрат, как по отдельным работам, так и по объекту в целом. На основании календарного графика и таблицы трудозатрат составляется график движения рабочей силы, по которому можно определить количество человек, работающих в определенный день. Календарный график - приложение 4.

10. Технико-экономические показатели

Протяжённость земляного полотна                3 км

Общий объём земляных работ                       108860,71 м3

Продолжительность строительства                41,7 дней

Общий темп работ                                           1,57 км/месяц

Общая трудоёмкость                                       619,53 чел. - дни

Выработка на одного рабочего                      175,7 м3/чел. - дни

Удельный объём земляных работ                  36286,9 м3/км

Удельные трудозатраты                                  206,51 чел. - дни/км

11. Требования техники безопасности

земляной работа укрепительный отвод

Производство земляных работ требует строгого соблюдения правил техники безопасности. Несчастные случаи при производстве земляных работ относятся к разряду тяжёлых.

Меры безопасности при работе экскаватора в забое

Во время работы экскаватора нельзя находится посторонним в радиусе его действия плюс 5 м.

Осмотр узлов, расположенных в тесных и опасных местах, во время работы двигателя и механизмов экскаватора запрещается.

При загрузке автосамосвала, не имеющего над кабиной предохранительного бронированного щита, шофёр обязан выходить из кабины, и находится на безопасном расстоянии.

Во избежание повреждения рабочего оборудования платформу экскаватора с наполненным ковшом можно поворачивать только после выхода ковша из забоя.

Перед кратковременной остановкой или по окончании работ стрелу экскаватора следует расположить вдоль оси, а ковш опустить на землю.

Все вращающиеся части экскаватора должны быть надёжно ограждены снимающимися металлическими кожухами, сетками или щитками. Запрещается включать двигатель экскаватора без наличия на всех местах ограждений.

Меры безопасности при работе бульдозера

При совместной работе экскаватора и бульдозера последний не должен находится в радиусе действия стрелы экскаватора.

Находиться под поднятым отвалом, удерживаемым только гидравлическим приводом, запрещается. В случае необходимости осмотра и выполнения ремонтных работ под поднятым отвалом, в поднятом положении отвал поддерживают специальными упорами или устанавливают его на клети из брусьев.

Расчищать местность от кустарника и мелколесья, а также сооружать первоначальные дороги и пробивать трассы следует с большой осторожностью, так как при выполнении таких работ можно повредить радиатор, кабину, облицовку и другие сборочные единицы базового трактора деревьями, корнями и другими препятствиями. При корчевке пней и удалении крупных камней возможны наезд на корчуемый предмет поддоном картера двигателя, корпусами заднего моста и бортовых передач и их повреждение.

Меры безопасности при работе по уплотнению грунта

При уплотнении грунтов машинами необходимо, чтобы:

машины имели габаритные световые сигналы и фары для освещения пути движения при работе в ночное время;

в пространство между прицепной машиной и тягачом во время работы не заходил кто-либо, в том числе и из обслуживающего персонала.

При уплотнении грунта катками запрещается включать вибратор на твёрдом грунте или на твёрдом основании (бетонном, каменном и пр.).

Меры безопасности при работе автогрейдера

Перед началом работы на автогрейдере надо убедиться в исправности всех контрольно-измерительных приборов, а также тщательно проверить изоляцию проводов и исправность контактов.

С особой осторожностью разравнивают грунт на свеженасыпанных и не ограждённых насыпях высотой более 1.5 м. Нельзя подъезжать к бровке ближе, чем на 1 м.

Запрещается работать автогрейдером на участках, не очищенных от крупных пней, камней и металлолома. Не допускается во время движения автогрейдера удалять камни, корни и другие предметы из-под рабочего оборудования, переходить через дышло, сидеть на передних и задних мостах, находиться вблизи колёс во избежание травм. Во время эксплуатации автогрейдера в условиях плохой видимости (тёмное время суток, снегопад, туман) следует особенно тщательно соблюдать правила техники безопасности. На автогрейдере должны быть в исправном состоянии средства освещения и световой сигнализации. Яркие источники света не должны мешать проезжающему транспорту. Габаритные огни должны быть включены постоянно.

Список используемой литературы

1. СНиП 2-32-01-95 Железные дороги колеи 1520 мм.

2. С.П. Першин и др. Железнодорожное строительство - технология и механизация, М., Транспорт, 1982 г.

3. ЕНиР, сборник 2 выпуск 1. Земляные работы

. О.Л. Скутина, П.М. Тихонов. Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов для студентов специальности 271501 - «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» всех форм обучения. Часть 1., часть 2, часть 3